KR20150107850A - 양방향 렌치 - Google Patents
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Abstract
양방향 렌치는 작업 부분(10) 및 핸들(20)을 포함한다. 작업 부분(10)은 토크를 출력하는 데 사용되고 핸들(20)에 수직인 축선을 갖는 메인 샤프트(100); 메인 샤프트(100)에 슬리브 연결(sleeve)되는 구동 기어(312), 피동 기어(322), 및 중간 기어 샤프트(330) -중간 기어 샤프트(330)의 축선은 메인 샤프트(100)의 축선에 수직임- ; 및 중간 기어 샤프트(330)에 장착된 중간 기어들(331, 332)을 포함한다. 또한, 작업 부분(10)은 구동 기어(312)와 회전하는 제 1 래칫 표면(311), 피동 기어(322)와 회전하는 제 2 래칫 표면(321), 메인 샤프트(100)를 회전하도록 구동할 수 있는 제 1 폴 요소(211) 및 제 2 폴 요소(212), 및 제 1 폴 요소(211) 및 제 2 폴 요소(212)를 제 1 상태 및 제 2 상태에 들어가게 할 수 있는 전환 스위치를 포함한다. 양방향 렌치는 2 개의 작업 모드들 사이에서 스위칭될 수 있고, 입력 토크가 교번하여 방향들을 변화시키는 경우에 출력 토크의 방향은 변화되지 않는 채로 유지된다.
Description
본 발명은 수 공구, 특히 양방향 렌치(bidirectional wrench)에 관한 것이다.
스크루드라이버 및 토크 렌치와 같은 통상적인 수 공구들을 사용하는 동안, 회전 방향에 있어서 사람 손의 움직임 한계가 존재하며, 즉 사람 손은 한 방향으로 계속 돌릴 수가 없다. 핸들(handle)의 회전축이 공구의 메인 샤프트(main shaft)와 동축인 이러한 공구의 작동은 다음 사이클의 반복으로 이루어진다: 첫째로, 손이 (예를 들어, 스크루를 조이거나 푸는) 바람직한 방향으로 핸들을 회전시킨다; 둘째로, 손이 반대 방향으로 회전하여, 다음 사이클을 위해 공구를 다시 위치시킨다(reposition). 앞서 언급된 사이클의 제 2 부분 동안, 손의 역 회전은 핸들을 놓은(release) 후 이를 다시 붙잡음으로써, 또는 핸들의 역 회전 동안 메인 샤프트를 정지 상태로 유지하는 래칫 표면(ratchet surface)과 같은 단방향 수단이 장착되는 공구에 의해, 또는 스크루와의 맞물림으로부터 공구 비트(tool bit)를 뽑아낸 후 스크루에 공구 비트를 다시 삽입함으로써 달성될 수 있다. 하지만, 어떠한 경우에도 손의 역 회전은 파스너(fastener)의 여하한의 효과적인 진행을 유도하지 않을 수 있으므로, 이는 낭비적인 움직임(wasted movement)이 된다.
미국 특허 제 5,931,062호는 기계적 정류기를 개시하며, 이는 샤프트; 샤프트에 장착된 2 개의 구동 요소 -각각은 구동 요소와 샤프트 사이에 놓인 단방향 클러치를 가지며, 상기 클러치들은 2 개의 구동 요소들 중 어느 하나가 한 방향으로 회전되는 경우에 샤프트가 항상 그 한 회전 방향으로만 끌려가고, 샤프트는 반대 방향으로 회전되는 구동 요소에 의해 오버런(overrun)되도록 샤프트 상에서 동일한 방식으로 방위됨- ; 샤프트의 축선을 따라 위치되고, 구동 요소들 중 선택된 하나에 맞물리는 회전 수단; 및 2 개의 구동 요소들을 함께 커플링(couple)하고, 이들이 하나의 구동 요소는 샤프트를 끌고 가고 다른 구동 요소는 샤프트를 오버런하여, 구동 요소들의 회전 방향에 관계없이 샤프트가 항상 한 방향으로만 돌아가도록 항상 반대 방향들로 회전하게 하고, 이에 따라 회전 수단(예를 들어, 핸들)의 양방향 회전들을 샤프트의 단일 방향 회전으로 전환하는 역전 메카니즘(reversing mechanism)을 포함한다. 기계적 정류기는 회전 수단의 회전들을 어느 한 방향으로 효율적으로 이용할 수 있으며, 즉 핸들이 시계방향으로 회전하든 반시계방향으로 회전하든 샤프트는 동일한 방향으로 회전하므로, 이는 손 운동의 효율성을 개선하고 작동 시간을 절약할 수 있다.
하지만, 상기 발명의 변환 메카니즘은 샤프트를 한 방향으로만 회전하게 할 수 있고, 이는 토크 렌치의 적용에서 파스너를 조이거나 푸는 바와 같은 2 개의 방향들로 샤프트를 회전시키는 요건을 충족시킬 수 없으며, 상기 발명의 변환 메카니즘이 장착된 토크 렌치는 종래의 렌치들과 같이 파스너를 조이거나 푸는 무슨 작동을 실행하더라도 파스너를 조이는(또는 파스너를 푸는) 결과만을 얻을 수 있다. 상기 발명의 변환 메카니즘이 장착된 토크 렌치가 파스너를 조이고 푸는 작동을 실행할 것을 기대하는 경우, 중요한 해결책은 단지 토크 렌치의 샤프트의 두 단부들에 모두 출력부가 장착되고, 한 단부는 파스너를 조이는 작동을 실행하고, 다른 단부는 파스너를 조이는 작동을 실행하는 것일 수 있다. 하지만, 이 디자인은 번거롭고, 토크 렌치를 이용하는 경우 적절한 출력 단부를 선택하는 것이 불편하다.
