KR101406312B1 - 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정한 양의 구동 에너지를 인위적 회전비 전환없이 효과적이고 지속적으로 종동축에 전달시킬 수 있는 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 회전 동력을 공급받는 입력축, 상기 입력축의 일측 단부에 일체로 회전되는 구동 기어, 상기 입력축과 평행하도록 배치되고, 상기 구동 기어와 치합되는 제1 피동 기어, 상기 제1 피동 기어와 동축 상에 배치되는 제1 동축 기어, 상기 제1 피동 기어와 제1 동축 기어의 동축 상에서 사이에 개재되는 제1 탄성 부재, 상기 구동 기어로부터 반경 외측 방향을 따라 상기 제1 피동 기어가 치합됨과 동시에 상기 제1 피동 기어와 치합되도록 내접 기어를 구비하는 링 기어 및 상기 링 기어의 회전 동력이 출력되는 출력축을 포함하고, 상기 제1 탄성 부재는 제1 피동 기어와 제1 동축 기어에 의해 압축되는 방향으로 나사회전된 상태로 치합되는 것을 특징으로 하는 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛을 제공한다.

Description

저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛{UNIT FOR TRANSFERRING DRIVING ENERGY WITH RESISTANCE}

본 발명은 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정한 양의 구동 에너지를 인위적 회전비 전환없이 효과적이고 지속적으로 종동축에 전달시킬 수 있는 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛에 관한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이 구동원의 구동에너지를 종동원에 전달하기 위해서는 구동원과 종동원을 연결하는 일정한 저항력을 유지하는 연결 저항 유닛이 필요하다. 이러한 연결 저항 유닛이 가진 저항력을 y라 하면, 구동원이 회전되면 연결 저항 유닛의 저항력을 통해 종동원을 회전시킨다.

이때, 구동원과 종동원의 힘의 차이, 즉 구동원에 따른 종동원의 구동 저항력이 발생하는데 이러한 저항력의 크기를 x라 한다.

상기 x와 y의 상관관계는 다음과 같다.

1) y=0 이면, 종동원에 전달되는 구동력은 0(공회전)

2) y=x 이면, 구동원 둘레만큼 종동원의 둘레가 회전(구동원 1회전 시, 종동원은 구동원 둘레/종동원 둘레만큼 회전)

3) y>x이면, 구동원의 회전수와 종동원의 회전수는 동일하다.

특히, 2)와 3)의 경우로 연결 저항 유닛을 구성하여 작동케 하면, 구동원의 구동에너지(구동력*회전거리)는 연결 저항 유닛을 통해 종동원의 둘레에 전달하는 구조이며, 구동원과 종동원 간의 발생하는 힘의 차이(저항력)에 따라 종동원의 회전수는 반비례한다. (저항이 크면, 회전수는 적어지고, 저항이 약하면 회전수가 많아진다.) 이때, 구동원과 종동원의 회전비 구간은 모든 경우에 있어, 구동원 회전수 : 종동원 회전수 = 1 : 0~1로 나타난다.

따라서, 구동원과 종동원 간의 에너지 손실을 최소화하기 위하여 효과적으로 일정한 저항력을 유지하는 연결 저항 유닛이 요구된다.

한국공개특허 10-2004-0046364

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 구동축의 구동에너지를 종동축에 전달함에 있어, 종동축의 상태(정지, 저속회전, 고속회전, 후진)에 상관없이 일정한 양의 구동에너지를 인위적 회전비 전환없이 효과적이고 지속적으로 종동축에 전달시키는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛은 회전 동력을 공급받는 입력축, 상기 입력축의 일측 단부에 일체로 회전되는 구동 기어, 상기 입력축과 평행하도록 배치되고, 상기 구동 기어와 치합되는 제1 피동 기어, 상기 제1 피동 기어와 동축 상에 배치되는 제1 동축 기어, 상기 제1 피동 기어와 제1 동축 기어의 동축 상에서 사이에 개재되는 제1 탄성 부재, 상기 구동 기어로부터 반경 외측 방향을 따라 상기 제1 피동 기어가 치합됨과 동시에 상기 제1 피동 기어와 치합되도록 내접 기어를 구비하는 링 기어 및 상기 링 기어의 회전 동력이 출력되는 출력축을 포함하고, 상기 제1 탄성 부재는 제1 피동 기어와 제1 동축 기어에 의해 압축되는 방향으로 나사회전된 상태로 치합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 탄성 부재의 일단이 단절되어 형성되는 제1 탄성 부재의 일측 단부가 상기 제1 피동 기어의 톱니 수직면에 형성된 고정홀에 끼워지고, 상기 제1 탄성 부재의 타단이 단절되어 형성되는 제1 탄성 부재의 타측 단부가 상기 제1 동축 기어의 톱니 수직면에 형성된 고정홀에 끼워지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 입력축에 공급되는 회전 동력은 구동 기어를 회전시키게 되고, 상기 구동 기어의 회전 동력은 상기 제1 피동 기어와 제1 동축 기어 간에 압축된 상태의 제1 탄성 부재의 대칭 평형 상태로 인하여 일측 방향으로만 회전되는 것을 특징으로 한다.

