KR20140085422A

KR20140085422A - 증력 베어링

Info

Publication number: KR20140085422A
Application number: KR1020147006390A
Authority: KR
Inventors: 모리히토 나카다
Original assignee: 모리히토 나카다
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2014-07-07
Also published as: CN103608609A; US9074623B2; US20140248017A1; EP2860425A1; EP2860425A4; EP2860425B1; CN103608609B; WO2013183124A1; KR101587552B1

Abstract

외륜에 가한 회전력이 내륜에 배력으로서 출력되고, 그것을 위한 수단을 동일 축에서 취할 수 있으므로, 배력, 증력을 얻기 위한 구조가 간단하게 되는 증력 베어링을 제공한다.
베어링 기반은 내륜과 외륜 사이에 중륜을 설치한 복합륜으로서, 서로 회동 가능하게 각 바퀴 사이에 회전자를 개재시켜 이루어지고, 기반의 상면에 중심을 중심으로 레버가 열을 지어 설치되어 배치되는 환대형 오목부를 단락시켜 설치함과 아울러, 내륜과 외륜에 레버가 가압되는 파형의 슬라이딩면을 환대형 오목부의 단락면으로서 형성하고 있고, 외륜에 있어서의 파형의 피치가 내륜에 있어서의 피치보다 폭넓게 형성되어 있고, 레버의 배열은 중륜에 고정 핀으로 축지지되어 외륜의 슬라이딩면에 접합하는 레버가, 또는 이것을 주레버로 하여 이것과 연동하는 다른 부레버가 내륜의 슬라이딩면에 접합하고 있고, 이 레버의 배열에 의해 외륜의 슬라이딩면으로부터 받는 파형 접합에 따른 압압력이 하나 또는 수개의 레버를 통하여 내륜의 슬라이딩면을 압압하고, 그 압압력으로 파형의 산부를 순차 이송으로 회동시킬 수 있도록 구성했다.

Description

증력 베어링{FORCE-MULTIPLYING BEARING}

본 발명은 항공기, 전기 자동차, 고령·신체장애자용의 자전거 등의 차륜의 배력을 위해서, 또는, 풍력 발전의 보조 동력 등을 위해서 사용하는 증력 베어링에 관한 것이다.

종래의 베어링은 축에 대하여 회전체를 지지하는 것으로, 레이디얼 베어링과 스러스트 베어링으로 크게 구별되고, 그 중, 레이디얼 베어링은 축이 끼워지는 내륜과 그 외측의 외륜 사이에 다수의 베어링이 개재되고, 각 베어링(회전자)은 링 형상의 유지기에 수납되어 있다.

따라서, 내륜과 외륜 사이의 회전 마찰은 매우 적고, 그 사이에 저항이 없기 때문에, 축에 대하여 회전체를 원활하게 회전시키도록 축지지할 수 있었지만, 그 사이에 힘이 배가되지는 않았으므로, 가한 힘보다 많은 힘으로 회전하도록 하기 위해서는, 별도로 증력 기구를 더할 필요가 있었다.

증력 기구로서는, 예를 들면 자전거에서는 변속기에 의해 그 기능을 얻을 수 있었다. 그러나, 자전거에는 페달의 구동축과, 차륜의 종동축이 병렬되는 구조이므로 체인에 의해 변속기를 구성할 수 있지만, 동일 축에서는 변속기를 설치할 수 없었다. 따라서, 예를 들면, 수륜과 차륜이 동일 축인 휠체어에 증력 기구를 설치할 수는 없었다. 만일 설치한다고 하면 매우 복잡한 구조가 되어 실제로는 불가능하여, 특히 현재까지 신체장애자에게는 약간의 경사에서도 그것을 넘는 것에 매우 고생이 강요되고 있었다.

또, 전기 자동차에 있어서도, 현행의 출력으로는 비탈진 언덕길에서, 보다 많은 전력을 필요로 하여, 가솔린차와 비교해도 전혀 경쟁력이 없는 상황이었다.

본 발명은 상기와 같은 실상을 감안하여, 외륜에 가한 회전력이 내륜에 배력으로서 출력되고, 그것을 위한 수단을 동일 축에서 취할 수 있어, 배력, 증력을 얻기 위한 구조가 간단해지는 증력 베어링을 제공하는 것을 과제로 했다.

