KR20200074095A - 원심 충격 트랜스미션 - Google Patents

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KR20200074095A
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레이 다비드 마타
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레이 다비드 마타
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 로터(1)들을 갖는 드라이브 샤프트(1)와 상기 드라이브 샤프트(1)에 평행한 하나 이상의 구동되는 샤프트(6)들 사이의 원심 충격 트랜스미션에 관한 것으로, 각각의 로터(1)는 조인트(4)에 의해 로터(1)와 연결되고 자유 단부에서 매스(3)를 갖는 하나 이상의 암(2)들을 포함하고, 그러한 암들은 클러치를 통해 분리될 수 있다. 각각의 구동되는 샤프트(6)는 단방향 클러치를 통해 구동되는 샤프트(6)에 연결되고, 로터(1)와 정렬되어 있으며 리턴 메커니즘(8)을 가지는 적어도 하나의 레버(7)를 포함한다. 이러한 식으로, 각각의 암(2)은 그것과 정렬되는 적어도 하나의 레버(7)를 가지고, 각각의 로터(1)의 회전은 로터(1)와 정렬되는 각각의 레버(7)에서 암(2)들의 연속적인 충격을 생성한다.

Description

원심 충격 트랜스미션
본 발명은 2개의 샤프트(shaft)의 요소들의 충격에 의해 작동하는 2개의 평행 로터리 샤프트들 사이에 위치한 원심 트랜스미션(centrifugal transmission) 시스템에 관한 것이다. 그것은 역학 및 기계 동력 전달 산업에서 쓸모가 있다.
톱니(cog)들에 의한 동력 전달은 종래 기술에 공지되어 있으며, 이 경우 드라이브 샤프트는 2개 이상의 톱니바퀴(cogwheel)들에 의해 제2 샤프트에 작용할 수 있다. 이러한 타입의 예는 GB240259에서 발견될 수 있다.
이러한 타입의 트랜스미션은 그것이 동력을 가변적인 비율들로(기어박스들에서), 방향을 변경한 채로(베벨 기어(bevel gear)들에서), 또는 심지어 회전 운동을 선형 운동(래크(rack) 사용)으로 변환하여 전달할 수 있기 때문에 매우 자주 사용된다.
비록 본 발명의 덜 최근인 배경으로 여겨지지만, 알려진 다른 타입의 트랜스미션들에는 벨트들, 체인들 또는 다른 휘기 쉬운 요소들의 사용이 포함된다.
본 출원인은 본 발명과 유사한 어떠한 전달 메커니즘들도 알지 못한다.
본 발명은 청구항들에 따른 원심 충격 트랜스미션으로 이루어진다.
더 구체적으로, 이러한 타입의 트랜스미션은 하나 이상의 구동되는 샤프트들에 그것의 동력을 전달하는 하나 이상의 로터들을 갖는 드라이브 샤프트를 포함한다. 그렇게 하기 위해, 각각의 로터는 조인트(joint)에 의해 로터에 연결되는 하나 이상의 암(arm)들을 포함한다. 각각의 암의 자유로운 단부 상에는 매스(mass)가 배열되고, 이러한 매스는 충분한 저항을 가지고 드라이브 샤프트 또는 낮은 마찰 재료에 평행한 샤프트 상에서 자유롭게 회전할 수 있다.
게다가, 각각의 구동되는 샤프트가 로터와 정렬되는 적어도 하나의 레버(lever)를 포함하도록 구동되는 샤프트들은 로터들과 정렬되는 레버들을 포함하여, 각각의 암은 그것의 회전시 그것과 정렬되는 적어도 하나의 레버를 가진다. 그러한 레버들은 하나의 방향으로만 움직임을 전달하기 위해 단방향 클러치(one-way clutch)에 의해 그것의 구동되는 샤프트에 연결된다. 그러한 레버들은 예를 들면 스프링들과 같은 각각의 리턴 메커니즘(return mechanism)들을 포함한다.
