KR20030038040A - 일방향 회전 동력 전달 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원동축의 회전 방향이 시계 방향, 반시계 방향이든 상관없이 종동축이 항상 일정한 방향으로 회전될 수 있도록 하기 위한 장치에 관한 것이다.

본 발명의 회전 동력 전달장치는, 구동원과 연결된 원동축과, 상기 원동축을 따라 축방향으로 결합된 원동기어와, 상기 원동기어에 치합되어 종동축에 한방향 회전력을 전달하기 위한 클러치와, 상기 원동축에 대하여 축방향으로 나란한 방향으로 회전 가능하게 장착된 종동축과, 상기 원동축의 회전력을 클러치로부터 받아 종동축에 전달하기 위해 클러치와 종동축간의 회전력을 전달하는 회전매개기어 및 샤프트로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 원동축의 회전방향과는 관계없이 항상 일정한 방향성 회전 동력을 얻을 수 있으므로, 산업용 기기의 자동화장치, 이송장치, 해수파도를 이용한 발전장치 등에 효과적으로 사용될 수 있으며, 최적 회전비를 얻기 위한 회전비 조절 등이 용이하다.

Description

일방향 회전 동력 전달 장치{One way transmission unit}

본 발명은 원동축의 회전 방향이 시계 방향, 반시계 방향이든 상관없이 종동축이 항상 일정한 방향으로 회전될 수 있도록 하기 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 원동축의 회전에 대한 종동축의 회전방향은 항상 정해져 있다. 예를들면 원동축의 회전방향이 시계방향일 때 종동축의 회전방향은 원동축의 회전방향과 같거나 그 반대방향이다. 회전방향은 기어나 벨트 등의 회전전달 매개체의 수, 크기, 조합 형태에 관계없이 항상 원동축으로부터 종동축의 회전방향은 일정하게 나타난다.

도 1은 종동축을 돌리기 위해 원동축 기어와 종동축 기어 사이에 동력전달기어를 사용한 일반적인 회전전달장치의 구성 예이다. 이 구조는 구동모터(10)와, 구동모터(10)의 샤프트(11)에 설치된 원동기어(20)와, 원동기어(20)의 회전을 전달받아 종동축(30)을 돌리기 위해 종동축(30)이 고정된 종동기어(40)와, 상기 원동기어(20)와 종동기어(40) 사이에서 회전을 매개하는 동력전달기어(50)의 조합으로 되어 있다.

여기서, 동력전달기어(50)는 원동축(구동모터 샤프트)의 회전을 종동축(30)으로 전달하기 위하여 원동기어(20)와 종동기어(40) 사이에 위치하여 회전을 매개한다.

원동축의 회전을 종동축(30)에 전달하기 위하여 이같은 동력전달기어(50) 외에 적당한 장력의 벨트를 이용하는 방법도 알려져 있다. 벨트를 이용하는 경우 원동축과 종동축에 벨트 풀리를 구성하고 벨트를 풀리에 적당한 장력으로 걸어 원동축의 회전을 종동축으로 전달한다.

한편, 동력전달기어(50) 및 벨트를 이용하는 동력전달장치에서 원동축의 회전을 종동축으로 전달하는 경우 종동축의 회전방향은 원동축의 회전 방향에 따라 결정된다.

도 1의 경우에서 원동기어(20)의 회전이 시계방향인 'A'방향이면 동력전달기어(50)의 회전은 그 역방향인 'B'방향이되고, 동력전달기어(50)로부터 회전을 받는 종동기어(40)의 회전방향은 동력전달기어(50)의 회전방향과는 반대방향인 'C'방향의 회전을 나타낸다. 마찬가지로 동력전달기어(50)의 배열에 따라 종동기어(40)의 회전방향은 달라진다. 이 상태에서 원동기어(20)의 회전방향을 반시계방향으로 하는 경우 종동기어(40)의 회전방향은 반시계방향이 된다.

원동축과 종동축에 직접 벨트 풀리를 걸어 회전력을 전달하는 경우 원동축과 종동축의 회전방향은 항상 같다.

따라서, 동력전달기어나 벨트 등을 사용하여 원동축의 회전을 종동축으로 전달하는 형태의 동력전달장치는 그 회전 방향에 대하여 일정한 회전 특성을 갖게되는데, 그 특성은 원동축의 회전방향에 따라 종동축의 회전방향이 달라지는 점이다.

