KR20230117777A - 가변 클러치 - Google Patents

가변 클러치 Download PDF

Info

Publication number
KR20230117777A
KR20230117777A KR1020220013914A KR20220013914A KR20230117777A KR 20230117777 A KR20230117777 A KR 20230117777A KR 1020220013914 A KR1020220013914 A KR 1020220013914A KR 20220013914 A KR20220013914 A KR 20220013914A KR 20230117777 A KR20230117777 A KR 20230117777A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
locking
spool
locking member
ratchet
pawl
Prior art date
Application number
KR1020220013914A
Other languages
English (en)
Inventor
조규진
최재령
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020220013914A priority Critical patent/KR20230117777A/ko
Priority to PCT/KR2023/001562 priority patent/WO2023149740A1/ko
Publication of KR20230117777A publication Critical patent/KR20230117777A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/12—Freewheels or freewheel clutches with hinged pawl co-operating with teeth, cogs, or the like
    • F16D41/125—Freewheels or freewheel clutches with hinged pawl co-operating with teeth, cogs, or the like the pawl movement having an axial component
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
    • F16D41/12—Freewheels or freewheel clutches with hinged pawl co-operating with teeth, cogs, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/06—Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/06—Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure
    • F16D48/064—Control of electrically or electromagnetically actuated clutches

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Control Devices (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Abstract

본 발명은 가변 클러치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로킹과 언로킹 상태를 용이하게 전환할 수 있도록 구성된 가변 클러치에 관한 것이다.
본 발명의 가변 클러치는, 작은 부피로 구성 가능하면서도 로킹과 언로킹 상태의 전환 동작을 정확하게 구현하는 가변 클러치를 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명의 가변 클러치는, 일방향 클러치도 작동하면서도 필요에 따라 양방향 회전을 허용하는 상태로 용이하게 전환함으로써 더욱 다양한 용도로 활용될 수 있다.