그러므로, 샤프트의 회전 방향을 편리하게 스위칭(switch)할 수 있는 양방향 렌치를 개발하는 것이 바람직하다.
앞선 관점에서, 본 발명의 기술적 목적은 메인 샤프트의 회전 방향을 편리하게 스위칭할 수 있는 양방향 렌치를 제공하는 것이다.
앞선 목적을 위해, 본 발명은 양방향 렌치를 제공하는데, 이는 작업 부분(working part) 및 핸들을 포함하고, 작업 부분은 메인 샤프트 -메인 샤프트는 토크를 출력하는 데 사용되며, 그 축선은 핸들에 수직임- ; 캡스턴 기어(capstan gear), 폴로어 기어(follower gear), 변속기 시트(transmission seat) 및 아이들 기어(idle gear) -캡스턴 기어, 폴로어 기어 및 변속기 시트는 모두 메인 샤프트 상에 장착되고, 변속기 시트의 축선은 메인 샤프트의 축선에 수직이며, 아이들 기어는 변속기 시트 상에 장착되고 캡스턴 기어와 폴로어 기어 사이에서 회전하며, 핸들은 캡스턴 기어를 회전하도록 끌고 가고, 변속기 시트에는 유지 디바이스(holding device)가 장착되어, 유지 디바이스를 유지하고 핸들을 회전시켜 캡스턴 기어를 끌고 가는 경우, 캡스턴 기어는 아이들 기어를 통해 역으로 회전하도록 폴로어 기어를 끌고 감- ; 캡스턴 기어와 함께 회전하는 제 1 래칫 표면, 및 폴로어 기어와 함께 회전하는 제 2 래칫 표면; 메인 샤프트를 회전하도록 구동할 수 있는 제 1 폴 요소(pawl element) 및 제 2 폴 요소 -제 1 폴 요소는 선택적으로 제 1 래칫과 매칭되는 제 1 폴 및 제 2 폴을 갖고, 제 1 폴은 제 1 방향으로 제 1 래칫 표면에서 미끄러지지만 제 2 방향으로 제 1 래칫 표면과 맞물리며, 제 2 폴은 제 1 방향으로 제 1 래칫 표면과 맞물리지만 제 2 방향으로 제 1 래칫 표면에서 미끄러지고; 제 2 폴 요소는 선택적으로 제 2 래칫과 매칭되는 제 3 폴 및 제 4 폴을 갖고, 제 3 폴은 제 1 방향으로 제 1 래칫 표면에서 미끄러지지만 제 2 방향으로 제 1 래칫 표면과 맞물리며, 제 4 폴은 제 1 방향으로 제 1 래칫 표면과 맞물리지만 제 2 방향으로 제 1 래칫 표면에서 미끄러짐- ; 제 1 상태 및 제 2 상태로 제 1 폴 요소 및 제 2 폴 요소를 설정할 수 있는 역전 스위치 -제 1 폴 및 제 3 폴은 제 1 상태 하에 각각 제 1 래칫 표면 및 제 2 래칫 표면과 매칭되고; 제 2 폴 및 제 4 폴은 제 2 상태 하에 각각 제 1 래칫 표면 및 제 2 래칫 표면과 매칭되며; 제 1 방향은 시계방향 또는 반시계방향이고, 제 2 방향은 제 1 방향의 반대임- 로 이루어진다.
또 다른 실시예에서, 핸들은 링-형 헤드(ring-shaped head)를 갖고, 제 1 래칫 표면은 링-형 헤드의 내주(inner circumference)에 배치된다.
또 다른 실시예에서, 제 1 래칫은 캡스턴 기어의 내주에 배치된다.
또 다른 실시예에서, 제 2 래칫은 폴로어 기어의 내주에 배치된다.
또 다른 실시예에서, 유지 디바이스는 유지 링이다.
또 다른 실시예에서, 제 1 폴 요소 및/또는 제 2 폴 요소는 팬-형(fan-shape)이다.
또 다른 실시예에서, 제 1 폴 요소 및 제 2 폴 요소는 카운터 샤프트(countershaft)에 장착되고, 카운터 샤프트의 축선은 메인 샤프트와 평행하지만 겹치지 않으며, 카운터 샤프트는 메인 샤프트와 맞물리고 메인 샤프트를 끌고 가 회전시킬 수 있다.
또 다른 실시예에서, 카운터 샤프트는 메인 샤프트를 통해 드릴링(drill)한다.
또 다른 실시예에서, 역전 스위치는 뉴얼(newel), 제 1 스프링-장착 플런저(spring-loaded plunger) 및 제 2 스프링-장착 플런저를 포함하고, 뉴얼은 메인 샤프트 내부에 배치되며, 제 1 스프링-장착 플런저 및 제 2 스프링-장착 플런저는 차례로 뉴얼에 고정되고, 제 1 스프링-장착 플런저 및 제 2 스프링-장착 플런저는 각각 제 1 폴 요소 및 제 2 폴 요소와 매칭한다.
또 다른 실시예에서, 스프링들이 제 1 스프링-장착 플런저 및 제 2 스프링-장착 플런저 내부에 배치된다.
본 발명의 양방향 렌치는 렌치가 편리하게 변환될 수 있는 2 개의 작업 모드를 달성한다. 본 발명의 양방향 렌치를 사용하는 동안, 조작자가 가하는 입력 토크는 시계방향 또는 반시계방향 토크이고, 본 발명의 양방향 렌치의 출력 단부의 출력 토크는 시계방향 토크 또는 대안적으로 반시계방향 토크이다.
