KR20040104962A - 페달식 수문 개폐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인체의 발을 이용하여 수문을 개폐할 수 있게 하는 페달식 수문 개폐장치에 관한 것으로서, 수동으로 수문을 개폐하는 수문 개폐장치에 있어서, 인체의 발과 접촉되어 페달축을 기준으로 승하강 회동하는 페달; 및 상기 페달축의 회전력을 수문과 연결된 수문 샤프트의 회전운동으로 전환하는 전환장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에 인체의 발을 이용하여 계단을 밟는 동작만으로 수문 샤프트를 회전시켜서 체중을 실을 수 있고, 평소 자주 사용하는 발의 근육을 사용하여 힘들이지 않고도 쉽게 수문을 개폐할 수 있으며, 계단 밟기 동작을 응용한 발의 교차승하강 운동이 매우 단순하기 때문에 수문 샤프트의 회전 속도를 높여서 매우 효율적이고도 연속적인 수문의 개폐가 용이하고, 인체의 발 이외에 기타 다른 부분에는 어떠한 부담도 주지 않게 하는 효과를 갖는다.

Description

페달식 수문 개폐장치{Pedal type water gate opening and shutting apparatus}

본 발명은 페달식 수문 개폐장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인체의 발을 이용하여 수문을 개폐할 수 있게 하는 페달식 수문 개폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 수문 개폐장치는, 수문의 랙을 승하강 시키기 위하여 모터 등을 이용하여 랙과 맞물린 기어의 수문 샤프트를 정회전 또는 역회전시키는 자동식 개폐장치도 있으나, 인체의 손을 이용하여 핸들을 한쪽 방향 또는 양방향으로 핸들을 조작함으로써 수문을 개폐하는 수동식 개폐장치가 편의성이나 비상시 안전성 등을 고려하여 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 핸들을 이용하는 수동식 수문 개폐장치는, 인체의 손을 이용하기 때문에 회전동작시 체중을 실을 수 없고, 순수한 손과 어깨 근육의 힘으로만 핸들을 힘들게 회전시켜야 한다.

또한, 이러한 핸들 회전 동작은 평소 사용하지 않는 근육을 이용하기 때문에 더욱 힘이 들고, 핸들의 회전동작이 번거로우며, 그 회전 속도도 매우 늦어서 효율적이지 못하고, 연속적인 수문 개폐에 어려움이 있고, 인체의 상체와 허리에 대단한 부담을 주는 등 많은 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 인체의 발을 이용하여 계단을 밟는 동작만으로 수문 샤프트를 회전시켜서 체중을 실을 수 있고, 평소 자주 사용하는 발의 근육을 사용하여 힘들이지 않고도 쉽게 수문을 개폐할 수 있으며, 계단 밟기 동작을 응용한 발의 교차승하강 운동이 매우 단순하기 때문에 수문 샤프트의 회전 속도를 높여서 매우 효율적이고도 연속적인 수문의 개폐가 용이하고, 인체의 발 이외에 기타 다른 부분에는 어떠한 부담도 주지 않게 하는 페달식 수문 개폐장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페달식 수문 개폐장치를 나타내는 부분 단면도이다.

도 2는 도 1의 사용 상태를 나타내는 부분 측단면도이다.

도 3은 도 1의 부분 평단면도이다.