Description

가변 클러치{Variable Clutch}
본 발명은 가변 클러치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로킹과 언로킹 상태를 용이하게 전환할 수 있도록 구성된 가변 클러치에 관한 것이다.
클러치는 회전하는 부재의 회전을 방지하는 로킹 상태와 이를 해제하여 자유롭게 회전할 수 있도록 언로킹 상태의 전환이 가능하도록 구성된 회전 전달 장치이다.
클러치는 통상 회전축에 연결되어 필요에 따라 회전축의 동력을 전달하기도 하고 헛돌게 되어 동력을 전달하지 않게도 하는 상태를 필요에 따라 전환하게 된다. 보통 엔진이나 기어를 연결할 때 기어비를 바꿀 목적으로 수동변속기 차량이나 선박 등에 클러치가 사용되지만 스풀에 감겨 있는 와이어를 통해 힘을 전달하는 등의 용도로 사용되기도 한다.
특히 웨어러블 로봇 등에 사용되어 외골격 로봇과 같은 형태로 설치되면서 사용자의 움직임을 보조하는 목적 등으로 널리 사용된다.
이와 같이 와이어와 연결되어 사용되는 클러치는 미국 공개특허공보 제2013/0046218호 (2013.02.21.) 등에 개시된 것과 같이 원주 방향을 따라 다수의 톱니가 형성된 래칫에 발톱 형태의 포올(pawl)이 걸리도록 구성된 형태가 널리 사용되었다. 또한 이와 같은 종래의 클러치가 패시브(passive)하게 로킹 상태와 언로킹 상태를 전환할 수 있도록 하기 위하여 캠 형태의 포올과 래칫의 회전 각 변위에 따라 포올을 밀어내는 핀을 이용한 전환 장치로 구성하였다.
이와 같은 종래의 클러치는 고정된 포올의 형태 및 핀의 위치에 의해 로킹 상태와 언로킹 상태 사이의 전환이 특정된다. 이로 인해 다양한 지면 상태 및 보행 방법에 적합한 클러치의 동작이 필요한 웨어러블 로봇과 같은 분야에 쉽게 적용하여 사용하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 별도의 구성에 의해 포올을 완전히 해제하여 래칫의 양방향 회전을 모두 허용하도록 클러치를 구성하면 전체적인 클러치의 부피가 커지는 문제점이 있다.
또한, 포올에 의한 래칫의 로킹과 로킹의 해제를 위해서는 캠의 작동 변위를 위해서 래칫이 소정 각도 변위만큼 회전한 후에 로킹 상태와 언로킹 상태가 상호 전환되는 문제점이 있다. 즉, 로킹 상태와 언로킹 상태의 전환이 바로 이루어지는 것이 아니라 소정의 래칫의 회전 각변위를 소모해야하므로 정교한 작동이 필요한 용도에는 사용하기 어려운 문제점이 있다.
미국 공개특허공보 제2013/0046218호 (2013.02.21.)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 로킹 상태와 언로킹 상태의 전환이 자유롭고 일방향 클러치로 작동하면서도 필요에 따라 양방향 회전을 허용하는 동작을 수행할 수 있으면서 컴팩트하게 구성할 수 있는 가변 클러치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은, 베이스; 상기 베이스에 회전 가능하게 설치되는 스풀; 상기 스풀에 감겨서 장력이 걸리는 와이어; 상기 스풀과 함께 상기 베이스에 대해 회전하도록 상기 스풀에 결합되고 외주에 톱니가 형성되는 래칫; 상기 베이스에 회전 가능하게 설치되고, 상기 베이스에 대한 회전 각도에 따라 상기 래칫의 톱니에 걸려서 상기 래칫의 회전을 방지할 수 있는 포올을 구비하는 로킹 부재; 및 상기 로킹 부재의 포올이 상기 래칫의 톱니에 걸리는 로킹 각도와 상기 로킹 부재의 포올이 상기 래칫의 톱니에 걸리지 않는 언로킹 각도로 상기 로킹 부재의 각 변위를 각각 유지시키는 로킹 유지 부재;를 포함하는 점에 특징이 있다.
본 발명의 가변 클러치는, 작은 부피로 구성 가능하면서도 로킹과 언로킹 상태의 전환 동작을 정확하게 구현하는 가변 클러치를 제공하는 효과가 있다.
또한 본 발명의 가변 클러치는, 일방향 클러치도 작동하면서도 필요에 따라 양방향 회전을 허용하는 상태로 용이하게 전환함으로써 더욱 다양한 용도로 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 클러치의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가변 클러치의 절개 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 가변 클러치의 Ⅲ-Ⅲ선의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 클러치의 일부분에 대한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 가변 클러치의 일 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 클러치의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 가변 클러치의 일부분에 대한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 가변 클러치는 베이스(100), 스풀(200), 릴 스프링(300), 와이어(400), 래칫(500), 로킹 부재(600), 로킹 유지 부재(700)를 포함하여 이루어진다.
