KR101524182B1 - 클러치가 구비된 회전력 전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제2클러치몸체(700)와 결합되어 함께 회전하는 관성휠(100); 상기 관성휠(100)의 전방면 중심에 자유회전이 가능하게 결합되는 스핀들(200); 상기 스핀들(200)의 일측에서 스핀들(200)의 회전축 방향과 수직으로 연장된 동력전달편심체(210); 상기 관성휠(100)의 전방면과 후방면을 관통하는 가이드홀(110)에 삽입되는 인서트핀(300); 상기 가이드홀(110)에 삽입되어 상기 인서트핀(300)을 후방으로 탄성지지하는 위치복원스프링(320); 상기 관성휠(100)의 후방면에 회동가능하게 결합되어 상기 인서트핀(300)의 후단부를 지지하고, 상기 관성휠(100)의 회전에 따른 원심력으로 회동하여 상기 인서트핀(300)을 전방으로 밀어내고 상기 인서트핀(300)과 상기 동력전달편심체(210)가 맞물리도록 하는 밸런스웨이트(400); 구동모터(11)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제1클러치몸체(600); 및, 상기 제1클러치몸체(600)로부터 전달받은 회전력을 상기 관성휠(100)로 전달하는 제2클러치몸체(700);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 회전력 전달장치에 관한 것이다.

Description

클러치가 구비된 회전력 전달장치{Rotatory Force Transfer Device with Clutch}

본 발명은 구동모터의 회전력을 이용하는 임팩트 렌찌와 같은 전동공구의 회전력 전달장치에 관한 것으로서 원심력을 이용하여 회전력을 전달함과 동시에 클러치의 슬립(slip) 작동으로 작업시 전달되는 진동과 충격을 효과적으로 흡수하여 최소화함을 그 특징으로 한다.

본 발명과 관련된 선행기술로서 도1에 도시된 등록실용신안(실용 0237307, 전동 스크류 드라이빙 툴)의 작동 원리를 보면 다음과 같다.

모터가 작동하지 않거나 또는 저속 회전하는 경우 스프링(8)의 작용에 따라 레버(17)가 도면 상에서 오른쪽으로 밀려나가고 레버(17)와 캠(18)을 통하여 연결된 승강봉(16)은 하강하여 날개(20)의 요홈(23)에서 이탈된다. 이러한 상태에서는 스핀들(7)이 관성휠(5)와 자유 회동이 가능하도록 결합되어 있기 때문에 관성휠(5)이 회전하더라도 스핀들(7)은 회전하지 않는다. 모터의 회전속도가 일정 속도 이상에 다다르면 관성휠(5)에 장착된 기동자(10)가 원심력이 스프링(8)의 탄성력을 초과하여 기동자(10)가 외측으로 이동하면서 레버(17)를 당기게 되고 캠(18)의 작용으로 승강봉(16)이 상승하여 승강봉(16)의 상단부가 날개(20)의 요홈(23)과 맞물리면서 타격하여 스핀들(7)을 회전시키게 되고, 회전 과정에서 매우 큰 저항력이 발생하면서 모터의 회전속도가 느려지면 기동자(10)가 받는 원심력이 충분하지 못하여 스프링(8)의 작용으로 기동자(10)와 레버(17)가 원래의 위치로 복귀하면서 캠(18)의 작동으로 승강봉(16)이 하강하여 요홈(23)에서 이탈하고 스핀들(7)은 회전을 멈추게 된다. 모터의 회전속도가 다시 규정 속도에 이르면 상기 과정을 반복하면서 볼트나 너트의 장착/탈거에 필요한 토크를 발생시키게 된다.

이러한 종래의 원심력을 이용한 동력전달기구는 기동자(10), 레버(17), 캠(18) 및 승강봉(16) 사이의 유격으로 인하여 작동 초기 과정에서 모터의 회전력이 즉각적으로 스핀들(7)으로 전달되지 못하고 승강봉(16)이 상승하다가 날개(20)의 요홈(23)에 부딪혀 하강하고, 기동자(10), 레버(17), 캠(18)의 작용으로 다시 상승하는 과정을 반복(일명 '채터링 현상')하게 되어 회전력 전달 효율이 저하되는 문제점이 있다.

아울러 기동자(10), 레버(17), 캠(18) 및 승강봉(16)이 복잡한 관절 구조로 연결되어 제작 단가가 상승함은 물론 제품의 내구성도 저하되는 문제점이 있다.

또한 별도의 충격완충 수단이 구체적으로 제시되지 않아 작업 과정에서 발생되는 충격과 진동이 작업자에게 고스란히 전달되는 문제점도 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 창작된 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 구동모터의 회전력을 효과적으로 전달할 수 있는 새로운 구조의 전동공구 회전력 전달장치를 제공함을 본 발명의 목적으로 한다.

둘째, 구조를 단순화하여 제작 단가를 낮추고 내구성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 전동공구 회전력 전달장치를 제공함을 본 발명의 다른 목적으로 한다.

셋째, 작업시 발생되는 충격과 진동을 최소화하여 작업성을 향상시킬 수 있는 새로운 구조의 전동공구 회전력 전달장치를 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.

