KR20120001267A - 정회전 및 역회전 가능한 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원통 형상으로 형성되는 하우징, 상기 하우징의 내부에 구비되고, 중앙부에 엔진의 원동축이 각각 결합되는 결합공이 형성되는 제 1 및 제 2브레이크 유닛, 상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛이 제동 동작하도록 선택하는 선택유닛 및 상기 선택유닛의 동작에 기초하여 상기 원동축의 회전력을 출력하는 출력축을 정회전 또는 역회전하도록 회전 방향을 전환하는 클러치 유닛을 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 정회전 및 역회전 가능한 클러치를 이용하는 것에 의해, 본 발명은 선기어와 유성기어를 조합한 클러치 유닛의 회전운동을 이용해 출력축의 회전을 중지시키는 중립 동작과 원동축의 회전방향을 선택적으로 전환하여 출력축을 정회전 및 역회전시킬 수 있다.

Description

정회전 및 역회전 가능한 클러치{REVERSIBLE CLUTCH}

본 발명은 정회전 및 역회전 가능한 클러치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전축의 회전방향을 정방향 및 역방향으로 전환하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치에 관한 것이다.

유압식 클러치는 유압펌프에 의해 동작되는 셀렉터의 작동 상태에 따른 전진축 및 후진축의 구동에 의해 전진, 후진, 중립 3가지로 변속된다.

선박에 사용되는 일반적인 유압식 클러치의 일 예가 대한민국 특허 등록번호 제10-0144808호(1998년 04월 23일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함)에 개시되어 있다.

도 1은 상기의 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전진축과 감속축의 동작상태를 보인 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 후진축과 감속축의 동작상태를 보인 단면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치는 선박용 엔진의 엔진블록에 장착된 클러치하우징(1), 이 클러치하우징(1)에 내장되며 엔진의 동력이 전달되는 전진축(2), 클러치하우징(1)에 내장되며 전진축(2)에 구동적으로 연결된 후진축(3), 전진축(2) 및 후진축(3)에 각각 장착된 마찰판(2a,3a), 클러치하우징(1)에 내장되며 마찰판(2a,3a)의 작동에 따라 전진축(2) 또는 후진축(3)에 구동적으로 연결되어 정역회전되고, 그 후단에 프로펠러축이 연결되는 감속축(4), 클러치하우징(2) 후측면에 결합되는 리어커버(5), 리어커버(5)의 후단에 장착되며 전진축(2)을 지지하는 전진축커버부분과 후진축(3)을 지지하는 후진축커버부분이 구비되어 전진축(2)과 후진축(3) 및 감속축(4)을 지지하는 엔드커버(6), 엔드커버(6)의 일측에 결합되는 유압펌프(7) 및 유압펌프(7)에 연결되어 마찰판(2a,3a)을 선택적으로 가압하는 셀렉터(8)를 포함한다.

엔드커버(6)의 내부에는 유압펌프(7)와 셀렉터(8)를 연결하는 유로(6a)가 내부를 관통하여 형성되며, 유압펌프(7)는 후진축커버부분에 결합되어 후진축(3)의 회전력에 의해 작동된다.

이와 같이 구성되는 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치는 제어실에서 선박을 전진하도록 작동하면, 셀렉터(8)에 있는 레버(8a)가 전진 위치로 회전함에 따라 전진축(2)에 장착된 마찰판(2a)을 가압하는 유압피스톤(2b)에 작동유를 공급한다. 이에 따라, 유압피스톤(2b)이 마찰판(2a)을 압착시켜 아이들 상태의 피니언기어(2c)에 회전력을 줌으로써, 감속축(4)의 감속기어(4a)를 정방향으로 회전시킨다.

그리고 제어실에서 선박을 후진하도록 작동하면, 셀렉터(8)에 있는 레버(8a)가 후진 위치로 회전함에 따라 후진축(3)에 장착된 마찰판(3a)을 가압하는 유압피스톤(3b)에 작동유를 공급한다. 이에 따라, 유압피스톤(3b)이 마찰판(3a)을 압착시켜 아이들 상태의 피니언기어(3c)에 회전력을 줌으로써, 감속축(4)의 감속기어(4a)를 역방향으로 회전시킨다.

또, 제어실에서 선박을 무부하 운전하도록 작동하면, 셀렉터(8)에 있는 레버(8a)가 중립위치로 회전됨에 따라 셀렉터(8)는 작동유를 전진축(2) 및 후진축(3)에 공급되는 것을 차단한다. 이때, 전진축(2) 및 후진축(3)으로 통하는 유로(6a)가 차단되므로, 전진축(2) 및 후진축(3)에 유압이 가해지지 않는다.

이에 따라, 전진축(2) 및 후진축(3)에 있는 마찰판(2a,3a)이 초기위치에 있게 되고, 피니언기어(2c,3c)가 아이들 상태로 공회전하여 감속축(4)의 회전이 중지된다. 결국, 프로펠러축의 회전이 중지되어 선박이 정지하게 된다.