베이스(100)는 본 실시예에 따른 가변 클러치의 본체에 해당하는 것으로, 상술한 다른 구성요소들이 설치되어 고정될 수 있도록 구성된다. 경우에 따라서는 위와 같은 구성들이 수용되어 설치될 수 있도록 내부에 빈 공간을 구비한다.
스풀(200)은 원통 형상으로 형성되어 베이스(100)에 회전 가능하게 설치된다. 스풀(200)은 베어링과 같은 구성을 통해 베이스(100)에 대해 원활하게 회전할 수 있도록 설치되는 것이 좋다. 본 실시예의 경우 래칫(500)이 베어링을 통해 베이스(100)에 설치되고, 그 래칫(500)에 스풀(200)이 결합됨으로써, 스풀(200)은 베이스(100)에 대해 회전 가능한 상태가 된다.
릴 스프링(300)은 스풀(200)의 내부에 배치된다. 릴 스프링(300)의 일단은 베이스(100)에 설치된 회전축에 결합되고 타단은 스풀(200)의 내주에 결합된다. 릴 스프링(300)은 스풀(200)의 내부에서 감겨지거나 풀어지도록 배치된다. 릴 스프링(300)은 스풀(200)에 와이어(400)가 감기도록 스풀(200)을 회전시키는 방향으로 스풀(200)에 대해 탄성력을 제공한다.
와이어(400)는 상술한 바와 같이 끝단이 스풀(200)에 고정되어 스풀(200)에 감겨진 상태로 설치된다. 와이어(400)의 반대쪽 끝은 외부 장치나 구성에 연결된다. 와이어(400)에 가해지는 장력이 증가하면 와이어(400)는 스풀(200)에서 풀려나오고 와이어(400)에 가해지는 장력이 감소하면 릴 스프링(300)의 작용에 의해 와이어(400)는 스풀(200)에 감기게 된다.
래칫(500)은 스풀(200)과 동축 상에 배치되어 스풀(200)과 함께 베이스(100)에 대해 회전 가능하도록 설치된다. 상술한 바와 같이 래칫(500)은 베어링(510)을 통해 베이스(100)에 연결됨으로써, 베이스(100)의 회전축에 대해 용이하게 회전된다. 래칫(500)의 외주에는 원주 방향을 따라 복수의 톱니(520)가 형성된다.
로킹 부재(600)는 래칫(500)에 대해 작용하여 래칫(500)의 회전을 방지하거나 허용하기 위한 구성이다. 로킹 부재(600)는 로킹 본체(610)와 포올(620)과 로킹 돌기(630)를 구비한다. 로킹 부재(600)는 베이스(100)에 대해 회전 가능하게 설치된다. 본 실시예의 경우 로킹 부재(600)는 래칫(500)의 회전축으로부터 소정 거리 이격되어 평행하게 배치된 회전축에 대해 회전 가능하도록 베이스(100)에 설치된다. 로킹 본체(610)는 길이 방향으로 연장되는 긴 막대 형상으로 형성된다. 포올(620)과 로킹 돌기(630)는 각각 로킹 본체(610)에 대해 돌출되도록 형성된다. 포올(620)은 로킹 본체(610)의 측면에 돌출되도록 형성되고, 로킹 돌기(630)는 로킹 본체(610)의 끝부분에 돌출되도록 형성된다.
로킹 부재(600)의 포올(620)이 래칫(500)에 근접하는 방향으로 회전하여 포올(620)이 래칫(500)의 톱니(520)에 걸리면 스풀(200)에서 와이어(400)가 풀리는 방향(도 3에 도시된 래칫(500)의 시계 방향, 이하에서 '제1방향'이라고 한다)으로의 래칫(500)의 회전이 방지된다. 그에 따라 와이어(400)에 장력을 가하여 와이어(400)를 당겨도 래칫(500)이 포올(620)에 의해 잠겨서 래칫(500)은 회전하지 않게 된다. 이를 위해 래칫(500)의 톱니(520)와 로킹 부재(600)의 포올(620)은 래칫(500)의 제1방향 회전에 대해 서로 걸리도록 돌출되는 경사가 형성된다.
와이어(400)에 장력을 감소시키거나 제거하면 릴 스프링(300)의 탄성력에 의해 스풀(200)에 와이어(400)가 감기는 방향으로 래칫(500)이 회전하게 된다. 본 실시예의 경우 도 3에 도시된 래칫(500)의 반시계 방향(이하에서 '제2방향'이라고 한다)으로 래칫(500)이 회전하게 된다. 와이어(400)가 감기는 방향으로 스풀(200)이 회전하면, 래칫(500)의 톱니(520)와 포올(620)의 형상으로 인해 톱니(520)에 의해 포올(620)이 밀리면서 로킹 부재(600)는 포올(620)이 래칫(500)에서 멀어지는 방향으로 회전하게 된다. 그에 따라 로킹 부재(600)에 의한 래칫(500)의 로킹 상태가 해제된다. 와이어(400)는 릴 스프링(300)의 탄성력이 다 할 때까지 스풀(200)에 감기거나, 다시 와이어(400)에 장력이 걸릴 때까지 와이어(400)는 스풀(200)에 감기게 된다.