이러한 식으로, 각각의 로터의 회전은 로터와 정렬되는 각각의 레버 상에 미치는 그것의 암들의 연속적인 충격을 생성한다.
설명에서 로터들이 언급될 때 그것들은 단일 레벨들 또는 여러 레벨들로 그것들의 암들을 가질 수 있다는 점이 고려되어야 한다. 따라서 그것은 2개의 로터를 말하는 것과 동등하고, 이들 로터 각각은 하나의 레벨에 암들을 가지고 2개의 레벨들에 암들을 갖는 로터를 말한다. 혼동을 피하기 위해, 전체 설명은 암들을 갖는 각 레벨에 대한 "로터들(rotors)"을 지칭하지만, 실제로는 그것들이 여러 레벨들을 갖는 단일의 회전하는 몸체 또는 독립적인 몸체들에 대응할 수 있다.
대안예들 모두 사이의 유일한 차이점은 단일의 회전하는 몸체의 개별 레벨들을 분리하는 것이 가능하지 않으면서, 선택적인(optional) 분리 클러치들에 의해 독립적인 로터들을 분리하는 가능성이다. 선택적인 분리 클러치들은 필요한 만큼 상이한 구동되는 샤프트들을 연결하거나 출력 비율(output ratio)을 변화시키는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, 만약 구동되는 샤프트가 로터하고만 연결된다면, 상기 로터를 분리하는 것은 상기 구동되는 샤프트를 고립시키는 것을 가능하게 한다.
첫 번째 사용시, 드라이브 샤프트는 2개 이상의 로터들 또는 같은 개수의 암들이 균일하게(homogeneously) 분포되는, 2개 이상의 레벨들을 갖는 로터를 포함할 것이다. 이는 2개의 연속적인 충격들 사이의 오프셋(offset)이 일정하다는 것을 의미한다.
원한다면, 단계적인 전달은 각각의 구동되는 샤프트에 대한 단일 암을 갖는 단일 로터를 포함할 것이다.
충격의 배향(orientation)을 용이하게 하기 위해, 2개의 표면들이 충격 순간에 가능한 한 수직이고 또한 그것들이 가능한 가장 반경 방향 위치에 있는 것을 보장하도록 암들이 구부러지는 것이 바람직하다.
스프링들이 사용될 때, 지나치게 강력한 스프링들을 사용해야 하지 않고 레버가 리턴(return)할 시간을 주기 위해 레버들이 10°와 30°사이의 각도들에서 후퇴하는 것이 바람직하다.
본 발명의 더 나은 이해를 보장하기 위해, 후속하는 도면들이 포함된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 사시도.
도 2는 도 1의 실시예의 윗면도(upper view).
도 3은 제2 실시예의 사시도.
이후, 본 발명의 실시예의 간단한 설명이 제공되고, 이는 순수하게 예시적인 목적을 위한 것이고 제한하는 것이 아니다.
도면들에 도시된 실시예는 2개의 레벨들과, 매스(3)로 마무리되는 복수의 함(3)들을 갖는 로터(1)를 포함한다. 암(2)들은 각각의 조인트(4)들에 의해 로터(1)의 중심에서 연결되고, 이러한 조인트(4)들은 그 위에서 자유롭게 회전할 수 있다. 만약 바람직하다면 암(2)들의 스트로크(stroke)는 대응하는 멈춤부(stop)들(도면들에서는 도시되지 않음)에 의해 바라는 범위 내에서 제한될 수 있다. 나타내어진 로터(1)들 모두는 동일한 드라이브 샤프트(5) 상에 위치하고 그것에 연결된다. 하지만, 로터(1)들 모두는 독립적으로 각각의 로터(1)의 회전을 활성화시키거나 비활성화시키는 클러치들을 포함할 수 있다.