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 페달식 수문 개폐장치는, 수동으로 수문을 개폐하는 수문 개폐장치에 있어서, 인체의 발과 접촉되어 페달축을 기준으로 승하강 회동하는 페달; 및 상기 페달축의 회전력을 수문과 연결된 수문 샤프트의 회전운동으로 전환하는 전환장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 발의 교차 승하강운동을 지렛대의 원리로 증폭할 수 있도록, 상기 페달은, 일단부에 발받침대가 형성되어 인체의 오른발에 접촉되고, 상기 전환장치와 승하강 회동이 자유롭도록 힌지결합되는 페달축이 타단부에 형성되며, 복귀스프링에 의해 외력이 가해지지 않을 경우, 상기 발받침대가 소정 각도 상승하는 오른발지지대; 및 일단부에 발받침대가 형성되어 인체의 왼발에 접촉되고, 상기 전환장치와 승하강 회동이 자유롭도록 힌지결합되는 페달축이 타단부에 형성되며, 복귀스프링에 의해 외력이 가해지지 않을 경우, 상기 발받침대가 소정 각도 상승하는 왼발지지대;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 발의 교차 회전수를 큰 회전수로 바꾸어 수문의 개폐속도를 증대시킬 수 있도록, 상기 전환장치는, 상기 오른발지지대의 페달축을 둘러싸는 형상으로 형성되고, 상기 페달축과 소정 간격으로 이격되어 회전자유로 설치되는 오른쪽 보스; 상기 오른발지지대의 페달축과 상기 오른쪽 보스 사이에 설치되어 상기 오른발지지대의 발받침대가 내려가는 방향으로만 상기 페달축과 오른쪽 보스를 체결하고, 반대방향으로는 헛도는 오른쪽 일방향회전수단; 상기 왼발지지대의 페달축을 둘러싸는 형상으로 형성되고, 상기 페달축과 소정 간격으로 이격되어 회전자유로 설치되는 왼쪽 보스; 상기 왼발지지대의 페달축과 상기 왼쪽 보스 사이에 설치되어 상기 왼발지지대의 발받침대가 내려가는 방향으로만 상기 페달축과 왼쪽 보스를 체결하고, 반대방향으로는 헛도는 왼쪽 일방향회전수단; 상기 오른쪽 보스와 왼쪽 보스에 동시 고정되는 주기어; 상기 주기어와 페달축 사이에 회전 자유로 설치되는 베어링; 상기 주기어와 치합되고, 상기 주기어의 회전속도를 가속하며, 변속회전축에의해 회전자유로 지지되는 변속기어; 및 수문을 들어올리는 수문 샤프트와 치합되고, 상기 변속기어와 치합되며, 연결회전축에 의해 회전자유로 지지되는 연결기어;를 포함하여 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페달식 수문 개폐장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 페달식 수문 개폐장치는, 발을 이용하여 수동을 수문을 개폐하는 장치로서, 크게 페달(10) 및 전환장치(20)로 이루어지는 구성이다.

여기서, 상기 페달(10)은, 인체의 발(1)(2)과 접촉되어 페달축(11a)(12a)을 기준으로 승하강 회동하는 것으로서, 인체의 양 발(1)(2)을 교대로 이용할 수 있도록 오른발 지지대(11) 및 왼발 지지대(12)로 이루어지는 구성이다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 오른발 지지대(11)는, 일단부에 발받침대(11b)가 형성되어 인체의 오른발(1)에 접촉되고, 상기 전환장치(20)와 승하강 회동이 자유롭도록 힌지결합되는 페달축(11a)이 타단부에 형성되며, 복귀스프링(11c)에 의해 외력이 가해지지 않을 경우, 상기 발받침대(11b)가 소정 각도 상승하도록 회동된다.

또한, 상기 왼발 지지대(12)는, 일단부에 발받침대(12b)가 형성되어 인체의 왼발(2)에 접촉되고, 상기 전환장치(20)와 승하강 회동이 자유롭도록 힌지결합되는 페달축(12a)이 타단부에 형성되며, 복귀스프링(12c)에 의해 외력이 가해지지 않을 경우, 상기 발받침대(12b)가 소정 각도 상승하도록 회동된다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자는 두 발(1)(2)을 사용하여 마치 계단 밟기와 같은 동작으로 상기 오른발 지지대(11)와 왼발 지지대(12)를 교대로 연속하여 밟아 줄 수 있다.