본 발명의 목적, 특징들 및 효과들을 더 잘 이해하기 위해 첨부된 도면들과 조합하여, 본 발명이 아래에서 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 양방향 렌치의 정면도;
도 2는 도 1의 양방향 렌치의 단면도;
도 3은 본 발명의 양방향 렌치의 구동 메카니즘을 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 양방향 렌치의 역전 메카니즘을 나타내는 도면;
도 5는 제 1 폴 요소 및 제 2 폴 요소가 장착된 메인 샤프트를 나타내는 도면;
도 6은 도 5의 제 1 폴 요소의 정면도;
도 7은 본 발명의 양방향 렌치가 제 1 작업 모드에 있는 경우, 제 1 폴 요소와 제 1 래칫 표면 간의 상호작동(cooperation)을 나타내는 도면;
도 8은 본 발명의 양방향 렌치의 작업 모드를 변화시키는 노브(knob)를 나타내는 도면;
도 9는 본 발명의 양방향 렌치의 차단 디바이스(blocking device)를 나타내는 도면; 및
도 10은 도 5의 차단 디바이스의 측면도이다.
도 2는 도 1의 양방향 렌치의 단면도;
도 3은 본 발명의 양방향 렌치의 구동 메카니즘을 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 양방향 렌치의 역전 메카니즘을 나타내는 도면;
도 5는 제 1 폴 요소 및 제 2 폴 요소가 장착된 메인 샤프트를 나타내는 도면;
도 6은 도 5의 제 1 폴 요소의 정면도;
도 7은 본 발명의 양방향 렌치가 제 1 작업 모드에 있는 경우, 제 1 폴 요소와 제 1 래칫 표면 간의 상호작동(cooperation)을 나타내는 도면;
도 8은 본 발명의 양방향 렌치의 작업 모드를 변화시키는 노브(knob)를 나타내는 도면;
도 9는 본 발명의 양방향 렌치의 차단 디바이스(blocking device)를 나타내는 도면; 및
도 10은 도 5의 차단 디바이스의 측면도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 상세한 일 실시예를 나타내는 양방향 렌치는 핸들(20) 및 작업 부분(10)을 포함하고, 핸들(20)은 링-형 헤드(21)(도 3 참조)를 가로질러 길이방향 연장부(longitudinal extension)를 통해 작업 부분(10)에 끼워진다(socket). 작업 부분(10) 내부에 메인 샤프트(100)가 있고, 외부에 유지 링이 있다. 메인 샤프트의 일 단부는 작업 부분(10) 및 핸들(20)의 헤드(21)를 넘어 연장되는 출력 단부(101)이다. 출력 단부(101)는 상이한 슬리브들을 장착함으로써 쐐기 스크루(quoining screw)와 같은 다양한 파스너들을 작동하기에 적절한 구성요소일 수 있다.
본 발명의 양방향 렌치는 역전 메카니즘과 커플링되는 구동 메카니즘으로 이루어지며, 핸들(20)로부터의 입력 토크는 구동 메카니즘을 통해 작업 부분(10)의 메인 샤프트(100)로 전달되고, 출력 단부(101)로부터의 출력 토크의 방향을 제 1 방향 또는 제 2 방향으로 만들며, 이때 제 1 방향 및 제 2 방향은 반대이다. 예를 들어, 작업 부분(10)의 입력 토크가 시계방향 토크 또는 반시계방향 토크인 경우, 출력 단부(101)의 출력 토크는 시계방향 토크이며; 또는 작업 부분(10)의 입력 토크가 시계방향 토크 또는 반시계방향 토크인 경우, 출력 단부(101)의 출력 토크는 반시계방향 토크이다.
본 발명의 양방향 렌치의 구동 메카니즘의 구조는 도 3에 도시되며, 제 1 래칫 표면(311), 캡스턴 기어(312), 제 2 래칫 표면(321), 폴로어 기어(322), 변속기 시트(330), 아이들 기어(331 및 332)로 이루어진다. 여기에서, 제 1 래칫 표면(311) 및 캡스턴 기어(312)는 서로 연결되고 동축이며, 이 실시예에서 제 1 래칫 표면(311)은 핸들(20)의 링-형 헤드(21)의 내주에 배치되고, 구동 기어는 핸들(20)의 헤드(21)와 맞물리며, 이에 따라 핸들(20)이 회전하는 경우에 헤드(21)가 구동 기어를 회전하도록 구동할 것이며, 다른 실시예에서는 제 1 래칫 표면(311)이 캡스턴 기어(312)의 내주에 배치될 수 있고; 제 2 래칫 표면(321)은 폴로어 기어(322)의 내주에 배치될 수 있다. 제 1 래칫 표면(311) 및 제 2 래칫 표면(321)의 면들은 메인 샤프트(100)의 외측 면과 연결되며; 캡스턴 기어(312) 및 폴로어 기어(322)는 정면-기어(face-gear)들이고, 캡스턴 기어(312) 및 폴로어 기어(322)의 면들은 서로 마주한다(face to face). 제 1 래칫(311), 제 2 래칫(321), 캡스턴 기어(312) 및 폴로어 기어(322)는 동축이고, 그 중심축들은 메인 샤프트(100)의 축에 겹친다.
