KR20220098646A - N극, s극 자력을 이용한 항속 유지시스템 - Google Patents

N극, s극 자력을 이용한 항속 유지시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템에 관련되며, 이는 구동원의 동력을 입력받아 출력함에 있어 자력을 이용하여 비접촉 방식으로 구동원 회전력을 항속으로 출력할 수 있도록 메인축(100), 자성휠(200), 멀티축(300), 링크로드(400), 직선자석모듈(500)을 포함하여 주요구성으로 한다.

Description

N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템{Speed maintenance system using N-pole and S-pole magnetic force}
본 발명은 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동원의 동력을 입력받아 출력함에 있어 자력을 이용하여 비접촉 방식으로 구동원 회전력을 항속으로 출력할 수 있는 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템에 관한 것이다.
통상 내연 기관, 수력 원동기, 전기모터 등을 포함하는 동력 발생기는 회전력을 출력하는 장치로서, 대부분 미션(mission)을 이용하여 동력발생기의 회전 속도나 회전력을 바꿔주는 형태로 원하는 출력을 발휘하도록 설계된다.
그러나 미션의 특성상 회전속도를 증가시 토크가 저하되고, 토크를 증가시 회전속도가 저하되는 반비례관계를 가짐으로 토크와 회전속도를 증가시키기 위한 노력이 꾸준히 이루어지 있다.
이에 종래에 개시된 등록특허 10-2072443호에서, 구동 모터, 시동 요소 및 커플링 요소를 포함하는 차량, 또는 자동차의 구동 트레인을 위한 제어 장치로서, 시동 요소는 하나 이상의 댐핑 질량을 갖는 진동 옵쇼버 토션 댐퍼 장치를 포함하며, 시동 요소가 1차 측에 의해서는 구동 모터에 그리고 2차 측에 의해서는 진동 옵쇼버 토션 댐퍼 장치에 함께 회전하도록 고정 결합되어 있으며, 커플링 요소는 시동 요소의 1차 측과의 결합에 의해서 그리고/또는 차량 정지시에 서 있는 기준 부품과의 결합에 의해서 2차 측을 제동하도록 형성된, 제어 장치에 있어서, 상기 제어 장치는, 제어 장치가 구동 모터의 스위치-오프 상태를 지시하는 입력 신호를 수신할 때에 커플링 요소는 2차 측을 제동하게끔 커플링 요소를 작동시키도록 형성되는 기술이 선 제시된 바 있다.
그러나, 상기 종래기술은 차량 구동 트레인에서 아이들 속도 시에 관성을 높이려는 것이나, 이는 제어장치에 의해 토크 전달을 해제하거나 줄이기 위한 시동 요소의 작동은 마찰 결합 방식의 연결 또는 마찰 콘택의 풀림 또는 약화하도록 구성되므로 구동출력의 항속유지기능을 발휘하지 못하는 한계가 따랐다.
한편, 회전출력에 대한 항속을 유지하기 위한 방법으로, 회전축과 동심원 상에 중량휠을 설치하여 관성을 이용하는 기술이 적용되고 있지만, 중량휠의 자체중량으로 인해 소정의 회전속도에 도달하기 까지 불필요한 동력소모가 증가되는 폐단이 따랐다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 본 발명은 구동원의 동력을 입력받아 출력함에 있어 자력을 이용하여 비접촉 방식으로 구동원 회전력을 항속으로 출력할 수 있는 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 본체(10) 상에 회전 가능하게 설치되고, 구동원 동력이 입력되는 입력부(110)와, 구동원 입력 동력이 출력되는 출력부(120)가 구비되는 메인축(100); 상기 메인축(100)에 연결되어 회전운동되고, 외주면에 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)이 원형으로 배치되도록 구비되는 자성휠(200); 상기 메인축(100)과 직교하도록 방사형으로 배치되어, 일단이 베벨기어모듈(320)에 의해 메인축(100)과 연결되고, 다른 일단 편심위치에 크랭크축(340)이 구비되는 멀티축(300); 상기 메인축(100)을 중심으로 등간격으로 배치되고, 커넥팅 로드(420)에 의해 크랭크축(340)과 연결되어 가이드레일(440)을 타고 직선 왕복운동되도록 구비되는 링크로드(400); 및 상기 링크로드(400)에 설치되어, 자성휠(200)의 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)과 인력, 척력 중 적어도 하나 이상의 자력이 작용되고, 자성휠(200) 회전운동에 연계되어 링크로드(400)를 직선운동하도록 구비되는 직선자석모듈(500);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)은 양면에 자력면이 형성되고, 상기 직선자석모듈(500)은 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)의 양면에 대향하게 한 쌍으로 형성되며, 한 쌍의 직선자석모듈(500)은 