KR101106954B1

KR101106954B1 - 유체를 이용한 토크전달장치

Info

Publication number: KR101106954B1
Application number: KR1020090060602A
Authority: KR
Inventors: 김준
Original assignee: 김준
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2012-01-20
Also published as: KR20110003022A

Abstract

본 발명은 유체를 이용한 토그전달장치에 관한 것이다. 본 발명의 유체를 이용한 토크전달장치는 케이싱과, 케이싱에 회전 가능하게 설치되는 제1 축봉과, 케이싱에 회전 가능하게 설치되어 제1 축봉과 평행하게 배치되는 제2 축봉과, 제1 축봉의 외주에 동축으로 구비되어 제1 축봉과 연동하여 회전 가능한 제1 디스크와, 제2 축봉의 외주에 동축으로 구비되어 제2 축봉과 연동하여 회전 가능한 제2 디스크를 포함하되, 제1 디스크와 제2 디스크는 제1 및 제2 축봉의 길이 방향으로 일부가 마주하는 위치에서 근접 배치된다. 여기서, 케이싱은, 내부에 점성 유체가 채워진다. 상기 구성에 의하면, 유체의 점성을 이용하여 토크를 전달하기 때문에 작은 토크라도 안정적이고 지속적으로 전달할 수 있는 이점이 있으며, 디스크의 크기 비율을 조절함에 따라 구동축과 피구동축의 회전속도비를 조절함으로써 피구동축에 전달되는 토크를 용이하게 조절할 수 있는 이점이 있다.

토크전달장치, 점성 유체, 디스크,

Description

유체를 이용한 토크전달장치{HYDRODYNAMIC TORQUE TRANSMITTING DEVICE}

본 발명은 토크전달장치에 관한 것으로, 특히 유체의 점성을 이용하여 구동체의 토크를 피구동체에 전달할 수 있도록 된 토크전달장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유체를 이용한 토크전달장치는 유체가 채워진 케이싱 내부에 펌프 임펠러와 터빈 임펠러가 마주하도록 배치되고, 펌프 임펠러는 구동체의 구동축과 연결되고, 터빈 임펠러는 피구동체의 피구동축과 연결되는 구조로 되어 구동축에 의해 펌프 임펠러가 회전하면 케이싱 내부의 유체는 원심력에 의해 압출되어 터빈 임펠러에 운동에너지를 전달하는 순환운동을 하게 됨으로써 구동체의 토크를 피구동체에 전달하도록 된 것이다. 이러한 유체를 이용한 토크전달장치는 기계적인 결합이 없기 때문에 기어식의 변속기와 조합하면 발진할 때, 변속할 때 등의 충격과 소음이 감소되고, 또 기관의 비틀림진동이 전달되지 않으며, 차축에서의 과부하로부터 기관을 보호할 수 있어 자동차와 선박 등에 널리 사용되고 있다

그러나 이러한 토크전달장치는 펌프 임펠러가 저속으로 회전할 경우 발생하는 슬립 현상에 의해 터빈 임펠러에 토크가 제대로 전달되지 않기 때문에 토크를 지속적이고 안정적으로 전달해야 하는 기계장치에는 채용이 곤란한 문제점이 있었 다. 또한, 종래의 토크전달장치는 구동축의 토크를 그대로 종동축에 전달하기 때문에 구동축과 피구동축의 회전 속도비를 조절하기가 어려웠으며, 이에 따라 구동축과 피구동축의 회전속도비를 조절해야 할 경우 기어박스 등의 구성을 더 구비해야 하는 번거로움이 있었다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 토크의 크기에 상관없이 토크를 지속적이고 안정적으로 전달할 수 있도록 된 유체를 이용한 토크전달장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 구동축과 피구동축의 회전속도비를 조절할 수 있도록 된 유체를 이용한 토크전달장치를 제공하는 것이다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 유체를 이용한 토크전달장치는 케이싱과, 케이싱에 회전 가능하게 설치되는 제1 축봉과, 케이싱에 회전 가능하게 설치되어 제1 축봉과 평행하게 배치되는 제2 축봉과, 제1 축봉의 외주에 동축으로 구비되어 제1 축봉과 연동하여 회전 가능한 제1 디스크와, 제2 축봉의 외주에 동축으로 구비되어 제2 축봉과 연동하여 회전 가능한 제2 디스크를 포함하되, 제1 디스크와 제2 디스크는 제1 및 제2 축봉의 길이 방향으로 일부가 마주하는 위치에서 근접 배치된다.

