KR20080069373A - 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치 - Google Patents

Abstract

입력된 왕복운동이 회전운동으로 출력되는 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치가 개시된다. 여기서, 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치는 동력부에서 회전력을 전달받아 정역회전되는 피동축과, 상기 피동축의 정역회전이 어느 한 방향으로 변환되어 전달됨으로써 상기 동력부의 동력을 전달받아 외부장치에 전달하는 구동축을 구비하고, 상기 피동축과 상기 구동축에 평행하게 상부축이 축 결합된 케이스를 구비하며, 상기 동력부에서 상기 피동축에 전달된 정역회전을 상기 구동축에 한 방향으로 전달시키는 클러치 수단을 포함함으로써, 상기 피동축에 입력되는 왕복운동이 구동축에서 회전운동으로 출력되는 효과를 얻을 수 있다.

왕복운동, 피동축, 구동축, 상부축, 클러치 수단

Description

왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치{Power transmission apparatus for changing alternating motion to rotational motion}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치의 정면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치의 일부 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부

142: 케이스 145: 피동축

147: 제1 클러치 톱니 148: 제2 클러치 톱니

149: 클러치 베어링 150: 구동축

152: 회전톱니 155: 이동톱니

160: 상부축 162: 고정톱니

172: 아암

본 발명은 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 왕복운동을 클러치 수단에 의해 회전운동으로 변환시키는 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치에 관한 것이다.

일반적으로, 직선왕복운동을 회전운동으로 바꾸어주는 대표적인 동력전달장치는 자동차의 엔진의 실린더에서 피스톤의 왕복운동이 커넥팅 로드에 전달되어 크랭크축이 회전되는 크랭크축의 회전운동과 자전거의 동력전달에서 페달의 정회전 시에 체인에 의해 후륜이 정회전되고, 페달의 역회전 시에 후륜이 공회전되는 구동방식에서 볼 수 있다.

그리고, 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치에 관한 것으로는, 본 출원인이 선 출원하여 등록받은 왕복운동을 회전운동으로 바꾸어 주는 동력전달장치가 등록특허 10-0586741에 개시되어 있다.

등록특허 10-0586741은 입력되는 동력원이 직선왕복운동이나 정회전이나 역회전이 간헐적으로 반복되는 입력동력을 연속적으로 한 방향으로 회전출력 되도록 하는 것으로, 동력이 입력되는 구동축의 구동기어와 맞물린 종동축의 종동기어를 가지며, 구동축과 종동축에는 벨트로 연결되는 구동축 풀리와 종동축 풀리로 구성된다.

여기서, 구동축과 구동기어 사이에는 종동축과 종동기어 사이 및 구동축과 구동축과 구동축 풀리 사이에 축을 일 방향으로 회전시키는 각각의 일 방향 클러치 베어링을 끼워넣어 구동축에 입력되는 입력동력이 구동축을 정회전, 역회전시키더라도 구동축의 회전출력을 항시 정회전으로 출력되도록 하는 것이다.

즉, 등록특허 10-0586741은 왕복운동을 일 방향 회전운동으로 바꿔주는 동력 전달장치로서, 2개축과 클러치(라체트 기어)와 벨트를 포함하고, 입력 왕복운동 커넥팅 로드와 기어가 일체화 되어있으며, 2개의 축을 벨트에 의해 회전력을 전달하는데, 커넥팅 로드는 기어에 일체화되어서 축에 동력을 전달한다.

그러나, 등록특허 10-0586741에서 2축에 사이에 적용된 벨트 연결 회전력 전달방식은 대 동력 전달을 할 수 없으며, 사용수명에서도 내마모성에 대한 신뢰성을 확보 할 수 없었다.

그리고, 2축에서의 왕복운동을 전달하는 커넥팅 로드와 기어가 일체화되고, 일체화된 기어가 왕복운동을 따라 정역을 하게 되어 기어의 충격과 소음이 발생됨으로써 마모 및 파손의 원인이 있었다.

