KR100534198B1 - 동력전달장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유성기어가 배열된 종동축에 구비된 웨이트가 회전할 경우 발생되는 관성력에 의하여 토크 및 증가된 회전속도를 유지하여 동력전달장치가 사용될 수 있는 발전기나 내연기관 등에서 동력전달과정의 에너지 손실을 가능한 줄이도록 한 동력전달장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 동력전달장치는 전면판과 후면판 사이에 수용부가 형성되어 있는 하우징; 상기 하우징의 전면판에 배열된 회동축에 결합되어 있으며 태양기어부를 갖는 회전체를 포함하는 입력부; 상기 입력부 회전체의 태양기어부에 맞물리는 유성기어, 상기 유성기어가 축결합되어 있으며 상기 하우징의 전면판과 후면판에 배열된 종동축, 그리고 상기 하우징의 수용부 내부에 위치하도록 상기 종동축에 고정 배열된 웨이트를 포함하는 단위종동부들이 복수개 배열되어 이루어지되, N개의 상기 유성기어는 [360°/N]의 각도를 두고 배열되어 있는 관성력발생부; 및 상기 관성력발생부 단위종동부의 종동축에 배열되고 상기 후면판에 노출된 연결기어, 상기 연결기어에 맞물려 회동되도록 중개기어를 갖는 중개축을 포함하는 출력부를 포함하여 이루어진다.

Description

동력전달장치{POWER DELIVERY APPARATUS}
본 발명은 태양기어와 유성기어의 조합에 의하여 동력원의 회전속도를 증속하기 위한 동력전달장치에 관한 것으로,
특히 본 발명은 유성기어가 배열된 종동축에 구비된 웨이트가 회전할 경우 발생되는 관성력에 의하여 토크 및 증가된 회전속도를 유지하여 동력전달장치가 사용될 수 있는 발전기나 내연기관 등에서 동력전달과정의 에너지 손실을 가능한 줄이도록 한 동력전달장치에 관한 것이다.
공작기계, 발전기, 자동차 등의 내연기관 등에서 동력원의 출력 토크 및/또는 속도를 변화하기 위한 유성기어장치 내지 동력전달장치가 많이 사용되고 있다.
본 발명의 출원인 박종헌에 의한
특허등록 제0395402호(2003.08.08) 『유성기어 증력장치』,
실용신안등록 제0333593호(2003.11.07) 『캐리어를 갖춘 유성기어 장치』,
실용신안등록 제0334020호(2003.11.12) 『유성기어 유닛의 가속장치』, 및
특허공개 제2005-0022902호(2005.03.08) 『복수개의 유성기어 유닛을 이용한 증속장치』에서는
동력원의 출력토오크를 향상시키거나, 보다 안정된 회전운동을 보장하거나, 최초 회전속도를 증속하기 위한 중개장치를 제시하고 있다.
본 발명은 이러한 동력전달장치와 관련된 출원인의 다년간의 개발과정에서 얻어진 또 다른 결과물로써,
보다 단순화된 동력전달구성을 통하여 에너지 손실을 가능한 줄이고,
태양기어와 유성기어의 적절한 배열을 통하여 입력되는 최초 동력원의 회전속도를 증속하여 출력되도록 하고,
관성력, 특히 구심력 발생을 위한 웨이트를 통하여 토크의 유지 또는 증가에 기여할 수 있는 동력전달장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 동력전달장치는 전면판과 후면판 사이에 수용부가 형성되어 있는 하우징; 상기 하우징의 전면판에 배열된 회동축에 결합되어 있으며 태양기어부를 갖는 회전체를 포함하는 입력부; 상기 입력부 회전체의 태양기어부에 맞물리는 유성기어, 상기 유성기어가 축결합되어 있으며 상기 하우징의 전면판과 후면판에 배열된 종동축, 그리고 상기 하우징의 수용부 내부에 위치하도록 상기 종동축에 고정 배열된 웨이트를 포함하는 단위종동부들이 복수개 배열되어 이루어지되, N개의 상기 유성기어는 [360°/N]의 각도를 두고 배열되어 있는 관성력발생부; 및 상기 관성력발생부 단위종동부의 종동축에 배열되고 상기 후면판에 노출된 연결기어, 상기 연결기어에 맞물려 회동되도록 중개기어를 갖는 중개축을 포함하는 출력부를 포함하여 이루어진다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리수가 동일한 참조부호는 동일한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동력전달장치(A)는 크게 원통형상을 갖는 하우징(10), 상기 하우징의 전면판(11)에 배열된 회전체(23)를 포함하는 입력부(20), 상기 입력부 회전체의 태양기어부(25)와 맞물리는 유성기어(33)와 웨이트(35)를 갖는 단위종동부(30A)들로 이루어진 관성력발생부(30), 그리고 출력부(40)로 이루어져 있다.
상기 하우징(10)은 원통체(15)와, 상기 원통체(15)의 양단 개구부를 덮는 전면판(11)과 후면판(13)으로 이루어져 있다.
