KR20110028682A - 회전펌프 식 유압모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자전거나 일반기계의 동력전달 방법에 관한 것으로 패달 스프로킷과 후륜스프로킷을 체인으로 전달하여 전진 하는데 속도를 조절하기위하여 크기가 각기 다른 층의 스프로킷들을 앞 뒤 축에 여러 개씩 결합하게 되는데 이는 풍진에 노출되어 산화 부식되고 기능이 떨어지고 미관도 흉하게 되며 또 관리를 위하여 많은 수고가 따른다. 이의 해결을 위하여 체인과 스프로킷대신 유압으로 바퀴를 회전시키고자 하는바 여기서는 새로운 회전 펌프 식 모터를 개발하여 바퀴를 구동시키는데 그 특징은 펌프역할과 모터역할을 동시에 할 수 있는 것이다. 이 펌프모터는 외관(管)과 내관(管)이 구비되고 외관은 프레임에 고정되고 내관은 외관 속에서 중심축과 함께 회전하게 되는데 내 관에는 "U"자형의 홈이 내 관 중앙외면에 한 바퀴 형성되어 실린더 역할을 하고 실린더의 한부분에 회전피스톤역할을 하는 돌출부가 형성되고 기름은 통로를 따라 흐르고 외관에는 상 하 에 개폐 발브 가 구비되고 발브 는 "U"자형의 홈(실린더)에 밀착되어 기름의 흐름을 통제 하는데 하나의 발브가 열릴 때에 반대편의 발브 는 언제나 닫혀있는 작용으로 피스톤을 움직이며 이와 같은 동일성능의 모터끼리 연결하여 유압을 순환시켜 구동함으로서 기어와 체인을 대체하고 기름이 흐르는 양을 조절하여 속도를 조절한다.

모터 내 외관(管), 좌 우 공실(空室 ), 통관(筒管), 유공 관 회전축, 변속기, 개폐 발브, 유압기,

Description

회전펌프 식 유압모터{omitted}

본 발명은 자전거의 체인과 스프로킷을 대체하는 방법으로 유압모터제공에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압에 의하여 모터를 회전시키는 방법으로 두 개의 모터가 짝을 이루어 연통되고 한 모터가 회전하면서 유압을 품어내면 종속모터는 유압에 의해 따라 회전하게 되는 회전펌프 식 유압모터에 관한 것이다.

일반적으로 자전거는 패달 스프로킷과 후륜스프로킷에 체인을 연결하여 패달을 밟으면 체인은 그 동력을 후륜스프로킷에 전달하여 전진 한다. 그리고 스프로킷의 크기는 패달 스프로킷이 후륜스프로킷에 비해 1.5 배 이상 크게 제작되어 있고 사용 목적은 주로 일상통행용 이었으나 최근에는 경기용, 또는 스포츠 용등으로 발전을 거듭하여 지금은 패달 과 후륜에 크기가 다른 여러 계층의 스프로킷을 장착하고 체인을 각기 맞는 짝을 연결시켜서 변속하고 있으며 또 이동시 차량에 이동이 가능하도록 자전거를 일부 분해하거나 접어서 사용하는 자전거 까지 다양하며 모형도 또한 다양하다. 그러나 스프로킷이 많아지고 체인이 길어지므로 인해서 복잡해지고 무거워지며 또한 그대로 비바람 과 진토에 노출되어 녹슬고 부식되어 제대로 기능을 할 수 없고 외모도 보기에 흉하게 되고 또 이의 관리 을 위하여 는 많은 수 고가 따르게 되는 문제점이 있으며 또 지금까지 스프로킷과 체인대신 유압을 활용하는 경우에는 직선 왕복펌프를 패달 회전축에 연결하여 작동하도록 하고 품어 나오는 유압을 후륜에 회전운동으로 바꿔서 후륜을 구동 시키는 방식이며 왕복운동을 회전운동으로 바뀌는 과정에서 동력전달 율이 떨어지며 기계의 조직이 복잡해지는 문제 이 있다. 또 현재 실용되고 있는 유압모터는 피스톤모터식과 기어 모터식, 베인 모터식 의 3종류가 있고 이 모터들은 전기나 내연기관의 기계작용에 의해서 유압을 발생시키고 이 유압을 모터에 통과하여 구동 시키는 방법으로서 단위시간과 면적당 유압의 양이 일정량이상 흘러야 작동이 가능하고 주로 자동차 또는 중장비에서 사용하며 모터의 성능이나 구조 크기 가 특정한곳에 사용되도록 제작되어 있으며 힘의 전달 율이 많이 감소하므로 자전거나 일반모터로 활용하기에는 부적합한 문제점이 있다.

