KR0154344B1 - 전동장치의 소음을 경감시키는 방법 및 이러한 방법을 실시하는 전동장치 - Google Patents

Abstract

적어도 하나 이상의 동력분기가 있는 전동장치의 서로 다른 비틀림 강도가 제공되어 있는 중간회전축들이 전동장치의 서로 맞물리는 모든 톱니바퀴(2,5,6,7,8)의 톱니측면들이 인장하에서 서로 맞물리도록 서로 반대방향으로 인장된다. 이에 의하여, 전동장치의 톱니바퀴들이 하중없이 함께 회전할 때에도, 회전진동으로 인하여 톱니측면유격 내부에서 생기는 소음과 이에 수반되는 톱니측면의 큰 응력이 생기지 아니할 수 있다. 그외에도, 동력운전에 있어서, 회전유격과 인장모멘트가 보정됨으로써 동력운전을 위하여 필요한 톱니유격을 제거하지 아니하고서도, 회전운동을 유격없이 전도할 수 있다. 이러한 구조의 전동장치는 특히 다수의 원동기가 달려있는 선박용 구동장치내에 사용하기에 적합하다.

Description

전동장치의 소음을 경감시키는 방법 및 이러한 방법을 실시하는 전동장치

제1도는 동력분기의 전동장치를 개략적으로 도시한 정면도.

제2도는 제1도에 도시한 통상적인 전통장치의 톱니바퀴를 도시한 정면도.

제3도는 제2도에 도시한 톱니바퀴를 도시한 상세도.

제4도는 제1도에 도시한 전동장치의 본 발명에 의한 톱니바퀴를 도시한 정면도.

제5도는 제4도에 도시한 톱니바퀴의 상세도.

제6도는 전동장치의 토크 다이어그램.

제7도는 선박구동장치의 통상적인 배열을 도시한 도면.

제8도는 본 발명에 의한 전동장치가 달린 구동장치의 배열을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 구동축 2 : 톱니바퀴

3,4 : 중간회전축

본 발명은 적어도 하나 이상의 구동축 및 편류회전축과 적어도 2개 이상의 중간회전축을 통하는 적어도 하나 이상의 동력분기가 달려있는 동력전도용 전동장치에서 생기는 소음을 경감시키는 방법으로서, 중간회전축에 부착되어 있는 톱니바퀴들을 폐쇄된 톱니바퀴열내에 회전유격이 제거되도록 서로 반대방향으로 비틀리게 조정하는 방법과 이러한 방법을 실시하는 전동장치로서, 적어도 하나 이상의 구동축 및 편류회전축과 적어도 2개 이상의 중간회전축을 통하는 적어도 하나 이상의 동력분기가 달려있고, 중간회전축에 부착되어 있는 톱니바퀴들이 폐쇄된 톱니바퀴열내의 회전유격이 제거되도록 서로 반대방향으로 비틀리게 배치되어 있는 전동장치에 관한 것이다.

동력분기가 달린 전동장치의 구성방식은 다량의 좁은 공간으로 전도하여야 하는 경우에 선택한다. 이때에는 분기되지 아니한 전동장치에 비하여 복잡한 구조를 가지게 된다. 따라서, 이러한 구조에 있어서는 특히, 중간회전축 아래에서 하중을 균형되게 함으로써 중간회전축도 거의 동일한 동력을 전도할 수 있게 하여야 한다는 문제가 제기 된다. 이와 같은 하중균형은 예를 들면, 중간회전축을 토크 탄성적으로 함으로써, 다시 말하면, 2개의 톱니바퀴가 중간회전축의 단부에서 서로 반대방향으로 선회할 수 있게 함으로써 실현된다. 이러한 해결방법은 항시 하중하에 있는 전동장치단계에 있어서는 만족스럽다. 그러나, 예들 들면, 원동기와 연결되지 아니하여 부하없이 함께 돌아가지만, 구동축은 계속하여 회전하거나, 다른 원동기에 의하여 구동되는 경우에는 톱니바퀴에 부하가 걸리지 아니할 때, 톱니측면을 떼어놓는 구동장치 회전축내에서 회전진동이 생기게 된다. 이와 같은 이른 바, 전동장치 해머링, 즉 톱니바퀴의 톱니 유격 내부에서 일어나는 톱니바퀴의 회전진동은 한편으로는 강한 소음을 발생시키고, 다른 한편으로는 전동장치의 톱니를 손상시키게 된다.

