KR101387298B1 - 발전기의 과부하 차단 클러치 - Google Patents

발전기의 과부하 차단 클러치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전기의 과부하 차단 클러치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치는, 외주연 일측에 제1 플랜지(112)가 형성되고 타측에 원동 유닛(200)이 연결되어 동력을 전달 받는 클러치 허브(110); 상기 클러치 허브(110)의 외주연에 배치되는 제1, 제2, 제3 마찰판(131)(132)(133)을 포함하는 마찰판 유닛(130); 상기 클러치 허브(110)의 외주연에 배치되고 상기 제1 마찰판(131)과 상기 제2 마찰판(132)의 사이에 배치되어 마찰판 유닛(130)에 압력을 가하는 탄성가압 유닛(140); 상기 클러치 허브(110)의 외주연에 설치되고 일측면이 상기 제1 마찰판(131)과 마찰되는 리테이너(150); 및 내주연에 제2 플랜지(122)가 형성되고 상기 제2 플랜지(122)는 상기 제2 마찰판(132)과 상기 제3 마찰판(133)의 사이에 배치되어 마찰력이 전달되며, 외주연에 커플링(300)이 연결되는 클러치 하우징(120);을 포함한다.

Description

발전기의 과부하 차단 클러치 {Overload protection Clutch of Generator}
본 발명은 발전기의 과부하 차단 클러치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엔진을 시동하거나 정지할 때에 로터의 관성에 의해 과부하 또는 오버 토크(over torque)가 발생하면, 이러한 과부하 또는 오버 토크가 발전기의 내부로 전달되는 것을 차단할 수 있도록 하는 발전기의 과부하 차단 클러치에 관한 것이다.
일반적으로 엔진을 시동하거나 정지할 때에 로터의 관성에 의해 과부하 또는 오버 토크(over torque)가 발생할 수 있다. 이러한 과부하 또는 토크가 발전기의 내부로 전달되는 경우에는 발전기의 고장을 유발할 수 있으므로 과부하 또는 토크가 발전기에 전달되는 것을 차단하여야 한다.
종래에 알려진 기술로서 접시 스프링, 코일 스프링 및 마찰판 등으로 구성되는 클러치 기술이 있다. 이러한 종래의 클러치 기술은 외형의 크기가 비대하여 많은 공간을 점유하는 문제점이 있다. 또한, 크기가 큰 부속품(클러치)는 엔진의 구성부품으로 장착하는데 어려움이 있다.
또한, 종래의 클러치 기술은 마찰판이 마찰될 때에 적절하게 냉각을 시킬 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래의 클러치 기술은 마찰판의 냉각이 어려움으로써 저속의 엔진과 발전기에 적용되고, 12,000rpm이상의 고속 엔진과 발전기에는 적용하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 클러치 기술은 고용량 부하조건에서 내구성 확보에 어려움이 있고, 이로서 대형엔진에는 적용하지 못하는 문제점이 있다.
따라서 회전수가 고속인 엔진/발전기 또는 고용량 부하 조건에서 사용되는 엔진/발전기에서 과부하를 적절하게 차단할 수 있도록 하는 클러치가 요구된다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 지속적으로 냉각시킬 수 있도록 하여 회전수가 12,000rpm이상의 고속에서도 과부하 차단의 작용을 구현할 수 있도록 하는 발전기의 과부하 차단 클러치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 냉각을 구현하면서도 클러치의 부피를 소형으로 제공이 가능하도록 하는 발전기의 과부하 차단 클러치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치는, 외주연 일측에 제1 플랜지(112)가 형성되고 타측에 원동 유닛(200)이 연결되어 동력을 전달 받는 클러치 허브(110); 상기 클러치 허브(110)의 외주연에 배치되는 제1, 제2, 제3 마찰판(131)(132)(133)을 포함하는 마찰판 유닛(130); 상기 클러치 허브(110)의 외주연에 배치되고 상기 제1 마찰판(131)과 상기 제2 마찰판(132)의 사이에 배치되어 마찰판 유닛(130)에 압력을 가하는 탄성가압 유닛(140); 상기 클러치 허브(110)의 외주연에 설치되고 일측면이 상기 제1 마찰판(131)과 마찰되는 리테이너(150); 및 내주연에 제2 플랜지(122)가 형성되고 상기 제2 플랜지(122)는 상기 제2 마찰판(132)과 상기 제3 마찰판(133)의 사이에 배치되어 마찰력이 전달되며, 외주연에 커플링(300)이 연결되는 클러치 하우징(120);을 포함한다.
