KR100983180B1 - 정회전 및 역회전 가능한 클러치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정회전 및 역회전 가능한 클러치에 관한 것으로, 본 발명은 원통 형상으로 형성되는 하우징, 상기 하우징의 내부에 구비되고, 중앙부에 엔진의 원동축이 결합되는 결합공이 형성되는 제 1 및 제 2브레이크 유닛, 상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛의 내부에 설치되는 제 1 및 제 2유성기어 유닛, 상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛을 제동 동작하도록 선택하는 선택유닛 및 상기 선택유닛의 회전상태에 기초하여 상기 제 1 및 제 2유성기어 유닛의 회전력을 선택적으로 종동축에 전달하는 전달유닛을 포함하는 구성을 마련한다.
상기와 같은 정회전 및 역회전 가능한 클러치를 이용하는 것에 의해, 본 발명은 2단으로 구비되는 선기어와 유성기어를 조합한 유성기어 유닛의 회전운동을 이용해 종동축의 회전을 중지시키는 중립 동작과 원동축의 회전 방향을 선택적으로 전환하여 종동축을 정회전 및 역회전시킬 수 있다.

Description

정회전 및 역회전 가능한 클러치{REVERSIBLE CLUTCH}

본 발명은 정회전 및 역회전 가능한 클러치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전축의 회전방향을 정방향 및 역방향으로 전환하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치에 관한 것이다.

선박은 전진, 후진, 중립 3가지로 변속이 이루어지며, 기어변속은 클러치의 유압펌프에 의해 셀렉터의 작동에 의한 전진축 및 후진축의 구동에 의하여 이루어진다.

이러한 선박에 사용되는 유압식 클러치의 일 예가 대한민국 특허 등록번호 제10-0144808호(1998년 04월 23일자 등록, 이하 '특허문헌 1'이라 함)에 개시되어 있다.

도 1은 상기의 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전진축과 감속축의 동작상태를 보인 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 후진축과 감속축의 동작상태를 보인 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치는 선박용 엔진의 엔진블록에 장착된 클러치하우징(1), 이 클러치하우징(1)에 내장되며 엔진의 동력이 전달되는 전진축(2), 클러치하우징(1)에 내장되며 전진축(2)에 구동적으로 연결된 후진축(3), 전진축(2) 및 후진축(3)에 각각 장착된 마찰판(2a,2b), 클러치하우징(1)에 내장되며 마찰판(2a,2a)의 작동에 따라 전진축(2) 또는 후진축(3)에 구동적으로 연결되어 정역회전되고, 그 후단에 프로펠러축이 연결되는 감속축(4), 클러치하우징(2) 후측면에 결합되는 리어커버(5), 리어커버(5)의 후단에 장착되며 전진축(2)을 지지하는 전진축커버부분과 후진축(3)을 지지하는 후진축커버부분이 구비되어 전진축(2)과 후진축(3) 및 감속축(4)을 지지하는 엔드커버(6), 엔드커버(6)의 일측에 결합되는 유압펌프(7) 및 유압펌프(7)에 연결되어 마찰판(2a,3a)을 선택적으로 가압하는 셀렉터(8)를 포함한다.

엔드커버(6)의 내부에는 유압펌프(7)와 셀렉터(8)를 연결하는 유로(6a)가 내부를 관통하여 형성되며, 유압펌프(7)는 후진축커버부분에 결합되어 후진축(3)의 회전력에 의해 작동된다.

이와 같이 구성되는 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치는 제어실에서 선박을 전진하도록 작동하면, 셀렉터(8)에 있는 레버(8a)가 전진 위치로 회전함에 따라 전진축(2)에 장착된 마찰판(2a)을 가압하는 유압피스톤(2b)에 작동유를 공급한다. 이에 따라, 유압피스톤(2b)이 마찰판(2a)을 압착시켜 아이들 상태의 피니언기어(2c)에 회전력을 줌으로써, 감속축(4)의 감속기어(4a)를 정방향으로 회전시킨다.

그리고 제어실에서 선박을 후진하도록 작동하면, 셀렉터(8)에 있는 레버(8a)가 후진 위치로 회전함에 따라 후진축(3)에 장착된 마찰판(3a)을 가압하는 유압피스톤(3b)에 작동유를 공급한다. 이에 따라, 유압피스톤(3b)이 마찰판(3a)을 압착시켜 아이들 상태의 피니언기어(3c)에 회전력을 줌으로써, 감속축(4)의 감속기어(4a)를 역방향으로 회전시킨다.

