KR20110094577A - 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클러치로서 더욱 상세하게는 내부레이스와 외부레이스 사이에 적어도 한 쌍의 전동쐐기, 상기 전동쐐기와 내부레이스사이에 내부레이스의 회동력이 작용하도록 하중바아가 설치되고 내부레이스와 하중바아 중 어느 하나에는 내부레이스의 회동력이 하중바아의 특정지점에 작용하도록 회동력 작용수단을 구비하여 내부레이스의 회동력이 작용하는 특정지점의 위치에 따라 동력을 전달하고 차단하는 클러치에 관한 것이다.

이에 본 발명은 외부레이스(20)와, 상기 외부레이스(20) 내부에 회전 가능하게 설치되는 내부레이스(10)와, 상기 외부레이스(20)와 내부레이스(10)의 사이에 설치되어 외부레이스(20)의 내부에서 내부레이스(10)와 함께 회전함과 아울러 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하거나 차단하는 적어도 한 쌍의 전동쐐기(34), 상기 전동쐐기(34)에 내부레이스(10)의 회동력을 전달하는 하중바아(32)와 상기 내부레이스(10)의 회동력이 상기 하중바아(32)의 특정지점에 작용하도록 내부레이스(10)와 하중바아(32) 중 적어도 어느 하나에 구비되는 회동력 작용수단(50)을 포함하며, 상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점의 위치에 따라 동력을 연결하거나 차단하도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

클러치{clutch}

본 발명은 클러치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 내부레이스와 외부레이스 사이에 적어도 한 쌍의 전동쐐기, 상기 전동쐐기 사이에 내부레이스의 회동력을 전달하는 하중바아가 설치되고 내부레이스와 하중바아 어느 하나에 내부레이스의 회동력이 하중바아의 특정지점에 작용하도록 회동력 작용수단을 구비하여 내부레이스의 회동력이 작용하는 특정지점의 위치 따라 동력을 연결하거나 차단하도록 함으로써, 소형이면서도 큰 동력을 전달할 수 있는 클러치에 관한 것이다.

일반적으로 클러치는 구동축에서 피동축으로 기계적 접촉에 의해 동력을 전달하거나 차단하는 기능을 하는 것으로써 일방향 클러치와 양방향 클러치가 있다.

일방향 클러치는 한쪽방향으로는 동력을 전달하고 역방향으로는 공회전시켜 동력을 차단한다. 대표적인 일방향 클러치로는 스프링에 눌린 원통형 로울러가 구비된 롤러 타입과, 외부레이스와 내부레이스 사이에 스프레그가 구비된 스프레그 타입이 있으나 그 구조가 복잡하고 마모에 의해 수명이 짧으며 제작에 있어 고도의 정밀성이 요구되어 제작단가가 높다.

그리고 양방향 클러치는 양방향으로 동력을 전달하고 차단하는 것으로 마찰 클러치, 원추 클러치 등은 큰 동력을 전달하려면 클러치의 구조가 커지거나 마찰면의 마찰력을 높이기 위해 측압을 가해 주어야 하며 변속기 등에 사용되는 도그 클러치는 작동 중에 충격이나 마찰음이 발생되는 단점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 클러치를 소형화 하면서도 큰 동력을 전달할 수 있고 고장이 적은 클러치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부레이스와, 상기 외부레이스의 내부에 회전 가능하게 설치되는 내부레이스와, 상기 외부레이스와 내부레이스의 사이에 구비되어 외부레이스의 내부에서 내부레이스와 함께 회전함과 아울러 내부레이스와 외부레이스 사이의 동력을 연결하거나 차단하는 적어도 한 쌍의 전동쐐기, 상기 전동쐐기에 내부레이스의 회동력을 전달하는 하중바아와 상기 내부레이스의 회동력이 상기 하중바아의 특정지점에 작용하도록 내부레이스와 하중바아 중 적어도 어느 하나에 구비되는 회동력 작용수단을 포함하며, 상기 내부레이스의 회동력이 작용하는 특정지점의 위치에 따라 동력을 연결하거나 차단하도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 내부레이스와 외부레이스 사이에 한 쌍의 전동쐐기와 하중바아를 구비하여 내부레이스와 하중바아 중 어느 하나에 내부레이스의 회동력이 하중바아 의 특정지점에 작용하도록 회동력 작용수단을 구비하여 내부레이스의 회동력이 작용하는 하중바아의 특정지점의 위치에 따라 동력을 연결하고 차단함으로써 구조가 간단하고 소형이면서 큰 동력을 전달할 수 있는 클러치를 제공한다.

이하. 본 발명이 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명된다.

먼저, 본 발명의 기본원리를 이해하기 위해 도 1을 참조하여 설명한다.

본 발명은 국내공개특허 제10-2010-0015283호와 유사한 것으로 도 1에 도시된 바와 같이 속이 빈 원통 형태의 링(20) 내부에 반원판 형태를 다시 반 정도로 나눈(원형판의 4분의 1 형태) 모양으로 한 쌍의 전동쐐기(34)를 회전방향으로 서로 대칭되게 접촉시키고 링(20)의 내경길이 정도인 사각봉 형태의 하중바아(32)를 링(20)의 내경방향{링(20)의 축 방향에 직각되게}으로 하여 한 쌍의 전동쐐기(34)에 밀착되게 설치한다.

