KR930012232B1 - 토르크 축적 및 해제장치 - Google Patents

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가즈오 나까노
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가즈오 나까노
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Abstract

내용 없음.

Description

토르크 축적 및 해제장치
도면은 요동에 의하여 발생한 회전력을 태엽에 축적하여 출력하는 구동장치를 나타낸 것으로서,
제1도는 전체를 블럭적으로 대략 나타낸 평면도.
제2도는 요동추의 요동을 회전으로 변환하는 요동추부의 평면도.
제3도는 요동추부의 회전을 1방향의 회전으로 변환하여 주축을 회전시키는 구동부의 정면도.
제4도는 그 기어계열을 1평면상에 전개시킨 평면도.
제5도는 주축의 회전을 태엽에 축적하고, 그 토르크에 의하여 구동축을 구동시키는 축적부의 전후관계를 배면쪽으로 한 정면도.
제6도는 기어계열을 1평면상에 전개시킨 평면도.
제7도는 회전저지기구를 1평면상에 전재시킨 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 고정프레임 1a, 1b : 핀
2 : 제1요동추 3 : 중공축
4, 6, 10 : 베어링 5 : 회동축
7a, 7b : 제2요동추 8a, 8b : 원웨이 클러치(One Way/clutch)
9a, 9b : 베벨기어 11, 15, 20 : 축
12 : 베벨기어 13, 16, 18 : 기어
14, 19 : 베어링 17, 22 : 원웨이 클러치
21, 23, 24, 25, 26, 29, 30 : 기어
27, 31 : 베어링 28 : 주축
32 : 스프링축 33, 36, 39 : 기어
34 : 태엽 35, 38 : 베어링
36a, 39a : 파워 스프링 37 : 피니언(pinion)
40, 44, 48 : 베어링 41, 45 : 축
42 : 작은기어 43, 46, 47, 49 : 기어
50 : 랫치휘일 50a, 51a : 걸림부
51 : 멈춤수단 51b : 아암부
51c : 핀 52 : 인장스프링
A : 요동추부 B : 구동부
C : 축적부 D : 구동축
이 발명은, 파도나 바람의 힘, 그 이외의 자연현상에 의거한 요동, 그 밖의 자연적 혹은 인공적인 모든 요동에 의해 요동추가 요동하는 것을 이용하여, 발전, 그 밖의 구동력을 필요로 하는 기기, 장치를 구동시키기 위한 토르크 축적 및 해제장치에 관한 것이다.
종래로부터, 선박등과 같이 요동을 일으키는 물체에 있어서, 중심이 지지점보다 아래쪽에 있는 요동추를 선박등의 요동에 의하여 이것과 상대적으로 요동시켜, 그 왕복운동을 동력으로서 사용하는 것이 고려되고 있었다. 그리하여, 종래의 이와같은 장치에 있어서는 대략 직교하는 2개의 수평축에 각기 다른 요동추가 부착되고, 그 요동에 의한 왕복운동도 1방향의 회전으로하여, 구동력으로 하는 것이 있다.
그러나, 이와 같은 장치에 있어서는, 2개의 수평축의 요동은, 각기 다른 축의 1방향 회전으로 빼내어지기 때문에, 이들을 합쳐서 하나의 동력원으로 이용할 수가 없으며, 따라서, 회전수, 혹은 구동력이 작은 것으로 되어 버린다. 또한, 상기 1방향의 회전으로 변환하는 수단은, 왕복회동을 하는 축에, 서로 반대방향으로 만 축과 연동회전하는 2개의 베벨기어를 설치하여, 이 베벨기어를 1개의 베벨기어에 치차맞춤시키는 것이므로, 요동추의 요동방향과는 직각방향으로 박에, 그 회전을 빼낼 수가 없었다.
더욱이, 상기와 같은 요동의 진폭이나 타이밍은, 그때마다 일정하지 않은 것이 보통이고, 따라서 구동력이 발생하는 타이밍, 회전각도, 회전속도 제각기 다르며, 구동력으로서 이용하기에는 너무 불규칙하다는 결점이 있었다.