변속기 시트(330) 및 유지 링(102)은 함께 고정된다. 아이들 기어(331, 332)는 메인 샤프트(100)에 수직인 변속기 시트(330)에 장착된다. 아이들 기어(331, 332)는 캡스턴 기어(312)와 폴로어 기어(322) 사이에 매칭되며, 이들의 톱니(tooth)가 캡스턴 기어(312) 및 폴로어 기어(322)의 톱니와 맞물려 각각 구동하고, 유지 링(102)이 고정되거나 변속기 시트(330)가 고정되는 경우, 캡스턴 기어(312)는 아이들 기어(331, 332)를 통해 폴로어 기어(322)를 회전하도록 구동할 것이다. 이 실시예에서, 아이들 기어(331, 332)는 앵글 기어(angle gear)들이다.
본 발명의 양방향 렌치의 역전 메카니즘의 구조는 도 4에 도시되고, 뉴얼, 제 1 스프링-장착 플런저(221) 및 제 2 스프링-장착 플런저(222)로 이루어지는 역전 스위치, 제 1 폴 요소(211) 및 제 2 폴 요소(212)를 포함한다. 여기에서, 뉴얼(220)은 메인 샤프트(100)에 고정되고, 제 1 스프링-장착 플런저(221) 및 제 2 스프링-장착 플런저(222)는 차례로 뉴얼(220)에 고정되며, 제 1 스프링-장착 플런저(221) 및 제 2 스프링-장착 플런저(222)는 활동 방향을 따라 메인 샤프트(100)에 수직이고, 바람직하게는 제 1 스프링-장착 플런저(221) 및 제 2 스프링-장착 플런저(222)는 스프링과 같은 탄성 요소들을 갖는다. 제 1 폴 요소(211) 및 제 2 폴 요소(212)는 도 5에 나타낸 바와 같이 카운터 샤프트(210)를 가로질러 메인 샤프트(100)에 고정되며, 카운터 샤프트(210)는 메인 샤프트(100)의 중심축에 평행하지만 겹치지는 않고, 제 1 폴 요소(211) 및 제 2 폴 요소(212)는 카운터 샤프트(210) 주위에서 회전할 수 있다.
제 1 폴 요소(211) 및 제 2 폴 요소(212)는 유사한 구조, 즉 제 1 팬-형 폴, 제 2 팬-형 폴, 및 이들 사이의 팬-형 공간을 갖는다. 제 1 폴 요소(211)를 참조하면, 예를 들어 도 6은 제 1 폴 요소(211)의 평면도[메인 샤프트(100)를 따라 출력 단부(101)를 향하는 방향]를 나타내고, 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이 제 1 폴 요소(211)는 제 1 팬-형 폴(2111), 제 2 팬-형 폴(2112), 및 이들 사이의 팬-형 공간으로 이루어진다. 제 1 팬-형 폴(2111)의 팬-형 면, 팬-형 공간 중심부, 및 제 2 팬-형 폴(2112)의 팬-형 면은 제 1 폴 요소(211)의 제 1 표면을 구성한다. 또한, 제 1 폴 요소(211)는 특수한 형상의 표면이고 오목부(2113)를 포함하는 제 2 표면을 가지며, 이는 이 실시예에서 제 1 측벽(2114) 및 제 2 측벽(2115)을 갖는다. 제 1 측벽(2114) 및 제 2 측벽(2115)은 메인 샤프트(100)를 따라 연장된다. 제 1 폴 요소(211)는 카운터 샤프트(210)와 매칭되는 홀(hole: 2101)을 갖고, 카운터 샤프트(210)는 홀(2101)을 가로질러 메인 샤프트에 제 1 폴 요소(211)를 고정한다(도 5 참조). 이 실시예에서, 홀(2101)은 제 1 폴 요소(211)의 팬-형 중심부에, 바람직하게는 제 1 폴 요소(211)의 무게 중심에 배치된다. 제 2 폴 요소(212)의 구조는 제 1 폴 요소(211)와 유사하므로 더 이상 설명하지 않으며, 이 실시예에서 그 두께는 제 1 폴 요소(211)의 두께보다 얇지만, 다른 실시예들에서 그 두께는 제 1 폴 요소(211)의 두께와 같거나 더 두꺼울 수 있다.
제 1 폴 요소(211) 및 제 2 폴 요소(212)의 제 1 표면은 각각 제 1 래칫 표면(311) 및 제 2 래칫 표면(321)에 마주하며, 특히 제 1 폴 요소(211)의 [제 1 팬-형 폴(2111) 및 제 2 팬-형 폴(2112)을 포함하는] 팬-형 폴의 톱니는 제 1 래칫(311)의 톱니에 마주하고, 제 2 폴 요소(212)의 (제 1 팬-형 폴 및 제 2 팬-형 폴을 포함하는) 팬-형 폴의 톱니는 제 2 래칫 표면(321)의 톱니에 마주한다. 제 1 폴 요소(211) 및 제 2 폴 요소(212)의 제 2 표면은 뉴얼(220)의 표면에 마주하며, 특히 제 1 폴 요소(211)의 제 2 표면은 제 1 스프링-장착 플런저(221)의 볼-헤드 부분(ball-head section)에 마주하고, 제 2 폴 요소(212)의 제 2 표면은 제 2 스프링-장착 플런저(222)의 볼-헤드 부분에 마주한다. 본 발명의 양방향 렌치가 제 1 작업 모드에 있는 경우, 뉴얼(220)을 가로질러 제 1 스프링-장착 플런저(221)의 볼-헤드 부분은 제 1 폴 요소(211)의 오목부(2113)의 제 1 측벽(2114)과 연결되고, 제 2 스프링-장착 플런저(222)의 볼-헤드 부분은 제 2 폴 요소(212)의 오목부의 제 1 측벽과 연결되며; 또는 본 발명의 양방향 렌치가 제 2 작업 모드에 있는 경우, 제 1 스프링-장착 플런저(221)의 볼-헤드 부분은 제 1 폴 요소(211)의 오목부(2113)의 제 2 측벽(2115)과 연결되고, 제 2 스프링-장착 플런저(222)의 볼-헤드 부분은 제 2 폴 요소(212)의 오목부의 제 2 측벽과 연결된다.