이외에도, 본 발명의 페달식 수문 개폐장치는, 반드시 두 발을 모두 사용하는 것이 아니라 상기 오른발 지지대 또는 왼발 지지대만을 구비하여 한 발만으로도 수문 샤프트를 회전시켜서 간헐적으로 밟아 줄 수도 있다.

한편, 본 발명의 상기 전환장치(20)는, 상기 2개의 페달축(11a)(12a)의 회전력을 수문과 연결된 수문 샤프트(3)의 회전운동으로 전환하는 전환장치(20)를 포함하여 이루어지는 것으로서, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 오른발 지지대(11)의 페달축(11a)과 왼발 지지대(12)의 페달축(12a)의 회전운동이 주기어(25)에 교대로 전달되도록 오른쪽 보스(21)와, 오른쪽 일방향회전장치(23)와, 왼쪽 보스(22)와 왼쪽 일방향회전장치(24)를 포함하여 이루어지고, 페달축(11a)(12a)의 회전 속도를 증대시켜서 변속이 가능하도록 주기어(25)와, 베어링(261)과, 변속기어(26) 및 연결기어(27)를 포함하여 이루어지는 구성이다.

여기서, 상기 오른쪽 보스(21)는, 상기 오른발 지지대(11)의 페달축(11a)을 둘러싸는 형상으로 형성되고, 상기 페달축(11a)과 소정 간격으로 이격되어 회전자유로 설치되는 것이고, 상기 오른쪽 일방향회전장치(23)는, 상기 오른발 지지대(11)의 페달축(11a)과 상기 오른쪽 보스(21) 사이에 설치되어 상기 오른발 지지대(11)의 발받침대(11b)가 내려가는 방향으로만 상기 페달축(11a)과 오른쪽 보스(21)를 체결하고, 반대방향으로는 헛도는 장치로서, 바람직하기로는 도 3 및 도4에 도시된 바와 같이, 래칫(231)(ratchet) 및 래칫기어(232)를 적용할 수 있다.

한편, 상기 왼쪽 보스(22)는, 상기 왼발 지지대(12)의 페달축(12a)을 둘러싸는 형상으로 형성되고, 상기 페달축(12a)과 소정 간격으로 이격되어 회전자유로 설치되는 것이고, 상기 왼쪽 일방향회전장치(24)는, 상기 왼발 지지대(12)의 페달축(12a)과 상기 왼쪽 보스(22) 사이에 설치되어 상기 왼발 지지대(12)의 발받침대(12b)가 내려가는 방향으로만 상기 페달축(12a)과 왼쪽 보스(22)를 체결하고, 반대방향으로는 헛도는 장치로서, 바람직하기로는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 래칫(241) 및 래칫기어(242)를 적용할 수 있다.

또한, 회전속도를 변속하기 위한 상기 주기어(25)는, 상기 오른쪽 보스(21)와 왼쪽 보스(22)에 동시 고정되고, 상기 베어링(261)은, 상기 주기어(25)와 페달축(11a)(12a) 사이에 회전 자유로 설치되며, 상기 변속기어(26)는, 상기 주기어(25)와 치합되고, 상기 주기어(25)의 회전속도를 가속하며, 변속회전축(26a)에 의해 회전자유로 지지된다.

또한, 상기 연결기어(27)는, 수문을 들어올리는 수문 샤프트(3)와 치합되고, 상기 변속기어(26)와 치합되며, 연결회전축(27a)에 의해 회전자유로 지지되는 것이다.

여기서, 상기 수문 샤프트(3)는 상기 연결기어(27)와 선택적으로 치합되고, 별도의 상기 핸들(도시하지 않음)과도 치합되어 인체의 손으로도 상기 수문 샤프트를 회전시킬 수 있게 함으로써 사용자가 손으로 핸들을 돌릴지 또는 발로 페달을 밟을지 선택하거나 이를 동시에 적용할 수 있게 하는 것도 바람직하다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자가 오른발(1)을 밟고 서면, 상기 오른발 지지대(11)가 내려가면서 페달축(11a)이 소정각도 내려가면서 회동되고, 상기 오른쪽 래칫(231)과 래칫기어(232)가 물리면서 상기 오른발 지지대(11)의 페달축(11a) 회전력이 오른쪽 보스(21)를 통해 상기 주기어(25)에 전달된다.

