KR101203908B1 - 회전토크발생장치 - Google Patents

Abstract

(과제)
큰 토크를 효율적으로 발생시키는 회전토크발생장치를 제공한다.
(해결수단)
출력축 2와 이 출력축 2상에 직렬로 배치되는 제1, 제2 회전기 3a, 3b를 갖추고 있으며, 제1, 제2회전기 3a, 3b는 각각 날개지지축 4a, 4b와, 이 날개지지축 4a, 4b에 돌출되어 있는 회동날개 9a, 9b와, 그 회동날개 9a, 9b 및 상기 날개지지축 4a, 4b를 수용하는 케이싱 7a, 7b와, 그 케이싱 7a, 7b 내에 형성되는 수용공간 37a, 37b와, 회동날개 9a, 9b에 의해 수용공간 37a, 37b가 나누어져 형성되는 제1공간 22a₁, 22b₁에 액체 13, 15를 압입 및 배출하는 제1압입배출관 5a, 5b와, 회동날개 9a, 9b에 의해 수용공간 37a, 37b가 나누어져 형성되는 제2공간22a₂, 22b₂에 액체 14, 16을 압입 및 배출하는 제2 압입배출관 6a, 6b를 갖추고 있는 회전토크발생장치를 통해 해결한다.

Description

회전토크발생장치{ROTATION TORQUE GENERATION DEVICE}

본 발명은 피스톤의 왕복회동운동을 이용한 회전토크발생장치에 관한 것으로, 왕복회동운동을 하는 피스톤을 최소한 2개 갖추고, 그것을 서로 반대방향으로 거의 같은 속도로 왕복회동운동을 하도록 하여 출력축에 일정방향의 토크를 연속적으로 발생시킬 수 있으며, 피스톤의 왕복회동운동에 의해 발생하는 진동 및 소음을 저감시키고, 또한 피스톤의 왕복회동운동에 의해 발생하는 회전력(토크)을 출력축에 직접 전달하여 큰 토크를 쉽게 발생시킬 수 있는 회전토크발생장치에 관한 것이다.

종래의 피스톤운동을 하는 내연기관을 이용하여 토크를 발생시킬 경우, 피스톤의 왕복운동과 함께 진동 및 소음이 발생하거나, 그 진동으로 인해 장치가 쉽게 손상된다는 과제가 있었다.

한편, 전력으로 모터를 구동시켜 토크를 발생시킬 경우, 큰 토크를 발생시키려면 우선 모터의 회전속도를 높인 후 기어 등을 이용하여 회전속도를 저하시켜야 하기 때문에, 많은 전력을 소비하는 비효율적인 방법이었다.

또한, 일반적으로 동력발생장치와 펌프는 구성이 동일하다. 이러한 동력발생장치/펌프에 있어서 축을 외력에 의해 구동시켜 피스톤을 작동시킨 경우에는 펌프의 역할을 하고, 상기 동력발생장치/펌프에 있어서 피스톤을 외력으로 인해 구동시켜 축을 작동시킨 경우에는 동력발생장치의 역할을 한다.

따라서, 종래의 펌프에 관한 발명은 회전토크발생장치로서도 이용할 수 있는 가능성이 있다.

특허문헌１에는 실린더 내에 배치된 피스톤이 그 축선 주위를 일정 방향으로 회전하면서 왕복운동 하는 「용적변환기」에 관한 발명이 개시되어 있다.

특허문헌１에 기재된 발명은 실린더 내에 축선 방향으로 배치되어 있는 회전축을 회전 가능하도록 설치하고, 그 회전축에 관통되는 피스톤이 그 축선 주위를 회전축과 함께 일정방향으로 회전하면서 왕복운동을 하도록 구성된 것을 회전축 위에 여러 개 직렬로 배치한 것이다.

상기 구성의 특허문헌1과 관련된 「용적변환기」는, 예를 들면, 회전축상의 피스톤들을, 이 피스톤을 수용하는 실린더에 압축기 등을 이용하여 압축공기를 보내 작동 시켜, 각 피스톤이 왕복운동 할 때의 위상을 다르게 한다면 회전축을 구동시킬 수 있을 것이라고 생각하여, 그 결과 피스톤의 왕복운동을 이용하여 진동의 발생을 제어하면서 토크를 발생시킬 수 있는 가능성이 있었다.

또한, 특허문헌2에는 「왕복회전식 피스톤시스템 및 이를 이용한 압력펌프와 내연기관」이라는 발명이 개시되어 있다.

특허문헌2에 기재된 발명과 관련된 왕복회전식내연기관은, 내부에 공간부를 형성하여 환형상을 이루는 실린더와 상기 실린더 내부의 동일한 원주상에 서로 교체 형식으로 배치된 제1 및 제2그룹의 피스톤으로 구성되어, 각 그룹은 서로 반대방향의 동일한 속도로 일정한 원호를 왕복운동 하는 다수의 피스톤과, 상기 인접하는 두 개의 피스톤이 서로 만나는 지점인 실린더 부품마다 배치되어 외부에서 내부로 유입되는 유체의 흐름을 조절하는 다수의 흡입밸브와, 상기 인접하는 두 피스톤이 서로 만나는 지점인 실린더 부품마다 배치되어 내부에서 외부로 배출되는 유체의 흐름을 조절하기 위한 다수의 배기밸브와, 상기 다수의 피스톤의 왕복운동으로 인하여 형성되는 다수의 공간에 각각 설치되어 상기 다수의 피스톤이 상사점 또는 하사점에 도달할 때마다 상기 흡입밸브를 통해서 각 공간에 흡입된 연료와, 공기의 혼합기체를 점화시키기 위한 다수의 점화수단과, 다수의 공간에 있어서 순차적으로 혼합기체의 흡입행정, 혼합기체의 압축행정, 혼합기체의 점화에 의한 연소가스 팽창행정 및 연소가스 배기행정이 이루어지도록 상기 다수의 흡입밸브와 배기밸브 및 점화수단을 제어하기 위한 제어수단과, 상기 연소가스 팽창행정에 의해 서로 반대방향으로 동일한 속도로 상기 실린더 내의 일정한 원호를 왕복운동 하는 제1 및 제2 피스톤에 각각 접속되어 상기 왕복운동을 회전운동으로 변환시키기 위한 제1 및 제2 크랭크수단과, 상기 제1 및 제2 크랭크수단의 반대방향회전력을 통합하여 하나의 회전동력을 발생시키기 위한 제1 및 제2크랭크기어로 구성되어, 상기 제 1 또는 제2 크랭크기어의 회전축에서 회전동력을 얻는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 발명에 의하면, 인접하는 피스톤이 서로를 반대방향의 동일한 속도로 회전 및 역회전시킴으로 해서 그 합력을 0으로 만들 수는 효과가 있다. 그 결과, 토크를 발생시킬 때 피스톤운동에 의해 발생하는 진동이 서로 상쇄되어 진동과 소음 및 그로 인한 편마모를 줄여 기계의 수명을 연장시키는 효과가 있다.

특개평1-177478호공보 특개2002-531744호공보

그러나, 상기 특허문헌1에 개시되어 있는「용적변환장치」는 실린더 내에서 피스톤을 사용하여 기체를 압축하기 위한 장치이며, 본 발명에 해당하는 회전토크발생장치와는 본래의 기술적인 관념이 완전히 다르다.

즉, 실린더 내의 피스톤은 중앙에 배치된 회전축에 의해 회전되며, 그 회전력을 지닌 상태에서 실린더 안쪽에 있는 홈을 볼캠의 안내를 받아 이동하기 때문에, 피스톤의 왕복운동 시의 실린더 내벽과의 마찰이 커진다. 이러한 큰 마찰력에 저항하면서 피스톤이 이동하는 것이며, 피스톤 자체를 이동시킴으로써 회전축을 회동시킨다는 기술적 관념이 아니다.

그 때문에 압축기 등을 이용하여 실린더 내에 압축공기를 들여보낸 경우 피스톤을 원활히 움직이기가 어려워, 일정방향의 토크를 연속적이고 효율적으로 발생시키지 못할 가능성이 높았다.

또한, 상기 특허문헌2에 기재되어 있는 발명에 있어서는, 진동과 소음을 방지하면서 일정방향의 토크를 발생시킬 수 있다고 생각되나, 특허문헌 2의 왕복회전식 내연기관에 의해 큰 토크를 발생시키기 위해서는 실린더 수를 늘려서 출력을 높힐 필요가 있었다.

이것은 높은 출력을 실현시키기 위해서는 많은 연료를 소비할 필요가 있다는 것을 의미하며, 효율적인 토크의 발생수단이라고는 할 수 없었다.

또한, 특허문헌2에서는 왕복회전식 내연기관에서 일정방향으로 회전하는 토크를 지속적으로 발생시키기 위해서는 피스톤의 왕복운동을 회전력으로 변환시킬 크랭크수단이나 크랭크기어를 마련할 필요가 있으나, 출력축에 힘이 전달될 때까지의 기구가 복잡할수록 출력축으로 가는 출력이 저하되기 쉬워, 이러한 이유에서도 상기 특허문헌2에 기재된 발명은 큰 토크를 발생시킬 필요가 있는 경우에는 효율적인 수단이라고는 하기 어려웠다.

본 발명은 종래의 과제를 해결한 것이며, 왕복회동운동을 하는 피스톤을 최소한 2개 갖추고 그것을 서로 반대방향으로 거의 같은 속도로 왕복회동운동 시킴으로써 일정방향의 토크를 출력축에 연속적으로 발생시킬 수 있으며, 피스톤의 왕복회동운동에 의해 발생하는 진동 및 소음을 저감시켜, 피스톤의 왕복회동운동에 의해 발생하는 회전력(토크)을 출력축에 직접 전달함으로써 큰 토크를 쉽게 발생시킬 수 있는 회전토크발생장치를 제공하는 것이다.

청구의 범위 1항기재의 발명인 회전토크발생장치는 막대형의 출력축과 그 출력축상에 직렬로 배치되는 제1회전기 및 제2회전기를 갖추고 있으며, 제1회전기 및 제2회전기는 각각 출력축을 감싸고 있는 원통형상의 날개지지축과, 그 날개지지축의 외측면에 돌출되어 있는 회동날개와, 그 회동날개 및 그것을 작동시키는 액체를 수용하는 수용공간과, 그 수용공간을 형성하는 케이싱과, 회동날개에 의해 수용공간이 나뉘어 형성되는 제1공간에 액체를 압입 및 배출하기 위한 제1 압입배출관과, 회동날개에 의해 수용공간이 나뉘어 형성됨과 동시에 회동날개를 사이에 두고 제1공간과 대항하는 위치에 형성되는 제2공간에 액체를 압입 및 배출하는 제2 압입배출관을 갖추고 있다. 이로 인해 제1공간에 액체를 압입?배출함과 동시에 제2공간에 액체를 압입?배출함으로써 회동날개가 왕복회동운동을 하고, 제2회전기의 회동날개는 제1회전기의 회동날개와 다른 위상으로 왕복회동운동을 하여, 제1회전기 및 제2회전기의 회동날개가 왕복회동운동 할 때 그 왕회동 혹은 복회동 중 한쪽에서만 출력축과 날개지지축이 연동하는 것을 특징으로 한다. 또한, 회동날개는 케이싱의 내측면과 대항하는 면에 형성되는 홈부와, 홈부에 수용되면서 케이싱의 내측면과 회동날개 사이의 틈을 메우는 감합 부재와, 회동날개의 피압면에 형성되는 액체의 유입구와, 홈부 바닥에 형성되는 액체의 도출구를 연통시키는 구멍을 최소한 1개 갖추는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 회전토크발생장치에 있어서, 출력축은 제1회전기 혹은 제2회전기에서 발생한 특정방향의 회전력(토크)을 출력하는 작용을 한다.