본 발명의 양방향 렌치가 제 1 작업 모드에 있는 경우 -도 7 참조- , 제 1 폴 요소(211)의 제 1 팬-형 폴(2111)의 톱니는 제 1 래칫 표면(311)의 톱니와 연결되고, 이와 유사하게 제 2 폴 요소(212)의 제 1 팬-형 폴의 톱니는 제 2 래칫 표면(321)의 톱니와 연결된다. 핸들(20)의 헤드(21)가 제 1 래칫 표면(311)을 회전하도록 구동하는 경우, 제 1 팬-형 폴(2111) 옆의 제 1 래칫 표면(311)의 이동 방향이 제 1 팬-형 부분(2111)으로부터 제 2 팬-형 부분(2112)으로일 때, 즉 제 1 래칫 표면(311)이 도 7에서 시계방향으로 회전할 때, 제 1 스프링-장착 플런저(221)의 볼-헤드 부분은 제 1 폴 요소(211)의 오목부(2113)의 제 1 측벽(2114)과 연결되기 때문에, 제 1 래칫 표면(311)이 제 1 폴 요소(211)를 회전하도록 구동할 수 없으며, 즉 제 1 팬-형 폴(2111)의 톱니가 제 1 래칫 표면(311)의 톱니와 맞물리지 않는다; 하지만, 제 1 팬-형 폴(2111) 옆의 제 1 래칫 표면(311)의 이동 방향이 제 2 팬-형 부분(2112)으로부터 제 1 팬-형 부분(2111)으로일 때, 즉 제 1 래칫 표면(311)이 도 7에서 반시계방향으로 회전할 때, 제 1 스프링-장착 플런저(221)의 볼-헤드 부분은 제 1 폴 요소(211)의 오목부(2113)의 제 1 측벽(2114)과 연결되기 때문에, 제 1 래칫 표면(311)이 제 1 폴 요소(211)를 회전하도록 구동할 수 있으며, 즉 제 1 팬-형 폴(2111)의 톱니가 제 1 래칫 표면(311)의 톱니와 맞물린다. 또한, 제 1 폴 요소(211)의 회전이 카운터 샤프트(210)를 통해 메인 샤프트(100)로 전달되며, 이에 따라 메인 샤프트(100)를 회전하도록 구동한다.
한편, 제 2 폴 요소(212)의 제 1 팬-형 폴 옆의 제 2 래칫 표면(321)의 이동 방향이 제 2 폴 요소(212)에서 제 1 팬-형 부분으로부터 제 2 팬-형 부분으로일 때, 즉 제 2 래칫 표면(321)이 시계방향으로 회전할 때, 제 2 스프링-장착 플런저(222)의 볼-헤드 부분은 제 2 폴 요소(212)의 오목부의 제 1 측벽과 연결되기 때문에, 제 2 래칫 표면(321)이 제 2 폴 요소(212)를 회전하도록 구동할 수 없으며, 즉 제 2 폴 요소(212)의 제 1 팬-형 폴의 톱니가 제 2 래칫 표면(321)의 톱니와 맞물리지 않는다; 하지만, 제 2 폴 요소(212)의 제 1 팬-형 폴 옆의 제 2 래칫 표면(321)의 이동 방향이 제 2 폴 요소(212)에서 제 2 팬-형 부분으로부터 제 1 팬-형 부분으로일 때, 즉 제 2 래칫 표면(321)이 반시계방향으로 회전할 때, 제 2 스프링-장착 플런저(222)의 볼-헤드 부분은 제 2 폴 요소(212)의 오목부의 제 1 측벽과 연결되기 때문에, 제 2 래칫 표면(321)이 제 2 폴 요소(212)를 회전하도록 구동할 수 있으며, 즉 제 2 폴 요소(212)의 제 1 팬-형 폴의 톱니가 제 2 래칫 표면(321)의 톱니와 맞물린다. 또한, 제 2 폴 요소(212)의 회전이 카운터 샤프트(210)를 통해 메인 샤프트(100)로 전달되며, 이에 따라 메인 샤프트(100)를 회전하도록 구동한다.
아이들 기어(331, 332), 캡스턴 기어(312) 및 폴로어 기어(322) 사이에서의 구동에 있어서, 유지 링이 고정되는 경우, 제 2 래칫 표면(321)의 회전 방향은 제 1 래칫 표면(311)과 반대이다. 이로부터, 본 발명의 양방향 렌치가 제 1 작업 모드에 있는 경우, 작업 부분(10)으로부터의 입력 토크가 시계방향 토크일 때, 이는 제 1 래칫 표면(311)을 시계방향으로 회전하게 하고 제 2 래칫 표면(321)을 반시계방향으로 회전하게 하며, 제 1 폴 요소(211)는 제 1 래칫 표면(311)과 맞물리지 않고 그때 제 2 폴 요소(212)는 제 2 래칫 표면(321)과 맞물리며, 이에 따라 제 2 폴 요소(212)가 메인 샤프트(100)를 반시계방향으로 회전하도록 구동하고 출력 토크는 반시계방향 토크이며; 작업 부분(10)으로부터의 입력 토크가 반시계방향 토크일 때, 이는 제 1 래칫(311)을 반시계방향으로 회전하게 하고 제 2 래칫 표면(321)을 시계방향으로 회전하게 하며, 제 1 폴 요소(211)는 제 1 래칫 표면(311)과 맞물리고 그때 제 2 폴 요소(212)는 제 2 래칫 표면(321)과 맞물리지 않으며, 이에 따라 제 1 폴 요소(211)가 메인 샤프트(100)를 반시계방향으로 회전하도록 구동하고 출력 토크는 반시계방향 토크임을 알 수 있다.
