KR20130142856A - 지렛대 방식의 일방향 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부레이스와 내부레이스 사이에 설치되는 복수개의 전동편과, 상기 전동편과 내부레이스에 걸리게 설치되는 지렛대 방식의 일방향 클러치에 있어서, 상기 내부레이스와 외부레이스 사이에 동력이 전동하지 않고 공회전할 때, 외부레이스의 내주와 전동편의 외주 사이에 일정의 간극을 유지시키어서 마찰이 일어나지 않게 하여 제품의 수명을 늘리고 더욱 소형화하면서도 성능을 높인 지렛대 방식의 일방향 클러치에 관한 것이다.

이에 본 발명은 외부레이스(20)와, 상기 외부레이스(20)에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 설치되는 내부레이스(10)와, 상기 외부레이스(20)의 내부에 설치되어 외부레이스(20)와 내부레이스(10) 사이의 동력을 연결하거나 차단하는 복수개의 전동편(30)과, 일단부가 상기 내부레이스(10)에 걸리고 타단부는 상기 전동편(30) 사이에 걸리도록 설치되는 지렛대(40)의 지레작용으로 전동편(30)을 확경하여 일방향으로 동력을 전달하는 지렛대 방식의 일방향 클러치에 있어서, 상기 외부레이스(20)와 내부레이스(10) 사이에 동력이 차단될 시에는 상기 복수개의 전동편(30)과 외부레이스(20)와 사이에 일정의 간극을 유지시키고, 동력이 전동할 시에는 복수개의 전동편(30)을 외부레이스(20)에 밀착시켜주는 간극전환수단(60)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지렛대 방식의 일방향 클러치.

일방향 클러치, 외부레이스, 내부레이스, 전동편, 간극전환수단

Description

지렛대 방식의 일방향 클러치{one way clutch of lever construction}

본 발명은 지렛대 방식의 일방향 클러치에 관한 것으로써, 외부레이스, 상기 외부레이스에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 설치되는 내부레이스, 상기 외부레이스 내부에 설치되는 복수개의 전동편과, 일단부는 내부레이스에 걸리게 설치되고 타단부는 상호 분리된 전동편 사이에 걸리도록 설치되는 지렛대의 지레작용으로 전동편을 확경하여 동력을 전달하고 지레작용이 제어되면 전동편을 확경하지 못하여 동력이 차단되는 것을 특징으로 하는 지렛대 방식의 일방향 클러치에 있어서, 본 발명은 내부레이스와 외부레이스 사이에 동력이 차단되면 상기 복수개의 전동편의 외주와 외부레이스의 내주 사이에 일정의 간극을 유지시키고, 동력 전동 시에는 전동편을 외부레이스의 내주에 밀착시켜주는 간극전환수단을 구비하여 공회전 시에 마찰을 없게 함으로서 제품은 더욱 소형화 되면서도 성능을 높이고 수명을 연장한 지렛대 방식의 일방향 클러치에 관한 것이다.

일방향으로만 동력을 전동하는 일방향 클러치는 스프링에 눌린 로울러형과 스프래그형이 산업계에서는 일반적으로 사용되지만 제작에 있어 특수강의 재료와 정밀성을 요구되며 부품의 마모로 수명이 짧은 단점이 있다.

또한 참고문헌으로서 한국공개특허공보 제2010-0015283(명세서 "도 22" 참조)호와 한국공개특허공보 제2011-0109964호에 개시된 지렛대를 이용한 일방향 클러치(이하 "지렛대 방식의 일방향 클러치"라 칭한다)는 내부레이스와 외부레이스 사이에 동력이 전동하지 않고 공회전할 때, 전동편의 외주와 외부레이스의 내주가 접촉되면서 공회전하므로 장시간 사용 시 마찰에 의한 부품의 마모로 클러치의 기능이 저하되어 제품의 수명이 짧게 되는 단점이 있다.

상기한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 지렛대 방식의 일방향 클러치의 동력전달과정에서 부품의 마찰에 따른 마모를 줄여 수명을 연장시키고 제품을 더욱 소형화 하면서도 성능향상과 함께 수명이 길어진 지렛대 방식의 일방향 클러치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 종래기술인 지렛대 방식의 일방향 클러치에 있어서, 내부레이스와 외부레이스 사이의 상대적인 회동에서 동력이 전동할 시에는 전동편(30)을 외부레이스에 밀착시켜주고 동력이 차단될 시에는 상기 외부레이스의 내주와 전동편의 외주 사이에 일정의 간극(틈새)이 유지되도록 설치되는 간극전환수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 공개특허에 개시된 지렛대 방식의 일방향 클러치에 있어서, 동력이 차단되면서 공회전할 때, 외부레이스의 내주와 와 전동편의 외주 사이에 마찰이 발생되지 않도록 일정의 간극을 유지해 주고 동력 전달 시에는 전동편을 외부레이스에 밀착시키는 간극전환수단을 구비시키면 동력 전동 시에 외부레이스의 내주와 전동편 외주와 사이에 정지마찰력을 더욱 크게 할 수 있다.

그러므로 종전보다 더욱 소형화된 제품으로도 큰 동력을 전동할 수 있는 것이다. 또한 마찰에 따른 부품의 마모가 적으므로 특수강이 아닌 가격이 저렴한 일반철강 등의 재료로도 우수한 성능을 갖는 제품의 제조가 가능해져서 재료비가 절감되며 마찰에 따른 내마모성을 향상시키기 위한 부품의 열처리 비용과 연마가공비 등이 절감되고 수명이 길어지면서 고장이 없고 제품에 윤활유를 사용하지 않거나 사용량을 줄일 수 있으며 또한 백레쉬가 적게 되므로 보다 향상된 성능의 클러치 기능을 수행할 수 있는 지렛대 방식의 일방향 클러치를 제공할 수가 있다.