본 발명에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치는, 상기 클러치 허브(110)와 상기 클러치 하우징(120)은 내주연과 외주연이 관통하도록 각각 냉각 오일 홀(114)(124);이 형성되어 상기 클러치 허브(110)의 내부와 상기 클러치 하우징(120)의 외부에서 제공되는 쿨런트가 상기 제1, 제2, 제3 마찰판(131)(132)(133)과 상기 복수의 인너 링(141)(143)(145)과 상기 복수의 아웃터 링(142)(144)을 냉각시키도록 하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치의 상기 탄성가압 유닛(140)은 외경표면에 각각 외경사면이 형성된 복수의 인너 링(141)(143)(145); 및 상기 인너링(141)(143)(145)의 사이사이에 배치되고 상기 외경사면과 접촉되도록 내경표면에 각각 내경사면이 형성되며 내경이 좁아지는 방향으로 복원력을 작용하여 상기 복수의 인너 링(141)(143)(145)간의 간격이 벌어지도록 하는 복수의 아웃터 링(142)(144);을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치는, 상기 클러치 허브(110)의 외주연에 설치되는 고정링(170); 및 상기 리테이너(150)와 상기 고정링(170)의 사이에 배치되어 상기 제1, 제2 아웃터 링(142)(144)의 스프링 장력이 조절되어 상기 제1 플랜지(112)와 상기 제2 플랜지(122)간의 마찰력이 조절되도록 하는 어저스트 링(160);을 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치는 지속적으로 쿨런트(coolant)를 공급할 수 있도록 함으로써 마찰판에서 발생하는 마찰열을 냉각시킬 수 있고, 이로써 회전수가 12,000rpm이상의 고속에서도 과부하 차단의 작용을 구현할 수 있다.
또한, 발명에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치는 인너 링의 외경외측 쪽에 아웃터 링을 상호 경사면으로 접촉하도록 복수로 배치하고, 인너 링과 아웃터 스프링의 외측에 마찰판 유닛을 배치함으로써, 인너 링과 아웃터 링의 복원력에 의해 마찰판이 클러치 허브의 길이 방향으로 밀착되도록 구성될 수 있고, 이로써 협소한 공간에서도 큰 마찰력을 발생시킬 수 있어 소형의 클러치를 구현할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치를 발전기의 한쪽에 설치된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치에 대해서 설명한다.
첨부도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치를 발전기의 한쪽에 설치된 예를 설명하기 위한 도면이고, 첨부도면 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치를 설명하기 위한 도면이고, 첨부도면 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치를 발전기의 한쪽에 설치된 예를 설명하기 위한 도면이다.
원동 유닛(200)에서 출력되는 동력은 커플링(300)을 경유하여 종동 유닛(500)으로 전동된다.
좀 더 상세하게는 커플링(300)은 비틀림 진동 커플링일 수 있고, 커플링(300)의 출력 측에는 전동 샤프트(400)가 배치된다. 전동 샤프트(400)의 외경에는 기어가 형성되고 기어는 종동 유닛(500)와 맞물린다.
한편 커플링(300)은 바디 프레임(600)이 내에 배치되고, 바디 프레임(600)의 내부에는 쿨런트가 채워져 순환되며 그 쿨런트는 커플링(300)을 냉각시킨다.
본 발명의 일실시예에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치(100)는 상술한 커플링(300)의 한쪽에 설치되고, 과부하 차단 클러치(100)의 다른 한쪽에는 원동 유닛(200)의 구동 샤프트(210)에 연결된다.