또, 제어실에서 선박을 무부하 운전하도록 작동하면, 셀렉터(8)에 있는 레버(8a)가 중립위치로 회전됨에 따라 셀렉터(8)는 작동유를 전진축(2) 및 후진축(3)에 공급되는 것을 차단한다. 이때, 전진축(2) 및 후진축(3)으로 통하는 유로(6a)가 차단되므로, 전진축(2) 및 후진축(3)에 유압이 가해지지 않는다.

이에 따라, 전진축(2) 및 후진축(3)에 있는 마찰판(2a,3a)이 초기위치에 있게 되고, 피니언기어(2c,3c)가 아이들 상태로 공회전하여 감속축(4)의 회전이 중지된다. 결국, 프로펠러축의 회전이 중지되어 선박이 정지하게 된다.

하지만, 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치는 전진축과 후진축 및 감속축을 각각 구비해야만 하고, 유압을 이용하여 각각 구비되는 전진축과 후진축의 마찰판을 압착시켜 감속축에 회전력을 전달하도록 구성됨에 따라 전체 부피가 커지고, 구성이 복잡해지는 문제점이 있었다.

또한, 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치는 전진축에 연결된 종속축을 후진축에 연결하는 경우, 엔진을 정지시켜 일정 시간, 예컨대 약 25초 정도가 지난 후에 종속축이 완전이 정지되면 후진축과 종속축을 연결해야만 한다.

따라서 특허문헌 1에 따른 선박용 유압식 클러치는 엔진정지시간 동안 대기해야만 하므로, 회전방향을 바꾸는 동작시간이 불필요하게 증가하여 회전방향을 변경하는데 불편을 초래하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 영구자석과 코일을 이용한 전자클러치를 이용하기도 하였다. 하지만, 전자클러치는 용량의 한계로 인해 고출력/고부하의 대형 선박에 적용할 수 없는 문제점이 있었다.

마찬가지로, 선체 앞쪽에 가로로 장착되어 선체를 가로로 이동시키는 바우스러스터(bow thruster)에 적용되는 프로펠러를 정회전 및 역회전하도록 회전 방향을 전환하는 방법을 사용하는 경우도 있다. 하지만, 이 경우에도 프로펠러가 견딜 수 있는 용량에 한계가 있기 때문에, 소용량의 선박에는 적용할 수 있으나, 고출력/고부하로 동작하는 대형 선박의 메인 스크류에는 적용할 수 없고 보조 스크류에만 적용할 수 있었다.

대한민국 특허 등록번호 제10-0144808호(1998년 04월 23일자 등록)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 원동축의 회전운동을 이용해서 선택적으로 정회전 및 역회전할 수 있는 정회전 및 역회전 가능한 클러치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고출력 및 고부하의 대용량 원동축에 적용할 수 있는 정회전 및 역회전 가능한 클러치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 원통 형상으로 형성되는 하우징, 상기 하우징의 내부에 구비되고, 중앙부에 엔진의 원동축이 결합되는 결합공이 형성되는 제 1 및 제 2브레이크 유닛, 상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛의 내부에 설치되는 제 1 및 제 2유성기어 유닛, 상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛을 제동 동작하도록 선택하는 선택유닛 및 상기 선택유닛의 회전상태에 기초하여 상기 제 1 및 제 2유성기어 유닛의 회전력을 선택적으로 종동축에 전달하는 전달유닛을 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 원통 형상으로 형성되는 하우징, 상기 하우징의 내부에 구비되고, 중앙부에 엔진의 원동축이 결합되는 결합공이 형성되는 제 1 내지 제 3브레이크 유닛, 상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛의 내부에 설치되는 제 1 및 제 2유성기어 유닛, 상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛을 제동 동작하도록 선택하는 선택유닛, 상기 선택유닛의 회전상태에 기초하여 상기 제 1 및 제 2유성기어 유닛의 회전력을 선택적으로 종동축에 전달하는 전달유닛 및 상기 전달유닛에 결합되는 종동축을 제동하도록 상기 제 3브레이크 유닛의 제동 동작을 선택하는 제동수단을 포함한다.

상기 제 1 및 제 2유성기어 유닛은 상기 원동축 또는 상기 제 2브레이크 유닛에 형성되는 제 1 및 제 2선기어, 상기 제 1 및 제 2선기어와 각각 결합되는 제 1 및 제 2유성기어 및 상기 제 1 및 제 2유성기어를 고정하는 고정축이 마련되는 제 1 및 제 2고정판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛은 일측이 개구된 원통 형성으로 형성되는 드럼 및 상기 드럼의 외주면에 결합되는 브레이크슈를 포함하고, 상기 브레이크슈는 링 형상으로 형성되며, 하부 일측이 절단된 절단면과 상기 절단면의 선단 하부에 핀이 결합되는 결합홈이 형성된 결합돌기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛은 유압을 이용해 제동 동작을 수행하는 유압 브레이크인 것을 특징으로 한다.