본 발명은 일방향으로 동력의 입출력을 수행하는 종래기술인 지렛대 방식의 일방향 클러치에 간극전환수단(60)을 포함하여 구비된 것이다

종래 지렛대 방식의 일방향 클러치의 상세한 구성과 작동원리는 상기 참고문헌인 특허공개공보를 참조하며 본 발명의 설명에 앞서는 기본구성과 작동원리를 도 1과 2를 참조하여 간략히 설명된다.

도 1의 분해사시도는 소정의 길이를 갖는 내부레이스(10)가 외부레이스(20)의 내부에 상대적으로 회전 가능하게 삽입되어 설치되고 상기 내부레이스(10)의 외주에는 지렛대(40)가 삽입되는 걸림홈(12)이 형성된다. 외부레이스(20)의 내부에 한 쌍의 전동편(30)이 설치되고 지렛대(40)의 일단부는 상기 전동편(30) 사이에 걸리게 삽입되고 타단부는 걸림홈(12)에 설치된다.

도 2의 분해사시도는 외부레이스(20)의 내경보다 작은 외경으로 형성된 연장축(25)이 외부레이스(20)의 중심부에 일체되어 축방향에 일정의 길이로 형성된다.

내부레이스(10)는 연장축(25)에 회전 가능하게 삽입되면서 일측면에 걸림홈(12)이 형성된다.

상기 외부레이스(20)의 내부에 한 쌍의 전동편(30)이 설치되고 지렛대(40)의 일단부는 상기 전동편(30) 사이에 걸리고 타단부는 상기 내부레이스(10)의 걸림홈(12)에 걸리게 설치한다. 내부레이스(10) 외주의 일부가 외부레이스(20)의 내주에 회전 가능하게 결합될 수도 있다.

도 1과 도 2 구조는 종래 지렛대 방식의 일방향 클러치의 기본구조로서 내부레이스(10)와 외부레이스(20)의 상대적인 회동구조, 지렛대(40)의 설치각도, 걸림홈(12)의 형성위치 등에서는 상호 차이가 있으나 작동원리로서 상기 내부레이스(10)에 걸리고 전동편(30) 사이에 걸리게 설치되는 지렛대(40)로 지레작용이 이루어져서 복수개의 전동편(30)을 확경하여 외부레이스(20)에 밀착되면 동력이 전동하고 지레작용이 제어되면 전동편(30)은 외부레이스(20)에 밀착되지 못하여 동력이 차단되는 기술사상은 동일하다.

또한 상기 공개특허 0109964호에서 지렛대(40)는 내부레이스(10)의 회동력을 지레작용으로 외부레이스(20)에 전달하는 기능만하고 내부레이스(10)에 일체되어 돌출된 회동지지턱(16)이 전동편(30)에 직접 걸리게 되면서 동력이 차단되는 구성 도 개시되어 있다.

즉, 도 4에서 동력 차단 시(역회전) 내부레이스(10)의 회동지지턱(16)이 전동편(30)에 형성된 홈의 좌측부에 밀착되면서 공회전하고 지렛대(40)는 걸림홈(12)의 우측부와 이격되게 설치되어 원천적으로 지레작용을 할 수 없게 한 구조로서, 이 또한 종래기술인 지렛대 방식의 일방향 클러치의 기술사상에 포함되는 것으로 회동지지턱(16)이 지렛대(40)의 지레작용을 제어시키므로 동력이 차단되는 것으로 후술하는 본 발명의 모든 실시예에 구성될 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명은 외부레이스(20)와 내부레이스(10)의 상대적인 회동구조나 지렛대(40)의 설치각도에 관계없이 지렛대(40)가 전동편(30)을 확경하여 동력을 전달하는 지렛대 방식의 일방향 클러치에는 본 발명의 실시예가 모두 실시될 수 있음은 통상의 기술자에 자명한 것이다.

본 발명의 설명과 도면의 도시에 있어 내부레이스(10)가 시계방향(정방향)으로 회전하면 동력이 전동하고 반시계방향(역방향)으로 회전하면 동력이 차단되게 동력전달방향이 설정된 것으로 한다. 실제 제품의 양산에 있어서 동력전달방향은 설계조건이다.

먼저, 본 발명인 다섯가지 간극전환수단(60)이 도 1의 구조에 각각 구비된 것을 하나 하나 설명된다.

각 실시예의 도면 도시는 도 1의 정면도(단면도)에 간극전환수단(60)이 설치된 것을 간략히 도시된다.

본 발명에서 "간극전환수단(60)"이라함은 종래의 지렛대 방식의 일방향 클러 치의 구성요소 이외에 동력이 차단할 때는 전동편(30)의 외주와 외부레이스(20) 내주 사이에 일정의 간극을 유지하고 동력이 전동할 때는 전동편(30)을 외부레이스(20)의 내주에 밀착되도록 필수적으로 구비되는 요소를 말한다.

즉, 복수개의 전동편(30)은 동력이 차단되면서 공회전할 시에는 전동편(30)의 내주가 내부레이스(10)의 외주에 밀착되고 외부레이스의 내주와 전동편(30)의 외주 사이에는 일정의 간극이 유지되며, 동력전동 시에는 전동편(30)의 내주와 내부레이스(10) 외주 사이는 이격되면서 전동편(30)의 외주는 외부레이스(20)의 내주에 밀착될 수 있도록 구비되는 부재를 말한다.

[제 1실시예]

먼저, 본 발명인 간극전환수단(60)의 제 1실시예로 도 3을 참조하여 구성과 작동원리를 상세히 설명한다.

도 3의 간극전환수단(60)은 전동편(30)의 내주가 내부레이스(10)의 외주에 탄력적으로 밀착되도록 전동편(30)의 외주에 고리형태의 탄성부재(51)가 환형으로 설치된 것이다.

이와 같이 탄성부재(51)가 설치되면 복수개 전동편(30)의 내주는 탄성부재(51)의 탄지력에 의해 내부레이스(10)의 외주에 밀착된 상태가 되고 전동편(30)의 외주와 외부레이스(20)의 내주는 서로 일정거리 이격되면서 간극 "T"가 형성된다.