본 발명은 제2클러치몸체(700)와 결합되어 함께 회전하는 관성휠(100); 상기 관성휠(100)의 전방면 중심에 자유회전이 가능하게 결합되는 스핀들(200); 상기 스핀들(200)의 일측에서 스핀들(200)의 회전축 방향과 수직으로 연장된 동력전달편심체(210); 상기 관성휠(100)의 전방면과 후방면을 관통하는 가이드홀(110)에 삽입되는 인서트핀(300); 상기 가이드홀(110)에 삽입되어 상기 인서트핀(300)을 후방으로 탄성지지하는 위치복원스프링(320); 상기 관성휠(100)의 후방면에 회동가능하게 결합되어 상기 인서트핀(300)의 후단부를 지지하고, 상기 관성휠(100)의 회전에 따른 원심력으로 회동하여 상기 인서트핀(300)을 전방으로 밀어내고 상기 인서트핀(300)과 상기 동력전달편심체(210)가 맞물리도록 하는 밸런스웨이트(400); 구동모터(11)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제1클러치몸체(600); 및, 상기 제1클러치몸체(600)로부터 전달받은 회전력을 상기 관성휠(100)로 전달하는 제2클러치몸체(700);를 포함하여 구성된다.

제1클러치몸체(600)는 전방으로 돌출되는 롤러장착부(610); 상기 제1클러치몸체(600)의 중심축에서 일정 거리 이격된 위치에 상기 제1클러치몸체(600)의 중심축과 나란한 방향으로 상기 롤러장착부(610)에 장착되는 동력전달롤러결합핀(620); 및, 상기 동력전달롤러결합핀(620)에 중심이 관통되어 상기 롤러장착부(610)에 회전 가능하게 결합되는 동력전달롤러(630);로 이루어진다.

제2클러치몸체(700)는 후방면이 개방된 원통 형상을 하고 있어 내부로 상기 제1클러치몸체(600)가 수용되고, 외주면 벽체가 일부 영역 절개된 외주면절개부(710); 상기 외주면절개부(710)의 절단면에 상기 제2클러치몸체(700)의 중심축과 나란한 방향으로 장착되는 탄성롤러결합핀(720); 상기 탄성롤러결합핀(720)에 중심이 관통되어 상기 외주면절개부(710)에 회전 가능하게 결합되며 탄성체로 이루어진 탄성롤러(730); 상기 외주면절개부(710)의 절단면에 상기 탄성롤러결합핀(720)과 나란한 방향으로 장착되는 클러치회동편결합핀(740); 및, 상기 클러치회동편결합핀(740)에 관통되어 회동하는 판상 형태의 클러치회동편(750);으로 이루어진다.

제1클러치몸체(600)가 회전함에 따라 상기 동력전달롤러(630)가 상기 클러치회동편(750)에 닿으면 상기 클러치회동편(750)이 회동하여 상기 탄성롤러(730)를 눌러주고 상기 동력전달롤러(630)와 상기 탄성롤러(730) 사이에 상기 클러치회동편(750)이 서로 맞닿아 압착된 상태가 되면서 상기 제1클러치몸체(600)의 회전력이 상기 제2클러치몸체(700)로 전달되고, 회전력이 전달되는 과정에서 출력축으로부터 소정 크기 이상의 부하가 전달되면 상기 클러치회동편(750)이 상기 탄성롤러(730)를 눌러주면서 후퇴하여 상기 동력전달롤러(630)가 상기 클러치회동편(750)을 타고넘는 슬립 현상이 발생되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.

첫째, 구동모터의 회전력을 효과적으로 전달할 수 있다.

다시 말하면, 밸런스웨이트(400)와 인서트핀(300) 사이에 유격이 거의 없거나 최소화되어 원심력에 의하여 밸런스웨이트(400)가 회동하면 인서트핀(300)이 즉각적으로 전방으로 밀려나가면서 동력전달편심체(210)의 오목홈(211)에 맞물려 스핀들(200)로 회전력이 전달되어 회전력이 효과적으로 전달되며 채터링 현상을 방지할 수 있다.

둘째, 구조를 단순화하여 제작 단가를 낮추고 내구성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

종래 기술의 경우 압박판(8)과 당김판(3)이 복잡한 관절 구조로 결합되어 제작 단가가 상승함은 물론 제품의 내구성도 저하되는 문제점이 있었으나, 본 발명의 경우 밸런스웨이트(400)의 회동만으로 인서트핀(300)을 전방으로 밀어낼 수 있는 단순 구조가 되어 제작 원가를 절감함은 물론 내구성 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

셋째, 작업시 발생되는 충격과 진동을 최소화하여 작업성을 향상시킬 수 있다.

다시 말하면, 회전력 전달과정에서 과도한 부하가 작용하면 순간적으로 제2클러치몸체(700)가 정지하고, 이러한 상태에서 제1클러치몸체(600)가 계속적으로 토크를 발생시키면 동력전달롤러(630)가 클러치회동편(750)을 탄성롤러(730) 방향으로 밀어주게 되고, 이로 인하여 클러치회동편(750)이 탄성롤러(730)를 눌러주면서 후퇴하여 동력전달롤러(630)가 클러치회동편(750)을 타고넘는 슬립(slip) 현상이 발생되면서 충격과 진동을 효과적으로 흡수하게 된다. 아울러 동력전달롤러(630)와 탄성롤러(730) 등은 모두 자체적으로 회전이 가능하게 결합되어 있어 슬립 과정에서 과도한 마찰열이 발생되지 않고 접촉면의 마모를 최소화시킬 수 있다.