GB 2202300에 의하여 2개의 중간회전축이 달린 유격없는 전동장이가 공지되어 있다. 여기에서는 회전유격이 전동장치의 장착위치와 작용위치내에서, 일중간회전축의 톱니바퀴들중 하나를 이 중간회전축에 대하여 반대방향으로 선회시킴으로써 제거된다. 전동장치의 회전유격은 이러한 구성에 의하여 제거할 수 있다. 이 전동장치는 거의 유격없이 회전운동을 할 수 있으나, 동력분기에 의한 적극적인 동력전달은 할 수 없다.

DE 29 25 833에 의하여 조정모터용의 2개의 중간회전축이 달린 유격없는 전동장치가 공지되어 있다. 여기에서는 중간회전축이 비틀림 회전축으로 형성되어 있고, 서로 인장되어 있다. 이러한 상호인장은 회전유격을 실제적으로는 인장력(마모의 경우에도)에 의하여 자동적으로 제거하는 것을 목적으로 한다. 이 명세서에서 공개한 전동장치는 중간회전축중 하나만이 동력을 전달하고, 다른 중간회전축은 톱니바퀴를 인장하여 톱니유격을 제거하는데에만 이용되기 때문에, 동력전도용으로는 적합하지 아니한다.

이와 같은 전동장치는 FR 2 629 172에 의하여서도 공지되어 있다. 여기에서는 회전유격을 제거하기 위하여 전동장치중 임의의 축요소만이 회전탄력적인 요소로서 형성되어 있다. 유격을 없애려면, 중간회전축의 인장모멘트를 전달될 토오크의 최고치보다 더 크게 하여야 한다. 따라서, 동력도 2개의 중간회전축중 하나를 거쳐서만 전달되고, 제2중간회전축은 톱니의 유격을 제거하는 수단으로서만 이용된다.

본 발명의 과제는 전술한 단점이 제거된 방법 및 이러한 방법에 의한 하중회전장치 및 자유회전장치용 전도장치를 제거하는 것이다.

이 과제는 비틀림 강도가 서로 다른 중간회전축들을 삽입하고, 동력을 전도할 때, 동력이 2개의 중간회전축으로 분기되도록 중간회전축들이 서로 인장되게 함으로써 해결한다. 이에 의하여 자유회전장치내에서는 진동이 여발되는 때에도, 톱니측면들이 서로 떨어지지 아니하기 때문에, 한편으로는 소음발생방지되고, 다른 한편으로는 이러한 소음발생으로 인하여 유발될 수 있는 마모도 방지된다. 전력전도를 위하여 바람직한 중간회전축으로의 동력분기는 중간회전축에 서로 다른 비틀림강도를 제공함으로써 달성된다. 이에 따라, 동력운전시에는 회전유격뿐 아니라, 인장모멘트도 다시 보정된다.

특히, 중간회전축의 비틀림강도의 인장은 전달할 동력이 공칭전력인 때에는 2개의 중간회전축이 동일량의 동력을 전달하게 되어있다.

본 발명에 의한 방법을 실시하는 전동장치는 중간회전축에 서로 다른 비틀림강도가 제공되어 있고, 동력을 전도할 때, 2개의 중간 회전축에 동력이 분기되게 되어 있다.

본 발명의 적당한 실시예에서는 중간회전축의 구동축 톱니바퀴들이 짝으로 서로 외측으로 인장되어 있고, 이에 따라 중간회전축의 편류측 톱니바퀴들은 짝으로 서로쪽으로 인장되어 있다.

본 발명의 또다른 적당한 실시예에서는 중간회전축들에 서로 다른 직경이 제공되어 있다.

