KR20130078129A - 전동공구용 클러치 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비트가 회전하면서 구멍을 뚫거나 홈을 형성하는 작업을 실시할 때 철근 등과 같은 단단한 물체에 부딪히거나 박혀져 더 이상 회전하지 못하는 구속이 발생하게 될 경우, 회전력을 전달하는 동력 전달계통에서 슬립 현상을 이용한 클러치 기능이 발휘되도록 함으로써 회전력 과부하로 인한 전동공구의 손상 방지와 함께 전동공구의 본체 회전으로 인한 사용자의 안전사고를 방지할 수 있도록 한 전동공구용 클러치 장치에 관한 것이다.
본 발명은 기어축의 상단에 교차축기어부재와 맞물리는 세컨드 피니언부 및, 하단에 형성되는 나선부를 포함하고 있는 세컨드 피니언 부재와; 상기 기어축에 결합 되며 기어축 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성수단과; 상기 탄성수단의 하부에 배치되는 구조로 기어축에 결합 되는 제1 세이프티 클러치 베이스와; 상기 제1 세이프티 클러치 베이스의 하부에 배치되는 구조로 기어축에 결합 되며 원주를 따라 요홈이 배열 형성되어 있는 볼 부재 안착부를 포함하는 제2 세이프티 클러치 베이스와; 상기 제2 세이프티 클러치 베이스의 둘레를 감싸면서 볼 부재 안착부의 상면을 덮는 구조로 결합 되고 구동수단의 구동기어와 맞물리는 세컨드 기어부재와; 상기 세컨드 기어부재 내에 제1 세이프티 클러치 베이스의 저면과 접촉되는 상태로 제2 세이프티 클러치 베이스의 요홈에 놓이도록 결합 되는 볼 부재와; 상기 나선부에 체결되는 록너트; 포함하여 구성되는 전동공구용 클러치 장치가 제공된다.

Description

전동공구용 클러치 장치{Clutch Device for Power Tool}

본 발명은 전동공구용 클러치 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비트가 회전하면서 구멍을 뚫거나 홈을 형성하는 작업을 실시할 때 철근 등과 같은 단단한 물체에 부딪히거나 박혀져 더 이상 회전하지 못하는 구속이 발생하게 될 경우, 회전력을 전달하는 동력 전달계통에서 슬립 현상을 이용한 클러치 기능이 발휘되도록 함으로써 회전력 과부하로 인한 전동공구의 손상 방지와 함께 전동공구의 본체 회전으로 인한 사용자의 안전사고를 방지할 수 있도록 한 것이다.

전동공구 중 해머 드릴은 구동수단인 모터의 회전력을 이용하여 비트의 드릴 기능과 비트의 타격력으로 제공하는 공구이다.

이와 같은 기능을 발휘하는 전동공구에서 해머 기능은 실린더를 따라 이동하는 피스톤의 왕복 동작과 그로 인해 형성되는 공압으로 제공되고, 드릴 기능은 회전동력전달을 통해 앤빌과 연동하게 되는 실린더의 회전으로 제공된다.

위와 같은 기능이 제공되는 일반적인 전동공구의 일 예로서, 대한민국 등록특허공보 10-1059687호(등록일: 2011.08.19)(이하, "선행특허문헌"이라 함)에 개시되어있다.

선행특허문헌에서 제시하고 있는 해머와 드릴 기능을 가지는 전동공구는 본체의 하부에 수용 배치되는 구동수단과, 이 구동수단에서 발생하는 동력을 각각 전달하는 회전 및 타격 동력전달수단과, 이 회전 동력전달수단에 의해 회전을 하게 되며 툴 홀더부를 향해 회전 가능하게 설치되는 실린더와, 상기 타격 동력전달수단에 의해 타격을 가할 수 있도록 실린더의 내부를 왕복하게 되는 피스톤과, 상기 실린더와 피스톤으로 각각 전달되는 회전 및 타격 동력전달수단의 동력을 일시적으로 차단하는 회전 및 타격 동력차단클러치와, 상기 본체의 일 측면에 체인지 레버를 구비하는 체인지 캠이 회전 가능하게 설치되어 모드 선택과 함께 선택된 모드에 따라 회전 및 타격 동력차단클러치를 조작하는 모드부와, 상기 본체의 내부에 시소 동작을 할 수 있도록 설치되어 체인지 캠의 회동에 의해 시소 동작하여 타격 동력차단클러치의 위치를 상승시켜 동력 연결을 분리시켜주는 링크를 포함하여 구성되어 있다.