또한, 입력된 왕복운동이 한 방향의 회전운동으로만 변환되어 출력됨으로써 동력을 입력받는 장치의 작동방향을 변환시킬 수 없었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 벨트가 제거되고 3 축 중 하나의 축에 왕복운동이 입력되고, 3 축에 결합되는 각종 기어에 왕복운동이 회전운동으로 변환되어 다른 하나의 축으로 출력되는 동력전달 방식을 취함으로써 내마모성의 신뢰성 확보와 기어에 발생되는 충격과 소음이 발생되지 않아 소형 및 대형에까지도 소음 없는 신뢰성 확보 및 대 동력 전달이 가능한 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치를 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명은 궁극적으로 확실한 동력 전달이 가능하고, 정역으로 방향 전환이 확보되어 기계 부품 요소로써 다양한 분야에 적용 할 수 있는 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치의 구성은 동력부에서 회전력을 전달받아 정역회전되는 피동축과, 상기 피동축의 정역회전이 어느 한 방향으로 변환되어 전달됨으로써 상기 동력부의 동력을 전달받아 외부장치에 전달하는 구동축과, 상기 피동축과 상기 구동축이 평행하게 축 결합되며, 상기 피동축의 일 방향 회전은 상기 구동축을 거쳐 전달받고, 상기 피동축의 다른 방향 회전은 직접 전달받는 상부축이 축 결합된 케이스 및 상기 동력부에서 상기 피동축에 전달된 정역회전을 상기 구동축에 한 방향으로 전달시키는 클러치 수단을 포함한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기 능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.

실시예

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치의 일부 단면도이다.

도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치는 동력부(100)에서 회전력을 전달받아 정역회전되는 피동축(145)과,피동축(145)의 정역회전이 어느 한 방향으로 변환되어 전달됨으로써동력부(100)의 동력을 전달받아 외부장치에 전달하는 구동축(150)과,피동축(145)과구동축(150)이 평행하게 축 결합되며,피동축(145)의 일 방향 회전은구동축(150)을 거쳐 전달받고,피동축(150)의 다른 방향 회전은 직접 전달받는 상부축(160)이 축 결합된 케이스(142) 및동력부(100)에서피동축(145)에 전달된 정역회전을구동축(150)에 한 방향으로 전달시키는 클러치 수단을 포함한다.

이때, 동력부(100)는 케이스(142)에 고정되는데, 피동축(145)과 구동축(150) 은 동력부(100)의 회전축(102)에 평행하게 케이스(142)에 축 결합되며, 피동축(145)과 구동축(150) 사이에 상방에는 상부축(160)이 축 결합된다.

또한, 피동축(145)에는 클러치 수단으로서, 피동축(145)에서 어느 한 방향으로는 공회전되며, 다른 방향으로는 피동축(145)과 함께 회전되게 만드는 클러치 베어링(149)을 구비하여 서로 상반되게 공회전되고, 외주부에 각각 톱니가 형성된 제1, 2 클러치 톱니(147)(148)가 구비된다.

이때, 제1 클러치 톱니(147)는 피동축(145)의 좌측부에 위치하는데, 동력부(100)에서 피동축(145)으로 전달되는 시계방향의 회전에 의해 피동축(145)과 함께 회전되고, 피동축(145)에서 반 시계방향으로는 피동축(145)에서 공 회전되는 클러치 베어링(149)을 구비한다.

또한, 제2 클러치 톱니(148)는 피동축(145)의 우측부에 위치하는데, 제1 클러치 톱니(147)와는 반대로 동력부(100)에서 피동축(145)으로 전달되는 반 시계방향의 회전에 의해 피동축(145)과 함께 회전되고, 피동축(145)에서 시계방향으로 공 회전운동되는 클러치 베어링(149)을 구비한다.