클러치 작동 시 유격을 최소화하기 위해서는 베어링의 일종인 축과 저어널과 같이 외부레이스(20)와 전동편(30) 사이에 슬라이딩 회동되도록 간극을 유지할 수도 있는 것으로 간극의 크기는 제품의 설계사항이다.

따라서 본 발명의 청구범위의 기재에 있어 전동편(30)과 외부레이스(20) 사이의 "간극"은 틈새가 형성되지 않는 것도 포함된다.

이제, 탄성부재(51)가 설치된 상태에서 내부레이스(10)를 정방향으로 회동시키면 복수개의 전동편(30)과 지렛대(40)는 탄성부재(51)의 탄지력으로 인해 내부레이스(10)와 함께 일체적으로 회전하려 하므로 원천적으로 지렛대(40)가 지레작용을 할 수 없는 구성인 것이다.

즉, 지렛대(40)가 지레작용을 하려면 지레3점인 힘점, 받침점 작용점으로 하여 힘이 전달되면서 지레작용이 이루어지듯이 내부레이스(10)는 힘점이 되고 지렛대(40)가 걸리는 두 전동편(30) 중에 적어도 어느 하나는 받침점이 되어야 하는 것이다.

결과적으로 전동편(30)이 외부레이스(20)에 대하여 마찰력이 생기도록 설치하면 전동편(30)은 지렛대(40)의 힘을 받는 받침점이 될 수 있는 것이다.

이렇게 마찰저항을 주고 내부레이스(10)를 회동시키면 지렛대(40)는 두 전동편(30)이 마주하는 사이에서 지레작용이 되므로 전동편(30)을 벌리면서 외부레이스(20)의 내주에 밀착시켜서 동력을 전동할 수 있게 되는 것이다.

여기서 전동편(30)이 외부레이스(20)에 대하여 마찰저항이 발생된다함은 외부레이스(20)를 움직이지 못하도록 고정시키고 내부레이스(10)를 회동시킬 때 소정의 회전저항 발생되는데 곧, 회전저항이 마찰저항인 것이다.

일예로 윤활유의 누유를 방지하는 오일씰에 빡빡하게 끼워진 회전축을 돌리면 회전저항이 있는 것과 같은 것으로 대체적으로 상호간에 미끄럼 마찰이 일어나 게 접촉시켜서 구성하면 회전저항이 발생되며 상세한 설명은 후술한다.

상기에서와 같이 제 1실시예는 탄성부재(51)를 설치하고 전동편(30)이 외부레이스(20)에 대하여 상대적인 회동에서 회전저항이 발생되도록 인위적으로 일정의 장치인 회전저항수단(70)을 설치해주면 지렛대(40)의 지레작용이 도모되므로 동력을 전동할 수가 있는 것이다.

상기 탄성부재(51)는 전동편(30)과 지렛대(40)의 외주에 회전방향으로 삽입홈을 형성하여 함몰되도록 설치하는 것이 바람직하며 탄성부재(51)로서는 코일스프링을 고리형태로 형성한 것이나 고무줄이나 C형 스프링 등을 소재로 구비할 수 있다.

또한 후술하는 도 6에 도시된 조임밴드(80)의 개구부를 고무줄, 코일스프링 등으로 상호 연결하여 환형의 모양으로 형성하여 구비될 수 있다.

그리고 상기 탄성부재(51)의 설치방식 이외로 전동편(30)을 내부레이스(10)에 밀착시키는 상기 참고문헌에서의 공지수단으로도 실시될 수가 있는데 종래 실시예는 설치공정이 어렵고 구조가 복잡하다.

제 1실시예의 작동원리는 내부레이스(10)의 정방향 회전에는 지렛대(40)의 지레작용에 따라 전동편(30)이 외부레이스(20)에 밀착되어 전동하고 역방향 회전에는 지렛대(40)의 지레작용이 해제되어 동력이 차단되므로 탄성부재(51)의 복원력에 의해 전동편(30)은 내부레이스(10)에 밀착되어 함께 공회전하면서 외부레이스(20) 사이에는 일정의 간극이 유지되는 것이다.

이때 탄성부재(51)의 복원력은 전동편(30)이 갖는 회전저항보다 큰 것이 바 람직하다.

제 1실시예에서 간극전환수단(60)은 복수개의 전동편(30)이 내부레이스(10)에 밀착되도록 설치된 탄성부재(51)와, 전동편(30)과 외부레이스(20)와의 상대적인 회동에서 회전저항이 생기도록 설치된 회전저항수단(70)이다.

[제 2실시예]

이어서 본 발명인 간극전환수단(60)의 제 2실시예로 도 4를 참조하여 구성과 작동원리가 설명된다.

제 2실시예는 제 1실시예의 탄성부재(51)의 탄지력을 대신하여 영구자석의 자성력을 이용한 것으로 전동편(30)이나, 내부레이스(10)나, 지렛대(40) 중 적어도 어느 하나에 영구자성력을 부여하여 복수개의 전동편(30)의 내주가 내부레이스(10)의 외주에 밀착되도록 한 것이다.

도 4는 영구적 자성력이 구비된 전동편(30a)과 철 등의 자성체로 형성된 전동편(30b)이 자성력으로 내부레이스(20)의 외주에 밀착되어 간극이 유지된 것을 도시한 것이다.

상기 이외에 자성력을 이용하여 전동편(30)을 내부레이스(10)에 밀착시키는 방법에 대하여 설명한다.

한 쌍의 전동편(30a, 30b) 모두를 영구적인 자성력을 구비하는 방식과 내부레이스(10)의 외주는 영구적인 자성력을 부여하고 전동편(30)의 내주는 철 등의 자성체로 구비하는 방식, 또한 지렛대(40)를 자석화하여 전동편(30)을 지렛대(40)에 당겨지게 하여서 내부레이스(10)에 밀착되게 실시될 수도 있는 것이다.