이 발명의 제1목적은, 서로 대략 직교하는 2개의 수평축의 요동추가 전후, 좌우 2개의 방향으로 요동하는 것을 1개의 주축에 대한 1방향의 회전력으로서 합침으로써 회전각도, 혹은 구동력으로서 크게 하여 그 능력을 높이는 것에 있다.
이 발명의 제2목적은, 요동추의 요동에 대하여 이것을 1방향의 회전으로 변환하는 1방향 회전축의 방향을 요동추를 부착한 회동축에 대하여, 같은 방향을 포함하는 임의의 방향으로 설정할 수 있도록 하는데 있다.
또한, 이 발명의 제3목적은, 요동추의 요동에 의하여 발생한 구동력을 일정한 태엽에 축적하고, 그 축적된 토르크가 일정한 힘으로 되었을 때, 이 태엽의 토르크를 빼내어 구동토르크, 혹은 회전속도를 설정치 이상으로 하는데 있다.
이 발명의 상기한 목적을 달성할 수 있는 토르크 축적 및 해제장치의 1실시예를 도면에 따라 다음에 설명한다.
제1도에서, (A)는 제2도의 요동추부, (B)는 제3도, 제4도의 구동부, (C)는 제5도∼제7도의 축적부, (D)는 그 구동축을 나타내고 있다.
제2도에서, (1)은 바닥면등에 고정되는 고정프레임으로서, 이 고정프레임(1)에는 제1요동추(2)를 고정붙임한 중공축(3)이 제4도와 같이 회동축으로서 베어링(4)에 의해 수평방향으로 굴대 지지되어 있다.
상기 제1요동추(2)에는 중공축(3)과 직교하는 수평방향으로 회동축(5)이 베어링(6)에 의해 굴대 지지되고, 이 회동축(5)에는 좌우로 분할된 한쌍의 제2요동추(7a),(7b)가 고정붙임되어 있다. 회동축(5)에는, 1방향의 회전에 대하여는 연동하여 회전하지만, 반대방향의 회전에 대해서는 자유롭게 되는 종래로부터 알려진 원웨이 클러치(One Way/clutch)(8a),(8b)에 의해, 서로의 연동회전방향이 반대로 되도록 하여 2개의 베벨기어(9a),(9b)가 부착되어 있다. 그리고, 상기 중공축(3)내를 관통하여 베어링(10)으로 굴대 지지되어 있는 축(11)의 한끝단에 고정붙임된 베벨기어(12)에는 상기 베벨기어(9a),(9b)가 치차맞춤되어 있다. 따라서, 고정프레임(1)이 요동에 의해 중공축(3)의 축 중심과 직각방향으로 요동하여도, 제1요동추(2)는, 그 수평을 유지하기 때문에, 외관상으로는 고정프레임(1)에 대하여 제1요동추(2)가 요동한 것으로 되어 그 요동에 대응하여 중공축(3)이 왕복회동하는 것으로 된다. 마찬가지로, 회동축(5)의 축중심과 직각방향의 요동은, 제1요동추(2)에 대하여 제2요동추(7a),(7b)가 요동한 것으로 되어, 회동축(5)은 왕복회동된다.
그런데, 회동축(5)의 베벨기어(9a),(9b)는, 서로 반대방향의 회전에 대하여만 베벨기어(9a),(9b)를 연동시키는 원웨이 클러치(8a),(8b)를 개재하여 회동축(5)에 부착되어 있으므로, 한쪽의 베벨기어(9a)가 회동축(5)과 연동하여 베벨기어(12)를 회전시키고 있을 때에는 다른쪽의 베벨기어(9b)는 자유롭게 되어 베벨기어(12)에 의하여 회전된다.
그리고, 회동축(5)의 회전방향이 반대로 되었을 때에는 베벨기어(12)는 베벨기어(9b)에 의하여 구동되어 베벨기어(9a)를 회전시킨다.