도1은 종래의 회전력 전달장치를 도시한다.
도2는 본 발명의 주요 구성요소를 분해하여 측면에서 본 도면이다.
도3은 본 발명의 분해 사시도이다.
도4는 관성휠(100), 밸런스웨이트(400) 및 인서트핀(300)의 결합구조를 도시하는 단면도이다.
도5는 본 발명에 적용된 클러치 구조를 도시하는 분해 사시도이다.
도6은 본 발명의 클러치가 조립된 상태의 외형을 도시하는 사시도로서 보는 방향을 달리하여 함께 도시한 것이다.
도7은 본 발명의 클러치 작용 원리를 보여주는 단면 구조이다.
도8은 본 발명의 최종 조립 상태를 도시하는데, 하우징을 제외한 내부 부품 구성만을 도시한다.

이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

관성휠(100)은 제2클러치몸체(700)와 연결되는데, 제2클러치몸체(700)를 통하여 구동모터(11)의 회전력을 전달받으면 제2클러치몸체(700)와 함께 회전한다.

관성휠(100)의 전방면 중심에는 스핀들(200)이 자유회전이 가능하게 결합되고, 인서트핀(300)은 관성휠(100)의 전방면과 후방면을 관통하는 가이드홀(110)에 삽입된다.

이러한 스핀들(200)과 관성휠(100) 사이에는 도2 또는 도3에 도시된 바와 같이 베어링(230)이 구비되어 회전이 더욱 부드럽게 이루어질 수 있도록 하는데, 이러한 2개의 베어링(230) 사이에는 충격을 완충할 수 있는 원형판스프링(220)이 더 구비될 수도 있다. 이러한 원형판스프링(220)은 전후 방향 진동을 흡수하여 채터링 현상을 감소시키게 된다.

위치복원스프링(320)은 인서트핀(300)과 함께 가이드홀(110)에 삽입되어 인서트핀(300)을 후방으로 탄성지지하는 역할을 한다.

스핀들(200)의 일측에서 스핀들(200)의 회전축 방향과 수직으로 연장된 동력전달편심체(210)가 구비되고, 동력전달편심체(210)에는 도2 또는 도3에 도시된 바와 같이 인서트핀(300)과 맞물리는 오목홈(211)이 구비된다.

동력전달편심체(210)는 전체적으로 반달 형태로서 상기 인서트핀(300)의 전방 단부와 맞닿는 양측 반지름 부위가 오목하게 들어가 오목홈(211)이 되는 구조이다.

이와 같이 동력전달편심체(210)의 면적을 크게 함으로써 인서트핀(300)의 돌출을 막을 수 있는 구역이 확장되고, 이로 인하여 충분한 회전력이 도달되기 전에 인서트핀(300)이 돌출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 동력전달편심체(210)의 면적이 좁은 경우 충분한 회전력에 도달하기 전에 인서트핀(300)의 돌출이 빈번하게 발생하여 채터링이 발생하고, 회전력 및 타격력 저하가 발생되고, 동력전달편심체(210)와 인서트핀(300) 모서리 부위의 마모가 심하게 발생하게 된다.

동력전달편심체(210)와 맞닿는 인서트핀(300)의 전방 단부는 도4에 도시된 바와 같이 전방으로 갈수록 직경이 감소되는 형태이고, 동력전달편심체(210)의 오목홈(211)은 인서트핀(300)의 전방 단부 형태와 대응하여 경사단면이 구비되는 것이 바람직하다. 왜냐하면 이와 같은 형태의 경우 회전속도가 감소하는 경우 인서트핀(300)이 동력전달편심체(210)의 오목홈(211)에서 쉽게 분리 이탈될 수 있기 때문이다.

밸런스웨이터(400)는 관성휠(100)의 후방면에 전후 방향으로 회동가능하게 결합되어 인서트핀(300)의 후단부를 지지한다.

이러한 밸런스웨이터(400)는 관성휠(100)의 회전에 따른 원심력으로 회동하여 인서트핀(300)을 전방으로 밀어내고 인서트핀(300)과 동력전달편심체(210)가 맞물리도록 하는 역할을 한다.

밸런스웨이터(400)는 도2 또는 3에 도시된 바와 같이 중앙부가 뚫려 있으며 전체적으로 '□' 도는 '○' 형태를 하고 있는데, 첨부도면에 별도로 도시하지 않았으나 '∩' 형태를 할 수도 있다. 밸런스웨이터(400)는 관성휠(100)의 회전에 따라 발생되는 원심력에 의하여 회동하여 인서트핀(300)을 전방으로 밀어주는 역할을 하는데, 도2 또는 도3에 도시된 바와 같이 밸런스웨이터(400)의 회동축이 되는 밸런스핀(430)을 중심으로 인서트핀(300)의 후단부를 지지하는 일측에는 후방으로 돌출된 후방웨이트가중부(410)가 구비되고, 타측에는 전방으로 돌출된 전방웨이트가중부(420)가 구비된다. 이와 같이 후방웨이트가중부(410)와 전방웨이트가중부(420)가 구비됨으로써 무게중심을 이루는 밸런스웨이터(400)의 센터라인이 경사를 이루게 되고, 원심력이 작용하면 이러한 센터라인이 회전축 방향과 직각을 이루는 방향으로 회동하여 밸런스웨이터(400)의 일측이 인서트핀(300)의 후단부를 전방으로 밀어내게 된다. 이러한 후방웨이트가중부(410)와 전방웨이트가중부(420)는 전방웨이트가중부(420)와 후방웨이트가중부(410)가 동일한 크기와 형상을 가지며 단지 서로 반대 방향으로 돌출된 형태가 될 수도 있고, 도4에 도시된 바와 같이 서로 전혀 다른 형태로 돌출될 수도 있다.