상기 선택유닛은 상기 원동축의 수직 방향을 따라 상기 하우징에 장착되는 제 1 및 제 2회전축, 상기 제 1 및 제 2회전축을 상기 하우징에 고정하는 한 쌍의 고정원판, 상기 제 1 및 제 2회전축의 선단에 각각 서로 맞물리게 결합되는 한 쌍의 선택기어 및 상기 제 1 및 제 2회전축 중 어느 하나의 선단에 결합되어 회전 운동하는 선택레버를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2회전축은 서로 다른 방향으로 나사산이 형성되는 조절부를 구비하고, 상기 조절부에는 상기 브레이크슈에 구비된 결합돌기와 핀 결합되는 한 쌍의 결합부가 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 제 3브레이크 유닛은 상기 전달유닛의 일측에 형성되는 드럼과 상기 드럼의 외주면에 결합되는 브레이크슈를 포함하고, 상기 제동수단은 상기 원동축의 수직 방향을 따라 상기 하우징에 장착되는 제 3회전축, 상기 제 3회전축을 상기 하우징에 고정하는 고정원판 및 상기 제 3회전축의 선단에 결합되어 회전운동하는 제동레버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 2단으로 구비되는 선기어와 유성기어를 조합한 유성기어 유닛의 회전운동을 이용해 종동축의 회전을 중지시키는 중립 동작과 원동축의 회전 방향을 선택적으로 전환하여 종동축을 정회전 및 역회전시킬 수 있다.

그리고 본 발명은 회전방향 전환시 선택레버를 중립상태로 위치시킨 후 제동레버를 회전시켜 종동축을 제동함으로써, 회전 방향을 전환하기 위한 대기시간을 최소화할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 선박용 유압식 클러치의 평면도.
도 2는 도 1에 도시된 전진축과 감속축의 동작상태를 보인 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 후진축과 감속축의 동작상태를 보인 단면도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 부분절결 사시도.
도 6 및 도 7은 도 4에 도시된 클러치의 단면도 및 분해 사시도.
도 8은 도 7에 도시된 브레이크슈와 선택유닛의 확대사시도.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 동작을 설명하는 동작 상태도.
도 12 및 도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 부분절결 사시도이고, 도 6 및 도 7은 도 4에 도시된 클러치의 단면도 및 분해 사시도이며, 도 8은 도 7에 도시된 브레이크슈와 선택유닛의 확대사시도이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치는 원통 형상으로 형성되는 하우징(10), 하우징(10)의 내부에 구비되고, 중앙부에 엔진의 원동축(11)이 결합되는 결합공(21,31)이 형성되는 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20,30), 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20,30)의 내부에 설치되는 제 1 및 제 2유성기어 유닛(40,50), 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20,30)을 제동 동작하도록 선택하는 선택유닛(60) 및 제 1 및 제 2유성기어 유닛(40,50)의 회전력을 선택적으로 종동축(12)에 전달하는 전달유닛(70)을 포함한다.

원동축(11)은 선단에 제 1선기어(111)를 구비하고, 종동축(12)은 전달유닛(70)과 일체로 형성된다.

본 명세서에서는 설명의 편의상 원동축이 구비되는 방향, 즉 도 4에서 보았을 때, 좌측을 전면으로 설명하고, 종동축이 구비되는 방향, 즉 도 4에서 보았을 때 우측을 후면으로 설명한다.

하우징(10)은 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙에 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20,30)과 제 1 및 제 2유성기어 유닛(40,50)이 설치되는 설치공간이 형성되도록 양측이 개구된 원통 형상으로 형성되며, 양측 개구부를 차폐하는 제 1 및 제 2커버(13,14)와 하부에 선택유닛(60)이 장착되는 장착공간(15')을 형성하는 장착부(15)를 구비한다.

제 1커버(13)는 원판 형상으로 형성되고, 중앙에 원동축(11)이 관통 결합되는 결합공(131) 및 전면에 베어링(112)이 장착되는 제 1장착부(132)를 구비한다.

제 2커버(14)는 제 1커버(13)와 마찬가지로 원판 형상으로 형성되고, 중앙에 종동축(12)이 관통 결합되는 결합공(141) 및 후면에 베어링(121)이 장착되는 제 2장착부(142)를 구비한다.

이때, 베어링(112,121)은 원동축 및 종동축(11,12)과 제 1 및 제 2장착부(132,142) 사이에 결합되어 원동축 및 종동축(11,12)이 서로 원활하게 회전하게 하는 역할을 한다.