즉, 원동축의 회전방향을 시계방향으로 하는 경우 종동축의 회전방향이 시계방향으로 나타나는 조건에서 원동축의 회전방향을 반시계방향으로 반전시키면 종동축의 회전방향도 반시계방향의 회전을 나타낸다.

이에 대하여 원동축의 회전방향에 관계없이 한쪽 방향으로만 축의 회전을 유도하는 클러치 구조가 알려져 있다. 도 2의 (a)는 스프로켓(sprocket) 클러치 이고, 도 2의 (b)는 프리 휠(free wheel) 클러치의 구성 예이다.

도 2 (a)의 스프로켓 클러치(60)는, 축(61)의 바깥으로 내륜(62)이 키(63)를 통해 축(61)에 고정되어 있고, 내륜(62)의 바깥으로는 여러개의 스프로켓 캠(64)이 내륜(62)의 원주 방향을 따라 스프링(65)으로 고정되어 있으며, 그 스프로켓 캠(64)의 바깥으로는 외륜(66)이 차례로 결합되어 있다. 이 구조에 따르면 내륜(62)과 외륜(66) 사이에 설치된 스프로켓 캠(64)에 의해 외륜(66)에는 축의 한 방향 회전력만 전달된다. 스프로켓 클러치(60)는 도 2 (a)에서 축(61)의 회전방향이 a1방향인 경우 외륜(66)의 기어(67)를 같은 방향으로만 회전시키고, 그 역방향으로는 스프로켓 캠(64)이 릴리스되어 외륜(66)에 회전을 전달하지 않는다.

도 2 (b)의 프리 휠 클러치(70)는, 축(71)의 외부에 내륜(72)이 있고 그 내륜(72)과 외륜(73) 사이에는 롤러(74)가 탄지 되어 있다. 이 구조에 따르면 내륜(72)과 외륜(73) 사이에 설치된 롤러(74) 에 의해 외륜(73)에는 축의 한 방향 회전력만 전달된다. 프리 휠 클러치(70)는, 도 2 (b)에서 축(71)의 회전방향이 a1방향인 경우 외륜(73)의 기어(75)를 같은 방향으로만 회전시키고, 그 역방향으로는 스프링(76)에 탄지된 롤러(74)가 릴리스되어 외륜(73)에 회전을 전달하지 않는다.

이와 같이 원동축의 회전을 종동축에 전달하는데 있어서 한쪽 방향으로만 회전을 유도하는 클러치는, 기계요소의 축, 휠 구동축 등에 직접 적용하여 이용되고 있으나, 부하 용량에 따라 적용에 제한을 받는 단점이 있고, 과부하의 경우 스프로켓 캠이나 롤러의 슬립 및 파손 등으로 오동작될 수 있다.

한편, 이와 같은 클러치를 제외한 다른 대부분의 회전동력장치는 기어나 벨트 또는 체인 등을 통해 종동축을 회전 시키므로 원동축의 회전방향과는 관계없이 한방향 회전을 필요로하는 산업용 기기의 이송 및 반송장치 또는 자동화기기 등의 동력전달장치로 부적절한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 원동축의 회전 방향에 관계없이 종동축의 회전을 항상 일정한 방향으로 회전 시키기 위한 회전 동력 전달장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,

직선 운동을 회전 운동으로 바꾸는 구동원 또는 다이렉트 드라이브 구동원에 의해 회전하는 원동축과, 상기 원동축의 회전을 받아 원동축의 회전 방향에 종속되는 회전방향과 회전 동력을 얻는 종동축과, 상기 원동축의 회전을 종동축에 전달하는 기어와 같은 회전매개체를 포함하는 회전 동력 전달장치에 있어서,

상기 구동원과 연결된 원동축과,

상기 원동축을 따라 축방향으로 결합된 원동기어와,

상기 원동기어에 치합되어 종동축에 한방향 회전력을 전달하기 위한 클러치와,

상기 원동축에 대하여 축방향으로 나란한 방향으로 회전 가능하게 장착된 종동축과,

상기 원동축의 회전력을 클러치로부터 받아 종동축에 전달하기 위해 클러치와 종동축간의 회전력을 전달하는 회전매개수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이렇게 회전 동력 전달장치를 구성하면 원동축의 회전방향과 관계없이 종동축의 회전방향을 일정한 방향으로 적절한 회전비로 회전 시킬 수 있으며, 또한 원동기어의 회전을 클러치를 통해 단속하여 큰 부하의 회전 시스템에도 적용이 가능하다.