본 발명은, 상기한 과제를 해결하는 것으로, 베어링 기반은 내륜과 외륜 사이에 중륜을 설치한 복합륜으로서, 서로 회동 가능하게 각 바퀴 사이에 회전자를 개재시켜 이루어지고, 기반의 상면에 중심을 중심으로 레버가 열을 지어 설치되어 배치되는 환대형 오목부를 단락(段落; 단 낮춤)시켜 설치함과 아울러, 내륜과 외륜에 레버가 가압되는 파형의 슬라이딩면을 환대형 오목부의 단락면(단 낮춤 측벽면)으로서 형성하고 있고, 외륜에 있어서의 파형의 피치가 내륜에 있어서의 피치보다 폭넓게 형성되어 있고, 레버의 배열은 중륜에 고정 핀으로 축지지되어 외륜의 슬라이딩면에 접합하는 레버가, 또는 이것을 주레버로 하여 이것과 연동하는 다른 부레버가 내륜의 슬라이딩면에 접합하고 있고, 이 레버의 배열에 의해 외륜의 슬라이딩면으로부터 받는 파형에 따른 압압력이 하나 또는 수개의 레버를 통하여 내륜의 슬라이딩면을 압압하고, 그 압압력으로 파형의 산부를 순차 이송으로 회동시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 증력 베어링을 제공한다.

증력 베어링을 상기한 바와 같이 구성했으므로, 외륜을 회전시키면, 그것에 형성되어 있는 파형의 슬라이딩면도 일체로 회전하므로, 내륜에 축지지되어 있는 레버는 끝단이 파형의 형상에 가압되어 고정 핀을 중심으로 회동하고, 이 주레버 또는 이것과 연동하는 부레버가 내륜의 파형 슬라이딩면을 가압하여 파형의 산부를 순차 이송하면서 이것을 회전시키는데, 파형의 피치가 외륜에서 일량이 많아지도록 폭넓기 때문에, 내륜이 배력으로 회전된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 증력 베어링에 의하면, 외륜에 가한 회전력이 내륜에 배력으로서 출력되므로, 내륜에 회전체를 부착함으로써, 외륜의 회전을 그 회전체에 강력하게 미치게 할 수 있고, 또, 그것을 위한 수단을 동일 축에서 취할 수 있는 베어링 구조이므로, 각종 기계나 차체, 장치 등에 있어서 회전의 배력을 얻기 위한 구조가 매우 간단하고 또한 간소하게 될 수 있다는 우수한 효과가 있다.

예를 들면, 항공기가 활주로를 거쳐 유도로를 주행할 때에 본 발명 증력 베어링을 차륜에 적용하면, 연비가 상당히 절약된다. 또, 자전거로 산길을 등반하는 경우나, 레이서용 자전거 등의 변속기 중에 본 발명 증력 베어링을 편입시킴으로써 운전자를 원조할 수 있다. 또한 휠체어의 보조차에 본 발명 증력 베어링을 적용한 경우도, 언덕길 등에 있어서 강력한 등반력이 얻어진다. 또, 예를 들면, 풍력 발전기에 있어서, 풍력이 약해졌을 때의 보조 동력에 있어서도 본 발명 증력 베어링의 우수한 효과가 발휘된다.

또한, 청구항 2에 의하면, 구조가 특히 간단하며, 청구항 3에 의하면, 더욱 큰 배력을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 증력 베어링을 일부에 있어서 나타내는 평면도이다.
도 2는 상기 증력 베어링의 일부를 횡방향에서 본 단면도이다.
도 3은 하나의 레버에 대해 상기 증력 베어링의 회전 동작을 나타내는 일부의 평면 설명도이다.
도 4는 다른 실시예를 나타냄과 아울러, 하나의 주레버에 대해 링크 기구를 나타낸(다른 기구에 대해 생략함) 일부의 평면 설명도이다.
도 5는 동 도면에 있어서 나타내는 증력 베어링을 횡방향에서 본 일부 단면도이다.

본 발명의 증력 베어링은 베어링 기반이 내륜(2)과 외륜(1) 사이에 하나 또는 복수의 중륜이 개재된다. 또, 그 사이의 회전자(5)의 형상은 다양하게 된다. 또한, 외륜(1)으로부터 내륜(2)에 동력을 전달하는 레버에 대해서도, 한개라고 한정되지 않고 복수개 사용되는 경우도 있다.