여기서, 제1 디스크는, 케이싱 내부에 수용되며, 제1 축봉의 길이를 따라 소 정간격 이격 배치된 복수개로 구비되고, 제2 디스크는, 케이싱 내부에 수용되며, 제2 축봉의 길이를 따라 소정간격 이격 배치된 복수개로 구비되며, 복수개의 제1 및 제2 디스크는, 상대 디스크의 간격을 통해 상대 디스크의 영역으로 삽입되어 제1 및 제2 축봉의 길이 방향과 대응하는 양측면이 상대 디스크와 마주하도록 배치된다.

또한, 케이싱은, 내부에 점성 유체가 채워지며, 점성 유체는 점액을 포함한다.

또한, 제1 및 제2 디스크는, 점성 유체의 점성도를 극대화할 수 있도록 서로 접촉하지 않는 최소한의 거리로 이격 배치된다.

또한, 제1 축봉은, 구동체에 연결되어 구동체에 의해 회전 가능하고, 제2 축봉은, 피구동체와 연결된다.

본 발명의 유체를 이용한 토크전달장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 유체의 점성을 이용하여 토크를 전달하기 때문에 작은 토크라도 안정적이고 지속적으로 전달할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 디스크의 크기 비율을 조절함에 따라 구동축과 피구동축의 회전속도비를 조절함으로써 피구동축에 전달되는 토크를 용이하게 조절할 수 있는 이점이 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 유체를 이용한 토크전달장치의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 토크전달장치를 보인 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 토크전달장치의 내부를 보인 측면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명의 토크전달장치(100)는 내부에 점성 유체가 채워지는 케이싱(110)과, 케이싱(110)에 회전 가능하게 설치되는 제1 축봉(120)과, 케이싱(110)에 회전 가능하게 설치되어 제1 축봉(120)과 평행하게 배치되는 제2 축봉(130)과, 제1 축봉(120)의 외주에 동축으로 구비되어 제1 축봉(120)과 연동하여 회전 가능한 복수의 제1 디스크(140)와, 제2 축봉(130) 외주에 동축으로 구비되어 제2 축봉(130)과 연동하여 회전 가능하고 제1 디스크(140)와 상대하도록 배치된 복수의 제2 디스크(150)를 포함한다.

케이싱(110)은 내부에 공간부(111)를 갖는 함체 형상으로서, 제1 축봉(120)이 설치되는 제1 통공(112a, 112b)과 제2 축봉(130)이 설치되는 제2 통공(113a, 113a)과 공간부(111)에 유체를 주입하기 위한 주입구(114) 및 공간부(111) 내의 유체를 외부로 배출하기 위한 배출구(115)를 갖는다. 제1 통공(112a 112b)은 y축 방향과 대응하는 케이싱(110)의 양측면 중심 상부에 각각 공간부(111)와 연통하도록 마련되고, 제2 통공(113a, 113b)은 y축 방향과 대응하는 케이싱(110)의 양측면 중심 하부에 각각 공간부(111)와 연통하도록 마련된다. 주입구(114)는 케이싱(110)의 상부에 공간부(111)와 연통하도록 마련되고, 배출구(115)는 케이싱(110)의 하부에 공간부(111)와 연통하도록 마련된다. 주입구(114)와 배출구(115)는 캡(116)에 의해 선택적으로 개폐 가능하고, 캡(116)은 주입구(114) 또는 배출구(115)에 나사결합 가능한 탭(tap) 형태로 마련된다. 이러한 구성의 케이싱(110)은 x축 방향 중 심이 z축 및 y축 방향으로 절단되어 분리 가능하고 체결수단(117)에 의해 결합된다. 이에 따라, 제1 통공(112a, 112b)과 제2 통공(113a, 113b)은 케이싱(110)이 분리 될 경우 반원형의 홈 형상을 가지게 되고, 케이싱(110)이 결합될 경우 원형의 구멍 형상을 가진다. 이러한 케이싱(110)의 구조는 케이싱(110)에 대하여 각 축봉(120, 130)을 용이하게 설치하고, 공간부(111)에 각 디스크(140, 150)를 용이하게 배치할 수 있도록 된 것이다. 여기서, 공간부(111)에 채워지는 점성 유체는 비교적 점성이 높이 점액 형태로 구비되는 것이 바람직하다.

