KR101327334B1 - 운동변환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 외부로부터 입력된 회전력을 전달받는 회전되는 입력축에 회전반경방향 일단이 고정적으로 외접되어 회전운동하는 크랭크; 상기 크랭크의 회전반경방향 타단에 일단이 링크 결합된 커넥팅 로드; 상기 커넥팅 로드의 타단에 링크 결합된 상태에서 프레임에 고정된 가이드레일을 따라 직선왕복운동하는 슬라이더를 포함하고 있는 운동변환장치에 있어서, 상기 크랭크의 회전반경방향 타단과 상기 커넥팅 로드의 일단은 링크핀에 의해 링크연결되고, 상기 링크핀은 회전반경 가변수단에 의해 상기 크랭크의 회전반경방향을 따라 가변적으로 이동가능하며, 상기 회전반경 가변수단은, 상기 크랭크의 회전반경방향을 따라 상기 크랭크에 형성된 상태에서 상기 링크핀을 수용하는 레일홈 및 상기 레일홈에 수용된 상태에서 상기 링크핀을 상기 크랭크 회전반경 바깥방향으로 가압하여 무부하 상태에서 상기 크랭크의 회전중심에서 편심시키는 반력장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

운동변환장치{motion changing apparatus}

본 발명은 운동변환장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 링크기구의 일종인 슬라이더 크랭크 기구에 관한 것이다.

슬라이더 크랭크 기구는 회전운동하는 크랭크, 직선왕복운동하는 슬라이더 및 일단이 핀을 개재하여 상기 크랭크에 링크결합되어 있고 타단이 핀을 개재하여 상기 슬라이더에 링크결합된 커넥팅 로드를 포함하고 있다.

상기 슬라이더 크랭크 기구는 자동차의 내연기관, 진동기 등의 산업기계 전반에 걸쳐 적용될 수 있다.

이러한 종래의 슬라이더 크랭크 기구는 크랭크와 상기 커넥팅 로드를 링크결합시키는 핀이 크랭크의 회전반경방향으로 고정되어 있어서, 슬라이더의 직선왕복운동의 길이를 조절하기 위해서는 크랭크의 길이가 조절되어야 만 한다.

하지만, 종래의 크랭크가 고정된 길이를 가지고 있기 때문에, 크랭크 길이를 조절하기 위해서는, 종래의 슬라이더 크랭크 기구는 다양한 길이를 가진 한 세트의 크랭크들을 구비하여 놓고, 상기 한 세트의 크랭크들 중에서 원하는 길이의 크랭크로 교체되어야만 하는 문제점을 가지고 있다.

또한, 모터나 엔진 등의 동력 발생장치로부터 발생되는 회전력은 고회전력으로 출력되지만 힘(토크)이 적다. 따라서, 대부분의 산업기계에 있어서는 기어타입의 감속기를 이용하여 토크를 증가시켜 작동하게 된다.

여기서, 상기 감속기는 동력발생장치로부터 전달되는 회전수를 감속시키는 대신 토크를 증가시킨다.

그러나, 상기 감속기는 동력발생장치로부터 공급되는 회전수를 감속시킴과 동시에 토크를 증가시켜 출력하게 되나, 출력축에 가해지는 부하가 출력축의 출력토크보다 클 경우 부하가 동력발생원인 모터나 엔진에 역으로 작용함으로써 모터나 엔진의 수명을 단축하는 문제점이 있다.

그리고, 출력축의 출력토크보다 큰 부하가 모터나 엔진에 역방향으로 작용함으로써 목표하는 출력을 출력축으로 공급하지 못하는 문제점이 있다.

종래의 슬라이더 크랭크 기구는, 이러한 감속기를 크랭크에 결합시켜 사용되고 있는 점에 문제점을 가진다.

본 발명은 상기된 문제점을 해결하는 것에 과제를 가진다.

