KR20130004283A

KR20130004283A - 스핀들 잠금부를 구비한 전동 공구

Info

Publication number: KR20130004283A
Application number: KR1020127023548A
Authority: KR
Inventors: 자오준 시; 캔꾸안 후앙; 샨엔 가오
Original assignee: 테크트로닉 파워 툴스 테크놀러지 리미티드
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2013-01-09
Also published as: CN102947055B; US9174328B2; EP2544862A1; WO2011109930A1; KR101668589B1; CN102947055A; EP2544862B1; US20130025901A1; EP2544862A4

Abstract

스핀들 잠금부 (10) 는 돌기 (30) 에 작용하는 스프링 (25) 을 포함하는 멈춤쇠 장치를 포함하고, 각각의 돌기는 스핀들 (13) 의 회전을 제어 및 완충하고 잠금 요소 (26a, 26b) 의 맞물림을 지연하도록 한 쌍의 리세스 (40, 41) 중 하나와 맞물린다. 내부 회전자 (31) 에 리세스를 제공하고 내부 회전자 주위에 연장된 외부 회전자 (18) 에 스프링들과 돌기들을 제공함으로써 고도의 모듈성을 가지는 콤팩트한 신뢰성 있는 기구가 달성된다.

Description

스핀들 잠금부를 구비한 전동 공구{POWER TOOL HAVING A SPINDLE LOCK}

본 발명은 전동 공구에 관한 것으로, 보다 특히, 스핀들의 회전을 방지하기 위한 잠금부를 구비한 전동 공구에 관한 것이다.

전형적인 회전 전동 공구는 하우징, 하우징에 의해 지지되는 모터 및 하우징에 의해 회전할 수 있게 지지되고 모터에 의해 선택적으로 구동되는 스핀들을 포함한다. 척과 같은 공구 홀더는 스핀들의 전방 단부에 장착되고, 드릴 비트와 같은 공구 요소는 척에 장착된다.

작동자가 공구 홀더에서 공구 요소를 제거 및/또는 지지하는 것을 보조하도록, 공구 요소를 제거하기 위해서 작동자에 의해 공구 홀더에 힘이 가해질 때 하우징에 대한 스핀들의 회전을 방지하기 위한 스핀들 잠금부를 전동 공구가 포함할 수도 있다. 스핀들 잠금부는, 스핀들의 회전을 방지하기 위해서 작동자가 스핀들에 대해 잠금 부재를 맞물리게 하는 수동식 스핀들 잠금부이거나 또는 작동자에 의해 공구 홀더에 힘이 가해질 때 작동하는 자동 스핀들 잠금부일 수도 있다.

여러 가지 상이한 유형의 자동 스핀들 잠금부가 있다. 자동 스핀들 잠금부의 한 가지 유형은, 작동자에 의해 공구 홀더에 힘이 가해질 때, 대응하는 웨지면과 웨지 맞물림되도록 하는 복수의 웨지 롤러 (wedge rollers) 를 포함한다. 자동 스핀들 잠금부의 다른 유형은 스핀들과 회전하기 위해 및 스핀들의 회전을 방지하도록 톱니가 맞물리는 잠금 위치로 스핀들에 대해 이동하기 위해 스핀들에서 지지되는 고정식 내치 기어 및 이동식 치형 부재와 같은 상호 맞물림 (inter-engaging) 치형 부재들을 포함한다.

이러한 자동 스핀들 잠금부를 수용하기 위해서, 모터가 구비된 구동 맞물림부와 스핀들 사이에 약간의 회전 유극 (rotational play) 또는 가동부가 제공될 수도 있다. 스핀들 잠금부는 모터의 구동 맞물림부와 스핀들 사이의 이 회전 "자유 각도" 내에서 작동한다 (맞물리고 분리된다).

전술한 자동 스핀들 잠금부가 가지는 한 가지 독립적인 문제점은, 모터가 스핀들이 회전 구동되는 작동 상태에서 비작동상태로 전환될 때, 여전히 회전하는 스핀들 (및 공구 홀더 및/또는 지지되는 공구 요소) 의 관성이 자동 스핀들 잠금부가 스핀들과 모터 사이의 회전 자유 각도 내에서 모터에 대한 스핀들의 회전을 정지시키도록 맞물리게 한다는 것이다. 스핀들 잠금부의 맞물림은 갑자기 일어날 수 있어서, 스핀들 잠금부의 구성요소에 충격을 주게 되고, 소음 (큰 "쿵하는 소리 (clunk)") 및 잠재적으로 구성요소의 손상을 유발한다.

