KR101734878B1 - 선박용 조타기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단일 모터를 이용하여 제어 특성이 우수하고 구조가 간단한 선박용 조타기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선박용 조타기에 있어서, 회전축을 포함하며 선체에 고정되는 모터; 선체에 고정되는 케이싱, 상기 케이싱에 회전결합하는 입력축, 상기 입력축 일끝단에 고정되는 입력기어, 상기 케이싱에 회전결합하며, 상기 입력축과 90도 각도로 배치되되 서로 회전 방향이 반대인 2개의 출력축, 상기 각 출력축의 일끝단에 고정되며 상기 입력기어와 치합하는 각각의 출력기어를 포함하는 변속기; 선체에 고정되며, 상기 변속기의 각 출력축의 동력으로 동작하는 작동부를 포함하는 동일한 2개의 선형 액추에이터; 및 상기 각 선형 액추에이터의 작동부에 의하여 회전하는 타축체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 조타기{Steering gear for ship}

본 발명은 선박용 조타기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 이용되는 전기식 액추에이터를 이용하여 구조가 간단한 선박용 조타기에 관한 것이다.

통상 선박에는 선박의 진행 방향을 조정하기 위한 조타기기 설치되어 있으며, 상기 조타기는 선박의 선미에 설치된 타의 회동각도를 조정하기 위한 구성으로, 다양한 구동 방식이 제안되어 있다.

예를 들면, 등록특허 제622237호에는 전기모터와 상기 전기모터에 연결되는 유압펌프와 상기 유압펌프와 유압실린더를 연결하는 고압 파이프와, 상기 유압실린더에 연결되어 방향을 조향하는 타와 연결하는 스톡으로 구성된 선박용 조타기에 있어서, 상기 조타기 장치와 일체형인 일체형 받침대와, 일측이 스톡의 일측에 연결되고, 타측은 상기 일체형 받침대에 연결되는 1 유압실린더와, 일측이 스톡의 다른 일측에 연결되고, 타측은 상기 일체형 받침대에 연결되는 2 유압실린더와, 상기 1, 2 유압실린더의 양 끝단의, 상기 스톡과의 연결부위와 상기 일체형 받침대의 내부에 설치한 자동 조심 베어링으로 구성된 것을 특징으로 하는 선박용 조타기가 개시되어 있다.

또한, 등록특허 제1126959호에는 왕복구동되는 램축과, 상기 램축에 맞물림가능한 맞물림 수단과, 상기 맞물림 수단에 연결되어 상기 램축의 왕복운동을 회전운동으로 바꾸어 타간을 회전구동하는 회전 구동 기구를 구비한 조타기에 있어서, 상기 램축을 축선으로 직각으로 이등분하여 제 1 램축과 제 2 램축으로 분할하고, 상기 맞물림 수단을 상기 제 1 램축과 제 2 램축의 분할부의 축단부면에 회전가능하게 접촉시키는 원통체로 구성하는 동시에, 상기 원통체를 회전가능하게 지지하고 상기 제 1 램축과 제 2 램축의 왕복운동에 의한 상기 원통체의 회전운동을 거쳐 상기 타간을 회전구동하게 하는 틸러(tiller)를 구비한 조타기의 구성이 개시되어 있다.

또한, 등록특허 제1334523호에는 항주체에 회전운동 가능하게 지지되어 있는 타축과, 타축에 고정되어 일체로 회전운동하는 타판을 회전운동하는 조타기에 있어서, 타축을 회전운동시키는 구동 기구가 유압 계통에 접속된 유압 액추에이터를 구비하고 하고, 유압 계통은, 기름의 흡입/토출 방향 및 토출 유량을 가변으로 하는 주유압 펌프와, 유압 계통내를 소정의 압력으로 유지하는 부스트 펌프와, 유압 계통내의 부압 영역 형성에 수반되는 주유압 펌프의 캐비테이션을 방지하는 유압 저장 수단의 어큐뮬레이터를 구비한 조타기가 개시되어 있다.

상기한 바와 같이, 종래 조타기는 적어도 2개의 액추에이터를 이용하여 타의 각도를 조정한다. 이때 사용되는 액추에이터는 대부분 유압 액추에이터를 이용하여 구성되며, 하나의 액추에이터가 연장되는 경우 반대편 액추에이터가 수축하는 형태로 상호 교호적으로 동작한다.