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)의 양측 자력면과 상호 역방향 자력이 작용하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 링크로드(400)는 멀티축(300)을 중심으로 기울어진 경사각으로 설치되어, 직선자석모듈(500)이 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)에 대해 경사각으로 마주하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 멀티축(300)은 메인축(100) 축선을 따라 복층으로 이격 배치되는 베벨기어모듈(320)에 치합되어 회전력이 전달되고, 상기 멀티축(300)은 베벨기어모듈(320)과의 치합 방향에 따라 메인축(100)과 동일한 방향 또는 메인축(100)과 역방향으로 회전되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 크랭크축(340)은 멀티축(300) 단부에 설치되는 크랭크휠(330)에 설치되고, 상기 크랭크축(340)은 크랭크휠(330) 상에서 멀티축(300)과의 축간거리가 조절되어 링크로드(400)의 직선 행정거리가 미세 조절되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 구동원의 동력을 입력받아 출력함에 있어 자력을 이용하여 비접촉 방식으로 구동원 회전력을 항속으로 출력할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템을 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템의 링크로드를 경사각으로 설치한 상태를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템의 자성휠의 상, 하향 회전자석모듈을 나타내는 전개도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템의 베벨기어모듈 변형예를 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템을 전체적으로 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템의 링크로드를 경사각으로 설치한 상태를 나타내는 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템의 자성휠의 상, 하향 회전자석모듈을 나타내는 전개도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템의 베벨기어모듈 변형예를 나타내는 구성도이다.
본 발명은 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템에 관련되며, 이는 구동원의 동력을 입력받아 출력함에 있어 자력을 이용하여 비접촉 방식으로 구동원 회전력을 항속으로 출력할 수 있도록 메인축(100), 자성휠(200), 멀티축(300), 링크로드(400), 직선자석모듈(500)을 포함하여 주요구성으로 한다.
본 발명에 따른 메인축(100)은 본체(10) 상에 회전 가능하게 설치되고, 구동원 동력이 입력되는 입력부(110)와, 구동원 입력 동력이 출력되는 출력부(120)가 구비된다.
상기 메인축(100)은 도 1과 같이 종방향으로 설치되거나, 도면을 통하여 도시하지 않았지만, 횡방향으로 설치되는 구성도 가능하다.
그리고, 상기 메인축(100)은 본체(10) 상에 양단이 회전 가능하게 지지되어, 후술하는 자성휠(200)과 함께 회전운동된다.
또한, 본 발명에 따른 자성휠(200)은 상기 메인축(100)에 연결되어 회전운동되고, 외주면에 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)이 원형으로 배치되도록 구비된다.
상기 자성휠(200)은 도 3의 전개도에서 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)이 각각 1개씩 배치된 상태를 도시하고 있지만, 이에 국한되지 않고 복수로 교대로 반복 배치하는 구성도 가능하다.
즉, 상기 자성휠(200)은 도 3의 전개도와 같이 상향 회전자석모듈(220)의 높은 측 단부에 하향 회전자석모듈(240)의 높은 측 단부가 연결되고, 하향 회전자석모듈(240)의 낮은 측 단부는 상향 회전자석모듈(220)의 낮은 측 단부와 연결되는 구조로 구성된다.
이에 상기 자성휠(200)이 회전시, 하향 회전자석모듈(240)은 후술하는 직선자석모듈(500)과 비접촉된 상태로 자력에 의해 직선자석모듈(500)을 하방향으로 이동시키고, 상향 회전자석모듈(220)은 직선자석모듈(500)과 비접촉된 상태로 자력에 의해 직선자석모듈(500)을 상방향으로 이동시키도록 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 멀티측(300)은 상기 메인축(100)과 직교하도록 방사형으로 배치되어, 일단이 베벨기어모듈(320)에 의해 메인축(100)과 연결되고, 다른 일단 편심위치에 크랭크축(340)이 구비된다.