이때 하중바아(32)와 전동쐐기(34)는 링(20)의 내주면 양 끝인 p, p'지점에서 중심부 사이에 접촉하게 구성하고 대칭되게 설치된 한 쌍의 전동쐐기(34)의 상호간 접촉부 p"는 링(20)의 내주면부에서 중심부 사이에 있게 한다.

도 1의 경우는 접촉부 P, P. P"는 링의 내주면 가까이에 구성하였다.

또한 전동쐐기(34)의 외경(원호 부분)은 링(20)의 내주면에서 원활히 회전하도록 링(20)의 내경과 비슷하게 설정하고 하중바아(32)와 전동쐐기(34)가 외부레이스(20)의 내주면에 밀착되어 결합한 전체적으로 조합된 모양은 반원 형태로 되게 한다.

이어서, 상기 링(20)을 움직이지 않게 고정시킨 후에 상기 하중바아(32)의 중심{외부레이스(20)의 중심}인 a지점에 하중을 가하면 하중바아(32)와 한 쌍의 전동쐐기(34)와의 접촉부는 외부레이스(20)의 내주면에 가까운 p, p'지점에서 접촉되고 한 쌍의 전동쐐기(34)는 대칭되는 P"에서 접촉하고 있으므로 하중바아(32)에 작용하는 힘 은 한 쌍의 전동쐐기(34)에 좌, 우로 분산되면서 전동쐐기(34)의 외주면이 외부레이스(20)의 내주면에 밀착되게 압력으로 작용하게 된다.

이어서 하중의 작용점을 b지점 까지 이동시켜도 하중바아(32)와 전동쐐기(34)는 회동하지 않는다.

그러나 하중이 b지점을 넘는 순간에 하중바아(32)와 전동쐐기(34)는 반시계방향으로 회동하게 된다.

즉, 본 발명은 물체와 물체간의 마찰력을 이용한 것으로 하중이 a지점에서부터 b지점 사이에 작용할 경우에는 링(20)과 전동쐐기(34) 사이의 마찰력이 상기 하중바아(32)에 작용하는 하중 보다 크기 때문에 하중바아(32)와 전동쐐기(34)는 반시계방향으로 회전하지 않게 되는 원리를 이용한 것이다.

이는 본 발명의 출원인이 선출원한 국내공개특허 제10-2010-0015283호의 기본원리와 같다. 본 발명은 도 1과 같이 한 쌍의 전동쐐기(34)와 하중바아(32) 3개의 구성요소로 이루어져 있지만 상기 특허문헌에서는 도 2와 같이 본 발명의 전동쐐기(34)와 하중바아(32)로 분리되어 구성되지 않고 일체로 형성되어 한 개의 구성요소인 전동편(30)으로 이루어진 것이 다를 뿐이고 단지 효과 측면에서 도 1의 b에서 b'까지 거리는 도 2의 b에서 b'까지 거리 보다 커서 클러치 기능이 증대되어 더 큰 동력을 전동하거나 제품을 소형화할 수 있는 것이다.

이때, 상기 하중바아(32)의 회동 중심{링(20)의 중심}인 a지점에서부터 b지점 또는 b'지점까지의 거리는 링(20)의 내경이 클 수 록 커지고 링(20)과 전동쐐기(34) 사이의 윤할 정도, 마찰면의 재질, 형상과 상기 접촉부 P, P' P"의 위치 등에 따라 결정된다.

이하, 상기한 원리를 이용한 본 발명인 클러치의 다양한 실시예를 설명하기로 한다.

먼저, 앞으로 설명되어질 도 3내지 도 10의 클러치의 실시예의 도면 표시에 있어 복잡함을 피하기 위해 도 1에서의 하중바아(32)와 한 쌍의 전동쐐기(34)는 도 2와 같이 한 개의 "전동편(30)"으로 명칭과 부호(번호)로 표시 또는 설명되어 진다.

이제 도 3 및 도 4를 참조하여 클러치(1)의 기본구조를 설명하면 도 3 및 도 4는 일방향 클러치(1)로써 외부레이스(20)와, 내부레이스(10)와, 전동편(30)과, 회동력 작용수단(50)을 포함하여 구성된다.

여기서 앞서 설명한 도 1에서 링(20)은 상기 외부레이스(20)에 해당하고, 도 1에서 하중바아(32)와 전동쐐기(34)는 상기의 전동편(30)에 해당하며, 도 1에서 하중의 작용은 상기 내부레이스(10)의 회동력에 해당하고, 도 1에서 하중의 작용점은 상기 회동력 작용수단(50)에 해당한다.

상기 외부레이스(20)는 속이 빈 원통 형태로 형성된다.

상기 내부레이스(10)는 상기 외부레이스(20)의 내부에 회전 가능하게 결합됨 과 아울러 외부레이스(20)의 내주면과 마주하는 외주면에는 회전 방향으로 일정깊이의 전동편(30){전동쐐기(34)와 하중바아(32)}이 삽입되는 삽입홈(11)이 형성된다.

