KR102033314B1 - 선외추진기용 동력전달이 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동력을 발생시키는 엔진부와 상기 엔진부에서 발생한 동력을 전달하는 동력전달부 및 상기 동력전달부의 동력전달 샤프트(150)로부터 동력을 전달받아 회전상태를 변경할 수 있는 기어박스(100)를 포함하는 선외추진기(500)에 관한 것으로, 상기 엔진부는 선내에 위치하고 있어서 해수와의 충돌에 의한 부식의 문제가 발생하지 않고, 300마력 이상의 고출력을 낼 수 있고, 상기 기어박스(100)에는 해상에서 운전시에 파도에 의한 요동에도 정상적인 동력전달이 이루어질 수 있도록 상하 방향의 장축이 수직방향이고, 단축이 수평방향인 타원 형상의 개구부(108)를 포함하는 기어박스 케이스(105); 상기 기어박스 케이스(105)에는 제2, 3 헬리컬 기어(160)(180)가 고정되어 기어맞춤 상태가 변동되지 않도록 유지시켜주는 기어박스 가이드(120); 상기 기어박스 케이스(105)의 후면부에 좌우 측의 기어박스 가이드(120)에 의해서 고정되는 상기 제2, 3 헬리컬 기어(160)(180)와, 기어맞춤되어 있고 상기 동력전달 샤프트(150)가 중심을 관통하는 제1 헬리컬 기어(140); 상기 제2, 3헬리컬 기어(160)(180)를 관통하는 콘클러치(200)를 포함하는 기어박스 축(110); 상기 콘클러치(200)의 위치 이동에 따라 중립 또는 상기 제2, 3 헬리컬 기어(160)(180)와 기어맞춤되어 동력출력 샤프트(210)의 회전 방향을 변환시킬 수 있는 제4 헬리컬 기어(130);를 구비하되, 상기 기어박스(100)는 선미에 장착되어 선체 밖으로 노출되어 있으며, 상기 동력출력 샤프트(210)의 하면부는 상기 동력출력 샤프트(210)의 방향에 대하여 수직한 방향으로 프로펠러(260)가 배치되어 있어 상기 동력출력 샤프트(210)에 장착되어 있는 제4 헬리컬 기어(130)의 회전방향에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있고, 상기 기어박스(100)의 하측에는 프로펠러(260)의 위치를 바꿔 방향 전환을 유도하는 로워유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선외추진기용 동력전달이 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스{FREE TILTING, ROTATABLE AND REVERSIBLE GEAR BOX FOR OUTBOARD PROPULSION SYSTEM}

본 발명은 선외추진기용 동력전달이 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스에 관한 것이다.

일반적으로 요트나 대형 보트 등에는 선체 내부에 장착된 엔진을 주 동력원으로 사용하지만, 이보다 작은 크기의 보트 들에는 주로 선체외부에 작은 크기의 엔진인 선외기(outboard motor)를 장착하여 적게는 2마력에서 많게는 350마력 가량의 추진력을 얻고 있다.

도 1은 종래 사용되는 수직형 선외기의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 해상용 선외기는 일반적인 가솔린 엔진 또는 디젤 엔진과 마찬가지로 가솔린 연료 또는 디젤 연료를 연소하여 실린더 내부의 피스톤이 왕복운동을 하게 되며, 이러한 왕복 운동의 힘을 회전운동의 힘으로 변환하여 프로펠러에 전달함으로써 추진력을 얻게 된다.

이에 따라 고속으로 왕복 운동 및 회전운동을 하게 되는 선외기 내부는 계속적인 마찰 및 열이 발생하게 되며, 이러한 마찰 및 열에 의하여 선외기 내부 부품의 파손이 이어지게 된다.

이와 같은 해상용 선외기는 실린더 및 크랭크샤프트의 방향 또는 피스톤의 왕복운동의 방향에 따라 일반적으로 수평 또는 수직형 선외기로 구분된다.