하지만, 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치는 전진축과 후진축 및 감속축을 각각 구비해야만 하고, 유압을 이용하여 각각 구비되는 전진축과 후진축의 마찰판을 압착시켜 감속축에 회전력을 전달하도록 구성됨에 따라 전체 부피가 커지고, 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다.

따라서 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치는 선박과 같이 고출력, 고부하의 대용량 원동축에 적용하기에는 적합하나, 자동차나 소형 기계장치와 같이 저출력, 저부하의 소용량 원동축에 적용하기에는 부적합하였다.

또한, 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치는 전진축에 연결된 종속축을 후진축에 연결하는 경우, 엔진을 정지시켜 일정 시간, 예컨대 약 25초 정도가 지난 후에 종속축이 완전히 정지되면 후진축과 종속축을 연결해야만 한다.

따라서 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치는 엔진정지시간 동안 대기해야만 하므로, 회전방향을 바꾸는 동작시간이 불필요하게 증가하여 회전방향을 변경하는데 불편을 초래하는 문제점이 있었다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0144808호(1998년 04월 23일자 등록)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 원동축의 회전운동을 이용해서 선택적으로 정회전 및 역회전할 수 있는 정회전 및 역회전 가능한 클러치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 회전하는 출력축을 제동하는 제동기능을 가진 정회전 및 역회전 가능한 클러치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 출력 및 부하에 따른 클러치 용량의 적용범위를 넓힐 수 있는 정회전 및 역회전 가능한 클러치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 원통 형상으로 형성되는 하우징, 상기 하우징의 내부에 구비되고, 중앙부에 엔진의 원동축이 각각 결합되는 결합공이 형성되는 제 1 및 제 2브레이크 유닛, 상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛이 제동 동작하도록 선택하는 선택유닛 및 상기 선택유닛의 동작에 기초하여 상기 원동축의 회전력을 출력하는 출력축을 정회전 또는 역회전하도록 회전 방향을 전환하는 클러치 유닛을 포함한다.

본 발명은 상기 출력축에 형성된 고정판에 결합되는 제 3브레이크 유닛과 상기 출력축을 제동하도록 상기 제 3브레이크 유닛을 제동 동작을 선택하는 제동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 클러치 유닛은 상기 원동축의 선단에 결합된 선기어에 결합되는 제 1유성기어, 상기 제 1유성기어에 내접하는 제 1링기어, 상기 제 1링기어에 외접하는 제 2유성기어 및 상기 제 2유성기어에 내접하는 제 2링기어를 구비하고, 상기 제 1링기어는 상기 제 1유성기어에 내접하는 제 1내치기어와 상기 제 2유성기어에 외접하는 제 2외치기어를 구비하고, 상기 제 2링기어는 상기 제 2유성기어에 내접하는 제 2내치기어를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛은 외주면이 미리 설정된 면적을 갖는 면으로 형성되는 드럼 및 상기 드럼의 외주면에 결합되는 브레이크슈를 포함하고, 상기 브레이크슈는 링 형상으로 형성되며, 하부 일측이 절단된 절단면과 상기 절단면의 선단 하부에 핀이 결합되는 결합홈이 형성된 결합돌기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛은 유압을 이용해 제동 동작을 수행하는 유압 브레이크인 것을 특징으로 한다.

상기 선택유닛은 상기 원동축의 수직 방향을 따라 상기 하우징에 장착되는 제 1 및 제 2회전축, 상기 제 1 및 제 2회전축을 상기 하우징에 고정하는 한 쌍의 고정원판, 상기 제 1 및 제 2회전축의 선단에 각각 서로 맞물리게 결합되는 한 쌍의 선택기어 및 상기 제 1 및 제 2회전축 중 어느 하나의 선단에 결합되어 회전 운동하는 선택레버를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2회전축은 서로 다른 방향으로 나사산이 형성되는 조절부를 구비하고, 상기 조절부에는 상기 브레이크슈에 구비된 결합돌기와 핀 결합되는 한 쌍의 결합부가 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 3브레이크 유닛은 상기 전달유닛의 일측에 형성되는 드럼과 상기 드럼의 외주면에 결합되는 브레이크슈를 포함하고, 상기 제동수단은 상기 원동축의 수직 방향을 따라 상기 하우징에 장착되는 제 3회전축, 상기 제 3회전축을 상기 하우징에 고정하는 고정원판 및 상기 제 3회전축의 선단에 결합되어 회전운동하는 제동레버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 선기어와 유성기어를 조합한 클러치 유닛의 회전운동을 이용해 출력축의 회전을 중지시키는 중립 동작과 원동축의 회전방향을 선택적으로 전환하여 출력축을 정회전 및 역회전시킬 수 있다.