이때, 상기 내부레이스(10)는 상기 외부레이스(20)의 내부를 관통하여 회전 가능하게 결합될 수도 있고, 또는 내부레이스(10)의 일단부만 외부레이스(20)의 내부에 회전 가능하게 결합될 수도 있다.

여기서, 상기 전동편(30)이 삽입되는 삽입홈(11)은 상기 외부레이스(20)의 내측에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 내부레이스(10)와 외부레이스(20)에는 각각 클러치 작용을 필요로 하는 다양한 외부 장치가 연결되며 이러한 외부 장치들은 공지된 것이므로 도면에서는 생략하였다.

그리고, 상기 전동편(30)은 상기 삽입홈(11)에 삽입 설치되어 외부레이스(20)의 내부에서 내부레이스(10)와 함께 회전함과 아울러 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하거나 차단하게 된다. 이때, 상기 삽입홈(11)은 반원 형태로 형성되고, 상기 삽입홈(11)에 삽입되는 전동편(30)은 반원판으로 형성된다.

물론 상기 삽입홈(11)과 전동편(30)은 정확히 반원이 아니더라도 반원에 가까운 형태이면 된다.

또한, 상기 회동력 작용수단(50)은 상기 내부레이스(10)의 회동력이 상기 전동편(30)의 특정지점에 작용하도록 내부레이스(10)와 전동편(30) 중 적어도 어느 하나에 구비된다. 상기 회동력 작용수단(50)은 상기 내부레이스(10)와 전동편(30) 의 회전방향으로 마주하는 면 중 적어도 어느 하나에 전동지지턱(31)을 돌출 형성하여 이루어 지며, 상기 전동지지턱(31)은 다른 하나에 밀착된다.

도 3 및 도 4에서는 상기 전동지지턱(31)을 전동편(30)측에 형성하였으며, 이때 상기 전동지지턱(31)이 형성되는 위치는 도 1에서 하중작용점 b와 b' 사이에 위치하여야 한다.

상기한 클러치(1)는 상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점의 위치에 따라 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하거나 차단하게 된다.

즉, 상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점이 임의 설정위치(b지점)에서부터 전동편(30)의 회전중심(a지점) 사이에 위치할 경우, 전동편(30)과 외부레이스(20)간의 마찰력이 내부레이스(10)의 회동력 보다 커지게 되면서 전동편(30)이 회동하지 않게 되어 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력이 연결되고, 상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점이 임의 설정위치(b지점)에서부터 전동편(30)의 외주면 사이에 위치할 경우, 전동편(30)과 외부레이스(20) 간의 마찰력이 내부레이스(10)의 회동력 보다 작아지게 되면서 전동편(30)이 회동하게 되어 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력 연결이 차단된다.

도 4를 참조하여 클러치 작용을 구체적으로 설명하면, 상기 내부레이스(10)를 시계방향으로 회동시키면, 전동편(30)의 전동지지턱(31)에 내부레이스(10)의 회동력이 작용하지만 상기 전동지지턱(31)이 도 1의 b지점 또는 b' 지점 이내에 형성되어 있기 때문에 이러한 전동지지턱(31)을 구비한 전동편(30)을 회동시킬 수 없게 되어 즉, 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하게 되어 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달되는 것이다.

계속해서, 상기 내부레이스(10)을 반시계방향으로 회동시키면, 전동편(30)의 전동지지턱(31)과 내부레이스(10)와의 접촉이 끊어지게 되면서 내부레이스(10)의 일단부(좌측부)가 전동편(30)의 일단부(좌측부)에 접촉하게 된다.

즉, 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 전동편(30)측 지점이 도 1의 b지점 또는 b'지점 보다 외측방향에 위치하기 때문에 전동편(30)이 내부레이스(10)와 함께 외부레이스(20)의 내부에서 공전하게 되어 즉, 내부레이스(10) 와 외부레이스(20) 사이의 동력 연결이 차단되어 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전달되지 못하게 되는 것이다.

이처럼, 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하기 위해서는 도 1의 b지점과 b'지점의 사이에서 내부레이스(10)의 회동력이 작용해야 하고, 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 차단하기 위해서는 b지점과 b'지점의 외측방향{전동편(30)의 외주면측 방향}에서 내부레이스(10)의 회동력이 작용해야 한다.

이와 같이, 도 3 및 도 4의 클러치는 일방향 클러치로서 구조가 간단하고 고장이 적으면서 소형으로도 큰 동력을 전달할 수 있는 것이다.

도 5의 실시예는 도 4와 같은 기능을 하는 일방향 클러치로써 도 4의 클러치는 내부레이스(10)에 한 개의 전동편(30)이 삽입되도록 삽입홈(11)을 반원 형태로 형성하였지만 도 5에서는 한 쌍(두 개)의 전동편(30)을 마주 보도록 환형 형태의 삽입홈(11a)의 모양에서 좌, 우 대칭되게 회동지지턱(16)을 구성한 것으로 후술하는 도 9, 10의 내부레이스(10) 형태와 유사한 것이다.

도 5에서는 도 4와는 달리 회동지지턱(16)과 전동편(30) 사이에 확장되는 성질의 탄성부재(40)가 외부레이스(20)의 내주면부에 가까이 삽입되어서 전동편(30)이 항시 외부레이스(20)의 내주면에 밀착되어 회전되도록 구비하여 클러치 작동에 있어 유격이 없도록 하였다.