이 문제점은 스핀들에 작용하는 관성이 더 커짐에 따라 (즉, 원통 톱과 같은 더 큰 공구 요소를 포함) 증가된다. 높은 관성의 공구 요소 때문에, 스핀들은 (스핀들 잠금부 맞물림의) 충격으로 리바운드될 수도 있고, (회전 자유 각도를 통하여) 반대 방향으로 회전할 수도 있고 모터가 구비된 구동 맞물림부에 충격을 줄 수도 있고, (정방향으로) 리바운드되어 스핀들 잠금부와 다시 맞물릴 수도 있다. 스핀들 잠금부 및 스핀들과 모터의 구동 맞물림부 사이의 이러한 반복되는 충격은 초기 충격과 큰 "쿵하는 소리" 이후 "채터링 (chattering)" 현상 (다중 소음) 을 야기한다.

기존의 전동 공구가 가지는 다른 독립적인 문제점은, 모터가 작동 상태에서 비작동 상태로 전환될 때, (스핀들 (및 공구 홀더 및/또는 지지되는 공구 요소) 의 관성력 작용하에) 스핀들이 자유 각도를 통해 계속 회전하는 동안 제동력이 모터에 가해질 수도 있다. (스핀들의 지속된 회전과 관련된) 모터의 제동은 자동 스핀들 잠금부가 맞물리도록 하여서 소음 (큰 "쿵하는 소리" 및/또는 "채터링") 및 잠재적으로 구성요소의 손상을 유발한다.

모터에 가해진 제동력은, 예를 들어 동적 제동 회로의 작동에 의해서 또는 코드가 없는 (배터리 전원) 전동 공구의 작동 (정지) 결과로서, 모터의 동적 제동으로 유발될 수 있다. 다시 말해서, 모터가 정지했을 때, 스핀들을 회전시키는 힘 (스핀들 (및 공구 홀더 및/또는 지지되는 공구 요소) 의 관성) 과 모터를 정지시키는 힘 (즉, 모터가 관성으로 움직이거나 제동될 때) 사이의 차이는 자동 스핀들 잠금부가 맞물리도록 한다. 이런 반대로 작용하는 힘의 차이가 더 커질수록, 스핀들 잠금부가 맞물릴 때 충격(들) (큰 "쿵하는 소리" 및/또는 "채터링") 이 더 커진다.

미국 특허 제 7 063 201 호는 이 문제점들을 해결하는 스핀들 잠금부를 구비한 전동 공구를 설명한다. 스핀들 잠금부는 스핀들의 회전을 제어하고 완충하며 정방향 및 역방향 작동시 두 경우 모두 잠금 요소의 맞물림을 지연시키도록 스프링과 멈춤쇠 (detent) 장치를 포함한다. 다수의 스프링 부재들은 스핀들 잠금부의 작동을 지연시키기 위한 힘을 가하도록 협력 작동할 수도 있다. 하지만, 이 스핀들 잠금부에서 발생하는 것으로 발견된 단점들 중 하나는 지연량이 가변적일 수 있다는 것이다. 게다가, 다양한 전동 공구 모델들을 생산할 때, 가급적 공통 부품들을 사용하는 것이 유리하지만, 이 구형 공구로 상호 맞물린 구성요소 부품들을 또한 변경할 필요없이, 스프링 부재만 변경함으로써 지연을 쉽게 변경하는 것은 어려웠다.

본 발명의 목적은 전술한 단점들을 극복하거나 실질적으로 개선하고 또는 보다 일반적으로 개선된 스핀들 잠금부를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 제공되는 전동 공구는:

하우징;

하우징에 의해 지지되고 모터 샤프트를 포함하는 모터;

축선을 중심으로 선회하도록 하우징에 의해 지지되고, 모터에 의해 축선을 중심으로 제 1 및 제 2 대향 방향으로 선택적으로 선회되는 스핀들;

제 1 잠금 부재;

잠금 위치와 열림 위치 사이에서 이동할 수 있고, 스핀들의 회전을 방지하도록 상기 잠금 위치에서 제 1 잠금 부재와 맞물리는 제 2 잠금 부재;

내부 회전자 및 실질적으로 상기 내부 회전자 주위에 장착되는 외부 회전자를 포함하고, 상기 내부 및 외부 회전자들은 서로에 대해 제한된 회전을 위해 동축으로 장착되는, 모터 샤프트와 스핀들 사이에서 토크를 전달하기 위한 변속기;

내부 및 외부 회전자들 중 하나에 구비된 제 1 및 제 2 리세스들을 포함하는 적어도 한 쌍의 리세스들;

각각의 돌기는 제 1 리세스 및 제 2 리세스 중 선택된 리세스로 스프링에 의해 편향되고, 모터 샤프트에 대해 스핀들을 회전시키기 위해서 스핀들에 힘이 가해질 때 스프링은 열림 위치에서 잠금 위치로의 제 2 잠금 부재의 이동을 지연시키도록 작동할 수 있는, 내부 및 외부 회전자들 중 나머지 하나에 구비된 적어도 하나의 스프링 및 적어도 하나의 돌기를 포함하여서,

