KR100423168B1 - 클러치 - Google Patents

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KR100423168B1
KR100423168B1 KR10-2000-7008159A KR20007008159A KR100423168B1 KR 100423168 B1 KR100423168 B1 KR 100423168B1 KR 20007008159 A KR20007008159 A KR 20007008159A KR 100423168 B1 KR100423168 B1 KR 100423168B1
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홀메가아드템센제스퍼토마스
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맨 비 앤드 더블유 디젤 에이/에스
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    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/06—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch
    • F16D25/061—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having interengaging clutch members
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    • B63H23/30—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements characterised by use of clutches
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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Abstract

본 발명은 구동 샤프트의 두 샤프트 섹션(2a, 2b)을 연결하기 위한 클러치에 관한 것이다. 상기 샤프트 섹션(2a, 2b)은 내부 클러치 링(8) 및 이와 동일 평면상에 있는 외부 클러치 링(9)을 지탱한다. 상기 클러치 링(8, 9)은 상호 대면하는 외주 표면 영역에서 노치(19)를 구비한다. 상기 노치는 해당 구멍(20)과 상호 작용하는데, 상기 구멍 내에는 유압식으로 이동된 클러치 볼트(22)가 조여져 있다. 상기 클러치 볼트는 공통의 서보 피스톤(23) 상에 설치된다. 본 발명의 목적은 높은 운전 신뢰성 및 클러치에 대한 높은 사용자 편의를 달성하는 것이다. 이 때문에, 지지링(26)은 클러치 볼트(22)를 마주보는 상기 클러치 링(8, 9)의 측면 상에 배열되어 있으며, 상기 클러치 링 사이의 공간(21)에 걸쳐진다. 상기 클러치 볼트(22)로부터 오프셋으로 배열된 타이로드(27)는 상기 지지링으로부터 돌출한다. 상기 타이로드는 제2 서보 피스톤(33)에 의해 신장될 수 있으며, 상기 클러치 볼트(22)에 배치된 로킹 링(28)을 지탱한다. 본 발명의 특징은, 상기 두 서보 피스톤(23, 33)이 샤프트 섹션(2a)과 연결되는, 그리고 후방에서 상기 로킹 링(28)에 의해 홀딩되는 하우징(11) 내에 배열된다는데 있다.

Description

클러치 {CLUTCH}
이와 같은 종류의 클러치는 독일 특허 197 56 420에 공지되어 있다. 상기 배열에서의 클러치 볼트는 유압식으로 삽입 또는 후퇴될 수 있을 뿐만 아니라, 작동유(hydraulic oil)에 의해서 삽입 포지션으로 유지될 수도 있다. 따라서 상기 작동유는 삽입이 이루어지는 전체 시간 동안에 공급되어야 한다. 이와 동시에 상기 샤프트가 회전 운동하기 때문에, 누출 손실을 피할 수 없게 된다. 그 결과, 충분한 압력을 유지하고 누출 손실을 보정하기 위해서 비교적 큰 비용 지출이 요구된다. 뿐만 아니라, 누출 오일은 환경 오염을 야기할 수 있다.
본 발명은 구동 샤프트의 두 샤프트 섹션(shaft section)을 연결하기 위한 클러치에 관한 것으로, 여기서 구동 샤프트는 특히 선박 스크루 프로펠러(marine screw propeller)의 구동 샤프트를 의미하며, 이는 바람직하게는 2행정 대형 디젤 엔진으로 형성되는 주 엔진(main engine) 또는 바람직하게는 전동기로 형성되는 보조 엔진(auxiliary engine)에 의해 구동될 수 있다. 이때 상기 샤프트 섹션들은 내부 클러치 링 및 이와 동일 평면상에 있는 외부 클러치 링을 지탱하고, 상기 클러치 링은 상호 대면하는 원주 표면 영역에서 노치(notch)를 구비한다. 상기 노치는 합동 포지션(congruent position)에서 서로를 바람직하게는 원뿔형 구멍으로 보완한다. 상기 원뿔형 구멍 내로 유압식으로 이동 가능한, 바람직하게는 원뿔형의 클러치 볼트―여기서 클러치 볼트는 공통의 환형 서보 피스톤에 의해 작동될 수 있음―가 삽입될 수 있으며, 이는 공통 회전을 위해 상기 클러치 링들을 상호 결합시킬 수 있다.
도 1은 개략적으로 도시된 선박 구동 장치의 도면.
도 2는 삽입된 클러치 볼트를 구비하는, 본 발명의 제1 실시예에 따른 클러치의 단면도.
도 3은 후퇴된 클러치 볼트를 포함하는 도 2에 따른 장치를 도시하는 도면.
도 4는 클러치 링의 부분도.
도 5는 로킹 링의 단부를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예로 도 2에 따라 도시되는 클러치의 도면.