여기서 내부레이스(10)의 중심부를 원형 형태로 형성한 것은 내부레이스(10)는 동력을 전달하는 축(샤프트)의 역할을 하므로 강도 보강을 위해 형성한 것으로 후술하는 도 12 (i)의 실시예를 참고한다.

도 6의 실시예는 양방향 클러치로써, 양방향으로 동력을 전달하고 차단한다.

도 6의 클러치에서 회동력 작용수단(50)은, 상기 내부레이스(10)에 축방향으로 지지대삽입홈(15)을 형성하고, 상기 지지대삽입홈(15)에는 가변전동지지수단(51)을 삽입 설치하여 이루어진다.

상기 지지대삽입홈(15)은 삽입홈(11)의 일측에 형성되어 삽입홈(11)과 연통된다. 따라서, 삽입홈(15)에 가변전동지지수단(51)을 삽입할 경우 가변전동지지수단(51)이 전동편(30)에 밀착되게 된다.

또한, 상기 지지대삽입홈(15)과 가변전동지지수단(51)은 사각형태의 단면을 갖도록 형성하되 지지대삽입홈(15)과 가변전동지지수단(51)의 상호 마주하는 일측면에는 각각 경사면(15a, 51a)이 형성되어 있다,

따라서, 상기 지지대삽입홈(15)에 가변전동지지수단(51)을 삽입하게 되면 경 사면(15a, 51a)에 의해 가변전동지지수단(51)이 전동편(30)측으로 이동하게 되면서 전동편(30)을 밀어 외부레이스의 내주면에 밀착시키게 된다,

이어서 도 6의 양방향 클러치의 작용을 설명한다.

먼저, 상기 가변전동지지수단(51)을 축방향으로 밀면 지지대삽입홈(15)의 경사면(15a)을 따라 가변전동지지수단(51)이 하강하면서 전동편(30)과 밀착되고 계속해서 가변전동지지수단(51)을 더욱 밀면 전동편(30)은 내부레이스(10)와 이격되어지고 전동편(30)의 외주면은 외부레이스(20)의 내주면에 밀착되게 된다.

이어서, 상기 내부레이스(10)을 회동시키면 어느 방향으로도 회동하지 않는다.

즉, 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 있는 것이다.

이는, 전동편(30)과 맞닿아 있는 가변전동지지수단(51)의 접촉면의 길이(폭) 도 1에서 하중작용점인 b지점과 b'지점 사이의 거리와 같거나 작게 형성되어져 있기 때문이다.

상세히 설명하면, 전동편(30)과 접촉되는 가변전동지지수단(51)의 좌, 우 양 끝단은 도 3 및 도 4의 전동편(30)에 형성된 전동지지턱(31)과 같은 역할을 하는 것으로서, 가변전동지지수단(51)을 내부레이스(10)와 전동편(30)의 사이에 구비하여 가변전동지지수단(51)을 이동시켜서 전동편(30)을 외부레이스(20)의 내주면에 밀착시키거나 그렇지 않느냐에 따라 양방향의 동력을 전달하고 차단하는 것이다.

이어서, 상기 가변전동지지수단(51)을 당겨서 빼면, 전동편(30)과 가변전동지지수단(51)의 접촉이 해제되어 즉, 도 4에서 전동지지턱(31)을 없애버리는 구조 가 되어 내부레이스(10)의 회동력은 외부레이스(20)에 전달할 수 없기 때문에 내부레이스(10)의 회동력을 외부레이스(20)에 전달하지 못하고 공회전하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명의 양방향 클러치는 간단한 구조로 동력의 전달, 차단이 용이하게 이루어지게 된다.

한편, 상기 가변전동지지수단(51)을 축방향으로 슬라이딩 작동시키기 위한 장치는 도면에서 생략하였으며 이러한 장치는 공지된 다양한 장치를 사용하면 된다.

본 발명에 있어서 상기 전동편(30)을 외부레이스(20)의 내주면에 밀착시키기 위해 가변전동지지수단(51)에 경사면(51a)을 형성한 구성에 대해서만 설명하였지만 이러한 구성 외에도 다양한 구조나 장치를 사용할 수도 있다.

즉, 유압실린더(미도시), 캠(미도시). 지렛대(미도시) 등 전동지지턱(31)의 역할을 할 수 있는 모든 수단이 실시될 수 있다.

이어서 도 7의 실시예를 설명하면, 내부레이스(10)와 전동편(30) 사이에 두 개의 가변전동지지수단(51)을 대칭되게 구성시킨 클러치로서, 일방향 클러치와 양방향 클러치 모두 사용할 수 있는 클러치가 제공된다.

여기서 상기 도 7의 가변전동지지수단(51)과 지지대삽입홈(15)의 구조는 앞서 설명한 도 6의 가변전동지지수단(51) 및 지지대삽입홈(15)의 구조와 동일하므로 구조에 대한 상세한 설명은 생략하며, 단지 도 6과는 다르게 가변전동지지수단(51) 두 개를 대칭되게 구성한 것이다. 이때 두개의 가변전동지지수단(51)은 도 1의 b지 점과 b'지점 사이에 위치하게 된다.