스핀들이 모터 샤프트에 대해 제 1 방향으로 회전할 때, 각각의 돌기는 제 2 잠금 부재의 열림 위치에 대응하고 각각의 돌기가 제 1 리세스에 위치하는 제 1 위치와 각각의 돌기가 제 2 리세스에 위치하는 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있고, 제 1 리세스로부터 각각의 돌기의 이동은 열림 위치에서 잠금 위치로의 제 2 잠금 부재의 이동을 지연시키고; 그리고

스핀들이 모터 샤프트에 대해 제 2 방향으로 회전할 때, 각각의 돌기는 제 2 잠금 부재의 열림 위치에 대응하고 각각의 돌기가 제 2 리세스에 위치하는 제 2 위치와 각각의 돌기가 제 1 리세스에 위치하는 제 1 위치 사이에서 이동할 수 있고, 제 2 리세스로부터 각각의 돌기의 이동은 열림 위치에서 잠금 위치로의 제 2 잠금 부재의 이동을 지연시킨다.

바람직하게, 제 1 잠금 부재는 웨지 롤러, 브레이크 슈 등을 포함하고, 제 2 잠금 부재는 제 1 잠금 부재와 맞물리는 램프면 (ramp surface), 웨지, 레버 등을 포함하고, 스핀들의 회전을 방지하도록 이것을 회전 주연에 가압 접촉시킨다.

바람직하게, 변속기는 모터 샤프트에 의해 구동되는 감속 기어 변속기를 더 포함하고, 변속기의 하나 이상의 출력 부재들은 내부 및 외부 회전자들 중 하나를 구동한다. 바람직하게, 외부 회전자는 하나 이상의 출력 부재들과 회전하도록 고정된다. 바람직하게, 기어 변속기는 적어도 하나의 유성 기어세트를 포함하고, 출력 부재는 유성 기어를 지지하는 액슬 (axles) 을 포함하고, 액슬은 외부 회전자와 회전하도록 고정된다.

바람직하게, 제 1 및 제 2 리세스들은 내부 회전자의 외부면에서 원주 방향으로 이격되어 있고, 돌기들은 외부 회전자의 내부면으로부터 연장된다. 이것은 스프링을 장착하기 위해 외부 회전자에서 더 많은 공간을 이용할 수 있으므로 콤팩트한 설계를 제공한다.

바람직하게, 돌기들은 실질적으로 반경 방향으로 편향된다. 바람직하게, 각각의 스프링을 수용하기 위해 외부 회전자에 반경 방향으로 기다란 구멍이 구비된다. 바람직하게, 스프링은 헬리컬형이다. 선택적으로, 스프링은 스파이럴 형태를 가질 수도 있다.

바람직하게, 내부 회전자의 제 1 및 제 2 리세스는 로브 (lobe) 를 이등분하는 반경 평면에 대해 반사 대칭의 형태를 가지는 로브에 의해 분리된다.

본 발명은 작동 사용시 효과적이고 효율적인 전동 공구용 스핀들 잠금부를 제공한다. 내부 및 외부 회전자들 사이 토크는 보다 신뢰성 있게 유지될 수 있고, 대응하여 공구의 수명 동안 이 기구에 장착된 스프링들에 의해 제공되는 지연에서 변화가 거의 없음을 발견하였다. 일반적으로 외부 회전자 내부에 내부 회전자를 제공함으로써, 이 장점은 공구의 콤팩트화를 해치지 않으면서 유지될 수 있다. 더구나, 고도의 모듈성 (modularity) 이 달성되어서, 다수의 공통 부품을 사용하지만 공구의 토크 용량에 따라 회전자들의 회전 "자유" 각도 중 내부 및 외부 회전자들 사이에 적용된 토크를 변경하기 위해 상이한 스프링들을 사용하는 다양한 전동 공구들이 제공될 수 있도록 한다.

이제 본 발명의 바람직한 형태들이 첨부 도면을 참조로 예로서 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 전동 공구의 구동 축선을 통하여 종방향 평면을 따라서 본 개략적 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 공구의 내부 회전자 및 외부 회전자 조립체의 분해도이다.
도 3 은 도 1 의 공구의 구동 회전자의 단면도이다.
도 4 는 도 1 의 공구의 내부 회전자의 단면도이다.
도 5 는 도 1 의 평면 AA 및 BB 에 따른 부분 단면도들의 합성도이다.
도 6 은 제 1 대안적인 실시형태에 따른 내부 회전자 및 외부 회전자 조립체의 도면이다.

도면을 참조하면, 도 1 은 본 발명을 실시하는 스핀들 잠금부 시스템 (10) 을 가지는 전동 공구를 개략적으로 도시한다. 도 1 에 나타난 것처럼, 전동 공구는 모터 (12) 를 지지하는 하우징 (11) 을 포함한다. 스핀들 (13) 은 하우징 (11) 에 의해 회전할 수 있게 지지되고 모터 (12) 에 의해 가역 구동할 수 있다. 공구 홀더 또는 척 (미도시) 은 스핀들 (13) 과 회전하기 위해 스핀들 (13) 의 전방 단부에서 지지될 수도 있다. 전동 공구는 드릴 (도시된 바와 같음) 또는 예를 들어 스크루드라이버, 그라인더 또는 라우터와 같은 다른 유형의 전동 공구일 수도 있다.