상기와 같은 유압식 액추에이터는 높은 구동력의 장점은 있으나, 유압 펌프, 유압 밸브와 같이 주변 시설들의 구비가 필수적이며, 유지 보수가 어려우며, 제어장치 구현이 복잡한 단점이 있어 소형 선박과 같은 경우에는 전기식 액추에이터를 이용한 새로운 방식이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 단일 모터를 이용하여 제어 특성이 우수하고 구조가 간단한 선박용 조타기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 선박용 조타기에 있어서, 회전축을 포함하며 선체에 고정되는 모터; 선체에 고정되는 케이싱, 상기 케이싱에 회전결합하는 입력축, 상기 입력축 일끝단에 고정되는 입력기어, 상기 케이싱에 회전결합하며, 상기 입력축과 90도 각도로 배치되되 서로 회전 방향이 반대인 2개의 출력축, 상기 각 출력축의 일끝단에 고정되며 상기 입력기어와 치합하는 각각의 출력기어를 포함하는 변속기; 선체에 고정되며, 상기 변속기의 각 출력축의 동력으로 동작하는 작동부를 포함하는 동일한 2개의 선형 액추에이터; 및 상기 각 선형 액추에이터의 작동부에 의하여 회전하는 타축체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 선형 액추에이터는: 선체에 고정되는 몸체; 상기 몸체의 길이 방향에 따라 이동하는 작동부; 상기 몸체의 일측에 회전결합하는 작동축; 및 상기 작동축에 결합하는 작동기어;를 포함하며, 상기 작동기어는 상기 변속기의 출력축에 형성된 전동기어와 치합하여 상기 변속기의 동력을 상기 작동축으로 전달하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 타축체는 선체에 회전결합하는 타축, 상기 타축에 양측으로 연장형성되는 레버 및 상기 레버에 대칭적으로 형성되는 슬롯을 포함하며, 상기 작동부의 끝단에는 결합부가 형성되고 상기 결합부가 상기 슬롯에 삽입되어 회전력을 전달하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 모터 및 상기 2개의 선형 액추에이터로 구성되는 작동장치를 복수개로 구비하고, 각각의 작동장치가 상기 타축체에 개별적으로 결합하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 타축체는 2개의 타축으로 구성되고, 상기 2개의 선형 액추에이터는 각각의 타축에 형성된 레버와 각각 결합하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 변속기는 상기 케이싱에 결합하는 비상축과 상기 비상축의 일단에 형성되어 상기 2개의 출력기어와 동시에 치합하는 비상기어를 더 포함하며, 모터 고장시 상기 비상축의 타단에 핸들을 결합하여 수동으로 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 선박용 조타기는 모터와 상기 모터에 연결되어 동력을 배분하는 변속기와 상기 변속기에 각각 연결되어 상호 교호적으로 동작하는 2개의 선형 액추에이터를 포함하여 구성되어, 전기적 신호에 따라 선박의 조타를 수행할 수 있어 구조가 제어특성이 우수하고, 또한 구조가 간단하여 유지보수가 편리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 조타기의 구성도이며,
도 2는 도 1에 도시된 변속기의 구성도이며,
도 3은 도 1에 도시된 선형 액추에이터의 구성도이며,
도 4는 도 1의 작동 상태도이며,
도 5는 도 1에 도시된 타축체의 구성도이며,
도 6은 도 2의 다른 실시예이며,
도 7은 도 1의 다른 실시예이며,
도 8은 도 1의 또 다른 실시예이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에 따른 선박용 조타기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 모터(10), 상기 모터(10)의 출력축에 연결되는 변속기(20), 상기 변속기(20)의 각 출력단에 연결되는 선형 액추에이터(40), 상기 선형 액추에이터(40)의 작동부와 결합하여 회전하는 타축체(60)을 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 모터(10)는 통상의 전기식으로 구동하는 모터이며, 외부 전원과 전원의 제어에 의하여 회전 방향이 조절되는 구성으로 선체에 고정되고, 회전하는 회전축(11)을 포함하여 구성된다.

필요한 경우, 상기 모터(10)에는 회전수를 감속시키기 위한 별도의 변속기를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 모터(10)의 회전축(11)은 역시 선체에 고정되는 변속기(20)에 연결되어 동력을 전달한다.