상기 멀티측(300)은 베벨기어모듈(320)에 의해 메인축(100)을 중심으로 1~4개소에 방사형으로 배치되고, 이때 베벨기어모듈(320)의 기어비에 의해 메인축(100)과 멀티측(300) 간에 비전비율이 조절된다.
또, 상기 멀티축(300)은 메인축(100) 축선을 따라 복층으로 이격 배치되는 베벨기어모듈(320)에 치합되어 회전력이 전달되고, 상기 멀티축(300)은 베벨기어모듈(320)과의 치합 방향에 따라 메인축(100)과 동일한 방향 또는 메인축(100)과 역방향으로 회전되도록 구비된다.
일예로서, 상기 베벨기어모듈(320)은 메인축(100) 축선 방향으로 2개소에 배치된 상태를 나타내고, 각각의 베벨기어모듈(320)에 복수의 멀티축(300)이 방사형으로 배치됨에 따라 단일의 메인축(100) 상에 복수의 멀티축(300)을 비교적 협소한 간격으로 배치하여 연계 구동되도록 구성된다.
한편, 상기 도 1은 각각의 베벨기어모듈(320)에 치합된 멀티축(300)이 상호 역방향으로 구동되는 상태를 도시하고, 도 4는 각각의 베벨기어모듈(320)에 치합된 멀티축(300)이 동일한 방향으로 구동되는 상태를 도시한다.
또한, 본 발명에 따른 링크로드(400)는 상기 메인축(100)을 중심으로 등간격으로 배치되고, 커넥팅 로드(420)에 의해 크랭크축(340)과 연결되어 가이드레일(440)을 타고 직선 왕복운동되도록 구비된다.
즉, 상기 링크로드(400)는 멀티축(300)의 회전운동을 직선운동으로 전환하여 후술하는 직선자석모듈(500)을 직선 운동하도록 연결된다.
또한, 본 발명에 따른 직선자석모듈(500)은 상기 링크로드(400)에 설치되어, 자성휠(200)의 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)과 인력, 척력 중 적어도 하나 이상의 자력이 작용되고, 자성휠(200) 회전운동에 연계되어 링크로드(400)를 직선운동하도록 구비된다.
이때, 상기 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)은 양면에 자력면이 형성되고, 후술하는 직선자석모듈(500)은 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)의 양면에 대향하게 한 쌍으로 형성된다.
그리고, 한 쌍의 직선자석모듈(500)은 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)의 양측 자력면과 상호 역방향 자력이 작용하도록 구비된다.
일예로서, 도 3과 같이 하향 회전자석모듈(240)의 상면과 대향하는 직선자석모듈(500)은 인력이 작용하고, 하향 회전자석모듈(240)의 저면과 대향하는 직선자석모듈(500)은 척력이 작용하며, 상기 상향 회전자석모듈(220)의 상면과 대향하는 직선자석모듈(500)은 척력이 작용하고, 상향 회전자석모듈(220)의 저면과 대향하는 직선자석모듈(500)은 인력이 작용하도록 구비된다.
이처럼 상기 한 쌍의 직선자석모듈(500)과 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)의 양측 자력면이 상호 역방향 자력이 작용하도록 구성됨에 따라 링크로드(400) 상, 하 방향 직선 이동력이 증가된다.
또한, 상기 링크로드(400)는 멀티축(300)을 중심으로 기울어진 경사각으로 설치되어, 직선자석모듈(500)이 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)에 대해 경사각으로 마주하도록 구비된다.
이때, 상기 링크로드(400)의 경사각으로 인해 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)과 직선자석모듈(500)의 자석면이 평행선상에 불일치하도록 경사각으로 마주하게 배치됨에 따라 자성휠(200)이 회전되는 중에 자력 극이 전환되는 영역에서 반발 자력이 상쇄되면서 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)이 접하는 경계를 부드럽게 통과하는 이점이 있다.
또한, 상기 크랭크축(340)은 멀티축(300) 단부에 설치되는 크랭크휠(330)에 설치되고, 상기 크랭크축(340)은 크랭크휠(330) 상에서 멀티축(300)과의 축간거리가 조절되어 링크로드(400)의 직선 행정거리가 미세 조절되도록 구비된다.