이와 같이 인서트핀(300)을 전방으로 밀어내는 힘이 위치복원스프링(320)의 탄성력을 초과하는 경우 인서트핀(300)이 전방으로 돌출되어 동력전달편심체(210)의 오목홈(211)에 맞물리게 되고, 관성휠(100)과 함께 스핀들(200)이 회전하게 된다.

이런 과정에서 스핀들(200)에 큰 저항이 걸리게 되면 스핀들(200)과 함께 관성휠(100)의 회전속도가 감소하게 되고 밸런스웨이터(400)에 작용하는 원심력이 줄어들게 되어 위치복원스프링(320)의 탄성력을 이겨내지 못하면 인서트핀(300)은 위치복원스프링(320)의 탄성력에 의하여 원래의 위치로 복귀하게 되고 스핀들(200)은 회전을 멈추게 된다.

즉 인서트핀(300)의 전후방 이동은 원심력과 위치복원스프링(320)의 탄성력의 크기에 따라 결정되는데, 경우에 따라서는 아래와 같은 장력조절 수단을 구비하여 인서트핀(300)의 이동 시점을 보다 정밀하게 제어한다.

스프링홀(130)은 도3에 도시된 바와 같이 관성휠(100)의 측면에서 가이드홀(110)과 연통하도록 관통되는데, 스프링홀(130)의 일부 영역에는 나사산이 형성된다.

강구(140)는 스프링홀(130)에 삽입되어 인서트핀(300)의 외주면에 접촉되는데, 인서트핀(300)의 외주면 둘레를 따라 도2에 도시된 바와 같이 제1강구수용홈(310)이 구비되고, 인서트핀(300)이 후방으로 밀려난 위치에서 강구(140)는 제1강구수용홈(310)에 맞물린 상태가 된다.

장력스프링(150)은 스프링홀(130)에 삽입되는데, 장력스프링(150)의 일측 단부는 강구를 탄성지지하여 강구(140)가 인서트핀(300)의 외주면에 밀착되도록 한다.

장력조절핀(160)은 스프링홀(130)에 구비된 나사산에 체결되어 장력스프링(150)의 타측 단부를 지지하게 된다. 따라서 장력조절핀(160)의 위치에 따라 장력스프링(150)의 압축 정도가 다르게 되고 결과적으로 강구(140)가 인서트핀(300)의 외주면을 밀착하는 강도가 다르게 된다.

이와 같은 장력조절 수단이 구비되는 경우 관성휠(100)의 회전에 의하여 밸런스웨이터(400)에 작용하는 원심력이 위치복원스프링(320)의 탄성력과 강구(140)의 밀착력의 합보다 큰 경우에 인서트핀(300)이 전방으로 돌출되고 동력전달편심체(210)의 오목홈(211)에 맞물려 회전력이 전달될 수 있다.

즉 장력조절핀(160)을 조이거나 풀어줌으로써 스핀들(200)로 회전력이 전달되는 시점을 적절히 조절할 수 있다.

관성휠(100)은 도3에 도시된 바와 같이 후방부 중앙에는 제2클러치몸체(700)의 클러치돌기(785)를 수용하는 클러치돌기수용홈(120)이 구비된다.

제1클러치몸체(600)는 구동모터(11)로부터 회전력을 전달받아 회전하고, 제2클러치몸체(700)는 제1클러치몸체(600)로부터 전달받은 회전력을 관성휠(100)로 전달하게 된다.

제1클러치몸체(600)와 구동모터(11) 사이에는 도2 또는도3에 도시된 바와 같이 적절한 기어비로 감속되는 다수의 기어를 포함하는 감속기어부가 구비될 수 있다.

제1클러치몸체(600)는 도5에 도시된 바와 같이 롤러장착부(610), 동력전달롤러결합핀(620), 동력전달롤러(630)로 구성된다.

롤러장착부(610)는 제1클러치몸체(600)의 주된 부분으로서 입력축의 회전력을 전달받는 부위에서 전방으로 돌출된 부분을 말하며 동력전달롤러(630)가 장착되는 구조와 공간을 제공한다.

즉 도5에 도시된 바와 같이 롤러장착부(610)를 측면에서 보면 웨브와 상하부 플랜지를 구비한 "I" 자 형상을 하고 있는데 상부 플랜지를 관통하여 하부 플랜지에 도달하도록 동력전달롤러결합핀(620)을 끼우면서 동력전달롤러(630)를 관통하여 동력전달롤러(630)가 상하부 플랜지 사이에서 회동 가능하게 결합되도록 한다.

롤러장착부(610)의 전방 단부 중앙에서 전방으로 돌출된 제1이탈방지링결합부(640)가 구비되고, 제1삽입공(650)은 제1이탈방지링결합부(640)에서 일정 거리 이격되어 형성되어 동력전달롤러결합핀(620)이 삽입되는 입구 역할을 한다.

즉 동력전달롤러결합핀(620)은 제1클러치몸체(600)의 중심축에서 일정 거리 이격된 위치에 제1클러치몸체(600)의 중심축과 나란한 방향으로 롤러장착부(610)에 장착되고, 동력전달롤러(630)는 이러한 동력전달롤러결합핀(620)에 중심이 관통되어 롤러장착부(610)에 회전 가능하게 결합되는 구조이다.