본 발명의 양방향 렌치가 제 2 작업 모드에 있는 경우, 제 1 폴 요소(211)의 제 2 팬-형 폴(2112)의 톱니는 제 1 래칫 표면(311)의 톱니와 연결되고, 이와 유사하게 제 2 폴 요소(212)의 제 2 팬-형 폴의 톱니는 제 2 래칫 표면(321)의 톱니와 연결된다. 핸들(20)의 헤드(21)가 제 1 래칫 표면(311)을 회전하도록 구동하는 경우, 제 2 팬-형 폴(2112) 옆의 제 1 래칫 표면(311)의 이동 방향이 제 1 팬-형 부분(2111)으로부터 제 2 팬-형 부분(2112)으로일 때, 즉 제 1 래칫 표면(311)이 시계방향으로 회전할 때, 제 1 스프링-장착 플런저(221)의 볼-헤드 부분은 제 1 폴 요소(211)의 오목부(2113)의 제 2 측벽(2115)과 연결되기 때문에, 제 1 래칫 표면(311)이 제 1 폴 요소(211)를 회전하도록 구동할 수 있으며, 즉 제 2 팬-형 폴(2112)의 톱니가 제 1 래칫 표면(311)의 톱니와 맞물리고; 제 1 폴 요소(211)의 회전은 카운터 샤프트(210)를 통해 메인 샤프트(100)로 전달되며, 이에 따라 메인 샤프트(100)를 회전하도록 구동한다; 하지만, 제 2 팬-형 폴(2112) 옆의 제 1 래칫 표면(311)의 이동 방향이 제 2 팬-형 부분(2112)으로부터 제 1 팬-형 부분(2111)으로일 때, 즉 제 1 래칫 표면(311)이 반시계방향으로 회전할 때, 제 1 스프링-장착 플런저(221)의 볼-헤드 부분은 제 1 폴 요소(211)의 오목부(2113)의 제 2 측벽(2115)과 연결되기 때문에, 제 1 래칫 표면(311)이 제 1 폴 요소(211)를 회전하도록 구동할 수 없으며, 즉 제 2 팬-형 폴(2112)의 톱니가 제 1 래칫 표면(311)의 톱니와 맞물리지 않는다.
한편, 제 2 폴 요소(212)의 제 2 팬-형 폴 옆의 제 2 래칫 표면(321)의 이동 방향이 제 2 폴 요소(212)에서 제 1 팬-형 부분으로부터 제 2 팬-형 부분으로일 때, 즉 제 2 래칫 표면(321)이 시계방향으로 회전할 때, 제 2 스프링-장착 플런저(222)의 볼-헤드 부분은 제 2 폴 요소(212)의 오목부의 제 2 측벽과 연결되기 때문에, 제 2 래칫 표면(321)이 제 2 폴 요소(212)를 회전하도록 구동할 수 있으며, 즉 제 2 폴 요소(212)의 제 2 팬-형 폴의 톱니가 제 2 래칫 표면(321)의 톱니와 맞물리고; 제 2 폴 요소(212)의 회전은 카운터 샤프트(210)를 통해 메인 샤프트(100)로 전달되며, 이에 따라 메인 샤프트(100)를 회전하도록 구동한다. 하지만, 제 2 폴 요소(212)의 제 2 팬-형 폴 옆의 제 2 래칫 표면(321)의 이동 방향이 제 2 폴 요소(212)에서 제 2 팬-형 부분으로부터 제 1 팬-형 부분으로일 때, 즉 제 2 래칫 표면(321)이 반시계방향으로 회전할 때, 제 2 스프링-장착 플런저(222)의 볼-헤드 부분은 제 2 폴 요소(212)의 오목부의 제 2 측벽과 연결되기 때문에, 제 2 래칫 표면(321)이 제 2 폴 요소(212)를 회전하도록 구동할 수 없으며, 즉 제 2 폴 요소(212)의 제 2 팬-형 폴의 톱니가 제 2 래칫 표면(321)의 톱니와 맞물리지 않는다.