한편, 다른 실시예에 의한 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛으로서, 회전 동력을 공급받는 입력축, 상기 입력축의 일측 단부에 일체로 회전되는 구동 기어, 상기 입력축과 평행하도록 배치되고, 상기 구동 기어와 치합되는 제1 피동 기어, 상기 제1 피동 기어와 동축 상에 배치되는 제1 동축 기어, 상기 제1 피동 기어와 제1 동축 기어의 동축 상에서 사이에 개재되는 제1 탄성 부재, 상기 제1 피동 기어와 제1 동축 기어에 각각 치합되는 제2 피동 기어와 제2 피동 기어, 상기 제2 피동 기어와 제2 피동 기어의 동축 상에서 사이에 개재되는 제2 탄성 부재, 상기 구동 기어로부터 반경 외측 방향을 따라 상기 제1 피동 기어, 제2 피동 기어가 순차적으로 치합됨과 동시에 상기 제2 피동 기어와 치합되도록 내접 기어를 구비하는 링 기어 및 상기 링 기어의 회전 동력이 출력되는 출력축을 포함하고, 상기 제1 탄성 부재는 제1 피동 기어와 제1 동축 기어에 의해 압축되는 방향으로 나사회전된 상태로 치합되고, 상기 제2 탄성 부재는 상기 제2 피동 기어와 제2 동축 기어에 의해 압축되는 방향으로 나사회전된 상태로 치합될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛에 의하면, 구동축과 종동축 간의 에너지 손실을 최소화함과 동시에 구동축의 구동에너지를 종동축에 전달함에 있어, 종동축의 상태(정지, 저속회전, 고속회전, 후진)에 상관없이 일정한 양의 구동에너지를 인위적 회전비 전환없이 효과적이고 지속적으로 종동축에 전달시킬 수 있다.

도 1은 구동원과 종동원 간의 연결 저항 유닛에 따른 구동 에너지 관계를 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛에 적용되는 기어들의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛에 적용되는 기어들의 분해 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛에 적용되는 기어들의 분해 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛은 구동 레버(110), 입력축(120), 구동 기어(200), 제1 피동 기어(210), 제1 동축 기어(212), 제2 피동 기어(220), 링 기어(230), 제2 동축 기어(222) 및 출력축(240)을 포함한다.

우선, 상기 구동 레버(110)는 일 실시예로서 인력에 의해 구동될 수 있도록 도시하였으나, 상기 구동 레버(110)를 회전시키기 위한 구동원으로서 자동차 엔진 또는 전기 모터 등이 적용될 수도 있을 것이다.

상기 구동 레버(110)를 통하여 공급되는 회전동력은 입력축(120)을 일측 방향으로 회전시킨다. 그리고 상기 입력축(120)의 단부에는 구동 기어(200)가 형성된다.

상기 구동 기어(200)의 중심으로부터 방사 방향으로 제1 피동 기어(210) 및 제2 피동 기어(220)가 순차적으로 치합되고, 상기 제2 피동 기어(220)의 외측에는 내접하여 치합되는 링 기어(230)가 배치된다. 즉, 상기 구동 기어(200)가 일측 방향으로 회전하면, 상기 제1 피동 기어(210)는 반대 방향으로 회전되고, 상기 제2 피동 기어(220)는 상기 구동 기어(200)와 동일한 방향으로 회전된다.

따라서, 상기 제1 피동 기어(210)는 상기 입력축(120)과 평행하도록 배치됨과 동시에 상기 제1 피동 기어(210)와 동축상에 배치되는 제1 동축 기어(212)가 구비된다. 여기서, 상기 제1 피동 기어(210)와 제1 동축 기어(212)의 동축 상에서 사이에 개재되는 제1 탄성 부재(211)가 구비된다.