제1이탈방지링(660)은 제1이탈방지링결합부(640)에 장착되어 동력전달롤러결합핀(620)의 삽입된 제1삽입공(650)의 입구를 막아 동력전달롤러결합핀(620)이 빠져나오는 것을 방지한다.

제1지지링(670)은 제1이탈방지링(660)이 장착된 제1이탈방지링결합부(640)에 장착되어 제1이탈방지링(660)을 지지하는 역할을 하는데, 적절한 규격의 베어링 가운데 하나가 선택되어 제1지지링(670)으로 사용될 수 있다.

제2클러치몸체(700)는 도5에 도시된 바와 같이 후방면이 개방된 원통 형상을 하고 있어 내부로 제1클러치몸체(600)가 수용된다. 다시 말하면 제1클러치몸체(600)의 롤러장착부(610) 전체가 제2클러치몸체(700) 내부에 수용되도록 결합된다.

제2클러치몸체(700)의 외주면 벽체는 일부 영역이 절개되어 외주면절개부(710)를 이룬다.

이러한 외주면절개부(710)의 절단면에는 제2클러치몸체(700)의 중심축과 나란한 방향으로 탄성롤러결합핀(720)이 장착되는데, 탄성체로 이루어진 탄성롤러(730)가 탄성롤러결합핀(720)에 중심이 관통되어 외주면절개부(710) 내측에 회전 가능하게 결합된다.

아울러 외주면절개부(710)의 절단면에는 탄성롤러결합핀(720)과 나란한 방향으로 클러치회동편결합핀(740)이 장착되고, 판상 형태의 클러치회동편(750)이 클러치회동편결합핀(740)에 관통되어 외주면절개부(710) 내측에 회동하게 결합된다.

제2클러치몸체(700)의 전방 단부 중앙에서 전방으로 돌출된 제2이탈방지링결합부(780)가 구비되고, 제2삽입공(770)은 제2이탈방지링결합부(780)에서 일정 거리 이격된 테두리를 따라 형성되어 탄성롤러결합핀(720) 및 클러치회동편결합핀(740)이 삽입되는 입구 역할을 한다.

아울러 제2이탈방지링결합부(780)에서 전방으로 돌출되어 관성휠(100)의 후방면 중앙에 구비된 클러치돌기수용홈(120)에 삽입되는 클러치돌기(785)가 마련되어 관성휠(100)과 제2클러치몸체(700)를 하나로 결합시키는 역할을 한다.

제2이탈방지링(780)은 제2이탈방지링결합부(780)에 장착되어 탄성롤러결합핀(720) 및 클러치회동편결합핀(740)이 삽입된 제2삽입공(770)의 입구를 막아 탄성롤러결합핀(720) 및 클러치회동편결합핀(740)이 빠져나오는 것을 방지한다.

제2지지링(790)은 제2이탈방지링(780)이 장착된 제2이탈방지링결합부(780)에 장착되어 제2이탈방지링(780)을 지지하는데, 적절한 규격의 베어링 가운데 하나가 선택되어 제2지지링(790)으로 사용될 수 있다.

이러한 제1클러치몸체(600)와 제2클러치몸체(700)는 결합되어 도6에 도시된 외형을 갖추게 되는데, 첨부 도면에 별도로 도시하지 않았으나 이러한 결합 상태를 유지하면서 작동할 수 있도록 제1클러치몸체(600)와 제2클러치몸체(700)을 수용하는 적절한 형태의 하우징이 구비되어야 한다.

도7에는 제1클러치몸체(600)와 제2클러치몸체(700)가 결합된 상태의 단면 구조를 도시하는데, 도7을 참조하여 클러치의 작동 원리를 설명하면 다음과 같다.

제1클러치몸체(600)가 회전함에 따라 동력전달롤러(630)가 클러치회동편(750)에 닿으면 클러치회동편(750)이 회동하여 탄성롤러(730)를 눌러주고 동력전달롤러(630)와 탄성롤러(730) 사이에 클러치회동편(750)이 서로 맞닿아 압착된 상태가 되면서 제1클러치몸체(600)의 회전력이 제2클러치몸체(700)로 전달된다. 즉 동력전달롤러(630), 클러치회동편(750) 및 탄성롤러(730)가 서로 맞닿아 압착된 상태로 하나가 되어 함께 회전하는 것이다.

이와 같이 회전력이 전달되는 과정에서 스핀들(200)에 소정 크기 이상의 부하가 걸리면 관성휠(100)과 함께 제2클러치몸체(700)가 정지하게 되는데, 제2클러치몸체(700)가 정지한 상태에서 제1클러치몸체(600)는 입력축으로부터 회전력을 전달받아 계속적으로 토크를 발생시키게 된다.

제2클러치몸체(700)는 정지한 상태에서 제1클러치몸체(600)가 계속적으로 토크를 발생시키면 동력전달롤러(630)가 클러치회동편(750)을 탄성롤러(730) 방향으로 밀어주게 되는데, 이로 인하여 클러치회동편(750)이 탄성롤러(730)를 눌러주면서 후퇴하여 동력전달롤러(630)가 클러치회동편(750)을 타고넘는 슬립(slip) 현상이 발생된다.