모터 (12) 는 모터 축선 (14) 을 규정하고 스플라인 (splines) 에 의해 출력 샤프트 (12a) 에 연결된 선 기어 (16) 를 포함하는 유성 감속 변속기 (15) 에 연결된 출력 샤프트 (12a); 구동 회전자 또는 외부 회전자 (18) 에 고정된 액슬 (50) 에 의해 지지되고 선 기어 (16) 및 하우징 (11) 에 고정된 내치 링 기어 (19) 사이에 맞물릴 수 있는 유성 기어 (17) 를 포함한다. 따라서, 외부 회전자 (18) 는 모터 샤프트 (12a) 와 회전하는 "유성 캐리어" 를 제공하고, 액슬 (50) 은 토크를 외부 회전자 (18) 에 전달하는 출력 부재이다.

스핀들 잠금부 시스템 (10) 은 감속 변속기 (15) 의 출력측에서 지지되고 외부 회전자 (18) 로부터 스핀들 (13) 로 토크를 전달하기 위한 구동 토크 구조물 (10') 및, 스핀들 (13) 을 잠그고 하우징 (11) 과 외부 회전자 (18) 에 대한 스핀들 (13) 의 회전을 선택적으로 방지하기 위한 잠금 구조물 (10") 을 포함한다.

스핀들 (13) 과 외부 회전자 (18) 사이의 구동 토크 구조물 (10') 은 (스핀들 축선의 대향한 측들의 2 개의 평행한 플랫 (20) 으로서) 스핀들 (13) 의 단부에 형성된 수형 커넥터 (19) 및 외부 회전자 (18) 에 형성된 암형 커넥터 (22) 를 포함한다. 커넥터 (22) 는, 스핀들 (13) 과 외부 회전자 (18) 가 스핀들 (13) 과 외부 회전자 (18) 사이에 약간의 회전 유극을 제공하기 위해서 서로에 대해 회전할 수 있는 자유 각도 (23) (도시된 구성에서 약 20 도) 를 제공하도록 형성된 측벽들을 가진다. 커넥터들 (31, 32) 이 맞물릴 때, 외부 회전자 (18) 가 회전력을 스핀들 (13) 에 전달하지 않고 외부 회전자 (18) 와 스핀들 (13) 이 자유 각도 (23) 로 서로에 대해 회전할 수 있는 자유 회전 공간이 있다. 도시된 구성에서, 커넥터 (22) 의 형상은 모터 (12) 와 스핀들 (13) 의 양 회전 방향으로 이 자유 유극을 제공한다.

잠금 구조물 (10") 은 일반적으로 외부 회전자 (18) 에 고정된 해제 부재 (24), 하나 이상의 스프링 (25) (도시된 실시형태에 5 개가 적용됨), 각 스프링 (25) 에 연관된 돌기 또는 볼 (30), 하나 이상의 잠금 부재 또는 웨지 롤러 (26), 잠금 링 (27), 고무 링 (28), 고정 링 (29), 멈춤쇠 회전자 또는 내부 회전자 (31) 및 스핀들 (13) 을 포함한다. 웨지 롤러 (26) 및 스핀들 (13) 을 제외하고, 잠금 구조물 (10") 의 다른 구성요소들은 일반적으로 스핀들 축선 둘레에 연장된 링의 형상이다. 도면은 단지 개략적으로 잠금 구조물 (10") 의 주요 구성요소들을 도시하고 덜 중요한 다른 부품들은 명확성을 위해 생략한 것으로 이해될 것이다.

잠금 링 (27) 과 내부 회전자 (31) 양자가 스핀들 (13) 로 빠르게 회전할 수 있도록 잠금 링 (27) 과 내부 회전자 (31) 양자는 스핀들 (13) 에서 커넥터 (19) 에 상보적인 암형 커넥터 (32) 를 포함한다. 외주연에서, 잠금 링 (27) 은 구동 돌출부들 (34) 을 포함하고 이 돌출부들은 도시된 구성에서 약 90 도로 서로 균일하게 이격되어 있다. 각 돌출부 (34) 의 각 주연측에서, 경사 잠금 웨지면 (35a, 35b) 은, 스핀들 잠금부 시스템 (10) 이 스핀들 (13) 을 정역 회전 방향으로 스핀들 (13) 을 잠그도록 잠금면을 제공하도록 규정된다. 웨지면 (35a, 35b) 은 연관된 돌출부 (34) 를 향하여 경사져 있다.