더 구체적으로는, 제1, 제2회전기의 케이싱은 수용공간을 형성시키는 작용을 한다. 그리고, 수용공간은 회동날개와 액체를 수용하는 작용을 한다. 또, 회동날개는 수용공간을 나누어 제1공간 및 제2공간을 형성시키는 작용을 한다.

그리고, 제1, 제2회전기에 있어서 제1공간에 액체가 압입되고, 이와 동시에 제2공간에서 액체가 배출됨으로써 제1회전기의 회동날개를 순방향으로 회동시키는 작용을 한다. 또한, 제1, 제2 회전기에 있어서 제1공간에서 액체가 배출됨과 동시에 제2공간에 액체가 압입됨으로써 제1, 제2 회전기의 회동날개를 역방향으로 회동시키는 작용을 한다.

이 때, 제1, 제2공간에 압입된 액체는 그 정압(靜壓)으로 인해 회동날개의 피압(被壓)면을 압압하여 회동날개를 작동(회동)시키는 작용을 한다.

또, 상기 동작을 반복함으로써 제1, 제2회전기와 관련된 각각의 회동날개를 왕복회동운동시키는 작용을 한다.

그 결과, 날개지지축에 일정시간마다 시계방향의 토크와 반시계방향의 토크를 번갈아 발생시키는 작용을 한다.

그리고, 제1 회전기 및 제2 회전기의 회동날개가 왕복회동운동 할 때 그 왕회동 혹은 복회동 중 한쪽에만 출력축과 날개지지축을 연동시킴으로 해서 출력축에 일정방향의 토크만을 출력시키는 작용을 한다.

또, 제1 회전기 혹은 제2 회전기에 있어서 제1 및 제2압입배출관은 제1공간 혹은 제2공간에 액체를 압입?배출시키는 작용을 한다.

또한, 제2회전기의 회동날개에 제1회전기의 회동날개와 다른 위상으로 왕복회동운동을 시킴으로써 출력축에 일정방향의 토크를 연속적으로 발생시키는 작용을 한다.
그리고 청구의 범위 1항에 기재된 발명에 있어서, 감합 부재는 회동날개와 케이싱 내측면 사이의 틈을 메워 한쪽 공간에 압입된 액체가 다른 쪽 공간으로 누출되는 것을 방지하는 작용을 한다.
또, 회동날개에 형성되는 홈부는 그 내부에 감합 부재를 수용함과 동시에, 감합 부재가 케이싱의 내측면과 회동날개에서 케이싱의 내측면에 대항하는 면 사이를 미끄러지듯 이동할 수 있도록 작용한다.
또한, 회동날개에 형성된 구멍은 압입된 액체의 일부를 피압면에 형성되는 액체의 유입구로부터 얻은 후 홈부 바닥에 형성되는 도출구에 도출하는 작용을 한다. 또, 도출구에서 홈부 바닥으로 도출되는 액체는 홈부에 수용되는 감합 부재를 케이싱의 내측면 쪽으로 밀어내는 작용을 한다.

청구의 범위 2항에 기재된 발명인 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항에 기재된 회전토크발생장치이며, 날개지지축과 출력축은 출력축의 역전을 방지하는 베어링을 통해 접속되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항에 기재된 발명과 같은 작용을 한다.

또한, 출력축의 역전을 방지하는 베어링은 회동날개가 특정방향과 반대방향으로 회동할 경우 날개지지축과 출력축이 연동하는 것을 방지하는 작용을 한다.

그 결과, 출력축에 특정방향의 토크만을 확실히 제공하는 작용을 한다.

청구의 범위 3항에 기재된 발명인 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항 또는 청구의 범위 2항에 기재된 회전토크발생장치이며, 제1회전기와 제2회전기의 회동날개는 서로 역동하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항 또는 청구의 범위 2항에 기재된 발명과 같은 작용을 함과 동시에, 제1회전기와 제2회전기는 번갈아 출력축에 일정방향의 토크를 출력하는 작용을 한다.

그 결과, 청구의 범위 3항에 기재된 발명에 있어서 출력축에 대하여 일정방향으로 연속적인 토크를 출력하기 위해 필요한 회전기를 최소한 2대로 하는 작용을 한다.

청구의 범위 4항에 기재된 발명인 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항 에서 청구의 범위 3항 중의 한 항에 기재된 회전토크발생장치며, 제1회전기 및 제2회전기 각각에 있어서 제1압입배출관 및 제2압입배출관은 회동날개의 시작점 또는 끝점을 형성하는 상기 케이싱의 내측면에서, 상기 회동날개의 날개지지축에 의해 지지되지 않는 단부쪽에 구비된다는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항에서 청구의 범위 3항의 각 항에 기재된 발명과 같은 작용을 함과 동시에, 제1회전기 및 제2회전기의 각각에 있어서 제1압입배출관 및 제2압입배출관을 회동날개의 시작점 및 끝점을 형성하는 케이싱의 내측면에서 날개지지축에 의해 지지되지 않는 단부쪽에 구비함으로써, 제1회전기 및 제2회전기와 관련된 각각의 회동날개를 액체의 정압과 함께 액체의 운동에너지로도 작동시키는 작용을 한다.

그리고, 제1회전기 및 제2회전기에 있어서 각각 제1압입배출관 및 제2압입배출관이 출력축의 근방에 배치되지 않으므로 케이싱 내에서 회동날개가 회동왕복운동 할 때 1회당 회전 시간을 길게 하는 작용을 한다.

청구의 범위 5항에 기재된 발명인 회전토크발생장치는, 청구의 범위 1항에서 청구의 범위 4항 중 한 항에 기재된 회전토크발생장치이며, 구멍의 피압면에 형성된 유입구는 회동날개에서 출력축과 날개지지축을 연동시키는 회전토크가 발생시키는 회동을 할 때의 피압면 쪽에 형성된다는 것을 특징으로 한다.

상기 구성의 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항에서 청구의 범위 4항 에 각각 기재된 발명과 같은 작용과 더불어, 특히 회동날개에서 출력축과 날개지지축을 연동시키는 회전토크가 발생시키는 회동을 할 때 한 쪽 공간에 압입된 액체가 다른 공간으로 누출되는 것을 방지하는 작용을 한다.

청구의 범위 7항에 기재된 발명인 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항에서 청구의 범위 6항에 각각 기재된 발명과 같은 작용을 함과 동시에, 제1 회전기의 수용공간을 형성하는 케이싱과 제2회전기의 수용공간을 형성하는 케이싱을 일체화시킴으로써 청구의 범위 7항에 기재한 회전토크발생장치를 소형화하는 작용을 한다.

일반적으로 액체의 정압을 물체의 운동에너지로 변환할 경우 에너지 변환 효율은 매우 높다.

그 때문에, 본 발명의 청구의 범위 1항에 기재된 회전토크발생장치를 이용하면, 제1회동기 및 제2회동기의 회동날개를 각각 액체의 정압에 의해 왕복회동운동시킴으로써 소비에너지를 적게 하면서 날개지지축에 큰 토크를 발생시킬 수 있다.

그 결과, 청구의 범위 1항에 기재된 회전토크발생장치를 이용하면, 전동모터나 액체연료를 이용한 내연기관에 비해 적은 에너지소비량으로 큰 토크를 발생시킬 수 있다.

그리고, 출력축상에 제1회전기 및 제2회전기를 설치하여 각 회전기의 회동날개를 다른 위상으로 왕복회동운동시킬 경우 출력축에 연속적으로 일정방향의 토크를 출력할 수 있다.

또한, 날개지지축에 생긴 토크를 기어 등을 연결하지 않고 직접 출력축에 전달할 수 있기 때문에 청구의 범위 1항에 기재된 회전토크발생장치에서 발생한 토크의 출력이 그 전달 공정에서 저하되는 것을 최소한으로 할 수 있다.

따라서, 청구의 범위 1항에 기재된 회전토크발생장치를 이용하면, 간단한 구조로 쉽게 일정방향의 큰 토크를 연속적으로 발생시킬 수 있다.

즉, 청구의 범위 1항에 기재된 발명에 의하면 일단 회전속도를 높인 후에 감속하여 큰 토크를 얻는 것이 아니라, 회전속도가 낮은 상태에서 큰 토크를 직접 얻을 수 있기 때문에 큰 토크를 발생시킬 때의 에너지 손실을 적게 할 수 있다.
또한, 청구의 범위 1항에 기재된 발명에서는 회동날개에 홈부를 형성하여 그 홈부에 감합 부재를 수용해두고, 회동날개에 형성된 구멍을 통해 액체를 홈부 바닥으로 보냄으로써, 홈부에 수용되는 감합 부재를 케이싱의 내측면으로 밀어낼 수 있다.
그 결과 회동날개에서 케이싱의 내측면에 대항하는 면과 케이싱의 내측면 사이에 형성되는 틈이 메워져 실드 상태가 되어, 회동날개에 의해 나뉘어진 2 개의 공간 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 액체가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
따라서, 케이싱 내에 압입되는 액체의 정압을 효율적으로 토크로 변환시킬 수 있다.
그러므로, 이러한 홈부나 감합부 및 구멍을 갖추지 않는 경위 비교하여, 큰 토크를 출력축에 전달할 수 있다.

그 때문에, 종래의 발전기, 엔진, 감속기 등을 대체하는 큰 토크를 필요로 하는 동력발생원을 제공할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 2항에 기재된 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항에 기재된 발명에 있어서 제1회전기 및 제2회전기의 회동날개가 왕복회동운동 할 때, 그 왕회동 혹은 복회동 중 한쪽에만 출력축과 날개지지축이 연동하도록 출력축의 역전을 방지하는 베어링을 설치한 것이며, 청구의 범위 1항에 기재된 발명과 같은 효과가 있다.

본 발명의 청구의 범위 3항에 기재된 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항 또는 청구의 범위 2항에 기재된 발명과 같은 효과와 함께, 최소한 2대의 회전기를 설치함으로써 각 회전기로부터 번갈아 일정방향의 토크를 출력축에 전달시킬 수 있다.

따라서, 청구의 범위 3항에 기재된 회전토크발생장치는 최소 2대의 회전기를 설치함으로써 출력축에 일정방향의 토크를 연속적으로 출력할 수 있다.

그러므로, 제1회전기 및 제2회전기를 작동시키기 위한 제어기구를 간단하게 할수 있어 청구의 범위 3항에 기재된 회전토크발생장치를 쉽게 제어할 수 있다.

또, 청구의 범위 3항에 기재된 회전토크발생장치를 이용하면, 제1회전기에서 발생하는 진동을 제2회전기에서 발생하는 진동으로 상쇄할 수 있기 때문에, 장치가 구동되면서 생기는 진동과 소음을 저감시킴과 동시에 장치의 편마모를 방지할 수 있다.

따라서, 청구의 범위 3항에 기재된 회전토크발생장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 4항에 기재된 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항에서 청구의 범위 3항에 각각 기재된 발명과 같은 작용을 함과 동시에, 제1회전기 및 제2회전기의 회동날개를 액체의 정압뿐 아니라 동압(動壓)에 의해서도 작동시킬 수 있다. 그 결과 액체에 의한 회동날개의 작동효율을 높일 수 있다.