종래기술의 문헌

인터넷 한국특허정보원열람

[열람1] 출원번호(일자) 10-1998-0005991 (1998.02.25) (검색일;2009.9.4)

[열람2] 출원번호(일자) 10-2003=0062309 (2003.09.05) (검색일;2009.9.4)

인터넷 네이버열람

[열람1] http://blog.naver.com/k91073/140088203221 (검색일;2009.9.4)

[열람2] http://blog.daum.net/ttonghks/3126881 (검색일;2009.9.4)

본 발명은 자전거 관리에 어려움의 원인이 되는 복잡한 스프로킷과 체인을 대체하기위하여 유압모터를 개발 하고자함인데 유압으로 발생한 힘이 바퀴를 구동 시키는데 는 힘의 손실을 극도로 줄여야 되고 또 모터의 성능이나 모형 크기가 자전거 외에 다른 용도로도 사용할 수 있는 모터를 개발하고자 함인데 이는 회전하면서 펌핑을 하고 동시에 구동역할을 하는 회전펌프 식 유압모터를 개발하여 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 동력이 발생하면 유압을 이동시켜 바퀴를 구동시키는 모터로서 그 모형은 원통형으로서 원통은 외관과 내관이 구비되고 규격이나 모형 등은 상황 에 따라 결정되며 외관은 프레임에 고정되고 내관은 외관에 밀착되어 있고 밀착된 사이로는 윤활유가 도포되어 유체가 유통될 수 없고 내관의 중앙과 좌와 우에는 밀폐되어 있는데 이의 중심으로 중앙이 막힌 파이프형의 중심회전축(도3의 s1)이 고정되어 내관과 같이 회전하며 내관에는 중앙의 바깥 둘레로 "U"자형의 홈이 한 바퀴 형성되어 실린더(도3 나 m8)역할을 하고 이 실린더 일정부분에 돌출부가 형성되어 기름을 밀어 품어내고 유압에 의하여 회전하는 회전피스톤(도5 의 p10) 역할을 하며 피스톤의 앞 우측부분과 뒤 좌측부분의 실린더에는 좌 우 공실과 연통하는 실린더 유통구(도4 의 가 그림m15 와 나 그림m9)가 뚫려 있으며 외관의 상하에는 실린더의 기름을 통제 하는 개폐 발브(도5 v1, v2 와 도7))가 설치되어 실린더 내의 유압의 흐름을 통제하고 회전축에는 좌 우공실과 연통하는 유통구( 도4의 가 그림s2, 나 그림s4) 가 뚫려 있고 회전축의 좌우 끝부분에는 프레임 역할을 하는 파이형의 통관(도5의 t1,t2)과 연통 되도록 유통구(도5의 통관절단면의 쇄선부분 s5)가 뚫려저 있으며 통관 속으로 들어가 회전한다. 상기 도5에서 패달을 밟아 화살표 방향으로 회전하면 피스톤(p10)은 화살표 방향으로 진행하고 피스톤과 윗발브(v1)사이의 기름은 화살표방향으로 흘러 아래 모터(m2)를 회전시키고 피스톤(p10)과 아래 발브(v2)사이로 순환하는데 피스톤이(p10)이 윗 발브(v1)밑을 통과 할 때에는 아래 발브(v2)가 닫혀 있고 아래 발브(v2) 밑을 통과 할 때에는 윗 발브(v1) 닫혀 있으므로 피스톤은 구동력과 기름의 순환 압력에 의하여 펌핑 과 회전을 계속하게 되는데 아래 모터(m2)도 이와 똑같은 원리로 서로 쌍을 이루어 작동하는 특징이 있다.

본 발명은 자전거의 패달을 밟아 유압으로 제1모터를 회전시키고 유통로 로 순환시켜 다시 뒷바퀴가 결합된 제2모터를 회전시켜 전진하게 함으로서 스프로킷과 체인이 필요 없게 된다. 따라서 관리하는데 많은 수고를 줄일 뿐만 아니라 수명도 길어지고 외관도 간단하고 깨끗하여 더욱 친밀감을 갖게 된다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도면에 나타난 부호들을 정리하면 모터에 형성되어 모터와 관련이 있는 부위들은 "m "의 부호를 사용하고 모터의 중심회전축에 형성되어 관련이 있는 부위는 "유공관 회전축"이라 명명하여 "s"부호를 사용하고 프레임역할과 파이프역할을 하는 좌우 파이프는 "통관(筒管)"이라 명명하여 "t"부호를 사용하며 속도를 조절하 는 것을 변속기라 하여 "c"부호를 사용하며 모터의 위아래 설치되어 유압의 흐름을 통제하는 개폐 발브는 "v"부호를 사용하며 일정한 유압이 유지되게 하기위한 유압기와 피스톤 과 관련된 부호는 "p"부호를 사용 한다.