도시된 구성에서, 잠금 부재는 원통 형상으로 형성된 웨지 롤러 (26) 이다. 웨지 롤러 (26) 는 잠금 링 (27) 의 각 잠금 웨지면 (35a, 35b) 에 제공된다. 웨지 롤러 (26) 는 4 쌍으로 제공되고, 각 돌출부 (34) 에 대해 한 쌍이 제공된다. 각각의 쌍에서 하나의 웨지 롤러 (26) 는 스핀들 (13) 의 정회전 방향으로 잠금 부재를 제공하고, 이 쌍에서 나머지 하나의 웨지 롤러 (26) 는 스핀들 (13) 의 역회전 방향으로 잠금 부재를 제공한다.

고무 링 (28) 은 고정 링 (29) 의 그루브에서 지지되고, 웨지 롤러 (26) 와 고무 링 (28) 의 맞물림은 웨지 롤러 (26) 와 고무 링 (28) 사이의 마찰 때문에 웨지 롤러 (26) 의 회전을 유발한다. 고정 링 (29) 은 잠금 링 (27) 을 수용하는 내주연 (36) 을 규정한다. 고정 링 (29) 의 내주연 (36) 과 잠금 링 (27) (및/또는 스핀들 (13)) 의 외주연은 반경 방향으로 서로 마주보고 한 쌍의 웨지 롤러 (26) 가 잠금 링 (27) 의 한 쌍의 경사 잠금 웨지면 (35a, 35b) 과 내주연 (36) 사이에 놓이도록 주어진 반경 거리만큼 이격되어 있다.

경사 잠금 웨지면 (35a, 35b) 과 고정 링 (29) 의 내주연 (36) 은 스핀들 잠금부 시스템 (10) 의 잠금 상태에 대응하는 잠금 위치에서 제자리에 웨지 롤러 (26) 를 웨지 고정하도록 협력 작동하고, 잠금 상태에서 하우징 (11) 에 대한 그리고 모터 (12) 와 외부 회전자 (18) 에 대한 스핀들 (13) 의 회전이 방지된다. 스핀들 잠금부 시스템 (10) 의 열림 상태에 대응하는 해제 또는 열림 위치로 웨지 롤러가 이동할 수 있도록 고정 링 (29) 의 내주연 (36) 과 잠금 링 (27) 의 외주연 사이에 공간이 제공되고, 열림 상태에서 스핀들 (13) 은 하우징 (11) 에 대해 자유롭게 회전한다.

해제 부재 (24) 는 잠금 위치로부터 웨지 롤러 (26) 를 해제 또는 열기 위해서 웨지 롤러 (26) 와 선택적으로 맞물릴 수 있는 해제 돌출부 (39) 를 포함한다. 해제 돌출부 (39) 는, 도시된 구성에서, 4 쌍의 웨지 롤러 (26) 의 상대 위치와 대응하도록 약 90 도로 균일하게 분리된다. 각각의 해제 돌출부 (34) 는, 웨지 롤러 (26) 를 해제 부재 (24) (및 외부 회전자 (18)) 의 회전 방향으로 강제 이동시키도록 주연 단부 부분과 맞물림에 의해 연관된 웨지 롤러 (26) 를 해제 및 열도록 설계된다. 각각의 해제 돌출부 (34) 의 주연 길이는, 해제 또는 열림 기능이 스핀들 (13) 과 해제 부재 (24) 및 외부 회전자 (18) 사이 자유 회전 각도 (23) 내에서 달성되도록 규정된다. 바람직하게, 해제 또는 열림 기능은 자유 회전 각도 (23) 의 한계점 가까이에서 달성된다.

멈춤쇠 회전자 또는 내부 회전자 (31) 는 일반적으로 구동 회전자 또는 외부 회전자 (18) 내부에 배치되고 이것은 스핀들 잠금부 시스템 (10) 의 열림 상태에 대응하는 멈춤쇠 위치와 스핀들 잠금부 시스템 (10) 의 잠금 상태에 대응하는 멈춤쇠 위치 사이에서 스프링 (25) 의 탄성력을 제어하기 위해 멈춤쇠 장치 또는 제어 구조물을 제공하도록 협력 작동한다. 도시된 구성에서, 제어 오목 리세스 (40, 41) 는 내부 회전자 (31) 의 외주면에 규정된다. 5 쌍의 리세스들 (40, 41) 이 내부 회전자 (31) 둘레에 균일하게 원주 방향으로 이격되어 있다. 각 쌍의 리세스 (40, 41) 는 로브 (42) 를 이등분하는 반경 평면 (43) 에 대해 반사 대칭의 형태를 가지는 반경 방향으로 외향 연장된 로브 (42) 에 의해 분리된다.

외부 회전자 (18) 는 5 개의 균일하게 각도상 이격된 반경 반향으로 기다란 슬롯 (44) 을 포함한다. 외부 회전자 (18) 를 관통하는 관통 연장형 축선 방향의 개구는 암형 커플링 (22) 을 제공하는 외부 섹션 및 커플링 (22) 보다 더 큰 횡방향 치수의 내부면 (45) 을 가지는 인접한 내부 섹션 (60) 을 갖는 계단식 형태를 갖고, 내부 회전자 (31) 를 받아들이도록 적응된다.