그 때문에, 회동축(5)이 제2요동추(7a),(7b)에 의하여, 왕복회동하는 경우, 축(11)은 그 왕복회동이 1방향 회전으로 변환되어 회전한다.
제3도, 제4도에서, (13)은 상기 중공축(3)에 고정붙임된 기어로서, 고정프레임(11)에 베어링(14)으로 지지되어 있는 축(15)에 고정된 기어(16)와 치차맞춤되어 있다.
측(15)에는, 상기와 마찬가지인 축(15)의 1방향 회전에 대하여만 연동시키는 원웨이 클러치(17)를 개재하여 기어(18)가 부착되고 이 기어(18)는, 제4도에 나타낸 고정프레임(1)에 베어링(19)을 지지되는 축(20)의 기어(21)와 치차맞춤되어 있다.
중공축(3)에도, 상기와 마찬가지인 원웨이 클러치(22)를 개재하여 기어(23)가 부착되고, 이 기어(23)도 상기 기어(21)와 치차맞춤되어 있다. 그리고, 원웨이 클러치(17),(22)는 같은 방향의 회전에 대하여 축(15), 중공축(3)과 기어(18),(23)가 연동하도록 되어 있다. 따라서, 중공축(3)이 요동추(2)의 요동에 의한 왕복회동의 1방향으로 회전하는 경우에는 원웨이 클러치(22)에 의하여 기어(23)가 회전되어 축(20)이 구동된다. 이때, 그 회전이 기어(18)에 전달되지만, 원웨이 클러치(17)가 자유롭기 때문에 축(15)의 회전에 영향을 제은 없다.
다음에, 중공축(3)은 반대방향으로 회전하는 것으로 되는데, 이 반대방향의 회전이 기어(13),(16)의 치차맞춤으로 전달된 축(15)은, 중공축(3)의 1방향의 회전과 같은 방향으로 회전되고, 원웨이 클러치(17)가 자유롭기 때문에 축(15)의 회전에 영향을 주는 일은 없다.
다음에, 중공축(3)은 반대방향으로 회전하는 것으로 되는데, 이 반대방향의 회전이 기어(13),(16)의 치차맞춤으로 전달된 축(15)은, 중공축(3)의 1방향의 회전과 같은 방향으로 회전되고, 원웨이 클러치(17)에 의하여 그 회전이 기어(18)에 전달되어 기어(21) 상기와 같은 방향으로 회전된다. 이때, 상기와 마찬가지로, 기어(21)에 의해 기어(23)가 회전되지만, 이 회전은 원웨이 클러치(22)에 의하여 중공축(3)으로 전달되는 일은 없다.
이와같이, 제1요동추(2)가 요동한 경우의 중공축(3)의 왕복회동은, 1방향의 회전으로 변환되어 축(20)을 1방향으로 회전시킨다. 또한, 축(11)에는 기어(24)가 고정붙임되고, 이 기어(24)는 상기의 축(20)에 고정붙임된 기어(25)와 치차맞춤되어 있어, 상술한 축(11)이 제2요동추(7a),(7b)의 요동에 의하여 회전되고, 기어(25)가 회전되는 방향과 상기 기어(21)가 회전되는 방향이 일치되도록 되어 있다.
이와 같이 제1요동추(2), 제2요동추(7a),(7b)의 어느것인가가, 혹은 양쪽이 동시에 요동된 때, 축(20)은 항상 1방향으로 회전되는 것으로 된다.
기어(25)에는 기어(26)가 고정붙임되어 있고, 고정프레임(1)에 베어링(27)으로 굴대 지지되는 주축(제에 고정붙임된 기어(29)와 치차맞춤되어 있어, 축(20)의 회전은 주축(28)으로 전달된다.