상기 도1은 자전거에 장착된 각 부품을 나타내고 그 기능을 설명하기위한 것으로 먼저 앞모터{m1} 뒷모터(m2)가 있고 좌 통관(t1) 우 통관(t2)가 설치되고 각 모터의 상하에 유압의 흐름을 통제하는 개폐 발브(v1,v2)가 설치되고 유압을 유지시키는 유압기(p1)가 설치되고 변속기(c1)가 설치되어있고 이는 절단 되서 쇄선으로 표시되어 있으며 속도조절기(c9)도 절단되어 쇄선으로 표시되어 있다.

상기 변속기(c1)의 속도조절기(C9)는 케이블(c6)로 연결되어 작용하며 변속기＜c1)는 좌우통관과 연결관(c2)으로 연결되어 유통하고 있으며 변속기 안에는 발브(c3)가 있고 발브 에는 유통 구(c4)가 있어 기름의 흐르는 양을 조절하는 개폐 작용을 하게 되는데 유량의 가감은 발브 핸들(c7)로 조절하며 유압이 흐르는 양에 따라서 뒤 모터의 속도가 조절 된다. 상기 조절의 원리는 도5에서 변속기(c1)가 설치된 상태에서 개 폐기 핸들이 발브 연통관과 평행이 되면 도1의 발브 유통구(c4) 는 완전히 열려 아래 모터(m2)로 흐르지 않고 아래모터는 회전하지 않게 되고 유압은 좌통관(t1)으로 전량이 흐르게 되는데 핸들이 연통관과 직각이 되면 그 반대로 유압은 전량이 아래 모터(m2)를 회전시키게 된다. 곧 발브 핸들의 각도에 따라 도1의 발브 유통구(c4)의 열리는 크기가 결정되고 따라서 흐르는 양이 결정되어 아래 모터(m2)의 속도를 조절하게 된다. 상기 발브 핸들은 케이블선(c5)으로 연결하여 케이블관로(c6)로 를 따라 자전거핸들에 부착된 속도조절기(c9)에 연결되며 속도조 절기는 앞뒤로 회전하여 속도를 조절한다.

상기 도2에서는 도1에서 도시가 설명하면 유압기 (P1)의 기능은 모터 내와 각 유통로에 기름이 있는 곳에는 일정한 압력이 작용하도록 하고 또 기름의 충전과 배출 그리고 기내의 기포를 제거하는 기능으로서 도2의 절단 부 쇄선안의 유압기(p1)는 좌 통관(t1)에 연통되어서 실린더(p2)와 실린더 안에 피스톤(p3)이 구비되어있으며 피스톤상단 파이프기둥(p4)외면에 스프링(p5)이 감겨서 케이스(p7) 에 반작용하여 피스톤(p3)을 압박하여 유압을 유지시키고 기름의 충전과 배출 그리고 기포의 제거는 피스톤의 파이프기둥마개(p6)를 개폐하여 제거 한다.

또 모터를 덮는 좌 덮개(m3) 우 덮개(m4) 가 있고 덮개는 덮개고정나사(m5)에 의하여 고정되고 좌우덮개에 의해서 내관이 회전할 때 궤도 이탈을 막는다. 좌우 덮개에는 통관을 고정하는 브라킷 이 좌통관(t1)과 우통관(t2)을 모터와 결합하고 각통관은 프레임역할 과 연통관 역할을 하며 이를 고정나사(t4)가고정하고 좌우 통관은 도1에서 와 같이 자전거의 프레임(앞뒤포크) 에 고정 되어 유지된다.

도3의 "가" 그림은 모터의 좌 덮개(m3)와 우 덮개(m4)를 분해하면 모터외관(m6)이 일정한 두께를 보이고 있으며 모터내관(m7)도 일정한 두께를 보이고 있고 회전축(s1)에는 좌 공실과 연통하는 좌 유통구(s2)와 우 공실과 연통하는 우 유통구(s4)가 있으며 "나" 의 그림은 모터의 외관(m6)을 일부 분해한 그림으로 내관에는 "U"자형의 홈 이 한 바퀴 형성되어 실린더(m8)역할을 하며 실린더(m8)의 한부분에 한쪽이 경사진 돌출부가 있어 피스톤(p10)역할 을하며 피스톤(p10)앞부분 의 실린더(m8)우편으로 우 유통구(m15)가 뚫려있으며 피스톤(p10)의 뒷부분 좌편으로는 좌 유통구(m9)가 뚫려 있으며 우측공실마개(m13)가 있고 좌측공실마개(m14)는 위치상보이지 않는다.