스프링 (25) 은 각 구멍 (44) 에 수용되고 볼 (30) 의 적어도 일부가 내부면 (45) 으로부터 연장되도록 볼 (30) 과 맞물린다. 스프링 (25) 은 리세스들 (40, 41) 중 선택된 리세스와 맞물리도록 돌기 또는 볼 (30) 을 편향시키는 탄성력을 제공한다. 슬롯 (44) 은 축선 방향 면을 따라 개방되어 있고 슬롯 (44) 과 구멍 (60) 의 내부 섹션은 패스너 (미도시) 에 의해 외부 회전자 (18) 에 고정된 리테이닝 링 (48) 에 의해 폐쇄된다.

볼 (30) 과 리세스 (40, 41) 간 맞물림에 의해 제공된 토크는, 모터 (12) 가 다시 작동될 때 예를 들어 돌기가 하나의 리세스 (즉, 리세스 (41)) 로부터 다른 리세스 (즉, 리세스 (40)) 로 이동할 수 있도록 한다. 스프링 (25) 이 볼 (30) 에 가하는 탄성력은, 모터 (12) 가 정지했을 때 스핀들 (13) 의 회전력을 제어하고 완충하도록 그리고 잠금 구조물 (10") 의 맞물림을 지연시키도록 볼 (30) 이 하나의 리세스 (즉, 리세스 (40)) 로부터 다른 리세스 (즉, 리세스 (41)) 로 이동할 수 있도록 설정된다.

작동시, 외부 회전자 (18) 가 모터 (12) 의 작동에 의해 화살표 (X) (도 5) 방향으로 회전할 때, 대응하는 웨지 롤러 (26a) 는 해제 돌출부 (34) 의 단부에 의해 잠금 링 (27) 의 경사면 (35a) 의 해제 또는 열림 위치로 밀린다. 다른 웨지 롤러 (26b) 는 고정 링 (29) 의 내주연 (36) 과 접촉 상태로 유지되고, 이것의 마찰 접촉에 의해, 웨지 롤러 (26b) 는 경사면 (35b) 의 해제 위치로 밀린다. 이 해제 또는 열림 기능은 스핀들 (13) 과 외부 회전자 (18) 및 모터 (12) 사이 자유 회전 각도 (23) 내에서 달성된다.

잠금 구조물 (10") 이 해제되거나 열린 후, 외부 회전자 (18) (및 모터 (12)) 의 구동력이 스핀들 (13) 로 옮겨지고 스핀들 (13) 이 외부 회전자 (18) 와 회전하도록 외부 회전자 (18) 의 연결부 (32) 와 스핀들 (13) 의 연결부 (31) 는 구동 맞물림되게 이동한다. 이때, 각각의 볼 (30) 은 내부 회전자 (31) 의 하나의 리세스 (즉, 리세스 (40), "가동" 위치 리세스) 에 위치하고, 해제 부재 (24) 와 잠금 링 (27) 의 위치는 자유 각도 (23) 의 일 한계점에서 해제 또는 열림 위치로 스프링 (25) 의 탄성력에 의해 제어된다.

모터 (12) 의 구동 작동 중, 해제 돌출부 (34) 는 웨지 롤러 (26a) 를 해제 또는 열림 위치로 밀어주는데 필요한 힘을 제공하고 웨지 롤러 (26a) 에 큰 충격력을 제공하지 않는다. 모터 (12) 가 정지되었을 때 (작동 상태에서 비작동상태로 전환했을 때), 외부 회전자 (18) 의 회전이 정지된다. 스핀들 (13) 의 회전은 선택된 리세스 (즉, 리세스 (40)) 에 볼 (30) 을 유지하는 스프링 (25) 의 탄성력에 의해 제어되고 완충된다. 정지 중, 스핀들 (13) (및 부속 척 및 공구 비트) 의 관성이 스프링 (25) 의 탄성력 미만이라면, 볼 (30) 이 선택된 리세스 (즉, 리세스 (40), 가동 위치) 에서 유지되면서 스핀들 (13) 의 회전이 정지된다. 이러한 경우에, 스핀들 (13) 과 외부 회전자 (18) 및 모터 (12) 사이에 상대 회전이 적거나 없을 때에도 스프링 (25) 의 탄성력은 스핀들 (13) 의 관성을 완충하고 제어한다.

스핀들 (13) (및 부속 척과 공구 비트) 의 관성이 스프링 (25) 의 탄성력을 초과할 때, 볼 (30) 이 리세스 (40) 로부터 다른 리세스 (41) ("잠금" 위치 리세스) 로 이동하도록 관성은 스프링 (25) 의 탄성력과 볼 (30) 및 선택된 리세스 (40) 와 인접한 경사 램프면 사이의 마찰을 극복한다. 리세스 (40) 로부터 리세스 (41) 까지 볼 (30) 의 이동은 스핀들 (13) 의 회전 관성에 저항하고 잠금 구조물 (10") 이 맞물리기 전 스핀들 (13) 의 회전이 소실되도록 스핀들 (13) 의 회전 관성을 제어하고 완충한다.