상기 제1 탄성 부재(211)는 일단이 단절되어 형성되는 제1 탄성 부재의 일측 단부(211a)가 상기 제1 피동 기어(210)의 톱니 수직면에 형성된 고정홀(210a)에 끼워지고, 상기 제1 탄성 부재(211)의 타단이 단절되어 형성되는 제1 탄성 부재(211)의 타측 단부(211b)가 상기 제1 동축 기어(212)의 톱니 수직면에 형성된 고정홀(미도시)에 끼워진다.

즉, 상기 제1 피동 기어(210)와 제1 동축 기어(212)가 가 상기 제1 탄성 부재(211)를 압축시키는 방향으로 나사회전(제1 피동 기어와 제1 동축 기어가 상호 반대 방향으로 회전)된 상태로 상기 제1 탄성 부재(211)가 고정됨으로써 상기 제1 피동 기어(210)와 제1 동축 기어(212)는 상기 제1 탄성 부재(211)의 대칭 평형 상태를 통하여 함께 회전하게 된다.

여기서, 상기 제1 탄성 부재(211)는 대칭 평형 상태를 구현할 수 있는 코일 스프링 또는 판 스프링 등의 탄성력을 구비하는 형상이면 어느 것이든 적용 가능하며, 유압피스톤 등의 장치도 적용 가능함은 물론이다.

따라서, 상기 입력축(120)에 공급되는 회전 동력은 구동 기어(200)를 회전시키게 되고, 상기 구동 기어(200)의 회전 동력은 상기 제1 피동 기어(210)와 제1 동축 기어(212) 간의 압축된 상태의 제1 탄성 부재(211) 및 상기 제2 피동 기어(220)와 제2 동축 기어(222) 간에 압축된 상태의 제2 탄성 부재(221) 각각의 대칭 평형 상태로 인하여 일측 방향으로만 회전되는 일방향성의 저항력이 발생되어 연결 저항으로 사용된다. 여기서, 상기 제1 동축 기어(212)와 제2 동축 기어(222)의 공전에 의해 상기 구동 기어(200)를 중심으로 회전되는 캐리어(300)가 결합될 수 있다.

상기 출력축(240)은 상기 링 기어(230)와 일체로 회전되도록 형성됨으로써 상기 링 기어(230)의 최종 출력되는 회전 동력을 공급받게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛에 적용되는 기어들의 분해 사시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 입력축(120)의 구동 기어(200)에 치합되는 제1 피동 기어(210) 및 상기 제1 피동 기어(210)와 동축 상에 배치되는 제1 동축 기어(212) 및 제1 탄성 부재(211) 구성은 동일하나 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 제2 피동 기어(220), 제2 동축 기어(222) 및 제2 탄성 부재(221)가 생략될 수 있음을 나타내고 있다. 즉 도 4의 구성을 참조하면, 상기 구동 기어(200)의 기어치가 입력축(120)의 길이 방향을 따라 형성됨으로써 상기 제1 피동 기어(210)와 제1 동축 기어(212)에 동시에 치합되도록 하며, 상기 제1 피동 기어(210)에 직접적으로 내접 기어인 링 기어(230)가 치합될 수 있다. 이와 같이 제2 피동 기어(220), 제2 동축 기어(222) 및 제2 탄성 부재(221)가 생략됨으로써 부품수 감소로 인한 원가절감의 효과를 가질 수 있을 뿐만 아니라, 필요에 따라 링 기어의 회전 방향을 반대로 구현할 수 있게 된다.

이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

100: 베이스 플레이트
110: 구동 레버
120: 입력축
200: 구동 기어
210: 제1 피동 기어
211: 제1 탄성 부재
212: 제1 동축 기어
220: 제2 피동 기어
221: 제2 탄성 부재
222: 제2 동축 기어
230: 링 기어
240: 출력축
300: 캐리어

Claims (6)