도4의 '가"그림은 우편공실마개(m13)를 열어내고 내관(m7)의 중앙 우측부분 일부를 절단한 내부도로서 내관과 회전축의 정 중앙으로 유체가 좌우로 흐르지 않도록 중앙 분리막(m11)이 설치되어 있고 우편공실마개(m13)가 없는 상태로 우측공실(m16)이 형성되어 있으며 좌측공실(m17)은위치상 보이지 않으나 좌측공실(m17)은 실린더 유통구(m9)로 연통하고 또 회전축에는 좌 유통구(s2)가 뚫려 있어 좌측공실(m17)과 연통하고 실린더 유통구(m9)도 좌측공실과 연통되어 있으며 실린더(m8)와도 연통되어 있으며 내관의 절단면(m12)의 두께 가보인다.

상기 도4의 "나"그림은 좌측공실마개(m14)를 열고 내관(m7)의 종앙좌측일부를 절단한 내부도로서 내관과 회전축의 정 중앙으로 유체가 좌우로 흐르지 않도록 중앙 분리막(m11)이 설치되어 있고 좌측공실(m17)이 형성되어 있으며 우측공실(m16)은 보이지 않으나 우측공실은 (m16)은 실리더 유통구(m15)로 연통하고 또 회전축에는 우 유통구(s4)가 뚫려 있어 우측공실(m16)과 실린더우유통구(m15) 와 회전축에 있는 우 유통구(s4)가 실린더 (m8)와 서로 연통되어 있으며 내관의 절단면(m12)의 두께가 보인다.

상기 도5는 전도까지의 설명을 참고로 하여 유압이 흐르는 유압흐름도로서 통관(t2)속으로 회전축이 회전하는바 유압이 흐르는 원리는 통관의 절단면도 원형쇄신부분을 보면 회전축(s1) 이 비어 있는 파이프로서 유통구(s5)가 뚫려 있어 통관(t1,t2)과 연통 하게 되는데 좌우 통관(t1,t2)속에는 회전축이 내장되는 회전축 외관(s3)이 구비되어 있어 회전축은 화살표처럼 외관 속으로 들어가 회전하고 유압은 통관(t1,t2)과 유통된다.

상기피스톤(p10)의 절단도면인 원형쇄선안의 그림 피스톤의 경사부(p11)는 피스톤이 전방으로 전진하며 회전할 때 개폐 발브(v1)밑을 통과하기 위하여 경사부에 경사각을 이루고 있으며 접면부(p12)는 피스톤이 개폐 발브 밑을 통과하고 모터의 외관 안쪽 면에 밀착하여 회전할 때 유압의 누수를 막기 위한 부분이다.

도5의 상하 개폐 발브(v1,v2)의 세부기능은 도7을 참고하면"가"그림은 발브 를 정면에서 본그림이며 "나"의 그림은 측면에서 본그림 "다'는 사시도 '라"그림은 사시도에 스프링과 실린더를 부착한 그림 "마"그림은"라"그림에 발브케이스(v3)와 실린더(v7)를 모터의 외관(m6)에 설치되어 있으며 모터실린더(m8)와 비 접촉면(v8)이 보이고 발브 가 닫혀있어 유압이 흐르지 못하는 그림 이며 "바"그림은 모터피스톤(p10)이 통과 할 때의 그림으로 발브 피스톤(v6)부분이 실린더(v7)에서 솟아나와 있고 스프링은 움추려 있다.

상기 설명을 내용을 중심으로 도5에서 유압흐름도와 모터의 구동 원리를 설명하면 모터와 연통되는 각 부분에 기름으로 꽉차있다고 가정하고 먼저그림의 패달을 밟아 화살표 방향으로 회전 시키면 회전피스톤(p10)은 실린더(m8) 를 따라 전면(그림의 상단)의 발브(v1)까지 진행하고 그사이의 기름은 실린더유통구(m15)를 따라 우측공실(m17)로 흘러서 다시파이프 형 회전축(s1)의 우측 유통구(s4)로 흘러 프레임 역할을 하는 통관( t2)의 관속을 통과하여 제2모터(m2)를 회전시키고 다시 좌통관(m1)속을 통과하여 파이프 형 회전축 좌측 유공관(s2)을 통과하여 좌측공실 (m16)을 통과하여 실린더 좌측 유통구(m9)를 통하여 실린더(m8)에 유입되면 피스톤(p10)의 후반(그림의 아래)의 발브(v2)가 닫혀 있으므로 피스톤은 유압에 의해서 화살표방향(전면)으로 전진하여 회전축을 움직이게 되며 회전과 동시에 피스톤 앞부분의 유압은 다시 유출 순환하게 된다