여기서 클러치회동편(750)이 탄성롤러(730)를 눌러주면서 후퇴할 수 있는 이유는 탄성롤러(730) 자체가 탄성체로 제작되어 소정의 크기 이상의 힘으로 눌러주면 탄성변형(압축변형)을 하기 때문이다. 이러한 슬립 현상은 제2클러치몸체(700)로 전달된 회전력보다 외력(부하)이 더 큰 경우 반복적으로 일어나게 된다.

이 경우 동력전달롤러(630)와 탄성롤러(730) 등은 자체적으로 회전이 가능하게 결합되어 있어 슬립 과정에서 과도한 마찰열이 발생되지 않고 접촉면의 마모를 최소화시킬 수 있다.

아울러, 도7에 도시된 바와 같이 제1클러치몸체(600)에 구비되는 동력전달롤러결합핀(620)은 2개가 서로 180도 간격으로 서로 대향하도록 배치되어 대칭 구조를 이루고, 제2클러치몸체(700)에 구비되는 외주면절개부(710)는 2개가 서로 180도 간격으로 서로 대향하도록 배치되어 대칭 구조를 이루고, 외주면절개부(710) 각각에는 2개의 클러치회동편결합핀(740) 사이에 2개의 탄성롤러결합핀(720)이 배치되어 대칭 구조를 이룬다.

따라서 제1클러치몸체(600)가 시계 방향으로 회전하거나 반시계 방향으로 회전하거나 상관 없이 회전력을 전달할 수 있고 소정 크기 이상의 외력(부하)이 작용하면 제1클러치몸체(600)와 제2클러치몸체(700) 사이에 슬립 현상이 일어나게 된다.

클러치 회동편은 도7에 도시된 바와 같이 외주면절개부(710)의 단부에 맞닿아 제2클러치몸체(700) 중심을 향한 회동이 소정의 각도를 넘지않도록 제한되어 제2클러치몸체(700) 내부에 수용되어 회전하는 롤러장착부(610)의 회전을 방해하지 않도록 한다.

이와 같은 클러치 구조가 구비된 회전력 전달장치의 최종 조립 상태는 도8에 도시된 바와 같은데, 이러한 회전력 전달장치는 다음과 같이 작동된다.

예를 들어 볼트를 체결하는 경우 구동모터(11)가 회전하면 이러한 회전력이 제1클러치몸체(600)로 전달되는데, 볼트 체결 부하가 크지 않는 경우에는 동력전달롤러(630)와 탄성롤러(730) 사이에 클러치회동편(750)이 서로 맞닿아 압착된 상태가 되면서 제1클러치몸체(600)의 회전력이 제2클러치몸체(700)로 전달되어 제2클러치몸체(700)와 관성휠(100)이 함께 회전하게 된다. 관성휠(100)의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의하여 밸런스웨이터(400)가 회동하면서 인서트핀(300)을 전방으로 밀어내면 동력전달편심체(210)의 오목홈(211)에 인서트핀(300)의 전방 단부가 맞물려 스핀들(200)도 회전하면서 볼트의 체결이 이루어지게 된다. 볼트의 체결이 완료되는 시점에 근접하게 되거나 기타 다른 이유로 볼트 체결 부하가 증가하게 되면 이러한 부하가 스핀들(200)의 동력전달편심체(210)와 인서트핀(300)을 통하여 관성휠(100)로 전달되는데, 이와 같이 회전력이 전달되는 과정에서 스핀들(200)에 소정 크기 이상의 부하가 걸리면 관성휠(100)과 함께 제2클러치몸체(700)가 정지하게 되는데, 제2클러치몸체(700)가 정지한 상태에서 제1클러치몸체(600)는 입력축으로부터 회전력을 전달받아 계속적으로 토크를 발생시키게 된다.

제2클러치몸체(700)가 정지된 상태에서 제1클러치몸체(600)가 계속적으로 토크를 발생시키면 동력전달롤러(630)가 클러치회동편(750)을 탄성롤러(730) 방향으로 밀어주게 되는데, 이로 인하여 클러치회동편(750)이 탄성롤러(730)를 눌러주면서 후퇴하여 동력전달롤러(630)가 클러치회동편(750)을 타고넘는 슬립(slip) 현상이 발생된다. 슬립현상이 발생되면서 클러치회동편(750)을 타고넘은 동력전달롤러(630)는 회전을 계속하면서 다시 클러치회동편(750)과 부딪혀 제2클러치몸체(700)에 타격을 가하게 되고 이러한 타격력은 관성휠(100)에도 전달되어 볼트 체결에 필요한 힘으로 작용하게 된다. 이러한 타격 과정은 슬립 현상을 동반하여 작업자에게 가해지는 충격은 상당 부분 감쇠되고 작업자는 보다 편리하게 볼트 체결 작업을 수행할 수 있다.

밸런스웨이터(400)와 인서트핀(300)이 구비되는 경우 이러한 제1클러치몸체(600)와 제2클러치몸체(700)의 작동과는 별도로 관성휠(100)의 회전 속도에 비례하여 발생되는 원심력의 크기에 따라 관성휠(100)의 회전력이 스핀들(200)에 전달되거나 차단된다.

