KR20130067467A - 회전력 증대장치 - Google Patents

Abstract

토크를 크게 하여 산업장치에 적용시 에너지 절감효과를 기대할 수 회전력 증대장치를 개시한다.
그러한 장치는, 회전력 발생수단으로부터 회전력을 전달받는 입력축 및 상기 회전력을 부하 측으로 전달하는 출력축;
상기 입력축으로부터 회전력을 전달받아 함께 회전하는 내주면을 갖는 링부재;
상기 입력축의 회전력을 상기 입력축과 편심설치되어 있는 출력축으로 회전력을 전달하는 편심동력전달수단;
상기 편심동력전달수단으로부터 회전력을 전달받아 회전하며 상기 출력축에 고정되어 있는 허브;
상기 허브의 외주면에 고정설치되는 다수개의 실린더 및 이들 실린더에 이동가능하게 설치되는 피스톤을 포함하는 길이가변수단을 갖는다.

Description

회전력 증대장치{Device for increasing torque}

본 발명은 회전력 증대장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전기나 대형 선박과 같이 큰 토크가 요구되는 산업장치에 적합한 회전력 증대장치에 관한 것이다.

회전력 증대장치는 원동기와 부하(예를 들면, 발전기, 대형산업기계 등) 측 사이에 직결로 연결되어 원동기에서 출력되는 회전력을 증대시켜 부하 측에 전달하므로서 에너지 절약 및 환경오염을 줄일 수 있다.

물의 위치에너지를 이용한 수력발전이나, 증기압을 이용한 증기발전 등은 터빈을 회전시켜 전기를 생산하게 된다.

이러한 발전장치들은 터빈의 회전력만으로 발전을 하게 되는데, 실질적으로 발전효율을 향상시키기 위해서는 발전기 입력단에 토크 증대를 위한 수단이 제공되는 것이 바람직하다.

그러나 토크를 증대하기 위한 수단으로 차량용 토크컨버터가 있으나, 차량용 토크 컨버터는 대형화에 어려움이 있어 산업장치에 적용할 수 없는 문제점이 있다.

또한 한국 공개특허 2007-0027938호에서는 다수의 모터를 이용한 구동장치의 트크증대방법을 개시하고 있다.

그러나 이 방법은 예를 들면 , 터빈과 같이 다른 회전장치와 결합하는데 어려움이 있다.

또한 한국 공개특허 2009-0043255호에서는 출력 토크를 향상시킬 수 있는 엔진을 개시하고 있는데, 이 공개특허의 장치는 구조가 복잡하고 마찰손실 등이 큰 구조이다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 회전력 발생수단(원동기)과 부하(발전기, 대형산업기계 등) 사이에 토크를 증대시킬 수 있는 수단을 제공하여 종래의 동일 장치들에 비하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있으며 환경오염을 줄일 수 있는 회전력 증대장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 회전력 증대장치는, 회전력 발생수단으로부터 회전력을 전달받는 입력축 및 상기 회전력을 부하 측으로 전달하는 출력축;

상기 입력축으로부터 회전력을 전달받아 함께 회전하는 내주면을 갖는 링부재;

상기 입력축의 회전력을 상기 입력축과 편심설치되어 있는 출력축으로 회전력을 전달하는 편심동력전달수단;

상기 편심동력전달수단으로부터 회전력을 전달받아 회전하며 상기 출력축에 고정되어 있는 허브;

상기 허브의 외주면에 고정설치되는 다수개의 실린더 및 이들 실린더에 이동가능하게 설치되는 피스톤을 포함하는 길이가변수단을 갖는다.

본 실시예에 따른 회전력 증대장치는, 입력축과 출력축을 편심설치하고, 이들 축 사이를 편심동력전달수단으로 연결하고, 상기 출력축에 회전할 때 무게중심이 이동하는 피스톤을 허브 외주에 설치하고 있으므로 회전할 때 상기 허브에 토오크가 발생하여 회전력을 증대시키는 효과를 갖게 된다.

이 회전력은 회전체가 회전하면서 원심력과 관성력으로 인하여 회전체의 회전력을 더욱 증대시키게 된다. 이러한 장치는 회전체의 토크를 증가시킬 수 있으므로 산업장치에 사용하면 에너지 절감효과를 기대할 수 있다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 회전력 증대장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전력 증대장치의 축방향 측단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전력 증대장치의 또 다른 축방향의 단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 회전력 증대장치의 축방향 종단면도로서, 도 2의 A-A선 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전력 증대장치의 횡방향 종단면도로서, 도 2의 B-B선 단면도.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전력 증대장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전력 증대장치의 종방향 측단면도로서, 도면에 표시된 부호 2는 프레임을 지칭한다.