장착부(15)는 하우징(10)의 하부에 구비되고, 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20,30)과 선택유닛(60)에 구비되는 제 1 및 제 2회전축(61,62)이 결합되도록 요입되어 형성되는 결합부(151,151'), 결합부(151,151')의 일측에 제 1 및 제 2회전축(61,62)이 삽입되는 삽입공(152,152') 및 결합부(151,151')의 타측에 제 1 및 제 2회전축(61,62)이 삽입되는 삽입홈(153,153')을 구비한다.

제 1브레이크 유닛(20)은 도 7에서 보았을 때 우측면, 즉 후면이 개구된 원통 형상으로 형성되는 제 1드럼(21), 제 1드럼(21)의 외주면에 결합되는 제 1브레이크슈(22), 제 1드럼(21)의 전면에 형성되는 제 1슬리브(23) 및 제 1슬리브(23)의 내주면에 결합되는 베어링(24)을 포함한다.

제 2브레이크 유닛(30)은 제 1브레이크 유닛(20)과 유사하게, 후면이 개구된 원통 형상으로 형성된 제 2드럼(31), 제 2드럼(31)의 외주면에 결합되는 제 2브레이크슈(32) 그리고 제 2드럼(31)의 전면에 형성되고, 내주면에 제 1내치기어(331)가 형성되는 제 1슬리브(33) 및 제 2드럼(31)의 후면에 형성되는 제 2선기어(34)를 포함한다.

제 1 및 제 2브레이크슈(22,32)는 하부 일측이 절단된 절단면(221,321)을 구비하는 링 형상으로 형성된다. 절단면(221,321)은 서로 엇갈리도록 절단되어 형성되고, 양 절단면(221,321)의 선단에는 하부에 선택유닛(60)에 고정하도록 핀이 결합되는 결합홈이 형성된 결합돌기(222,322)를 구비한다.

선택유닛(60)은 원동축(11)에 수직 방향을 따라 하우징(10)의 장착부(15)에 장착되는 제 1 및 제 2회전축(61,62), 제 1 및 제 2회전축(61,62)을 하우징(10)에 각각 고정하는 한 쌍의 고정원판(63), 제 1 및 제 2 회전축(61,62)의 선단에 각각 결합되는 한 쌍의 선택기어(64,64') 및 제 1 및 제 2회전축(61,62) 중 어느 하나의 선단에 결합되어 회전 운동하는 선택레버(65)를 포함한다.

제 1 및 제 2회전축(61,62)은 도 8에 도시된 바와 같이, 중앙에 서로 다른 방향으로 나사산이 형성되는 조절부(66,67)을 구비한다.

조절부(66,67)에는 각각 한 쌍으로 구비되고, 제 1 및 제 2회전축(61,62)의 회전방향에 따라 각 쌍 사이의 거리가 조절되는 제 1 및 제 2결합부(661,662,671,672)가 결합된다.

예를 들어, 제 1회전축(61)의 조절부(66)가 왼나사 및 오른나사로 형성됨에 따라 제 1회전축(61)이 일측 방향으로 회전하면, 제 1결합부(661,662) 사이의 거리가 가까워지면서 제 1브레이크슈(22)의 원주 길이가 짧아진다. 이에 따라, 제 1브레이크슈(22)와 제 1드럼(21) 사이의 마찰력에 의해 제 1브레이크 유닛(20)의 회전을 중지시키는 제동 동작이 이루어진다.

이때, 제 1회전축(61)에 결합된 제 2회전축(62)이 반대 방향으로 회전하고, 제 2결합부(671,672) 사이의 거리가 멀어지면서 제 2브레이크슈(32)의 원주 길이가 커짐에 따라 제 2드럼(31)은 원활하게 회전운동하게 된다.

반면, 제 1회전축(61)이 타측으로 회전하면, 제 1결합부(661,662) 사이의 거리가 멀어지면서 제 1브레이크슈(22)의 원주 길이가 길어져 제 1드럼(21)이 원활하게 회전운동하게 된다.

이때, 제 1회전축(61)에 결합된 제 2회전축(62)이 반대 방향으로 회전하고, 제 2결합부(671,672) 사이의 거리가 가까워지면서 제 2브레이크슈(32)의 원주 길이가 짧아짐에 따라 제 2브레이크슈(32)와 제 2드럼(31) 사이의 마찰력에 의해 제 2브레이크 유닛(20)의 회전을 중지시키는 제동 동작이 이루어진다.

제 1 및 제 2결합부(661,662,671,672) 각각은 제 1 및 제 2브레이크슈(22,32)에 구비된 결합돌기(222,322)의 결합홈에 대응되는 위치에 고정홈이 형성된 고정돌기를 구비한다.

이와 함께, 제 1 및 제 2회전축(61,62)은 선단에 결합되는 선택기어(64,64')를 고정하도록 돌출되어 형성되는 고정키(611,621)를 구비한다.