본 발명의 목적은, 앞서 언급한 종류의 클러치를 보다 단순하고 비용 효율적인 수단에 의해 개선하여, 상기 클러치 볼트가 삽입 포지션에서 기계적으로 폐쇄될 수 있도록 하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 다음과 같이, 즉 볼트를 마주보는 클러치 링의 측면 상에 양쪽 클러치 링 사이의 공간에 걸쳐지는 지지링(supporting ring)이 배열되고, 상기 지지링으로부터 클러치 볼트에 대해 오프셋(offset)으로 배열된 타이로드(tie rod)가 돌출하며, 이때 상기 타이로드는 제2 환형의 서보 피스톤에 의해 연장될 수 있고 클러치 볼트에 해당하는 로킹 링(locking ring)과 함께 작용하며, 상기 로킹 링은 타이로드가 연장된 경우 클러치 볼트를 삽입 상태로 유지시키는 포지션으로부터 클러치 볼트를 해제시키는 포지션으로 전환될 수 있고, 상기 두 개의 서보 피스톤―여기서 두 개의 서보 피스톤은 유압식으로 상호 이격되거나 인접하도록 이동될 수 있음―이 샤프트 섹션과 연결되는, 그리고 로킹 링의 후방에서 맞물려지는 하우징의 환형 챔버 내에 배열되어 있음으로써 달성될 수 있다.
이러한 해결 방안에 의해, 앞서 기술된 단점들이 간단하고 비용 효율적인 방법에 의해 제거될 수 있다. 상기 로킹 링의 도움으로, 상기 클러치 볼트는 삽입 포지션으로 폐쇄될 수 있으며, 이로 인해 높은 신뢰성이 확보된다. 상기 폐쇄가 이루어진 다음에, 작동유에 의한 부하가 생략될 수 있다. 단지 윤활유에 의한 부하만이 요구된다. 그 결과, 누출 손실을 염려할 필요가 없으며, 이로 인해 간단한 방법에 의해 가동이 장애 없이 장시간으로 이루어질 수 있다. 상기 로킹 링을 회전시키기 위해서는, 간단하게는 상기 링을 지지하는 타이로드가 해당 서보 피스톤에 의해 신장됨으로써 연장된다. 따라서, 상기 타이로드는 일종의 스프링 기능을 수행하여, 상기 로킹 링 및 이와 마주보는 지지링을 상기 스프링에 의해 움직여지는 힘으로 홀딩한다. 상기 힘에 의해 양쪽 클러치 링에 놓여진 지지링은 또한 다음 사실을 보장한다. 즉, 양쪽의 클러치 플랜지가 정확히 일직선을 이룸으로써, 상기 클러치 볼트의 전체 길이가 지지될 수 있도록 한다. 그밖에도 확실한 것은, 상기 클러치 볼트가 원뿔형 형태를 갖는 경우, 바람직한 합동 포지션에서도 원뿔형 클러치 볼트와 연관되는 정확한 원뿔형 구멍이 형성된다는 것이다. 이때 상기 구멍 내에 원뿔형 볼트가 안전하게 삽입될 수 있다. 따라서, 상기 방법은 본 발명에 따른 해결 방안에 의해 높은 사용자 편의성 및 가동 안정성을 보장한다.
상기 주요 방법의 유리한 실시 형태 및 적절한 개선 사항은 종속항에 기재되어 있다. 예를 들면, 상기 클러치 볼트는 유리하게는 해당 서보 피스톤에 고정되고, 제2 서보 피스톤을 이동 자유도에 의해 관통하여 하우징으로부터 후방 쪽으로 연장되며, 그리고 로킹 링과 함께 작용하는 샤프트를 각각 구비할 수 있다. 이때 상기 로킹 링은 상기 클러치 볼트의 샤프트와 관련된 구멍 및 제1 서보 피스톤을 이동 자유도에 의해 관통하며 하우징으로부터 돌출하는 타이로드와 관련된 구멍 틈새를 구비한다. 이때 상기 구멍 틈새를 상기 타이로드가 관통한다. 이러한 해결 방안들은 다음과 같은 사실을 보장한다. 즉 타이로드가 신장되고 동시에 상기 클러치 볼트의 샤프트들이 상기 타이로드로부터 후퇴할 때에만 외부에 위치한 로킹 링이 회전될 수 있다는 것이다. 이는 즉, 상기 클러치 볼트가 삽입 포지션을 취함으로써, 특히 높은 안전성 및 정확한 가동성을 보장한다는 것을 의미한다.
또 다른 유리한 해결 방안으로는, 상기 제1 서보 피스톤을 이동 자유도에 의해 관통하는 타이로드가 각각 후방으로 배열된 나사 부분을 구비하는 것이다. 이때 상기 나사 부분 상에는 상기 로킹 링과 접촉할 수 있는 적어도 한 개의 고정 너트(securing nut)가 수용될 수 있다. 이를 통해, 제2 서보 피스톤에 대한 상기 로킹 링의 간격 및 이로 인한 효과적 장력, 그리고 달성 가능한 이동 유극이 간단한 방식으로 조절될 수 있다.
상기 타이로드를 신장하기 위한 제2 서보 피스톤이 덮개에 의해 폐쇄될 수 있는 그루브를 구비하는 것이 바람직하다. 이때 상기 그루브는 해당 타이로드의 나사 부분 상에 각각 나사식으로 고정될 수 있는 종속 너트(follower nut)를 수용한다. 이를 통해 간단한 방법으로 상기 타이로드의 바람직한 연장 길이 및 이에 의해 달성될 수 있는 고정력(securing force)을 조절할 수 있게 된다.