여기서, 상기 오른발 지지대(11)의 길이가 길어서 지렛대의 원리가 적용되어 작은 힘으로도 매우 큰 회전력을 얻을 수 있고, 상기 주기어(25)의 직경이 크고 상기 변속기어(26)의 직경이 작기 때문에 회전속도가 저속에서 고속으로 변속된다.

이어서, 고속으로 회전하는 변속기어(26)와 연결된 연결기어(27)에 의해 회전력은 상기 수문 샤프트(3)에 전달되고, 상기 수문 샤프트(3)를 회전시켜서 수문의 랙을 들어 올리거나 내릴 수 있는 것이다.

이때, 오른발을 밟고 있는 동안, 사용자가 왼발의 힘을 빼면 상기 왼발 지지대(12)가 왼쪽 복귀스프링(12c)의 힘에 의해 상승하고, 상기 왼발 지지대(12)에 설치된 상기 래칫(241) 및 래칫기어(242)가 풀리면서 상기 왼쪽 보스(22)가 헛돌게 되어 왼발의 상승을 돕는다.

한편, 사용자가 왼발(2)을 밟고 서면, 상기 왼발 지지대(12)가 내려가면서 페달축(12a)이 소정각도 내려가면서 회동되고, 상기 래칫(241)과 래칫기어(242)가 물리면서 상기 왼발 지지대(12)의 페달축(12a) 회전력이 왼쪽 보스(22)를 통해 상기 주기어(25)에 전달된다.

여기서, 상기 왼발 지지대(12)의 길이가 길어서 지렛대의 원리가 적용되어 작은 힘으로도 매우 큰 회전력을 얻을 수 있고, 상기 주기어(25)의 직경이 크고 상기 변속기어(26)의 직경이 작기 때문에 회전속도가 저속에서 고속으로 변속된다.

이어서, 고속으로 회전하는 변속기어(26)와 연결된 연결기어(27)에 의해 회전력은 상기 수문 샤프트(3)에 전달되고, 상기 수문 샤프트(3)를 큰 토크로 회전시켜서 수문의 랙을 들어 올리거나 내릴 수 있는 것이다.

이때, 왼발(2)을 밟고 있는 동안, 사용자가 오른발(1)의 힘을 빼면 상기 오른발 지지대(11)가 복귀스프링(11c)의 힘에 의해 상승하고, 상기 오른발 지지대(11)에 설치된 상기 래칫(231) 및 래칫기어(232)가 풀리면서 상기 오른쪽 보스(21)가 헛돌게 되어 오른발의 상승을 돕는다.

그러므로, 상기와 같은 동작을 반복하여 마치 계단을 밟는 친숙한 동작만으로 손쉽게 수문을 들어 올리거나 내릴 수 있는 것이다.

이외에도, 도시하지 않았지만, 본 발명의 페달식 수문 개폐장치는, 상기 수문 샤프트와 전환장치의 연결을 단속하는 클러치 및 상기 전환장치의 회전방향을 전환하는 회전방향 변환장치 등을 더 포함하여 이루어질 수 있는 것으로서, 상기 클러치 및 회전방향 변환장치는 기존의 자동차 변속기 등에 상용화되어 널리 사용되는 기술로서, 이러한 변속장치 및 회전방향 전환장치에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 발명의 실시예에서는 발로 밟는 페달을 예시하였으나, 이외에도 본 발명의 기술을 그대로 이용하여 발 대신 양손으로 양쪽의 레버를 교대로 잡아당기는 레버 형식의 레버식 수문 개폐장치를 적용하는 것도 가능하다.