도면들에서의 트랜스미션은 또한 일련의 레버(7)들을 가지고 드라이브 샤프트(5)에 평행한 구동되는 샤프트(6)를 포함한다. 레버(7)들은 단방향 클러치(보이지 않음)에 의해 구동되는 샤프트에 연결된다. 즉, 레버(7)의 회전은 한 방향으로만 구동되는 샤프트(6)에 전달된다. 대조적으로, 레버(7)는 반대 방향으로 구동되는 샤프트(6)와는 독립적으로 회전한다. 관련 분야에 공지되어 있는 이러한 타입의 클러치들의 일 예는 래칫 메커니즘(ratchet mechanism) 또는 단방향 베어링(unidirectional bearing)이다.
각각의 레버(7)는 코일 스프링(coiled spring)으로서 도 1과 도 2에 나타내어진 리턴 메커니즘(8)을 포함한다. 하지만, 그것들은 또한 비틀림(torsion) 스프링들, 시트(sheet) 스프링들, 또는 관련 분야에 알려진 임의의 다른 스프링일 수 있다. 스프링의 타입과 그것의 다른 단부가 고정되는 위치는 관련될 수 있다. 예를 들면, 구동되는 샤프트(6)에 고정된 비틀림 스프링(6)이 나타내어진 스프링보다 바람직하다.
추가로, 도 3은 구동되는 샤프트(6) 상의 레버(7)들의 개수가 3 이상일 때 사용될 수 있는 리턴 메커니즘의 새로운 형태를 보여주는데, 이는 그것이 쌍으로 된 2개의 레버(7)들을 결합하는 것을 요구하기 때문이다. 어떤 특별한(odd) 레버(7)는 몇몇 타입의 스프링을 사용해야 한다.
도 3의 리턴 메커니즘(8)은 레버(7)들에 각각의 부싱(bushing)(82)들에 의해 연결된 로커(rocker)(81)를 포함한다. 이러한 로커(81)는 그것의 중심에서 관절연결되어(articulated) 있어서, 하나의 레버(7)에 미치는 충격이 움직임을 로커(81)에 전달하고, 이는 그 쌍의 다른 레버(7)를 앞으로 민다. 이는 2개의 레버가 동시에 충격을 받을 수 없으며, 대신 특정 최소 오프셋이 필요함을 의미한다.
각각의 로터(1)의 회전은 조인트(4)에서 그것의 암(2)을 회전시킴으로써 원심력으로 하여금 드라이브 샤프트(5)의 매스(3)들을 분리시키게 한다. 그것의 이동의 한 지점에서, 매스(2)는 레버(7)에 부딪치고, 이러한 레버(7)는 뒤쪽으로 이동함으로써 에너지를 흡수하여 구동되는 샤프트(6)를 회전시킨다. 레버(7)의 움직임은 조절될 수 있지만, 리턴하는데 충분한 시간을 주기 위해 너무 지나치지 않아야 하는 것이 바람직하다. 20°가 권고되는 값이다. 레버(7)를 그것의 쉬는 위치(rest position)로 리턴시키는 것은 단방향 클러치에 의해 구동되는 샤프트(6)에 전달되지 않는다.
일단 레버(7)가 그것의 쉬는 위치에 리턴하면, 이전 암(2)이 원심력에 의해 전개되는 동안 후속하는 암(2)에 의해 부딪칠 수 있다.
도 2는 도 1의 2개의 레버(7)들의 위치를 보여주는데, 2개의 레버 중 하나는 쉬는 위치에 있고 나머지 하나는 충격 후의 위치에 있다.
본 발명은 또한 여러 개의 구동되는 샤프트(6)들과 레버(7)들에 그것들의 임의의 조합으로 적용될 수 있는데, 즉
로터(1)들 만큼이나 많은 레버(7)들 갖는 구동되는 상기 로터들과 정렬되는 샤프트(6).
각각 로터(1)들 만큼이나 많은 레버(7)들을 갖는, 상기 로터들과 정렬되는 2개 이상의 구동되는 샤프트(6).