즉 외부 부하가 증가하여 관성휠(100)의 회전 속도가 줄어들거나 멈추게 되면 밸런스웨이터(400)에 작용하는 원심력이 감소되면서 위치복원스프링(320)의 작용으로 동력전달편심체(210)와 인서트핀(300)의 맞물린 상태에서 해제되고, 더 이상 외부의 부하가 스핀들(200)을 통하여 관성휠(100)에 전달되지 않게 된다. 이와 같이 관성휠(100)에 더 이상 부하가 작용하지 않으면 제1클러치몸체(600)의 회전력이 제2클러치몸체(700)를 통하여 관성휠(100)로 대부분 전달되고, 제2클러치몸체(700)와 함께 관성휠(100)이 다시 회전하면서 원심력이 발생하여 밸런스웨이터(400)가 회동하여 인서트핀(300)을 전방으로 밀어내고, 인서트핀(300)의 전단부가 동력전달편심체(210)의 오목홈(211)이 맞물리면서 동력전달편심체(210)를 타격하여 볼트 체결 작업에 필요한 힘을 가하게 된다.

다시 말하면 제1클러치몸체(600), 제2클러치몸체(700)와 인서트핀(300)의 연동 작용으로 볼트의 체결이나 풀림 작업에 필요한 타격력을 효율적으로 가함과 동시에 작업자에게 전달되는 진동이나 충격은 효과적으로 감쇠시키게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.

11:구동모터
100:관성휠
110:가이드홀
120:클러치돌기수용홈
130:스프링홀
140:강구
150:장력스프링
160:장력조절핀
200:스핀들
210:동력전달편심체
211:오목홈
220:원형판스프링
230:베어링
300:인서트핀
310:제1강구수용홈
320:위치복원스프링
400:밸런스웨이터
410:후방웨이트가중부
420:전방웨이트가중부
430:밸런스핀
600:제1클러치몸체
610:롤러장착부
620:동력전달롤러결합핀
630:동력전달롤러
640:제1이탈방지링결합부
650:제1삽입공
660:제1이탈방지링
670:제1지지링
700:제2클러치몸체
710:외주면절개부
720:탄성롤러결합핀
730:탄성롤러
740:클러치회동편결합핀
750:클러치회동편
760:제2이탈방지링결합부
770:제2삽입공
780:제2이탈방지링
785:클러치돌기
790:제2지지링

Claims (12)