상기 주요 방안의 또 다른 발전 형태에서, 타이로드를 신장하기 위한 제2 서보 피스톤이 스톱에 의해 리프팅(lifting)될 수 있다. 이때 상기 스톱은 복귀 스프링 배열(return spring arrangement)에 대향하도록 상기 두 개의 서보 피스톤 사이에 제공된다. 상기 복귀 스프링 배열은 무압력 상태에서도 클러치 링에 대해 상기 지지링을 일정하게 리프팅하는데, 이는 마모를 방지하는데 있어서 아주 유리하게 작용한다.
상기 주요 해결 방안이 제시하는 또 다른 유리한 실시예 및 바람직한 개선 형태들은 기타 종속항에 기재되어 있으며, 하기 실시예에 관한 설명으로부터 도면 참조에 의해 보다 구체적으로 이해될 수 있다.
도 1의 바탕을 이루는 구동 장치는 단지 개략적으로만 도시되는 선박(1)을 구동하기 위해 사용된다. 따라서, 상기 구동 장치는 샤프트 단부에 배열되어 있고 조절 가능한 날개들을 구비하는 스크루 프로펠러(3)를 포함하는데, 여기서 상기 샤프트는 두 개의 샤프트 섹션(2a, 2b)으로 이루어져 있다. 상기 스크루 프로펠러(3)는 상기 샤프트를 통해 주 엔진(4) 또는 보조 엔진(5)에 의해 선택적으로 구동될 수 있다. 상기 보조 엔진(5)은, 예를 들어 주 엔진(4)이 수리 작업으로 인해 작동될 수 없을 때에 사용된다. 주 엔진(4)의 작동이 중단되었을 때에 상기 선박은 보조 엔진(5) 자체의 동력에 의해 기동 및/또는 추진될 수 있으며, 예를 들면 위험한 경우에 항구로부터 빠져나갈 수 있게 된다.
주 엔진(4)으로는 2행정-대형 디젤 엔진이 제공되는데, 이때 상기 2행정-대형 디젤 엔진의 토크 출력측(torque output)은 상기 샤프트 섹션(2a)에 플랜지 결합된다. 보조 엔진(5)으로는 전동기가 제공되는데, 이는 터널 기어(6)에 의해 샤프트 섹션(2b)과 함께 작용한다. 상기 전동기로는, 정상적인 작동, 즉 주 엔진(4)의 동작 시에 피동 발전기로서 작동하고, 위급한 경우에만 구체적으로 도시되지 않은 보조 기계 또는 배터리에 의해 전류를 공급 받은 엔진으로서 작동될 수 있는 장치가 이용될 수 있다. 상기 보조 엔진(5)이 가동되면, 주 엔진(4)은 연결이 해제된다. 이를 위해, 상기 샤프트 섹션(2a, 2b) 사이에 클러치(7)가 제공되며, 이는 다음에 보다 구체적으로 기술된다.
상기 클러치(7)는 도 2 및 도 3에서 도시하는 바와 같이, 내부 클러치 링(8) 및 이와 동일한 평면상에 있는 외부 클러치 링(9)을 포함한다. 상기 내부 클러치 링(8)은 스크루 프로펠러 쪽에 있는 샤프트 섹션(2b)의 플랜지로 형성된다. 상기 클러치 링(8)이 비교적 작은 직경을 갖고 있어서, 터널 및 이에 의해 터널 기어(6)의 전체가 소형으로 구조될 수 있다. 상기 실시예에서, 샤프트 섹션(2b)은 중공 샤프트(hollow shaft)로 형성되며 내부 클러치 링(8)을 지지하는 돌출부(18)를 구비한다. 이때 상기 돌출부는 샤프트 섹션(2b) 상에 고정된다. 이러한 이분적 구조(two part construction)에 의해 제조가 보다 간단해질 수 있다. 여기서 상기 외부 클러치 링(9)은 지지판(supporting plate; 10)을 삽입함으로써 주 엔진 쪽에 있는 샤프트 섹션(2a)의 플랜지에 연결된다. 상기 외부 클러치 링(9)에 드럼 하우징(11)이 연결되는데, 이때 상기 드럼 하우징은 내부 클러치 링(8)의 후방에서 맞물려지며, 샤프트 섹션(2b)을 포함한다. 상기 드럼 하우징(11)의 내벽은 샤프트 섹션(2b) 상에 배열된 부싱(bushing; 12)의 일부분이다.
상기 내부 클러치 링(8)은 상호 마주보는 드럼 하우징(11) 및 지지판(10)의 측면에 설치된 두 개의 축 방향 베어링 사이에서 수용된다. 이때 상기 축 방향 베어링은 샤프트 트레인(shaft train) 내에서 발생하는 축력을 항상 클러치(7)를 통해 전달하며, 도 1의 도면 부호 14에 의해 표시된 크랭크 샤프트―여기서 크랭크 샤프트는 주 엔진(4)을 형성하는 2행정-대형 디젤 엔진의 것임―의 축 방향 베어링 상으로 이동시킨다. 상기 샤프트 섹션(2a, 3b)들이 상호 방사상으로 지지되기 위해서, 샤프트 섹션(2a)에 해당하는 지지판(10)이 베어링 핀(15)을 구비한다. 이때 상기 베어링 핀(15)은 해당 샤프트 섹션(2b)의 연관된 구멍(16) 내에서 지지된다. 그 밖에도 상기 드럼 하우징(11)의 구멍 내에는, 샤프트 섹션(2b)의 외주에서 지지되는 베어링 부싱(17)이 삽입되어 있다.