도 1은 일반적인 동력전달장치의 개략도

도 2는 본 발명에서 적용 가능한 클러치의 유형을 보인 것으로

(a)는 스프로켓 클러치, (b)는 프리 휠 클러치의 구성을 보인 도면

도 3은 본 발명에 따른 다축 구동형 일방향 회전 동력장치의 구성도

도 4는 본 발명의 다른 다축 구동형 일방향 회전 동력전달장치의 구성도

도 5는 본 발명의 또 다른 다축 구동형 일방향 회전 동력 전달장치의 구성예

도 6은 본 발명에 따른 다축형 일방향 회전동력 전달장치의 위상 배열의 예를 나타낸 것으로

(a)는 클러치의 수평배열의 예이고,

(b)는 클러치의 삼각배열의 예이며,

(c)는 클러치의 사각 배열의 예를 도식적으로 나타낸 도면

도 7은 본 발명에 따른 싱글형 일방향 회전동력전달장치의 구성예

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

80:구동원 81:원동축

82:원동기어 83:종동기어

84:클러치 85:래크기어

86:피니언기어 87:종동기어

92:샤프트

이하, 본 발명을 도 2 내지 도 5를 참고로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에서 적용 가능한 클러치의 유형을 보인 것으로 (a)는 스프로켓 클러치, (b)는 프리 휠 클러치의 구성을 보인 것이다. 도 3은 본 발명에 따른 다축 구동형 일방향 회전 동력장치의 구성도 이다. 도 4는 본 발명의 다른 다축 구동형 일방향 회전 동력전달장치 이다. 도 5는 본 발명의 또 다른 다축 구동형 일방향 회전 동력 전달장치의 예이다. 도 6은 본 발명에 따른 다축형 일방향 회전동력 전달장치의 위상 배열의 예를 나타낸 것으로 (a)는 클러치의 수평배열의 예이고, (b)는 클러치의 삼각배열의 예이며, (c)는 클러치의 사각 배열의 예를 도식적으로 나타낸 것이다. 도 7은 본 발명에 따른 싱글형 일방향 회전동력전달장치의 구성예 이다.

본 발명에 따른 일방향 회전 동력 전달장치는, 직선 운동을 회전 운동으로바꾸는 랙/피니언 구동원을 원동축에 적용하는 경우, 또는 모터와 같은 다이렉트 드라이브 구동원을 원동축에 적용하는 경우, 또는 이와 유사한 구동원의 동력을 원동축으로 부터 종동축에 전달하는 축 구동 시스템에 적용된다.

본 발명의 주요 부분은, 구동원(80)과 연결된 원동축(81), 원동축(81)을 따라 축방향으로 결합된 원동기어(82), 원동기어(82)에 치합되어 종동축(83)에 한방향 회전력을 전달하기 위한 클러치(84), 원동축(81)에 대하여 축방향으로 나란한 방향으로 회전 가능하게 장착된 종동축(83), 원동축(81)의 회전력을 클러치(84)로부터 받아 종동축(83)에 전달하기 위해 클러치(84)와 종동축(83)간의 회전력을 전달하는 회전매개수단으로 구성된다.

도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 다축형 일방향 회전동력 전달장치의 구체적인 구성예로서, 직선운동 하는 래크(85)에 피니언기어(86)가 조합된 구동원(80)과, 피니언기어(86)에 결합되어 원동기어(82)를 구비하며 그 원동기어(82)의 양방향으로 클러치(84)가 치합되어 있는 원동축(81)과, 원동축(81)과 같거나 또는 어긋난 축방향으로 위치하면서 원동축(81)을 따라 한 방향으로만 회전하는 종동축(83)과, 원동축(81)과 종동축(83)의 회전을 매개하기 위해 클러치(84)와 종동축(83)을 연결하는 양방향의 샤프트(92) 및 그 샤프트(92)의 회전을 종동축(83)에 전달하는 종동기어(87)로 구성되는 회전매개수단을 조합한 것으로, 회전매개수단은 원동축(81)에 양방향으로 배치된 각 클러치(84)에 대하여 종동축(83)상의 종동기어(87)를 1.2차측으로 구분하여 각각의 다축 샤프트(92)로 연결하여 구성되었다. 원동축(81)상의 클러치(84)는 도 2의 (a)와 같은 스프로켓형 클러치형이나도 2의 (b)와 같은 프리 휠형 클러치가 선택적으로 적용될 수 있다. 여기서, 미설명 부호 88은 베어링 이고, 89는 피동기어, 90은 아이들기어, 91은 클러치기어 이다.