상기 프레임(2)은 견고한 지지대 역할을 하는 것으로서, 다양한 형태로 제작될 수 있으며 적어도 2개 이상이 사용된다.

상기 프레임(2)에는 원동기나 터빈과 같은 회전력 발생수단(미도시)으로부터 회전력을 전달받는 커플링(4)이 회전가능하게 설치되며, 상기 커플링(4)은 입력축(6)에 고정설치되어 함께 회전할 수 있도록 구성된다.

상기 입력축(6)은 베어링(7) 등을 통하여 프레임(2)에 회전가능하게 설치된다. 이러한 구조의 회전력 전달수단은 다양한 방식으로 실시가 가능하다.

상기 입력축(6)에는 링 부재(8)가 고정되어 함께 회전할 수 있는 구조이며, 이 입력축(6)의 끝단부에는 입력측 기어(10)가 설치된다. 상기 링부재(8)는 내부 공간을 갖는 구조이다.

상기 입력측 기어(10)와 치차결합되어 회전력을 전달하는 내접 링기어(12)는 편심동력전달수단을 구성한다.

상기 편심동력전달수단에 의해 회전력을 전달받아 상기 입력축(6)의 회전력을 증대시키는 기술적 수단은, 상기 입력측 기어(10)로부터 회전력을 전달받는 상기 내접 링기어(12)와, 이 내접 링기어와 함께 출력축(14) 상에 고정되어 회전하는 허브(16)와, 이 허브(16)의 외주면 전체에 걸쳐 설치되는 길이가변수단(18)을 포함한다.

상기 길이가변수단(18)은 상기 허브(16)의 외주면에 고정설치되는 실린더(20)들과, 이들 실린더(20)에 이동가능하게 각각 설치되는 피스톤(22)들과, 이들 피스톤(22)의 끝단부에 설치되는 롤러(24)를 포함한다.

상기 롤러(24)는 상기 링 부재(8)의 내부 공간의 내주면(26)에 접촉하는 상태까지 이동할 수 있다.

상기 입력축(6)과 출력축(14)은 도2와 같이 어느 방향에서는 동일축선상에 위치하나, 도3에 도시한 바와 같이 서로 다른 축선상에 위치하도록 상기 프레임(2)에 각각 베어링(7)을 통하여 설치된다.

따라서 상기 링부재(8)의 중심과 상기 길이가변수단(18)의 중심이 서로 다른 편심구조를 갖게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 편심구조를 보여 주는 도면으로서, 실시예에 따른 편심구조에 따라 상기 길이가변수단(18)의 피스톤(22)들의 돌출길이가 각각 다르게 됨을 알 수 있다.

이것은 상기 피스톤(22)의 선단에 설치된 롤러(24)가 편심설치된 링부재(8)의 내주면(26)에 접촉하기 때문에 피스톤들의 이동거리가 각각 다르게 나타나는 현상이다.

상기 출력축(14)의 끝단부에는 부하(발전기, 산업기계 등) 측으로 회전력을 전달하기 위한 클러치(28)가 설치되어 있다.

상기 실린더(20)에는 피스톤(22)이 이동시 실린더 내의 공기를 배출하거나 빨아 드리기 위한 구멍(30)이 뚫려지면 좋다.

그리고 상기 피스톤(22)은 중량체로 제작하여 편심구조가 회전할때 더욱 큰 토오크를 발생할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예에 따른 회전력 증대장치는, 먼저 커플링(4)을 통하여 원동기(미도시)로부터 회전력을 전달받아 입력축(6)이 회전을 하게 된다.

상기 입력축(6)이 회전하게 되면 이에 결합되어 있는 링부재(8)가 회전을 하게되고, 동시에 입력측 기어(10)가 회전을 하게 된다.

이와 같이 입력측 기어(10)가 회전을 하게 되면, 이 기어와 치차결합되어 있는 내접 링기어(12)가 회전을 시작하게 된다.

상기 내접 링기어(12)가 회전을 하는 것은, 상기 입력축(6)과 서로 다른 중심에서 출력축(14)이 회전하는 것이다.

즉, 상기 링부재(8)는 입력축(6)을 중심으로 회전하고, 상기 길이가변수단(18)은 출력축(14)을 중심으로 회전하는 것이다.