그러나, 선행특허문헌에서 제시하고 있는 회전 및 타격 동력차단클러치는 체인지 레버의 모드 변환을 통해서만 해머 및 드릴 동시 작동 또는 해머와 드릴 작동이 각각 개별적으로 이루어질 수 있도록 설계되어 있는 것이므로 비트가 구멍을 뚫거나 홈을 형성하는 작업을 실시할 때 철근 등과 같은 단단한 물체에 부딪히거나 박혀져 더 이상 회전하지 못하는 구속 상태에서는 회전 과부하 발생하여 전동공구의 동력전달계통 또는 구동수단이 파손되는 문제가 있었다.

특히, 위와 같이 비트의 회전이 구속되게 되면 상대적으로 전동공구의 본체가 회전을 하게 되는데, 이때 작업자는 비트의 회전 구속에 대해 전혀 예측하지 못한 상태에서 순간적으로 발생하는 상황이므로 전동공구의 본체의 회전과 함께 작업자의 팔이 꼬이게 되면서 팔과 손가락에 부상을 입는 안전 사고의 문제가 있었다.

본 발명은 배경기술에서 제시된 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비트가 회전하면서 구멍을 뚫거나 홈을 형성하는 작업을 실시할 때 철근 등과 같은 단단한 물체에 부딪히거나 박혀져 더 이상 회전하지 못하는 구속이 발생하게 될 경우, 회전력을 전달하는 동력 전달계통에서 슬립 현상을 이용한 클러치 기능이 발휘되도록 함으로써 회전력 과부하로 인한 전동공구의 손상 방지와 함께 전동공구의 본체 회전으로 인한 사용자의 안전사고를 방지할 수 있도록 한 전동공구용 클러치 장치.

위와 같은 해결하는 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 기어축의 상단에 교차축기어부재와 맞물리는 세컨드 피니언부 및, 하단에 형성되는 나선부를 포함하고 있는 세컨드 피니언 부재와; 상기 기어축에 결합 되며 기어축 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성수단과; 상기 탄성수단의 하부에 배치되는 구조로 기어축에 결합 되는 제1 세이프티 클러치 베이스와; 상기 제1 세이프티 클러치 베이스의 하부에 배치되는 구조로 기어축에 결합 되며 원주를 따라 요홈이 배열 형성되어 있는 볼 부재 안착부를 포함하는 제2 세이프티 클러치 베이스와; 상기 제2 세이프티 클러치 베이스의 둘레를 감싸면서 볼 부재 안착부의 상면을 덮는 구조로 결합 되고 구동수단의 구동기어와 맞물리는 세컨드 기어부재와; 상기 세컨드 기어부재 내에 제1 세이프티 클러치 베이스의 저면과 접촉되는 상태로 제2 세이프티 클러치 베이스의 요홈에 놓이도록 결합 되는 볼 부재와; 상기 나선부에 체결되는 록너트; 포함하여 구성되는 전동공구용 클러치 장치가 제공된다.

또한, 상기 탄성 수단은 슬립 플레이트 및, 상기 슬립 플레이트를 사이에 두고 상,하부에 대칭으로 배치되는 상부 및 하부 디스크 스프링으로 이루어지며, 상기 상부 및 하부 디스크 스프링은 선단에서 중심으로 갈수록 상부 및 하부 디스크 스프링과 슬립 플레이트 간에 간극이 크게 형성되는 경사 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 록너트에는 통공이 형성되어 있고, 상기 통공으로 결합 되는 체결구는 제2 세이프티 클러치 베이스와 체결되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명에 따른 전동공구용 클러치 장치는, 비트가 회전하면서 구멍을 뚫거나 홈을 형성하는 작업을 실시할 때 철근 등과 같은 단단한 물체에 부딪히거나 박혀져 더 이상 회전하지 못하는 구속이 발생하게 될 경우, 회전력을 전달하는 동력 전달계통에서 슬립 현상을 이용한 클러치 기능이 발휘되도록 함으로써 회전력 과부하로 인한 전동공구의 손상 방지와 함께 전동공구의 본체 회전으로 인한 사용자의 안전사고를 방지할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전동공구용 클러치 장치의 설치 모습을 보여주는 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 클러치 장치를 보여주는 것으로, 도 2a는 분리 사시도이고, 도 2b는 결합 사사도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2b를 나타낸 단면도로서, 도 3a는 A-A을 절개한 것이고, 도 3b는 B-B를 절개한 것이다.