본 발명은, 크랭크와 상기 커넥팅 로드를 링크결합시키는 가변핀이 크랭크의 회전반경방향으로 변위가능하게 하고, 슬라이더의 부하에 따라 상기 가변핀이 탄성적으로 크랭크의 회전반경방향으로 변위가능하게 함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.

본 발명은 크랭크의 길이가 조절되게 함으로써, 다양한 길이를 가진 한 세트의 크랭크들을 구비하는 것을 배제하여서 크랭크의 길이를 조절하기 위한 비용을 종래보다 낮출 수 있다.

또한, 본 발명은 기어타입의 별도의 감속기를 배제하고 크랭크 내에 탄성타입의 감속기가 내장됨으로써, 슬라이더 크랭크 기구의 크기와 제조비용과 종래보다 작게 함과 동시에, 슬라이더에 가해지는 부하가 슬라이더의 출력토크보다 클 경우 그 부하가 동력발생원인 모터나 엔진에 역으로 작용함으로써 모터나 엔진의 수명을 단축시키는 것을 방지하고 그리고 슬라이더의 출력토크보다 큰 부하가 모터나 엔진에 역방향으로 작용함으로써 목표하는 출력을 슬라이더에 공급하지 못하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 운동변환장치의 구성을 개략적은 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가변핀이 가압수단에 크랭크의 회전반경을 따라 이동되는 모습을 보여주는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변핀이 슬라이더에 가해지는 부하에 의해서 크랭크의 회전반경을 따라 이동되는 모습을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반력장치의 또 다른 실시예를 보여주는 도면.

이하 본 발명에 따른 실시예가 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명될 것이다.

도 1에는 본 실시예의 운동변환장치가 부호 100으로 지시되어 있다.

상기 운동변환장치(100)는, 종래와 같이, 외부로부터 입력된 회전력을 전달받는 회전되는 입력축(미도시)에 회전반경방향 일단이 고정적으로 외접되어 회전운동하는 크랭크(10); 상기 크랭크(10)의 회전반경방향 타단에 일단이 링크 결합된 커넥팅 로드(20); 상기 커넥팅 로드(20)의 타단에 링크 결합된 상태에서 도시되지 않은 프레임에 고정된 가이드레일(31)을 따라 직선왕복운동하는 슬라이더(30)를 포함하고 있다.

상기 크랭크(10)의 회전반경방향 타단과 상기 커넥팅 로드(20)의 일단은 링크핀(P)에 의해 링크연결된다.

상기 링크핀(P)은 회전반경 가변수단(40)에 의해 상기 크랭크(10)의 회전반경방향을 따라 가변적으로 이동가능하다.

상기 회전반경 가변수단(40)은, 상기 크랭크(10)의 회전반경방향을 따라 상기 크랭크(10)에 형성된 상태에서 상기 링크핀(P)을 수용하는 레일홈(41) 및 상기 레일홈(41)에 수용된 상태에서 상기 링크핀(P)을 상기 크랭크(10) 회전반경 바깥방향으로 가압하여 무부하 상태에서 상기 크랭크(10)의 회전중심에서 편심시키는 반력장치(42)를 포함한다.

그리고, 상기 링크핀(P)은 가변량 조절부에 의해 상기 크랭크(10)의 회전반경방향에서의 무부하 상태의 위치가 조절가능하게 되어있다.

상기 가변량 조절부는 상기 링크핀(P)을 상기 크랭크(10)의 회전중심방향으로 가압하는 가압수단(50)을 갖는다.

상기 가압수단(50)은, 예를 들면 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 레일홈(41)을 구획형성하는 벽들 중에서 방사상 바깥쪽에 배치된 벽에 형성되고 내주면이 나사가공된 관통구멍(51)과, 상기 관통구멍(51)에 체결되어 무부하 상태의 링크핀(P)과 선단이 접촉되는 조절나사(52)를 포함한다.

위와 같은 구성을 갖는 운동변환장치(100)는 다음과 같이 운동변환된다.