각각 상이한 로터(1)와 정렬된 레버(7)가 있는, 2개 이상의 구동되는 샤프트(6)들.
각각 모든 로터(1)들 또는 로터들 중 일부와 정렬된 다수의 레버(7)들을 갖는, 여러 개의 구동되는 샤프트(6)들.
구동되는 샤프트(6)들과 레버(7)들의 이들 조합들 각각은 각각의 구동되는 샤프트(6)에 상이한 출력들을 제공한다. 예를 들면, 단일-암(2) 로터(1)와 정렬된 구동되는 샤프트(6) 마다 단일 레버(7)가 있는 경우 그 결과는 로터(1)의 각각의 회전에 대해 구동되는 샤프트(6)의 단일 움직임이고, 따라서 그 출력은 "단계적으로(step by step)"라고 간주될 수 있다.
만약 360°와 같은 리턴(return)들의 합에 대해 충분한 개수의 레버(7)들과 암(2)들이 존재한다면 그것은 또한 연속 출력일 수 있다. 예를 들면, 그 트랜스미션이 각 로터(1) 또는 레벨에서 6개의 암들을 포함하고, 3개의 로터(1)들 또는 3개의 레벨의 암(2)들이 배열된다면, 구동되는 샤프트(6)는 1회전(revolution) 마다 18개의 충격을 받는다. 만약 레버(7)가 20°뒤로 간다면, 이는 드라이브 샤프트(5)의 각 회전에 대한 구동되는 샤프트(6)의 회전과 동일하다. 더 많은 개수의 로터(1)들과 레버(7)들은 출력 속도를 증가시키는 것을 가능하게 한다.
구동되는 샤프트(6)의 출력을 수정하는 다른 방식은 암(2)들 또는 레버(7)들의 길이, 매스(3)의 무게 및 레버(7)의 리턴 움직임을 수정하는 것이다. 어느 경우든, 로터 당 암(2)들의 개수는 레버(7)가 리턴할 시간을 주기 위해 6개의 암들을 초과하지 않는 것이 권고된다.
만약 암(2)들의 개수 또는 배열이 균형이 맞지 않으면, 드라이브 샤프트(5)에서의 관성 축을 중심에 맞추기 위해 카운터웨이트(counterweight)(도시되지 않음)를 포함하는 것이 필수적일 수도 있다.
매스(3)는 레버(7)에서의 충격이 마찰을 가지지 않도록 베어링을 포함할 수 있다. 마찬가지로 그것은 마찰이 적은 재료로 만들어질 수 있지만 충격과 마모에 대한 저항력은 높다. 또한, 도면들에서는 만곡되는 암(2)의 모양은 충격 각도를 제어하기 위해 변할 수 있다. 마찬가지로, 충격 후 암(2)들의 전개(deployment)를 지시하는 가이드(도시되지 않음)를 포함하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들면, 이 가이드는 예를 들어 로터(1)의 90°회전에서 충격 전 순간까지 암(2)을 접은 상태로 유지하여 그것의 축적된 위치 에너지에 의해 최대 원심력을 달성할 수 있다.
도시된 도면들에서, 상이한 로터(1)들의 암(2)들은 그 충격들이 완벽하게 분산된 채로 오프셋된다. 하지만, 상이한 암(2)들 사이의 오프셋은 다음과 같이 수정될 수 있다:
- 만약 모든 암(2)들이 동시에 동일한 구동되는 샤프트(6)의 레버(7)들에서 충돌하면 회전은 줄어들지만 그 쌍은 상승된다.
- 만약 충격들이 동종으로 분산된다면, 즉 2개의 연속적인 충격들 사이의 시간이 동일하도록 분산된다면 드라이브 샤프트(5)가 덜 느려진다.