상기 출력축(14)이 회전함에 따라 상기 실린더(20)에 삽입설치되어 있는 피스톤(22)은 원심력에 의해 반경방향 외측으로 이동을 하게 된다.

그런데 상기 길이가변수단(18)은 상기 링부재(8)의 내측 공간부에 제공되어 있으므로 상기 피스톤(22)이 반경방향 외측으로 무한정 이동하지 못하고 상기 링부재(8)에 의해 이동이 저지된다.

따라서 상기 다수개의 피스톤(22)들의 이동 거리는 각각 다르게 되는데, 이 피스톤의 이동거리는 피스톤(22) 끝단부에 설치된 롤러(24)와 상기 링부재(8)의 내주면(26) 과의 거리에 따라 결정된다.

즉, 상기 링부재(8)와 상기 길이가변수단(18)은 서로 다른 축선상에 설치되어 있으므로 도4에 도시한 바와 같이다수개의 롤러(24)들과, 링부재(8)의 내주면(26) 과의 거리가 다르게 되기 때문이다.

도 4에서 볼때, 축선(L)을 기준으로 좌측에 위치하는 피스톤(22)은 실린더(20)로부터 돌출량이 가장 작고, 그 반대 측의 피스톤(22)은 돌출량이 가장 크게 됨을 알 수 있다.

상기 축선(L)의 좌측에 위치하는 피스톤(22)부터 서서히 돌출량이 증가하다가, 축선(L)의 우측에 위치하는 피스톤(22)에 이르러 그 이동량이 최대로 되었다가 다시 서서히 돌출량이 감소하게 된다.

상기 피스톤(22)의 돌출량이 최대가 되는 상태 즉, 도 4의 상태에서 볼때 우측 부분은 상기 길이가변수단(18)이 설치되어 있는 허브(16)는 무게 중심이 도면에서 볼 때 우측으로 이동하게 된다.

이와 같이 무게중심이 우측으로 이동하게 되면 허브(16)에 비틀림(Torque) 힘이 발생하게 되며, 이 비틀림 력에 의해 회전중에 있는 출력축(14)으로 전달되어 출력축(14)의 회전력은 더욱 증대된다.

이러한 작용에 의해, 상기 입력축(6)으로 전달되는 회전력보다 상기 출력축(14)으로 출력되는 회전력이 더 큰 상태가 된다.

이러한 상태에서 상기 클러치(28)가 작동하여 발전기와 같은 부하측으로 증대된 회전력을 전달하게 된다.

따라서 원동기로부터 직접 회전력을 전달받아 발전을 하는 것에 비하여, 본 발명의 실시예에 따른 회전력 증대장치를 원동기 측과 부하측 사이에 설치하여 발전을 하게 되면 발전량을 증대시킬 수 있으므로 에너지 절약의 효과가 있고, 또 본 발명의 장치는 별도의 에너지를 사용하여 구동하는 것이 아니므로 환경오염과 무관하다.

2 : 프레임 4 : 커플링
6 : 입력축 8 : 링부재
10 : 입력측 기어 12 : 내접 링기어
14 : 출력축 16 : 허브
18 : 길이가변수단 20 : 실린더
22 : 피스톤 24 : 롤러
26 : 내주면 28 : 클러치

Claims (3)

1. 회전력 발생수단으로부터 회전력을 전달받는 입력축 및 상기 회전력을 부하 측으로 전달하는 출력축;
   상기 입력축으로부터 회전력을 전달받아 함께 회전하는 내주면을 갖는 링부재;
   상기 입력축의 회전력을 상기 입력축과 편심설치되어 있는 출력축으로 회전력을 전달하는 편심동력전달수단;
   상기 편심동력전달수단으로부터 회전력을 전달받아 회전하며 상기 출력축에 고정되어 있는 허브;
   상기 허브의 외주면에 고정설치되는 다수개의 실린더 및 이들 실린더에 이동가능하게 설치되는 피스톤을 포함하는 길이가변수단을 갖는 회전력 증대장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 편심동력전달수단은, 상기 입력축에 설치되는 입력측 기어와, 상기 입력측 기어가 내접되며 상기 출력축에 고정되는 내접 링기어를 포함하는 회전력 증대장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 피스톤들의 끝단부에는 각각 롤러가 설치되고, 이들 롤러는 상기 링부재의 내주면에 접촉하는 회전력 증대장치.
   
   
   
   
   

Images