그리고 본 발명은 회전방향 전환시 선택레버를 중립 상태로 위치시킨 후 제동레버를 회전시켜 출력축을 제동함으로써, 회전 방향을 전환하기 위한 대기시간을 최소화할 수 있다.

또한 본 발명은 선기어와 유성기어를 1단으로 결합시켜 전체 부피를 최소화하고, 구성을 간단하게 하여 저출력 및 저부하의 소용량 원동축부터 고출력 및 고부하의 대용량 원동축까지 출력 및 부하에 따른 클러치 용량의 적용범위가 넓어 다양한 기계장치에 적용할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 선박용 유압식 클러치의 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 전진축과 감속축의 동작상태를 보인 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 후진축과 감속축의 동작상태를 보인 단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가증한 클러치의 사시도.
도 5 및 도 6은 도 4의 부분절결 사시도.
도 7은 도 4의 단면도.
도 8은 도 4의 분해 사시도.
도 9는 도 8에 도시된 브레이크슈와 선택유닛의 확대 사시도.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 동작을 설명하는 동작 상태도.
도 13 및 도 14는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가증한 클러치의 사시도이고, 도 5 및 도 6은 도 4의 부분절결 사시도이며, 도 7은 도 4의 단면도이고, 도 8은 도 4의 분해 사시도이며, 도 9는 도 8에 도시된 브레이크슈와 선택유닛의 확대 사시도이다.

본 명세서에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 원동축의 회전 방향을 정회전 또는 역회전 방향으로 전환하거나 중립 상태로 단속하는 클러치 어셈블리를 '정회전 및 역회전 가능한 클러치'로 정의한다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치는 원통 형상으로 형성되는 하우징(10), 하우징(10)의 내부에 구비되고, 중앙부에 엔진의 원동축(11)이 결합되는 결합공이 형성되는 제 1 및 제2브레이크 유닛(20,30), 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20,30)이 제동 동작하도록 선택하는 선택유닛(60), 선택유닛(60)의 동작에 따라 출력축(12)을 정회전 또는 역회전하도록 회전 방향을 전환하는 클러치 유닛(40) 및 클러치 유닛(40)의 회전력에 의해 회전하는 출력축(11)을 제동하는 제 3브레이크 유닛(50)을 포함한다.

원동축(11)은 도 8에 도시된 바와 같이, 선단에 제 1선기어(111)를 구비하고, 출력축(12)은 선단에 제 3브레이크 유닛(50)에 결합되는 결합판(121)과 클러치 유닛(40)의 결합축(443)이 결합되는 결합홈을 구비한다.

결합홈에는 결합축(443)이 원활하게 회전할 수 있도록 베어링(122)이 설치된다.

본 명세서에서는 설명의 편의상 원동축이 구비되는 방향, 즉 도 4에서 보았을 때, 좌측을 전면으로 설명하고, 출력축이 구비되는 방향, 즉 도 4에서 보았을 때 우측을 후면으로 설명한다.

하우징(10)은 도 8에 도시된 바와 같이, 중앙에 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20,30)과 클러치 유닛(40) 및 제 3브레이크 유닛(50)이 설치되는 설치공간이 형성되도록 양측이 개구된 원통 형상으로 형성되며, 양측 개구부를 차폐하는 제 1 및 제 2커버(13,14)와 하부에 선택유닛(60)이 장착되는 장착공간(15')을 형성하는 장착부(15)를 구비한다.

제 1커버(13)는 원판 형상으로 형성되고, 중앙에 원동축(11)이 관통 결합되는 결합공(131) 및 전면에 베어링(112)이 장착되는 제 1장착부(132)를 구비한다.

제 2커버(14)는 제 1커버(13)와 마찬가지로 원판 형상으로 형성되고, 중앙에 출력축(12)이 관통 결합되는 결합공(141) 및 후면에 베어링(123)이 장착되는 제 2장착부(142)를 구비한다.

이때, 베어링(112,123)은 각각 원동축(11) 및 출력축(12)과 제 1 및 제 2장착부(132,142) 사이에 결합되어 원동축(11) 및 출력축(12)이 서로 원활하게 회전하게 하는 역할을 한다.

장착부(15)는 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 하부에 구비되고, 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20,30)과 선택유닛(60)에 각각 구비되는 제 1 및 제 2회전축(61,62) 및 제동유닛(70)에 구비되는 제 3회전축(71)이 결합되도록 요입되어 형성되며, 일측에 제 1 내지 제 3회전축(61,62,71)이 삽입되는 삽입공(151,153,155) 및 타측에 제 1 내지 제 3회전축(61,62,71)이 삽입되는 삽입홈(152,154,156)을 구비한다.

제 1브레이크 유닛(20)은 도 8에 도시된 바와 같이, 외주면이 일정한 면적을 갖는 파이프 형상으로 형성되는 제 1드럼(21), 제 1드럼(21)의 외주면에 결합되는 제 1브레이크슈(22), 제 1드럼(21)의 후면에 형성되는 제 1슬리브(23) 및 제 1슬리브(23)의 내주면에 결합되는 베어링(24)을 포함한다.