도 3 내지 도 5의 회전 동력 전달장치는, 원동축(85)상의 클러치(84)가 양방향으로 배열되고 회전매개수단이 2축형인 경우이지만, 클러치(84)를 원동축(81)을 중심으로 같은 원리로 3개이상 배열하고 회전매개수단은 3축 이상의 배열도 가능하다. 여기서 클러치(84)와 원동기어(82)는 직접 기어를 통해 치합되는 구조, 또는 별도의 기어를 통해 치합된다. 또한 도 4 및 도 5와 같이 한 개의 종동기어(87) 배치만으로 다축형 회전 동력전달장치의 구성이 가능하다.

그리고, 도 6과 같이 원동기어(82)의 위상으로 클러치(84)의 배열 위치를 2축인 경우 (a)와 같이 180°, 3축인 경우 (b)와 같이 120°, 4축인 경우 (c)와 같이 90°등으로 대칭형으로 배열하면 축 밸런싱에 유리한 구조가 될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 싱글형 회전 동력전달장치 구체적인 구성예로서, 직선운동 하는 래크(85)에 피니언기어(86)가 조합된 구동원(80)과, 피니언기어(86)에 결합되어 원동기어(82)를 구비하며 그 원동기어(82)의 한쪽 방향으로 클러치(84)가 치합되어 있는 원동축(81)과, 원동축(81)과 같거나 또는 어긋난 축방향으로 위치하면서 원동축(81)을 따라 한 방향으로만 회전하는 종동축(83)과, 원동축(81)과 종동축(83)의 회전을 매개하기 위해 클러치(84)와 종동축(83)을 연결하는 샤프트(92) 및 그 샤프트(92)의 회전을 종동축(83)에 전달하는 종동기어(87)로 구성되는 회전매개수단을 조합한 것으로, 회전매개수단은 원동축(81)에 배치된 클러치(84)에 대하여 종동축(83)상의 종동기어(87)를 샤프트(92)로 연결하여 구성되었다. 또한, 이 구조에서는 원동축(81)과 종동축(83)을 직선상으로 배열하고 그 교축상에 클러치(84)를 부가하여 설치할 수 있다. 원동축과 종동축이 만나는 교축상으로 클러치(84)를 설치하여 연결하는 경우 원동축과 종동축의 구동 편심을 방지할 수 있다.

원동축(81)상의 원동기어(82)와 기어(91)로 치합된 클러치(84)는 스프로켓형 클러치나 프리 휠형 클러치가 선택적으로 적용될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용효과는 다음과 같다.

본 발명은 도 3 내지 도 7과 같이 기어나 클러치 그리고 회전매개기어 들의 다양한 배열 및 배치가 가능하여 현장 여건에 따라 적당하게 설계될 수 있다.

본 발명의 회전동력전달장치는, 래크기어(85)가 직선운동하면 피니언기어(86)가 회전하여 원동축(81)을 회전 시킨다. 원동축(81)이 회전하면 원동기어(84)가 연동되고 원동기어(84)는 이와 맞물려 있는 클러치(84)를 회전 시킨다. 클러치(84)는 일방향 회전에 따라 한쪽 방향으로만 회전력을 샤프트(92)에 전달한다. 여기서 클러치(84)는 도 2의 (a)와 같은 스프로켓 클러치나 도 2의 (b)와 같은 프리 휠 클러치가 적용되는데, 클러치(84)는 원동기어(84)를 통해 전달되는 회전력을 한쪽 방향으로만 전달받아 회전력을 샤프트(92)로 전달하고 그 역방향 회전에 대해서는 클러치 작용에 따라 회전력이 샤프트(92)에 전달되지 않는다.