상기 클러치 링(8, 9)은 ,도 4에서 도시되는 바와 같이, 상호 대면하는 외주표면 영역 내에 가느다란 외주의 틈새(21)로부터 출발하는 축 방향의 노치(19)를 구비한다. 상기 양쪽 클러치 링(8, 9)의 노치(19)는 상호 동일한 각도의 오프셋으로 배열되며, 다음과 같이 형성된다. 즉, 상기 클러치 링들이 합동 포지션을 취함으로써 축 방향의 구멍(20)으로 상호 보완시키도록 한다. 상기 클러치 링(8, 9)을 회전시킴으로써, 상기 노치(19)는 축 방향의 구멍(20)을 형성하는 상기 합동 포지션을 취할 수 있게 된다. 도 4는 상기 포지션을 근간으로 한다. 상기 도면을 통해 또한, 상기 틈새(21)가 노치(19)를 통해 형성된 구멍(20)과 관련된 부분원 보다 약간 작은 중앙의 직경을 가짐을 인지할 수 있다. 그 결과, 외부 클러치 링(9)의 노치(19)가 내부 클러치 링(8)의 노치(19)보다 크다.
양쪽 클러치 링(8, 9)은 구멍(20)―여기서 구멍은 노치(19)에 의해 상기 합동 포지션으로 형성됨―으로 삽입 가능한, 그리고 상기 구멍과 동축으로 배열된 클러치 볼트(22)에 의해 상호 폐쇄되며, 이에 따라, 공통으로 회전하기 위해 상호 연결될 수 있다. 상기 클러치 볼트(22)는 토오크를 전달하는데 있어서, 전단력(shearing force)의 부하만을 받게 됨으로써 경화될 수 있다. 상기 볼트(22)는 전방으로 향해 점점 가늘어지는 원뿔형 볼트로 형성된다. 이에 대응되도록, 상기 노치(19) 또한 원뿔형으로 가늘어지며, 그 결과 상기 구멍(20)은 원뿔형 구멍으로 형성된다. 상기 클러치 볼트(22)는 도 2에서 삽입된 포지션으로, 도 3에서는 후퇴된 포지션으로 도시된다.
상기 클러치 볼트(22)는 드럼 하우징(11) 내에 수용되며, 이때 상호 마주보는 상기 드럼 하우징의 측벽들은 클러치 볼트(22)와 연관된 구멍들을 구비한다. 이때 상기 구멍에 의해 상호 마주보는 볼트 단부들을 드럼 하우징(11)으로부터 이동시킬 수 있다. 모든 클러치 볼트(22)들은 공통의 환형 서버피스톤(servopiston; 23)에 고정되는데, 이때 상기 서보 피스톤은 드럼 하우징(11)의 환형 챔버(24) 내에 배열되어 있으며 유압식으로 이동될 수 있다. 상기 클러치 볼트(22)는 해당 서보 피스톤(23)을 관통하는, 그리고 여기에 고정된 샤프트(25)를 구비한다. 여기서 상기 샤프트는 클러치 링(8, 9)을 대향하는 드럼 하우징(11) 측벽을 관통하며, 원뿔형 단부는 상기 클러치 링(8, 9)을 대면하는 측벽을 관통한다. 상기 샤프트(25)는 상기 도면에서 도시되는 바와 같이, 일체형으로 성형될 수 있다. 두 부분으로 이루어진 변형은 도 6에 도시되어 있다.
상기 클러치 볼트(22)를 대향하는 클러치 링(8, 9)의 측면 상에는 외주를 둘러싼 틈새(21)에 걸쳐지는 지지링(26)이 제공되며, 이는 지지판(10)의 환형 그루브 내에 배열될 수 있다. 상기 지지링(26)에 의해 클러치 링(8, 9)은 오프셋 없이 상호 일렬로 향하게 된다. 상기 지지링(26)으로부터 돌출하는 타이로드(27)는 외주 방향쪽으로 클러치 볼트(22)에 대해 오프셋 되도록 배열되며 이에 대해 평행하다. 상기 타이로드(27)는 상기 지지링(26) 내로 가열하여 끼워놓거나 알맞게 나사식으로 고정시킬 수 있다. 이때 상기 타이로드(27)는, 도 4에서 가장 잘 도시되는 바와 같이, 다음과 같이, 즉 상기 타이로드가 외부 클러치 링(9) 및 이와 연결된 드럼 하우징(11)을 관통한다. 이때 상기 외부 클러치 링은 노치(19)에 대해 오프셋된 적절한 구멍(27a)을 구비한다. 상기 구멍(27a)에 해당하는 부분원은 다른 직경을 갖는데, 상기 경우에서 상기 직경은 노치(19)를 통해 형성되는 구멍(20)에 의한 부분원의 직경보다는 크다. 따라서, 상기 타이로드(27)는 클러치 링(8, 9)의 상대적 회전을 방해하지 않는다. 클러치 볼트(22)를 이동시키기 위해 제공된 상기 서보 피스톤(23)을 상기 타이로드(27)가 이동 자유도(degree of freedom of movement)에 의해 관통한다. 상기 타이로드(27)는 드럼 하우징(11)으로부터 돌출하는 후단부 상에, 상기 드럼 하우징(11)의 외부에 배열된 로킹 링(28)을 지탱한다. 이때 상기 로킹 링을 통해, 상기 클러치 볼트(22)는 삽입된 포지션, 즉 도 2의 근간이 되는 포지션으로 폐쇄될 수 있으며, 도 2에 도시되는 폐쇄 포지션에서 도 3에 도시된 해제 포지션으로 되돌아갈 수 있다. 이때 상기 해제 포지션의 경우, 상기 클러치 볼트(22)는 해당 구멍(20)으로부터 후퇴시킬 수 있으며, 그 역으로도 가능하다.