제 2브레이크 유닛(30)은 제 1브레이크 유닛(20)과 유사하게, 외주면이 일정한 면적을 갖는 파이프 형상으로 형성되는 제 2드럼(31), 제 2드럼(31)의 외주면에 결합되는 제 2브레이크슈(32) 및 일측, 도 8에서 보았을 때 후면에 제 3브레이크유닛(50)이 결합되도록 후면을 향해 돌출되어 형성되는 환형 리브(33)를 포함한다.

제 1드럼(21)은 결합공의 주변을 따라 클러치 유닛(40)의 제 1유성기어(41)가 볼트 결합되는 체결공을 구비하고, 제 2드럼(31)은 결합공의 주변을 따라 클러치 유닛(40)의 제 1링기어(42)가 볼트 결합되는 체결공을 구비한다.

제 1 및 제 2브레이크슈(22,32)는 도 9에 도시된 바와 같이, 하부 일측이 절단된 절단면(221,321)을 구비하는 링 형상으로 형성된다. 절단면(221,321)은 서로 엇갈리도록 절단되어 형성되고, 양 절단면(221,321)의 선단에는 하부에 선택유닛(60)에 고정하도록 핀이 결합되는 결합홈이 형성된 결합돌기(222,322)를 구비한다.

선택유닛(60)은 도 9에 도시된 바와 같이, 원동축(11)에 수직 방향을 따라 하우징(10)의 장착부(15)에 장착되는 제 1 및 제 2회전축(61,62), 제 1 및 제 2회전축(61,62)을 하우징(10)에 각각 고정하는 한 쌍의 고정원판(63,63'), 제 1 및 제 2 회전축(61,62)의 선단에 각각 결합되는 한 쌍의 선택기어(64,64') 및 제 1 및 제 2회전축(61,62) 중 어느 하나의 선단에 결합되어 회전 운동하는 선택레버(65)를 포함한다.

제 1 및 제 2회전축(61,62)은 도 9에 도시된 바와 같이, 중앙에 서로 다른 방향으로 나사산이 형성되는 조절부(66,67)을 구비한다.

조절부(66,67)에는 각각 한 쌍으로 구비되고, 제 1 및 제 2회전축(61,62)의 회전방향에 따라 각 쌍 사이의 거리가 조절되는 제 1 및 제 2결합부(661,662,671,672)가 결합된다.

예를 들어, 제 1회전축(61)의 조절부(66)가 왼나사 및 오른나사로 형성됨에 따라 제 1회전축(61)이 일측 방향으로 회전하면, 제 1결합부(661,662) 사이의 거리가 가까워지면서 제 1브레이크슈(22)의 원주 길이가 짧아진다. 이에 따라, 제 1브레이크슈(22)와 제 1드럼(21) 사이의 마찰력에 의해 제 1브레이크 유닛(20)의 회전을 중지시키는 제동 동작이 이루어진다.

이때, 제 1회전축(61)에 결합된 제 2회전축(62)이 반대 방향으로 회전하고, 제 2결합부(671,672) 사이의 거리가 멀어지면서 제 2브레이크슈(32)의 원주 길이가 커짐에 따라 제 2드럼(31)은 원활하게 회전운동하게 된다.

반면, 제 1회전축(61)이 타측으로 회전하면, 제 1결합부(661,662) 사이의 거리가 멀어지면서 제 1브레이크슈(22)의 원주 길이가 길어져 제 1드럼(21)이 원활하게 회전운동하게 된다.

이때, 제 1회전축(61)에 결합된 제 2회전축(62)이 반대 방향으로 회전하고, 제 2결합부(671,672) 사이의 거리가 가까워지면서 제 2브레이크슈(32)의 원주 길이가 짧아짐에 따라 제 2브레이크슈(32)와 제 2드럼(31) 사이의 마찰력에 의해 제 2브레이크 유닛(20)의 회전을 중지시키는 제동 동작이 이루어진다.

제 1 및 제 2결합부(661,662,671,672) 각각은 제 1 및 제 2브레이크슈(22,32)에 구비된 결합돌기(222,322)의 결합홈에 대응되는 위치에 고정홈이 형성된 고정돌기를 구비한다.

이와 함께, 제 1 및 제 2회전축(61,62)은 선단에 결합되는 선택기어(64,64')에 형성되는 고정키가 삽입되도록 요입되어 형성되는 키홈(611,621)을 구비한다.

선택기어(64,64')는 제 1 및 제 2회전축(61,62)의 선단이 삽입되는 삽입공(641,641') 및 키홈(611,621)에 삽입되도록 돌출되어 형성되는 고정키(642,642')를 구비한다.

이때, 한 쌍의 선택기어(64,64')가 서로 물리도록 설치됨에 따라, 선택레버(65)의 회전에 의해 선택기어(64,64') 및 회전축(61,62)이 서로 반대방향으로 회전한다.