아이들 기어(331, 332), 구동 기어(312) 및 피동 기어(322) 사이에서의 구동에 있어서, 유지 링이 고정되는 경우, 제 2 래칫 표면(321)의 회전 방향은 제 1 래칫 표면(311)과 반대이다. 이로부터, 본 발명의 양방향 렌치가 제 2 작업 모드에 있는 경우, 작업 부분(10)으로부터의 입력 토크가 시계방향 토크일 때, 이는 제 1 래칫 표면(311)을 시계방향으로 회전하게 하고 제 2 래칫 표면(321)을 반시계방향으로 회전하게 하며, 제 1 폴 요소(211)는 제 1 래칫 표면(311)과 맞물리고 그때 제 2 폴 요소(212)는 제 2 래칫 표면(321)과 맞물리지 않으며, 이에 따라 제 1 폴 요소(211)가 메인 샤프트(100)를 시계방향으로 회전하도록 구동하고 출력 토크는 시계방향 토크이며; 작업 부분(10)으로부터의 입력 토크가 반시계방향 토크일 때, 이는 제 1 래칫(311)을 반시계방향으로 회전하게 하고 제 2 래칫 표면(321)을 시계방향으로 회전하게 하며, 제 1 폴 요소(211)는 제 1 래칫 표면(311)과 맞물리지 않고 그때 제 2 폴 요소(212)는 제 2 래칫 표면(321)과 맞물리며, 이에 따라 제 2 폴 요소(212)가 메인 샤프트(100)를 시계방향으로 회전하도록 구동하고 출력 토크는 시계방향 토크임을 알 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 본 발명의 양방향 렌치의 제 1 작업 모드 및 제 2 작업 모드는 뉴얼(220)을 통해 스위칭되고 선택될 수 있다. 편리함을 위해, 도 8에 나타낸 바와 같이, 이 실시예에서 뉴얼(220)의 제 1 단부는 노브(223)를 갖고, 이는 노브(223)로 뉴얼(220)의 2 개의 이어(ear)(도 8에서, 이어 2201)를 끼워넣음으로써 뉴얼(220)과 매칭될 것이다. 이 방식으로, 뉴얼(220)은 노브(223)를 돌리는 경우에 회전할 것이다. 이 실시예에서, 2 개의 스파인(spine)이 노브(223)의 표면 밖으로 돌출하며 -예를 들어, 스파인 2231- , 스파인 2231을 포함한 2 개의 스파인에 회전 토크를 부여함으로써 노브(223)의 회전이 달성될 수 있다.
또한, 본 발명의 양방향 렌치는 차단 디바이스를 포함하며, 이는 본 발명의 양방향 렌치를 조작자가 인위적으로 다른 모드로 스위칭할 때까지 선택된 작업 모드에 유지한다. 도 9 및 도 10에서, 이 실시예의 차단 디바이스는 출력 단부(101)와 뉴얼(220)의 제 2 단부 사이에 배치된 볼(400), 뉴얼(220)의 제 2 단부에서 볼(400)과 매칭되는 홈, 특히 제 1 홈(410) 및 제 2 홈(420)으로 이루어진다. 제 1 홈(410) 및 제 2 홈(420)은 서로 평행하며, 매끄러운 스파인에 의해 분리된다.
볼(400)이 제 1 홈(410)에 있는 경우, 제 1 스프링-장착 플런저(221) 및 제 2 스프링-장착 플런저(222)의 헤드 작용부는 각각 제 1 폴 요소(211) 및 제 2 폴 요소(212)의 오목부의 제 1 측벽과 연결되어 유지, 즉 본 발명의 양방향 렌치의 제 1 작업 모드에 유지되고; 볼(400)이 제 2 홈(420)에 있는 경우, 제 1 스프링-장착 플런저(221) 및 제 2 스프링-장착 플런저(222)의 헤드 작용부는 각각 제 1 폴 요소(211) 및 제 2 폴 요소(212)의 오목부의 제 2 측벽과 연결되어 유지, 즉 본 발명의 양방향 렌치의 제 2 작업 모드에 유지된다. 노브(223)를 돌려 뉴얼(220)을 회전시키고, 볼(400)이 제 1 홈(410)으로부터 제 2 홈(420)으로 이동하게 하는 경우, 본 발명의 양방향 렌치는 제 1 작업 모드로부터 제 2 작업 모드로 바뀌며; 노브(223)를 돌려 뉴얼(220)을 회전시키고, 볼(400)이 제 2 홈(420)으로부터 제 1 홈(410)으로 이동하게 하는 경우, 본 발명의 양방향 렌치는 제 2 작업 모드로부터 제 1 작업 모드로 바뀐다. 이 실시예에서, 변속기 시트(330)는 유지 링(102)과 계속 맞물리고, 변속기 시트(330)는 유지 링(102)에 대해 고정되며, 이에 따라 작업 부분(20)이 유지 링(102)에 대해 회전하는 경우, 아이들 기어(331, 332)는 폴로어 기어(322) 및 캡스턴 기어(312)를 반대 방향으로 회전하게 한다. 사용 시, 아이들 기어(331, 332)가 계속해서 작용하고, 제 2 래칫 표면(321) 및 제 1 래칫 표면(311)이 반대 방향으로 회전할 것을 보장하기 위해, 조작자는 유지 링(102)을 유지시킴으로써 변속기 시트(330)를 방위시킬 수 있고, 이에 따라 캡스턴 기어(312)가 아이들 기어(331, 332)를 회전하도록 구동한 후 폴로어 기어(322)를 회전하도록 구동하며, 이로 인해 제 2 래칫 표면(321) 및 제 1 래칫 표면(311)을 반대 방향으로 회전하게 한다. 본 발명의 다른 실시예들에서, 변속기 시트(330)를 위치시키고, 이에 따라 아이들 기어(331, 332)를 작용하도록 구동하기 위해 다른 방법들이 취해질 수도 있다는 것을 유의하여야 한다.
또한, 앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 양방향 렌치의 출력 단부(101)는 다양한 슬리브들을 장착함으로써 쐐기 스크루와 같은 다양한 파스너들을 작동하기에 적절한 구성요소일 수 있으며, 차단 디바이스에서의 볼(400)은 이때 출력 단부(101)에 장착되는 다양한 슬리브들을 차단하는 데 사용될 수도 있다.
앞서 명시된 것은 바람직한 실시예를 상세히 설명하였다. 당업자라면, 어떠한 창조적인 작업 없이 본 발명에 따른 많은 수정예 및 변형예을 수행할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러므로, 본 발명의 기술사상 및 원리를 지나치지 않고 본 발명에 이루어지는 여하한의 수정, 균등한 대체 및 개선은 첨부된 청구항들의 범위 내에 있을 것이다.