이하, 본 발명에 따른 전동공구용 클러치 장치의 구체적인 내용을 첨부된 예시도면에 의거 상세하게 설명한다.

도 1에서는 본 발명에 따른 전동공구용 클러치 장치의 설치 모습을 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 또한, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 클러치 장치를 보여주는 것으로, 도 2a에서는 분리 사시도가 도시되어 있고, 도 2b에서는 결합 사사도가 도시되어 있다.

또한, 도 3a 및 도 3b는 도 2b를 나타낸 단면도로서, 도 3a에서는 A-A을 절개한 것이고, 도 3b는 B-B를 절개한 도면이다.

도면에 도시된 바와 같이 전동공구(10)는 본체(12)와, 이 본체(12)의 일 측에 배치되며 비트가 장착되게 되는 툴 홀더부(14)로 구획될 수 있다.

상기 본체(12)의 내부에는 교차축기어부재(16)를 결합하고 있는 실린더(20)가 툴 홀더부(14)의 방향으로 배치되어 있고, 상기 실린더(20)의 하부에는 구동기어(68)를 구비하고 있는 구동수단(22)이 종래와 마찬가지로 배치되어 있다.

여기서, 본 발명에 따른 클러치 장치(24)는 상기 실린더(20)의 교차축기어부재(16)와 구동수단(22) 간의 동력전달계통에 배치되어 동력전달 기능과 클러치 기능을 제공하게 된다.

상기 클러치 장치(24)의 구성을 살펴보면, 먼저 세컨드 피니언 부재(26)는 기어축(28)과, 이 기어축(28)의 상단에 형성되는 세컨드 피니언부(30) 및 하단에 형성되는 나선부(32)를 구비하고 있으며, 이와 같이 형성되는 세컨드 피니언부(30)는 교차축기어부재(16)와 맞물리게 된다.

상기 기어축(28)에는 세컨드 피니언부(30)에서 아래 방향으로 볼 베어링(34)과 탄성수단(36)이 결합 되며, 탄성수단(36)은 상부 및 하부 디스크 스프링(36a, 36b)과, 상기 상부 및 하부 디스트 스프링(36a, 36b) 사이에 결합 되는 슬립 플레이트(36c)로 구성된다.

또한, 상기 기어축(28)에는 상기 하부 디스크 스프링(36b) 하부에 배치되는 제1 세이프티 클러치 베이스(38), 상기 제1 세이프티 클러치 베이스(38)의 하부에 배치되는 제2 세이프티 클러치 베이스(40)가 순차적으로 결합 되어 있고, 아울러 상기 제1 세이프티 클러치 베이스(38)를 수용하는 상태로 결합 되는 세컨드 기어부재(42)와, 상기 세컨드 기어부재(42) 내에 결합 되는 상태로 제2 세이프티 클러치 베이스(40)에 놓이는 볼 부재(44)와, 상기 기어축(42)의 나선부(32)에 체결되는 록너트(46)를 포함하여 구성되어 있다.

구체적으로, 상기 상부 및 하부 디스크 스프링(36a, 36b)은 슬립 플레이트(36c)를 사이에 두고 위 아래에 대칭되게 배치되며, 선단에서 중심으로 갈수록 상부 및 하부 디스크 스프링(36a, 36b)과 슬립 플레이트(36c) 간에 간극이 점차 크게 형성되는 경사 구조를 취하고 있다.

그에 따라 상부 및 하부 디스크 스프링(36a, 36b)은 슬립 플레이트(36c)와의 간극 변화에 따라 기어축(28) 방향으로 압축과 탄발하는 탄성력을 제공할 수 있게 된다.

상기 제1 세이프티 클러치 베이스(38)는 상부 및 하부 디스크 스프링(36a, 36b)의 탄발력으로 인해 후술하는 제2 세이프티 클러치 베이스(40), 세컨드 기어부재(42), 볼 부재(44)를 탄력 지지하게 된다.

상기 제2 세이프티 클러치 베이스(40)는 기어축(28)과 연동하도록 결합 되며, 이러한 연동 결합이 이루어질 수 있도록 제2 세이프티 클러치 베이스(40)에 형성되는 키홈(48)과 기어축(28)에 형성되는 키홈(50)에 걸쳐 키 부재(52)가 끼워지는 결합 구조를 제시하고 있다.