선택레버(65)는 막대 형상으로 형성되고, 일측에 제 1 및 제 2회전축(61,62) 중에서 어느 하나의 선단에 결합되도록 관통되어 형성되는 삽입공(651) 및 고정키를 구비한다.

도 9에서 선택레버(65)는 제 1회전축(61)에 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 선택레버(65)를 제 2회전축(62)에 결합시키도록 변경되거나 회전 감속모터를 이용하도록 변경될 수 있다.

클러치 유닛(40)은 도 8에 도시된 바와 같이, 원동축(11)의 선단에 결합된 선기어(111)에 결합되는 제 1유성기어(41), 제 1유성기어(41)에 내접하는 제 1링기어(42), 제 1링기어(42)에 외접하는 제 2유성기어(43), 제 2유성기어(43)에 내접하는 제 2링기어(44)를 구비한다.

제 1유성기어(41)는 일측이 제 1브레이크 유닛(20)의 제 1드럼(21)에 구비된 슬리브(23)에 결합되고 타측이 제 2링기어(44)의 내면에 형성된 홈에 결합되는 중심축(442)을 중심으로 회전 운동하여 원동축(11)의 회전력을 제 1링기어(42)에 전달하는 역할을 한다.

그리고 제 2유성기어(43)는 중심축 일측이 제 3브레이크 유닛(50)의 제 3드럼(51)에 결합되어 제 1링기어(42)의 회전력을 제 2링기어(44)에 전달하는 역할을 한다.

제 1링기어(42)는 내주면 및 외주면에 각각 제 1 및 제 2유성기어(41,43)와 접하도록 제 1내치기어(421) 및 외치기어(422)를 구비한다.

제 2링기어(44)는 일측, 도 8에서 보았을 때 전면이 개구된 원통 형상으로 형성되고, 개구부인 전면의 내주면에 제 2유성기어(43)와 내접하는 제 2내치기어(441) 및 내면에 제 1유성기어(41)가 회전 운동하도록 일체로 형성되는 중심축(442)을 구비하고, 후면에는 출력축(12)의 결합홈에 결합되는 결합축(443)을 구비한다.

중심축(442)의 선단은 제 1드럼(21)의 슬리브(23)에 형성된 체결공에 관통하여 결합되는 볼트로 체결되어 고정된다.

제 3브레이크 유닛(50)은 일측, 도 8에서 보았을 때 후면이 개구된 원통 형상으로 형성되는 제 3드럼(51) 및 제 3드럼(51)의 외주면에 결합되는 제 3브레이크슈(52)를 구비하고, 제동유닛(70)에 의해 제동 동작을 수행한다.

제 3드럼(51)의 내면에는 제 2드럼(31)의 후면에 형성된 환형 리브(33)에 삽입되는 삽입공과 제 2유성기어(43)의 중심축이 볼트 결합되는 체결공이 형성되고, 외주면 후단에는 출력축(12)의 결합판(121)이 볼트 결합되는 체결공이 형성된다.

제동유닛(70)은 원동축(11)의 수직 방향을 따라 하우징(10)의 장착부(15)에 장착되는 제 3회전축(71), 제 3회전축(71)을 하우징(10)에 고정하는 고정원판(72) 및 제 3회전축(71)의 선단에 결합되어 회전 운동하는 제동레버(73)를 포함한다.

제 3드럼(51), 제 3브레이크슈(52) 및 제 3회전축(71)의 구성은 도 9에 도시된 제 1드럼(21), 제 1브레이크슈(22) 및 제 1회전축(61)의 구성과 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

예를 들어, 제동유닛(70)의 제동레버(73)가 미리 설정된 초기 위치에 위치된 경우, 제 3회전축(71)에 결합된 제 3브레이크슈(52)의 결합부 한 쌍은 서로 일정한 간격을 유지한다. 이에 따라, 제 3드럼(51)은 제 3브레이크슈(52)에 방해받지 않고 원활하게 회전운동하게 된다.

반면, 제동레버(71)가 일측 방향으로 회전하면, 제 3회전축(71)에 결합된 결합부 한 쌍 사이의 거리가 가까워지면서 제 3브레이크슈(52)의 원주 길이가 짧아진다. 이에 따라, 제 3브레이크슈(52)와 제 3드럼(51) 사이의 마찰력에 의해 제 3브레이크 유닛(50)의 회전을 중지시키는 제동 동작이 이루어진다.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 결합관계를 설명한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 원동축(11)에 제 1커버(13), 제 1브레이크 유닛(20)의 제 1드럼(21), 제 1선기어(111) 및 제 1유성기어(41)를 순차적으로 결합한다.

이때, 제 1유성기어(41)는 제 1드럼(21)의 슬리브(23)에 형성된 체결공을 관통하여 결합되는 볼트에 의해 제 1드럼(21)에 장착된다.