제5도∼제7도에 나타낸 바와 같이, 주축(28)에는 기어(30)가 고정붙임되어 있고, 고정 프레임(1)에 베어링(31)으로 굴대 지지되는 스프링축(32)에 고정된 기어(33)와 치차맞춤되어 있다.
스프링축(32)에는, 이것을 감겨 장착된 파워 스프링(34)의 안쪽 끝단이 고정붙임되어 있고, 이 파워 스프링(34)의 바깥쪽 끝단은, 스프링축(32)에 베어링(35)으로 회전이 자유롭게끔 부착되어 있는 기어(36)의 핀(36a)에 고정붙임되어 있다.
또한, 스프링축(32)에는 피니언(37)이 고정붙임되어 있고, 이 피니언(37)은 고정프레임(1)에 베어링(39)으로 굴대 지지되어 있는 기어(39)와 치차맞춤되어 있다. 또한, 스프링축(32)의 기어(36)에는, 고정프레임(1)에 베어링(40)으로 굴대 지지되어 축(41)의 작은 기어(42)와 치차맞춤되고, 이 작은 기어(42)와 함께 축(41)에 고정되어 있는 기어(43)는 고정프레임(1)에 베어링(44)으로 굴대 지지되어 있는 축(45)에 고정된 작은 기어(46)와 치차맞춤되어 있다.
그리고, 축(45)에 고정붙임된 기어(47)는, 고정프레임(1)에 베어링(48)으로 굴대 지지되어 구동축(D)의 기어(49)에 치차맞춤되어 있고, 따라서 파워 스프링(34)이 풀어지는 것에 의하여 기어(36)가 회전되며, 그 회전은 가속되어 구동축(D)을 회전시키게 된다.
작은기어(49)에는 래칫 휘일(50)가 고정붙임되어 있고, 그 걸림부(50a)는 고정프레임(1)의 핀(1a)에 굴대 지지되어 있는 걸어멈춤아암(51)의 걸림부(51a)에 의하여 걸어멈추어지고, 래칫휘일(50)는 태엽(34)에 의하여 기어(36)가 화살표(a) 방향으로 회전되는 것을 저지하고 있다.
이 걸어멈춤아암(51)의 배면에는, 아암부(51b)가 형성되어 있고, 이 아암부(51)는 기어(39)에 세워 설치된 핀(39a)이 접하도록 되어 있고, 기어(39)가 회전함으로써 아암부(51b)가 눌러지고, 걸림부(51a)를 걸림부(51a)로부터 이탈시켜 걸림바퀴(50)를 회전이 가능하게 한다. 그 때문에 태엽(34)의 회전저지가 해체되어 구동축(D)이 회전되도록 된다. 또한, 멈춤수단(51)의 핀(51c)과 고정프레임(1)의 핀(1b)과의 사이에는 인장스프링(52)을 걸어 설치하는 동시에, 기어(39)의 회전에 의하여, 핀(39a)이 아암부(51b)로부터 이탈된 후, 핀(39a)은 멈춤수단(51)의 배면에 접하도록 되어 있다. 따라서, 태엽(34)이 모두 풀려진 후, 다시 걸림부(51a)가 걸림부(50a)에 맞닿고, 래칫 휘일(50)의 회전을 저지함으로써. 태엽(34)이 풀어지는 것을 저지하고 있다.
이와 같이 하여, 주축(28)이 1방향으로 회전되면, 태엽축(32)이 회전하여 태엽(34)이 감겨져 간다. 그리고, 태엽축(32)의 회전수가 소정의 수에 도달하여 태엽(34)의 토르크가 소정치로 되었을 때, 태엽축(34)의 피니언(37)에 치차맞춤되어 잇는 기어(39)는 대략 1회전하고, 그 핀(39a)이 아암부(51b)를 눌러 래칫 휘일(50)의 걸어멈춤을 해제한다. 그 때문에, 기어(36)가 회동하여 구동축(D)이 구동되는데, 태엽(34)이 모두 풀려진 후에 인장스프링(52)의 힘과, 핀(39a)이 멈춤수단(51)의 배면을 누름으로써 걸림부(51a)가 걸림부(51a)를 걸어멈추어, 다시 파워 스프링(34)이 풀어지는 것을 저지한 상태로 된다.