여기서, 클러치 베어링(149)은 축 상에서 어느 한 방향으로는 회전되고, 다른 방향으로는 축과 함께 회전되는 구조를 가진 것으로서, 자전거의 페달에서 동력을 받는 후륜의 톱니나 다른 산업기계의 베어링에 널리 사용되고 있으므로, 축과 구체적인 결합구조는 생략한다.

또한, 클러치 수단은 구동축(150)에 축 결합되어 공회전되고, 한 쌍의 클러치 톱니 중 제1 클러치 톱니(147)에 맞물리는 회전톱니(152)와, 구동축(150)에서 미끄럼 이동되어 클러치 톱니 중 제2 클러치 톱니(148)에 맞물리거나 이탈될 수 있는 이동톱니(155) 및 상부축(160)에 고정되고 회전톱니(152)에 좌측부분이 맞물리며, 우측 부분은 제2 클러치 톱니(148)에 맞물리는 고정톱니(162)가 포함된다.

이때, 이동톱니(155)는 구동축(150)에 형성될 수 있는 스프라인에 결합되는 것처럼, 구동축(150)과 함께 회전가능하고, 구동축(150)에서 미끄럼 가능하게 결합되는데, 이동톱니(155)의 이동은 이동톱니(155)의 일 측부를 환형으로 둘러싸서 고정되고, 이동톱니(155)의 회전을 허용하는 링부재에 의해 가능할 수 있으며, 링부재에는 링부재의 이동을 위한 핸들이 구비될 수 있다.

여기서, 이동톱니(155)가 구동축(150)에서 이동되는 구성은 링부재와 핸들과 같은 간단한 구성에부터 여러 가지 기구적인 구조에 의해 다양한 수동구조가 제공될 수 있으며, 리니어모터나 실린더 및 스텝모터와 같은 액츄에이터에 의해 자동으로 구현될 수도 있는데, 톱니를 어느 축 상에서 이동시켜 동력전달순서를 변환시키는 구성은 다양하게 공지되어 있으므로, 구동축(150)에서 이동톱니(155)의 다양한 이동방식과 구체적인 구성은 생략하기로 한다.

이때, 이동톱니(155)는 구동축(150)에서 좌측으로 이동된 후 고정톱니(162)와 맞물리며, 우측으로 이동된 후 제2 클러치 톱니(148)와 맞물리는데, 제2 클러치 톱니(148)는 전술한 것처럼 고정톱니(162)의 좌측부분에도 맞물려서 회전된다.

이하, 일실시예에 의한 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치의 작동은 동력부로서 모터가 동력원으로 사용되는 왕복회전장치를 사용하여 기술한다.

먼저, 모터(120)가 전원을 인가받아 모터(120)의 축(117)이 회전되면, 모터(120)의 축(117)에서 반경방향으로 이격되어 고정된 회전핀(117)이 회전되고, 회전핀(117)에 일 단부가 축 결합되고 타 단부는 아암(172)에 축 결합된 회전판(175)의 회전에 아암(172)의 일 단부는 상하로 요동되고, 아암(172)의 타단부에 의해 피동축(145)은 정역회전된다.

이때, 피동축(145)이 아암(172)에 의해 정 방향인 시계방향으로 회전되는 경우, 피동축(145)의 시계방향 회전에 의해 제1 클러치 톱니(147)는 피동축(145)과 함께 회전되고, 제2 클러치 톱니(148)는 피동축(145)에서 공 회전되는데, 제1 클러치 톱니(147)의 회전으로 구동축(150)에 베어링으로 결합된 회전톱니(152)가 역 방향인 반 시계방향으로 구동축(150)에서 공 회전되고, 회전톱니(152)의 회전에 의해 상부축(160)의 고정톱니(162)가 정 방향으로 회전된다.