도 7 실시예의 작동 원리를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 6과 같이 가변전동지지수단(51) 두 개를 모두 밀어 넣으면 전동편(30)은 외부레이스(20)의 내주면에 밀착되고 두 개의 가변전동지지수단(51)은 도 4에서의 전동지지턱(31)이 양측에 두 개가 형성되어진 것과 같은 형태이므로 양방향 전동이 되는 것이다.

이어서 도 7에서 우측 가변전동지지수단(51) 한 개만을 밀어 넣으면 도 4의 일방향 클러치와 같게 되어서 내부레이스(10)를 시계방향으로 돌리면 외부레이스(20)에 동력이 전달되는 것이다.

이어서 내부레이스(10)를 반시계방향으로 회동시키면 도 7의 전동편(30)의 양 끝단에 형성된(내부레이스(10)에 형성할 수도 있다) 경사턱(33)과 내부레이스(10)와 맞닿게 되므로 도 1에서 b지점 보다 외측에 내부레이스(10)의 회동력이 전동편(30)에 작용하게 되므로 내부레이스(10)의 동력을 외부레이스(20)에 전달할 수 없는 것이다.

다음 도 7에서 좌측 가변전동지지수단(51) 만을 밀어 넣으면 상기와는 반대로 내부레이스(10)의 회동력을 반시계방향으로만 외부레이스(20)에 전동하는 일방향 클러치가 되는 것이다. 그리고 두 개의 가변전동지지수단(51) 두 개 모두를 빼어 내면 도 6에서 가변전동지지수단(51)을 빼어 낸 것과 동일한 작동 원리로써 내부레이스(10)는 외부레이스(20)에서 공회전하게 된다.

여기서 도면 도시되지는 않았지만 도 7에서 양측의 경사턱(33)을 없애고 그 위치에 도 5에서와 같은 탄성부재(40)를 각각 설치할 수도 있다.

그리고, 도 8 및 도 9의 실시예는 일방향 클러치로써, 앞서 설명한 실시예들과 다른 부분에 대해서만 설명하면 앞서 설명한 실시예들은 내부레이스(10)에 삽입홈(11)을 형성하여 상기 삽입홈(11)에 전동편(30)을 삽입하여 설치하였지만 도 8의 실시예에서는 내부레이스(10)에 형성되었던 삽입홈(11)을 생략한 것이다.

이때, 상기 전동편(30)은 상기 외부레이스(20)와 내부레이스(10) 사이에 설치되게 된다. 즉 하나의 전동편(30)이 내부레이스(10)의 외주면 일부를 감싸는 형태로 구성되는 것이다.

또한, 상기 내부레이스(10)의 외주면 양측에는 상호 길이가 다른 회동지지턱(16)이 각각 형성되고, 상기 각각의 회동지지턱(16)과 마주하는 상기 전동편(30) 측에는 전동지지턱(31)이 형성된다.

따라서 상기 내부레이스(10)를 시계방향으로 회동시키면 내부레이스(10)의 회동력이 외부레이스(20)에 전동되고, 내부레이스(10)를 반시계방향으로 회동시키면 공회전하게 되어 회동력이 전달되지 않는다.

이처럼 본 발명의 모든 실시예에서 전동편(30)을 설치하기 위해 상기 내부레이스(10)에 삽입홈(11, 11a)을 형성할 수도 있고 생략할 수도 있는 것이다.

이어서, 도 10은 일방향 클러치의 실시예로서 도시된 바와 같이 내부레이스(10)의 외주면 일 측에 회동지지턱(16)이 형성되고 회동지지턱(16)과 마주하는 전동편(30) 측에는 전동지지턱(31)이 형성된다.

또한, 상기 전동편(30)의 일 단부는 상기 회동지지턱(16)의 단부를 감싸도록 형성되어 회동지지턱(16)이 걸리도록 하는 걸림부(37)가 형성된다.

이때, 상기 걸림부(37)와 회동지지턱(16) 사이에는 스프링 같은 탄성부재(40)가 설치된다. 이는 도 5에서 일방향 클러치를 공회전(시계방향 회전) 시킬 때 회동지지턱(16)이 탄성부재(40)를 누르면서 전동편(30)을 시계방향으로 밀면서 회동시키지만 도 10에서는 회동지지턱(16)이 전동편(30)을 시계방향으로 끌면서 회동시키는 것이 다르다.

이와 같이 도 10의 실시예는 일방향 클러치가 공회전할 때 전동편(30)과 외부레이스(20)의 내주면과의 마찰을 줄여 부드러운 회전을 하게 되는 장점이 있다.

여기서, 전동편(30)은 도 12에서 그림(l)과 같이 연결핀(42)으로 두 개의 전동쐐기(34)를 연결시켜 한 쌍의 전동쐐기(34)가 같이 회전하도록 하여 구성한다.

그리고 도 11은 상기에서 설명된 전동편(30)의 구성요소인 전동쐐기(34)에 관한 것으로 이하 설명에서는 상기와 같이 전동편(30)의 용어를 사용하지 않고 본 발명의 구성요소인 전동쐐기(34)와 하중바아(32)로 설명되어 진다.