나사(thread)를 구비하는 타이로드(27)의 후방부가 상기 로킹 링(28)을 관통한다. 고정 너트(29) 및 잠금 너트(lock nut; 30)가 상기 나사 상에 각각 수용된다. 로킹 링(28)이 접해 있는 상기 고정 너트(29)를 조절함으로써, 상기 타이로드(27)의 효과적 길이 및 이에 의한 상기 클러치 볼트(22)의 프리텐션(pretension)이 조절될 수 있다.
상기 로킹 링(28)은, 도 5에서 도시되는 바와 같이, 상기 클러치 볼트(22)의 샤프트(25)에 해당하는 구멍(31) 및 상기 타이로드(27)에 해당하는 아치형 틈새(32)를 구비한다. 상기 구멍(31)에 해당하는 부분원의 직경 및 상기 구멍(31)의 각도 간격은 클러치 볼트(22)의 부분원 직경 및 각도 간격에 대응된다. 그 결과, 상기 로킹 링(28)은 회전 운동에 의해 다음과 같은, 즉 볼트 축 및 구멍 축이 일직선을 이루는 포지션을 취하게 된다. 상기 구멍(31)의 직경은 클러치 볼트(22)의 후방 쪽 샤프트(25)의 직경에 대응되며, 그 결과 상기 샤프트(25)는 앞서 언급되었던 일직선 포지션으로 상기 구멍(31) 내로 삽입될 수 있다. 이는 도 3에 도시된다. 상기 로킹 링(28)이 이러한 포지션을 취함으로써, 상기 클러치 볼트(22) 및 클러치 링(8, 9)의 맞물림 상태가 해제될 수 있다.
상기 타이로드(27)가 관통하는 아치형 틈새(32)의 길이는, 로킹 링(28)의 최대 회전 각도 범위를 한정한다. 상기 회전 각도는, 상기 구멍(31)의 영역 내에 대략 구멍 직경에 대응되는 회전 통로가 형성되도록 적절한 치수를 갖는다. 상기 아치형 틈새(32)의 내폭은 상기 아치형 틈새를 관통하는 타이로드(27)의 직경에 대응한다. 아치형 틈새(32)에 해당하는 부분원의 직경 및 아치형 틈새(32)의 각도 간격은 상기 타이로드의 부분 써클의 직경 및 각도 간격에 대응된다. 상기 도시된 실시예에서 상기 아치형 틈새(32)는 구멍(31)에 직접 연결됨으로써 제조가 보다 간단하게 이루어질 수 있다.
도 2에 도시된 클러치 포지션―여기서 클러치 포지션에서 볼트(22)는 해당 구멍(20) 내로 삽입되어 있음―에서, 드럼 하우징(11)을 대면하는 상기 로킹 링(28)의 측면이 볼트의 샤프트(25) 뒤쪽 전면에 접한다. 앞서 언급된 고정 너트(29)는 다음과 같이, 즉 이때 상기 타이로드(27)를 프리텐션(pretension)시켜 이로 인해 상기 지지링(26)이 클러치 링(8, 9)에 접촉하고 상기 클러치 링들을 상호 일렬로 정렬시키도록 조절된다. 동시에, 상기 볼트(22)는 해당 구멍(20) 내로 밀착되어 그 결과, 유극이 없는 시트(play-free seat)가 형성된다. 상기 로킹 링(28)은 리프팅되어 조절된다. 이를 위해, 상기 타이로드(27)는 다음과 같이, 즉 상기 로킹 링(28) 및 고정 너트(29) 사이, 그리고 클러치 볼트(20) 샤프트(25)의 뒷쪽 전면들 사이에 충분한 이동 유극이 형성되도록 뻗어 있다.
이를 위해, 상기 드럼 하우징(11)의 환형 챔버(24) 내에는, 제1 서보 피스톤(12)의 후방에 제2 서보 피스톤(33)이 배열된다. 이때 클러치 볼트(22)의 샤프트(25)가 자유 이동도에 의해 상기 제2 서버 피스톤을 관통하며, 이를 역시 관통하는 타이로드(27)가 여기에서 지지된다. 이 때문에, 상기 실시예에서의 제2 서보 피스톤은 그 배면 영역에 리세스(recess)들을 구비한다. 여기서 리세스는 상기 타이로드(27)에 해당하는 구멍을 확장하고, 해당 덮개(34)에 의해 폐쇄될 수 있다. 상기 리세스 내에는 각 해당 타이로드(27)의 나사 부분 상에 나사식으로 고정시킬 수 있는 종속 너트(35)가 삽입된다. 상기 종속 너트(35)를 조절함으로써, 상기 지지링(26) 및 제2 서보 피스톤(33) 사이의 간격, 그리고 제2 서보 피스톤(33)의 적절한 부하에 의해 신장될 수 있는 타이로드(27) 부분이 조절될 수 있다.