전동편(30)이나 내부레이스(10), 지렛대(40)의 영구적인 자성력의 구비방법은 각각의 일부분을 영구자석화하거나 영구자석을 부분적으로 결합하여 구비할 수도 있다.

기타 외부레이스(20)의 내주와 전동편(30)의 외주 사이에서 자석의 척력을 이용하여 간극이 유지되도록 실시될 수도 있다.

작동원리는 제 1실시예와 동일하다.

제 2실시예인 자성력에 의한 간극전환수단(60)은 구조와 설치가 간단하여 고장이 없다.

제 2실시예에서 간극전환수단(60)은 복수개의 전동편(30)이 내부레이스(10)의 외주에 밀착되도록 전동편(30), 지렛대(40), 내부레이스(10) 중 적어도 어느 하나에 부여되는 영구자력의 구비와 전동편(30)과 외부레이스(20)와의 상대적인 회동에서 회전저항이 생기도록 설치된 회전저항수단(70)이다.

[제 3실시예]

이제, 본 발명인 간극전환수단(60)의 제 3실시예로 도 5를 참조하여 구성과 작동원리를 상세히 설명한다.

먼저, 구성에 있어서 한 쌍의 전동편(30)이 상호 마주하는 상측의 일단부 사이에는 전동편(30)에서 연장하여 형성된 지렛대삽입구(34a, 34b)가 각각 구비되면서 지렛대(40)가 관통하여 설치되고 하측의 일단부 사이에는 힌지(35)나 경첩 등의 연결수단(90)으로 두 전동편(30)이 연결된다.

도 5의 도시와 같이 구성하여 내부레이스(10)를 정방향으로 회동시키면 지렛 대(40)의 지레작용으로 두 전동편(30)이 확경되면서 외부레이스(20)의 내주에 밀착되게 하여 동력이 전동되고 반대로 역방향으로 회동시키면 지렛대(40)의 조임지레작용으로 두 전동편(30)이 축경되면서 내부레이스(10)의 외주에 옥조이게 되므로 동력은 차단되면서 간극이 유지된다.

제 3실시예의 작동원리를 도 8을 참조하여 상세히 설명된다.

도 8은 도 2의 구조에 제 3실시예가 설치된 것을 상측에서 내려다본 도면으로 도 1의 구조에 제 3실시예가 설치된 것과 작동원리는 상호 동일하다.

상호 마주하는 두 전동편(30)의 일단부에서 각각 연장하여 지렛대(40)가 걸리면서 조임지레작용이 이루어지도록 걸림부인 지렛대삽입구(34a, 34b)가 각각 형성된다.

여기서 조임지레작용이라함은 지렛대(40)가 상기 지렛대삽입구(34a, 34b)에 걸리면서 전동편(30)의 내경이 작아지도록(축경) 지레작용을 하는 것을 말한다.

도 8에서는 지렛대(40)가 관통하여 삽입되면서 역방향 회전 시에 조임지레작용이 되도록 우측 전동편(30)에는 지렛대삽입구(34a)가, 좌측 전동편(30)에는 지렛대삽입구(34b)가 지렛대(40)가 관통하는 방향으로 마주하여 걸림부로 형성된다.

즉, 지렛대삽입구(34a, 34b)가 형성되는 좌, 우 위치는 정방향으로 동력이 전동하는 일방향 클러치로서 조임지레원리에 따라 정해진 것이다.

상기 걸림부는 지렛대(40)에 걸리면서 지레작용과 조임지레작용이 이루어지도록 다양한 형태로 구성되어서 실시될 수 있다.

도 8의 도시에서는 지렛대삽입구(34a, 34b)와 지렛대(40)걸리는 형태를 상세 히 나타내기 위해 지렛대삽입구(34a, 34b)의 외주면부에 개구부가 형성된 오목홈 형태로 도시하였다. 오목형태는 걸림부의 다른 실시예가 될 수 있다.

이제, 제 3실시예의 작동원리를 설명한다.

도 8 또는 도 5에서 내부레이스(10)를 정(화살표)방향으로 회동시키면 걸림홈(12)에 걸려 있는 지렛대(40)가 두 전동편(30)의 상호 마주하는 일단부가 각각 좌측과 우측으로 벌어지는 지레작용을 한다.

즉, 도 8(b)에서 화살표 방향으로 서로 벌어지면서 전동편(30)은 확경되면서 외부레이스(20)의 내주에 밀착되어 동력을 전동한다.

반대로 내부레이스(10)를 역방향으로 회동시키면 걸림홈(12)의 수직면에 걸리면서 지렛대(40)의 조임지레작용으로 두 전동편(30)의 내경은 힌지(35)를 중심으로 하여 서로 가까워지면서 축경되어 내부레이스(10)의 외주에 옥조이게 밀착되므로 동력은 차단된다. 이때 외부레이스(20)의 내주와 전동편(30)의 외주 사이에 간극 "T"가 유지되면서 내부레이스(10)는 공회전하게 되며 옥조임력은 도 8a의 점선원에서 조임지레작용점(42, 43, 46)의 간격으로 조정된다.

제 3실시예에서 간극전환수단(60)은 전동편(30)이 상호 마주하는 일단부에 형성되는 지렛대삽입구(34a, 34b)와 타단부에 구비되는 연결수단(90)과 전동편(30)이 외부레이스(20)에 대하여 상대적인 회동에서 회전저항이 발생되게 설치되는 회전저항수단(70)이다. 여기서 전동편(30)이 상호 마주하는 사이에 설치되는 지렛대삽입구(34a, 34b)와 힌지(35)등의 연결수단(90)의 구성은 전동편(30)에 설치되는 조임지레수단이다.

[제 4실시예]

제 4실시예를 도 6을 참조하여 설명된다.

제 4실시예는 제 3실시예와 작동원리가 동일하며 단지 연결수단(90)으로 조임밴드(80)를 설치한 것이 제 3실시예와 구별된다.