본 발명의 또다른 적당한 실시예에서는 인장모멘트가 전도될 토크의 일부분이 되게 되어있다. 이에 따라, 전동장치가 하중하에서 회전하지 아니하는 때에는 전동자치가 인장에 의하여 유격없이 당겨져서, 톱니의 측면들이 서로 부딛치지 아니하게 되어있다. 그러나, 구동축이 하중을 받게 되면, 즉시 톱니바퀴들이 회전방향으로 인장력이 적은 쪽으로 밀려가기 때문에, 모든 중간회전축에서 톱니바퀴들이 회전방향으로 하중을 전달하게 된다. 이러한 전동자치의 실시예는 특히, 다수의 원동기가 하나의 편류회전축상에서 작용하는 구동창지내에 적합하다. 여기에서는 원동기들이 필요에 따라 커플링에 접속 또는 분리될 수 있다. 이때, 하중없이 자유로이 함께 회전하는 전동장치 영역에서는 전술한 문제들이 야기된다. 이와 같은 문제들은 특히, 구동장치의 진동이 전동장치에 전달되는 경우, 예를 들면, 선박원동기에 있어서 대형이 디젤어셈블리에 의하여 진동이 생기는 경우에는 더 심각하게 된다.

본 발명에 의한 전동장치는 선박용구동장치내에 적합하다. 선박구동장치에는 하나의 프로펠러가 달린 편류축상에서 작동하는 다수의 원동기가 제공되어 있는 경우가 많다. 이때에는 매우 강한 회전진동을 구동 장치 회전축에 제공하는 디젤모터도 자주 삽입된다. 본 발명에 의한 전동장치를 사용함으로써 예를 들면, 유체커플링과 같은 특수한 진동감쇠방법을 빼버릴 수 있다.

본 발명의 실시예를 첨부도면에 의하여 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 동력분기가 있는 전동장치의 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 구동축(1)은 톱니바퀴(2)를 거쳐 2개의 중간회전축 단부에 부착된 톱니바퀴(5,6)에 의하여 중간회전축(3,4)을 구동시킨다. 이러한 중간회전축(3,4)은 톱니바퀴(7,8)에 의하여 구동축(10)의 톱니바퀴(9)와 결합되어 있다. 하중이 걸리면 모든 톱니바퀴들이 서로 맞물릴 수 있도록 2개의 중간회전축(3,4)의 비틀림 탄성에 의하여 균형이 이루어진다.

제2도는 전동장치를 도시한 정면도이다. 이 도면에 의하여 이러한 전동장치에서 통상적으로 조정되는 톱니측면의 위치를 명확히 알 수 있다. 구동력은 화살표로 회전방향으로 구동축으로부터 중간회전축을 거쳐 편심축으로 전달된다. 여기에서는 전동장치가 휴지상태에 있는 때에는 통상적인 톱니유격이 존재한다는 것을 알 수 있다. 제3도는 톱니바퀴(8,9) 사이의 톱니측면유격(α)을 도시한 것이다. 각 회전축은 다른 회전축에 대하여 톱니측면유격만큼 비틀릴 수 있다. 예를 들면, 톱니바퀴(9)가 구동되면, 전동장치의 톱니바퀴(5,6,7,8,2)는 자유로이 함께 회전한다. 이때, 예를 들면 편류 회전축내의 진동으로 인하여 회전진동이 생기면, 서로 접촉하는 톱니측면들이 짧은 시간동안 서로 떨어졌다가 다시 대향하여 있는 톱니측면과 접촉하게 된다. 이러한 운동으로 인하여 한편으로는 강한 소음이 발생하고, 다른 하편으로는 톱니측면 자체가 마모된다. 이러한 마모로 인하여 유격이 더 넓어지고, 그 영향도 더 커진다. 이와 같은 현상을 일반적으로 전동장치 해머링이라고 한다.

본 발명에서는 공회전시에 톱니측면이 떨어지는 것을 저지하기 위하여, 예를 들면 일중간회전축(3)의 톱니바퀴(8)의 톱니측면과 예정된 회전방향과 반대방향으로 편류회전축의 톱니바퀴(9)의 톱니측면과 접촉하고, 이와 반대로 톱니바퀴(7)의 톱니측면이 예정된 회전방향으로 톱니바퀴(9)의 톱니측면과 접촉하게 함으로써 중간회전축의 톱니바퀴들이 서로 인장되게 되어있으며, 이는 제4도 및 제5도에 도시되어 있다. 따라서, 중간회전축의 또다른 단부에 있는 톱니바퀴(5,6)의 톱니측면과 구동축(1)의 톱니바퀴(2)가 상응하게 된다. 이 위치에서는 회전방향과는 관계없이, 전동장치의 톱니바퀴의 모든 톱니들이 회전진동리 생기는 때에도, 톱니측면이 이탈되지 아니하며, 이에 수반되는 소음발생도 저지되고, 톱니측면도 손상되지 아니한다.