마찬가지로, 제 2드럼(31)의 리브(33)에 형성된 체결공을 관통하여 결합되는 볼트를 이용하여 제 1링기어(42)를 제 2드럼(31에 장착하고, 제 3드럼(51)의 체결공을 관통하여 결합되는 볼트를 이용하여 제 2유성기어(43)을 제 3드럼(51)에 장착한다.

이때, 제 1,제 2 및 제 3드럼(21,31,51)에는 각각 제 1, 제 2 및 제 3브레이크슈(22,32,52)가 제 1, 제 2 및 제 3드럼(21,31,51)이 원활하게 회전할 수 있는 원주 길이로 설치된 상태이다.

이어서 제 1유성기어(41), 제 1링기어(42) 및 제 2유성기어(43)가 서로 맞물리도록 순차적으로 결합하면, 제 1드럼(21), 제 2드럼(31) 및 제 3드럼(51)이 순차적으로 배치된다.

그러면, 제 2유성기어(43)와 제 2내치기어(441)가 서로 맞물리도록 제 2링기어(44)를 결합한 후, 출력축(12)의 결합판(121)과 제 3드럼(51)을 결합시키고 볼트를 체결하여 고정하며, 제 2커버(14)를 하우징(10)에 결합시키고 볼트를 체결하여 고정한다.

이와 같이 하우징(10) 내부의 조립이 완성되면, 하우징(10)의 장착부(15)에 제 1 및 제 2회전축(61,62)을 삽입한다. 그리고 제 1 및 제 2브레이크슈(22,32)의 고정돌기(222,322)와 조절부(66,67)에 결합된 제 1 및 제 2결합부(661,662,671,672)를 서로 대응되는 위치에 위치시킨 후, 핀을 삽입하여 고정한다.

이때, 제 1 및 제 2회전축(61,62)에 결합된 제 1 및 제 2결합부(661,662,671,672)는 제 1 및 제 2드럼(21,31)이 원활하게 회전할 수 있는 정도의 거리로 결합된다.

이어서, 볼트를 이용해 고정원판(63)을 장착부(15)에 고정한 후, 제 1 및 제 2회전축(61,62)에 각각 선택기어(64)를 결합시키고, 제 1회전축(61)의 선단에 선택레버(65)를 설치한다.

마찬가지 방법으로, 하우징(10)의 장착부(15)에 제 3회전축(71)을 삽입하여 결합시킨 후, 하우징(10)과 고정원판(72)에 볼트를 체결하여 고정하고, 제 3회전축(71)의 선단에 제동레버(73)를 설치하여 조립을 완료한다.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 동작을 상세하게 설명한다.

도 10 내지 도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 동작을 설명하는 동작 상태도이다.

도 10 내지 도 12에 표시된 기호 '⊙'는 도면 외부를 향해 회전해서 나오는 방향을 나타내고, 기호 'ⓧ'는 도면 내부로 회전해서 들어가는 방향을 나타내며, 기호 '㉤'는 정지된 상태를 나타낸다.

이하에서는 정회전, 역회전, 중립 동작을 순서대로 설명한다.

먼저, 도 10을 참조하여 정회전 동작을 설명한다.

선택레버(65)를 일측 방향으로 회전시켜 제 2브레이크 유닛(30)이 제동 동작하면, 도 10에 도시된 바와 같이 서로 연결된 제 2브레이크 유닛(30)의 제 2드럼(31)과 제 1링기어(42)가 고정된 상태를 유지한다.

이러한 상태에서 원동축(11)이 회전하면, 원동축(11)에 결합된 선기어(111)와 제 1유성기어(41)를 거쳐 제 2링기어(44)가 원동축(11)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전한다.

그러면 제 2내치기어(441)에 연결된 제 2유성기어(43)가 자전 및 공전하면서 제 3브레이크 유닛(50)의 제 3드럼(51) 및 그에 결합된 출력축(12)의 결합판(121)이 제 2내치기어(441) 및 원동축(11)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전한다.

결국, 출력축(12)은 원동축(11)의 회전운동을 그대로 전달받아 정회전 동작하게 된다.

다음, 도 11을 참조하여 역회전 동작을 설명한다.

선택레버(65)를 반대 방향으로 회전시켜 제 1브레이크 유닛(20)이 제동 동작하면, 도 11에 도시된 바와 같이 서로 연결된 제 1브레이크 유닛(20)의 제 1드럼(21), 제 1유성기어의 중심축 및 제 2링기어가 고정된 상태를 유지한다.

이러한 상태에서 원동축(11)이 회전하면, 원동축(11)에 결합된 선기어(111)와 제 1유성기어(41), 제 1링기어(42)가 회전하면서 제 2브레이크 유닛(30)의 제 2드럼(31)이 원동축(11)의 회전방향과 반대 방향으로 회전한다.