로킹 유지 부재(700)는 로킹 부재(600)가 래칫(500)을 로킹하는 각도와 로킹을 해제하는 각도로 각각 로킹 부재(600)의 각변위를 유지시킨다. 즉, 로킹 유지 부재(700)는 로킹 부재(600)의 포올(620)이 래칫(500)의 톱니(520)에 걸리는 로킹 각도로 로킹 부재(600)의 각도를 유지하거나, 로킹 부재(600)의 포올(620)이 래칫(500)의 톱니(520)에 걸리지 않는 언로킹 각도로 로킹 부재(600)의 각도를 유지한다.
본 실시예의 경우, 로킹 유지 부재(700)는 탄성력에 의해 작동되는 이중 안정 구조에 의해 로킹 부재(600)를 각각 로킹 각도와 언로킹 각도로 유지하는 구성이 사용된다.
본 실시예의 경우 스프링과 그 스프링에 의해 탄성 가압된 상태의 볼로 구성된 볼 플런저의 구성이 로킹 유지 부재(700)로 사용된다. 볼 플런저 형태의 로킹 유지 부재(700)는 로킹 부재(600)가 로킹 각도와 언로킹 각도로 각각 회전할 때 로킹 부재(600)의 로킹 돌기(630)에 걸리는 위치에 배치된다. 그에 따라 로킹 유지 부재(700)는 볼 플런저에 의해 전달되는 탄성력에 의해 로킹 부재(600)를 각각 로킹 각도와 언로킹 각도의 상태로 유지시킨다. 로킹 유지 부재(700)의 탄성력을 극복할 정도의 힘이 로킹 부재(600)에 가해지면 로킹 부재(600)의 로킹 돌기(630)가 볼 플런저의 볼을 밀어 내면서 로킹 부재(600)가 현재 상태의 반대 방향으로 회전하여 각각 언로킹 각도 또는 로킹 각도가 되는 위치로 넘어가게 된다.
포올 작동 부재(800)는 베이스(100)에 설치된다. 포올 작동 부재(800)는 로킹 부재(600)의 포올(620)이 래칫(500)의 톱니(520)에 걸리는 로킹 각도로 로킹 부재(600)를 회전시킨다. 포올 작동 부재(800)는 수동으로 작동하는 푸시풀 버튼을 포함하여 로킹 부재(600)에 외력을 가하여 로킹 부재(600)를 로킹 각도로 회전시킬 수 있는 다양한 구성이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 솔레노이드와 영구자석으로 구성된 형태의 포올 작동 부재(800)를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
제어부(미도시)에서 발생시킨 전기 신호에 따라 솔레노이드 형태의 포올 작동 부재(800)가 작동하면 포올 작동 부재(800)가 로킹 부재(600)를 밀어서 로킹 부재(600)를 로킹 각도로 회전시킨다. 이와 같은 제어부 및 포올 작동 부재(800)의 작동에 의해 래칫(500)이 포올(620)에 걸려서 래칫(500)의 회전이 로킹되고 와이어(400)가 더 이상 풀리지 않게 된다.
이와 같은 제어부가 포올 작동 부재(800)를 작동시키는 전기 신호의 발생은 사용자의 명령에 의해 수동으로 입력될 수도 있지만, 스풀 센서(900)나 와이어 센서의 측정값에 따라 제어부가 작동하도록 구성될 수도 있다.
스풀 센서(900)는 스풀(200)의 각변위를 측정하도록 베이스(100)에 설치된다. 스풀 센서(900)가 측정한 스풀(200)의 각변위는 제어부로 전달된다. 제어부는 스풀 센서(900)의 측정값을 바탕으로 스풀(200)의 소정 각도 이상 회전하면 포올 작동 부재(800)를 작동시킬 수 있다. 경우에 따라서는 스풀(200)의 각변위가 소정 시간 이상 변하지 않으면 포올 작동 부재(800)를 작동시켜 와이어(400)를 로킹하도록 로킹 부재(600)를 작동시킬 수도 있다.
와이어 센서(미도시)는 와이어(400)의 변위를 측정하는 센서이다. 스풀 센서(900)를 대체하여 가변 클러치에 사용될 수 있다. 스풀 센서(900)에 의해 스풀(200)의 각변위를 측정하는 대신에 와이어 센서가 와이어(400)의 변위를 측정하여 와이어(400)의 풀려 나간 거리나 와이어(400)가 풀리다가 소정 시간 이상 변위의 변화가 없는지 여부 등을 감지하여 제어부에 의해 포올 작동 부재(800)를 작동시키게 된다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 가변 클러치의 작동에 대해 설명한다.
도 3에 도시한 것과 같이 로킹 부재(600)가 언로킹 각도에 있으면 포올(620)은 래칫(500)에 간섭되거나 접촉하지 않으므로 스풀(200)은 자유롭게 회전할 수 있는 상태가 된다. 와이어(400)에 장력이 가해지면 와이어(400)가 스풀(200)에서 풀려나오면서 래칫(500)은 제1방향인 시계 방향으로 회전하게 된다.