선택기어(64,64')는 제 1 및 제 2회전축(61,62)의 선단이 삽입되는 삽입공(641,641') 및 고정키(611,621)가 삽입되는 키홈(642,642')을 구비한다.

이때, 한 쌍의 선택기어(64,64')가 서로 물리도록 설치됨에 따라, 선택레버(65)의 회전에 의해 선택기어(64,64') 및 회전축(61,62)이 서로 반대방향으로 회전한다.

선택레버(65)는 막대 형상으로 형성되고, 일측에 제 1 및 제 2회전축(61,62) 중에서 어느 하나의 선단에 결합되도록 관통되어 형성되는 삽입공(651) 및 키홈을 구비한다.

도 8에서 선택레버(65)는 제 2회전축(62)에 결합되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명은 선택레버(65)를 제 1회전축(61)에 결합시키도록 변경될 수 있다.

제 1유성기어 유닛(40)은 도 7에 도시된 바와 같이, 원동축(11)의 선단에 결합된 제 1선기어(111)에 결합되는 제 1유성기어(41) 및 제 1유성기어(41)를 고정하는 고정축이 마련되는 제 1고정판(42)을 구비한다.

이때, 제 1유성기어(41)는 제 1선기어(111) 및 제 2브레이크 유닛(30)의 제 1내치기어(331)에 각각 결합되어 원동축(11)의 회전력을 제 1내치기어(331)에 전달하는 역할을 한다.

제 1고정판(42)은 제 1브레이크 유닛(20)의 제 1드럼(21)에 볼트로 체결되어 고정된다.

제 2유성기어 유닛(50)은 제 2선기어(34)에 결합되는 제 2유성기어(51) 및 제 2유성기어(51)를 고정하는 고정축이 마련된 제 2고정판(52)을 구비한다.

이때, 제 2유성기어(51)는 제 2선기어(34) 및 전달유닛(70)의 제 2내치기어(73)에 결합되어 제 2브레이크 유닛(30)의 회전력을 제 2내치기어(73)에 전달하는 역할을 한다.

제 2고정판(52)은 전달유닛(70)의 케이스(71)에 볼트로 고정된다.

전달유닛(70)은 도 5에서 보았을 때 전면이 개구된 원통 형상으로 형성되고, 종동축(12)에 결합되는 케이스(71) 및 케이스(71)의 내부에 설치되고, 내주면에 제 2유성기어(51)에 결합되는 제 2내치기어(73)가 형성되는 슬리브(72)를 포함한다.

슬리브(72)는 전면 및 후면에 결합축(721,722)을 구비하고, 슬리브(72)의 전면에 구비되는 결합축(721)과 제 2선기어(34) 사이 및 슬리브(72)의 후면 중앙부에 구비된 결합축(722)과 종동축(12) 사이에는 베어링(74,74')이 구비된다.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 결합관계를 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 원동축(11)에 제 1커버(13), 제 1브레이크 유닛(20)의 제 1드럼(21), 제 1선기어(111)를 순차적으로 결합하고, 제 1유성기어(41)와 제 1고정판(42)을 대응되는 위치에 위치시킨 후 볼트를 체결하여 제 1드럼(21)과 제 1고정판(42)을 고정한다.

그리고 제 1유성기어(41)와 제 1내치기어(331)가 맞물리도록 제 2브레이크 유닛(30)을 결합한다

이때, 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20,30)의 제 1 및 제 2드럼(21,31)에는 각각 제 1 및 제 2브레이크슈(22,32)가 제 1 및 제 2드럼(21,31)이 원활하게 회전할 수 있는 원주 길이로 설치된 상태이다.

또한 제 2고정판(52), 제 2유성기어(51), 슬리브(72), 케이스(71)를 순차적으로 결합한 후, 볼트를 이용해 제 2고정판(52)을 케이스(71)에 고정하고, 제 2브레이크 유닛(30)에 결합한다.

이와 같이 조립된 조립체를 하우징(10) 내부에 위치시키고, 하우징(10)의 장착부(15)에 제 1 및 제 2회전축(61,62)을 삽입한다. 그리고 제 1 및 제 2브레이크슈(22,32)의 고정돌기(222,322)와 조절부(66,67)에 결합된 제 1 및 제 2결합부(661,662,671,672)를 서로 대응되는 위치에 위치시킨 후, 핀을 삽입하여 고정한다.

이때, 제 1 및 제 2회전축(61,62)에 결합된 제 1 및 제 2결합부(661,662,671,672)는 제 1 및 제 2드럼(21,31)이 원활하게 회전할 수 있는 정도의 거리로 결합된다.