상기 변속기(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 케이싱(30), 상기 케이싱(30)에 회전 결합하는 입력축(21), 상기 입력축(21)의 일끝단에 고정되는 입력기어(31), 상기 입력축(21)과 90도 각도로 상기 케이싱(30)에 회전 결합하는 2개의 출력축(22), 상기 출력축(22)의 일끝단에 고정되어 상기 입력기어(31)와 치합하는 출력기어(32)를 포함하여 구성되며, 이때 상기 2개의 출력기어(32)는 동일한 크기로 구성된다.

따라서, 상기 변속기(20)는 상기 입력축(21)이 회전하는 경우, 상기 출력축(22)은 상기 입력기어(31) 및 출력기어(32)의 기어비에 의하여 결정되는 회전비로 회전하되, 서로 반대 방향으로 회전한다.

이때 상기 입력기어(21)와 출력 기어(22)는 베벨 기어 및 베벨 기어 조합 또는 크라운 기어 및 스퍼 기어의 조합으로 구성될 수 있다.

그리고 상기 입력축(21)의 타끝단에는 상기 모터(10)의 회전축(11)이 축간 연결을 위한 커플링에 의하여 연결된다.

또한, 상기 2개의 출력축(22)의 끝단에는 동일한 크기의 전동기어(33)가 결합하며, 상기 각 전동기어(33)에 역시 동일한 크기 및 특성의 선형 액추에이터(40)가 각각 결합한다.

한편, 상기 선형 액추에이터(40)는 도 3에 도시된 바와 같이, 선체에 고정되는 몸체(41), 상기 몸체(41)의 일단에 형성되는 작동부(42), 상기 몸체(41)의 타단에 형성되는 작동축(43), 상기 작동축(43)의 끝단에 형성되는 작동기어(44)를 포함하여 구성된다.

이때 상기 작동부(42)와 상기 작동축(43)은 리드스크류 등과 같이 나사 결합하며, 따라서 상기 작동축(43)이 회전하는 경우 상기 몸체(41)에서 연장되는 작동부(42)의 길이가 변화되어 상기 선형 액추에이터(40)의 스트로크가 변화된다.

상기 작동기어(44)는 상기 전동기어(33)와 결합하며, 상기 작동기어(44) 및 상기 전동기어(33)는 베벨 기어 및 베벨기어 조합 또는 크라운 기어 및 스퍼 기어 조합으로 구현된다.

상기와 같은 구성에 의하여 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모터(10)가 회전하는 경우 상기 선형 액추에이터(40)의 작동부(42)의 길이가 변경된다. 예를 들어, 일측의 상기 선형 액추에이터(40)의 작동부(42) 끝단이 하단 방향으로 이동하는 경우, 다른 측의 선형 액추에이터(40)의 작동부(42) 끝단은 동일 길이로 상단 방향으로 이동한다. 물론 모터(10) 회전을 반대로 하는 경우 상기 선형 액추에이터(40)의 동작은 반대로 진행된다.

이때 상기 작동부(42)의 끝단에는 결합부(49)가 형성되며, 상기 결합부(49)는 원형 형태로 구성되는 것이 바람직하며, 필요한 경우, 원통 형상이 상기 작동부(42)에 회전 결합하는 형태로 구성될 수 있다.

한편, 상기 타축체(60)는 도 5에 도시된 바와 같이, 선체에 회전결합하는 타축(61)과 상기 타축(61)에 연장형성되는 레버(62), 상기 레버(62)의 길이 방향으로 대칭형으로 형성되는 2개의 슬롯(63)을 포함하여 구성된다.

이때 상기 레버(62)는 타축(61)을 중심으로 수평 형태로 배치되며, 상기 슬롯(63) 역시 수평으로 배치된다.

상기 각 슬롯(63)에 상기 작동부(42)에 형성된 결합부(49)가 삽입 결합하며, 선형 액추에이터(40)의 동작에 따라 상기 슬롯(63)의 길이 방향으로 이동하면서 상기 타축(61)의 각도를 변경시킨다.

따라서 상기 모터(10)가 회전하는 경우 상기 타축체(60)는 도 4에 도시된 바와 같이, 좌우 방향으로 회전한다.

한편, 상기 모터(10) 또는 전원부의 고장에 의하여 동작이 불가한 경우에는 상기 모터(10)의 회전축(11)을 입력축(21)을 분리한 후, 상기 입력추(21)에 별도의 핸들을 부착하는 경우, 수동으로 조타기를 구동할 수 있다.