1. 회전 동력을 공급받는 입력축;
   상기 입력축의 일측 단부에 일체로 회전되는 구동 기어;
   상기 입력축과 평행하도록 배치되고, 상기 구동 기어와 치합되는 제1 피동 기어;
   상기 제1 피동 기어와 동축 상에 배치되는 제1 동축 기어;
   상기 제1 피동 기어와 제1 동축 기어의 동축 상에서 사이에 개재되는 제1 탄성 부재;
   상기 구동 기어로부터 반경 외측 방향을 따라 상기 제1 피동 기어가 치합됨과 동시에 상기 제1 피동 기어와 치합되도록 내접 기어를 구비하는 링 기어; 및
   상기 링 기어의 회전 동력이 출력되는 출력축을 포함하고,
   상기 제1 탄성 부재는 제1 피동 기어와 제1 동축 기어에 의해 압축되는 방향으로 나사회전된 상태로 치합되는 것을 특징으로 하는 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 탄성 부재의 일단이 단절되어 형성되는 제1 탄성 부재의 일측 단부가 상기 제1 피동 기어의 톱니 수직면에 형성된 고정홀에 끼워지고,
   상기 제1 탄성 부재의 타단이 단절되어 형성되는 제1 탄성 부재의 타측 단부가 상기 제1 동축 기어의 톱니 수직면에 형성된 고정홀에 끼워지는 것을 특징으로 하는 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛.
3. 제2항에 있어서,
   상기 입력축에 공급되는 회전 동력은 구동 기어를 회전시키게 되고, 상기 구동 기어의 회전 동력은 상기 제1 피동 기어와 제1 동축 기어 간에 압축된 상태의 제1 탄성 부재의 대칭 평형 상태로 인하여 일측 방향으로만 회전되는 것을 특징으로 하는 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛.
4. 회전 동력을 공급받는 입력축;
   상기 입력축의 일측 단부에 일체로 회전되는 구동 기어;
   상기 입력축과 평행하도록 배치되고, 상기 구동 기어와 치합되는 제1 피동 기어;
   상기 제1 피동 기어와 동축 상에 배치되는 제1 동축 기어;
   상기 제1 피동 기어와 제1 동축 기어의 동축 상에서 사이에 개재되는 제1 탄성 부재;
   상기 제1 피동 기어와 제1 동축 기어에 각각 치합되는 제2 피동 기어와 제2 피동 기어;
   상기 제2 피동 기어와 제2 피동 기어의 동축 상에서 사이에 개재되는 제2 탄성 부재;
   상기 구동 기어로부터 반경 외측 방향을 따라 상기 제1 피동 기어, 제2 피동 기어가 순차적으로 치합됨과 동시에 상기 제2 피동 기어와 치합되도록 내접 기어를 구비하는 링 기어; 및
   상기 링 기어의 회전 동력이 출력되는 출력축을 포함하고,
   상기 제1 탄성 부재는 제1 피동 기어와 제1 동축 기어에 의해 압축되는 방향으로 나사회전된 상태로 치합되고,
   상기 제2 탄성 부재는 상기 제2 피동 기어와 제2 동축 기어에 의해 압축되는 방향으로 나사회전된 상태로 치합되는 것을 특징으로 하는 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제1 탄성 부재의 일단이 단절되어 형성되는 제1 탄성 부재의 일측 단부가 상기 제1 피동 기어의 톱니 수직면에 형성된 고정홀에 끼워지고,
   상기 제1 탄성 부재의 타단이 단절되어 형성되는 제1 탄성 부재의 타측 단부가 상기 제1 동축 기어의 톱니 수직면에 형성된 고정홀에 끼워지고,
   상기 제2 탄성 부재의 일단이 단절되어 형성되는 제2 탄성 부재의 일측 단부가 상기 제2 피동 기어의 톱니 수직면에 형성된 고정홀에 끼워지고,
   상기 제2 탄성 부재의 타단이 단절되어 형성되는 제2 탄성 부재의 타측 단부가 상기 제2 동축 기어의 톱니 수직면에 형성된 고정홀에 끼워지는 것을 특징으로 하는 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛.
6. 제5항에 있어서,
   상기 입력축에 공급되는 회전 동력은 구동 기어를 회전시키게 되고, 상기 구동 기어의 회전 동력은 상기 제1 피동 기어와 제1 동축 기어 간의 압축된 상태의 제1 탄성 부재 및 상기 제2 피동 기어와 제2 동축 기어 간에 압축된 상태의 제2 탄성 부재의 각각의 대칭 평형 상태로 인하여 일측 방향으로만 회전되는 것을 특징으로 하는 저항을 이용한 구동 에너지 전달 유닛.
   

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