이어서, 볼트를 이용해 고정원판(63)을 장착부(15)에 고정한 후, 제 1 및 제 2회전축(61,62)에 각각 선택기어(64)를 결합시키고, 제 2회전축(62)의 선단에 선택레버(65)를 설치한다.

그리고 제 1커버(13) 및 제 2커버(14)를 하우징(14)에 고정하여 조립을 완료한다.

다음, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 동작을 상세하게 설명한다.

도 9 내지 도 11은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 동작을 설명하는 동작 상태도이다.

도 9 내지 도 11에 표시된 기호 '⊙'는 도면 외부를 향해 회전해서 나오는 방향을 나타내고, 기호 'ⓧ'는 도면 내부로 회전해서 들어가는 방향을 나타내며, 기호 '㉤'는 정지된 상태를 나타낸다.

이하에서는 정회전, 역회전, 중립 동작을 순서대로 설명한다.

먼저, 도 9를 참조하여 정회전 동작을 설명한다.

선택레버(65)를 일측 방향으로 회전시켜 제 2브레이크 유닛(30)이 제동 동작하면, 도 9에 도시된 바와 같이 서로 연결된 제 2브레이크 유닛(30)의 제 2드럼(31)과 제 2선기어(34)가 고정된 상태를 유지한다.

이러한 상태에서 원동축(11)이 회전하면, 원동축(11)에 결합된 제 1선기어(111)와 제 1유성기어(41)를 거쳐 슬리브(72)가 원동축(11)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전한다.

그러면 제 2내치기어(73)에 연결된 제 2유성기어(51)가 자전 및 공전하면서 제 2고정판(52) 및 케이스(71)가 제 2내치기어(73) 및 원동축(11)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전한다.

결국, 케이스(71)에 결합된 종동축(12)은 원동축(11)의 회전운동을 그대로 전달받아 정회전 동작하게 된다.

다음, 도 10을 참조하여 역회전 동작을 설명한다.

선택레버(65)를 반대 방향으로 회전시켜 제 1브레이크 유닛(20)이 제동 동작하면, 도 10에 도시된 바와 같이 서로 연결된 제 1브레이크 유닛(20)의 제 1드럼(21), 제 1고정판(42) 및 제 2내치기어(73)가 고정된 상태를 유지한다.

이러한 상태에서 원동축(11)이 회전하면, 원동축(11)에 결합된 제 1선기어(111)와 제 1유성기어(41) 및 제 1내치기어(331)가 회전하면서 제 2브레이크 유닛(30)의 제 2드럼(31)이 원동축(11)의 회전방향과 반대 방향으로 회전한다.

그러면 제 2브레이크 유닛(30)의 제 2선기어(34)에 결합된 제 2유성기어(51)가 자전 및 공전하면서 제 2고정판(52) 및 케이스(71)가 원동축(11)의 회전방향과 반대 방향으로 회전한다.

결국, 케이스(71)에 결합된 종동축(12)은 원동축(11)의 회전 방향과 반대 방향으로 역회전 동작하게 된다.

다음, 도 11을 참조하여 중립 동작을 설명한다.

선택레버(65)를 중립 위치에 위치시키면, 도 11에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20,30)의 제 1 및 제 2드럼(21,31)은 제 1 및 제 2브레이크슈(22,32)와의 마찰없이 원활하게 회전한다.

이러한 상태에서 원동축(11)이 회전하면, 제 1선기어(111)와 제 1유성기어(41)를 거쳐 제 2브레이크 유닛(30)의 제 2드럼(31)을 회전시키는 회전력과 제 2고정판(52)과 슬리브(72)를 회전시키는 회전력이 제 2유성기어(51)의 자전 및 공전에 의해 상쇄되어 케이스(71)는 정지상태를 유지한다.

결국, 케이스(71)에 결합된 종동축(12)은 엔진 구동시 원동축(11)이 회전운동함에도 불구하고 정지상태를 유지하는 중립 동작을 하게 된다.

한편, 도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 단면도이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치는 위에서 설명한 실시 예의 구성과 유사하다.

다만, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치는 제 3브레이크 유닛을 더 구비한다.

제 3브레이크 유닛은 케이스(71')의 후면에 형성되는 제 3드럼(75), 제 3드럼(75)의 외주면에 결합되는 제 3브레이크슈(76) 및 제동 동작을 수행하도록 제 3브레이크슈(76)의 원주 길이를 조절하는 제동수단(77)을 포함한다.

제 3드럼(75) 및 제 3브레이크슈(76)의 구성은 상기의 실시 예에서 설명한 제 1 및 제 2드럼(21,31) 및 제 1 및 제 2브레이크슈(22,32)의 구성과 동일하므로, 제 3드럼(75) 및 제 3브레이크슈(76)에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제동수단(77)은 원동축(11)의 수직 방향을 따라 하우징(10')의 장착부(15')에 장착되는 제 3회전축(771), 제 3회전축(772)을 장착부(15')에 고정하는 고정원판(772) 및 제 3회전축(771)의 선단에 결합되어 회전운동하는 제동레버(773)를 포함한다.