또한 비상 시에는 상기 방식과 달리 별도의 구성에 의하여 수동 동작하도록 구성할 수 있다. 예를 들면, 상기 변속기(20)에는 도 6에 도시된 바와 같이, 별도의 비상축(28)과 상기 비상축(28)의 일단에 형성되는 비상기어(38)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 비상기어(38)는 상기 출력기어(32)와 치합되며, 상기 입력기어(31)와는 분리되어 위치한다.

상기 모터(10)가 고장 시 상기 비상축(28)의 끝단에 핸들을 부착하여 수동으로 상기 타축체(60)를 구동할 수 있으므로, 비상 시에 사용할 수 있는 안전 장치로 활용 가능하다.

한편, 본 발명에 따른 선박용 조타기(100)는 도 7에 도시된 바와 같이, 단일 타축체(60)에 대하여 모터(10), 변속기(20) 및 2개의 선형 액추에이터(40)로 구성되는 동작장치를 서로 마주보는 복수개로 구성할 수 있으며, 상기 구성은 구동력을 증가시키는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 선박용 조타기(100)는 도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 타축체(60)로 구성되는 시스템에 단일 동작장치로 구동할 수 있는 형태로도 구성할 수 있다. 상기 구성에서는 전동기어(33)와 작동기어(44)가 생략되고, 바로 출력축(22)과 작동축(43)이 연결된다. 그리고 상기 각 타축체(60)의 일단은 연결봉에 의하여 서로 연결도록 구성하는 것이 구조적으로 유리하다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

10: 모터 11: 회전축
20: 변속기 21: 입력축
22: 출력축 28: 비상축
30: 케이싱 31: 입력기어
32: 출력기어 33: 전동기어
38: 비상기어 40: 선형 액추에이터
41: 몸체 42: 작동부
43: 작동축 44: 작동기어
49: 결합부 60: 타축체
61: 타축 62: 레버
63: 슬롯 100: 선박용 조타기

Claims (6)

1. 선박용 조타기에 있어서,
   회전축을 포함하며 선체에 고정되는 모터;
   선체에 고정되는 케이싱, 상기 케이싱에 회전결합하는 입력축, 상기 입력축 일끝단에 고정되는 입력기어, 상기 케이싱에 회전결합하며, 상기 입력축과 90도 각도로 배치되되 서로 회전 방향이 반대인 2개의 출력축, 상기 각 출력축의 일끝단에 고정되며 상기 입력기어와 치합하는 각각의 출력기어를 포함하는 변속기;
   선체에 고정되며, 상기 변속기의 각 출력축의 동력으로 동작하는 작동부를 포함하는 동일한 2개의 선형 액추에이터; 및
   상기 각 선형 액추에이터의 작동부에 의하여 회전하는 타축체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타기.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 선형 액추에이터는:
   선체에 고정되는 몸체;
   상기 몸체의 길이 방향에 따라 이동하는 작동부;
   상기 몸체의 일측에 회전결합하는 작동축; 및
   상기 작동축에 결합하는 작동기어;를 포함하며,
   상기 작동기어는 상기 변속기의 출력축에 형성된 전동기어와 치합하여 상기 변속기의 동력을 상기 작동축으로 전달하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타기.
   
3. 청구항 2에 있어서, 상기 타축체는 선체에 회전결합하는 타축, 상기 타축에 양측으로 연장형성되는 레버 및 상기 레버에 대칭적으로 형성되는 슬롯을 포함하며, 상기 작동부의 끝단에는 결합부가 형성되고 상기 결합부가 상기 슬롯에 삽입되어 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타기.
   
4. 청구항 1에 있어서, 상기 모터 및 상기 2개의 선형 액추에이터로 구성되는 작동장치를 복수개로 구비하고, 각각의 작동장치가 상기 타축체에 개별적으로 결합하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타기.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 타축체는 2개의 타축으로 구성되고, 상기 2개의 선형 액추에이터는 각각의 타축에 형성된 레버와 각각 결합하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타기.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변속기는 상기 케이싱에 결합하는 비상축과 상기 비상축의 일단에 형성되어 상기 2개의 출력기어와 동시에 치합하는 비상기어를 더 포함하며, 모터 고장시 상기 비상축의 타단에 핸들을 결합하여 수동으로 조절하는 것을 특징으로 하는 선박용 조타기.
   

Images