도 11은 전동쐐기(34)의 외주면과 외부레이스(20)의 내주면과의 마찰력을 증대할 수 있도록 다양한 마찰력 증대수단을 형성한 경우를 개략적으로 나타낸 것으로써 즉, 상호 접촉하는 전동쐐기(34)의 외주면과 외부레이스(20)의 내주면을 삼각형, 사다리꼴, 톱니형, 반원형 등 다양한 형태로 형성시켜 전동쐐기(34)와 외부레이스(20)의 마찰력을 더욱 크게 할 수 있는 것이다.

또한 도 11에 도시된 바와 같이 전동쐐기(34)의 수톱니와 외부레이스(20)의 암톱니와의 접촉에 있어 전동쐐기(34)의 수톱니의 말단부 일부를 살빼기를 하면 전 동쐐기(34)와 외부레이스(20)의 내주면과의 접촉시 살빼기부(38)는 접촉이 없게 되므로 전동쐐기(34)와 외부레이스(20)의 내주면과 마찰력은 더욱 증대(쐐기작용으로)되는 것이다.

도 12는 하중바아(32)와 두 전동쐐기(34)의 접촉형태가 도 1과는 다르게 구성한 것으로 도 1의 경우는 하중바아(32)와 두 전동쐐기(34)의 접촉면이 거의 수평적으로 접촉을 이루나 도 12에 있어서는 하중바아(32)와 전동쐐기(34)의 접촉면(32a)을 일정 각도로 경사지게 구성하였다.

도 12의 전체적인 구성은 도 7과 유사한 것으로 작동원리도 도 7과 같다.

도 12에서 가변전동지지수단(51)을 도 7에서와 같이 모두 지지대삽입홈(15)에서 빼어내면 내부레이스(10)의 회동력은 내부레이스(10)와 두 전동쐐기(34) 사이에 구비되는 탄성부재(40)에 의해 전동쐐기(34)의 양 끝단에 작용되면서 공회전하게 된다.

이어서 도 12에서 오른쪽의 가변전동지지수단(51)을 지지대삽입홈(15)에 삽입하고 내부레이스(10)를 시계방향으로 회동시키면 전동지지턱(31) 역할을 하는 가변전동지지수단(51)이 하중바아(32)에 회동력으로 작용되고 하중바아(32)와 두 전동편(34)은 경사진 접촉면(32a)에 의해 쐐기작용이 나타나므로 두 전동쐐기(34)는 도 1의 두 전동쐐기(34) 보다 외부레이스(20)의 내주면에 더욱 강하게 마찰력을 주면서 외부레이스(20)에 동력을 전동할 수가 있는 것이다.

도 12와 같이 하중바아(32)에 경사면(32a)을 주면 가변전동지지수단(51)의 구성 위치를 도 7보다 더욱 외부레이스(20)의 내주면 측으로 형성할 수가 있어 본 발명의 클러치를 작게 만들 수 있는 장점이 있고 또한 탄성부재(40)를 내부레이스(10)와 두 전동쐐기(34) 사이에 구비시켜 내부레이스(10)가 공회전할 시에 전동쐐기(34)와 외부레이스(20)의 내주면과의 마찰을 최소화 하였다.

도 12의 기본적인 작동원리는 내부레이스(10)의 회동력이 하중바아(32)에 작용할 때는 외부레이스(20)에 동력이 전동되고 내부레이스(10)의 회동력이 탄성부재(40)에 의해 전동쐐기(34)에 작용할 때는 내부레이스(10)는 공회전하는 원리이다.

도 13은 도 12에서 하중바아(32)의 경사면(32a)과 전동쐐기(34)의 접촉상태가 하중바아(32)에 작용되는 하중의 크기가 다르더라도 항시 면접촉이 되어서 접촉부(P, P')의 마모를 최소화하기 위한 구성으로 전동쐐기(34)에 반원홈 모양의 핀삽입부(34d)를 형성시키고 그 핀삽입부(34d)에 핀삽입부(34d) 지름 크기의 환봉을 반으로 나눈 모양의 반원핀(36)을 삽입하여 하중바아(32)와 반원핀(36), 반원핀(36)과 전동쐐기(34)와의 접촉이 점이나 선접촉이 아니고 항시 면접촉이 되도록 하였으며 핀삽입부(34d)는 전동쐐기(34)나 하중바아(32)중 어느 하나에 설치한다.

도 14는 양방향 클러치로 도 7, 12에서 내부레이스(10)에 구성된 지지대삽입홈(15)을 없애고 도 14와 같이 가변전동지지수단(51)이 삽입되는 위치에 전동지지턱(31)을 각각 형성하면서 도 14(a)와 같이 전동쐐기(34)에 전동쐐기지지대삽입홈(34e)을 구성하여 전동쐐기지지수단(52)이 두 전동쐐기(34) 사이에 삽입되게 구비될 수도 있고 도 14(b)와 같이 하중바아(32)에 두 전동지지턱(31)을 구성하고 두 전동쐐기(34) 사이에 전동쐐기지지수단(52)이 삽입되게 구비될 수도 있다.