구동축(1)상에 토크가 가하여지면, 예를 들면, 먼저 톱니바퀴(5)가 움직이고, 그 톱니측면이 대응하는 측면과 이미 맞물리게 된다. 톱니바퀴(7)도 이미 그 측면이 톱니바퀴(9)와 맞물려 있기 때문에, 회전운동이 시작된다. 이제는 중간회전축(4)에 일정한 탄성력이 제공되기 때문에, 이 중간회전축도 토크에 상응하는 각동만큼 선회한다. 이에 의하여 일정한 토크하에서 구동축의 톱니바퀴(2)의 회전방향을 향하여 있는 톱니측면도 제2중간회전축(3)의 톱니바퀴(6)와 맞물리게 됨으로써, 이 중간회전축상에서도, 톱니바퀴(8)가 원하는 회전방향으로 토크를 전도하기 시작한다. 그 다음에는 모든 톱니측면들이 다시 토크를 전도하기에 알맞는 위치(제2도에 도시한 바와 같은 위치)에 있게 된다. 구동축(1)의 토크가 다시 제거되면, 톱니바퀴들은 즉시 제4도에 도시한 위치로 다시 되돌아간다.

제6도는 전술한 토크를 도표로 나타낸 것이다. 여기에서는 토크의 경과(M)를 중간회전축의 상대적 선회(φ)와 대비하여 도시하였다. 구동축이 구동어셈블리에 연결되면, 토크가 0％부터 서서히 상스한다. 이때, 먼저 전동장치가 톱니바퀴(5,7)를 거쳐서만 구동된다. 중간회전축(4)은 토크(M1)가 점점 상승함에 따라 선회한다. 또다른 중간회전축(3)의 톱니바퀴도 함께 회전하지만, 아직 하중은 받지 아니한다. 토크가 인장서회뿐 아니라, 톱니측면의 유격을 극복할 정도로 상승한 때에야 비로서 제2중간회전축도 토크(M2)의 일부를 전도하기 시작한다. 2개의 회전축의 비틀림강성을 2개의 회전축이 공칭토크(M 100％)일 때, 동일한 토크(M1 = M2)를 전도할 수 있도록 서로 다르게 선택하는 것이 이상적이다. 이것은 예를 들면, 하중하에 있는 제1중간회전축(4)의 직경을 제2중간회전축(3)의 직경보다 더 작게 선택함으로써 달성할 수 있다.

전동장치가 이와 같이 2개의 회전방향으로 인장되기 때문에, 전동장치의 2개의 중간회전축이 이에 속한 톱니바퀴에 의하여 구동톱니바퀴와 편류톱니바퀴(2,9)와 정확하게 접촉하게 되고, 이에 의하여 동력을 전도하기에 적합하지 아니한 유격없는 톱니바퀴를 필요로함이 없이, 간단한 방법으로 공회전시에도 회전유격없이 앞쪽으로 당겨지는 전동장치가 실현된다. 이때에는 동력을 전도할 때, 전력을 분할하기 위하여 제6도의 도표에 도시된 중간회전축이 선회각과 가하여지는 토크(Mtot) 사이의 의존관계만을 참작하면 된다.