그리고, 청구의 범위 4항에 기재된 회전토크발생장치를 이용하면, 제1회전기 및 제2회전기의 각 회동날개에 있어서 회동왕복운동 할 때의 1회당 회전 시간을 길게 할 수 있기 때문에 일정량의 토크를 발생시키기 위해 필요한 제1 회전기 및 제2 회전기의 구동회수를 저감시킬 수 있다.

그 결과, 청구의 범위 4항에 기재된 회전토크발생장치에 있어서 더욱 효과적으로 큰 토크를 출력할 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 5항에 기재된 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항에서 청구의 범위 4항에 각각 기재된 발명과 같은 효과와 더불어, 액체의 유입구를 회동날개에서 출력축과 날개지지축을 연동시키는 회전토크가 발생되는 회동을 할 때 피압면쪽에 형성시킴으로써, 특히 출력축에 토크가 전달될 때 액체의 정압에서 토크로 가는 에너지의 변환효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 청구의 범위 6항에 기재된 회전토크발생장치는 청구의 범위 1항에서 범위 5항에 각각 기재된 발명과 같은 효과와 더불어, 회전토크발생장치를 작은 형태로 만들 수 있다.

[도면 1] 본 발명의 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치의 개념도이다.
[도면 2] (a)는 도면 1 의 A-A선 시시단면도(矢視斷面圖)이며, (b)는 도면 1의 B-B선 시시단면도이다.
[도면 4] (a)는 실시예 2와 관련된 회전기에 있어서 회동날개가 순방향 회동할 때의 액체의 흐름을 나타내는 개념도이며, (b)는 회동날개가 역방향 회동할 때의 액체의 흐름을 나타낸 개념도이다.
[도면 5] (a)는 실시예 3과 관련된 회전기에 있어서 회동날개가 순방향 회동할 때의 액체의 흐름을 나타내는 개념도이며, (b)는 회동날개가 역방향 회동할 때의 액체의 흐름을 나타내는 개념도이다.
[도면 6] 실시예 4와 관련된 회전토크발생장치에 있어서 회동날개와 케이싱 사이의 실드 구조를 나타내는 개념도이다.
[도면 7] 실시예 4와 관련된 회전토크발생장치에 있어서 회동날개에 감합 부재를 장착한 상태를 나타내는 개념도이다.
[도면 8] 실시예 4와 관련된 회전토크발생장치에 있어서 감합 부재가 액체의 누출을 방지하는 모습을 나타내는 개념도이다.
[도면 9] (a)는 실시예 4와 관련된 회전기에 있어서 감합 부재가 작동하기 전의 상태를 나타내는 측면도이며, (b)는 감합 부재가 작동한 후의 상태를 나타내는 측면도이다.
[도면 10] (a)는 실시예 4와 관련된 회전기에 있어서 감합 부재가 작동하기 전의 평면도이며, (b)는 감합 부재가 작동한 후의 평면도이다.
[도면 11] (a)는 실시예 4와 관련된 회전기에 있어서 감합 부재가 작동하기 전의 측면도이며, (b)는 감합 부재가 작동한 후의 측면도이다.

래에 본 발명의 실시 형태와 관련된 회전토크발생장치에 대하여 실시예 1에서 실시예 3을 이용해서 자세히 설명한다.

실시예 1

발명의 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치에 대하여 도면 1 및 도면 2를 이용해서 자세히 설명한다. (특히 청구의 범위 1항에서 청구의 범위 4항에 대응한다.)

도면 1은 본 발명의 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a의 개념도이다.

도면 1에서 나타내듯이 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a는 막대형의 출력축 2가 통과하며, 예를 들면 2대의 회전기 3a 및 회전기3b가 직렬로 배치된 경우를 나타낸 것으로, 회전기 3a, 3b에 관련된 케이싱 7a, 7b 내에 수용되는 날개지지축 4a, 4b에 발생하는 회전력(토크)가 직접 출력축 2에 전달되도록 구성된 것이다.

그리고, 회전기 3a는 케이싱 7a에 설치된 압입배출관 5a, 5b로부터 물이나 점성 오일과 같은 액체를 압입?배출시킴으로써, 도면에 나타나지 않은 케이싱 7a의 내부에 수용되는 회동날개가 출력축 2를 기축으로 왕복회동운동을 하도록 하여 날개지지축 4a에 토크를 발생시키고 있다.

또, 날개지지축 4a는 역전방지베어링8a에 연결되어 있으며, 날개지지축 4a에 발생한 토크 중 특정방향의 토크만이 출력축 2에 출력되도록 구성되어 있다. 회전기 3a도 같은 구성이다.

또한, 실시예1에 있어서는 회전토크발생장치 1a의 출력축 2에 2대의 회전기 3a, 3b 를 설치한 경우를 예로 들어 설명하고 있지만, 회전기를 2대 이상 설치해도 된다.

또, 압입배출관 5a, 5b는 출력축 2와 수직방향으로 갖추어져 있지만 케이싱 7a, 7b에 있어서 출력축 2가 관통되는 면, 즉 출력축 2와 평행으로 설치해도 상관없다.

기에서는 실시예1과 관련된 회전기의 내부구조에 대해 도면 2를 이용하여 더욱 자세히 설명한다.

도면 2(a)는 도면 1의 A-A선 시시단면도이며, (b)는 도면 1의 B-B선 시시단면도이다. 또한, 도면 1에 기재된 것과 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 사용하였고 그 구성에 대한 설명은 생략한다.

도면 2(a)에서 나타내듯이 실시예 1과 관련된 회전기 3a는 내부에 수용공간 37a가 형성된 원통형상의 케이싱 7a의 중심축 상에 원통형상의 날개지지축4a가 관통되고, 그 날개지지축 4a의 중공부에 출력축 2가 케이싱 7a를 지나며 관통된 것이다.

그리고, 날개지지축 4a의 외측면상에는 회동날개 9a가 돌출되어 회동날개 9a의 날개지지축 4a에 고정되지 않는 쪽의 단부 12a는 케이싱 7a의 내측면상을 스치면서 지나도록 구성되어 있다.

즉, 케이싱 7a에 의해 형성되는 수용공간 37a가 회동날개 9a에 의해 나뉘어 압력액체 수용공간 22a₁, 22a₂가 형성되는 것이다.

또, 케이싱 7a의 외측면에는 그 내부로 관통되는 날개지지축 4a의 외측면을 향해 단면이 V자형에 가까운 골짜기부 20a가 형성되어 있으며, 그 단면이 V자형인 골짜기부 20a를 형성하는 2개의 면은 각각 출력축 2를 기축으로 왕복회동운동 하는 회동날개 9a의 시작점과 끝점을 구성하는 스토퍼 10a, 11a의 역할을 한다.

또한, 그 스토퍼 10a, 11a에는 각각의 면을 관통하는 관통공이 뚫려 있어, 압력액체 수용공간 22a₁, 22a₂에 각각 액체 13, 14를 압입하여, 그 후 압력액체 수용공간 22a₁, 22a₂로부터 액체 13, 14를 배출시키기 위한 압입배출관 5a, 6a가 접속되어 있다.

상기 구성의 실시예1과 관련된 회전기 3a에 있어서는, 압입배출관 5a으로부터 액체 13이, 케이싱 7a 내의 수용공간 37a이 회동날개 9a에 의해 나뉘어 형성되는 압력액체 수용공간 22a₁, 즉 케이싱7a의 내측면과 회동날개9a 및 스토퍼 10a 에 의해 형성되는 압력액체 수용공간22a₁로 압입됨과 동시에, 케이싱 7a 의 내측면과 회동날개 9a 및 스토퍼 11a에 의해 형성되는 압력액체 수용공간22a₂에 수용되는 액체 14가 압입배출관 6a 로부터 배출됨으로써, 회동날개 9a를 스토퍼 10a에서 스토퍼 11a 쪽으로 순방향 회동시킬 수 있다. 그리고, 그 동작이 완료된 후에 압력액체 수용공간22a₁에 수용되는 액체 13이 압입배출관 5a로부터 배출됨과 동시에, 압력액체 수용공간22a₂에 압입배출관 6a로부터 액체 14가 압입됨으로써, 회동날개 9a를 스토퍼 11a에서 스토퍼 10a 쪽으로 역방향 회동시킬 수 있다.

따라서, 상기 동작을 반복함으로써 케이싱 7a 내에 있어서 회동날개 9a를 왕복회동운동시킬 수 있다.

그 결과, 날개지지축 4a에 토크를 발생시킬 수 있다.

일반적으로 동력원으로서 정압을 이용하는 경우, 정압을 가하는 액체의 누출을 억제하여 압력을 전부 전달함으로써 손실을 없앨 수 있으면 에너지의 변환효율은 매우 높아진다.

그 때문에, 회전기 3a와 관련된 회동날개 9a를 작동시키기 위한 동력원으로서 압력액체를 이용하면, 즉, 압력액체 수용공간 22a₁, 22a₂에 액체 13, 14를 압입함으로써 액체 13, 14에 작용하는 정압을 효율적으로 토크로 변환할 수 있다.

그 결과, 출력축 2에 큰 토크를 출력할 수 있다.

그리고, 액체 13, 14는 비압축성유체인 물과 점성오일이 바람직하며, 특히 액체 13, 14로서 물을 이용한 경우에는 높은 에너지 변환효율을 기대할 수 있다. 또한, 액체 13, 14로서 점성 오일을 이용한 경우에는 점성이 높아 회전기 3a나 그것과 접속되는 배관으로부터 액체 13, 14가 누설되기 어렵기 때문에 액체 13, 14를 다루기가 쉬워진다.

지금까지는 큰 토크를 얻기 위해서는 내연기관 등을 이용하여 일단 회전체의 회전속도를 높인 후, 기어나 캠을 연결하여 회전속도를 낮춤으로써 큰 토크를 얻었다. 하지만, 그 방법으로는 에너지 손실이 크기 때문에 경제적이지 못했다.

그러나, 실시예1과 관련된 토크발생장치 1a을 이용하면, 토크발생장치 1a로부터 직접 큰 토크를 발생시킬 수 있기 때문에, 발전기, 엔진, 감속기 등을 대체하는 회전력을 이용하는 동력발생원을 제공할 수 있다.

또한, 회전기 3a 에 관련된 압입배출관 5a, 6a를 스토퍼 10a, 11a에 있어서의 케이싱 7a의 원통체 쪽, 즉 압입배출관 5a, 6a를 회동날개 9a가 스토퍼 10a, 11a에 접촉한 경우의 단부 12a쪽에 설치해도 좋다.

이러한 경우, 케이싱 7a 내에 수용되는 회동날개 9a를 액체 13, 14의 정압뿐만이 아닌 그 동압(운동 에너지)에 의한 힘을 얻어 작동시킬 수 있다.

그 결과, 회동날개 9를 효율적으로 원활하게 왕복회동운동시킬 수 있다.

또, 회전기 3b와 관련된 회전기 9b에 있어서도 이와 같다.

