KR20000060045A - 지렛대 원리를 이용한 동력증대 전달 기구 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지렛대 원리를 응용하여 능동축의 회전동력을 증대시켜 피동축에 전달하는 동력증대전달기구에 관한 것으로서, 동력전달축(10)의 회전력을 피동축(20)에 전달하는 동력전달기구에 있어서: 상기 동력전달축(10)과 일체로 형성되어, 동력전달축과 일체로 회전하는 ㄷ자형의 크랭크부(12); 상기 피동축(20)과 일체로 형성되어, 피동축과 일체로 회전하는 ㄷ자형의 피동 크랭크부(22); 상기 크랭크부(12)에 회전가능하게 연결된 로드(14); 상기 피동 크랭크부(22)에 회전가능하게 연결된 피동로드(24); 상기 로드(14)와 피동로드(24)의 각 타단부에 회전가능하게 연결된 기다란 레버(30); 및 상기 레버(30)의 소정 부분에서 상기 레버(30)를 피봇 가능하게 지지하는 피봇지지수단(40);을 포함하고, 상기 동력전달축(10)이 회전하여 상기 크랭크부(12)가 회전하면 로드(14)의 직선 및 회전운동에 의해 레버(30)가 시소처럼 피봇하여 피동축(20)이 회전하는 것을 특징으로 하여, 회전운동을 회전운동으로 동력을 증폭하여 전달할 수 있다.
Description
본 발명은 능동축의 동력을 피동축에 전달하는 동력전달기구에 관한 것으로, 구체적으로는 지렛대 원리를 응용하여 능동축의 회전동력을 증대시켜 피동축에 전달하는 동력증대전달기구에 관한 것이다.
일반적인 동력전달기구, 특히 회전운동을 회전운동으로 전달하는 장치에는 마찰차, 벨트전동, 기어전동 등이 있으나, 이들은 회전력의 크기를 변환하여 전달해야 할 경우, 능동축과 피동축의 회전속도가 서로 다를 수 밖에 없고, 회전력을 증대시키면서 동일한 회전속도를 유지하려면 중간에 복잡한 구조를 추가해야만 한다.
또한, 일량을 확대하는 대표적인 기구로는 지렛대와 도르레가 있다. 그러나, 지렛대는 직선운동만 가능하다는 불편이 있고, 회전운동에는 적용하기가 곤란하다. 또, 도르레는 일량을 확대하려면 복잡한 구성이 필요하며 또한 회전운동을 직선운동으로 변환할 수 밖에 없으며, 회전운동을 회전운동으로 변환할 수 없다.
본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 감안하여 고안된 것으로서, 지렛대 원리를 회전축에 적용하여, 회전운동의 동력을 확대하여 회전운동으로 변환할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 동력증대전달기구의 사시도;
도 2는 본 발명의 제 2 실시예의 사시도;
도 3은 본 발명의 제 3 실시예의 사시도;
도 4는 본 발명의 제 4 실시예의 사시도;
도 5는 도 4의 크랭크 연결부의 단면도.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
10.. 동력전달축 12.. 크랭크부
14.. 로드 20.. 피동축
22.. 피동 크랭크부 24.. 피동 로드
30.. 레버 32,34.. 관통공
40.. 피봇지지수단 50.. 베어링
상기 제 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 동력증대전달기구는,
동력전달축(10)의 회전력을 피동축(20)에 전달하는 동력전달기구에 있어서:
상기 동력전달축(10)과 일체로 형성되어, 동력전달축과 일체로 회전하는 ㄷ자형의 크랭크부(12);
상기 피동축(20)과 일체로 형성되어, 피동축과 일체로 회전하는 ㄷ자형의 피동 크랭크부(22);
상기 크랭크부(12)에 회전가능하게 연결된 로드(14);
상기 피동 크랭크부(22)에 회전가능하게 연결된 피동로드(24);
상기 로드(14)와 피동로드(24)의 각 타단부에 회전가능하게 연결된 기다란 레버(30); 및
상기 레버(30)의 소정 부분에서 상기 레버(30)를 피봇 가능하게 지지하는 피봇지지수단(40);을 포함하고,