상기 두 개의 서보 피스톤(23) 및 서보 피스톤(33) 사이에는 스프링 링에 의해 형성된, 고정된 스톱(36)이 제공된다. 이때 상기 스톱에는 상기 두 개의 서보 피스톤(23, 33)이 도 3의 근간이 되는 커플링 포지션―여기서 커플핑 포지션에서 상기 클러치 볼트(22)는 후퇴해 있음―으로 접해 있다.
상기 클러치 볼트(22)를 삽입하기 위해서는, 상기 두 개의 서보 피스톤(23, 33) 사이의 공간이 작동유의 부하를 받는다. 이를 통해, 상기 두 개의 서보 피스톤(23, 33)이 상호 역방향으로, 그리고 스톱(36)으로부터 이격되도록 이동된다. 이때 상기 지지링(26)은 상기 클러치 링(8, 9)에 놓여지고 상기 클러치 볼트(22)는 해당 구멍(20) 내로 삽입된다. 이때 사용되는 압력은 우선, 다음과 같은 크기를 갖는다. 즉, 상기 타이로드(27)가 아직 신장 및 연장되지 않도록 하는 것이다. 따라서 상기 로킹 링(28)은 여전히 폐쇄되어 있다.
상기 로킹 링(28)을 회전시켜 로킹 포지션으로 이끌어내기 위해서는, 상기 두 개의 서보 피스톤(23, 33) 사이의 공간 내 압력이 다음과 같이, 즉 상기 타이로드(27)가 제2 서보 피스톤(33)에 작용하는 힘의 영향으로 신장될 수 있도록 증가된다. 동시에, 상기 클러치 볼트(22)가 제1 서보 피스톤(23)에 작용하는 힘의 영향으로 압축될 수 있다. 이로 인해 형성되는 길이 변화는 다음과 같이, 즉 상기 로킹 링(28)이 개방되고 회전될 수 있을 만한 크기를 갖는다. 이때 상기 로킹 링(28)은 도 2에 도시된 로킹 포지션을 취하게 되며, 상기 포지션에서 상기 클러치 볼트(22)의 샤프트(25)는 로킹 링에 있는 구멍(31)과 일직선에서 벗어난다. 상기 두 개의 서보 피스톤(23, 33)에 의해 한정된 공간 내의 압력이 강하되자마자, 상기 타이로드(27)의 신장이 철회됨으로써, 상기 로킹 링(28)은 볼트의 샤프트(25)의 뒷쪽 단부면에 힘을 가하게 된다.
상기 타이로드(27)는 여기서 일종의 가압 스프링 기능을 수행한다. 따라서 제1 서보 피스톤(33)에 제공된 자유 이동 범위는 다음과 같은 치수를 갖는다. 즉, 상기 제2 서보 피스톤(33)에 의해 야기될 수 있는 상기 타이로드(27)의 신장이 탄성 범위 내에 있음으로써, 압력 해제 시에 완전 회복될 수 있다. 제1 서보 피스톤(33)에 제공된 이동 자유도는, 경우에 따른 상기 클러치 볼트(22)의 탄성 압축을 포함하여, 상기 클러치 볼트(22)의 삽입로(insertion path)에 대응된다.
상기 로킹 링(28)의 회전은 수동으로 이루어질 수 있다. 물론, 상기 로킹 링(28)에 기계 작동식 회전 장치를 제공할 수도 있다. 이때 상기 회전 장치는 선교(ship bridge)로부터 원격 조정될 수 있다. 어떤 경우에든, 상기 로킹 링(28)에 의해 상기 클러치 볼트(22)의 기계적 로킹이 도 2에 도시된 삽입 포지션 상태로 이루어짐으로써, 어떠한 유압 압력도 유지될 필요가 없다. 단지 필요로 하는 것은, 상기 클러치에 윤활유를 공급하는 것이다.
상기 클러치 볼트(22)를 후퇴시키기 위해서, 일단 상기 두 개의 서보 피스톤(23, 33) 사이의 중간 공간이 고압의 부하를 받게 되며, 그 결과 로킹 링(28)이 개방된다. 상기 로킹 링(28)은 그 다음에, 도 3에 도시된 포지션을 취하게 되는데, 이때 상기 포지션에서 상기 로킹 링의 구멍(31) 축이 클러치 구멍(22)의 축과 일직선을 이룬다. 이때 상기 타이로드(27)가 관통하는 아치형 틈새(32)는 이때 회전 스톱으로서의 기능을 수행할 수 있다. 그 다음, 상기 두 개의 서보 피스톤(23, 33)으로부터 한정된 공간이 부하로부터 해제되고 상기 제1 서보 피스톤(23)은 적어도 제2 서보 피스톤(33)을 대향하는 그 측면 상에 압력을 받게 됨으로써, 상기 클러치 볼트(22)가 도 3에 도시된 포지션으로 전환된다. 여기서 상기 포지션에서 상기 볼트의 샤프트(25)가 로킹 링(28)의 구멍(31) 내로 맞물려진다. 도 2 및 도 3에 도시되는 실시 형태에서, 제1 서보 피스톤(23)을 대향하는 제2 서보 피스톤(33)의 측면에 압력을 가해, 스톱(36)에 확실히 이동시키는 것 또한 고려해 볼 수 있다. 상기 실시예에서 이는 복귀 스프링 배열(37)에 의해 실현된다. 이러한 방법으로 다음과 같은 사실이 보장된다. 즉, 상기 지지링(26)이 리프팅된다는, 즉 마모를 피하기 위해 상기 클러치 링(8, 9)에 의해 들어올려진다는 것이다. 상기 로킹 링(28) 또한 리프팅 스프링 장치(38)를 구비할 수 있으며, 이를 통해 상기 로킹 링(28)은 타이로드(27)가 신장된 경우에 상기 드럼 하우징(11)의 인접한 벽으로부터 들어올려질 수 있다.