상기 전면판(11) 및 후면판(13)과 관련하여 전후의 개념은 입력부(20)가 구비된 쪽을 전방으로 하고 출력부(40)가 구비된 쪽을 후방으로 한 것으로, 동력전달 과정의 선후관계를 고려하여 정한 것이다.
상기 전면판(11) 및 후면판(13)에 형성된 절개공(11a)(13a)은 재료를 절감하고 수용부(10A) 내부의 상황을 확인하도록 하기 위한 것이다.
상기 원통체(15)와 전면판(11) 및 후면판(13)은 스크류(S)에 의하여 결합 고정되어 있다.
상기 원통체(15)는 관성력발생부(30)의 웨이트(35)를 위한 수용부(10A)를 형성할 수 있어야 한다는 조건을 충족하는 한 다양한 형태로 변형될 수 있다.
상기 전면판(11) 및 상기 후면판(13)의 중앙에는 회동축(21) 및 종동축(31)과 마찰저항 감소를 위한 베어링(B)을 수용하는 구멍(미지칭 됨)이 3개씩 형성되어 있다.
상기 하우징(10)의 전면판(11)에 구비된 입력부(20)는 베어링(B)이 개재된 상태로 회동축(21)을 가지며, 상기 회동축에는 태양기어부(25)를 갖는 회전체(23)가 구비되어 있다.
상기 태양기어부(25)는 특히 내치기어로 되어 있으며, 상기 태양기어부(25)와 상기 회전체(23)는 제조 용이성을 위하여 따로 제작되어 체결스크류(미 도시됨)에 의하여 결합되어 있다.
상기 회전체(23)의 중앙에는 전기모터나 내연기관과 같은 동력원과의 연결을 위한 기어 또는 스프라인(spline) 방식의 연결부(27)가 형성되어 있는데, 동력원 연결부는 다양한 형태로 변형될 수 있다.
다음으로 상기 입력부(20)와 연결되는 관성력 발생부(30)는 복수개의 단위종동부(30A)들로 이루어진다.
상기 단위종동부(30A)는 우선 상기 하우징(10)의 전면판(11) 및 후면판(13)을 관통하여 전면판 및 후면판과의 사이에 각각 베어링(B)이 개재된 상태로 배열되어 있는 종동축(31)을 가지며, 상기 종동축(31)의 전면판(11) 쪽에는 상기 입력부(20)의 태양기어부(25)와 맞물리는 유성기어(33)가 축결합되어 있다.
또 상기 종동축(31)에는 상기 하우징(10)의 수용부(10A)에 위치하는 웨이트(35)가 키(key) 등에 의하여 공회전이 방지되는 형태로 결합되어 있다.
도시된 상기 웨이트(35)는 원판형상을 갖고, 각 단위종동부(30A)의 웨이트는 서로 다른 평면상에 배열되어 있어 각 웨이트의 회전이 다른 웨이트와의 충돌이나 접촉에 의하여 방해받지 않도록 되어 있다.
상기 종동축(31)은 상기 웨이트의 무게 중심에 위치하며, 상기 웨이트는 대칭된 형상을 가지며, 설계의 간편성을 고려할 때 원판형상인 것이 바람직하다.
N개의 단위종동부일 경우, N개의 유성기어(33)가 상기 태양기어부(35)와 맞물리도록 배열됨에 있어 [360°/N]의 각도를 두고 배열되어, 각 유성기어(33)가 규칙적으로 배열되는 것이 바람직하다.
상기 유성기어, 즉 단위종동부의 수는 설계와 제조의 간편성, 그리고 출력부(40)와의 연계 관계를 고려할 때, 2 ~ 5개인 것이 바람직하다.
상기 태양기어부(25)와 유성기어(33)의 기어이(teeth) 비율은 [10:1 ~3:1]일 수 있으며, 입력 회전속도에 대하여 적절한 출력 증속을 고려하여 비율을 선택한다.
상기 웨이트(35)의 무게, 결국 본 발명에 따른 동력전달장치(A)의 크기는 그 사용목적에 따라 적절하게 선택되는데, 예를 들어 도시된 바와 같이 단위종동부(30A)가 2개이고 동력전달장치가 소형 발전기를 위하여 사용될 경우 각 웨이트는 40kg 정도의 무게를 가질 수 있다.
상기 입력부(20) 회전체(23)의 태양기어부(23)와 상기 관성력발생부(30)의 유성기어(33)는 평기어보다 기어의 이가 부드럽게 맞물리기 때문에 이물림이 원활하여 진동이나 소음이 줄고, 또 평기어보다 접촉선의 길이가 길어지므로 큰 힘을 전달할 수 있다는 장점을 갖는 헬리컬기어인 것이 바람직하다.
도 3a에는 입력부(120)의 태양기어부(125)가 내헬리컬 기어로 되어 있고, 관성력발생부의 유성기어(133) 역시 헬리컬기어인 것으로 도시되어 있다.
또 헬리컬 기어는 평기어에 비해 중심축 방향으로 발생하는 추력(推力, Thrust load)을 없앨 목적으로 비틀림 방향이 다른 두 개의 헬리컬 기어을 조합한 더블헬리컬기어인 것이 보다 바람직하다.