1. 하기 제2클러치몸체(700)와 결합되어 함께 회전하는 관성휠(100);
   상기 관성휠(100)의 전방면 중심에 자유회전이 가능하게 결합되는 스핀들(200);
   상기 스핀들(200)의 일측에서 스핀들(200)의 회전축 방향과 수직으로 연장된 동력전달편심체(210);
   상기 관성휠(100)의 전방면과 후방면을 관통하는 가이드홀(110)에 삽입되는 인서트핀(300);
   상기 가이드홀(110)에 삽입되어 상기 인서트핀(300)을 후방으로 탄성지지하는 위치복원스프링(320);
   상기 관성휠(100)의 후방면에 회동가능하게 결합되어 상기 인서트핀(300)의 후단부를 지지하고, 상기 관성휠(100)의 회전에 따른 원심력으로 회동하여 상기 인서트핀(300)을 전방으로 밀어내고 상기 인서트핀(300)과 상기 동력전달편심체(210)가 맞물리도록 하는 밸런스웨이트(400);
   구동모터(11)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 제1클러치몸체(600); 및,
   상기 제1클러치몸체(600)로부터 전달받은 회전력을 상기 관성휠(100)로 전달하는 제2클러치몸체(700);
   를 포함하여 구성되되,
   상기 제1클러치몸체(600)는,
   전방으로 돌출되는 롤러장착부(610);
   상기 제1클러치몸체(600)의 중심축에서 일정 거리 이격된 위치에 상기 제1클러치몸체(600)의 중심축과 나란한 방향으로 상기 롤러장착부(610)에 장착되는 동력전달롤러결합핀(620); 및,
   상기 동력전달롤러결합핀(620)에 중심이 관통되어 상기 롤러장착부(610)에 회전 가능하게 결합되는 동력전달롤러(630);
   로 이루어지고,
   상기 제2클러치몸체(700)는,
   후방면이 개방된 원통 형상을 하고 있어 내부로 상기 제1클러치몸체(600)가 수용되고, 외주면 벽체가 일부 영역 절개된 외주면절개부(710);
   상기 외주면절개부(710)의 절단면에 상기 제2클러치몸체(700)의 중심축과 나란한 방향으로 장착되는 탄성롤러결합핀(720);
   상기 탄성롤러결합핀(720)에 중심이 관통되어 상기 외주면절개부(710)에 회전 가능하게 결합되며 탄성체로 이루어진 탄성롤러(730);
   상기 외주면절개부(710)의 절단면에 상기 탄성롤러결합핀(720)과 나란한 방향으로 장착되는 클러치회동편결합핀(740); 및,
   상기 클러치회동편결합핀(740)에 관통되어 회동하는 판상 형태의 클러치회동편(750);
   으로 이루어지고,
   상기 제1클러치몸체(600)가 회전함에 따라 상기 동력전달롤러(630)가 상기 클러치회동편(750)에 닿으면 상기 클러치회동편(750)이 회동하여 상기 탄성롤러(730)를 눌러주고 상기 동력전달롤러(630)와 상기 탄성롤러(730) 사이에 상기 클러치회동편(750)이 서로 맞닿아 압착된 상태가 되면서 상기 제1클러치몸체(600)의 회전력이 상기 제2클러치몸체(700)로 전달되고, 회전력이 전달되는 과정에서 출력축으로부터 소정 크기 이상의 부하가 전달되면 상기 클러치회동편(750)이 상기 탄성롤러(730)를 눌러주면서 후퇴하여 상기 동력전달롤러(630)가 상기 클러치회동편(750)을 타고넘는 슬립 현상이 발생되는 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
2. 제1항에서,
   상기 동력전달롤러결합핀(620)은 2개가 서로 180도 간격으로 서로 대향하도록 배치되고,
   상기 외주면절개부(710)는 2개가 서로 180도 간격으로 서로 대향하도록 배치되고,
   상기 외주면절개부(710) 각각에는 2개의 클러치회동편결합핀(740) 사이에 2개의 탄성롤러결합핀(720)이 배치되는 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
3. 제1항에서,
   상기 클러치회동편(750)은 상기 외주면절개부(710)의 단부에 맞닿아 상기 제2클러치몸체(700) 중심을 향한 회동이 소정의 각도를 넘지않도록 제한되는 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
4. 제1항 내지 제3항 가운데 어느 한 항에서,
   상기 롤러장착부(610)에는,
   전방 단부 중앙에서 전방으로 돌출된 제1이탈방지링결합부(640); 및,
   상기 제1이탈방지링결합부(640)에서 일정 거리 이격되어 형성되고 상기 동력전달롤러결합핀(620)이 통과하는 제1삽입공(650);
   이 구비되고,
   상기 제1이탈방지링결합부(640)에 장착되어 상기 동력전달롤러결합핀(620)의 삽입된 상기 제1삽입공(650)의 입구를 덮는 제1이탈방지링(660);
   이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
5. 제4항에서,
   상기 제2클러치몸체(700)에는,
   전방 단부 중앙에서 전방으로 돌출된 제2이탈방지링결합부(780);
   상기 제2이탈방지링결합부(780)에서 일정 거리 이격된 테두리를 따라 형성되고 상기 탄성롤러결합핀(720) 및 상기 클러치회동편결합핀(740)이 통과하는 제2삽입공(770); 및,
   상기 제2이탈방지링결합부(780)에서 전방으로 돌출되어 상기 관성휠(100)의 후방면 중앙에 구비된 클러치돌기수용홈(120)에 삽입되는 클러치돌기(785);
   가 구비되고,
   상기 제2이탈방지링결합부(780)에 장착되어 상기 탄성롤러결합핀(720) 및 상기 클러치회동편결합핀(740)이 삽입된 상기 제2삽입공(770)의 입구를 덮는 제2이탈방지링(780);
   이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
6. 제5항에서,
   상기 제1이탈방지링(660)이 장착된 제1이탈방지링결합부(640)에 장착되어 상기 제1이탈방지링(660)을 지지하는 제1지지링(670); 및,
   상기 제2이탈방지링(780)이 장착된 제2이탈방지링결합부(780)에 장착되어 상기 제2이탈방지링(780)을 지지하는 제2지지링(790);
   이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
7. 제6항에서,
   상기 제1지지링(670) 또는 상기 제2지지링(790)은 베어링인 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
8. 제1항 내지 제3항 가운데 어느 한 항에서,
   상기 밸런스웨이트(400)는,
   중앙부가 뚫려 있으며 전체적으로 '□' , '○' , 또는 '∩' 형태를 하고 있으며, 상기 밸런스웨이트(400)의 회동축이 되는 밸런스핀(430)을 중심으로 상기 인서트핀(300)의 후단부를 지지하는 일측에는 후방으로 돌출된 후방웨이트가중부(410)가 구비되고, 타측에는 전방으로 돌출된 전방웨이트가중부(420)가 구비되는 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
9. 제1항 내지 제3항 가운데 어느 한 항에서,
   상기 인서트핀(300)의 외주면 둘레를 따라 제1강구수용홈(310)이 구비되고,
   상기 관성휠(100)의 측면에서 상기 가이드홀(110)과 연통하도록 관통되며 일부 영역에는 나사산이 구비된 스프링홀(130);
   상기 스프링홀(130)에 삽입되어 상기 인서트핀(300)의 외주면에 접촉되는 강구(140);
   상기 스프링홀(130)에 삽입되어 일측 단부가 상기 강구를 탄성지지하는 장력스프링(150); 및,
   상기 스프링홀(130)에 구비된 나사산에 체결되어 상기 장력스프링(150)의 타측 단부를 지지하는 장력조절핀(160);
   이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
10. 제1항 내지 제3항 가운데 어느 한 항에서,
    상기 관성휠(100)의 전방면 중심에 결합되는 상기 스핀들(200) 부위에 삽입되는 베어링(230); 및,
    상기 베어링(230)과 함께 상기 스핀들(200)에 삽입되어 전후 방향 진동을 흡수하는 원형판스프링(220);
    이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
11. 제1항 내지 제3항 가운데 어느 한 항에서,
    상기 동력전달편심체(210)는 전체적으로 반달 형태로서 상기 인서트핀(300)의 전방 단부와 맞닿는 양측 반지름 부위가 오목하게 들어간 오목홈(211)이 구비되는 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
12. 제11항에서,
    상기 동력전달편심체(210)와 맞닿는 인서트핀(300)의 전방 단부는 전방으로 갈수록 직경이 감소되는 형태이고, 상기 동력전달편심체(210)의 오목홈(211)은 상기 인서트핀(300)의 전방 단부 형태와 대응하여 경사단면이 구비되는 것을 특징으로 하는 클러치가 구비된 회전력 전달장치.
    

Images