KR100799547B1 - 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동력전달 시스템에 관한 것으로, 그 구성은 실린더와 실린더 로드에 의해 동력원을 발생시기는 엔진; 상기 실린더 로드에서 연장되는 크랭크와 변환바에 의해 연결되어 실린더 로드의 직선 운동을 회전운동으로 변환하는 변환수단; 및 일측은 상기 크랭크와 연결되고 타측은 상기 변환수단과 연결되어 크랭크와 변환수단에서 전달되는 회전력을 합하여 외부로 출력하게 하는 차동 기어 장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 엔진 출력을 최소한의 손실을 갖고 전달하게 함으로써 엔진 출력을 최대로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 엔진에 가해지는 저항을 최소화할 수 있게 되는 효과가 있다.

변환수단, 차동 기어 장치

Description

동력전달장치{Apparatus for Transferring Power}

도 1a 또는 도 1b는 일반적인 엔진의 작동을 나타내는 개략도.

도 2는 엔진에서 발생되는 출력을 그래프로 나타낸 도표.

도 3은 본 발명의 동력 전달 시스템을 나타내는 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 작동 상태를 나타내는 개략도.

도 5는 도 3에 도시된 변환바를 나타내는 개략도.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 동력전달 시스템 110 : 엔진

111 : 실린더 112 : 실린더 로드

114 : 크랭크 116 : 크랭크 축

120 : 변환수단 130 : 변환바

132 : 외통 134 : 로드

140 : 변속기 150 : 차동 기어 장치

본 발명은 동력전달장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진 출력을 최 소한의 손실을 갖고 전달하게 함으로써 엔진 출력을 최대로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 엔진에 가해지는 저항을 최소화할 수 있게 되는 동력전달장치에 관한 것이다.

일반적으로 동력전달장치는 발생된 구동력을 별도의 구성요소로 전달하는 역할을 하는 것을 말한다.

즉, 엔진 등에서 발생된 출력을 바퀴에 인가하기 위한 수단으로 이용되거나 발전기에서 발생된 출력을 이용해 전기에너지로 전환하기 위한 수단으로 이용되기도 한다.

이러한 동력전달장치중 엔진의 실린더 행정에 의해 발생된 출력을 전달하기 위한 수단으로 크랭크와 크랭크축을 이용한 방식이 보편적으로 이용되고 있다. 이 방식은 도 1a 또는 도 1b에 도시된 바와 같이, 엔진(1)은 실린더(2)와 실린더 로드(3), 상기 실린더 로드(3)와 연결되는 크랭크(4), 그리고 크랭크의 직선 운동을 회전운동으로 변환시키는 크랭크축(5)으로 기본적인 구성을 하고 있다. 이 엔진(1)은 기본적으로 2행정 또는 4행정의 주기를 갖고 동작하는데, 엔진의 수가 2개 이상 일 경우에는 보통 4행정 주기를 갖도록 하는 것이 일반적이다. 이러한 주기를 보면 실린더(2) 내에 연료와 공기를 공급하는 흡기행정, 공급된 연료와 공기를 압축하는 압축행정, 압축된 혼합 연료를 스파크에 의해 폭발시키는 폭발행정, 폭발된 연료를 배기하는 배기행정으로 이루어진다. 이 주기를 반복적으로 수행하며 실린더 로드(3)와 연결된 크랭크(4)를 수직운동시키게 되고, 상기 크랭크축(5)은 크랭크(4)의 직선운동을 회전운동으로 변환시켜 외부로 전달하게 되는 것이다.

그러나 이러한 크랭크와 크랭크축에 의해 동력전달 방식은 도 1a에 도시된 바와 같이 실린더 로드(3), 크랭크(4), 크랭크축(5)이 수직 방향으로 직선이 되는 압축 및 폭발 행정에서 최초 출력을 발생시키게 되는데, 이때 상호 직선을 이루고 있는 상태여서 폭발에 의해 구동력이 크랭크 및 크랭크축에 의해 분산 소진되어 크랭크와 크랭크축이 일정 각도 이상 엇각이 되었을 때 최대 출력을 발생하는 구조로 되어 실린더 내에서 발생 된 최대 출력이 크랭크와 크랭크축에 의해 일정부분 소진된 나머지가 외부로 전달되고 있어 실제 엔진에서 발생할 수 있는 최대 출력의 손실 발생이 많아지는 문제점이 있었다.

이러한 예로서 도 2에 도시된 바와 같이 실린더 로드에 의해 크랭크가 일정 각도(47~50°)에서 최대 출력을 발생하고 회전 각도가 커질수록 출력이 감소되는 것을 알 수 있다. 즉, 엔진에 의해 발생된 최대 출력이 직선으로 나열된 크랭크와 크랭크축에 의해 일정부분 소진시키며 크랭크와 크랭크축을 서로 엇각이 되게 한 후에야 최대 출력을 발생할 수 있게 되므로 최대 출력 도달을 위해 각도 형성시점까지는 출력을 소진시켜야 하는 문제점 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 엔진 출력을 최소한의 손실을 갖고 전달하게 함으로써 엔진 출력을 최대로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 엔진에 가해지는 저항을 최소화할 수 있게 되는 동력전달장치를 제공함에 있다.

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.