회전기 3b는 회전기 3a 와 동일한 구조를 가지고 있으며, 상기 회전기 3a에 관한 설명에 있어서 케이싱 7a는 케이싱 7a로, 수용공간 37a는 수용공간 37b로, 날개지지축 4a는 날개지지축 4b로, 그 단부12a는 단부 12b로, 회동날개 9a는 회동날개 9b로, 스토퍼 10a, 11a는 스토퍼 10b, 11b로, 압력액체 수용공간22a₁, 22a₂는 압력액체 수용공간 22b₁, 22b₂로, 액체 13, 14는 액체 15, 16으로 각각 바꿔 놓을 수 있다.

이와 같은 실시예 1과 관련된 회전기 3b에 있어서는, 압력배출관 5b로 부터 액체 15가 케이싱 7b의 내측면과 회동날개 9b 및 스토퍼 10b에 의해 형성되는 압력액체 수용공간 22b₁에 압입됨가 동시에, 케이싱 7b의 내측면과 회동날개 9b 및 스토퍼 11b에 의해 형성되는 압력액체 수용공간22b₂에 수용되는 액체 16이 압입배출관 6b로 부터 배출됨으로써, 회동날개 9b를 스토퍼 10b에서 스토퍼 11b 쪽으로 순방향 회동시킬 수 있다.

또한, 이 동작이 완료된 후에 압력액체 수용공간22b₁에 수용되는 액체 15를 압입배출관 5b로 부터 배출함과 동시에, 압력액체 수용공간22b₂에 압입배출관 6b로 부터 액체 16을 압입함으로써, 회동날개 9b를 스토퍼 11b에서 스토퍼 10b쪽으로 역방향 회동시킬 수 있다.

따라서, 상기 동작을 반복함으로써 케이싱 7b내에 있어서 회동기 9b를 왕복회동운동시킬 수 있다.

그 결과, 날개지지축 4b에 토크를 발생시킬 수 있다.

그리고, 실시예 1과 관련된 회전토크 발생장치 1a에 있어서, 회전기 3a 및 회전기 3b는 도면 1에서 나타내는 역전방지베어링 8a, 8b를 갖춤으로써, 날개지지축 4a, 4b의 순방향 회동(왕회동) 또는 역방향 회동(복회동) 중 한쪽에만 출력축 2와 날개지지축 4a, 4b를 연동시킬 수있다.

그 결과, 출력축 2에는 회전기 3a, 3b에 의해 특정방향의 토크만이 출력된다.

또, 이러한 역전방지베어링 8a, 8b에는, 예를 들면 래칫기구를 이용할 수 있다. 물론 출력축 2의 역전을 방지하여 일정방향으로만 회전이 가능한 것이면 래칫기구에 한정하지 않으며, 그 밖의 역전방지기구를 이용해도 된다.

즉, 회동날개 9a, 9b가 왕복회동운동 하는 회전기 3a, 3b로부터 각각 특정방향의 토크만을 얻어낼 수 있도록 구성된 것이라면 상관없다.

또한, 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a에 있어서, 회전기 3a에 설치되는 회동날개 9a와 회전기 3a에 설치되는 회동날개 9b는 다른 위상으로 왕복회동운동을 한다.

본 실시의 형태와 관련된 회전토크발생장치 1a에서는, 전술한 바와 같이 날개지지축 4a, 4b가 회전방지베어링 8a, 8b를 통해 출력축 2에 접속되기 때문에, 날개지지축 4a, 4b가 어느 방향으로 회동하더라도 순방향 회동 또는 역방향 회동 중 한 방향(특정방향)으로만 회전한다. 따라서, 연속적으로 출력축 2를 회전시키고자 하면 역회전방치베어링 8a, 8b의 기능을 통해서라도 어느 한쪽의 날개지지축 4a, 4b가 항상 출력축 2로 토크를 발생시키도록 작동해야 한다.

여기에서 날개지지축에 설치되는 하나의 회동날개와 다른쪽의 날개지지축에 설치된 다른 회동날개가, 다른 위상으로 왕복회동운동을 할 필요가 있다. 같은 위상으로 회동하면 양쪽의 회동날개가 출력축 2에 토크를 발생시키지 못하는 회동을 해야하는 상태가 되기 때문이다.

물론 회동날개(날개지지축)가 2개만 있는 경우에는 위상이 다른 것 만으로는 부족하며, 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a에 있어서 회전기 3a에 설치된 회동날개 9a와 회전기 3b에 설치된 회동날개 9b는 서로 반대방향으로 동일한 속도로 왕복회동운동 하고 있다.

실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a에 있어서, 회전기 3a 및 회전기 3b는 각각 역동방지베어링 8a, 8b를 갖추고 있기 때문에, 회동날개 9a, 9b가 왕복회동운동 할 때 그 순방향 회동 또는 역방향 회동 중 한쪽의 경우에만 날개지지축4a, 4b와 출력축 2가 연동하지 않는다.

그 때문에, 회전기 3a 및 회전기 3b와 관련된 회동날개 9a, 9b를 같은 위상으로 왕복회동운동을 시킨 경우 출력축 2에 출력되는 토크가 연속적이지 않게 된다.

그래서, 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a에 있어서는, 회전기 3a에 설치되는 회동날개 9a와 회전기 3b에 설치되는 회동날개 9b를 다른 위상으로 왕복회동운동시킴으로 해서, 즉 회동날개 9a와 회동날개 9b의 왕복회동운동의 위상차를 270°로 함으로써, 회전기 3a와 회전기 3b가 출력축 2에 번갈아 특정방향의 토크를 출력하게 되어, 결과적으로 출력축 2에 연속적인 일정방향의 토크를 출력할 수 있다. 그 위상차가 270°라는 것은, 스토퍼 10a, 11b의 위치를 0°(540°)로 하고 스토퍼 11a, 11b의 위치를 순방향의 270°으로 한 경우에 있어서, 회동날개 9a가 스토퍼 10a에 있을 때 회동날개 9b가 스토퍼 11b에 있는 것, 혹은 회동날개 9a가 스토퍼 11a에 있을 때 회동날개 9b가 스토퍼 10b에 있는 것을 의미한다. 즉, 본 특허출원 명세서에서는 회동범위를 각도로 표현하여 그것을 위상이라 부르고, 회동날개의 위치를 그 위상으로 표현하고 있는 것이다. 또한, 본 실시예 1에서는 도면 2(a), (b)에 나타난 바와 같이 회동범위는 4분의 3원으로 되어있기 때문에 중심각이 270°인 부채꼴모양을 하고 있기 때문에, 위상차가 270°인 경우가 상기 「역동」을 의미한다.

본 실시예 1에서는 회동날개를 2개 설치했지만 3개 또는 4개가 되는 경우에는, 3개일 때에는 위상을 180°, 360°, 540°로 하고, 또한 4개일 때에는 위상을 135°, 270°, 405°, 540°로 해도 되고, 2개씩을 한 쌍으로 해서 역동시켜도 된다. 이렇게 함으로써 연속적으로 출력축 2에 토크를 발생시킬 수 있다.

본 특허출원 명세서에 있어서 위상이 다른 왕복회동운동이란, 날개지지축이 역전방지베어링 등 역전방지장치를 통해서 출력축과 접속되었다고 하더라도 출력축에 연속적으로 토크를 발생시킬 수 있도록 항상 역전방지장치의 순방향(멈추지 않는 방향) 쪽으로 적어도 하나의 날개지지축이 회동 도중이 되도록 하는 위상을 갖춘 상태를 의미한다.

여기에서 회전기 3a 및 회전기 3b를 통해 특정방향의 토크가 출력축 2에 연속적으로 출력되는 구조에 대하여 도면 3을 이용해서 자세히 설명한다.

도면 3은 실시예 1과 관련된 토크발생장치의 작동 모습을 나타내는 표이다.

지금 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a에 있어서 회전기 3a 및 회전기 3에 설치된 회동날개 9a, 9b는 모두 시간 t이 흐름에 따라 케이싱 7a, 7b의 스토퍼 10a, 10b에서 스토퍼 11a, 11b까지 이동하고 있다.

이 때, 도면 2(a), (b)에서 나타내는 회전기3a, 3b의 단면도에 있어서, 회동날개 9a, 9b가 시계방향으로 회동하는 경우를 순방향 회동(순), 회동날개 9a, 9b가 반시계방향으로 회동하는 경우를 역방향 회동(역)이라고 한다.

또, 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a에 있어서, 역전방지베어링 8a, 8b는 회동날개 9a, 9b에 연동하는 날개지지축4a, 4b가 순방향 회동하고 있는 경우에만 토크를 출력축 2에 출력하도록 구성되었다고 하자.

그리고, 날개지지축4a, 4b와 출력축 2가 연동하고 있는 경우를 역전방지기구 「ON」으로 표기하고, 날개지지축4a, 4b와 출력축 2가 연동하지 않는 경우를 역전방지기구「OFF」로 표기한다.

상기 조건하에 있어서, 시간 t_n(n=1, 2, 3, …)마다의 회전기 3a, 3b에 있어서의 회동날개 9a, 9b의 회동방향 및 이에 설치되는 역전방지기구의 작동 모습은 도면 3과 같다.

도면 3에서 나타내듯이, 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a에 있어서 회전기 3a 및 회전기 3b를 구동하면, 회동날개 9a, 9b가 순방향 회동을 할 경우에만 출력축 2로 토크가 출력된다.

그래서, 회동날개 9a, 9b를 서로 반대방향의 동일한 속도로 왕복회동운동시킨 경우, 출력축 2에는 시간 tn마다 회전기 3a 또는 회전기 3b 중 한쪽에서 특정방향의 토크가 출력된다. 그 결과, 출력축 2에는 일정방향의 토크가 연속적으로 출력되는 것이다.

이와 같이, 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a에 있어서는, 서로 반대방향으로 같은 속도로 왕복회동운동 하는 회동날개 9a, 9b를 설치한 회전기 3a, 3b를 갖춤으로써 출력축 2에 일정방향의 큰 토크를 연속적으로 출력할 수 있는 것이다.

또, 이 때 회전기 3a, 3b의 회동날개 9a, 9b가 서로 반대방향으로 같은 속도로 왕복회동운동 함으로써 회전기 3a, 3b에서 발생하는 진동을 상쇄할 수 있다. 그 결과, 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a 에서 발생하는 진동과 소음을 저감시킬수 있어, 회전토크발생장치 1a의 편마모를 방지하고 장치의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a에 있어서는, 출력축 2에 서로 반대방향으로 같은 속도로 왕복회동운동 하는 회동날개 9a, 9b를 갖춘 회전기를 2대 이상 설치한 예도 설명했는데, 회전기를 출력축 2에 2대 이상 설치해도 된다. 예를 들면, 출력축 2에 회전기 3a를 여러 대 설치하고 그것과 같은 대수의 회전기 3b를 설치해도 된다. 그리고, 회동날개 9a, 9b의 가동범위는 도면 2에서 나타내듯이 약 270°가 아니어도 되며, 순방향 회동과 역방향 회동 양쪽으로 회동할 수 있는 회동날개가 적어도 1쌍이 있다면 270°보다 작거나 커도 상관없다. 단, 가능한한 회동날개의 가동범위 각도가 큰 쪽이 순방향?역방향 회동의 변환회수가 적은 상태에서 일정방향으로 토크를 얻어낼 수 있어 바람직하지만, 압입배출관 5a, 5b, 6a, 6b의 작용과 관련된 배치의 관점에서 보면 가동범위의 각도를 정할 때는 작은 쪽이 바람직하다고도 생각된다.

이처럼 회전기 3a, 3b를 각각 2대 이상 설치한 경우, 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치 1a에서 출력되는 토크를 증대시킬 수 있다.