또한, 상기 제2 세이프티 클러치 베이스(40)에는 후술하는 볼 부재(44)가 놓일 수 있는 볼 부재 안착부(54)가 형성되어 있고, 이 볼 부재 안착부(54)의 상면과 겹쳐지는 구조로 상기 세컨드 기어부재(42)에 수용 결합 된다.

또한, 상기 제2 세이프티 클러치 베이스(40)의 볼 부재 안착부(54)와 겹쳐지게 되는 세컨드 기어부재(42)에는 결합공(56)이 원주를 따라 간격을 가지고 복수 형성되어 있다.

상기 세컨드 기어부재(42)의 결합공(56)에는 볼 부재(44)가 수용 결합 되며, 상기 볼 부재(44)는 결합공(56)의 상부와 하부로 일부 튀어나오는 돌출 구조로 결합 된다. 이러한 볼 부재(44)의 돌출 구조에 의해 볼 부재(44)의 상단은 앞서 언급한 바와 같이 제1 세이프티 클러치 베이스(38)의 저면과 접촉하게 되고 하단은 제2 세이프티 클러치 베이스(40)에 놓이는 상태가 된다.

상기 볼 부재(44)가 놓이게 되는 제2 세이프티 클러치 베이스(40)의 볼 부재 안착부(54)에는 단턱(58)을 경계로 하는 요홈(60)이 원주를 따라 간격을 갖고 복수 배열되어 있으며, 이와 같이 형성되는 요홈(60)에 볼 부재(44)가 놓이게 된다.

최종적으로는 세컨드 피니언 부재(26)의 나선부(32)에 록너트(46)가 체결되는 구조를 취함으로써, 앞서 열거된 구성요소들이 세컨드 피니언 부재(26)의 기어축(28)으로부터 빠져나와 이탈되는 것을 방지하게 된다.

이러한, 상기 록너트(46)에는 통공(62)이 원주를 따라 간격을 가지고 복수 형성되어 있으며, 상기 통공(46)을 통해 결합 되는 체결구(64)는 제2 세이프티 클러치 베이스(40)의 체결공(66)과 체결됨으로써 진동으로 인한 록너트(46)의 풀림을 방지한다. 참고로, 상기 제2 세이프티 클러치 베이스(40)에 형성되는 체결공(66)은 단일로 형성되며, 상기 체결구(64)의 체결에 따른 셋팅 완료시 체결공(66)과 일치하게 되는 록너트(46)의 어느 하나의 통공(62)을 통해 체결구(64)가 결합 된다.

특히, 상기 록너트(46)는 기어축(28)을 따라 체결 이동이 이루어지게 됨으로써, 상부 및 하부 디스크 스프링(36a, 36b)과 슬립 플레이트(36c) 간에 간극 조정이 가능하게 되고, 이러한 간극 조정을 통해 상부 및 하부 디스크 스프링(36a, 36b)의 탄성력을 가변적으로 셋팅 할 수 있게 된다.

아래에서는 전동공구용 클러치 장치(24)의 동작에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

[클러치 동작 전]

전동공구(10)에 구비되어 있는 구동수단(22)의 구동기어(68)가 회전을 하게 되면, 이 구동기어(68)에 맞물려져 있는 세컨드 기어부재(42)가 동시 회전을 하게 된다.

위와 같이 세컨드 기어부재(42)가 회전을 하게 되면 세컨드 피니언 부재(26)는 물론, 세컨드 피니언 부재(26)의 기어축(28)에 결합 되어 있는 상부 및 하부 디스크 스프링(36a, 36b), 슬립 플레이트(38c), 제1 세이프티 클러치 베이스(38), 제2 세이프티 클러치 베이스(40), 록너트(46)가 모두 연동 회전을 하게 된다. 이는 기어축(28) 방향으로 탄발 하는 상부 및 하부 디스크 스프링(36a, 36b)의 강력한 탄발력에 의해 앞서 연결된 구성요소들이 타이트(tight)하게 결속되어 상대 운동을 하려는 마찰력이 작용함으로써 볼 베어링(34)을 제외한 모든 구성요소가 회전을 하게 된다.

그리고, 상기 세컨드 피니언 부재(26)의 회전력은 세컨드 피니언부(30)와 맞물려있는 교차축기어부재(16)로 전달되어 실린더(20)를 회전시키게 되고, 이러한 실린더(20)의 회전으로 비트를 회전시켜 드릴 기능이 제공하게 된다.