제 3회전축(771)은 미도시하고 있지만 제 1 및 제 2회전축(61,62)과 마찬가지로, 중앙에 서로 다른 방향으로 나사산이 형성되는 조절부 및 선단에 일측을 향해 돌출되어 형성되는 고정키를 구비한다. 조절부에는 제 3회전축(771)의 회전 방향에 따라 거리가 조절되는 한 쌍의 결합부가 결합된다.

제동레버(773)는 막대 형상으로 형성되고, 일측에 제 3회전축(771)의 선단에 결합되도록 관통되어 형성되는 삽입공 및 키홈을 구비한다.

즉, 제동레버(773)를 미리 설정된 초기 위치에 위치시키면, 조절부에 결합된 한 쌍의 결합부가 일정 거리를 유지함에 따라 제 3드럼(75)은 제 3브레이크슈(76)의 방해없이 원활하게 회전하고, 종동축(12)은 전달유닛(70')의 회전방향에 따라 회전한다.

반면, 제동레버(773)를 일측 방향으로 회전시키면, 조절부에 결합된 한 쌍의 결합부가 서로 가까워지는 방향으로 이동하면서 제 3브레이크슈(76)의 원주 길이가 줄어들게 된다.

따라서 제 3드럼(75)이 제 3브레이크슈(76)와의 마찰력에 의해 제동되어 종동축(12)의 제동 동작이 이루어진다.

이에 따라, 본 발명은 정회전 또는 역회전시 회전방향을 전환하는 경우, 선택레버를 중립상태로 위치시킨 후, 제동레버를 회전시켜 종동축을 제동함으로써, 회전 방향을 전환하기 위한 대기시간을 최소화할 수 있다.

상기의 실시 예들에서 제 1 내지 제 3브레이크 유닛은 드럼과 브레이크슈로 이루어지는 것으로 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도 13은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치의 단면도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 정회전 및 역회전 가능한 클러치는 드럼과 브레이크슈 대신에 디스크와 캘리퍼를 구비한다.

즉, 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20',30')은 각각 원판 형상의 제 1 및 제 2디스크(25,35)와 제 1 및 제 2디스크(25,35)의 일측에 설치되고 유압에 의해 동작하여 제 1 및 제 2디스크(25,35)를 제동하는 제 1 및 제 2캘리퍼(26,36)를 포함한다.

제 1 및 제 2캘리퍼(26,36)는 유압호스(27,37)를 통해 미도시된 유압실린더의 수축 및 팽창 동작에 의해 전달되는 유압으로 동작하여 제 1 및 제 2디스크(25,35)를 제동한다.

그리고 본 실시 예에서는 선택유닛(60)이 제거되고, 상기 유압실린더의 조작레버가 제 1 및 제 2브레이크 유닛(20',30')을 제동하도록 선택하는 선택유닛(60)의 동작을 대신 수행하게 된다.

이때, 하우징(10")에는 선택유닛(60)이 설치되는 장착부(15)가 제거된다.

이에 따라, 본 발명은 제 1 및 제 2브레이크 유닛을 드럼과 브레이크슈만이 아니라 디스크와 캘리퍼를 이용한 유압 브레이크와 같이 다양한 형태의 브레이크 장치로 변경하여 적용할 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 2단으로 구비되는 선기어와 유성기어를 조합한 유성기어 유닛의 회전운동을 이용해 종동축의 회전을 중지시키는 중립 동작과 원동축의 회전 방향을 선택적으로 전환하여 종동축을 정회전 및 역회전시킬 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 명세서의 종래기술에서는 선박에 적용되는 유압식 클러치를 이용하여 설명하였으나, 본 발명은 선박뿐만 아니라 엔진이나 모터의 회전력을 선택적으로 단속하는 클러치 장치에 적용되는 다양한 일반 산업기계장치에 적용될 수 있는 것임에 유의하여야 한다.

본 발명은 클러치의 단속 동작에 따라 엔진이나 모터의 회전력을 정회전 또는 역회전시키거나 중립 및 제동 동작하도록 할 수 있는 클러치 장치를 개발하는데 적용이 가능하다.