그러면 제 2브레이크 유닛(30)의 제 2드럼(31)에 장착된 제 1링기어(34)와 맞물리는 제 2유성기어(43)가 자전 및 공전하면서 제 3브레이크 유닛(50)의 제 3드럼(51) 및 그에 결합된 출력축(12)의 결합판(121)이 원동축(11)의 회전방향과 반대 방향으로 회전한다.

결국, 출력축(12)은 원동축(11)의 회전 방향과 반대 방향으로 역회전 동작하게 된다.

다음, 도 12를 참조하여 중립 동작을 설명한다.

선택레버(65)를 중립 위치에 위치시키면, 도 12에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20,30)의 제 1 및 제 2드럼(21,31)은 제 1 및 제 2브레이크슈(22,32)와의 마찰없이 원활하게 회전한다.

이러한 상태에서 원동축(11)이 회전하면, 선기어(111)와 제 1유성기어(41)를 거쳐 제 2브레이크 유닛(30)의 제 2드럼(31)을 회전시키는 회전력과 제 2링기어(44) 및 제 3드럼(51)을 회전시키는 회전력이 제 2유성기어(43)의 자전에 의해 상쇄되어 제 3드럼(51)은 회전 운동이 정지된 아이들(idle) 상태를 유지한다.

결국, 출력축(12)은 엔진 구동시 원동축(11)이 회전 운동함에도 불구하고 정지상태를 유지하는 중립 동작을 하게 된다.

한편, 출력축(12)을 정회전 또는 역회전 동작시키는 도중에 중립 동작으로 전환하면, 제 3드럼(51)은 관성에 의해 정회전 또는 역회전을 하게 된다.

이때, 제동레버(73)를 일측으로 회전시키면, 제 3브레이크슈(52)와 제 3드럼(51) 사이의 마찰력에 의해 제 3드럼(51)이 제동되어 출력축(12)의 제동 동작이 이루어진다.

이에 따라, 본 발명은 정회전 또는 역회전시 회전방향을 전환하는 경우, 선택레버를 중립상태로 위치시킨 후, 제동레버를 회전시켜 출력축을 제동함으로써, 회전 방향을 전환하기 위한 대기시간을 최소화할 수 있다.

한편, 도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 단면도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치는 위에서 설명한 실시 예의 구성과 유사하다.

다만, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치는 제 3브레이크 유닛과 제동유닛을 제거하여 구성된다.

즉, 본 발명의 다른 실시 예는 제 3브레이크 유닛의 제 3브레이크슈와 제동유닛을 제거함으로써, 선택레버의 회전에 따라 제동 동작 없이 중립 동작을 수행할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 클러치의 구성을 간단하게 하여 소형화할 수 있으며, 제동 동작을 수행할 필요가 없는 기계장치에 적용되어 제품의 제작비용을 절감할 수 있다.

또, 상기의 실시 예에서 제 1 내지 제 3브레이크 유닛은 드럼과 브레이크슈로 이루어지는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 14는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 단면도이다.

도 14에서는 설명의 편의상 도 13에 도시된 클러치의 구성을 변형하는 것으로 설명하지만, 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이 제 3브레이크 유닛 및 제동유닛을 구비하는 클러치에도 적용될 수 있음에 유의하여야 한다.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치는 드럼과 브레이크슈 대신에 디스크와 캘리퍼를 구비한다.

즉, 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20',30')은 각각 원판 형상의 제 1 및 제 2디스크(25,35)와 제 1 및 제 2디스크(25,35)의 일측에 설치되고 유압에 의해 동작하여 제 1 및 제 2디스크(25,35)를 제동하는 제 1 및 제 2캘리퍼(26,36)를 포함한다.

제 1 및 제 2캘리퍼(26,36)는 유압호스(27,37)를 통해 미도시된 유압실린더의 수축 및 팽창 동작에 의해 전달되는 유압으로 동작하여 제 1 및 제 2디스크(25,35)를 제동한다.

그리고 본 실시 예에서는 선택유닛(60)이 제거되고, 상기 유압실린더의 조작레버가 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20',30')을 제동하도록 선택하는 선택유닛(60)의 동작을 대신 수행하게 된다.

이때, 하우징(10")은 도 4의 하우징(10)과 제 2커버(14)를 일체로 성형하여 형성되고, 하우징(10")에는 선택유닛(60)이 설치되는 장착부(15)가 제거된다.

이에 따라, 본 발명은 제 1 및 제 2브레이크 유닛을 드럼과 브레이크슈만이 아니라 디스크와 캘리퍼를 이용한 유압 브레이크와 같이 다양한 형태의 브레이크 장치로 변경하여 적용할 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 1단으로 구비되는 선기어와 유성기어를 조합한 클러치 유닛의 회전운동을 이용해 출력축의 회전을 중지시키는 중립 동작과 원동축의 회전 방향을 선택적으로 전환하여 출력축을 정회전 및 역회전시킬 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명은 클러치의 단속 동작에 따라 엔진이나 모터의 회전력을 이용해 출력축을 정회전 또는 역회전시키거나 중립 및 제동 동작하도록 할 수 있는 클러치 장치를 개발하는데 적용이 가능하다.