도 6에 따른 배열의 근본적 형태 및 근본적 기능은 앞서 기술된 실시예의 것들에 대응된다. 따라서, 하기에서 우선 그 차이점을 기술하기로 한다. 동일한 부부분에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용된다.
도 6에 다른 배열에 있어서, 상기 타이로드(27)는 후방의 돌출부를 구비한다. 이때 상기 돌출부는 타이로드 쪽에 있는 나사 핀 상에 나사식으로 고정된, 제2 서보 피스톤(33)에 접하며, 해당되는 상기 로킹 링(28)의 아치형 틈새를 이동 자유도에 의해 관통하는 핀(43)을 구비한다. 상기 핀은 로킹 링(28)의 후방에 맞물리고 이에 접하는 나사 헤드(44)를 구비한다. 상기 타이로드(27)의 반대편 쪽 단부에 나사 핀이 제공되는데, 이는 지지링(26)을 관통하고 너트(45)를 지지한다. 상기 너트에 의해, 지지링(26) 및 제2 서보 피스톤(33) 사이에 있는 상기 타이로드(27)의 효과적 길이가 조절될 수 있다. 제2 서보 피스톤(33)에 대한, 상기 로킹 링(28)과 관련된 지지 표면―여기서 지지 표면은 나사 헤드(44)의 것을 의미함―의 간격은, 도 2 및 도 3의 제1 실시예와는 반대로 조절될 수 없다. 그러나 그 결과로, 구조가 상당히 간단해질 수 있다. 여기서 상기 하우징(11)의 후면이 개방될 수 있다. 이때 단지 필요로 한 것은, 제2 서보 피스톤에 해당하는, 예를 들면 스텝으로 형성된 스톱(46)이다. 상기 로킹 링(28)은 제2 서보 피스톤에 직접 이동될 수 있다.
도 6에서 도시되어지는 또 다른 변형으로는, 도면 부호 47로 표시되는 클러치 볼트(22) 및 각 해당 샤프트(25) 간의 나사에 의한 연결이 있다. 이분적 실시형태에 의해, 상기 샤프트(25)의 길이는 개별적 경우의 상태에 따라 맞춰질 수 있다. 이는 원뿔형 클러치 볼트(22) 및 각 해당 샤프트(25) 사이에 하나 또는 여러 개의 와셔(washer)들을 배열함으로써 이루어진다.
앞서 언급된 압력 부하는 압력 라인(39, 40)에 의해 실행되는데, 이때 상기 압력 라인은, 부분적으로 상기 드럼 하우징(11)의 내부 경계를 형성하는 부싱(12) 내에 통합되는 채널로서, 분배링(distribution ring; 41)으로부터 분기한다. 이때 상기 분배링 내로 상기 부싱(12)이 침입한다. 상기 서보 피스톤(23, 33)의 작동을 위해 필요한 유압을 제공하기 위해서는, 이와 관련된 적절한 압력 공급원이 제공된다. 그러나, 그 배열은 다음과 같이, 즉 상기 압력이 해당 압력 공급원이 실패하는 긴급한 경우에도, 기타 다른 기계적 압력 공급원, 예를 들어 프로펠러(3)와 관련된 압력 공급원으로부터 제공되거나, 최후의 긴급 대책 수단으로서, 도면 상에 구체적으로 도시되지 않은 수동 펌프에 의해 제공될 수 있다. 이를 통해, 다음과 같은 사실이 보장된다. 즉, 상기 클러치 볼트(22)가 어떠한 상황에서도 작동될 수 있으며, 이는 아주 높은 안전성을 보장한다는 것이다.