실시예2

실시예 2와 관련된 회전토크발생장치에 대하여 도면 4를 이용해서 자세히 설명한다.

실시예 2와 관련된 회전토크발생장치는, 상기 실시예 1과 관련된 회전토크발생장치1a의 회전기 3a 및 회전기 3b에 액체 13~16을 압입하거나 배출시키기 위한 압축기 및 배관을 갖춘 것이다.

그리고, 실시예 2와 관련된 회전토크발생장치에 있어서, 회전기 3a와 회전기 3b에 설치된 배관구조는 동일하므로, 여기에서는 특히 회전기 3a에 설치되는 배관구조를 예로 들어 설명한다.

도면 4(a)는 실시예 2와 관련된 회전기에 있어서 회동날개가 순방향 회동할 때의 액체 흐름을 나타내는 개념도이며, (b)는 회동날개가 역방향 회동할 때의 액체 흐름을 나타내는 개념도이다. 또한, 도면 1 또는 도면 2에 기재된 것과 동일한 부분에 대해서는 동일한 기호를 사용하고 그 구성에 대한 설명은 생략한다.

도면 4(a), (b)에서 나타내듯이 회전기 3a와 압축기 21 사이에는 회전기 3a 의 압입배출관 5a 와 압축기 21의 유입구 21a를 연결하는 배관 16a가 설치되어 있고, 또 회전기 3a의 압입배출관 6a와 압축기 21의 배출구 21b 사이에는 그것을 연결하는 배관 16c가 설치되어 있다. 배관 16a에는 밸브 17이, 배관 16c에는 밸브 20이 설치되어 있다.

또한, 그 배관 16a, 16c 사이에는 각각 배관 16a, 16c에서 갈려 각각의 배관 16a, 16c와 연결되는 배관 16b, 16d가 설치되어 있고, 각각 밸브 18, 19를 갖추고 있다.

상기 실시예 2와 관련된 회전기 3a에 있어서 회동날개 9a를 순방향 회동시키려면, 즉 도면 2(a)에 나타냈듯이 회전기 3a의 단면도에 있어서 회동날개 9a를 스토퍼 10a에서 스토퍼 11a쪽으로 시계방향으로 회동시키기 위해서는, 도면 4(a)에서 나타낸 바와 같이 배관구조에 있어서 밸브 18 및 밸브 19를 개방함과 동시에 밸브 17 및 밸브 20을 폐쇄한 상태에서 압축기 21을 구동시키면 된다.

이 때, 압축기 21에 있어서 가압된 액체는 배출구 21b로 배출되어 밸브19를 통과하여 압입배출관 5a에서 압력액체 수용공간22a₁로 액체 13으로서 압입된다. 또한, 이와 동시에 압력액체 수용공간22a₂에 수용되는 액체 14는 압입배출관 6a에서 배출되어 밸브 18을 통과하여 유입구 21a로 보내진다.

그리고, 회동날개 9a의 순방향 회동과 동시에 날개지지축4a에 시계방향의 토크가 발생하여 출력축 2a에 출력되는 것이다.

한편, 실시예 2와 관련된 회전기 3a의 회동날개 9a를 역방향 회동기키려면, 즉 도면 2(a)에 나타냈듯이 회전기 3a에 대한 단면도에 있어서 회동날개 9a를 스토퍼 11a에서 스토퍼 10a쪽으로 반시계방향으로 회동시키기 위해서는, 도면 4(b)에 나타냈듯이 밸브 17 및 밸브 20을 개방함과 동시에 밸브 18 및 밸브 19를 폐쇄한 상태에서 압축기 21을 구동시키면 된다.

이 경우, 압축기 21에 있어서 가압된 액체는 배출구 21b로 배출되어 밸브 20을 통과하여 압입배출관 6a에서 압력액체 수용공간22a₂로 액체 14로서 압입된다. 또한, 이와 동시에 압력액체 수용공간22a₁에 수용되는 액체 13은 압입배출관 5a에서 배출되어 밸브 17을 통과하여 유입구 21a로 보내진다.

그리고, 회동날개 9a가 역방향 회동할 경우, 날개지지축 4a에는 시계방향과 반시계방향의 토크가 발생하지만, 역전방지베어링 8a의 작용에 의해 출력축 2a는 날개지지축 4a와 연동하지 않기 때문에, 출력축 2a로 토크를 출력하지 않는 회동날개 9a 의 회동운동만이 발생한다.

또한, 실시예 2와 관련된 회전기 3a에 있어서는, 도면 4(a), (b)의 압축기 21 대신 펌프를 사용할 수도 있다. 또, 밸브 17~20에는 신속한 밸브구동이 가능한 전자밸브나 에어구동밸브가 적합하다.

그리고, 압축기 21이나 밸브 17~20은 도면에 나타나지 않은 제어부와 연결되어 있어, 그 제어부에 의해 압축기 21의 구동과 정지, 밸브 17~20의 개폐가 자동으로 제어된다. 또, 회전기 3b에 있어서도 같다.

이 제어부에 의한 밸브 17~20의 개폐동작은, 예를 들면 도면 2에 기재된 압력액체 수용공간 22a₁ 및 압력액체 수용공간22b₁의 용량이며, 회동날개 9a, 9b가 각각 스토퍼 11a, 11b에 도달할 경우의 용량을 미리 설정해 두고, 그 공간에 주입되는 액체 13의 양을 압입배출관 5a, 5b, 6a, 6b 또는 배관 16a, 16b 등에 설치한 유량계(도면에 나타나지 않음)에 의해 측정하고, 그 용량이 되었을 때 그 유량계로부터의 유량신호를 제어부에서 받아들여 밸브 17~20이 개폐동작을 하도록 한다. 따라서, 이 유량계에서는 적분유량이 측정가능해야 한다.

구체적으로는, 도면 2(a) 및 도면 4(a)의 경우에는, 압입배출관 5a를 통해 액체 13을 유입하는 상태를 나타내고 있으며, 회동날개 9a는 도면 2(a)를 평면도로 보면 오른쪽으로 회동하고, 압력액체 수용공간22a₁에 이전의 용량만큼 주입되면 회동날개 9a가 스토퍼 11a에 도달하기 때문에, 그 용량을 적분유량으로서 유량계가 측정하면 그 유량계에서 유량신호가 제어부로 발신된다. 그 유량신호를 수신한 제어부는 닫힘상태인 밸브 17 및 밸브 20에 대해서는 열림동작을 시키기 위한 열림신호를 보내고, 열림상태인 밸브 18 및 19에 대해서는 닫힘동작을 시키기 위한 닫힘신호를 보내도록 한다. 유량계는 항상 적분유량에 관한 신호를 보내도록 해도 되며, 이전의 용량과 적분유량이 일치할 경우에 신호를 보내도록 해도 된다. 또한, 제어부는 유량계가 항상 적분유량에 관한 신호를 보내는 경우에는 그 적분유량이 이전의 용량과 일치할 때에 밸브를 열림동작을 명령하는 신호 또는 닫힘동작을 명령하는 신호를 보내도록 구성되며, 또 유량계로부터의 신호가 이전의 용량과 적분유량이 일치할 때에 신호를 보내는 경우에는 그 신호를 수신했을 때에 밸브에 개폐신호를 보내도록 하면 된다.

그리고, 회동날개 9a가 스토퍼 11a에 도달 할 경우의 용량을 설정하면 제어 하는 시간이 늦어질 가능성이 높기 때문에, 회동날개 9a가 스토퍼 11a에 도달하기 전의 용량을 제어하기 위한 용량으로 설정해두면 좋다. 어느 경우의 용량을 설정치로 사용할지는 제어회로의 특성 등을 감안하여 회전장치에 문제가 발생하지 않도록 적절히 설정하면 된다.

이상은 회전기 3a의 역방향에 있어서의 회동이나 회전기 3b에 있어서도 공통되는 사항이다.

다음에 반대로 도면, 2(b) 및 도면 4(b)의 경우에는 압력액체 수용공간 22a₂ 및 압력액체 수용공간22b₂의 용량이며, 회동날개 9a, 9b가 각각 스토퍼 10a, 10b에 도달할 경우의 용량을 미리 설정해 두고, 그 공간에 주입되는 액체 13의 양을 압입배출관 5a, 5b, 6a, 6b 또는 배관 16a, 16c등에 설치한 유량계로 측정하여, 그 용량이 되었을 때 그 유량계에서 보낸 유량신호를 제어부에서 받고, 제어부에서 열림상태의 밸브 17 및 20에 대해서는 닫힘동작을 시키기 위한 닫힘신호를 보내고 닫힘상태의 밸브 18 및 19에 대해서는 열림동작을 시키기 위한 열림신호를 보내도록 한다.

또한, 이 유량계는 유량(적분유량)과 그 흐름의 방향을 검출할 수 있는 것이라면, 유량(적분유량)과 그 흐름의 방향에 따라 제어부에 그 유량신호 및 방향신호를 송신하고, 제어부는 그 신호에 따라 각 밸브로 열림신호 또는 닫힘신호를 보낼 수 있기 때문에, 한 곳에 설치해 두면 충분하다. 그러나, 유량(적분유량) 만을 측정가능 하다면, 유량계는 도면 4(a)에 나타낸 바와 같이 밸브 17, 20을 닫힘상태에서 열림상태로, 밸브 18, 19를 열림상태에서 닫힘상태로 만들기 위해 유량을 측정할 유량계, 그리고 도면 4(b)에 나타낸 바와 같이 밸브 18, 19를 닫힘상태에서 열림상태로, 밸브 17, 20을 열림상태에서 닫힘상태로 만들기 위해 유량을 측정할 유량계의 2개가 필요하다. 또, 유량계의 설치위치로서는 도면 4(a) 및 (b) 모든 경우에 있어서도 유량이 발생하는 배관(장소)이 바람직하다. 따라서, 예를 들면 배관 16b 등은 유량이 없는 경우(도면 4(b))가 생기기 때문에 바람직하지 않다.

한편, 예를 들면 압축기 21의 유입구 21a(근처도 포함) 또는 배출구 21b(근처도 포함)에 유량계를 설치하면 항상 같은 방향으로 액체 13이 유출되므로, 하나의 유량계에서 제어부로 신호를 송신하고, 제어부에서 각각 밸브 17~20으로 개폐신호를 보냄으로써 밸브 17~20의 개폐자동제어가 가능하다.

또한, 압력액체 수용공간 22a₁(압력액체 수용공간 22a₂) 및 압력액체 수용공간 22b₁(압력액체 수용공간22b₂)의 용량이면서 회동날개 9a, 9b가 각각 스토퍼 11a, 11b(스토퍼 10a, 10b)에 도달할 경우의 용량은 각각 같은 용량으로 간주되나, 예를 들면 가동범위를 스토퍼까지로 하지 않고 그 도중의 위치에서 용량으로 설정해도 된다는 점은 상기와 같다.

이러한 자동제어는 다음에 설명할 도면 5의 삼방밸브 23, 24를 채용한 경우에도 가능하다.

그리고, 자동제어의 또다른 방법으로서, 케이싱 7a, 7b의 표면에 초음파센서를 설치함으로써 회동날개 9a, 9b의 위치를 측정하고, 이로 인해 밸브 17~20의 개폐를 제어할 수 있다.