제 3실시예는 전동편(30)이 마주하는 연결수단(90)으로 힌지(35)나 경첩 등 절곡되는 구조로 구성되어 전동편(30)이 한 쌍으로 구비되고 지렛대(40)가 한 개 구비되는 경우에 유용한 구성이나 제 4실시에는 복수개의 지렛대(40)가 구비되는 경우에 유용한 실시예이다.

도 6에서 일정의 길이를 갖는 조임밴드(80)를 두 전동편(30)의 외주면에 원주방향으로 "C" 형의 모양으로 설치하는데 있어 조임밴드(80)의 개구부 사이에 하나의 지렛대(40)가 위치하도록 한다.

설치한 조임밴드(80)의 좌, 우측의 단부는 전동편(30)의 외주에 리벳팅, 접착, 용접, 나사결합 등으로 걸리게 하거나 고정한다.

상기 조임밴드(80)의 소재는 외부레이스(20)의 내주나 연장축(25)의 외주 방향으로 일정각도로 절곡되거나 휨에는 자유롭게 굽어질 수 있으며 인장력에 대응하여 길이는 늘어나지 않으나 압축력에는 길이가 축소될 수 있는 쇠사슬과 같은 구조가 바람직하다.

또한 상기 쇠사슬의 길이 중 일부구간을 철사나 띠(밴드) 등으로 연결하여 구비할 수도 있으며 조임밴드(80)는 전동편(30)의 외주에 함몰되게 설치하는 것이 바람직하다.

도 6의 조임밴드(80)의 길이는 적절히 정할 수 있는 것으로 도 6의 도시와는 달리 한 쌍의 전동편(30)이 설치되는 경우 하측 지렛대(40)를 사이에 걸치게 되는 가장 짧은 길이로 두 전동편(30)에 조임밴드(80)를 고정하여 연결할 수도 있는 것이다.

제 4실시예에서 간극전환수단(60)은 제 3실시예와 같이 지렛대삽입구(34a, 34b)와 연결수단(90)과 회전저항수단(70)이다.

곧, 조임지레수단과 회전저항수단(70)이다.

[제 5실시예]

다음은 본 발명인 간극전환수단(60)의 제 5실시예를 도 7을 참조롤 설명된다.

일단부는 전동편(30) 외주에 고정되고 타단부는 외부레이스(20)의 내주에 밀착되면서 탄력적으로 설치되는 탄성부재(52)에 의해 전동편(30)은 내부레이스(10)의 외주에 밀착되면서 전동편(30)의 외주는 외부레이스(20)의 내주 사이에 간극이 유지된다.

도 7에서는 전동편(30) 외주에 일정깊이의 삽입홈(32)을 형성하고 코일스프링을 홈에 꼭끼워지게 삽입시켜 고정하여 외부레이스(20)의 내주에 탄지되게 설치되었으며 외부레이스(20)에 밀착되는 스프링의 타단부에는 미끄럼판(74)을 일체적으로 결합하여 설치되었다.

도 6에서 고무판스프링의 일단부는 홈에 끼워서 고정하고 타단부는 외부레이스(20)에 밀착시켜 설치하는 것도 바람직하다

상기 탄성부재(52)로서 코일스프링이외에 판스프링, 철사스프링 등을 전동편(30)의 외주에 고정시켜 탄력적으로 설치할 수 있는데 고정방법에 있어서 상기의 고정방법이외에 용접, 리벳팅, 나사결합, 접착 등 공지의 결합수단으로 고정시킨다.

제 5실시예는 제 1 내지 제 4실시에와는 달리 간극전환수단(60)인 탄성부재(52)만이 설치되면서도 간극유지와 회전저항수단(70)이 동시에 구비되는 실시예이다.

즉, 전동편(30)과 외부레이스(20) 사이에 탄성부재(52)가 탄지되면서 간극이 유지되고 또한 상기 탄성부재(52)는 전동편(30)에 고정되면서 외부레이스(20)에 대하여 미끄럼접촉이 일어나므로 결과적으로 전동편(30)이 외부레이스(20)에 대하여 상대적인 회동에서 회전저항이 있게 되는 것이다.

작동원리는 제 1 내지 제 4실시예와 동일하다.

상기 탄성부재(52)와 미끄럼 접촉되는 외부레이스(20)의 내주면은 마찰에 의한 마모를 적게 하기 위해 전동편(30)의 외주에 접촉되는 외부레이스(20)의 내주면과는 다른 접촉면으로 구성될 수도 있는 것이다.

제 5실시예는 본 발명의 목적인 부품의 마모방지에 배치되는 구성 같지만 상기 탄성부재(52)와 외부레이스(20)의 내주에서 일정의 마모가 발생되더라도 탄성부재(52)가 탄력적으로 마모에 대응을 하고 또한 마모에 의해 클러치의 기능을 저하시키지 않으므로 본 발명의 목적과는 개념적으로 구분된다.

제 5실시예에서 간극전환수단(60)은 전동편(30)이 내부레이스(10)에 밀착되 고 외부레이스(20)에 대하여 회전저항이 있도록 전동편(30)의 외주에 고정되면서 외부레이스(20)의 내주에 탄지되게 설치되는 탄성부재(52)이다.

상기 5 가지 실시예의 도시에 있어 전동편(30)이 한 쌍으로 설치된 도면으로 설명되었으나 전동편(30)은 적어도 두 개 이상 설치 수 있으며 지렛대(40)는 적어도 한 개 이상 구비될 수 있음은 선행기술이다.

또한 상기 간극전환수단(60)의 실시예들은 상호 병합하여 효과적으로 설치할 수 있다.

상기에서 설명된 간극전환수단(60)의 실시예들은 도 1의 구조에 설치되는 것으로 설명되었으나 모든 실시예가 도 2의 구조에도 설치될 수 있음은 당해분야에서 통상의 기술자에 자명하다.