따라서, 스핀들 (13) (및 부속 척과 공구 비트) 의 회전 관성은 각 스프링 (25) 으로 가해진 탄성 스프링력하에 각 리세스 (40) 에서 볼 (30) 의 맞물림과 리세스 (41) 로 이동에 의해 제어되고 완충된다. 스프링 (25) 은 스핀들 잠금부 시스템 (10) 의 구성요소에 충격을 주지 않고 스핀들 (13) 의 회전이 정지될 때 어떠한 소음도 발생되지 않도록 (큰 "쿵하는 소리" 없음) 스핀들 (13) 의 회전력을 제어하고 웨지 롤러 (26) 와 잠금 웨지면 (37) 의 맞물림을 지연시킨다. 또한, 스핀들 (13) 의 회전력이 제어되기 때문에, "채터링" 현상이 또한 회피되도록 자유 회전 각도 (23) 를 통하여 스핀들 잠금부의 충격과 리바운드가 발생하지 않는다. 스핀들 잠금부 시스템 (10) 의 회전 제어 기기는 리세스 (40, 41) 와 볼 (30) 에 의해 제공된 멈춤쇠 장치 및 스프링 (25) 에 의해 제공된 탄성 스프링력을 포함한다.

작동자가 척을 작동할 때, 이것은 외부 회전자 (18) 에 대해 스핀들 (13) 을 회전시키는 경향이 있지만, 스핀들 (13) 의 회전은 잠금 구조물 (10") 의 기능 때문에 방지된다. 각 회전 방향으로 스핀들 (13) 의 회전이 방지되도록 웨지 롤러 (26) 는 고정 링 (29) 의 내주연 (36) 과 잠금 링 (27) 의 각각의 경사 잠금 웨지면 (35a, 35b) 사이에서 웨지 고정될 것이다. 스핀들 (13) 의 회전이 방지되므로, 척은 비트를 제거 및/또는 지지하도록 용이하게 작동될 수 있다.

모터 (12) 가 다시 작동될 때, 해제 돌출부 (34) 의 단부 (선택된 회전 방향으로) 는 하나의 웨지 롤러 (26a) 를 해제 위치로 이동시킨다. 다른 웨지 롤러 (26b) 는 고정 링 (29) 의 내주연 (36) 과 맞물리고 해제 위치로 밀린다. 일단 웨지 롤러 (26) 가 해제되고 나면, 스핀들 (13) 은 자유롭게 회전한다. 스핀들 (13) 은 스핀들 (13) 과 외부 회전자 (18) 및 모터 (12) 사이에서 회전 자유 각도 (23) 의 한계점에서 모터 (12) 의 힘 작용하에 회전하기 시작한다.

스핀들 (13) 이 구동되고 웨지 롤러 (26) 가 그것의 각 축선을 중심으로 회전하고 스핀들 (13) 주위를 공전할 때, 웨지 롤러 (26) 는 고무 링 (28) 과 접촉 상태로 유지되고, 이 접촉 저항은 웨지 롤러 (26) 가 공전하면서 회전하도록 한다. 이런 웨지 롤러 (26) 의 회전과 각 웨지 롤러 (26) 의 트레일링부 (trailing portion) 에서 지지 링 (23) 의 지지 돌출부 (38) 와 맞물림은, 롤러 축선이 스핀들 (13) 의 축선과 실질적으로 평행을 이루는 배향으로 웨지 롤러 (26) 의 각 축선을 유지한다.

도 6 은 도 1 내지 도 5 의 내부 및 외부 회전자들 (31, 18) 과 유사한 구성 및 작동의 내부 및 외부 회전자들 (131, 118) 의 제 1 대안 실시형태를 도시하는데, 이 실시형태에서 리세스 (40, 41) 는 (내부 회전자 대신) 외부 회전자 (118) 에 구비되고 스프링 (25) 및 볼 (30) 은 (외부 회전자 대신) 내부 회전자 (131) 에 구비된다. 리세스 (40, 41) 및 연관된 로브 (42) 는 내부 회전자 (131) 가 수용되는 리세스 (60) 의 내부면 (45) 주위에 원주 방향으로 이격되어 있다. 내부 회전자 (131) 는 5 개의 반경 방향 돌기 (70) 를 포함하고, 각각의 돌기에 스프링 (25) 과 볼 (30) 이 배치되는 슬롯이 구비된다.

본 발명의 양태는 단지 예로서 기술되었고 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 변경 및 부가될 수도 있음을 알아야 한다.