상기 동력전달축(10)이 회전하여 상기 크랭크부(12)가 회전하면 로드(14)의 직선 및 회전운동에 의해 레버(30)가 시소처럼 피봇하여 피동축(20)이 회전하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 따른 동력증대전달기구에 있어서, 상기 크랭크부(12) 및 피동 크랭크부(24)가 상기 동력전달축(10)과 피동축(20)상에 간격을 두고 360°/N의 각도로 서로 대응되게 각각 N개 형성되고, 서로 대응되는 크랭크부(12)와 피동 크랭크부(24)를 각각 연결하는 로드(14, 24), 레버(30) 및 피봇지지수단(40)을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 다른 동력증대전달기구는, 상기 크랭크부(12)와 피동 크랭크부(22)를 연결하는 상기 2개의 로드(14,24) 및 상기 레버(30)는 동축을 이루면서 상호 슬라이딩 가능하도록 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또다른 동력증대전달기구는,
동력전달축(10)의 회전력을 피동축(20)에 전달하는 동력전달기구에 있어서:
상기 동력전달축(10)과 일체로 형성되어, 동력전달축과 일체로 회전하는 ㄷ자형의 크랭크부(12);
상기 피동축(20)과 일체로 형성되어, 피동축과 일체로 회전하는 ㄷ자형의 피동 크랭크부(12);
양단에 상기 크랭크부(12,22)의 회전직경보다 긴 관통공(32,34)이 각각 형성되어 있으며, 상기 관통공(32)을 상기 크랭크부(12)가 관통하고 상기 관통공(34)을 상기 피동 크랭크부(22)가 관통하여, 상기 2개의 크랭크부(12,22)를 연결하는 기다란 레버(30); 및
상기 레버(30)의 소정 부분에서 상기 레버(30)를 피봇 가능하게 지지하는 피봇 지지수단(40);을 포함하고,
상기 동력전달축(10)이 회전하여 상기 크랭크부(12)가 회전하면, 크랭크부(12)의 회전운동에 의해 상기 레버(30)가 상하로 피봇하여 피동축(20)이 회전하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 동력증대전달기구 있어서, 상기 크랭크부(12)와 피동크랭크부(22) 각각은 상기 관통공(32,34) 각각에 베어링(50)을 통해 결합되는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 상기 동력증대전달기구에 있어서, 상기 크랭크부(12) 및 피동 크랭크부(24)가 상기 동력전달축(10)과 피동축(20)상에 간격을 두고 360°/N의 각도를 이루면서 2개의 축(10,20)상에 서로 대응되게 각각 N개 형성되고, 서로 대응되는 크랭크부(12)와 피동 크랭크부(24)를 각각 연결하는 레버(30) 및 피봇지지수단(40)을 포함하는 것이 더 바람직하다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 능동축인 동력전달축(10), 피동축(20), 양 축상에 ㄷ자형으로 일체로 형성된 크랭크부(12)와 피동 크랭크부(22), 각각의 크랭크부에 회전가능하게 연결된 로드(14,24), 이들 로드를 연결하는 레버(30) 및 레버(30)의 중간부분을 피봇지지하는 피봇지지수단(40)으로 구성된다.
크랭크부(12)와 피동 크랭크부(22)는 동력전달축(10)과 피동축(20)에 일체로 연결되어, 이들 축과 동축회전한다. 일반적으로, 크랭크부는 ㄷ자형으로 구성되는 것이 바람직하다.
로드(14)와 피동로드(24)는 상기 크랭크부(12,22) 각각에 회전이 자유롭도록 연결된다. 또한, 로드(14,24)의 타단부에는 기다란 레버(30)가 회전이 자유롭도록 연결된다. 그리고, 상기 레버(30)의 중간부분에는 레버(30)의 피봇운동만이 가능하고 상하좌우 이동은 제한하는 피봇지지수단(40)이 설치된다. 도면에는 삼각형으로 피봇지지수단을 간단히 표시하였지만, 예컨대, 레버(30)의 중간을 관통하는 지지봉 등 어떤 구성도 가능하다.
각 구성요소의 상관관계 및 작동원리는 다음과 같다.
능동축의 회전력을 피동축으로 원활하게 전달하기 위해, 로드(14,24)가 원활하게 회전해야만 한다. 따라서, 크랭크부(12,24) 각각의 높이를 d1, d2, 로드(14)와 피동로드(24)의 길이를 각각 L1, L2라 할 경우, L1 ＞ d1, L2 ＞ d2인 것이 바람직하다.
이런 구성에 의하면, 동력전달축(10)이 화살표 방향으로 회전하면, 크랭크부(12)도 동일하게 회전하므로 로드(14)가 크랭크부(12) 끝단을 중심으로 회전하면서 크랭크부를 따라 직선운동한다. 따라서, 로드(14) 타단부에 회전가능하게 연결된 레버(30)의 단부는 피봇지지수단(40)을 중심으로 마치 시소처럼 상하로 운동한다. 그리고, 레버(30)의 타단에 연결된 피동로드(24)를 통해 반대 과정을 거쳐 피동축(20)이 화살표 방향으로 회전한다. 따라서, 동력전달축(10)과 피동축(20)의 회전속도는 동일하고, 회전방향은 반대이다.