10: 하우징 11: 원동축
111: 제 1선기어 12: 출력축
13,14: 제 1,제 2커버 131,141: 결합공
132,142: 제 1,제 2장착부 15: 장착부
151,153,155: 삽입공 152,154,156: 삽입홈
20,30: 제 1,제 2브레이크 유닛 21,31: 제 1,제 2드럼
22,32: 제 1,제 2브레이크슈 221,321: 절단면
222,322: 결합돌기 23,33: 슬리브,리브
24: 베어링 40: 클러치 유닛
41: 제 1유성기어 42: 제 1링기어
421: 제 1내치기어 422: 외치기어
43: 제 2유성기어 44: 제 2링기어
441: 제 2내치기어 443: 결합축
50: 제 3브레이크 유닛 51: 제 3드럼
52: 제 3브레이크슈 60: 선택유닛
61,62: 제 1,제 2회전축 611,621: 키홈
63,63': 고정원판 64,64': 선택기어
641,641': 삽입공 642,642': 고정키
65: 선택레버 651: 삽입공
66,67: 조절부 661,662,671,672: 결합부
70: 제동유닛 71: 제 3회전축
72: 고정원판 73: 제동레버

Claims (8)

1. 원통 형상으로 형성되는 하우징,
   상기 하우징의 내부에 구비되고, 중앙부에 엔진의 원동축이 각각 결합되는 결합공이 형성되는 제 1 및 제 2브레이크 유닛,
   상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛이 제동 동작하도록 선택하는 선택유닛 및
   상기 선택유닛의 동작에 기초하여 상기 원동축의 회전력을 출력하는 출력축을 정회전 또는 역회전하도록 회전 방향을 전환하는 클러치 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 출력축에 형성된 고정판에 결합되는 제 3브레이크 유닛과
   상기 출력축을 제동하도록 상기 제 3브레이크 유닛을 제동 동작을 선택하는 제동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 클러치 유닛은
   상기 원동축의 선단에 결합된 선기어에 결합되는 제 1유성기어,
   상기 제 1유성기어에 내접하는 제 1링기어,
   상기 제 1링기어에 외접하는 제 2유성기어 및
   상기 제 2유성기어에 내접하는 제 2링기어를 구비하고,
   상기 제 1링기어는 상기 제 1유성기어에 내접하는 제 1내치기어와 상기 제 2유성기어에 외접하는 제 2외치기어를 구비하고,
   상기 제 2링기어는 상기 제 2유성기어에 내접하는 제 2내치기어를 구비하는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛은
   외주면이 미리 설정된 면적을 갖는 면으로 형성되는 드럼 및
   상기 드럼의 외주면에 결합되는 브레이크슈를 포함하고,
   상기 브레이크슈는 링 형상으로 형성되며, 하부 일측이 절단된 절단면과 상기 절단면의 선단 하부에 핀이 결합되는 결합홈이 형성된 결합돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
5. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛은
   유압을 이용해 제동 동작을 수행하는 유압 브레이크인 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
6. 제 4항에 있어서, 상기 선택유닛은
   상기 원동축의 수직 방향을 따라 상기 하우징에 장착되는 제 1 및 제 2회전축,
   상기 제 1 및 제 2회전축을 상기 하우징에 고정하는 한 쌍의 고정원판,
   상기 제 1 및 제 2회전축의 선단에 각각 서로 맞물리게 결합되는 한 쌍의 선택기어 및
   상기 제 1 및 제 2회전축 중 어느 하나의 선단에 결합되어 회전 운동하는 선택레버를 포함하고,
   상기 제 1 및 제 2회전축은
   서로 다른 방향으로 나사산이 형성되는 조절부를 구비하고,
   상기 조절부에는 상기 브레이크슈에 구비된 결합돌기와 핀 결합되는 한 쌍의 결합부가 결합되는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
7. 제 2항에 있어서, 상기 제 3브레이크 유닛은
   상기 전달유닛의 일측에 형성되는 드럼과
   상기 드럼의 외주면에 결합되는 브레이크슈를 포함하고,
   상기 제동수단은
   상기 원동축의 수직 방향을 따라 상기 하우징에 장착되는 제 3회전축,
   상기 제 3회전축을 상기 하우징에 고정하는 고정원판 및
   상기 제 3회전축의 선단에 결합되어 회전운동하는 제동레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
8. 제 2항에 있어서, 제 1 내지 제 3브레이크 유닛은 각각
   원판 형상으로 형성되는 제 1 내지 제 3디스크 및
   마찰력을 이용해 상기 제 1 내지 제 3디스크를 제동하는 제 1 내지 제 3제동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
   

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