KR100404975B1 - 회전속도 안정화 및 회전력 전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은회전속도 안정화 및 회전력 전달장치에 관한 것으로서,저력모타를 이용하여, 간접크랭크 축에 맞물린 입력기어를회전시켰을 때지렛대 원리의링크비로 인하여회전운동을 전달받은후방 크랭크비의 키워진회전토오크는다시 간접크랭크로 출력된다. 여기서 얻어진 힘(토오크)은 또다른 지례링크의 간접링크로 입력기어로 연결되는 다수개의 지례링크 배열로,안정적인 회전토오크를 얻을 수가 있다. 또한 부품의 마모와 소음을 방지하기 위해 동속증폭기 후램내측에 오일을 저장시켜 지례링크의 운동으로 오일이 골고루 뿌려지도록 구성된 것이다.

Description

회전속도 안정화 및 회전력 전달장치{Device for transmitting torque and regulating rotating velocity}

본 발명은 플라이휘일과 같은 일종의 회전속도 안정화 및 회전력 전달장치에 관한 것이다. 회전축의 토오를 일정하게 유지하기 위한 기계요소로서 대표적인 것으로 플라이휘일이 있는데, 이것는 큰 관성모멘트를 이용하여, 내연기관, 왕복펌프 등의 크랭크축에 작용하는 토오크가 1사이클 동안에 변하지 않고 균일하게 되도록 하는 것인 반면,본 발명은 다수개의 지례링크와, 크고 적은 크랭크가 나란히 서로 맞물려 배열함으로써, 지렛대의 원리에 의하여 축의 회전토오크가 일정하게 유지되도록 함과 아울러 전,후방크랭크의 회전 관성에 의하여 출력측으로 큰 회전토오크를 얻을 수 있도록 한 것으로서, 회전속도를 일정하게 유지(동속)하면서도 회전토오크를 증가시킬 수 있다는 의미에서 이하에서는 '동속증폭기'라고 명칭하였다.본 발명에 의한 '회전속도 안정화 및 회전력 전달장치'의 작동원리를 간략히 설명하면, 저력(低力)모타를 입력기어에 구동을 가하면 간접크랭크(3)는 지례링크를움직이게 되며, 상기 링크의 움직임에 의하여 전방크랭크(4)와 후방크랭크(2)는 각 회전중심축(8a)(8b)를 중심으로 회전하게 된다. 이 때, 상기 전방크랭크(4)를 움직이는 링크의 길이에 비하여 후방크랭크를 움직이는 링크의 길이 뿐만 아니라 크랭크의 반경비율도 상대적으로 커게 함으로써 후방크랭크의 큰 회전력이 링크의 중간에 구성된 간접크랭크(3)에 쏠리게 된다. 간접크랭크(3)는 이와 동시에 전방크랭크(4)에 끌려 회전되기도 하므로 결국 전방, 후방크랭크의 공회전의 힘이 간접크랭크의 회전축과 공유하게 되기 때문에 관성에 의한 큰 회전토오크를 얻을 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 원리에 의하여 본 발명에 의한 '회전속도 안정화 및 회전력 전달장치'를 다수 개 직접 연결하여 구성하면, 더욱 안정적인 회전속도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 더 큰 토오크를 얻을 수 있다.

일반적으로 지레는 힘의 분산원리를 이용하여 무거운 물체를 가볍게 움직일 수 있는 기구에 불과 하지만 그 기구의 원리를 회전체에 적용시켰을 때 동일한 속도(R.P.M)를 유지함과 동시에큰 회전력(토오크)를얻을 수 있다.일반적으로, 큰 회전토오크를 얻기 위해서, 기어를 이용한 감속기가 주로 사용되고 있으나,감속기 같은 경우 큰 힘(회전토오크)을 얻을 수는 있되 속도(R.P.M)가 떨어지는 문제가 있게 된다.