본 발명의 동력전달 시스템은, 실린더와 실린더 로드에 의해 동력원을 발생시기는 엔진; 상기 실린더 로드에서 연장되는 크랭크와 변환바에 의해 연결되어 실린더 로드의 직선 운동을 회전운동으로 변환하는 변환수단; 및 일측은 상기 크랭크와 연결되고 타측은 상기 변환수단과 연결되어 크랭크와 변환수단에서 전달되는 회전력을 합하여 외부로 출력하게 하는 차동 기어 장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 변환수단은 회전력이 한방향으로만 가능하게 하는 클러치 베이링;인 것이 바람직하며, 상기 변환바는 크랭크와 연결되는 로드와 상기 로드가 삽입되는 외통으로 이루어져 상기 로드가 외통에서 삽탈되며 길이가 가변되게 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 변환수단과 차동 기어 장치 사이에는 크랭크 축과의 회전비를 동일하게 하는 변속기;가 구비되도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 3에 도시된 바에 의하면 동력전달 시스템(10)은 엔진(120), 변환수단(120), 변환바(130), 변속기(140) 및 차동 기어 장치(150)로 이루어진다.

상기 엔진(110)은 실린더(111), 실린더 로드(112), 크랭크(114) 및 크랭크 축(116)으로 이루어진 엔진(110)에 의해 직선 운동을 회전운동으로 변환하여 발생된 회전력을 크래크 축(116)을 통해 외부로 전달하게 하는 역할을 수행한다. 여기서 상기 엔진(110)은 공지의 일반적 기술이다.

상기 변환수단(120)은 상기 크랭크 축(116)으로부터 일정 간격 이격된 위치에 나란하게 축(미도시) 결합되어 있으며, 변환바(130)에 의해 상기 크랭크(114)와 연결되어 있다. 여기서 상기 변환수단(120)은 축 외주를 감싸는 클러치 베어링인 것이 바람직하다.

상기 변환바(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 외통(132)이 변환수단(120)과 연결되고, 로드(134)가 크랭크(114)에 고정된 브라켓(135)와 연결축(133)에 의해 회동 가능하게 결합되어 상기 크랭크(114)의 승강하게 위해 상기 로드(134)가 외통(132) 내부에서 삽탈되며 길이를 가변할 수 있게 하고 있다.

상기 차동 기어장치(150)는 두개의 입력 축과 한개의 출력 축으로 이루어지는 것으로써 두개의 입력 축에서 각각 다른 회전력이 입력되더라도 출력 축에서 동일한 회전력을 갖고 출력될 수 있게 하는 장치이다. 상기 차동 기어 장치는 공지의 일반적 기술임으로 그 구성의 구체적인 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 작동상태를 설명한다.

도 3을 참조하면, 상기 실린더(111) 내에 마련된 실린더 로드(112)가 상사점에 위치한 상태로 크랭크(114)와 크랭크 축(116)이 수직 방향으로 정렬된 상태이다. 그리고 상기 변환바(130)와 크랭크(114)는 수평하게 위치된 상태이다. 이 상태에서 도 4에 도시된 바와 같이 실린더(111) 내에서 발생되는 폭발력에 의해 실린더 로드(112)가 하강하게 되며 크랭크(114) 또한 하강하게 되고 크랭크와 연결된 크랭크 축(116)은 크랭크가 하강한 만큼 회전하게 된다. 이때 상기 크랭크와 연결된 변환바(130)는 크랭크 축(116)이 회전하며 이동시킨 크랭크(114)의 이동 간격 만큼 길이가 변환하며 상기 변환수단(120)을 회전시키게 된다.

그리고 상기 크랭크 축(116)의 회전력은 차동 기어 장치(150) 측으로 전달되게 되고, 변환수단(130)의 회전력 또한 차동 기어 장치(150) 측으로 전달되게 된다. 한편 상기 변환수단(130)은 클러치 베이링에 의해 구동되고 있어서 변환바가 크랭크에 의해 하강할 때에는 회전력을 발생시키고, 반대로 변환바가 크랭크에 의해 상승할 때에는 회전력이 발생되지 않게 함으로써 회전력이 한 방향으로만 발생하게 된다. 또한 상기 변환수단(120)에서 전달되는 회전력을 변속기(140)를 통해 증가시켜 차동 기어 장치(150)로 전달시 크랭크 축(116)과의 회전비를 균일하게 한다.

그리고 상기 차동 기어 장치(150)는 변환수단(120)과 크랭크 축(116) 양측에서 전달된 회전력을 합하여 외부로 출력하게 되는데, 이때 상기 차동 기어 장치는 변환수단(120)과 크랭크 축(116) 중 어느 한쪽의 회전력이 강할 경우 서로의 회전력 벨런싱을 조정하여 출력하도록 하고 있다.

본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

본 발명에 따르면, 엔진 출력을 최소한의 손실을 갖고 전달하게 함으로써 엔진 출력을 최대로 활용할 수 있을 뿐만 아니라 엔진에 가해지는 저항을 최소화할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 실린더와 실린더 로드에 의해 동력원을 발생시기는 엔진;

   상기 실린더 로드에서 연장되는 크랭크와 변환바에 의해 연결되어 실린더 로드의 직선 운동을 회전운동으로 변환하는 변환수단; 및

   일측은 상기 크랭크와 연결되고 타측은 상기 변환수단과 연결되어 크랭크와 변환수단에서 전달되는 회전력을 합하여 외부로 출력하게 하는 차동 기어 장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력전달 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 변환수단은 회전력이 한방향으로만 가능하게 하는 클러치 베이링;인 것을 특징으로 하는 동력전달 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 변환바는 크랭크와 연결되는 로드와 상기 로드가 삽입되는 외통으로 이루어져 상기 로드가 외통에서 삽탈되며 길이가 가변되게 하는 것을 특징으로 하는 동력전달 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 변환수단과 차동 기어 장치 사이에는 크랭크 축과의 회전비를 동일하게 하는 변속기;가 구비되도록 하는 것을 특징으로 하는 동력전달 시스템.

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