로드(14)와 피봇지지수단(40) 사이의 길이를 a, 피동로드(24)와 피봇지지수단(40) 사이의 길이를 b, 동력전달축(10)의 회전동력을 P1, 피동축(20)의 회전동력을 P2라 하면, 지렛대의 원리에 의해 능동축에서 피동축으로 전달되는 힘의 관계, 즉 회전력 관계는 하기 수학식과 같다.
a=2b일 경우 피동축으로 2배의 회전력이 전달될 것이다. 그리고, 전달되는 회전력은 피봇지지수단(40)의 위치만 조절하면 필요한대로 조절할 수 있다. 따라서, 능동축의 회전력을 원하는대로 증폭하여 피동축으로 전달할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예의 사시도이다.
본 실시예의 구성은 제 1 실시예의 구성과 동일하되, 능동축의 회전운동을 피동축에 원활하게 전달하기 위해, 크랭크 등의 구성을 3개로 한 경우를 도시한 것이다. 이 경우는 동력전달축(10)상의 3개의 크랭크(10-1, 10-2, 10-3)를 120°의 각도로 배치하는 것이 바람직하다. 다른 구성은 제 1 실시예의 구성과 동일하고, 피동축(20) 상의 크랭크는 동력전달축(10)상의 크랭크와 대응되게 구성한다.
도면에는 3개의 크랭크를 도시하였지만, 필요에 따라 2개 또는 4개 이상으로 구성할 수도 있다. N개의 크랭크를 구성할 경우, 축상에 배치되는 각각의 크랭크 사이의 각도는 360°/N을 이루는 것이 바람직하다. 이렇게, 크랭크를 다수 구성하면, 능동축의 회전이 훨씬 원활하게 피동축으로 전달된다.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예에서는, 2개의 로드(14,24)가 레버(30)와 일직선을 이룬다. 로드(14,24)는 레버(30) 내부를 미끄럼운동할 수 있도록 구성된다. 따라서, 동력전달축(10)이 회전하면, 로드(14)가 레버(30)에 대해 미끄럼운동하면서 크랭크(12)를 따라 회전한다. 따라서, 제 1 실시예와 마찬가지로 레버(30)가 피봇지지수단(40)을 중심으로 피봇운동하고, 이에 따라 로드(14)가 레버(30)에 대해 상대적으로 미끄럼운동하면서 피동축(20)을 회전시키게 된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 실시예는 전술한 실시예의 구성과 동일하지만, 크랭크부에 연결되는 로드(14,24)가 제거되고, 크랭크부(12,22)가 직접 레버(30)의 양단에 연결된다. 레버(30)의 양단에는 각각 관통공(32,34)이 형성되어 있다. 상기 관통공(32,34) 각각에 크랭크부(12,22) 각각이 관통 연결된다. 그리고, 관통공(32)의 길이는 크랭크부(12)의 회전직경보다 길고, 관통공(34)의 길이는 피동 크랭크부(22)의 회전직경보다 길다.
이와 같은 구성에 의하면, 크랭크부(12)가 회전할 경우, 관통공(32)을 통해 크랭크부(12)가 미끄럼운동을 하면서 레버(30)가 상하로 피봇운동한다. 따라서, ㄷ레버(30)의 타단부의 관통공(34)에 연결된 크랭크부(34)가 회전하게 되어 피동축(20)이 능동축과 동일한 회전속도로 회전한다.
상기 크랭크부(12,22)가 관통공(32,34)을 원활하게 미끄럼운동하기 위해서는 관통공과 크랭크부 사이에 베어링(50)을 설치하는 것이 바람직하다. 그리고, 베어링(50)이 관통공에서 빠지지 않도록, 관통공의 내경부에는 볼록 돌기(36)를 형성하고, 베어링(50)의 외경부에는 오목 홈(56)을 서로 맞물리게 형성하는 것이 바람직하다.
본 실시예에 의하면, 로드(14,24)가 불필요하기 때문에 구성이 더욱 간단하고, 로드가 없는만큼 크랭크부의 회전반경이 작아지기 때문에 좁은 공간에서도 활용이 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 능동축의 회전력을 확대 또는 증강하여 피동축의 회전력으로 전달할 수 있다. 또한, 필요할 경우에는, 피봇지지수단(40)의 위치를 능동축에 가깝게 하여 회전력을 감축하여 전달할 수도 있다.
도면과 명세서에서는 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명에 따라 지렛대 원리를 이용하여 능동축의 회전력을 확대 또는 감축하면서 피동축에 회전력을 전달하는 구성은 모두 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 능동축의 회전력을 증가시켜 피동축을 회전시킬 수 있으므로, 작은 동력원으로 무거운 물체를 승강시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 구성이 간단하고, 좁은 장소, 예컨대 소형트럭에 적재된 구동모터 등을 이용하여 무거운 물체를 이동시킬 수 있으므로, 종래의 크레인이나 도르레 등의 복잡한 동력전달기구에 비해 제작비와 유지보수비가 훨씬 저렴하다.