이때, 로킹 부재(600)는 로킹 돌기(630)가 볼 플런저 형태의 로킹 유지 부재(700)에 걸려 있으므로, 로킹 부재(600)는 언로킹 각도로 유지된다. 로킹 유지 부재(700)의 탄성력을 극복할 수 있을 정도의 힘이 로킹 부재(600)에 작용하지 않는 이상 로킹 부재(600)는 로킹 유지 부재(700)에 의해 언로킹 각도의 상태를 유지하게 된다.
이와 같은 상태에서 와이어(400)에 작용하는 외력을 감소시키거나 제거하면, 릴 스프링(300)의 작용에 의해 스풀(200)이 반시계 방향으로 회전하면서 와이어(400)는 스풀(200)에 감기게 된다.
반대로 릴 스프링(300)의 탄성력을 극복할 수 있을 정도의 힘이 와이어(400)에 작용하면, 와이어(400)는 자유롭게 스풀(200)로부터 풀려나오게 된다.
이와 같은 상태에서 제어부가 포올 작동 부재(800)에 제어 신호를 발생시키면 솔레노이드 형태의 포올 작동 부재(800)가 신장되면서 로킹 부재(600)를 밀어 내어 로킹 부재(600)를 로킹 각도로 회전시킨다. 포올 작동 부재(800)에 의해 로킹 부재(600)의 로킹 돌기(630)가 볼 플런저 형태의 로킹 유지 부재(700)를 밀어 내면서 로킹 부재(600)는 반시계 방향으로 회전하게 된다. 그에 따라 로킹 부재(600)의 포올(620)이 래칫(500)의 톱니(520)에 걸리면서 래칫(500)의 제1방향 회전을 방지하게 된다.
상술한 바와 같이 스풀 센서(900)에서 측정한 스풀(200)의 각 변위가 소정 시간 이상 일정한 상태로 유지되는 것과 같은 조건이 만족하면 제어부는 포올 작동 부재(800)를 작동시킨다. 그에 따라 래칫(500)이 로킹 상태가 되어 와이어(400)를 당기는 장력이 증가하더라도 스풀(200)은 회전하지 않게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 가변 클러치의 작동을 다양한 분야에 이용할 수 있다. 특히, 웨어러블 로봇에 사용하면 작용하고 있는 사람이 특정 자세를 장시간 유지하는 데에 있어서 도움을 주는 용도로 사용할 수 있다. 예를 들어 의사가 수술 중에 장시간 머리를 숙이는 자세를 유지하거나 공장 작업자가 장시간 팔을 위로 들고 있는 자세를 유지하는 데에 도움을 주는 용도로 사용되어 사용자의 피로와 부상을 방지하는 용도로 사용될 수 있다. 즉, 수술하는 의사가 3초 이상 머리를 숙이는 각도를 유지하면, 제어부는 포올 작동 부재(800)를 작동시켜 래칫(500)을 로킹함으로써 의사의 머리에 연결된 와이어(400)가 스풀(200)로부터 더 이상 풀리지 않도록 고정시킬 수 있다.
이와 같은 상태에서 의사가 머리를 들어 올리는 것과 같이 와이어(400)에 장력을 감소시키거나 제거하는 동작을 하면 릴 스프링(300)의 작용에 의해 와이어(400)가 스풀(200)에 감기면서 스풀(200)이 제2방향(반시계 방향)으로 회전하게 된다. 로킹 부재(600)의 포올(620)은 상술한 바와 같이 래칫(500)의 톱니(520) 형상에 의해 래칫(500)을 제1방향(시계 방향)으로 회전하지 않도록 로킹할 수 있는 각도로만 배치되어 있다. 그러므로, 래칫(500)이 제2방향으로 회전하면 포올(620)에 의한 로킹은 해제되고 로킹 부재(600)는 래칫(500)에 밀려서 언로킹 각도로 회전하게 된다. 릴 스프링(300)의 탄성력에 의해 전달되는 힘에 의하여 래칫(500)의 톱니(520)가 로킹 부재(600)를 밀어 내면, 로킹 돌기(630)는 로킹 유지 부재(700)의 탄성력을 극복하고 언로킹 각도로 회전하게 된다.
이와 같은 상태가 되면 와이어(400)는 외력과 릴 스프링(300)의 탄성력에 의해 자유롭게 전후진하게 되고, 스풀(200)에 자유롭게 감기거나 풀리게 된다.
로킹 유지 부재(700)는 자체 탄성력에 의해 로킹 부재(600)를 언로킹 각도로 유지시키고 있으므로, 다시 포올 작동 부재(800)가 작동하기 전까지는 로킹 부재(600)는 래칫(500)의 운동에 영향을 미치지 않게 된다.
이와 같이 본 실시예의 가변 클러치는 포올 작동 부재(800)에 의해 능동적으로 스풀(200)의 제1방향 회전을 로킹 상태로 만들고, 로킹을 해제하는 데에는 다른 작동 부재의 구성을 사용하지 않고 스풀(200)을 반대 방향으로 회전시키는 것만으로 자동으로 언로킹 상태로 만들 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 동작 특성을 이용하여 웨어러블 로봇을 비롯한 다양한 기술분야에 효과적으로 사용하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 가변 클러치는 제어부의 작동에 의해 로킹 부재(600)의 작동 조건을 다양하게 조절함으로써 로킹과 언로킹 동작의 조합을 필요에 따라 쉽게 조절할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 가변 클러치는 로킹 부재(600)가 로킹 각도와 언로킹 각도의 사이를 회전하는 공간을 작게 구성하는 것이 용이하므로, 잠금 클러치 작동을 하는 가변 클러치의 구성을 소형화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 가변 클러치는 언로킹을 동작을 위해 래칫(500)의 톱니(520)가 포올(620)을 밀어내는 것만으로 로킹 부재(600)를 언로킹 각도로 전환시킬 수 있기 때문에 백래시 현상 없이 즉각적이고 정확한 언로킹 동작이 가능한 장점이 있다.