특히 더블 헬리컬기어는 본 발명의 출원인에 의한 실용신안등록 제0332350호(2003.10.28) 『더블 헬리컬 기어』에서 제시된 것일 수 있다.
다음으로 본 발명에 따른 동력전달장치(A)에서 출력부(40)는 상기 관성력발생부(30) 단위종동부(30A)의 종동축(31)에 배열되고 상기 후면판(13)에 노출된 연결기어(45)를 포함한다.
또 상기 연결기어(45)에 맞물려 회동되도록 중개기어(43)를 갖는 중개축(41)이 구비되어 있으며, 상기 중개축(41)을 통하여 발전기 등의 최종 목적장치가 작동된다.
상기 연결기어(45)와 중개기어(43)는 도시된 바와 같이 직접적으로 연결될 수 도 있고 별도의 기어나 벨트를 통하여 연결될 수도 있다.
상기 연결기어(45)와 중개기어(43)는 헬리컬 기어이거나 더블 헬리컬 기어일 수 있다. 도 3b에는 헬리컬 기어로 되어 있는 출력부(140)의 중개기어(143) 및 연결기어(145)가 도시되어 있다.
상기 중개축(41)이 삽입지지 되는 상기 후면판(13)에는 베어링(B)을 구비한 지지부(47)(도 2 참조)가 형성되어 있어 저항을 줄일 수 있도록 되어 있다.
이상과 같은 동력전달장치(A)에서 상기 입력부(20) 회전체(23)의 동력원 연결부(27)로 입력되는 동력원의 회전력은 태양기어부(25)를 거쳐 상기 관성력발생부(30)의 각 단위종동부(30A)의 유성기어(33)로 전달되어 증속된다.
상기 관성력발생부(30)의 종동축(31)이 회동됨에 따라 웨이트(35)가 회전되면서 중량에 의하여 회전가속도가 발생하고 관성력, 특히 구심력이 발생되므로 토크의 유지 내지 증가가 가능하게 된다.
상기 종동축(31)의 후면판(13) 쪽에 구비된 연결기어(45)의 회전력은 중개기어(43)를 거쳐 지지부(47)에 배열된 중개축(41)으로 전달되고, 발전기와 같은 최종 목적장치를 회전시키게 된다. 본 발명에 따른 동력전달장치(A)의 사용목적에 따라 상기 중개축(41) 이후에 감속 또는 증속을 위한 변속수단이 배열될 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 동력전달장치는 보다 단순화된 동력전달구성을 통하여 에너지 손실을 가능한 줄일 수 있고, 태양기어와 유성기어의 적절한 배열을 통하여 입력되는 최초 동력원의 회전속도를 증속하여 출력되도록 하였으며, 관성력, 특히 구심력 발생을 위한 웨이트를 통하여 토크의 유지 또는 증가에 기여할 수 있다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 동력전달장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 동력전달장치의 분해사시도,
도 2는 본 발명에 따른 동력전달장치의 결합단면도,
도 3a는 입력부에 헬리컬 기어를 적용한 것을 나타낸 분해사시도,
도 3b는 출력부에 헬리컬 기어를 적요한 것을 나타낸 분해사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
A: 동력전달장치 10: 하우징
11: 전면판 13: 후면판
15:원통체 20: 입력부
21: 회동축 23: 회전체
25: 태양기어부 30: 관성력발생부
31: 종동축 33: 유성기어
35: 웨이트 40: 출력부
41: 중개축 43: 중개기어
45: 연결기어

Claims (6)

  1. 전면판과 후면판 사이에 수용부가 형성되어 있는 하우징;
    상기 하우징의 전면판에 배열된 회동축에 결합되어 있으며 태양기어부를 갖는 회전체를 포함하는 입력부;
    상기 입력부 회전체의 태양기어부에 맞물리는 유성기어,
    상기 유성기어가 축결합되어 있으며 상기 하우징의 전면판과 후면판에 배열된 종동축, 그리고
    상기 하우징의 수용부 내부에 위치하도록 상기 종동축에 고정 배열된 웨이트를 포함하는 단위종동부들이 복수개 배열되어 이루어지되,
    N개의 상기 유성기어는 [360°/N]의 각도를 두고 배열되어 있는 관성력발생부; 및
    상기 관성력발생부 단위종동부의 종동축에 배열되고 상기 후면판에 노출된 연결기어, 상기 연결기어에 맞물려 회동되도록 중개기어를 갖는 중개축을 포함하는 출력부를 포함하여 이루어진 동력전달장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력부 회전체의 태양기어부는 내치기어인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입력부 회전체의 태양기어부와 상기 관성력발생부의 유성기어는 헬리컬 기어인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 헬리컬 기어는 더블 헬리컬 기어인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관성력발생부의 웨이트는 원판형상을 갖고,
    상기 각 단위종동부의 웨이트는 서로 다른 평면상에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력부의 연결기어 및 중개기어는 헬리컬 기어인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
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