여기서, 고정톱니(162)는 피동축(145)의 제2 클러치 톱니(148)와 맞물려 있으므로 제2 클러치 톱니(148)를 역 방향으로 회전시키는데, 제2 클러치 톱니(148)의 역 방향 회전은 피동축(145)을 회전시키지 않는 공회전이며, 제2 클러치 톱니(148)는 구동축(150)에 회전력을 전달하기 위한 이동톱니(155)에 맞물려 있으므로, 이동톱니(155)는 정 방향으로 회전되며, 이동톱니(155)의 정 방향 회전에 의해 구동축(150)은 정 방향으로 회전된다.

또한, 피동축(145)이 아암(172)에 의해 역 방향인 반 시계방향으로 회전되는 경우, 피동축(145)의 제1 클러치 톱니(147)는 공회전되고, 제2 클러치 톱니(148)는 피동축(145)과 함께 역 방향으로 회전되며, 구동축(150)에 위치한 이동톱니(155)에 맞물려 있으므로, 이동톱니(155)를 정 방향으로 회전시키고, 구동축(150)은 정 방향으로 회전된다.

그리고, 제2 클러치 톱니(148)의 역 방향 회전력은 고정톱니(162)에 전달되며, 고정톱니(162)를 정 방향으로 회전시키며, 고정톱니(162)는 회전톱니(152)를 역 방향으로 회전시키고, 회전톱니(152)는 제1 클러치 톱니(147)를 정 방향으로 회전시키는데, 제1 클러치 톱니(147)의 정 방향 회전은 피동축(145) 상에서 클러치 베어링(149)에 의해 공회전을 이루게 된다.

여기까지는, 이동톱니(155)가 구동축(150)의 좌단부에 위치해 있는 경우로서, 모터(120)의 회전에 의한 아암(172)의 상하 요동에 의해 피동축(145)에 정역회전이 입력되고, 클러치 수단에 의해 구동축(150)이 하나의 회전방향인 정 방향으로 회전되는 출력을 기술한 것이다.

반면에, 이동톱니(155)가 구동축(150)의 좌단부에서 우측으로 이동하여 위치하는 경우, 이동톱니(155)가 제2 클러치 톱니(148)에서 이탈되어 고정톱니(162)의 좌측부에 맞물리게 되는데, 구동축(150)은 아암(172)에 의한 피동축(145)의 정역회전에 의해 역 방향으로 회전될 수 있다.

즉, 피동축(145)이 정 방향으로 회전되어 제1 클러치 톱니(147)가 정 방향으로 회전되고, 제1 클러치 톱니(147)에 의해 회전톱니(152)는 역 방향으로 회전되는데, 회전톱니(152)에 의해 고정톱니(162)는 정 방향으로 회전되고, 고정톱니(162)에 맞물린 이동톱니(155)는 역 방향으로 회전되고, 이동톱니(155)에 의해 구동축(150)은 역 방향으로 회전된다.

한편, 제2 클러치 톱니(148)는 고정톱니(162)에 맞물려 있으므로, 고정톱니(162)의 정 방향 회전에 의해 역 방향으로 회전되는데, 제2 클러치 톱니(148)의 역 방향 회전은 피동축(145)에서 공회전이므로, 피동축(145)의 정 방향 회전에 영향을 미치지 않는다.

또한, 피동축(145)이 아암(172)에 의해 역 방향으로 회전되는 경우, 제1 클러치 톱니(147)는 공회전되고, 제2 클러치 톱니(148)는 피동축(145)과 함께 역 방향으로 회전되는데, 제2 클러치 톱니(148)에 의해 고정톱니(162)는 정 방향으로 회전되고, 제2 클러치 톱니(148)에 의해 이동톱니(155)는 역 방향으로 회전되며, 이동톱니(155)에 의해 구동축(150)은 역 방향으로 회전된다.