상기 도6에서"가"그림은 회전피스톤(p10)이 상하 발브 사이에 있을때 그림이며"나"그림은 피스톤이 윗발브 를 통과 할 때의 그림으로 이때 아래 발브(v2)가 닫혀 있으므로 피스톤은 계속진행하며 각 발브 밑을 통과할 때 회전피스톤(p10) 앞 유통구(m15)로는 계속기름이 유출되며 회전피스톤(p10)뒤의 유통구로는 계속기름이 유입되며 상기 "라"그림은"가"그림과 정반대현상의 그림이고 상기 "다"그림은 아래 발브를 통과할 때 위 발브(v1)가 닫혀 있으므로 피스톤은 계속해서 진행하게 되는데 곧 발브 밑을 통과할 때에는 언제나 반대편 발브가 닫혀 있으므로 피스톤은 계속 회전하게 되는 원리이며 제2모터(m2)도 제1모터(m1)와 동일형의 구조와 성능으로 두 모터는 한 쌍이 되어 구동 한다

도1은 회전 펌프식 유압모터를 장착한 자전거의 모습

도2는 모터끼리 짝을 이뤄 필요부품을 부착한 도1의 보충도

도3은 모터의 외피를 분해한 그림

도4는 모터의 외관 일부를 절단한 내관그림

도5는 유압이 흐르는 유통로를 그린그림

도6은 피스톤이 회전할 때 상 하 발브 의 개 폐 상황을 나타낸 그림

도7은 발브 의 모형과 작동상황을 나타낸 그림

Claims (1)

1. 동력이 발생하면 유압을 이동시켜 바퀴를 구동시키는 모터로서 그 모형은 원통형으로서 원통은 외관과 내관이 구비되고 규격이나 모형 등은 상황 에 따라 결정되며 외관은 프레임에 고정되고 내관은 외관에 밀착되어 있고 밀착된 사이로는 윤활유가 도포되어 유체가 유통될 수 없고 내관의 중앙과 좌와 우에는 밀폐되어 있는데 이의 중심으로 중앙이 막힌 파이프형의 중심회전축(도3의 s1)이 고정되어 내관과 같이 회전하며 내관에는 중앙의 바깥 둘레로 'U"자형의 홈이 한 바퀴 형성되어 실린더(도3 나 m8)역할을 하고 이 실린더 일정부분에 돌출부가 형성되어 기름을 밀어 품어내고 유압에 의하여 회전하는 회전피스톤(도5 의 p10) 역할을 하며 피스톤의 앞 우측부분과 뒤 좌측부분의 실린더에는 좌 우 공실과 연통하는 실린더 유통구(도4 의 가 그림m15 와 나 그림m9)가 뚫려 있으며 외관의 상하에는 실린더의 기름을 통제 하는 개폐 발브(도5 v1, v2 와 도7))가 설치되어 실린더 내의 유압의 흐름을 통제하고 회전축에는 좌 우공실과 연통하는 유통구( 도4의 가 그림s2, 나 그림s4) 가 뚫려 있고 회전축의 좌우 끝부분에는 프레임 역할을 하는 파이형의 통관(도5의 t1,t2)과 연통 되도록 유통구(도5의 통관절단면의 쇄선부분 s5)가 뚫려져 있으며 통관 속으로 들어가 회전한다. 상기 도5에서 패달을 밟아 화살표 방향으로 회전하면 피스톤(p10)은 화살표 방향으로 진행하고 피스톤과 윗발브(v1)사이의 기름은 화살표방향으로 흘러 아래 모터(m2)를 회전시키고 피스톤(p10)과 아래 발브(v2)사이로 순환하는데 피스톤이(p10)이 윗 발브(v1)밑을 통과 할 때에는 아래 발브(v2) 가 닫혀 있고 아래 발브(v2) 밑을 통과 할 때에는 윗발브(v1) 가 닫혀 있으므로 피스톤은 기름의 순환 압력에 의하여 펌핑 과 회전을 계속하게 되는데 아래 모터(m2)도 이와 똑같은 원리로 서로 쌍을 이루어 작동하는 것을 특징으로 하는 회전 펌프 식 유압모터

Images