제1 축봉(120)은 소정길이로 연장된 원형 단면의 봉으로서, 길이방향 양측 단부가 각각 케이싱(110)의 각 제1 통공(112a, 112b)에 거치됨에 따라 케이싱(110)에 회전 가능하게 설치된다. 이에 따라, 제1 축봉(120)은 양측 단부가 케이싱(110)에 지지되고 양측 단부 사이가 공간부(111)에 수용된다. 여기서, 서로 면접하는 제1 축봉(120)의 외주면과 제1 통공(112a, 112b)의 내주면은 제1 축봉(120)의 회전에 의한 마찰저항을 최소화할 수 있도록 정밀 다듬질 이상의 표면 처리되고 그리스(grease) 등의 윤활유가 도포되는 것이 바람직하다. 이러한 제1 축봉(120)은 길이방향의 어느 일단이 구동체(도시되지 않음) 또는 구동체의 구동축(도시되지 않음)과 연결된다.

제2 축봉(130)은 소정길이로 연장된 원형 단면의 봉으로서, 길이방향 양측 단부가 각각 케이싱(110) 양측의 각 제2 통공(113a, 113b)에 거치됨에 따라 케이싱(110)에 회전 가능하게 설치되고 제1 축봉(120)과 평행하게 배치된다. 이에 따라, 제1 축봉(120)은 양측 단부가 케이싱(110)에 지지되고 양측 단부 사이가 공간 부(111)에 수용된다. 여기서, 서로 면접하는 제2 축봉(130)의 외주면과 제2 통공(113a, 113b)의 내주면은 제2 축봉(130)의 회전에 의한 마찰저항을 최소화할 수 있도록 정밀 다듬질 이상의 표면 처리되고 그리스(grease) 등의 윤활유가 도포되는 것이 바람직하다. 이러한 제2 축봉(130)은 길이방향의 어느 일단이 피구동체(도시되지 않음) 또는 피구동체의 피구동축(도시되지 않음)과 연결된다.

도 3은 본 발명에 따른 토크전달장치에 채용된 디스크를 보인 정면도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 디스크(140)는 소정 두께를 갖는 원판 형태로서 제1 축봉(120)의 외주에 동축으로 구비되어 제1 축봉(120)과 연동하여 회전 가능하고 복수로 구비되어 제1 축봉(120)의 길이를 따라 소정간격 이격 배치된다. 바람직하게는 제1 디스크(140)는 제1 축봉(120)과 일체로 마련된다. 제2 디스크(150)는 소정 두께를 갖는 원판 형태로서 제2 축봉(130)의 외주에 동축으로 구비되어 제2 축봉(130)과 연동하여 회전 가능하고 복수로 구비되어 제2 축봉(130)의 길이를 따라 소정간격 이격 배치된다. 바람직하게는 제2 디스크(150)는 제2 축봉(130)과 일체로 마련된다. 여기서, 제1 및 제2 디스크(140, 150)는 필요에 따라 별도로 마련되어 대응되는 각 축봉(120, 130)에 고정될 수 있으며 축봉(120, 130)에 대하여 선택적으로 분리 가능하도록 고정 핀(pin, 도시되지 않음) 등에 의해 고정되는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 디스크(140, 150)는 케이싱(110)에 대하여 각 축봉(120, 130)이 설치될 경우, y축 방향과 대응하는 양측면 일부가 서로 상대하도록 공간부(111) 내에 배치된다. 더욱 상세히 설명하면, 각 디스크(140, 150)는 상대 디스크(140, 150)의 간격을 통해 상대 디스크(140, 150)의 영역 내로 삽입되어 y축 방향, 즉 제1 및 제2 축봉(120, 130)의 길이방향과 대응하는 양측면 일부가 서로 마주하도록 배치되는 것이다. 여기서, 제1 및 제2 디스크(140, 150)는 제1 및 제2 디스크(140, 150) 사이의 유체 점성도를 극대화할 수 있도록 서로 접촉하지 않는 최소한의 거리로 이격 배치된다.