이러한 단점을 해소한 크고 적은 크랭크를 지례링크에 맞물려 다수개의 지례링크를 나란히 배열하여 하나의 지례링크에서 얻어진 힘을 다음 지례링크로 연결 동작되어지는 동안 지례비와 링크수에 따른 큰힘을 얻을 수 있다.

본 발명은일정한 회전속도와 큰 회전토오크를 필요로 하는 동력전달장치에 있어서, 기존의 플라이휘일이 갖는 문제점 즉, 큰 하중과 설치공간의 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 링크기구와 지레의 원리을 접목하여 일정한 회전속도와 큰 회전토오크를 얻을 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은동력 기기 뿐만 아니라 우리의 일상생활에 사용되는 각종 기계류에도 적용될 수 있어 다양하게 활용될 수 있을 것으로 믿는다.

제1도는 본 발명의 동속증폭기를 도시하는 사시도

제2도는 본 발명의 지례링크와 크랭크를 도시한 도면

제3도는 본 발명의 지례링크 배열을 도시하는 도면

제4도는 본 발명의 외부후레임 구조를 도시한 도면

- 도면의 주요부분에 대한 부호설명-

1 : 지례링크 9 : 후레임

2 : 후방크랭크 10 : 오일주입구

3 : 간접크랭크 11 : 공기순환구멍

4 : 전방크랭크 13 : 오일교환밸브

6 : 출력기어 14 : 회전원판

7 : 고정판 15 : 공기순환덥게

8a,8b :크랭크의 회전축16 : 고정볼트구멍

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 동속증폭기를 도시하는데 입력기어(5)에 저력모타를 이용하여 구동되어질 때 간접크랭크(3)가 지례링크(1)를 작동시켜 후방크랭크(2)와 전방크랭크(4)가 동일방향으로 회전된다.

그리고 지례비로 인한 후방크랭크(2) 회전범위가 크게 운동함과 동시 지례비의 힘은 간접크랭크(3)에 지지회전되어 전방크랭크(4)에 끌려 회전되고, 후방크랭크(2)와 전방크랭크(4)는 공회전한다.

이러한 전방 및 후방크랭크의 회전(회전중심축은 4a, 2a)은 링크에 의하여 결국 간접크랭크(3)의 회전을 유도하게 됨으로써 간접크랭크(3)의 회전축(3a)는 균일한 회전속도를 얻게 될 뿐만 아니라 전방 및 후방크랭크의 회전운동에너지를 흡수하기 때문에, 회전력(토오크)의 저장 - 플라이휘일의 회전토오크 저장기능과 유사한 기능임 - 이 가능해진다. 이러한 점을응용해 다수개의 지례링크(1)를 통해 최종 간접크랭크(3)의출력기어(6)의 회전축 - 실질적으로 입력기어(5)의 회전축과 동일한 축임 - 로큰 회전토오크를얻을 수가 있다.