Claims (12)

  1. 샤프트 섹션(shaft section; 2a, 2b)은 내부 클러치 링(8) 및 이와 동일 평면상에 있는 외부 클러치 링(9)을 지지하고, 상기 클러치 링(8, 9)은 상호 대면하는 원주 표면 영역에서 노치(notch; 19)들을 구비하며, 상기 노치들은 합동 포지션(congruent position)에서 바람직하게는 원뿔형 구멍(20)으로 상호 보완시키며, 상기 원뿔형 구멍 내로 유압식으로 이동 가능하고 바람직하게는 원뿔형의 클러치 볼트(22)가 삽입될 수 있으며, 상기 클러치 볼트는 공통 회전을 위해 상기 클러치 링(8, 9)들을 상호 결합시키며, 공통의 환형 서보 피스톤(23)에 의해 작동될 수 있으며, 특히, 바람직하게는 2행정 대형 디젤 엔진으로 형성되는 주 엔진(main engine; 4) 또는 바람직하게는 전동기로 형성되는 보조 엔진(auxiliary engine; 5)에 의해 구동될 수 있는 선박용 스크루 프로펠러(marine screw propeller; 3)용 구동 샤프트의 두 샤프트 섹션(2a, 2b)을 연결하기 위한 클러치에 있어서,
    상기 클러치 볼트(22)를 마주보는 클러치 링(8, 9)의 측면 상에 양쪽 클러치 링(8, 9) 사이의 공간에 걸쳐지는(bridging) 지지링(supporting ring; 26)이 배열되고, 상기 지지링으로부터 클러치 볼트(22)에 대해 오프셋(offset)으로 배열된 타이로드(27)가 돌출하며, 이때 상기 타이로드는 제2 환형의 서보 피스톤(33)에 의해 연장될 수 있고 클러치 볼트(22)에 해당하는 로킹 링(locking ring; 28)과 함께 작용하며, 상기 로킹 링은 타이로드(27)가 연장된 경우 클러치 볼트(22)를 삽입 상태로 유지시키는 포지션으로부터 상기 클러치 볼트(22)를 해제시키는 포지션으로 전환될 수 있고, 상기 두 개의 서보 피스톤―여기서 두 개의 서보 피스톤은 상호 이격 또는 인접하도록 유압식으로 이동될 수 있음―(22, 23)이 샤프트 섹션(2a)과 연결되는, 그리고 로킹 링(28)의 후방에서 맞물려지는 하우징(11)의 환형 챔버(24) 내에 배열되어 있는
    클러치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클러치 볼트(22)는 각각 해당 서보 피스토(23)에 고정되고, 이동 자유도에 의해 제2 서보 피스톤(33)을 관통하며 하우징(11)으로부터 후방 쪽으로 연장되고, 로킹 링(28)과 함께 작용하는 샤프트를 각각 구비하며, 상기 로킹 링은 상기 클러치 볼트(22)의 샤프트(25)와 관련된 구멍(31), 및 이동 자유도에 의해 제1 서보 피스톤(23)을 관통하며 하우징(11)으로부터 돌출하는 타이로드(27) 또는 타이로드-연장부(43)와 관련된 구멍 틈새(32)를 구비하는 클러치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 서보 피스톤(23)을 이동 자유도에 의해 관통하는 타이로드(27)가 각각 후방에 있는 나사 부분을 구비하며, 상기 나사 부분 상에 상기 로킹 링(28)과 접촉할 수 있는 적어도 한 개의 조절 스톱(29)이 수용되는 클러치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 타이로드(27)를 신장하기 위한 제2 서보 피스톤(33)이 해당 타이로드(27)의 나사 부분 상에 각각 수용될 수 있는 조절 스톱(35)과 함께 작용하며, 상기 조절 스톱은 덮개(34)에 의해 닫혀질 수 있는 제2 서보 피스톤(33)의 리세스 내에 바람직하게 배열되는 클러치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 서보 피스톤(23)을 이동 자유도에 의해 관통하는 타이로드(27)가 후방쪽 연장부를 구비하고, 상기 연장부는 로킹 링(28)에 놓여진 헤드(44) 및 이로부터 돌출하는 핀(43)을 구비하며, 상기 핀은 상기 로킹 링(28)을 관통하고 제2 서보 피스톤(33)에 놓여지는 클러치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 두 서보 피스톤(23, 33) 사이에 고정된 스톱(36)이 제공되고, 상기 스톱에 클러치 볼트(22)가 후퇴하는 동안, 상기 스톱에 대하여 양쪽 서보 피스톤(23, 33)이 상호 반대 방향으로 이동될 수 있는 클러치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 타이로드(27)를 신장하기 위한 제2 서보 피스톤(33)이 복귀 스프링 배열(37)에 대향하도록 스톱(36)으로부터 리프팅될 수 있는 클러치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로킹 링(28)에 리프팅 스프링 장치(38)가 제공되는 클러치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 타이로드(27)가 지지링(26)에 나사식으로 고정되는 클러치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 서보 피스톤(23, 33)을 수용하는 하우징의 방사상 내벽이 내부 클러치 링(8)에 해당하는 샤프트 섹션(2b)을 포함하는 부싱(bushing; 12) 일부분이며, 상기 부싱은 유압 매체 접속자(hydraulic medium connector)를 제공받는 분배링(41)과 맞물리고 서보 피스톤(23, 33)의 압력 부하를 위해 상기 압력 매체 라인(pressure medium line; 39, 40)을 구비하는 클러치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부 클러치 링(8)이, 하우징(11) 및 외부 클러치 링(9)과 관련된 샤프트 섹션(2a)의 부분(10)―여기서 상기 부분은 하우징(11) 및 외부 클러치 링(9)을 지지함―에 고정되며, 상호 마주보도록 두 개의 축 방향 베어링(13) 사이에 배열되는 클러치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 내부 클러치 링(8)과 관련된 샤프트 섹션(2b)이 적어도 부분적으로 중공 샤프트(hollow shaft)로 형성되며, 상기 중공 샤프트 내에 다른 샤프트 섹션(2a)으로부터 돌출하는 베어링 핀(15)이 지지되고, 상기 중공 샤프트 상에는 삽입된 베어링 부싱(17)에 의해 하우징(11)이 바람직하게 지지되는 클러치.
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