클러치(84) 및 회전매개수단의 배열이 한 개인 싱글형인 경우 도 7과 같이 원동축과 종동축간의 축 편심에 대비하여 같은 원리로 회전방향이 미리 정해진 클러치(84)를 원동축(81)과 종동축(83)의 교축상에 결합하면 축 편심을 보상할 수 있다. 이 구조는 항상 원동축과 종동축간이 동일축선상으로 배열되어야 하는 제약이 있다.

한편, 클러치(84)를 통해 전달되는 한쪽 방향의 회전력은 샤프트(92)에 전달되어 다수의 기어를 통해 종동축(83)상의 종동기어(87)에 전달되어 종동기어(87)를 회전 시킨다. 종동기어(87)를 1차측 종동기어와 2차측 종동기어로 구분한 도 3의 경우 또는 원동축(81)상에 한 개의 종동기어(87)를 배열한 도 5와 같은 경우에도 동일하게 원동축(83)을 회전 시킨다.

본 발명은 구동원이 실시예와 같이 래크기어(85)일 경우 래크기어(85)의 운동방향에 따라 어느 한 방향에 대해서만 종동축(83)이 연동되며, 종동축(83)의 회전 방향은 원동축(81)의 회전방향에 따라 변하지 않고 항상 일정하다. 따라서, 구동원(80)의 회전 운동 방향과는 관계없이 항상 한 방향으로만 회전력을 얻는 산업용 기기의 자동화장치, 이송장치, 해수파도를 이용한 발전장치 등에 효과적으로 사용될 수 있다.

그리고, 기어의 직경과 잇수의 조절로 원동축과 종동축간의 회전비를 용이하게 조절할 수 있고, 클러치의 배열에 따라 종동축의 회전상태를 안정성 있게 조절할 수 있으며, 원동축의 회전수가 일정할 때 클러치 및 회전매개수단의 배치에 따라 종동축의 회전수를 달리할 수 있으므로 회전수 조절도 용이하다.

이와 같이 본 발명은 원동축의 회전방향과는 관계없이 항상 일정한 방향성회전 동력을 얻을 수 있으므로, 산업용 기기의 자동화장치, 이송장치, 해수파도를 이용한 발전장치 등에 효과적으로 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 회전동력장치의 구성을 통해 기어의 직경과 잇수의 조절로 원동축과 종동축간의 회전비를 용이하게 조절할 수 있으며, 클러치의 배열에 따라 종동축의 회전상태를 부하 용량에 따라 안정성 있게 설계할 수 있으며, 원동축의 회전수가 일정할 때 클러치 및 회전매개기어 등의 배치에 따라 종동축의 회전수를 달리할 수 있으므로 회전수 조절도 용이한 효과도 있다.

Claims (4)

1. 직선 운동을 회전 운동으로 바꾸는 구동원 또는 다이렉트 드라이브 구동원에 의해 회전하는 원동축과, 상기 원동축의 회전을 받아 원동축의 회전 방향에 종속되는 회전방향과 회전 동력을 얻는 종동축과, 상기 원동축의 회전을 종동축에 전달하는 기어와 같은 회전매개체를 포함하는 회전 동력 전달장치에 있어서,

   상기 구동원과 연결된 원동축과,

   상기 원동축을 따라 축방향으로 결합된 원동기어와,

   상기 원동기어에 치합되어 종동축에 한방향 회전력을 전달하기 위한 클러치와,

   상기 원동축에 대하여 축방향으로 나란한 방향으로 회전 가능하게 장착된 종동축과,

   상기 원동축의 회전력을 클러치로부터 받아 종동축에 전달하기 위해 클러치와 종동축간의 회전력을 전달하는 회전매개수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일방향 회전동력 전달장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전매개수단은 원동축에 양방향으로 배치된 각 클러치로부터 회전을 받는 종동기어와,

   상기 클러치로부터 회전력을 종동기어에 전달하는 샤프트로 이루어지는 것을특징으로 하는 일방향 회전 동력 전달장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 클러치의 배열 위치를 원동기어의 위상으로 등간격으로 배열한 것을 특징으로 하는 일방향 회전 동력 전달장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 원동축과 종동축을 직선상으로 배열하고 각 축이 만나는 교축상에 클러치를 설치한 것을 특징으로 하는 일방향 회전 동력전달장치.