제 3실시예가 도 2에 실시됨은 제 3실시예에서 도 8을 참조하여 설명되었듯이 도 2의 구조에서 지렛대(40)는 내부레이스(10)의 회전축 방향과 평행하게 설치되므로 지렛대(40)가 관통하게 되는 지렛대삽입구(34a, 34b)의 관통 방향도 내부레이스(10)의 회전축 방향과 평행되게 변경하여야함은 자명하므로 도 8과 같이 형성하면 되고 이하 작동원리는 동일하다.

이제 본 발명인 간극전환수단(60)으로서 회전저항수단(70)의 실시예를 도 9를 참조하여 설명한다.

여기서 회전저항수단(70)이란 전동편(30)이 외부레이스(20)에 대하여 상대적인 회동에서 마찰저항력(부하)이 발생되게 인위적으로 장치를 구비하는 것으로 가장 대표적인 것으로 전동편(30)과 외부레이스(20) 사이에 마찰저항이 발생되게 하 는 것이다.

전동편(30)이 외부레이스(20)에 대하여 회전저항이 발생되게 하는 방법으로는 전동편(30)의 표면을 외부레이스(20)의 표면에 직접 탄력적으로 접촉시켜서 마찰이 발생되게 하는 방식과 외부레이스(20)와 상대적 회동에서 마찰이 발생되는 회전체에 전동편(30)이 걸리게 설치하여 간접적으로 회전저항이 발생하는 방식이 있다.

또한 회전저항수단(70)으로서 일방향전동수단이 구비될 수 있다. 즉 원웨이 클러치로서 일방향에 대하여 회전을 방지하게 되는 것도 회전저항수단으로 볼 수 있는 것으로 상기 일방향전동수단은 본 발명의 동력전달방향과 같아야 한다.

상기 일방향전동수단은 공회전 시에는 회전저항이 적으면서 동력전달방향으로서 회전저항(회전방지)이 큰 장점이 있다.

마찰방식으로 설치되는 회전저항수단(70)은 회전저항을 크게 하면 클러치의 작동성을 좋게 하지만 공회전 시에 동력 손실이 크며 회전저항을 작게 하면 순간 슬립에 의해 동력을 전달되지 못하는 오작동이 발생될 수 있는 단점이 있다.

상기 일방향전동수단은 정회전 시에 동력이 전동되지 않고 슬립되는 오작동이 발생되지 않는 회전저항의 크기가 발생되도록 내구성과 내마모성을 갖는 하나의 구성요소로서 설치되는 것이므로 본 발명의 목적에 따른 일방향 클러치와는 개념적으로 구별되어야 한다.

도 9a는 도 1의 구조의 전동편(30)이 외부레이스(20)와의 상대적인 회동에서 회전저항이 직접 발생되도록 회전저항수단(70)인 탄성부재(53)를 전동편(30)에 설 치한 것이다.

도 9a 도 1의 구조에 내부레이스(10)가 외부레이스(20)에 나사(23)로 고정된 외측덮개(21)의 축공에 회전 가능하게 설치된 구조이다. 복잡함을 피하기 위해 상기에서 설명된 5가지 실시예의 간극전환수단(60)은 도시하지 않았으며 외부레이스(20: 빗금친 부분)는 단면도로 도시했다.

상기 탄성부재(53)는 코일스프링으로 외측덮개(21)와 전동편(30) 사이의 내부레이스(10)에 삽입 탄지되게 설치하여 복수개의 전동편(30)의 측면부가 외부레이스(20)의 측면부에 탄력적으로 밀착되면서 회전저항이 발생되는 구성이다.

설치된 전동편(30)이 모두 회전저항을 갖게 할 수도 있으나 탄성부재(53)가 전동편(30)에 선택적으로 밀착되게 할 수도 있는 것이다.

도 9b는 도 2의 구조에 회전저항수단(70)인 탄성부재(54)를 전동편(30)의 측면부에 설치되어서 내부레이스(10) 사이에 탄지시킨 것으로 상기 탄성부재(54)는 전동편(30)이나 내부레이스(10)의 측면부에 함몰되게 설치하거나 공지의 수단으로 고정하여 설치할 수 있다. 탄성부재(54)의 종류와 설치방식은 도 7의 탄성부재(52)의 설치방식대로 할 수도 있다.

내부레이스(10)가 탄성부재(54)의 탄지력으로 이탈되지 않도록 C형 스프링으로 홈(22)에 체결하였다.

도 9a, 9b에 도시된 탄성부재(53, 54)의 설치방식은 상호 바꾸어서 즉, 도 9a의 전동편(30)에 탄성부재(54)를 설치할 수도 있는 것으로 이는 본 발명에 따른 실시예에 불과한 것이며 전동편(30)이 외부레이스(20, 25)에 대하여 회전저항이 발 생되게 하는 구성은 기타 공지의 수단으로도 실시될 수 있는 것으로 도 4와 같이 자성력을 이용하여 전동편(30)이 외부레이스(20)에 밀착시키어서 회전저항이 생기게 할 수도 있는 것이다.

그리고 탄성부재(54)의 설치는 동력 차단 시에 전동편(30)이 내부레이스(10)에 밀착되어 간극이 유지되도록 소정의 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

즉, 도 4의 실시예에서 회전저항수단(70)인 탄성부재(54)가 전동편(30)의 측면에 구비되면서 외부레이스(20)와 사이에 회전저항이 있는 경우에서 동력이 차단되게 내부레이스(10)를 역회전 시키면 회동지지턱(16)이 전동편(30)을 앞에서 당기면서 회전하므로 탄성부재(54)는 회동지지턱(16) 보다 시계방향쪽으로 설치되어야 전동편(30)이 내부레이스(10)에 밀착되기 쉬운 것이다.

공회전 시(역회전 시) 일정의 원주길이를 갖는 전동편(30)을 앞에서는 회동지지턱(16)이 당기고 뒤에서는 탄성부재(54)가 회전저항력 만큼 당기게 되므로 전동편(30)은 내부레이스(10)에 효과적으로 밀착될 수 있는데 이같은 경우 회전저항수단(70)도 되지만 제1 내지 제 5 실시예의 간극전환수단(60)을 구성하지 않아도 되는 또 하나의 간극전환수단(60)이 될 수도 있는 것이다.