즉, 원동 유닛(200)인 발전기에서 출력되는 동력은 과부하 차단 클러치(100)와 커플링(300) 및 전동 샤프트(400)를 경유하여 종동 유닛(500)으로 전동하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 과부하 차단 클러치(100)의 구성은 첨부도면 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 클러치 허브(110)의 외경외측에 클러치 하우징(120)이 배치되고, 클러치 허브(110)와 클러치 하우징(120)의 사이에 복수의 마찰판 유닛(130)과 탄성가압 유닛(140)이 배치되어 마찰력에 의해 동력이 전달된다.
클러치 허브(110)는 외주연 일측에 제1 플랜지(112)가 형성되고, 내경 한쪽에는 스플라인(116)이 형성되며, 외주연 외경 표면에는 그루브(118)이 형성된다.
상술한 스플라인(116)에는 원동 유닛(200)의 구동 샤프트(210)와 연결되어 동력을 전달 받는다.
또한, 클러치 허브(110)은 내주연과 외주연이 관통하도록 복수의 냉각 오일 홀(114)이 형성되어 클러치 허브(110)의 내부에서 제공되는 쿨런트가 마찰판 유닛(130)과 탄성가압 유닛(140)을 냉각시키도록 한다.
또한, 그루브(118)는 복수의 냉각 오일 홀(114)과 연통되게 형성되어 냉각 오일 홀(114)을 통하여 제공된 쿨런트가 그루브(118)를 경유하여 마찰판 유닛(300)과 탄성가압 유닛(140)을 냉각시킨다.
상술한 마찰판 유닛(130)은 클러치 허브(110)의 외주연에 배치되고, 제1, 제2, 제3 마찰판(131)(132)(133)의 복수로 구비된다.
상술한 탄성가압 유닛(140)은 제1, 제2, 제3 인너 링(141)(143)(145)과 제1, 제2 아웃터 링(142)(144)으로 복수로 구비된다.
제1, 제2, 제3 인너 링(141)(143)(145)은 클러치 허브(110)의 외주연에 배치되고 상술한 제1 마찰판(131)과 상술한 제2 마찰판(132)의 사이에 배치된다.
또한, 제1 인너 링(141)은 외경표면에 제1 외경사면(141a)이 형성되고, 제2 인너 링(143)의 외경표면에 제2, 제3 외경사면(143a, 143b)이 형성되며, 제3 인너 링(145)의 외경표면에 제4 외경사면(145a)이 형성된다.
제1 아웃터 링(142)은 제1 인너링(141)과 제2 인너링(143)의 사이에 배치되고, 제2 아웃터 링(144)은 제2 인너링(143)과 제3 인너링(145)의 사이에 배치된다.
또한, 제1, 제2 아웃터 링(142)(144)의 내경 표면에는 상술한 외경사면과 접촉되도록 내경표면에 각각 내경사면이 형성된다.
또한, 제1, 제2 아웃터 링(142)(144)은 내경이 좁아지는 방향으로 복원력을 작용한다.
즉, 제1, 제2 아웃터 링(142)(144)의 복원력은 제1, 제2, 제3 인너링(141)(143)(145)의 외주연에 작용된다. 이로써 제1, 제2 아웃터 링(142)(144)의 내경사면과 제1, 제2, 제3 인너링(141)(143)(145)의 외경사면과 습동되어 복수의 인너 링(141)(143)(145)간의 간격이 벌어지는 방향으로 힘이 작용된다.
클러치 하우징(120)은 내주연에 제2 플랜지(122)가 형성되고 제2 플랜지(122)는 제2 마찰판(132)과 제3 마찰판(133)의 사이에 배치된다. 즉, 상술한 탄성가압 유닛(140)의 복원력은 마찰판 유닛(130)에 의해 제1 플랜지(112)와 제2 플랜지(122)가 밀착되어 마찰력이 향상되고 이로써 마찰력에 의해 클러치 허브(110)쪽에서 클러치 하우징(120)쪽으로 동력이 전달되는 것이다.
또한, 클러치 하우징(120)은 외주연에 제3 플랜지(126)이 형성되고, 제3 플랜지(126)는 상술한 커플링(300)이 연결된다.
또한, 클러치 하우징(120)은 내주연과 외주연이 관통하도록 각각 냉각 오일 홀(124)이 형성되고, 클러치 하우징(120)의 외부에서 제공되는 쿨런트가 마찰판 유닛(130)과 탄성가압 유닛(140)을 냉각시킨다.