구체적으로는, 회전기 3a의 경우, 케이싱 7a의 표면이면서 스토퍼 10a, 11a의 근처에 각각 초음파센서(도면에 없음)을 설치해 둔다. 이 초음파센서는 그 단면에서 초음파를 송신하여 그 반사파를 탐지함으로써 초음파가 전달한 거리를 측정할 수 있는 것이다. 따라서, 도면 2(a)에서 회동날개 9a가 스토퍼 11a에 접근했을 때, 케이싱 7a의 표면이면서 스토퍼 11a 근처에 설치된 초음파센서가 압력액체 수용공간 22a₂ 쪽으로 초음파를 보내면 처음에는 케이싱 7a의 두께만을 측정하나, 회동날개 9a가 케이싱 7a의 안쪽에 도달했을 때에는 회동날개 9a의 두께도 측정하기 때문에, 초음파센서로 측정되는 두께가 증가하게 된다. 따라서, 초음파센서로 측정되는 두께의 변화를 감지함으로 해서 밸브 17~20의 개폐동작을 자동제어할 수 있다. 회동날개 9a가 케이싱 7a의 스토퍼 11a 가까이에 도달한 경우에는 그 스토퍼 11a 근처에 설치되는 초음파센서에 의해 계측되는 두께가 변화하기 때문에, 그 때 초음파센서에서 제어부로 신호를 보내도록 하여 제어부가 그 신호를 수신한 경우 밸브 17, 20에 대해 열림동작을 시키기 위한 신호를 보내고 밸브 18, 19에는 닫힘동작을 시키기 위한 신호를 보낸다. 초음파센서를 이용한 제어에 있어서도, 제어 시간이 늦어지는 등의 특성을 고려하면서 케이싱 7a 의 표면 중 어느 곳에 설치할 지 적절히 정하도록 한다.

여기까지는 회전기 3a에 대하여 설명했고, 회전기 3b에 대해서도 똑같이 제어가 가능하다. 물론 제어부는 회전기 3a와 회전기 3b를 다른 위상으로 같은 시기에 회동시켜 제어를 실시할 필요가 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 동일한 구성을 갖는 회전기 3b의 회동날개 9b가 회전기 3a의 회동날개 9a와 다른 위상으로 왕복회동운동을 함으로써, 회전기 3a 및 회전기 3b에 의해 출력축 2a로 일정방향의 토크가 연속적으로 출력되는 것이다.

실시예3

실시예3과 관련된 토크발생장치에 대하여 도면 5를 이용해서 자세히 설명한다.

실시예3과 관련된 회전토크발생장치는 실시예2와 관련된 회전토크발생장치와 거의 같은 구성이지만, 2대의 회전기에 있는 배관구조에 있어서 일반 밸브 대신 삼방밸브를 배관 16a와 배관 16b의 접속점 및 배관 16c와 배관 16d의 접속점에 설치된 것이 차이점이다. 또한, 실시예3과 관련된 회전토크발생장치에 있어서 회전기 3a, 3b에 설치된 배관구조는 동일하기 때문에, 여기서는 회전기 3a의 배관구조를 예로 들어 설명한다.

도면 5(a)는 실시예 3과 관련된 회전기에 있어서 회동날개가 순방향 회동할 때의 액체의 흐름을 나타내는 개념도이며, (b)는 회동날개가 역방향 회동할 때의 액체의 흐름을 나타내는 개념도이다. 도면 1에서 도면 4에 기재된 것과 같은 부분에 대해서는 같은 부호를 사용하며 그 구성에 대한 설명은 생략한다.

도면 5(a), (b)에 나타낸 바와 같이 회전기 3a와 압축기 21 사이에는 회전기 3a의 압입배출관 5a와 압축기 21의 유입구 21a를 연결하는 배관 16a가 설치되어 있고, 회전기 3a의 압입배출관 6a와 압축기 21의 배출구 21b 사이에는 그것을 연결하는 배관 16c가 설치되어 있다. 이 배관 16a, 16c의 사이에는 각각의 배관 16a, 16c에서 갈려 각각 배관 16c, 16a로 접속되는 배관 16b, 16d가 설치되어 있다. 그리고, 배관 16a와 배관 16b의 접속점 및 배관 16c와 배관 16d의 접속점에 각각 삼방밸브 24, 23이 설치되어 있다.

상기 실시예3과 관련된 회전기 3a의 회동날개 9a를 순방향 회동을 시키려면, 즉, 도면 2(a)에 나타낸 회전기 3a의 단면도에 있어서 회동날개 9a를 스토퍼 10a에서 스토퍼 11a쪽으로 시계방향으로 회동시키기 위해서는, 도면 5(a)에 나타낸 바와 같은 배관구조에 있어서 삼방밸브 23의 압축기 21에 있는 배출구 21b에서 압입배출관 5a로 가는 유로측의 밸브체를 개방, 즉 압입배출관 6a에서 압축기 21에 있는 배출구 21b로 가는 유로측의 밸브체를 폐쇄함과 동시에, 삼방밸브 24에 있어서 압입배출관 6a에서 압축기21의 유입구 21a로 가는 유로측의 밸브체를 개방, 즉 압입배출관5a에서 압축기 21의 유입구 21a로 가는 유로측의 밸브체를 폐쇄한 상태에서 압축기 21을 구동하면 된다.

이 경우, 압축기 21에 있어서 가압된 액체가 배출구 21b로 배출되어, 삼방밸브 23을 통해서 배관 16d에 보내진 후, 압입배출관 5a에서 압력액체 수용공간22a₁에 액체13으로서 압입된다. 또한, 이와 동시에 압력액체 수용공간22a₂에 수용되는 액체 14는 압입배출관 6a로 배출되어 배관 16b에 보내진 후, 삼방밸브 24를 통해서 유입구 21a로 보내진다.

그리고, 회동날개 9a의 순방향 회동과 동시에 날개지지축 4a에 시계방향의 토크가 발생하여 출력축 2a로 출력되는 것이다.

한편, 실시예3과 관련된 회전기 3a의 회동날개 9a를 역방향 회동을 시키려면, 즉 도면 2(a)에 나타낸 회동날개 3a의 단면도에 있어서 회동날개 9a를 스토퍼 11a에서 스토퍼 10a쪽으로 반시계방향으로 회동시키기 위해서는, 도면 5 (b)에 나타낸 바와 같이 삼방밸브 23에 있어서 압축기 21의 배출구 21b에서 압입배출관 6a쪽으로 가는 유로측의 밸크체를 개방, 즉 압입배출관 5a에서 압축기 21의 배출구 21b로 가는 유로측의 밸브체를 폐쇄함과 동시에, 삼방밸브 24에 있어서 압입배출관 5a에서 압축기 21의 유입구 21a로 가는 유로측 밸브체를 개방, 즉 압입배출관 6a에서 압축기 21의 유입구 21a로 가는 유로측의 밸브체를 폐쇄한 상태에서 압축기 21을 구동하면 된다.

이 경우, 압축기 21에 있어서 가압된 액체가 배출구 21 b를 통해 배출되고, 삼방밸브 23을 통해서 배관 16c로 보내진 후, 압압배출관 6a에서 압력액체 수용공간22a₂로 액체 14로서 압입된다. 이와 동시에, 압력액체 수용공간 수용공간22a₁에 수용되는 액체 13은 압입배출관 5a로 배출되어 배관 16a로 유입되고, 삼방밸브 24를 통해 압축기 21의 유입구 21a로 보내진다.

그리고, 회동날개 9a가 역방향 회동할 경우, 날개지지축 4a에는 시계방향과 반대방향의 토크가 발생하나, 역전방지베어링 8a의 작용에 의해 출력축 2a는 날개지지축 4a와 연동하지 않기 때문에, 출력축 2a로 토크 출력을 하지 않는 회동날개 9a의 회동운동만이 일어난다.

또, 실시예3과 관련된 회전기 3a에 있어서는, 액체의 가압수단으로서 도면 5(a), (b)에 나타낸 압축기 21 대신 펌프를 이용할 수도 있다. 또한, 삼방밸브 23, 24에는 신속한 밸브체 구동이 가능한 전자밸브나 에어밸브가 적합하다.

그리고, 압축기 21이나 삼방밸브 23, 24는 도면에 나타나지 않은 제어부와 전기로 접속되어 있고, 이 제어부에 의해 압축기 21의 구동과 정지, 및 삼방밸브 23, 24의 개폐가 자동제어되고 있다. 회동기 3b에 있어서도 동일하다.

따라서, 같은 구성을 가지는 회전기 3b의 회동날개 9b가 회전기 3a의 회동날개 9a와 180° 다른 위상으로 왕복회동운동을 함으로써, 회전기 3a 및 회전기 3b에 의해 출력축 2a로 일정방향의 토크가 연속적으로 출력되는 것이다.

그리고, 실시예2나 실시예3에 있어서는, 전술한 바와 같이 회전기 3a, 3b에 각각 초음파센서 등의 센서를 설치해 두고, 스토퍼 10a, 10b나 스토퍼 11a, 11b로의 회동날개 9a, 9b의 접촉 또는 근접을 감지하여, 압축기 21이나 펌프의 작동, 그리고 밸브 17~20이나 삼방밸브 23, 24의 전환을 제어해도 되고, 센서를 이용하지 않고 일정한 타이밍으로 그것이 전환되도록 설정해 두어도 된다.

센서나 유량계를 이용하지 않는 경우에 일정한 타이밍에 의해 밸브 17~20의 개폐를 제어하는 방법을 구체적으로 설명하면, 예를 들면 회전기 3a, 3b의 회전 특성이 일정한 경우에는 회동날개 9a, 9b의 왕복회동운동은 일정한 타이밍으로 반복된다. 따라서, 그 타이밍을 미리 계산해 두고 그 타이밍을 제어부에 기억시켜 놓고, 그 타이밍으로 밸브 17, 20의 개폐동작 및 밸브 18, 19의 개폐동작을 제어할 수 있다. 물론 삼방밸브 23, 24의 전환도 똑같이 가능하다.

또한, 실시예2나 실시예3에 있어서는, 압축기 21 및 펌프, 밸브 17~20및 삼방밸브 23, 24를 각각 설치하는 경우를 예로 들어 설명했는데, 압축기 21 및 펌프, 그리고 밸브 17~20 및 삼방밸브 23, 24가 하나로 만들어진 것을 이용해도 된다.

이 경우, 실시예2나 실시예3과 관련된 회전토크발생장치 1a의 구조를 더욱 단순화시킬 수 있다.

실시예4

실시예4와 관련된 회전토크방생장치에 대하여 도면 6에서 도면 11을 이용해서 자세히 설명한다. (특히 청구의 범위 5항 및 청구의 범위 6항에 대응한다.)

실시예 4와 관련된 회전토크발생장치는 각각의 회전기에 있어서 케이싱의 내측면과 회동날개 사이의 틈에 실드 구조를 갖추고 있는 것을 특징으로 한다.

도면 6은 실시예4와 관련된 회전토크방생장치에 있어서 회동날개와 케이싱 사이에 마련된 실드 구조를 나타내는 개념도이다. 또한, 도면 1에서 도면 5에 기재된 것과 같은 부분에 대해서는 같은 부호를 사용하며 그 구성에 대한 설명은 생략한다. 또, 실시예4와 관련된 회전토크발생장치에 있어서 실드 구조는 모든 회전기에 갖추어져 있으나, 여기서는 여러 대의 회전기 중 하나를 예로 들어 설명한다. 다음에 나타내는 도면 7에서 도면 11에서도 마찬가지이다.