외부로부터 동력을 받아 회전하는 입력축이 회전되면 상기 크랭크(10)가 상기 입력축을 중심으로 자전된다.

그러면, 상기 커넥팅 로드(20)의 일단이 상기 크랭크(10)의 회전반경방향 타단을 따라 상기 입력축의 회전중심을 중심으로 공전을 하게 되고, 이에 따라, 상기 커넥팅 로드(20)의 타단과 링크 연결된 슬라이더(30)가 상기 가이드 레일(31)을 따라 직선왕복운동 된다.

여기서, 상기 슬라이더(30)의 왕복운동거리를 줄이기 위해서는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 관통구멍(51)에 체결된 조절나사(52)를 체결방향으로 회전시켜 상기 조절나사(52)의 선단을 상기 크랭크(10)의 회전반경방향 중심을 향해 이동시킨다.

즉, 상기 조절나사(52)가 체결방향으로 회전되면, 무부하 상태에서 상기 조절나사(52)의 선단과 접촉되었던 링크핀(P)이 상기 반력장치(42)를 가압하면서 상기 크랭크(10)의 회전중심방향으로 이동된다.

그러면, 상기 링크핀(P)의 회전반경이 작아지게 되고, 이에 따라, 상기 링크핀(P)에 링크 연결된 상기 커넥팅 로드(20)의 일단의 공전반경이 작아지게 되어 결국 상기 커넥팅 로드(20)의 타단에 연결된 상기 슬라이더(30)의 왕복운동 거리는 짧아지게 된다.

반대로, 상기 슬라이더(30)의 왕복운동길이를 늘리기 위해서는, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 관통구멍(51)에 체결된 조절나사(52)를 체결해제 방향으로 회전시켜 상기 조절나사(52)의 선단을 상가 크랭크(10)의 회전반경방향 바깥방향을 향해 이동시킨다.

즉, 상기 조절나사(52)가 체결해제 방향으로 회전되면, 상기 조절나사(52)의 선단이 상기 크랭크(10)의 회전반경방향 바깥방향으로 이동된 거리만큼 상기 반력장치(52)가 인장 되면서 무부하 상태의 상기 링크핀(P)을 상기 크랭크(10)의 회전반경방향 바깥방향으로 가압하게되고, 상기 링크핀(P)은 상기 조절나사(52)의 선단과 접촉된다.

그러면, 상기 링크핀(P)의 회전반경이 커지게 되고, 이에 따라, 상기 링크핀(P)에 링크 연결된 상기 커넥팅 로드(20)의 일단의 공전반경이 커지게 되어 결국 상기 커넥팅 로드(20)의 타단에 연결된 상기 슬라이더(30)의 왕복운동 거리는 늘어나게 된다.

그리고, 상기 슬라이더(30)에 전달되는 부하가 커넥팅 로드(20) 및 링크핀(P)을 통해서 상기 반력장치(42)를 압축시켜 상기 링크핀(P)이 상기 크랭크(10)의 회전반경방향 일단에 가까워질 경우에, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 링크핀(P)과 링크 연결된 상기 커넥팅 로드(20)의 일단 회전반경(r)이 기존의 회전반경(R)보다 작아지게 되어, 결국, 입력축의 1회전당 상기 슬라이더(30)가 왕복운동되는 거리가 짧아지기 때문에 상기 슬라이더(30)는 저속모드가 될 수 있다.

그리고, 상기 슬라이더(30)에 전달되는 부하가 상기 반력장치(42)를 압축시켜 상기 링크핀(P)이 상기 가변 크랭크(10)의 회전중심에 위치될 경우에, 상기 링크핀(P)과 링크연결된 커넥팅 로드(20)의 일단이 회전하지 않게 되어 상기 슬라이더(30)는 정지될 수 있다.