[클러치 동작]

예를 들어, 콘크리트등에 구멍을 뚫는 작업등을 실시할 때 비트가 철근 등과 같은 물체에 부딪히거나 박혀 더 이상 회전하지 못하는 구속 상태가 되면, 교차축기어부재(16)는 물론, 이와 맞물려 있는 세컨드 피니언 부재(26)의 회전은 멈추게 되고, 구동수단(22)의 구동력은 구동기어(68)를 통해 이와 맞물린 세컨드 기어부재(42)로 계속 전달되고 있어 강력한 회전 부하가 발생하게 된다.

이때, 위와 같이 발생한 회전 부하 즉, 회전력은 볼 부재(44)가 제2 세이프티 클러치 베이스(40)의 단턱(58)과 요홈(60)을 타고 넘을 수 있는 힘으로 작용 된다. 즉, 볼 부재(44)가 단턱(58)과 요홈(60)을 타고 넘으면서 제2 세이프티 클러치 베이스(40)의 원주를 따라 회전하게 되는 상태로 세컨드 기어부재(42) 만이 회전을 하게 되며, 이러한 슬립 현상을 통해 앞서 언급된 회전 부하는 해소되게 된다.

그에 따라 세컨드 기어부재(42)의 회전력이 세컨드 피니언 부재(26)로 전달되는 것을 차단시킬 수 있게 되어 종래와 같이 비트의 회전이 구속되더라도 전동공구(10)의 본체(12)가 회전하게 되는 일이 발생하지 않게 된다.

본 발명은 편의상 첨부된 예시도면에 의거 본 발명의 실시 예로서 이에 국한되지 않고 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 여러 가지 변형 및 수정이 가능하고, 이러한 변형 및 수정은 본 발명의 특허청구범위내에 포함됨은 자명한 사실이다.

10 : 전동공구 12 : 본체
14 : 툴 홀더부 16 : 교차축기어부재
20 : 실린더 22 : 구동수단
24 : 클러치 장치 26 : 세컨드 피니언 부재
28 : 기어축 30 : 세컨드 피니언부
32 : 나선부 36 : 탄성수단
36a : 상부 디스크 스프링 36b : 하부 디스크 스프링
36c : 슬립 플레이트 38 : 제1 세이프티 클러치 베이스
40 : 제2 세이프티 클러치 베이스 42 : 세컨드 기어부재
44 : 볼 부재 46 : 록너트
48, 52 : 키홈 50 : 키 부재
54 : 볼 부재 안착부 56 : 결합공
58 : 단턱 60 : 요홈
62 : 통공 64 : 체결구
66 : 체결공 68 : 구동기어

Claims (3)

1. 실린더의 교차축기어부재와 구동수단 간의 동력전달계통에 설치되는 클러치 장치로서,
   기어축의 상단에 교차축기어부재와 맞물리는 세컨드 피니언부 및, 하단에 형성되는 나선부를 포함하고 있는 세컨드 피니언 부재와;
   상기 기어축에 결합 되며 기어축 방향으로 탄성력을 제공하는 탄성수단과;
   상기 탄성수단의 하부에 배치되는 구조로 기어축에 결합 되는 제1 세이프티 클러치 베이스와;
   상기 제1 세이프티 클러치 베이스의 하부에 배치되는 구조로 기어축에 결합 되며 원주를 따라 요홈이 배열 형성되어 있는 볼 부재 안착부를 포함하는 제2 세이프티 클러치 베이스와;
   상기 제2 세이프티 클러치 베이스의 둘레를 감싸면서 볼 부재 안착부의 상면을 덮는 구조로 결합 되고 구동수단의 구동기어와 맞물리는 세컨드 기어부재와;
   상기 세컨드 기어부재 내에 제1 세이프티 클러치 베이스의 저면과 접촉되는 상태로 제2 세이프티 클러치 베이스의 요홈에 놓이도록 결합 되는 볼 부재와;
   상기 나선부에 체결되는 록너트; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동공구용 클러치 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 탄성 수단은 슬립 플레이트 및, 상기 슬립 플레이트를 사이에 두고 상,하부에 대칭으로 배치되는 상부 및 하부 디스크 스프링으로 이루어지며,
   상기 상부 및 하부 디스크 스프링은 선단에서 중심으로 갈수록 상부 및 하부 디스크 스프링과 슬립 플레이트 간에 간극이 크게 형성되는 경사 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전동공구용 클러치 장치.
   
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 록너트에는 통공이 형성되어 있고, 상기 통공으로 결합 되는 체결구는 제2 세이프티 클러치 베이스와 체결되는 것을 특징으로 하는 전동공구용 클러치 장치.

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