도 14에서도 도 6과 같이 내부레이스(10)의 길이 방향으로 지지대삽입홈(15: 미도시)이 삽입홈(11)에 연통하게 구성하되 도 6과 같은 경사면(15a)은 없으며 도 6의 가변전동지지수단(51)과 같은 형태의 전동쐐기지지수단(52)이 삽입되면 도 14(a, b)에서와 같이 두 전동쐐기(34) 사이에 삽입할 수 있는 위치에 지지대 삽입홈(15)를 형성한다.

도 14의 전동쐐기지지수단(52)은 도 6, 7, 12에서의 가변전동지지수단(51)과 같이 전동지지턱(31) 역할을 하는 것이 아니고 마주보는 두 전동쐐기(34) 사이의 간격을 벌어지게 하면서 두 전동쐐기(34)와 하중바아(32)를 밀착시키거나 해제하는 기능만 한다.

도 14의 전동쐐기지지수단(52)은 도 6, 7의 가변전동지지수단(51)과 같이 내부레이스(10)에 밀착되면서 압력이나 힘이 작용되지 않으므로 전동쐐기지지수단(52)이 두 전동쐐기(34) 사이에 최대로 삽입되면 전동쐐기지지수단(52)은 지지대삽입홈(15)에 접촉되거나 밀착되지 않게 일정한 틈이 있어야 한다.

이제 도 14(a)를 참고로 작동원리를 설명한다.

도 14(a)는 탄성부재(41)에 의해 하중바아(32)가 내부레이스(10)의 두 전동지지턱(31)에 밀착된 상태이고 전동쐐기지지수단(52)은 두 전동쐐기(32) 사이에 삽입되어서 전동쐐기(34)와 하중바아(32)도 밀착된 상태이다.

즉, 하중바아(32)와 두 전동쐐기 사이의 접촉부 P, P'와 두 전동쐐기(34) 상호간 접촉부 P"가 형성되어 있어 내부레이스(10)를 어느 방향으로 회동시켜도 외부레이스(20)에 동력을 전동할 수가 있는데 이는 두 전동지지턱(31)이 도 1의 b와 b'사이에 구성되어 있기 때문이다.

이어서 전동쐐기지지수단(52)을 도 7에서와 같이 빼어내어 두 전동쐐기(34)와 하중바아(32)의 밀착을 해제시키면 상기와 같은 또는 도 1과 같은 접촉부 P, P' P"가 밀착되게 형성되지 않아 내부레이스(10)를 회동시켜도 외부레이스(20)에 동력을 전동할 수 없는 것으로 전동쐐기지지수단(52)의 작동에 따라 양방향의 동력을 전동하고 차단시키는 클러치가 되는 것이다.

도 14(b)는 상기의 도 14(a)와 도 12의 작동원리를 병합시킨 것으로 상세한 설명은 생략한다.

이상 도 14에서의 전동쐐기지지수단(52)은 도 6, 7에서의 가변전동지지수단(51)으로 사용될 수 있는 것과 같이 이미 공지된 장치로 작동시킬 수 있다.

도 15는 도 1에서의 두 개의 전동쐐기(34)와 하중바아(32)의 구성방법(조립형태)에 대한 다양한 실시예를 도시한 것으로 (a)는 하중바아(32)와 두 전동쐐기의 기본적인 구성형태로 p, p'는 하중바아(32)와 전동쐐기(34)와의 접촉부이고, p"는 전동쐐기(34) 상호간의 접촉부이다.

(b)는 도 1과 같은 형태로 내부레이스(10)가 도시되어 있고 (c), (d)는 도 12에서 설명된 바와 같이 하중바아(32)와 전동쐐기(34)의 접촉부(P, P')를 경사면(32a)으로 형성하여 하중바아(32)에 힘이 가해지면 두 전동쐐기(34)가 좌, 우로 벌어지는 쐐기작용을 하게 하여 전동쐐기(34)를 외부레이스(20)의 내주면에 더욱 강하게 마찰력을 가해지게 되므로 도 1의 b에서 b'까지의 폭을 더욱 크게 할 수 있는 효과가 있다.

또한 (d)의 경우는 내부레이스(10)의 반시계방향 회동력은 전동지지턱(31)에 의해 하중바아(32)에 작용하여 외부레이스(20)를 회동시키지만 내부레이스(10)의 시계방향 회동력은 회동지지턱(50)이 하중바아(32)와 접촉하는 (c)와는 달리 전동편(34)에 직접 접촉하게 하여 내부레이스(10)의 공회전을 부드럽게 하였다.

그리고 (c)(d)에서는 하중바아(32)에 균형바아(32c)를 구성시켜서 T자형으로 한 것은 내부레이스(10)의 회동력이 하중바아(32)에 작용할 때 하중바아(32)가 전동쐐기(34)의 경사면(32a)에 의해 수평적 균형을 유지하기가 어려울 수 있으므로 하중바아(32)의 중간부분에 일정 길이의 균형바아(32c)를 하중바아(32)와 일체적으로 구성하여 두 전동편(34)에 형성된 균형바아삽입부(35)에 균형바아(32c)가 삽입되도록 구비하면 하중바아(32)에 회동력이 작용하여도 하중바아(32)와 전동편(34)과의 접촉부(P, P')의 위치가 유지가 된다.