이때, 고정톱니(162)의 정 방향에 의한 회전은 회전톱니(152)를 역 방향으로 회전시키고, 회전톱니(152)에 의해 제1 클러치 톱니(147)는 정 방향으로 회전되는데, 제1 클러치 톱니(147)의 정 방향 회전은 피동축(145)에서 공회전이므로, 피동축(145)의 역 방향 회전에 영향을 미치지 않는다.

상기와 같이 구동축(150)의 정역 회전방향은 구동축(150)에서 이동되는 이동톱니(155)의 위치선택에 의해 선택적으로 변경될 수 있으며, 모터(120)에 의해 피동축(145)으로 입력된 왕복운동은 구동축(150)을 통해 회전운동으로 변환되어 동력을 입력받는 외부장치에 전달될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동 력전달장치는 벨트가 불요 하게 구성되고, 케이스에 축 결합되어 있는 세 개의 축 중 하나의 축인 피동축에 동력부의 왕복운동이 입력되며, 세 개의 축에 결합되는 각종 기어 및 클러치 톱니에 의해 왕복운동이 회전운동으로 변환되어 다른 하나의 축인 구동축으로 출력되는 동력전달방식을 취함으로써, 벨트의 동력전달에서 발생되는 내마모성의 신뢰성 확보와 왕복운동을 입력받기 위한 기어에서 발생되는 충격과 소음이 발생되지 않아 소형 및 대형에까지도 소음 없는 신뢰성 확보 및 대 동력 전달이 가능한 효과를 얻을 수 있다.

그리고, 본 발명은 왕복운동을 회전운동으로 변환시킬 수 있는 다양한 톱니에 의한 동력전달방식을 적용하여 동력전달이 궁극적으로 확실하게 이루어지고, 피동축의 왕복운동에 의한 구동축의 동력 출력 방향이 이동톱니의 선형이동에 의해 톱니의 동려전달 순서가 변경되어 정역으로 방향 전환 가능하게 확보됨으로써 기계의 동력전달요소로서 다양한 기계장치 분야에 적용 될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 동력부에서 회전력을 전달받아 정역회전되는 피동축;

   상기 피동축의 정역회전이 어느 한 방향으로 변환되어 전달됨으로써 상기 동력부의 동력을 전달받아 외부장치에 전달하는 구동축;

   상기 피동축과 상기 구동축이 평행하게 축 결합되며, 상기 피동축의 일 방향 회전은 상기 구동축을 거쳐 전달받고, 상기 피동축의 다른 방향 회전은 직접 전달받는 상부축이 축 결합된 케이스; 및

   상기 동력부에서 상기 피동축에 전달된 정역회전을 상기 구동축에 한 방향으로 전달시키는 클러치 수단을 포함하는 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 클러치 수단은 상기 피동축에서 어느 한 방향으로는 공회전되며, 다른 방향으로는 상기 피동축과 함께 회전되게 만드는 클러치 베어링을 구비하여 서로 상반되게 공회전되고, 외주부에 각각 톱니가 형성된 한 쌍의 클러치 톱니;

   상기 구동축에 축 결합되어 공회전되고, 상기 한 쌍의 클러치 톱니 중 어느 하나에 맞물리는 회전 톱니;

   상기 구동축에서 상기 회전톱니가 맞물린 클러치 톱니를 제외한 다른 클러치 톱니와 상기 회전톱니 중 어느 하나에 맞물리는 이동톱니; 및

   상기 상부축에 고정되고 상기 회전톱니에 일부분이 맞물리며, 다른 부분은 상기 회전톱니가 맞물린 클러치 톱니를 제외한 다른 클러치 톱니에 맞물리는 고정톱니를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 이동톱니가 상기 구동축에서 소정구간 선형이동 가능하게 미끄럼 결합되어 상기 클러치 톱니와 상기 회전톱니에 선택적으로 맞물림으로써, 상기 구동축의 회전방향이 선택되는 것을 특징으로 하는 왕복운동이 회전운동으로 변환되는 동력전달장치.

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