이상, 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 앞에서 볼 플런저 형태의 로킹 유지 부재(700)를 사용하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 볼 플런저 이외에 탄성력에 의해 작동되는 이중 안정 구조에 의해 로킹 부재(600)를 각각 로킹 각도와 언로킹 각도로 유지할 수 있는 다른 다양한 구성이 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시한 것과 같은 형태의 로킹 유지 부재(1000)를 사용하는 것도 가능하다. 이 경우 로킹 유지 부재(1000)는 로킹 부재(600)의 연장 방향과 예각을 이루도록 연장되어 배치되고 일단은 로킹 부재(600)에 연결되고 타단은 베이스(100)에 연결되는 스프링과 같은 탄성 재질의 로킹 탄성 부재로 구성된다. 로킹 탄성 부재는 수축하는 방향으로 탄성력을 제공한다. 로킹 유지 부재(1000)는 로킹 부재(600)에 대해 로킹 각도와 언로킹 각도로 각각 안정 상태(stable state)가 되도록 탄성력을 제공한다. 로킹 유지 부재(1000)는 로킹 각도에서는 로킹 부재(600)가 래칫(500)에 접촉 상태를 유지하는 방향으로 탄성력을 제공하고, 언로킹 각도에서는 로킹 부재(600)가 래칫(500)에 비접촉 상태를 유지하는 방향으로 탄성력을 제공한다.
또한, 앞에서 릴 스프링(300)을 구비하는 구조의 가변 클러치를 예로 들어 설명하였으나 경우에 따라서는 릴 스프링을 구비하지 않는 구조의 가변 클러치를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우 스풀(200)은 외부 능동 액튜에이터나 사람의 힘에 의해 양쪽 방향으로 회전하도록 구성된다.
또한, 앞에서 포올 작동 부재(800)는 솔레노이드와 영구 자석의 형태로 구성되는 것으로 설명하였으나 로킹 부재(600)를 회전시킬 수 있는 구성이면 다른 다양한 기계적 구성이 사용될 수 있다. 경우에 따라서는 포올 작동 부재를 구비하지 않는 형태의 가변 클러치를 구성하는 것도 가능하다. 이 경우 로킹 부재는 수동으로 로킹 각도와 언로킹 각도로 회전시키게 된다.
또한, 앞에서 스풀 센서(900) 또는 와이어 센서를 구비하는 구조의 가변 클러치에 대해 설명하였으나 이와 같은 구성을 구비하지 않는 형태의 가변 클러치를 구성하는 것도 가능하고 경우에 따라서는 상술한 바와 같은 센서에 이외에 다른 형태의 센서를 설치하고 그 측정 값을 이용하여 제어부가 포올 작동 부재를 작동시키도록 가변 클러치를 구성하는 것도 가능하다.
또한, 앞에서 로킹 부재(600)가 로킹 각도가 되면 와이어(400)가 스풀(200)에서 풀리는 것이 방지되고 언로킹 각도가 되면 자유롭게 감기거나 풀리도록 구성된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 경우에 따라서는 로킹 부재가 로킹 각도가 되면 와이어가 스풀에 감기는 것이 방지되고 언로킹 각도가 되면 자유롭게 감기거나 풀리도록 가변 클러치를 구성하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 바와 같은 와이어(400)에는 스프링을 설치하여 본 발명에 따른 가변 클러치의 작동과 연동함으로써, 웨어러블 로봇에서 사용자의 동작에 따른 에너지 저장 수단으로 사용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 본 발명에 따른 가변 클러치를 이용하여 구성된 웨어러블 로봇을 사용자의 발목 또는 다리에 설치하여 사용자의 보행에 따른 에너지 저장 수단으로 구성함으로써 사용자의 움직임을 보조하는 수단으로 사용하는 것이 가능하다.
100: 베이스 200: 스풀
300: 릴 스프링 400: 와이어
500: 래칫 510: 베어링
520: 톱니 600: 로킹 부재
610: 로킹 본체 620: 포올
630: 로킹 돌기 700: 로킹 유지 부재
800: 포올 작동 부재 900: 스풀 센서
1000: 로킹 부재 부재