결론적으로, 본원발명의 운동변환장치(100)는, 상기 조절나사(52)의 체결 및 체결해제에 의해 무부하 상태의 링크핀(P)이 상기 크랭크(10)의 회전중심에서 상기 크랭크(10)의 회전반경방향을 따라 위치 조절가능하므로, 상기 커넥팅 로드(20)와 연결된 슬라이더(30)의 왕복운동거리를 조절할 수 있다.

따라서, 본원발명의 운동변환장치(100)는, 다양한 길이를 갖는 크랭크(10)들을 사용하지 않아도 슬라이더(30)의 왕복운동거리가 조절될 수 있다.

또한, 본원발명의 운동변환장치(100)는, 상기 슬라이더(40)에 가해지는 외부부하에 의해 상기 링크핀(P)의 위치가 상기 크랭크(10)의 회전반경방향을 따라 가변될 수 있으므로, 외부부하에 따라 상기 슬라이더(40)의 속도가 적절하게 조절될 수 있다.

참고로, 상기 실시예들의 설명에 있어서, 상기 반력장치는 탄성 스프링이 될 수 있을 뿐만 아니라, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 반력장치에 전달되는 부하에 따라 실린더를 전진 및 후진시키는 유압 또는 공압회로에 접속된 공압실린더 또는 유압실린더가 될 수 있다.

즉, 상기 실린더(60)는 상기 크랭크(10)의 회전중심에 장착되어 상기 가변핀(P)을 상기 크랭크(10)의 회전반경 바깥방향으로 가압하여 무부하 상태에서 상기 크랭크(10)의 회전중심에서 편심시킨다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

10 : 크랭크 20 : 커넥팅로드
30 : 슬라이더 40 : 가변수단
41 : 레일홈 42 : 반력장치
50 : 가압수단 51 : 관통구멍
52 : 조절나사

Claims (3)

1. 삭제
2. 외부로부터 입력된 회전력을 전달받는 회전되는 입력축에 회전반경방향 일단이 고정적으로 외접되어 회전운동하는 크랭크(10);
   상기 크랭크(10)의 회전반경방향 타단에 일단이 링크 결합된 커넥팅 로드(20);
   상기 커넥팅 로드(20)의 타단에 링크 결합된 상태에서 도시되지 않은 프레임에 고정된 가이드레일(31)을 따라 직선왕복운동하는 슬라이더(30)를 포함하고 있는 운동변환장치에 있어서,
   상기 크랭크(10)의 회전반경방향 타단과 상기 커넥팅 로드(20)의 일단은 링크핀(P)에 의해 링크연결되고,
   상기 링크핀(P)은, 회전반경 가변수단(40)에 의해 상기 크랭크(10)의 회전반경방향을 따라 가변적으로 이동가능하고, 또한, 가압수단(50)에 의해 상기 크랭크(10)의 회전반경방향에서의 무부하 상태의 위치가 조절가능하며,
   상기 회전반경 가변수단(40)은, 상기 크랭크(10)의 회전반경방향을 따라 상기 크랭크(10)에 형성된 상태에서 상기 링크핀(P)을 수용하는 레일홈(41) 및 상기 레일홈(41)에 수용된 상태에서 상기 링크핀(P)을 상기 크랭크(10) 회전반경 바깥방향으로 가압하여 무부하 상태에서 상기 크랭크(10)의 회전중심에서 편심시키는 반력장치(42)를 포함하고,
   상기 가압수단(50)은, 상기 레일홈(41)을 구획형성하는 벽들 중에서 방사상 바깥쪽에 배치된 벽에 형성되고 내주면이 나사가공된 관통구멍(51)과, 상기 관통구멍(51)에 체결되어 무부하 상태의 링크핀(P)과 선단이 접촉되는 조절나사(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동변환장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 반력장치는 탄성 스프링 또는 상기 반력장치에 전달되는 부하에 따라 실린더를 전진 및 후진시키는 유압 또는 공압회로에 접속된 공압실린더 또는 유압실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동변환장치.

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