이러한 전동장치는 예를 들면, 선박구동장치에 사용하는데 매우 적합하다. 여기에서는 추진프로펠어용으로 다수의 원동기들이 사용되는 겨우가 많고, 2개의 가스 터빈을 하나의 디젤모터와 결합하여 사용하거나, 하나의 가스 터빈과 하나의 디젤 모터를 함께 사용하는 경우도 많다. 이때에는 운전상태에 따라 하나의 원동기만으로 또는 2개의 원동기에 의하여 선박이 가게 된다. 조작방식이 바뀜에 따라 원동기는 동기화 커플링 또는 개폐커플링을 거쳐 접속되거나 차단된다. 이때, 구동축이 차단되면, 이에 속한 전동장치부분이 하중없이 함께 회전하는 전술한 문제가 생긴다. 이러한 경우에는 통상적으로 원동기들의 배열을 제7도에 개략적으로 도시한 바와 같이 선택하지 아니할 수 없었다. 이때에는 원동기를, 예를 들면 가스터빈(GT)과 디젤모터(D)를 전동장치(G)내의 모든 기어단계들이 하중하에 있도록 배열하여야 한다. 이러한 배열로 인하여 선체내의 기계실을 길게 만들어야 하며, 이로 인하여 방수된 선실내의 공간을 구분하기가 매우 복잡하고 까다롭게 된다. 이로 인하여 분리벽을 통하여 뻗어있는 회전하는 회전축부분을 밀폐하는데 문제가 제기된다. 그외에도, 디젤모터에 있어서는 이에 의하여 발생하는 회전진동을 감쇠시키기 위하여 대개는 유체커플링을 제공하여야 한다. 그러나, 이러한 유체커플링은 슬리핑작용으로 인하여 전도하는 동력을 감소시키며, 이와 같은 감소량은 전동장치에 의한 손실보다 더 크다.

이제는 본 발명에 의한 전동장치를 이용하여 원동기들을 제8도에 개략적으로 도시한 바와 같이 배열할 수 있다. 이때에는 2개의 원동기, 예를 들면 디젤모터(D)와 가스터빈(GT)을 나란히 배치함으로써 일정한 공간내에 유리하게 집어넣을 수 있다. 여기에서는 디젤모터용으로 유체커플링을 사용할 필요가 없으며, 이에 의하여 유체커플링을 이용함으로 인하여 생기는 구동장치용 동력의 손실도 방지할 수 있다.

Claims (7)

1. 적어도 하나씩의 구동축 및 편류구동축(1,10)과 적어도 2개의 중간회전축(3,4)을 통하는 적어도 하나의 동력분기를 구비하고 있는 동력전도용 전동장치에서 생기는 소음을 경감시키는 방법으로서, 상기 중간회전축(3,4)에 부착되어 있는 톱니바퀴(5,6,7,8)를 폐쇄된 톱니바튀열 내의 회전유격을 제거할 수 있도록 서로 반대방향으로 비틀려지게 조정하는 소음경감방법에 있어서, 서로 다른 비틀림 강도를 가지는 중간회전축을 삽입하고, 동력을 전도할 때, 2개의 중간회전축 상에 동력이 분기될 수 있도록 쌍쌍이 서로 반대방향으로 인장되는 것을 특징으로 하는 소음경감방법.
2. 제1항에 있어서, 공칭전력을 전도할 때 상기 2개의 중간회전축(3,4)이 동일한 양의 동력을 전도할 수 있도록, 중간회전축(3,4)의 비틀림강도와 인장력을 선택하는 것을 특징으로 한는 소음경감방법.
3. 적어도 하나의 전동축 및 편류구동축(1,10)과, 적어도 2개의 중간축(3,4)을 통하는 적어도 하나의 동력분기가 제공되어 있고, 중간회전축에 부착되어 있는 톱니바퀴(5,6,7,8)가 폐쇄된 톱니바퀴열 내의 회전 유격이 제거될 수 있도록 서로 대향하여 비틀려지게 배치되어 있는, 제1항 또는 제2항에 의한 소음경감방법을 실시하기 위한 전동장치에 있어서, 상기 중간회전축(3,4)에 서로 다른 비틀림 강도가 제공되어 있고, 이러한 중간회전축들이 동력을 전도할 때, 동력이 2개의 중간회전축(3,4)상에 분기되도록 한 쌍씩 서로 반대방향으로 인정되는 것을 특징으로 하는 전동장치.
4. 제3항에 있어서, 중간회전축의 구동축에 있는 톱니바퀴(5,6)가 쌍쌍으로 서로 외측으로 연장되고, 이에 따라 중간회전축의 편류측 톱니바퀴(7,8)가 쌍쌍으로 서로쪽으로 인장되는 것을 특징으로 하는 전동장치.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 중간회전축(3,4)에 서로 다른 직경이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 전동장치.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 인장모멘트가 전도할 토크의 일부인 것을 특징으로 하는 전동장치.
7. 제5항에 있어서, 인장모멘트는 전도할 토크의 일부인 것을 특징으로하는 전동장치.