다음 외부레이스(20)에 대하여 상대적인 회동에서 회전저항이 발생되는 회전저항체나 일방향전동수단을 외부레이스(20)의 측면부와 전동편(30)의 측면부 사이에 구비하여 회전저항이 발생되게 할 수 있는데 외부레이스(20)에 대하여 회전저항이 있는 회전체에 전동편(30)이나 지렛대(40)를 걸리게 구성하는 것인데 일예로 상기에서 설명된 오일씰이란 회전저항체에 전동편(30)이나 지렛대(40)가 상호 걸리게 구비되면 되는 것이다.

한편, 상기 회전저항수단(70)의 회전저항이 너무 크게 설정되면 공회전 시에 동력이 소모되므로 내부레이스(10)를 정방향으로 회동시켰을 때 전동편(30)이 헛돌지 않으면서 외부레이스(20)에 밀착되어 동력을 전동할 수 있는 정도의 크기 이상이면 되는 것이다. 회전저항의 크기는 탄성부재(53, 54)의 탄지력, 자성력의 크기, 조임지레작용점의 위치를 조정하면 된다.

지금까지 회전저항수단(70)의 실시예는 전동편(30)과 외부레이스(20) 사이에 회전저항이 발생되도록 구비하였으나 지렛대(40)와 외부레이스(20) 사이에 회전저항이 발생되게 회전저항수단(70)을 설치하여도 동일한 기능을 한다.

지렛대(40)와 외부레이스(20)와 사이에 회전저항이 발생하도록 하는 회전저항수단(70)의 구비는 도 9와 같은 방식으로 하여 지렛대(40)가 외부레이스(20)에 대하여 회전저항이 생기도록 탄성부재 (53, 54)를 설치하거나 도 7의 탄성부재(52)의 설치방식으로 지렛대(40)에 설치하여 지렛대(40)가 외부레이스(20)의 내주나 연장축(25)의 외주, 측면부와 사이의 상대적인 회동에서 회전저항이 발생되게 하는 등 전동편(30)과 외부레이스(20) 사이에 회전저항이 발생되는 방식을 그대로 실시할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 회전저항수단(70)은 복수개의 전동편(30)과 지렛대(40) 중에 적어도 어느 하나에 설치하면 되는데 일예로 3개의 전동편(30)과 3개의 지렛대(40)가 구비되는 경우 상기 6개 중에 적어도 어느 하나에는 회전저항수단을 구비하면 되는 것이다. 단, 도 7의 실시예는 설치되는 각각의 전동편(30)에 탄성부재(52)가 적어 도 하나는 설치되어야 한다.

지금까지는 지렛대(40)가 전동편(30)을 확경하여 동력을 전동하는 방식의 일방향 클러치에 대하여 설명되었으나 도 5와 도 6의 실시예와 같이 조임지레작용으로 동력을 전동하는 일방향 클러치에 대하여 설명된다.

상기 지렛대 방식의 일방향 클러치와 구별키 위해 "조임지레 일방향 클러치"로 명명되어 설명한다.

도 10의 구성은 도 1과 도 2의 구성과 반대적 개념으로 이루어져 있다.

도 10a에서 전동편(30)은 도 5와 도 6에서 설명대로 조임지레작용으로 전동편(30)이 내부레이스(10)의 외주면을 옥조이면서 외부레이스(10)의 회동력을 내부레이스(10에 전동하게 되는 것이다.

다시 설명하면 외부레이스(10)와 내부레이스(10) 사이에 한 쌍(복수개)의 전동편(30)이 조임지레수단으로 구비된다.

지렛대(40)의 일단부는 지렛대삽입구(34a, 34b)에 걸리게 설치하고 타단부는 외부레이스(20)의 걸림홈(12)에 걸리게 설치하여 지렛대(40)의 조임지레작용으로 외부레이스(20)의 회동력을 내부레이스(10)에 전달하는 방식이다.

이는 상기 지렛대 방식의 일방향 클러치와 대비하면 상호 반대적으로 구성되는데 즉, 지렛대(40)의 일단부는 외부레이스(20)와 걸리게 설치되고 타단부는 전동편(30)의 지렛대삽입구(34a, 34b)에 걸리게 삽입하여 지렛대(40)의 조임지레작용으로 전동편(30)을 축경하여 동력을 전동하는 것이다.

내부레이스(10)와 외부레이스(20)의 상대적인 회동구조, 지렛대(40)의 설치 각도, 지렛대(40)가 내부레이스(10)에 걸리는 구조(지지홈), 살빼기부, 마찰력증대수단, 유격방지를 위해 전동편(30)을 외부레이스(20)에 밀착시키는 탄성부재의 설치 등은 종래의 지렛대 방식의 일방향 클러치에서의 구성방법을 그대로 또는 반대적인 개념으로 적용하면 용이하게 실시할 수가 있으므로 상기 공개특허문헌을 참고한다.

상기 조임지레 일방향 클러치는 공회전 시(역방향)에 외부레이스(20)에 걸리는 지렛대(40)가 전동편(30)을 확경하도록 작용되면서 동력이 차단되므로 공회전저항이 적어 전동편(30)의 마모에 유리한 장점이 있는 바, 조임지레 일방향 클러치를 상기 회전저항수단(70)으로서 일방향전동수단으로 구비될 수도 있다.

도 10b는 도 10a와 달리 내연기관의 피시톤링의 형태로 형성된 한 개의 전동편(30)의 개구부에 지렛대삽입구(34a, 34b)를 형성한 것으로 내부레이스(10)의 외주에 탄력적으로 밀착되도록 전동편(30)에 탄성력을 부여하여 구성된 것으로 기본적인 작동원리는 도 10a와 동일하다.