제2도는 본 발명의 지례링크와 크랭크를 도시하는데 간접크랭크에 맞물린 입력기어(5)에 구동을 가하면간접크랭크(3)가 회전하게 되고, 이 회전으로 인해 지례링크(1)가 움직이면 크랭크핀(2a,4a)도 함께 움직이게 되는데, 중심축(8a, 8b)에 고정된 전방크랭크(4) 및 후방크랭크(2)는 상기 중심축(8a, 8b)를 회전 중심점으로 하여 회전이 시작된다. 이 때, 상기 지레링크는 간접크랭크(3)와 전방크랭크(4)를 연결하는 부분의 길이보다 간접크랭크(3)와 후방크랭크(2)를 연결하는 링크의 길이를 더 길게 구성하고, 크랭크 아암의 크기(즉, 회전축에서부터 크랭크핀까지의 거리)도 간접크랭크(3)보다 더 크게 함으로써, 후방크랭크(2)의 회전반경이 커지게 한다. 따라서,후방크랭크(2)를 크게 공회전시켜 지례비의 힘이 전방크랭크(4)에 전달되어지고,간접크랭크(3)는전방크랭크(4) 및 후방크랭크(2)의 회전에 이끌려회전되므로큰 회전토오크를얻을 수가 있다.본 발명에 있어서 지레링크(1)의 구성은, 간접크랭크(3)의 크랭크핀(3b)을 힌지점으로 하여 교차하며, 양 끝단에는 인접한 링크들이 각각 힌지결합되는 힌지점을 각각 갖는 두 개의 제1링크(1b) 및 제2링크(1e)와; 상기 제1링크(1b)의 일측 끝단의 힌지점(a)과 힌지결합되고 타단은 후방크랭크(2)의 크랭크핀(2a)에 힌지결합되는 제3링크(1a)와; 상기 제2링크(1e)의 일측 끝단의 힌지점(c)과 힌지결합되고 타단은 후방크랭크(2)의 크랭크핀(2a)에 힌지결합되는 제4링크(1d)와; 상기 제1링크(1b)의 타측 끝단의 힌지점(b)과 힌지결합되고 타단은 전방크랭크(4)의 크랭크핀(4a)에 힌지결합되는 제5링크(1c)와; 상기 제2링크(1e)의 타측 끝단의 힌지점(d)과 힌지결합되고 타단은 전방크랭크(4)의 크랭크핀(4a)에 힌지결합되는 제6링크(1f)로 이루어진다. 이 때, 제3링크와 제4링크, 제5링크와 제6링크는 각각 동일한 길이를 가지되, 제3,4링크는 제5,6링크에 비하여 2배 ∼ 3배 정도 크게 구성한다. 또한, 상기 제1링크(1b) 및 제2링크(1e)가 교차되는 힌지점(즉 간접크랭크의 크랭크핀(3b))에서부터 제6링크(1f)가 연결되는 힌지점(d)까지의 거리는 제6링크(1f)의 길이와 같도록 구성하며, 제5링크(1c)가 연결되는 힌지점(b)까지의 거리도 또한 제5링크(1c)의 길이와 같게 구성된다. 당연히, 상기 제1링크(1b) 및 제2링크(1e)가 교차되는 힌지점(즉 간접크랭크의 크랭크핀(3b))에서부터 제3링크(1a)가 연결되는 힌지점(a)까지의 거리는 제3링크(1a)의 길이와 같도록 구성하며, 제4링크(1d)가 연결되는 힌지점(c)까지의 거리도 또한 제4링크(1d)의 길이와 같게 구성된다. 그리고, 후방크랭크의 아암의 길이는 전방크랭크의 아암 및 간접크랭크의 아암 길이보다 크게 구성하여야 한다.

그리고 지례링크(1)가 대형일 경우에는, 전방, 후방크랭크(2)의 공회전을 이용하여그 회전축(8b)의 일측에회전원판(14)을 부착하여 관성모멘트에 의한운동에너지를 축적함으로써 더욱 더 큰 회전토오크를 얻을 수있다.즉, 상기 회전원판(14)은 플라이휘일으로서의 기능을 하게 되는 것이다.

제3도는 본 발명에 의한'동속증폭기' 5개를 병렬로배열한 구성을 도시한 개념도로서, 전방크랭크(4)의회전축(8a), 간접크랭크(3)의회전축(3a), 후방크랭크(2)의 회전축(8b)은 고정판(7)에 끼워지고 지례링크(1)의세 힌지점들(4a)(3b)(2a)은각 크랭크핀에 끼워져 있다.그리고, 인접한 간접링크(3) 는 동일 회전축이 되게 하여 병렬 연결되어 구성된다. 이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에서, 간접크랭크(3)의 입력기어(5)에 힘을 가했을 때 전방크랭크(4)와 후방크랭크(2)는 공회전하면서 지례링크(1)의회전토오크를 더욱 증대하게 되는데, 이 회전력은 다음 칸의 지례링크(1)의 입력축과 동일한 축에 전달되면서 다음 칸의간접크랭크(3)에 연결 동작되어 다수개의 지례링크(1)를 거쳐 최종 간접크랭크(3)에 맞물린최종출력기어(6)로안정된 회전속도와 큰 회전토오크를 얻을 수가 있다.