(실시예 1)

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 것으로, 그 증력 베어링은 원반형의 기반이 되는 내륜(2)과 외륜(1)과 그 사이의 중륜(3)으로 이루어지고, 내륜(2)과 외륜(1)이 독립적으로 회전할 수 있도록, 각각 중륜(3)과의 사이에 회전자(5,5,··)가 개재되어 있다. 또한, 이 경우, 회전자(5,5,··)는 기둥 형상으로서 중간부에 롤(7)이 설치된다. 또, 기반의 상면에 방사상으로 다수의 레버(9, 9,··)가 배열되고, 각각은 판 형상으로서, 중륜(3) 상에 고정 핀(10)으로 수평으로 회동 가능하게 고정되어 있다.

레버(9, 9,··)를 배열하기 위해서, 기반의 상면에는 중륜(3)의 낮게 형성한 상면과 그 양측의 내륜(2)과 외륜(1)의 일부가 단락하고 있는 낮은 상면으로 이루어지는 환대형 오목부(12)가 설치된다. 그래서, 내륜(2)과 외륜(1)의 쌍방에 환대형 오목부(12)의 단락 측면을 가지는데, 그 단락 측면은 레버(9, 9,··)의 끝단이 출입하는 슬라이딩면(14, 15)으로서 파형상으로 형성된다.

슬라이딩면(14, 15)은 각각 파형의 산부(14a, 15a)와 곡부(14b, 15b)가 동일 방위에 있고, 외륜(1)측에서 수배로 폭넓은 피치의 파형으로 형성되어 있다. 또한, 외륜(1)의 외주에는 기어의 톱니(17)가 형성된다.

레버(9, 9,··)는 절반부가 폭이 넓게, 그것으로부터 내측을 향하여 다른 절반부가 순차적으로 폭이 좁게 형성되고, 양단으로서의 광폭 원호단 가장자리(9a)와 협폭 원호단 가장자리(9b)를 가지고, 각각 파형의 슬라이딩면(14, 15)에 접합하고 있다. 그리고, 각 레버(9, 9,··)가 (내륜(2)의 중심)을 향하고 있을 때에 광폭·협폭 원호단 가장자리(9a, 9b)가 각각 곡부(14b, 15b)에 들어가 있다(도 1).

각 레버(9, 9,··)에 대해, 폭이 좁아지는 단부를 끼우는 한 쌍의 유지 스프링(13, 13)이 설치된다. 이 유지 스프링(13, 13)은 L자형의 굴절 형상으로서 중륜(3)의 측면에 고정된다. 양 유지 스프링(13, 13)이 이렇게 하여 레버(9, 9,··)의 선단에 폭이 좁아지는 경사 가장자리 개소를 탄력적으로 끼우기 때문에, 이것에 의해 레버(9)의 움직임에 광폭 원호단 가장자리(9a) 방향으로 움직이는 복귀력이 얻어지기 쉽다.

도 1의 상태에 있어서, 외륜(1)을 일방향으로(도 3의 화살표 참조) 회전시키면, 레버(9, 9,··)의 광폭 원호단 가장자리(9a)가 산부(14a)로 가압되고, 중륜(3)과 함께 고정 핀(10)이 이동하는 것을 따라, 이것으로 레버(9, 9,··)가 경사하면서, 협폭 원호단 가장자리(9b)가 내륜(2)의 슬라이딩면(15)의 곡부(15b)(산부(15a)의 측면)를 가압하여 내륜(2)을 일방향으로(도 3의 화살표 참조) 회전시킨다.

외륜(1)을 더 회전시켜, 레버(9, 9,··)가 산부(14a)를 넘으면, 광폭 원호단 가장자리(9a)가 곡부(14b)에 복귀하는 한편, 협폭 원호단 가장자리(9b)가 산부(15a)를 넘어 곡부(15b)에 들어간다(도 1).

이상의 동작이 반복되어 외륜(1)과 동시에 내륜(2)이 회전하는데, 슬라이딩면(14, 15)의 파형에 대해서 외륜(1)에서 피치(L)가 타방(M)보다 크고, L>M이므로, 외륜(1)의 회전이 내륜(2)의 회전에 배력으로서 작용한다. 또, 레버(9, 9,··)의 지지점으로서의 고정 핀(10)이 대략 중간점으로부터 벗어나 약간 기부가 길게 취해지고 a>b이므로, L>M 뿐만아니라 a>b도 가해져 상승적으로 배력이 작용하는 것이다.