Claims (10)
- 작업 부분(working part) 및 핸들을 포함하는 양방향 렌치(bidirectional wrench)에 있어서,
상기 작업 부분은
메인 샤프트 -상기 메인 샤프트는 토크(torque)를 출력하는 데 사용되며, 메인 샤프트의 축선은 상기 핸들에 수직임- ;
캡스턴 기어(capstan gear), 폴로어 기어(follower gear), 변속기 시트(transmission seat) 및 아이들 기어(idle gear) -상기 캡스턴 기어, 상기 폴로어 기어 및 상기 변속기 시트는 모두 상기 메인 샤프트 상에 장착되고, 상기 변속기 시트의 축선은 상기 메인 샤프트의 축선에 수직이며, 상기 아이들 기어는 상기 변속기 시트 상에 장착되고 상기 캡스턴 기어와 상기 폴로어 기어 사이에서 회전하며,
상기 핸들은 상기 캡스턴 기어를 회전하도록 끌고 가고, 상기 변속기 시트에는 유지 디바이스(holding device)가 구비되며, 상기 유지 디바이스를 유지하고 상기 핸들을 회전시켜 상기 캡스턴 기어를 끌고 가는 경우, 상기 캡스턴 기어는 상기 아이들 기어를 통해 역으로 회전하도록 상기 폴로어 기어를 끌고 감- ;
상기 캡스턴 기어와 함께 회전하는 제 1 래칫 표면(ratchet surface), 및 상기 폴로어 기어와 함께 회전하는 제 2 래칫 표면;
상기 메인 샤프트를 회전하도록 구동할 수 있는 제 1 폴 요소(pawl element) 및 제 2 폴 요소 -상기 제 1 폴 요소는 선택적으로 제 1 래칫과 매칭되는 제 1 폴 및 제 2 폴을 갖고, 상기 제 1 폴은 제 1 방향으로 상기 제 1 래칫 표면에서 미끄러지지만(skid) 제 2 방향으로 상기 제 1 래칫 표면과 맞물리며, 상기 제 2 폴은 제 1 방향으로 상기 제 1 래칫 표면과 맞물리지만 제 2 방향으로 상기 제 1 래칫 표면에서 미끄러지고;
상기 제 2 폴 요소는 선택적으로 제 2 래칫과 매칭되는 제 3 폴 및 제 4 폴을 갖고, 상기 제 3 폴은 제 1 방향으로 상기 제 1 래칫 표면에서 미끄러지지만 제 2 방향으로 상기 제 1 래칫 표면과 맞물리며, 상기 제 4 폴은 제 1 방향으로 상기 제 1 래칫 표면과 맞물리지만 제 2 방향으로 상기 제 1 래칫 표면에서 미끄러짐- ;
상기 제 1 폴 요소 및 상기 제 2 폴 요소를 제 1 상태 및 제 2 상태로 설정할 수 있는 역전 스위치(reversing switch) -상기 제 1 폴 및 상기 제 3 폴은 상기 제 1 상태 하에 각각 상기 제 1 래칫 표면 및 상기 제 2 래칫 표면과 매칭되고; 상기 제 2 폴 및 상기 제 4 폴은 상기 제 2 상태 하에 각각 상기 제 1 래칫 표면 및 상기 제 2 래칫 표면과 매칭되며;
상기 제 1 방향은 시계방향 또는 반시계방향이고, 상기 제 2 방향은 상기 제 1 방향의 반대 방향임-
를 포함하는 양방향 렌치. - 제 1 항에 있어서,
상기 핸들은 링-형 헤드(ring-shaped head)를 갖고, 상기 제 1 래칫 표면은 상기 링-형 헤드의 내주(inner circumference)에 배치되는 양방향 렌치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 래칫은 상기 캡스턴 기어의 내주에 배치되는 양방향 렌치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 래칫은 상기 폴로어 기어의 내주에 배치되는 양방향 렌치. - 제 1 항에 있어서,
상기 유지 디바이스는 유지 링인 양방향 렌치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 폴 요소 및/또는 상기 제 2 폴 요소는 팬-형(fan-shape)인 양방향 렌치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 폴 요소 및 상기 제 2 폴 요소는 카운터 샤프트(countershaft)에 장착되고, 상기 카운터 샤프트의 축선은 상기 메인 샤프트와 평행하지만 겹치지 않으며, 상기 카운터 샤프트는 상기 메인 샤프트와 맞물리고 상기 메인 샤프트를 끌고 가 회전시킬 수 있는 양방향 렌치. - 제 7 항에 있어서,
상기 카운터 샤프트는 상기 메인 샤프트를 통해 드릴링(drill)하는 양방향 렌치. - 제 1 항에 있어서,
상기 역전 스위치는 뉴얼(newel), 제 1 스프링-장착 플런저(spring-loaded plunger) 및 제 2 스프링-장착 플런저를 포함하고, 상기 뉴얼은 상기 메인 샤프트 내부에 배치되며, 상기 제 1 스프링-장착 플런저 및 상기 제 2 스프링-장착 플런저는 차례로 상기 뉴얼에 고정되고, 상기 제 1 스프링-장착 플런저 및 상기 제 2 스프링-장착 플런저는 각각 제 1 폴 요소 및 제 2 폴 요소와 매칭하는 양방향 렌치. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 스프링-장착 플런저 및 상기 제 2 스프링-장착 플런저 내부에 스프링이 배치되는 양방향 렌치.
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