이와 같이 하여, 파워 스프링(34)을 감아 축적된 힘과, 그 축적된 힘이 일정하게 되었을때의 , 그 토르크에 의한 구동축(B)의 구동이 교대로 행하여지는 것이다.
어느 정도 힘을 축적하였을 때에 방출하고, 어느 정도 방출하였을 때에 방출을 멈출 것인가는, 태엽의 강도등의 요소에 대응하여 각 관련기어의 이빨수의 비율을 원하는 바와 같이 설정함으로써, 핀의 주기를 특별히 정하여 어떻게도 선택할 수 있다.
이 발명에 의한 이 실시예의 토르크 축적 및 해제장치는, 고정프레임(1)을 부착한 바닥, 그 밖의 요동을, 종요동, 횡요동 혹은 이들을 합성한 요동을 그 요동방향에 관계없이 1방향의 회전으로서 출력하여, 그 출력을 태엽에 축적하고, 이것을 단번에 방출하는 것으로서, 소요되는 토르크, 회전속도를 얻는 것이다. 따라서, 그 방출시에, 예를 들면 발전기를 회전시켜 축전지를 충전하고, 그 전력으로 모우터를 회전시키는 등의 원동력으로서 이용하는 것이 가능하게 된다.
이 발명은, 상술한 바와 같이 서로 대략 직교하는 2개의 수평축의 요동추에 의한 2방향의 요동을 1개의 주축의 회전으로 할 수가 있기 때문에, 주축의 회전수나 토르크를 크게 할 수가 제, 요동의 이용 효율을 높혀 고출력으로 할 수가 있다.
또한, 요동추의 회동축 방향을 포함하는 임의의 방향에 왕복 회동하는 회동축의 방향을 설정할 수 있으므로, 1방향 회전하는 주축의 방향설정의 자유도가 증대되고, 그 이용방향을 확대할 수 있는 동시에 설계의 자유도가 커지는 것이다. 또한, 주축의 출력은, 태엽을 감는 것에 의하여 축적되고, 그 토르크가 설정치에 도달하였을 때 단번에 방출시키는 것이므로, 높은 부하의 기기를 구동하는 것도 가능하고, 혹은 정속회전장치에 의하여 일정속도로 회전시킬 수도 있다. 그리고, 이들을 위한 기구도 간단하고, 종래에는 거의 이용되고 있지 않았던 요동을 구동력으로서, 높은 효율로 효과있게 이용할 수 있는 것이다. 따라서, 해양의 파도등의 자연현상의 강력한 요동을 이용할 수 있는 것은 물론, 사람의 보행, 자동차등 차량의 주행중의 흔들림등 미소한 요동도 이용할 수가 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 고정프레임(1)과, 이 고정프레임(1)상에 회정가능하게 장착된 토르크 입력축(28)과; 입력토르크를 축적하도록 파워(power)스프링축(32)에 의해 구동되는 파워 스프링(34)의 내부 단부부분이 고정되도록 장착된 파워 스프링축(32)과; 상기 파워 스프링(34)의 외부 단부부분이고정하게 장착되며, 상기 파워 스프링축(32)상에 회전가능하게 장착된 파워 스프링기어(36)와; 상기 파워 스프링기어(36)와 맞물리도록 기어열(42 내지 49)의 랫치 기어(49)와 서로 회전가능하게 구동되는 래칫 휘일(50)과; 상기 래칫 휘일(50)의 회전을 방지하기 위한 멈춤수단(51)과; 상기 파워 스프링축(32)의 기어와 맞물린 기어(39)상에 고정하게 장착되고, 상기 멈춤 수단(51)으로부터 상기 래칫 휘일(50)을 해제시키기 위한 해제수단(30a)으로 구성된 토르크 축적 및 해제장치.
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