10: 하우징 11: 원동축
111: 제 1선기어 12: 종동축
13,14: 제 1,제 2커버 131,141: 결합공
132,142: 제 1,제 2장착부 15: 장착부
151: 결합부 152: 삽입공
153: 삽입홈 20,30: 제 1,제 2브레이크 유닛
21,31: 제 1,제 2드럼 22,32: 브레이크슈
221,321: 절단면 222,322: 결합돌기
23,33: 슬리브 331: 제 1내치기어
24: 베어링 34: 제 2선기어
40,50: 제 1,제 2유성기어 유닛 41,51: 제 1,제 2유성기어
42,52: 제 1,제 2고정판 60: 선택유닛
61,62: 제 1,제 2회전축 611,621: 고정키
63: 고정원판 64,64': 선택기어
641,641': 삽입공 642,642': 키홈
65: 선택레버 651: 삽입공
66,67: 조절부 661,662,671,672: 결합부
70: 전달유닛 71: 케이스
72: 슬리브 73: 제 2내치기어
721,722: 결합축 74,74': 베어링

Claims (7)

1. 원통 형상으로 형성되는 하우징,
   상기 하우징의 내부에 구비되고, 중앙부에 엔진의 원동축이 결합되는 결합공이 형성되는 제 1 및 제 2브레이크 유닛,
   상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛의 내부에 설치되는 제 1 및 제 2유성기어 유닛,
   상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛을 제동 동작하도록 선택하는 선택유닛 및
   상기 선택유닛의 회전상태에 기초하여 상기 제 1 및 제 2유성기어 유닛의 회전력을 선택적으로 종동축에 전달하는 전달유닛을 포함하고,
   상기 선택유닛은 상기 원동축의 수직 방향을 따라 상기 하우징에 장착되는 제 1 및 제 2회전축, 상기 제 1 및 제 2회전축을 상기 하우징에 고정하는 한 쌍의 고정원판, 상기 제 1 및 제 2회전축의 선단에 각각 서로 맞물리게 결합되는 한 쌍의 선택기어 및 상기 제 1 및 제 2회전축 중 어느 하나의 선단에 결합되어 회전 운동하는 선택레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
2. 원통 형상으로 형성되는 하우징,
   상기 하우징의 내부에 구비되고, 중앙부에 엔진의 원동축이 결합되는 결합공이 형성되는 제 1 내지 제 3브레이크 유닛,
   상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛의 내부에 설치되는 제 1 및 제 2유성기어 유닛,
   상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛을 제동 동작하도록 선택하는 선택유닛,
   상기 선택유닛의 회전상태에 기초하여 상기 제 1 및 제 2유성기어 유닛의 회전력을 선택적으로 종동축에 전달하는 전달유닛 및
   상기 전달유닛에 결합되는 종동축을 제동하도록 상기 제 3브레이크 유닛의 제동 동작을 선택하는 제동수단을 포함하고,
   상기 선택유닛은 상기 원동축의 수직 방향을 따라 상기 하우징에 장착되는 제 1 및 제 2회전축, 상기 제 1 및 제 2회전축을 상기 하우징에 고정하는 한 쌍의 고정원판, 상기 제 1 및 제 2회전축의 선단에 각각 서로 맞물리게 결합되는 한 쌍의 선택기어 및 상기 제 1 및 제 2회전축 중 어느 하나의 선단에 결합되어 회전 운동하는 선택레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2유성기어 유닛은
   상기 원동축 또는 상기 제 2브레이크 유닛에 형성되는 제 1 및 제 2선기어,
   상기 제 1 및 제 2선기어와 각각 결합되는 제 1 및 제 2유성기어 그리고
   상기 제 1 및 제 2유성기어를 고정하는 고정축이 마련되는 제 1 및 제 2고정판을 포함하는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2브레이크 유닛은
   일측이 개구된 원통 형성으로 형성되는 드럼 및
   상기 드럼의 외주면에 결합되는 브레이크슈를 포함하고,
   상기 브레이크슈는 링 형상으로 형성되며, 하부 일측이 절단된 절단면과 상기 절단면의 선단 하부에 핀이 결합되는 결합홈이 형성된 결합돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
5. 삭제
6. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2회전축은
   서로 다른 방향으로 나사산이 형성되는 조절부를 구비하고,
   상기 조절부에는 상기 브레이크슈에 구비된 결합돌기와 핀 결합되는 한 쌍의 결합부가 결합되는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.
7. 제 2항에 있어서, 상기 제 3브레이크 유닛은
   상기 전달유닛의 일측에 형성되는 드럼과
   상기 드럼의 외주면에 결합되는 브레이크슈를 포함하고,
   상기 제동수단은
   상기 원동축의 수직 방향을 따라 상기 하우징에 장착되는 제 3회전축,
   상기 제 3회전축을 상기 하우징에 고정하는 고정원판 및
   상기 제 3회전축의 선단에 결합되어 회전운동하는 제동레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 정회전 및 역회전 가능한 클러치.

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