이러한 구성의 토크전달장치(100)는 구동체에 의해 토크가 전달되어 제1 축봉(120)이 회전하면 제1 디스크(140)와 제2 디스크(150) 사이의 유체 점성에 의해 제2 디스크(150)가 제1 디스크(140)에 의해 견인되고, 이에 따라 제2 축봉(130)이 회전하게 됨으로써 구동체의 토크가 피구동체에 전달되도록 한 것이다. 또한, 제1 및 제2 디스크(140, 150)를 기어 연결 구조 형태로 배치하여 제1 및 제2 디스크(140, 150)의 크기 비율에 따라 제1 및 제2 축봉(120, 130)의 회전 속도비를 조절할 수 있도록 함으로써 피구동체에 전달되는 토크를 조절할 수 있도록 한 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 토크전달장치를 보인 분리 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 토크전달장치의 내부를 보인 측면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 토크전달장치에 채용된 디스크를 보인 정면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 토크전달장치 110 : 케이싱

111 : 공간부 112a, 112b : 제1 통공

113a, 113b : 제2 통공 114 : 주입구

115 : 배출구 116 : 캡

117 : 체결수단 120 : 제1 축봉

130 : 제2 축봉 140 : 제1 디스크

150 : 제2 디스크

Claims

구동체의 토크를 피구동체에 전달하기 위한 토크전달장치로서,

케이싱과;

상기 케이싱에 회전 가능하게 설치되는 제1 축봉과;

상기 케이싱에 회전 가능하게 설치되어 상기 제1 축봉과 평행하게 배치되는 제2 축봉과;

상기 제1 축봉의 외주에 동축으로 구비되어 상기 제1 축봉과 연동하여 회전 가능한 제1 디스크와;

상기 제2 축봉의 외주에 동축으로 구비되어 상기 제2 축봉과 연동하여 회전 가능한 제2 디스크를 포함하되,

상기 제1 디스크와 상기 제2 디스크는 상기 제1 및 제2 축봉의 길이 방향으로 일부가 마주하는 위치에서 근접 배치되는 토크전달장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 디스크는, 상기 케이싱 내부에 수용되며, 상기 제1 축봉의 길이를 따라 소정간격 이격 배치된 복수개로 구비되고,

상기 제2 디스크는, 상기 케이싱 내부에 수용되며, 상기 제2 축봉의 길이를 따라 소정간격 이격 배치된 복수개로 구비되며,

복수개의 제1 및 제2 디스크는, 상대 디스크의 간격을 통해 상대 디스크의 영역으로 삽입되어 상기 제1 및 제2 축봉의 길이 방향과 대응하는 양측면이 상대 디스크와 마주하도록 배치되는, 토크전달장치.
제1항에 있어서,

상기 케이싱은, 내부에 점성 유체가 채워지며, 상기 점성 유체는 점액을 포함하는 토크전달장치.
제3항에 있어서,

상기 제1 및 제2 디스크는, 상기 점성 유체의 점성도를 극대화할 수 있도록 서로 접촉하지 않는 최소한의 거리로 이격 배치되는, 토크전달장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 축봉은, 상기 구동체에 연결되어 상기 구동체에 의해 회전 가능하고,

상기 제2 축봉은, 상기 피구동체와 연결되는, 토크전달장치.