리테이너(150)는 클러치 허브(110)의 외주연에 설치되고 일측면이 마찰판 유닛(130) 중에 제1 마찰판(131)과 마찰된다. 또한, 리테이너(150)는 탄성가압 유닛(140)을 정렬하도록 한다.
리테이너(150)는 설치되는 위치가가 변될 수 있는데, 이렇게 위치가 변화됨에 따라 탄성가압 유닛(140)의 장력이 조절된다. 예컨대, 리테이너(150)가 제2 플랜지(122)와 가까워지는 방향으로 위치가 변하면 탄성가압 유닛(140)에 긴장력이 높아지고, 리테이너(150)가 제2 플랜지(122)와 멀어지는 방향으로 위치가 변하면 탄성가압 유닛(140)은 긴장력이 이완되어 느슨해진다.
즉, 리테이너(150)의 위치 변화에 따라 마찰판 유닛(130)과 제1, 제2 플랜지(112)(122)간의 압착력이 가변되는 것이다. 리테이너(150)의 위치를 가변시키는 실시예로서 어저스트 링(160)과 고정링(170)으로 구성될 수 있다.
고정링(170)은 클러치 허브(110)의 외주연에 설치되고 상기 리테이너(150)의 외측에 배치된다. 즉 고정링(170)은 리테이너(150)와 어저스트 링(160)이 이탈되는 것을 방지한다.
어저스트 링(160)은 리테이너(150)와 상기 고정링(170)의 사이에 배치된다. 어저스트 링(160)은 소정의 두께(t)를 가진다. 두께(t)가 두꺼울수록 리테이너(150)는 탄성가압 유닛(140)에 긴장시키고, 두께(t)가 얇을수록 리테이너(150)는 탄성가압 유닛(140)에 이완시킨다.
즉, 어저스트 링(160)은 두께(t)가 다양하게 구비할 수 있고, 두께(t)가 다른 어저스트 링(160)으로 교체함으로써 제1, 제2 아웃터 링(142)(144)의 스프링 장력이 조절되는 것이다. 이로써 제1 플랜지(112)와 제2 플랜지(122)간의 마찰력이 조절되는 것이다.
한편, 클러치 하우징(120)와 리테이너(150)의 사이에 부싱(180)이 더 배치될 수 있고, 부싱(180)은 클러치 허브(110)와 클러치 하우징(120)간의 회전 강성을 향상시킨다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 일실시예에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치(100)는 일반적인 상황일 때에는 원동기 유닛(200)에서 동력이 출력되면 클러치 허브(110)과 클러치 하우징(120)의 사이에 마찰판 유닛(130)의 마찰력에 의해 동력이 전동되어 커플링(300)쪽으로 입력된다.
다른 한편으로, 비정상적인 과부하가 작용되면, 예를 들면, 엔진을 시동하거나 정지할 때에 과부하 또는 오버 토크가 발생할 수 있다.
상술한 바와 같은 과부하 또는 오버 토크가 발생하면 마찰판 유닛(130)과 제1, 제2 플랜지(112)(122)간에 미끄럼이 발생하여 설계된 토크 이상의 동력은 차단된다.
이로써 과부하 또는 오버 토크로 인하여 발전기 및 발전기 구동시스템의 안전성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치(100)는 지속적으로 쿨런트(coolant)를 공급할 수 있도록 함으로써 마찰판 유닛(130)과 탄성가압 유닛(140)에서 발생하는 마찰열을 냉각시킬 수 있다. 이로써 회전수가 12,000rpm이상의 고속에서도 과부하 차단 및 보호의 작용을 구현할 수 있다.
또한, 발명의 일실시예에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치(100)은 복수의 인너 링(141)(143)(145)의 외경 쪽에 복수의 아웃터 링(142)(144)을 상호 경사면으로 접촉하도록 복수로 배치하고, 복수의 인너 링(141)(143)(145)과 복수의 아웃터 링(142)(144)의 외측에 마찰판 유닛(130)을 배치하여 구성함으로써, 과부하 차단 클러치(100)의 외관 크기를 작게 제공할 수 있다.