상기와 같은 균형바아(32c)와 균형바아삽입부(35)는 도 12, 13, 14, 15 등 본 발명의 실시예에서 하중바아(32)와 전동편(34)에 각각 구성시킬 수 있는 것이다.

그림 (e)는 하중바아(32)를 반원 형태로 구성하여 하중바아(32)의 강도를 보강한 것이며 (c), (d)와 같이 하중바아(32)에 균형바아(32c)와 전동편(34)에 균형바아삽입부(35)가 구성되어 있다.

도 (f)의 전동쐐기(34) 외주면의 일부분에 살빼기부(39)를 두어 전동쐐기(34)와 외부레이스(20)의 내주면과의 마찰에 있어 전동쐐기(34)의 일부면(살빼기 하지 않은 부분)으로 접촉력을 집중시켜 전체적으로 마찰 증대 효과를 볼 수 있도록 한 실시예이다.

(g)는 두 전동쐐기(34) 사이에 하중바아(32)와 접촉하지 않는 별개의 전동쐐기(34b)를 삽입한 실시예이다. 그림(h)는 두 전동쐐기(34)를 활 모양으로 한 개의 전동쐐기(34a)로 구성하여 하중바아(32)에 내부레이스(10)의 회동력이 가해지면 전동쐐기(34a)는 좌, 우로 벌어지게 되는 구조로 기본원리는 상기와 같다.

(i)는 하중바아(32)를 오목부(32b)를 형성하여 내부레이스(10)의 삽입부를 크게 한 그림이며, (j), (k)는 전동쐐기(34)를 반원 형태로 구성하였고, 그림(l)은 도 10의 전동편(30)을 하중바아(32)와 전동쐐기(34)로 구분시켜 표시한 그림이다.

도 1은 본 발명에 따른 클러치의 작동원리를 설명하기 위한 개념도이다.

도 2는 본 발명의 전동쐐기와 하중바아를 한 개의 구성요소로 간략히 표시한 그림이다.

도 3내지 도 10, 12, 13, 14는 본 발명에 따른 클러치의 다양한 실시예들을 나타낸 도면이며, 그 중에서 도 4는 도 3의 A-A선 단면도이다.

도 11은 외부레이스와 전동쐐기의 접촉면 형상을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 15는 전동쐐기와 하중바아의 다양한 구성형태를 개략적으로 도시한 도면이다.

Claims (4)

1. 외부레이스(20)와,

   상기 외부레이스(20)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 내부레이스(10)와,

   상기 외부레이스(20)와 내부레이스(10)의 사이에 설치되어 외부레이스(20)의 내부에서 내부레이스(10)와 함께 회전함과 아울러 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하거나 차단하는 적어도 한 쌍의 전동쐐기(34)와 상기 전동쐐기(34)에 밀착되어 설치된 하중바아(32),

   상기 내부레이스(10)의 회동력이 상기 하중바아(32)의 특정지점에 작용하도록 내부레이스(10)와 하중바아(32) 중 적어도 어느 하나에 구비되는 회동력 작용수단(50)을 포함하며,

   상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점의 위치에 따라 동력을 연결하거나 차단하도록 한 것을 특징으로 하는 클러치.
2. 제 1 항에 있어서

   상기 하중바아(34)는,

   상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점이 임의 설정위치에서부터 하중바아(32)의 회전중심 사이에 위치할 경우, 하중바아(32)와 외부레이스(20)간의 마찰력이 내부레이스(10)의 회동력 보다 커지게 되면서 내부레이스(10)와 외부레이스(20)의 동력을 연결하고,

   상기 내부레이스(10)의 회동력이 작용하는 특정지점이 임의 설정위치에서부터 하중바아(32)의 외주면 사이에 위치할 경우, 전동쐐기(34)와 외부레이스(20)간의 마찰력이 내부레이스(10)의 회동력 보다 작아지게 되면서 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 차단하는 것을 특징으로 하는 클러치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 외부레이스(20)의 내주면과 마주하는 내부레이스(10)의 외주면에는 상기 전동쐐기(34)와 상기 전동쐐기(34)에 밀착되는 하중바아(32)가 삽입되도록 회전방향으로 일정깊이의 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 클러치.
4. 외부레이스(20)와,

   상기 외부레이스(20)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 내부레이스(10)와,

   상기 외부레이스(20)와 내부레이스(10)의 사이에 설치되는 외부레이스(20)의 내부에서 내부레이스(10)와 함께 회전함과 아울러 내부레이스(10)와 외브레이스(20) 사이의 동력을 연결하거나 차단하는 적어도 한 쌍의 전동쐐기(34)와 상기 전동쐐기에 밀착되어 설치된 하중바아(32),

   상기 내부레이스(10)의 회동력이 상기 하중바아(32)와 전동쐐기(34)의 특정지점에 작용하도록 내부레이스(1)와 하중바아(32), 내부레이스(10)와 전동쐐기(34) 사이에 적어도 어느 하나에 각각 구비되는 회동력 작용수단(50)을 포함하며,

   상기 내부레이스(10)의 회동력이 하중바아(32)의 특정지점에 작용하면 동력 이 전달되고 상기 내부레이스(10)의 회동력이 전동쐐기(34)의 특정지점에 작용하면 동력이 차단하도록 한 것을 특징으로 하는 클러치.

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