Claims (12)

  1. 베이스;
    상기 베이스에 회전 가능하게 설치되는 스풀;
    상기 스풀에 감겨서 장력이 걸리는 와이어;
    상기 스풀과 함께 상기 베이스에 대해 회전하도록 상기 스풀에 결합되고 외주에 톱니가 형성되는 래칫;
    상기 베이스에 회전 가능하게 설치되고, 상기 베이스에 대한 회전 각도에 따라 상기 래칫의 톱니에 걸려서 상기 래칫의 회전을 방지할 수 있는 포올을 구비하는 로킹 부재; 및
    상기 로킹 부재의 포올이 상기 래칫의 톱니에 걸리는 로킹 각도와 상기 로킹 부재의 포올이 상기 래칫의 톱니에 걸리지 않는 언로킹 각도로 상기 로킹 부재의 각 변위를 각각 유지시키는 로킹 유지 부재;를 포함하는 가변 클러치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로킹 부재가 상기 로킹 각도로 회전하여 상기 포올이 상기 래칫의 톱니에 걸리면 상기 스풀의 제1방향 회전이 방지되고,
    상기 스풀이 외력에 의해 상기 제1방향의 반대 방향인 제2방향으로 회전하면, 상기 래칫의 톱니가 상기 포올을 밀어 내면서 상기 로킹 부재를 상기 언로킹 각도로 회전시켜 상기 포올이 상기 래칫의 톱니에 걸리지 않게 되는 가변 클러치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로킹 유지 부재는,
    탄성력에 의해 작동되는 이중 안정 구조에 의해 상기 로킹 부재를 로킹 각도와 언로킹 각도로 각 변위를 유지하도록 구성되는 가변 클러치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 로킹 부재는 돌출되도록 형성되는 로킹 돌기를 더 포함하고,
    상기 로킹 유지 부재는, 상기 로킹 부재의 로킹 돌기에 걸려서 상기 로킹 유지 부재의 각도를 상기 로킹 각도와 언로킹 각도 중 적어도 어느 하나로 유지하는 가변 클러치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로킹 유지 부재는,
    상기 로킹 부재의 로킹 돌기에 볼이 걸려서 상기 로킹 부재의 각변위를 유지하는 볼 플런저인 가변 클러치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로킹 부재는 길이 방향으로 연장되는 막대 형태로 형성되고, 상기 로킹 돌기는 상기 막대 형태의 로킹 부재의 끝부분에 배치되고,
    상기 볼 플런저 형태의 로킹 유지 부재는 상기 로킹 부재 끝부분의 로킹 돌기에 걸리도록 배치되는 가변 클러치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 로킹 유지 부재는,
    상기 로킹 부재의 연장 방향과 예각을 이루도록 연장되어 배치되고 일단은 상기 로킹 부재에 연결되고 타단은 상기 베이스에 연결되는 탄성 재질의 로킹 탄성 부재인 가변 클러치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스풀에 상기 와이어를 감는 방향으로 상기 스풀에 대해 탄성력을 제공하도록 상기 스풀에 설치되는 릴 스프링;을 더 포함하는 가변 클러치.
  9. 제1항 또는 제7항에 있어서,
    상기 로킹 부재의 포올이 상기 래칫의 톱니에 걸리는 상기 로킹 각도로 상기 로킹 부재를 회전시키는 포올 작동 부재;를 더 포함하는 가변 클러치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 포올 작동 부재는, 전기 신호에 의해 작동하도록 구성되고,
    상기 포올 작동 부재를 작동시키는 제어부;를 더 포함하는 가변 클러치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스풀의 각 변위를 측정하는 스풀 센서를 더 포함하고
    상기 제어부는, 상기 스풀 센서의 측정값에 따라 상기 포올 작동 부재를 작동시키는 가변 클러치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 와이어의 변위를 측정하는 와이어 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 와이어 센서의 측정값에 따라 상기 포올 작동 부재를 작동시키는 가변 클러치.
KR1020220013914A 2022-02-03 2022-02-03 가변 클러치 KR20230117777A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220013914A KR20230117777A (ko) 2022-02-03 2022-02-03 가변 클러치
PCT/KR2023/001562 WO2023149740A1 (ko) 2022-02-03 2023-02-03 가변 클러치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220013914A KR20230117777A (ko) 2022-02-03 2022-02-03 가변 클러치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230117777A true KR20230117777A (ko) 2023-08-10