이로써 협소한 공간에서도 마찰력으로 일반적인 동력을 전달하고, 과부하 또는 오버 토크는 차단하도록 구현할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 따른 발전기의 과부하 차단 클러치는 발전기, 엔진을 시동하거나 정지할 때에 로터의 관성에 의해 과부하 또는 오버 토크(over torque)가 발생하면, 이러한 과부하 또는 오버 토크가 발전기의 내부로 전달되는 것을 차단하는 데에 이용될 수 있다.
100: 발전기의 과부하 차단 클러치 110: 클러치 허브
112: 제1 플랜지 114: 제2 냉각 오일 홀
116: 스플라인 118: 그루브
120: 클러치 하우징 122, 126: 제2, 제3 플랜지
124: 제1 냉각 오일 홀 130: 마찰판 유닛
131, 132, 133: 제1, 제2, 제3 마찰판
140: 탄성가압 유닛
141, 143, 145: 제1, 제2, 제3 인너 링
142, 144: 제1, 제2 아웃터 링
141a, 143a, 143b, 145a: 제1, 제2, 제3, 제4 외경사면
142a, 142b, 144a, 144b: 제1, 제2, 제3, 제4 내경사면
150: 리테이너 160: 어저스트 링
170: 고정 링 180: 부싱
200: 원동 유닛 210: 구동 샤프트
300: 커플링 400: 전동 샤프트
500: 종동 유닛

Claims (4)

  1. 외주연 일측에 제1 플랜지(112)가 형성되고 타측에 원동 유닛(200)이 연결되어 동력을 전달 받는 클러치 허브(110);
    상기 클러치 허브(110)의 외주연에 배치되는 제1, 제2, 제3 마찰판(131)(132)(133)을 포함하는 마찰판 유닛(130);
    상기 클러치 허브(110)의 외주연에 배치되고 상기 제1 마찰판(131)과 상기 제2 마찰판(132)의 사이에 배치되어 마찰판 유닛(130)에 압력을 가하는 탄성가압 유닛(140);
    상기 클러치 허브(110)의 외주연에 설치되고 일측면이 상기 제1 마찰판(131)과 마찰되는 리테이너(150); 및
    내주연에 제2 플랜지(122)가 형성되고 상기 제2 플랜지(122)는 상기 제2 마찰판(132)과 상기 제3 마찰판(133)의 사이에 배치되어 마찰력이 전달되며, 외주연에 커플링(300)이 연결되는 클러치 하우징(120);
    을 포함하는 발전기의 과부하 차단 클러치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 클러치 허브(110)와 상기 클러치 하우징(120)은 내주연과 외주연이 관통하도록 각각 냉각 오일 홀(114)(124);이 형성되어 상기 클러치 허브(110)의 내부와 상기 클러치 하우징(120)의 외부에서 제공되는 쿨런트가 상기 제1, 제2, 제3 마찰판(131)(132)(133)과 복수의 인너 링(141)(143)(145)과 복수의 아웃터 링(142)(144)을 냉각시키도록 하는 것을 특징으로 하는 발전기의 과부하 차단 클러치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 탄성가압 유닛(140)은
    외경표면에 각각 외경사면이 형성된 복수의 인너 링(141)(143)(145); 및
    상기 인너링(141)(143)(145)의 사이사이에 배치되고 상기 외경사면과 접촉되도록 내경표면에 각각 내경사면이 형성되며 내경이 좁아지는 방향으로 복원력을 작용하여 상기 복수의 인너 링(141)(143)(145)간의 간격이 벌어지도록 하는 복수의 아웃터 링(142)(144);
    을 포함하는 발전기의 과부하 차단 클러치
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 클러치 허브(110)의 외주연에 설치되는 고정링(170); 및
    상기 리테이너(150)와 상기 고정링(170)의 사이에 배치되어 상기 제1, 제2 아웃터 링(142)(144)의 스프링 장력이 조절되어 상기 제1 플랜지(112)와 상기 제2 플랜지(122)간의 마찰력이 조절되도록 하는 어저스트 링(160);
    을 더 포함하는 발전기의 과부하 차단 클러치.
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