Claims

전동 공구로서,
하우징 (11);
상기 하우징에 의해 지지되고 모터 샤프트 (12a) 를 포함하는 모터 (12);
축선 (14) 을 중심으로 선회하도록 상기 하우징에 의해 지지되고, 상기 모터에 의해 축선을 중심으로 제 1 및 제 2 대향 방향으로 선택적으로 선회되는 스핀들 (13);
제 1 잠금 부재 (26a, 26b);
잠금 위치와 열림 위치 사이에서 이동할 수 있고, 상기 스핀들의 회전을 방지하도록 상기 잠금 위치에서 제 1 잠금 부재와 맞물리는 제 2 잠금 부재 (27);
내부 회전자 (31) 및 실질적으로 상기 내부 회전자 주위에 장착되는 외부 회전자 (18) 를 포함하고, 상기 내부 및 외부 회전자들은 서로에 대해 제한된 회전을 위해 동축으로 장착되는, 상기 모터 샤프트 (12a) 와 상기 스핀들 (13) 사이에서 토크를 전달하기 위한 변속기 (15);
상기 내부 및 외부 회전자들 중 하나에 구비된 제 1 및 제 2 리세스들을 포함하는 적어도 한 쌍의 리세스들 (40, 41);
각각의 돌기는 상기 제 1 리세스 (40) 및 상기 제 2 리세스 (41) 중 선택된 리세스로 스프링에 의해 편향되고, 상기 스프링은 상기 모터 샤프트에 대해 상기 스핀들을 회전시키기 위해서 상기 스핀들에 힘이 가해질 때 상기 열림 위치에서 상기 잠금 위치로의 제 2 잠금 부재 (27) 의 이동을 지연시키도록 작동할 수 있는, 상기 내부 및 외부 회전자들 중 나머지 하나에 구비된 적어도 하나의 스프링 (25) 및 적어도 하나의 돌기 (30) 를 포함하고,
상기 스핀들이 상기 모터 샤프트 (12a) 에 대해 제 1 방향 (X) 으로 회전할 때, 각각의 돌기 (30) 는 상기 제 2 잠금 부재의 상기 열림 위치에 대응하고 각각의 돌기 (30) 가 상기 제 1 리세스 (40) 에 위치하는 제 1 위치와 각각의 돌기 (30) 가 상기 제 2 리세스 (41) 에 위치하는 제 2 위치 사이에서 이동할 수 있고, 상기 제 1 리세스로부터 각각의 돌기의 이동은 상기 열림 위치에서 상기 잠금 위치로의 상기 제 2 잠금 부재의 이동을 지연시키고; 그리고
상기 스핀들이 상기 모터 샤프트에 대해 제 2 방향으로 회전할 때, 각각의 돌기는 상기 제 2 잠금 부재의 상기 열림 위치에 대응하고 각각의 돌기가 상기 제 2 리세스에 위치하는 상기 제 2 위치와 각각의 돌기가 상기 제 1 리세스에 위치하는 상기 제 1 위치 사이에서 이동할 수 있고, 상기 제 2 리세스로부터 각각의 돌기의 이동은 상기 열림 위치에서 상기 잠금 위치로의 상기 제 2 잠금 부재의 이동을 지연시키는 전동 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 잠금 부재는 웨지 롤러 (25a, 26b) 를 포함하고,
상기 제 2 잠금 부재는 상기 제 1 잠금 부재 (26a, 26b) 와 맞물리는 램프면 (35a, 35b) 을 포함하고 상기 스핀들 (13) 의 회전을 방지하도록 램프면을 회전 주연 (36) 에 가압 접촉시키는 전동 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 변속기는 상기 모터 샤프트 (12a) 에 의해 구동되는 기어 변속기 (15) 를 더 포함하고,
상기 기어 변속기의 하나 이상의 출력 부재들 (50) 은 상기 내부 및 외부 회전자들 중 하나를 구동하는 전동 공구.
제 3 항에 있어서,
상기 외부 회전자 (18) 는 상기 하나 이상의 출력 부재들 (50) 과 회전하도록 고정되는 전동 공구.
제 4 항에 있어서,
상기 기어 변속기는 적어도 하나의 유성 기어세트 (15) 를 포함하고,
상기 출력 부재들은 유성 기어들 (17) 을 지지하는 액슬들 (50) 을 포함하고,
상기 액슬들은 상기 외부 회전자 (18) 와 회전하도록 고정되는 전동 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 리세스들 (40, 41) 은 상기 내부 회전자 (31) 의 외부면에서 원주 방향으로 이격되어 있고,
상기 돌기 (30) 들은 상기 외부 회전자 (18) 의 내부면 (45) 으로부터 연장되는 전동 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 돌기 (30) 들은 실질적으로 반경 방향으로 편향되는 전동 공구.
제 7 항에 있어서,
반경 방향으로 기다란 구멍 (44) 은 각각의 스프링 (25) 을 수용하기 위해 상기 외부 회전자 (18) 에 구비되는 전동 공구.
제 1 항에 있어서,
상기 내부 회전자의 상기 제 1 및 제 2 리세스들 (40, 41) 은 로브 (42) 를 이등분하는 반경 평면 (43) 에 대해 반사 대칭의 형태를 가지는 상기 로브에 의해 분리되는 전동 공구.