따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 페달식 수문 개폐장치에 의하면, 인체의 발을 이용하여 계단을 밟는 동작만으로 수문 샤프트를 회전시켜서 체중을 실을 수 있고, 평소 자주 사용하는 발의 근육을 사용하여 힘들이지 않고도 쉽게 수문을 개폐할 수 있으며, 계단 밟기 동작을 응용한 발의 교차승하강 운동이 매우 단순하기 때문에 수문 샤프트의 회전 속도를 높여서 매우 효율적이고도 연속적인 수문의 개폐가 용이하고, 인체의 발 이외에 기타 다른 부분에는 어떠한 부담도 주지 않게 하는 효과를 갖는 것이다.

Claims (5)

1. 수동으로 수문을 개폐하는 수문 개폐장치에 있어서,

   인체의 발과 접촉되어 페달축을 기준으로 승하강 회동하는 페달; 및

   상기 페달축의 회전력을 수문과 연결된 수문 샤프트의 회전운동으로 전환하는 전환장치를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 페달식 수문 개폐장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 페달은,

   일단부에 발받침대가 형성되어 인체의 오른발에 접촉되고, 상기 전환장치와 승하강 회동이 자유롭도록 힌지결합되는 페달축이 타단부에 형성되며, 복귀스프링에 의해 외력이 가해지지 않을 경우, 상기 발받침대가 소정 각도 상승하는 오른발지지대; 및

   일단부에 발받침대가 형성되어 인체의 왼발에 접촉되고, 상기 전환장치와 승하강 회동이 자유롭도록 힌지결합되는 페달축이 타단부에 형성되며, 복귀스프링에 의해 외력이 가해지지 않을 경우, 상기 발받침대가 소정 각도 상승하는 왼발지지대;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 페달식 수문 개폐장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 전환장치는,

   상기 오른발지지대의 페달축을 둘러싸는 형상으로 형성되고, 상기 페달축과 소정 간격으로 이격되어 회전자유로 설치되는 오른쪽 보스;

   상기 오른발지지대의 페달축과 상기 오른쪽 보스 사이에 설치되어 상기 오른발지지대의 발받침대가 내려가는 방향으로만 상기 페달축과 오른쪽 보스를 체결하고, 반대방향으로는 헛도는 오른쪽 일방향회전수단;

   상기 왼발지지대의 페달축을 둘러싸는 형상으로 형성되고, 상기 페달축과 소정 간격으로 이격되어 회전자유로 설치되는 왼쪽 보스;

   상기 왼발지지대의 페달축과 상기 왼쪽 보스 사이에 설치되어 상기 왼발지지대의 발받침대가 내려가는 방향으로만 상기 페달축과 왼쪽 보스를 체결하고, 반대방향으로는 헛도는 왼쪽 일방향회전수단;

   상기 오른쪽 보스와 왼쪽 보스에 동시 고정되는 주기어;

   상기 주기어와 페달축 사이에 회전 자유로 설치되는 베어링;

   상기 주기어와 치합되고, 상기 주기어의 회전속도를 가속하며, 변속회전축에 의해 회전자유로 지지되는 변속기어; 및

   수문을 들어올리는 수문 샤프트와 치합되고, 상기 변속기어와 치합되며, 연결회전축에 의해 회전자유로 지지되는 연결기어;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 페달식 수문 개폐장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 수문 샤프트는 상기 연결기어와 선택적으로 치합되고, 별도의 상기 핸들과도 치합되어 인체의 손으로도 상기 수문 샤프트를 회전시킬 수 있게 하며, 오른쪽 일방향회전수단과, 왼쪽 일방향회전수단은 래칫(ratchet) 및 래칫기어인 것을 특징으로 하는 페달식 수문 개폐장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 수문 샤프트와 전환장치의 연결을 단속하는 클러치; 및

   상기 전환장치의 회전방향을 전환하는 회전방향 변환장치;

   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 페달식 수문 개폐장치.