제4도는 본 발명의 외부 후레임 구조를 도시하는데 앞쪽 입력기어(5) 뒤쪽 출력기어(6)가 돌출되고 또한 V벨트용 뿌리를 대신 사용할 수도 있다. 후레임상단의 중심부에 공기순환 구멍(11) 장치에 투명카바인 포리그라스 성형을 공기순환덥게(15)로 만들어져 앞뒤의 공기순환 호스(12)를 통해 외부 공기를 순환시킬수가 있다. 그리고 부품의 마모 또는 소음 공해를 막기위해 오일주입구(10)에 오일을 부어 지례링크(1)와 각크랭크의 운동으로 오일이 골고루 뿌려지도록 구성된 것이다.

본 발명의 동속증폭기는 연료 또는 전기가 없어도 밧데리를 이용하여 저력모터를 구동시켜 지례링크와 크랭크가 나란히 꼬리를 물고 진행 회전되므로안정적인 회전속도를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 큰 회전토오크를 얻을 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (1)

1. 회전축의 회전속도를 일정하게 유지하면서 큰 회전토오크를 얻기 위한 회전속도 안정화 및 회전력 전달장치에 있어서,

   전방크랭크(4), 간접크랭크(3) 및 후방크랭크(2)가 각 회전축을 중심으로 회전가능한 상태로 소정의 간격을 이루면서 고정판(7)에 일렬로 배치되도록 하되 상기 후방크랭크의 아암 길이는 상기 다른 두 크랭크의 아암 길이보다 크게 되도록 구성하며,

   상기 간접크랭크(3)의 크랭크핀(3b)을 힌지점으로 하여 교차하며, 양 끝단에는 인접한 링크들이 각각 힌지결합되는 힌지점을 각각 갖는 두 개의 제1링크(1b) 및 제2링크(1e)와;

   상기 제1링크(1b)의 일측 끝단의 힌지점(a)과 힌지결합되고 타단은 후방크랭크(2)의 크랭크핀(2a)에 힌지결합되는 제3링크(1a)와;

   상기 제2링크(1e)의 일측 끝단의 힌지점(c)과 힌지결합되고 타단은 후방크랭크(2)의 크랭크핀(2a)에 힌지결합되는 제4링크(1d)와;

   상기 제1링크(1b)의 타측 끝단의 힌지점(b)과 힌지결합되고 타단은 전방크랭크(4)의 크랭크핀(4a)에 힌지결합되는 제5링크(1c)와;

   상기 제2링크(1e)의 타측 끝단의 힌지점(d)과 힌지결합되고 타단은 전방크랭크(4)의 크랭크핀(4a)에 힌지결합되는 제6링크(1f)로 이루어지되,

   상기 제3링크와 제4링크, 제5링크와 제6링크는 각각 동일한 길이를 가지면서 상기 제3,4링크는 제5,6링크에 비하여 2배 ∼ 3배 길게 구성되며,

   상기 제1링크(1b) 및 제2링크(1e)가 교차되는 힌지점에서부터 제6링크(1f)가 연결되는 힌지점(d)까지의 거리, 제5링크(1c)가 연결되는 힌지점(b)까지의 거리, 제5링크(1c) 및 제6링크(1f)의 길이는 모두 동일하며,

   상기 제1링크(1b) 및 제2링크(1e)가 교차되는 힌지점에서부터 제3링크(1a)가 연결되는 힌지점(a)까지의 거리, 제4링크(1d)가 연결되는 힌지점(c)까지의 거리, 제3링크(1a) 및 제4링크(1d)의 길이가 모두 동일하도록 구성되어

   간접크랭크(3)의 회전축에 의하여 회전동력을 전달하는 것을 특징으로 하는 회전속도 안정화 및 회전력 전달장치.