어느 경우든, 출력을 안정화시키고 운동 에너지를 저장하기 위해서는 하나를 요구하는 임의의 구동되는 샤프트(6)에 플라이휠(flywheel)들을 두는 것이 권고된다.
본 발명이 특별히 다용도(versatile)이기 때문에, 드라이브 샤프트(5)의 동력원(power source)와 어떻게 모든 구동되는 샤프트(6)가 사용되는지는 본 발명에 관련되는 것으로 고려되지 않는다.
샤프트(5, 6)들은 일반적으로는 수직으로 배열되지만, 다른 배열들이 가능하다. 예를 들면, 만약 그것들이 수평으로 배열된다면, 레버(7)들에 대한 충격은 암(2)의 하강 움직임(descending movement) 동안 이루어지는 것이 바람직하다.

Claims (12)

  1. 하나 이상의 로터들(1)을 갖는 드라이브 샤프트(1)와 상기 드라이브 샤프트(1)에 평행한 하나 이상의 구동되는 샤프트들(6) 사이의 원심 충격 트랜스미션(centrifugal impact transmission)에 있어서,
    각각의 로터(1)는 조인트(joint)(4)에 의해 상기 로터(1)와 연결되고 자유 단부(free end)에서 매스(mass)(3)를 갖는 하나 이상의 암(arm)(2)들을 포함하고;
    각각의 구동되는 샤프트(6)가, 단방향 클러치(one-way clutch)에 의해 상기 구동되는 샤프트(6)에 연결되고 로터(1)와 정렬되어 있으며 리턴 메커니즘(return mechanism)(8)을 포함하는 적어도 하나의 레버(7)를 포함하고;
    각각의 암(2)이 그것과 정렬되는 적어도 하나의 레버(7)를 가지도록 하고;
    각각의 로터(1)의 회전은 상기 로터(1)와 정렬되는 각각의 레버(7)에서 상기 암(2)들의 연속적인 충격을 생성하는 것을 특징으로 하는, 원심 충격 트랜스미션.
  2. 제1 항에 있어서,
    적어도 하나의 로터(1)는 상기 드라이브 샤프트(5)를 분리하기 위한 클러치를 포함하는, 원심 충격 트랜스미션.
  3. 제1 항에 있어서,
    동일한 개수의 암(2)이 균일하게(homogeneously) 분포되는 2개 이상의 로터(1)를 포함하는, 원심 충격 트랜스미션.
  4. 제1 항에 있어서,
    각각의 구동되는 샤프트(6)용 단일 암(2)을 갖는 단일 로터(1)를 포함하는, 원심 충격 트랜스미션.
  5. 제1 항에 있어서,
    2개 이상의 구동되는 샤프트(6)들을 포함하는, 원심 충격 트랜스미션.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 드라이브 샤프트(5)에 평행한 샤프트 상에서 자유롭게 회전할 수 있는 매스(3)들을 갖는, 원심 충격 트랜스미션.
  7. 제1 항에 있어서,
    만곡된 암(curved arm)(2)들을 갖는, 원심 충격 트랜스미션.
  8. 제1 항에 있어서,
    10°와 30°사이의 리턴 움직임(return movement)을 갖는 레버(7)들을 갖는, 원심 충격 트랜스미션.
  9. 제1 항에 있어서,
    적어도 하나의 로터(1)의 상기 암(2)들은 2개 이상의 레벨들에서 분포되는, 원심 충격 트랜스미션.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 매스(3)들에 의해 이루어지는 이동(journey)용 가이드(guide)를 포함하는, 원심 충격 트랜스미션.
  11. 제10 항에 있어서,
    충격의 순간에 가까운 포인트까지 상기 암(2)을 접힌 상태로 유지시키는 가이드를 갖는, 원심 충격 트랜스미션.
  12. 제1 항에 있어서,
    적어도 하나의 구동되는 샤프트(6) 상에 플라이휠(flywheel)을 포함하는, 원심 충격 트랜스미션.
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