이때, 상기 크랭크휠(330) 상에 멀티축(300)과의 축간거리가 상이한 복수의 편심홀을 형성하여 크랭크축(340)을 어느 하나의 편심홀에 선택적으로 체결하거나, 상기 크랭크휠(330)에 멀티축(300) 중심 방향으로 레일을 형성하고, 레일 상에 크랭크축(340)을 장착하여 조절나사에 의해 위치 이동하는 방식으로 축간거리를 조절하게 된다.
이에 상기 자성휠(200)이 회전되는 중에 자력 극이 전환되는 회전 각도에서 각각의 링크로드(400) 별로 상, 하방향 전환되는 시점을 정밀하게 제어하여 자력을 이용한 비접촉 무소음 항속유지기능을 수행하게 된다.
작동상에 있어서, 상기 입력부(110)로 입력되는 구동원 동력에 의해 메인축(100)과 자성휠(200)이 함께 회전되고, 이때 멀티축(300)이 베벨기어모듈(320)에 의해 메인축(100)과 연계 구동된다.
그리고, 상기 멀티축(300)의 회전동력은 커넥팅 로드(420)와 크랭크축(340)에 의해 직선 왕복운동으로 전환되어 링크로드(400)를 직선 왕복운동시키고, 이때 링크로드(400)에 탑재되는 직선자석모듈(500)이 자성휠(200)의 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)과 비접촉 상태로 자력에 의해 상하방향 이동력이 발생되고, 상기 메인축(100)이 소정의 회전속도에 도달하면, 메인축(100)을 통하여 입력되는 구동원 동력과 자성휠(200)을 통하여 입력되는 멀티축(300) 회전력이 상호 보완적으로 공유되어 항속유지효과를 발휘하는 이점이 있다.
100: 메인축 200: 자성휠
300: 멀티축 400: 링크로드
500: 직선자석모듈

Claims (5)

  1. 본체(10) 상에 회전 가능하게 설치되고, 구동원 동력이 입력되는 입력부(110)와, 구동원 입력 동력이 출력되는 출력부(120)가 구비되는 메인축(100);
    상기 메인축(100)에 연결되어 회전운동되고, 외주면에 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)이 원형으로 배치되도록 구비되는 자성휠(200);
    상기 메인축(100)과 직교하도록 방사형으로 배치되어, 일단이 베벨기어모듈(320)에 의해 메인축(100)과 연결되고, 다른 일단 편심위치에 크랭크축(340)이 구비되는 멀티축(300);
    상기 메인축(100)을 중심으로 등간격으로 배치되고, 커넥팅 로드(420)에 의해 크랭크축(340)과 연결되어 가이드레일(440)을 타고 직선 왕복운동되도록 구비되는 링크로드(400); 및
    상기 링크로드(400)에 설치되어, 자성휠(200)의 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)과 인력, 척력 중 적어도 하나 이상의 자력이 작용되고, 자성휠(200) 회전운동에 연계되어 링크로드(400)를 직선운동하도록 구비되는 직선자석모듈(500);을 포함하는 것을 특징으로 하는 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)은 양면에 자력면이 형성되고, 상기 직선자석모듈(500)은 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)의 양면에 대향하게 한 쌍으로 형성되며, 한 쌍의 직선자석모듈(500)은 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)의 양측 자력면과 상호 역방향 자력이 작용하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 링크로드(400)는 멀티축(300)을 중심으로 기울어진 경사각으로 설치되어, 직선자석모듈(500)이 상, 하향 회전자석모듈(220)(240)에 대해 경사각으로 마주하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 멀티축(300)은 메인축(100) 축선을 따라 복층으로 이격 배치되는 베벨기어모듈(320)에 치합되어 회전력이 전달되고, 상기 멀티축(300)은 베벨기어모듈(320)과의 치합 방향에 따라 메인축(100)과 동일한 방향 또는 메인축(100)과 역방향으로 회전되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 크랭크축(340)은 멀티축(300) 단부에 설치되는 크랭크휠(330)에 설치되고, 상기 크랭크축(340)은 크랭크휠(330) 상에서 멀티축(300)과의 축간거리가 조절되어 링크로드(400)의 직선 행정거리가 미세 조절되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 N극, S극 자력을 이용한 항속 유지시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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