실시예4와 관련된 회전토크발생장치 29의 회전기 34는 회동날개 9의 측면 32에, 즉 회동날개 9에 있어서 도면에 나타나지 않은 케이싱의 내측면에 대항하는 면에, 단면이 요상(凹狀)으로 된 홈부 25가 형성되어, 그 홈부 25 내에 탈부착 가능하도록 만들어진 감합 부재 27을 갖춘 것이다.

그리고, 회동날개 9에는 회동날개 9의 피압면 33a와 홈부 25의 바닥을 연결하는 연통공 26이 여러 개 형성되어 있어, 도면에 나타나지 않은 케이싱 내에 형성되는 수용공간에 감합 부재 27을 갖춘 회동날개 9를 수용하고, 회동날개 9에 의해 나누어져 형성되는 압력액체 수용공간을 도면에 나타나지 않은 액체로 채웠을 때, 유입구 26a는 피압면 33a에 접촉하는 액체의 일부를 회동날개 9 의 내부에 형성되는 연통공 26에 모은 후, 홈부 25의 바닥에 형성되는 도출구 26b로 도출시키는 작용을 한다.

한편, 홈부 25에 감합되도록 설계된 감합 부재 27은 여러 개의 블록 형상을 한 부품 27a~27e로 구성된 것이며, 부품 27a~27e는 홈부 25의 직선부분에 감합되는 각기둥 형상의 부품 27a, 27c, 27e와 홈부 25의 굴곡부(모퉁이부)에 감합되는 삼각주 형상에 가까운 부품 27b, 27d의 두 2종류로 구성된다.

또한, 각각의 부품 27a~27e의 접합부분에는 감합 구조 28(장부촉)이 형성되어 있으며 부품 27a~27e은 각각 감합 구조 28이 서로 맞물린 상태로 연결되어 있다.

또, 상기와 같은 감합 부재 27을 도면 6에서의 부호 D로 표시한 방향으로 밀어 넣어 회동날개 9의 측면 32에 형성되는 홈부 25에 수용하면 도면 7과 같은 상태가 된다.

도면 7은 실시예 4와 관련된 회전토크발생장치에 있어서 회동날개에 감합 부재를 장착한 상태를 나타내는 개념도이다.

도면 7에 나타냈듯이, 실시예4와 관련된 회동기 34에 있어서는, 감합 부재 27의 단면 35와 회동날개 9의 측면 32가 같은 평면상에 배치되도록 감합 부재 27의 크기를 설정하고 있는데, 감합 부재 27의 단면 35는 반드시 회동날개 9의 측면 32와 같은 평면상에 배치되지 않아도 된다. 즉, 감합 부재 27의 단면 35는 측면 32에서 돌출되거나 움푹 들어가 있어도 된다.

이것은, 감합 부재 27가 도면에 나타나지 않은 케이싱 7의 내측면과 회동날개 9의 측면32 사이에 형성되는 틈을 메우기 위한 것이며, 감합 부재 27이 홈부 25에서 케이싱의 내측면 쪽으로 밀릴 때 감합 부재 27의 단면 35가 케이싱의 내측면에 접촉되어 인접하는 압력액체 수용공간에 있어서 서로 액체의 누출을 방지할 수 있도록 구성된다면, 회동날개 9의 측면 32와 같은 평면상에 감합 부재 27의 단면 35이 배치되지 않아도 된다.

다음은, 상기 감합 부재 27에 의해 케이싱 7의 내측면과 회동날개 9의 측면 32 사이가 실드되는 구조에 대하여 도면 8 및 도면 9를 이용해서 설명한다.

도면 8은 실시예4와 관련된 회전토크발생장치에 있어서 감합 부재가 액체의 누출을 방지하는 모습을 나타내는 단면도이다. 또한, 도면 1에서 도면 7에 기재된 것과 같은 부분에 대해서는 같은 부호를 사용하며 그 구성에 대한 설명은 생략한다. 또, 도면 8의 회전기 34에 있어서는 회동기 9가 시계방향으로 회전하는 경우에만 출력축 2에 토크가 전달된다.

도면 8에 나타냈듯이, 감합 부재 27을 갖춘 회동날개 9를 케이싱 7에 수용하여 케이싱 7의 내측면과 스토퍼 11과 회동날개 9에 의해 형성되는 압력액체 수용공간 36b를 액체 31로 채우고, 케이싱 7의 내측면과 스토퍼 10, 회동날개 9에 의해 형성되는 압력액체 수용공간 36a를 액체 30으로 채워둔 후, 그 상태로 압입배출관 6을 통해 압력액체 수용공간 36b로부터 액체 31을 배출함과 동시에, 액체 30을 압입배출관 5로부터 압력액체 수용공간 36a로 보내어 회동날개 9를 스토퍼 10에서 스토퍼 11쪽으로 회동시킬 때에, 회동날개 9의 피압면 33a에 형성되는 유입구 26a를 지나서 액체 30의 일부가 연통관 26으로 유입된다.

그리고, 유입구 26a를 통해 연통공 26으로 유입된 액체 30은 도출구 26b를 통해 홈부 25의 바닥에 도출되어 홈부 25에 수용되는 감합 부재 27의 홈부 25의 바닥과 접촉하는 부분을 압압하여 감합 부재 27을 케이싱 7의 내측면 쪽으로, 즉 도면 8의 부호 E로 표시한 방향으로 밀어내는 작용을 한다.

그 결과, 감합 부재 27의 단면 35가 케이싱 7의 내측면에 눌려지면서 접촉됨으로써, 압력액체 수용공간 36a와 압력액체 수용공간 36b가 서로 액체 30, 31의 누출을 방지할 수 있다.

따라서, 회동날개 9가 시계방향으로 회동할 때 회동날개 9의 피압면 33a에 작용하는 액체 30의 정압을 효과적으로 토크로 변환할 수 있다.

그러므로, 출력축 2로 토크를 출력시킬 때의 에너지의 변환효율을 높일 수 있다.

또한, 도면 8에 있어서는, 회동날개 9의 피압면 33a에 액체 30의 유입구 26a가 있는 연통공 26을 형성한 경우를 예로 들어 설명한다.

이것은 실시예4와 관련된 회전기 34에 있어서는, 회동날개 9가 시계방향으로 회동하는 경우 (도면 8의 부호 F로 표시한 방향으로 회동하는 경우)에만 출력축 2에 전달되기 때문에, 이 경우에만 액체 30의 정압이 효율적으로 토크로 변환되면 되기 때문이다.

물론, 도면 8에 나타낸 연통공 26과 연속되지 않도록 고려하면서 회동날개 9의 피압면 33b에 액체 30의 유입구 26a를 갖춘 연통공 26을 별도로 형성해도 된다.

이 경우, 출력축 2에 토크를 출력하지 않고 회동날개 9를 회동시킬 때에도, 즉 반시계방향으로 회동날개 9가 회동할 때에도 압력액체 수용공간 36b에서 압력액체 수용공간 36a로 액체 31이 누출되는 것을 방지할 수 있다.

이 때, 단위시간당의 압입배출관 5를 통해 보내는 액체 30의 유입량과 압입배출관 6에서 배출되는 액체 31의 배출량을 일정하게 했을 때, 회동날개 9가 스토퍼 10 에서 스토퍼 11로 회동하기 위해 필요한 시간과, 스토퍼 11에서 스토퍼 10으로 회동하기 위해 필요한 시간을 거의 동일하게 할 수 있다.

따라서, 2대의 회전기 34를 이용하여 각각의 회동날개 9를 서로 역동시키면서 연속적으로 출력축 2에서 일정방향의 회전토크를 출력시킬 때의 액체 30, 31의 송출과 배출에 관련된 제어기구를 간단히 만들 수 있다.

여기에서는 도면 9에서 도면 11을 이용해서 회전기 34에 있어서 감합 부재 27을 구성하는 부품 27a~27e의 작동 전후의 상태에 대해 설명한다.

도면 9(a)는 실시예4와 관련되는 회전기에 있어서 감합 부재가 작동하기 전의 상태를 나타내는 측면도이며, (b)는 감합 부재가 작동한 후의 상태를 나타내는 측면도이다. 또한, 도면 10(a)는 실시예4와 관련된 회전기에 있어서 감합 부재가 작동하기 전의 상태를 나타내는 평면도이며, (b)는 감합 부재가 작동한 후의 상태를 나타내는 평면도이다. 그리고 도면 11(a)는 실시예 4와 관련된 회전기에서 감합 부재가 작동하기 전의 상태를 나타내는 측면도이며 (b)는 감합 부재가 작동한 후의 상태를 나타내는 측면도이다. 또, 도면 1에서 도면 8에 기재된 것과 같은 부분에 대해서는 같은 부호를 사용하며 그 구성에 대한 설명은 생략한다.

도면 9(a), (b)는 실시예4와 관련된 회전기 34의 케이싱 내에 수용되는 회동날개 9를 도면 7 중의 부호 G로 표시한 방향에서 본 시시도(矢視圖)이며, (a)는 감합 부재 27의 작동 전의 상태를, (b)는 감합 부재 27의 작동 후의 상태를 나타내고 있다. 또한, 도면 9(a)에 있어서는 감합 부재 27과 회동날개 9의 위치관계에 대한 이해를 돕기 위해, 감합 부재 27의 단면 35가 회동날개 9의 측면 32로부터 떠오른 상태에서 홈부 25에 수용되는 경우를 예로 들어 설명한다.

실시예4와 관련된 회전기 34에 있어서, 압력액체 수용공간 36a에 압입배출관 5를 통해 액체 30이 보내지면 그 일부가 회동날개 9의 피압면 33a에 형성되는 유입구 26a를 통해 연통공 26에 유입되어, 도면에 나타나지 않은 도출구 26b에서 홈부 25의 바닥으로 도출되어 감합 부재 27을 구성하는 부품 27a~27e를 밀어낸다.

이 때, 도면 9(a)에 나타낸 바와 같이 부품 27a, 27c, 27e는 각각 회동날개 9의 측면 32와 평행으로 도면에 나타나지 않은 케이싱 7의 내측면 쪽으로 미끄러지듯 이동한다. 또한, 감합 부재 27에 있어서 모퉁이부를 형성하는 부품 27b, 27d는 각각 회동날개 9의 모퉁이 쪽으로 미끄러지듯 이동한다.

그리고, 도면 9(b)에 나타낸 바와 같이 회동날개 9의 측면 32가 감합 부재 27에 의해 빈틈 없이 둘러싸임으로써, 압력액체 수용공간 36a와 압력액체 수용공간 36b의 사이가 실드되는 것이다.

또한, 도면 10(a), (b)는 모두 도면 7 중의 부호 H로 표시한 방향으로 본 시시도이며, 도면 11(a), (b)는 모두 도면 7 중의 부호 I로 표시한 방향으로 본 시시도이다.

도면 10(a), 도면 11(a)에 나타낸 바와 같이, 실시예4에 관련된 회동날개9에 있어서 감합 부재 27의 작동전의 상태에서는 부품 27a~27e는 각각 감합 구조 28이 빈틈 없이 맞물린 상태에서 홈부 25에 수용되어 있다.

그리고, 홈부 25의 바닥에 형성되며 도면에 나타나지 않은 도출구 26b에서, 예를 들면 액체 30이 도출되어 부품 27a~27e에 각각 압압력이 작용하면, 도면 10(b), 도면 11(b)에 나타낸 바와 같이 감합 구조 28의 맞물림이 풀리면서 홈부 25로부터 부품 27a~27e가 각각 밀려나는 것이다.