(실시예 2)

도 4 및 도 5는 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이 경우는 베어링 기반이 내륜(2)과 외륜(1) 이외에 2개의 중륜(3a, 3b)으로 이루어지고, 각각의 사이에 회전자(5, 5,··)가 개재됨으로써 내륜(2), 외륜(1), 중륜(3a, 3b)이 각각 자유롭게 회동 가능하게 되어 있다. 또, 상면에는 환대형 오목부(12)가 설치되고, 환대형 오목부(12)의 가장자리로서 외륜(1)과 내륜(2)에 파형상의 슬라이딩면(14, 15)이 형성되어 있다.

이상에 대해서는 대략 실시예 1과 동일하지만, 상기한 경우와는 다르게, 외륜(1)의 슬라이딩면(14)에 접합하는 주레버(21)와, 내륜(2)의 슬라이딩면(15)에 접합하는 부레버(23)는 별개로서, 그 사이에 다수의 레버(25, 26, 27, 28)에 의한 배력 링크 기구(20)가 구성된다. 30은 레버의 연결 핀이며, 주레버(21)는 종속 레버(25)를 통하여 간접적으로 고정 핀(10)으로 고정된다. 32는 배력 링크 기구의 중심축 지지 핀이다.

도 4에 있어서는 배력 링크 기구(22)의 배력을 설명하고 있고, 지지점을 중심으로 하는 레버의 길이를 a, b로 하면, a>b이며, 주레버(21)가 광폭 원호단 가장자리(9a)에서 슬라이딩면(14)으로부터 Fkg의 힘을 받으면, 협폭 원호단 가장자리(9b)가 슬라이딩면(15)에 F(a/b)²kg의 힘을 미치게 하는 것을 나타내고 있다.

또한, 링크 기구의 개수와 증력의 관계는 복식 레버(a>b)의 개수가 2개이면 F(a/b)², 3개이면 F(a/b)³, 4개이면 F(a/b)⁴, … n개이면 F(a/b)ⁿ이 된다.

1…외륜
2…내륜
3, 3a, 3b…중륜
5…회전자
9…레버
10…고정 핀
12…환대형 오목부
14, 15…슬라이딩면
14a, 15a…산부
14b, 15b…곡부
20…배력 링크 기구
21…주레버
23…부레버
25, 26, 27, 28…레버

Claims

베어링 기반은 내륜과 외륜 사이에 중륜을 설치한 복합륜으로서, 서로 회동 가능하게 각 바퀴 사이에 회전자를 개재시켜 이루어지고, 기반의 상면에 중심을 중심으로 레버가 열을 지어 설치되어 배치되는 환대형 오목부를 단락시켜 설치함과 아울러, 내륜과 외륜에 레버가 가압되는 파형의 슬라이딩면을 환대형 오목부의 단락면으로서 형성하고 있고, 외륜에 있어서의 파형의 피치가 내륜에 있어서의 피치보다 폭넓게 형성되어 있고, 레버의 배열은 중륜에 고정 핀으로 평면 회동 가능하게 축지지되어 외륜의 슬라이딩면에 접합하는 레버가, 또는 이것을 주레버로 하여 이것과 연동하는 다른 부레버가 내륜의 슬라이딩면에 접합하고 있고, 이 레버의 배열에 의해 외륜의 슬라이딩면으로부터 받는 파형 접합에 따른 압압력이 하나 또는 수개의 레버를 통하여 내륜의 슬라이딩면을 압압하고, 그 압압력으로 파형의 산부를 순차 이송으로 회동시킬 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 증력 베어링.
제 1 항에 있어서, 레버의 배열에 대해서, 둘레 방향으로 배열되는 각 레버가 중륜에 고정 핀으로 축지지되고, 일단이 외륜의 슬라이딩면에 타단이 내륜의 슬라이딩면에 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 증력 베어링.
제 1 항에 있어서, 레버의 배열에 대해서, 외륜의 슬라이딩면에 접촉하는 주레버와, 내륜의 슬라이딩면에 접촉하는 부레버 사이에, 쌍방을 연계하는 배력 링크 기구를 설치한 것을 특징으로 하는 증력 베어링.