또, 본 발명은 동일한 회전속도로 회전운동을 회전운동으로 변환하므로, 자전거, 자동차 등의 회전동력전달장치에 응용이 가능하다.
Claims (6)
- 동력전달축(10)의 회전력을 피동축(20)에 전달하는 동력전달기구에 있어서:상기 동력전달축(10)과 일체로 형성되어, 동력전달축과 일체로 회전하는 ㄷ자형의 크랭크부(12);상기 피동축(20)과 일체로 형성되어, 피동축과 일체로 회전하는 ㄷ자형의 피동 크랭크부(22);상기 크랭크부(12)에 회전가능하게 연결된 로드(14);상기 피동 크랭크부(22)에 회전가능하게 연결된 피동로드(24);상기 로드(14)와 피동로드(24)의 각 타단부에 회전가능하게 연결된 기다란 레버(30); 및상기 레버(30)의 소정 부분에서 상기 레버(30)를 피봇 가능하게 지지하는 피봇지지수단(40);을 포함하고,상기 동력전달축(10)이 회전하여 상기 크랭크부(12)가 회전하면 로드(14)의 직선 및 회전운동에 의해 레버(30)가 시소처럼 피봇하여 피동축(20)이 회전하는 것을 특징으로 하는 동력증대전달기구.
- 제 1항에 있어서, 상기 크랭크부(12) 및 피동 크랭크부(24)가 상기 동력전달축(10)과 피동축(20)상에 간격을 두고 360°/N의 각도를 이루면서 2개의 축(10,20)상에 서로 대응되게 각각 N개 형성되고, 서로 대응되는 크랭크부(12)와 피동 크랭크부(24)를 각각 연결하는 로드(14, 24), 레버(30) 및 피봇지지수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력증대전달기구.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 크랭크부(12)와 피동 크랭크부(22)를 연결하는 상기 2개의 로드(14,24) 및 상기 레버(30)가 동축을 이루면서 상호 슬라이딩 가능하도록 연결된 것을 특징으로 하는 동력증대전달기구.
- 동력전달축(10)의 회전력을 피동축(20)에 전달하는 동력전달기구에 있어서:상기 동력전달축(10)과 일체로 형성되어, 동력전달축과 일체로 회전하는 ㄷ자형의 크랭크부(12);상기 피동축(20)과 일체로 형성되어, 피동축과 일체로 회전하는 ㄷ자형의 피동 크랭크부(12);양단에 상기 크랭크부(12,22)의 회전직경보다 긴 관통공(32,34)이 각각 형성되어 있으며, 상기 관통공(32)을 상기 크랭크부(12)가 관통하고 상기 관통공(34)을 상기 피동 크랭크부(22)가 관통하여, 상기 2개의 크랭크부(12,22)를 연결하는 기다란 레버(30); 및상기 레버(30)의 소정 부분에서 상기 레버(30)를 피봇 가능하게 지지하는 피봇 지지수단(40);을 포함하고,상기 동력전달축(10)이 회전하여 상기 크랭크부(12)가 회전하면, 크랭크부(12)의 회전운동에 의해 상기 레버(30)가 상하로 피봇하여 피동축(20)이 회전하는 것을 특징으로 하는 동력증대전달기구.
- 제 4항에 있어서, 상기 크랭크부(12)와 피동크랭크부(22) 각각이 상기 관통공(32,34) 각각에 베어링(50)을 통해 결합되는 것을 특징으로 하는 동력증대전달기구.
- 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 크랭크부(12) 및 피동 크랭크부(24)가 상기 동력전달축(10)과 피동축(20)상에 간격을 두고 360°/N의 각도를 이루면서 2개의 축(10,20)상에 서로 대응되게 각각 N개 형성되고, 서로 대응되는 크랭크부(12)와 피동 크랭크부(24)를 각각 연결하는 레버(30) 및 피봇지지수단(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 동력증대전달기구.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1019990008072A KR20000060045A (ko) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 지렛대 원리를 이용한 동력증대 전달 기구 |
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| KR1019990008072A KR20000060045A (ko) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 지렛대 원리를 이용한 동력증대 전달 기구 |
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| KR1019990008072A KR20000060045A (ko) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 지렛대 원리를 이용한 동력증대 전달 기구 |
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| KR (1) | KR20000060045A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200039961A (ko) | 2018-10-08 | 2020-04-17 | 우창홍 | 출력패턴 조절형 동력 전달장치 |
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1999
- 1999-03-11 KR KR1019990008072A patent/KR20000060045A/ko active IP Right Grant
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| KR20200039961A (ko) | 2018-10-08 | 2020-04-17 | 우창홍 | 출력패턴 조절형 동력 전달장치 |
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