이 때, 감합 구조 28은 피압면 33a에서 피압면 33b쪽으로 향하는 방향에 대해서는 겹치는 부분이 있기 때문에, 압력액체 수용공간 36a에서 압력액체 수용공간 36b로 가는 액체 30의 누출을, 혹은 압력액체 수용공간 36b에서 압력액체 수용공간 36a로 가는 액체 31의 누출을 방지할 수 있다.

그 결과, 실시예 4와 관련된 회전토크 발생장치 29에 있어서 정압 토크로 변환하는 확률을 높일 수 있다.

실시예5

본 발명의 실시예5와 관련된 회전토크발생장치에 대하여 도면 12에서 도면 14를 이용해서 자세히 설명한다.

도면 12는 본 발명의 실시예5와 관련된 회전토크발생장치의 개념도이다. 또한, 도면 13은 도면 12 중의 C-C선 시시단면도이다. 그리고, 도면 14는 도면 12 중의 C-C선 시시단면도이며 하우징 내에 형성되는 형성되는 수용공간이 회동날개로 인해 공간이 나뉜 상태를 나타내고 있다. 또, 도면 1에서 도면 12에 기재된 것과 같은 부분에 대해서는 같은 부호를 사용하며 그 구성에 대한 설명은 생략한다.

실시예5와 관련된 회전토크발생장치 1b는 상술한 실시예1과 관련된 회전토크발생장치 1a의 회전기3a의 케이싱 7a와 회전기 3b의 케이싱 7b가 일체로 형성된 케이싱 38을 갖춘 것이다.

보다 구체적으로는, 실시예5와 관련된 토크발생장치 1b는 도면 12, 도면 13에 나타낸 바과 같이 회전기 3a의 수용공간 37a와 회전기 3b의 수용공간37b가 출력축 2와 평행하게 직렬로 나란히 원통형상을 한 몸통부 39의 양 끝에, 몸통부 39를 중간에 끼고 있듯이 측벽 40a, 40b를 배치하고, 또 몸통부 39와 측벽 40a, 40b를 관통하는 관통공 44를 형성하여 거기에 볼트 42a를 끼우고 와셔 43a 및 너트 45를 이용하여 수용공간 37a, 37b의 수밀상태가 유지되도록 이들을 일체로 고정한 것이다.

이처럼 실시예5와 관련된 회전토크발생장치 1b에 있어서는, 상술한 실시예1에 기재된 회전토크발생장치 1a와 같은 작용?효과가 있으며, 또한 회전기 3a 및 회전기 3b의 케이싱을 일체로 구성함으로써 회전토크발생장치 1b를 작은 형태로 만들 수 있다.

이 결과, 실시예5과 관련된 회전토크발생장치 1b의 운반이나 설치를 쉽게 할 수 있다.

그리고, 실시예1과 관련된 회전토크발생장치 1a에 있어서는 역전방지베어링 8a, 8b를 케이싱 7a, 7b 바깥쪽에 배치했는데, 실시예5와 관련된 회전토크발생장치 1b에 있어서는 출력축 2의 역전을 방지하는 역전방지베어링 8a, 8b를 몸통부 39의 내부 및 측벽 40a, 40b의 두꺼운 부분에 수용하고 있다.

또한, 도면에 나타나지 않은 수용공간 37a, 37b에 수용되는 액체가 역전방지베어링 8a, 8b를 통해서 케이싱38 밖으로 누출되지 않도록, 측벽40a, 40b에 있는 역전방지베어링 8a, 8b의 노출부분에 뚜껑 41a, 41b를 씌우고, 측벽 40a, 40b에 볼트 42b 및 와셔 43b로 고정해 두었다.

이처럼 역전방지베어링 8a, 8b도 케이싱 38 내에 수용함으로써, 실시예5와 관련된 회전토크발생장치 1b를 더욱 작은 형태로 만들 수 있다.

또, 몸통부 39와 측벽 40a, 40b의 접합부분에 탄성체 46a를, 그리고 뚜껑 41a, 41b와 출력축 2의 접합부분에 탄성체 46b를 각각 설치해 둠으로써, 실시예5에 관한 회전토크발생장치 1b의 수밀성을 더욱 높일 수 있다.

또한, 도면 14에 있어서는 실시예5와 관련된 회전기 3a, 3b에 설치되는 회동날개 9에 감합 부재 27을 갖추는 경우를 나타내고 있지만, 회동날개 9는 도면 2에 나타낸 바와 같은 평판형상을 사용해도 된다.

도면 14에 나타낸 바와 같이, 회동날개 9는 수용공간 37a나 수용공간 37b를 나누는 작용을 하며, 특히 회동날개 9가 감합 부재 27을 갖춤으로써 회동날개 9를 중심으로 대항하도록 2개의 압력액체 수용공간 사이에서 액체가 오가는 것을 거의 확실히 방지할 수 있다.

이 결과, 실시예5와 관련된 회전토크발생장치 1b에 있어서는 장치의 외형을 간단하게 하면서 액체의 정압을 높은 효율로 토크로 변환시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 왕복회동운동을 하는 피스톤을 최소한 2개 갖추고 그것을 서로 반대방향으로 거의 같은 속도로 왕복회동운동 시킴으로써 출력축에 일정방향의 토크를 연속적으로 발생시킬 수 있으며, 피스톤의 왕복회동운동에 의해 발생하는 진동 및 소음을 저감 시키고, 또한 피스톤의 왕복회동운동에 의해 발생하는 회전력(토크)를 출력축에 직접 전달함으로써 큰 토크를 쉽게 발생시킬 수 있는 회전토크발생장치에 관한 것이며, 동력발생장치의 분야에서 이용할 수 있다.

1a, 1b… 회전토크발생장치
2… 출력축
3a, 3b… 회전기
4, 4a, 4b… 날개지지축
5, 5a, 5b… 압입배출관
6, 6a, 6b… 압입배출관
7, 7a, 7b… 케이싱
8a, 8b… 역전방지 베어링
9, 9a, 9b… 회동날개
10, 10a, 10b… 스토퍼
11, 11a, 11b … 스토퍼
12, 12a, 12b… 단부
13~16… 액체
16a, 16d… 배관
17~20 … 밸브
20a, 20b… 골짜기부
21… 압축기
21a… 유입구
21b… 배출구
22a₁, 22a₂, 22b₁, 22b₂… 압력액체 수용공간
23, 24… 삼방밸브
25… 홈부
26… 연통공
26a… 유입구
26b… 도출구
27… 감합 부재
27a~27e … 부품
28 … 감합 구조(장부촉)
29 … 회전토크발생장치
30, 31 … 액체
32… 측면
33a, 33b … 피압(被壓)면
34 … 회전기
35 … 단면
36a, 36b… 압력액체 수용공간
37, 37a, 37b… 수용공간
38… 케이싱
39 … 몸통부
40a, 40b … 측벽
41a, 41b… 뚜껑
42a, 42b … 볼트
43a, 43b … 와셔
44 … 관통공
45 … 너트
46a, 46b … 탄성체(패킹)

Claims (7)

1. 막대형의 출력축(2)과 그 출력축(2)상에 직렬로 배치되는 제1회전기(3a) 및 제2회전기(3b)를 갖추며,
   상기 제1회전기(3a) 및 제2회전기(3b)는 각각 상기 출력축(2)을 감싸고 있는 원통형상의 날개지지축(4a, 4b)과, 그 날개지지축(4a, 4b)의 외측면에 돌출되어 있는 회동날개(9a, 9b)와, 그 회동날개(9a, 9b) 및 그것을 작동시키는 액체(13~16)를 수용하는 수용공간과, 그 수용공간을 형성하는 케이싱(7a, 7b)과, 상기 회동날개(9a, 9b)에 의해 상기 수용공간이 나뉘어 형성되는 제1공간(22a₁, 22b₁)에 액체(13, 15)를 압입 및 배출하기 위한 제1 압입배출관(5a, 5b)과, 상기 회동날개(9a, 9b)에 의해 수용공간이 나뉘어 형성됨과 동시에, 상기 회동날개(9a, 9b)를 사이에 두고 제1공간(22a₁, 22b₁)과 대항하는 위치에 형성되는 제2공간(22a₂, 22b₂)에 액체(14,16)를 압입 및 배출하기 위한 제2 압입배출관(6a, 6b)을 갖추고 있으며,
   이로 인해 상기 제1공간(22a₁, 22b₁)에 액체(13, 15)를 압입?배출함과 동시에 상기 제2공간(22a₂, 22b₂)에 액체(14, 16)를 압입?배출함으로써 상기 회동날개(9a, 9b)가 왕복회동운동을 하고,
   상기 제2회전기(3b)의 회동날개(9b)는 상기 제1회전기(3a)의 회동날개(9a)와 다른 위상으로 왕복회동운동을 하여,
   상기 제1회전기(3a) 및 제2회전기(3b)의 회동날개(9a, 9b)가 왕복회동운동 할 때 그 왕회동 혹은 복회동 중 한쪽에서만 상기 출력축(2)과 상기 날개지지축(4a, 4b)이 연동하며,
   또한, 상기 회동날개(9a, 9b)는 상기 케이싱(7a, 7b)의 내측면과 대항하는 면에 형성되는 홈부(25)와, 상기 홈부(25)에 수용되면서 상기 케이싱(7a, 7b)의 내측면과 상기 회동날개(9a, 9b) 사이의 틈을 메우는 감합 부재(27)와, 상기 회동날개(9a, 9b)의 피압면에 형성되는 상기 액체(13, 15)의 유입구(26a)와 상기 홈부(25)의 바닥에 형성되는 상기 액체(13, 15)의 도출구(26b)를 연통하는 구멍(26)을 최소한 1개 갖추는 것을 특징으로 하는 회전토크발생장치(29).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 날개지지축(4a, 4b)과 상기 출력축(2)은 상기 출력축(2)의 역전을 방지하는 베어링(8a, 8b)을 통해서 연결되는 것을 특징으로 하는 회전토크발생장치(1a).
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1회전기(3a)와 상기 제2회전기(3b)의 회동날개(9a, 9b)는 서로 역동하는 것을 특징으로 하는 회전토크발생장치(1a).
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1회전기(3a) 및 제2회전기(3b)의 각각에 있어서, 상기 제1압입배출관(5a, 5b) 및 제2압입배출관(6a, 6b)은 상기 회동날개(9a, 9b)의 시작점 및 끝점을 형성하는 상기 케이싱의 내측면(10a, 10b, 11a, 11b)에서, 상기 회동날개(9a, 9b)의 상기 날개지지축(4a, 4b)에 의해 지지되지 않는 단부쪽에 설치되는 것을 특징으로 하는 회전토크발생장치(1a).
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 구멍(26)의 상기 피압면에 형성되는 유입구(26a)는, 상기 회동날개(9a, 9b)에서 상기 출력축(2)과 상기 날개지지축(4a, 4b)을 연동시키는 회전토크를 발생시키는 회동을 할 때, 피압면쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는 회전토크발생장치(1a).
   
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1회전기(3a)에 있어서 상기 수용공간을 형성하는 케이싱(7)과 상기 제2회전기(3b)의 상기 수용공간을 형성하는 케이싱(7)이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전토크발생장치(1a).
   
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