Family

ID=87552680

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220013914A KR20230117777A (ko) 2022-02-03 2022-02-03 가변 클러치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20230117777A (ko)
WO (1) WO2023149740A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130046218A1 (en) 2011-08-15 2013-02-21 North Carolina State University Apparatus and clutch for using controlled storage and release of mechanical energy to aid locomotion

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1332795C (zh) * 2005-04-07 2007-08-22 上海人造板机器厂有限公司 双向棘轮,棘爪离合器的装置及操作方法
US9255614B2 (en) * 2010-12-10 2016-02-09 Means Industries, Inc. Electronic vehicular transmission and coupling and control assembly for use therein
CN106115383B (zh) * 2016-08-18 2018-09-07 青岛歌尔声学科技有限公司 一种磁吸式卷线模组
KR200486723Y1 (ko) * 2017-08-04 2018-06-25 이예찬 휴대폰 충전기
JP2019081503A (ja) * 2017-10-31 2019-05-30 株式会社ハイレックスコーポレーション 作動装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130046218A1 (en) 2011-08-15 2013-02-21 North Carolina State University Apparatus and clutch for using controlled storage and release of mechanical energy to aid locomotion

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023149740A1 (ko) 2023-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10159222B2 (en) Lead storage apparatus
US8651411B2 (en) Handheld control device for a pet leash
US10736743B2 (en) Handle assembly for implant delivery apparatus comprising a force limiter, a displacement limiter and/or a brake frame assembly
KR101340294B1 (ko) 관절 잠금 장치를 구비하는 불충분 구동 로봇 핑거
JP2008017844A (ja) 動物用巻き取り式伸縮リード装置
CA2919945A1 (en) Handle assembly for implant delivery apparatus
AU2010287033A1 (en) Dose reset mechanism
WO2015034567A2 (en) Retractable leash
US7472890B2 (en) Fastener for strap
US9926169B2 (en) Universal winder
US20150075449A1 (en) Retractable Leash
KR20230117777A (ko) 가변 클러치
CN106172293B (zh) 双轴承绕线轮
US20160347412A1 (en) Internal transmission
EP0440231B1 (en) Reverse rotation prevention mechanism in spinning reel for fishing
US5372323A (en) Fishing reel with one-way brake mechanism
JP6212599B1 (ja) 回転体の回転状態を切り換え可能な回転制御装置
JP2019076037A (ja) スピニングリール用のハンドル組立体、及び、スピニングリール
CN110100802B (zh) 双轴承渔线轮
KR100485986B1 (ko) 전환 가능한 스프링을 가지는 벨트 로울러
US11991996B2 (en) Fishing reel
JP2003250401A (ja) 魚釣用リールの逆転防止装置
KR102407461B1 (ko) 머슬 클러치
KR0133436Y1 (ko) 낚시용 릴의 역회전 방지장치
JP2008245566A (ja) 魚釣用リール

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application