상기의 조임지레 일방향 클러치는 도 1과 도 2의 구조에 상기 조임지레 일방향 클러치를 구성할 수가 있으며 종래 및 본 발명에서 지렛대 방식의 일방향 클러치의 상기 실시예들은 조임지레 일방향 클러치에 모두 실시될 수 있음은 당해분야 통상의 기술자에 자명한 것이다.

다음은 본 발명을 자전거의 일방향 클러치로 설치한 실시예를 간략히 설명한다.

도 11은 자전거 뒷바퀴의 중심축인 허브에 구비된 본 발명인 지렛대 방식의 일방향 클러치의 개략적인 구성도이다

도 11은 도 2의 구조와 유사하다.

외부레이스(20) 양단부의 외주에는 프렌지(27)가 각각 형성되며 원주방향으로는 타이어가 장착되는 림과 체결되는 자전거 바퀴살이 걸리게 되는 걸림홈이 다수개 형성된다.

외부레이스(20)의 일단부에는 도 2와 같이 전동편(30) 등이 설치될 수 있게 원통부가 형성되고 중심부에는 연장축(25)이 외부로 일정길이 노출된다.

상기 연장축(25) 상에는 일정길이의 내부레이스(10)가 회전 가능하게 삽입되고 외부레이스(20)의 내부로 삽입된 내부레이스(10)의 일단부의 외주에는 지렛대(40)가 걸리게 되는 걸림홈(12)이 형성되며 타단부인 "a" 부분에는 체인이 걸리게 되는 스프라켓이 설치된다.

상기 외부레이스(20)의 원통부의 내부에는 전동편(30), 지렛대(40), 간극전환수단(60) 등이 설치된다.

연장축(25)의 일단부에서 외부레이스(20)의 타단부의 중심부에는 자전거의 프레임에 고정되는 고정축에 허브(외부레이스)가 회전 가능하도록 중공부가 형성된다.

또 다른 실시예로 상기 연장축(25)이 형성되지 않고 내부레이스(10)가 고정축에 회전 가능하게 설치되면서 일단부가 외부레이스(20)의 내부에 삽입되어 구비될 수도 있다.

상기 내부레이스(10)는 체인과 연결되므로 구동축이 되며 외부레이스(20)는 바퀴와 연결되므로 피동축이 되는 것이다.

본 발명이 자전거에 설치되면 래칫소리가 없어지므로 별개의 소리발생기를 설치할 수 있는데 외부레이스(20)와 내부레이스(10)의 상대적인 회동력을 이용하여 타악이나 현악 등 다양한 소리를 구성할 수 있으며 기존의 래칫구조를 설치하여 소리를 발생시킬 수도 있는 것이다.

본 발명이 자전거에 설치되면 기존의 래칫기구의 단점인 유격이 없어지므로 페달링 시에 동력손실이 없고 동력전달감이 부드러우며 또한 본 발명의 효과를 그대로 실현할 수가 있는 것이다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 변형되고 수정하여 실시하는 것은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

그러므로 변형되고 수정하여 실시되는 것은 본 발명의 특허청구범위에 포함되어야 한다고 할 것이다.

도 1과 도 2는 종래의 지렛대 방식의 일방향 클러치의 기본구조도이다.

도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 간극전환수단의 다양한 실시예들을 나타낸 개략적인 구성도이다.

도 9는 본 발명에 따른 회전저항수단의 실시예를 나타낸 개략적인 구성도 이다.

도 10은 본 발명에 따른 조임지레 일방향 클러치의 개략적인 구성도이다.

도 11은 자전거 지렛대 방식의 일방향 클러치의 개념도이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호설명＞

10: 내부레이스 12: 걸림홈

20: 외부레이스 25: 연장축

30: 전동편 34a, 34b: 지렛대삽입구

40: 지렛대 80: 조임밴드

Claims (4)

1. 외부레이스(20)와,

   상기 외부레이스(20)에 대하여 상대적으로 회전 가능하게 설치되는 내부레이스(10)와, 상기 내부레이스(10)와 외부레이스(20) 사이의 동력을 연결하거나 차단하는 복수개의 전동편(30)과,

   일단부가 상기 내부레이스(10)에 설리도록 설치하고 타단부는 상기 전동편(30) 사이에 걸리도록 설치되는 지렛대(40)의 지레작용으로 전동편(30)이 확경되면 동력이 전동하는 지렛대 방식의 일방향 클러치에 있어서,

   상기 외부레이스(20)와 내부레이스(10) 사이에 동력이 전동할 시에는 전동편(30)을 외부레이스(30)에 밀착시키고 동력이 차단될 시에는 전동편(30)과 외부레이스(20) 사이에 일정의 간극을 유지시키는 간극전환수단(60)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지렛대 방식의 일방향 클러치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 간극전환수단(60)으로 복수개의 전동편(30)이 내부레이스(10)의 외주에 밀착되도록 설치되는 탄성부재(51)와, 상기 복수개의 전동편(30)과 지렛대(40) 중 적어도 어느 하나에 회전저항이 생기도록 설치되는 회전저항수단(70)이 설치된 것을 특징으로 하는 지렛대 방식의 일방향 클러치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 간극전환수단(60)으로 전동편(30)이 상호 마주하는 일단부는 조임지레수단이 구비되고 타단부에 설치되는 연결수단(90)과, 상기 복수개의 전동편(30)과 지렛대(40) 중 적어도 어느 하나에 회전저항이 생기도록 설치되는 회전저항수단(70)이 설치된 것을 특징으로 하는 지렛대 방식의 일방향 클러치.
4. 제 1항 있어서,

   상기 간극전환수단(60)으로 일단부는 전동편(30)의 외주에 고정되고 타단부는 외부레이스(20)의 내주에 탄지되면서 전동편(30)이 내부레이스(10)의 외주에 밀착되게 탄성부재(52)가 설치된 것을 특징으로 하는 지렛대 방식의 일방향 클러치.

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