일반적으로 작은 크기의 보트 들에는 주로 선체 외부에 작은 크기의 엔진인 선외기(outboard motor)를 장착하여 적게는 2마력에서 크게는 350마력 가량의 추진력을 얻고 있다. 다만, 선외기에 사용되는 엔진은 가솔린 엔진으로서 연료 비용이 과다하게 소요되고, 출력이 적어 크기가 큰 요트나 대형 보트 등에는 사용될 수 없으며, 이와 같이 크기가 큰 선박에는 선체 내부에 장착된 디젤엔진을 주 동력원으로 사용하고, 엔진에서 발생된 동력을 선체 외부에 장착된 추진장치(stern drive)로 전달하여 추진력을 얻는 선내기(inboard engine) 방식을 널리 사용하고 있다.

그러나 상기와 같은 선내기 방식을 사용할 경우, 동력을 생산하는 엔진은 선체 내부에 위치하므로 해수와 닿지 않은 장점이 있으나, 선체의 구조적인 특징 상 추진장치 및 프로펠러 등이 항상 해수면 아래에 위치하게 되므로 부품의 수명이 단축될 뿐만 아니라, 해조류 및 따개비 등의 이물질이 부착되어 추진장치의 고장이 잦고, 이로 인하여 엔진의 수명까지 급격히 감소되는 등의 문제점이 있다.

또한 로프나 이물질 등이 프로펠러에 감긴 경우 수리를 하려고 하여도 선미에서 멀 뿐만 아니라 수중에 위치하고 있기 때문에 사람이 작업하기가 쉽지 않아 시간과 비용 및 인력이 과다 소요되는 문제점이 있었다.

도 2 및 도 3은 각각 종래 사용되던 선외기용 추진장치의 개략도와 사시도이다.

이와 같은 문제점을 해결하고자 선내기 방식의 엔진 및 추진장치의 구조를 선외기 방식과 유사하게 설계하여, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 선체 외부에 위치하는 추진장치를 틸팅(tilting)하여 해수면 위로 일정 각도 들어올리는 구조가 사용되어 왔으며, 대한민국 공개특허 제10-2007-117600호, 대한민국 공개특허 제10-2013-143235호등이 공개된 바 있다.

그러나 이러한 종래의 장치로는 선체 외부에 위치하는 추진장치를 들어올리는 틸팅 각도가 상당히 제한되기 때문에 추진장치를 완전히 들어올리지 못하고, 일부분이 물속에 잠기게 되는 경우가 발생하게 되므로 앞서 검토한 부품 부식 및 이물질 부착 등의 동일한 문제가 있다.

또한 추진장치를 들어올리기 위하여 일정거리의 슬라이딩 거리가 필요하게 되므로 기어박스의 크기가 커지게 되고, 슬라이딩 공차 길이로 인하여 안전상의 위험성이 존재하는 문제점이 있었다.

선박에 적용되는 선내기는 출력이 높은 디젤 엔진(diesel engine)을 사용하고 있으나, 엔진으로부터 나오는 동력이 샤프트를 통하여 선외에 설치되는 프로펠러로 동력이 전달되고, 동력전달 과정에서 샤프트는 선체를 관통하도록 설치됨에 따라 관통부위의 수밀이 요구되어 구조가 복잡하고, 정비소요가 많으며, 프로펠러가 선저에 위치함에 따라 잦은 손상이 뒤따름은 물론 선박의 방향 선회를 위해서는 방향타를 통해 추진력의 방향을 변경해 주게 되므로 선미의 구조 및 운용이 복잡한 단점이 있다.

한편 선외기의 경우 엔진과 동력전달장치 및 프로펠러가 선박의후부에 일체식으로 설치되어 선미에서의 작업 공간이 축소되며, 선미 방향의 시야의 확보를 어렵게 하는 문제점을 보유하고 있으며, 엔진 또한 휘발유를 연료로 하는 가솔린 기관을 사용함으로써 출력이 낮고, 높은 연료비와 유지비를 부담해야 하는 단점이 있다. 그러나 선외기의 경우, 추진 효율을 높이기 위하여 선박이 선수 또는 선미로 기울어지는 기울기(trim) 상태에 따라 선박 후미 격벽과의 사이에 설치되는 선외기의 각도를 조절하게 되어 있다.

이에 따라 선내기(inboard motor)의 장점인 고출력의 디젤 엔진을 탑재하면서도 선외기의 장점인 기울기(trim) 조정의 장점만을 살리고 단점을 보완할 수 있는 신개념의 추진체계인 콤보 아웃드라이브 시스템 체계가 도 4에 도시된 바와 같이, 대한민국 공개특허 제10-2007-117600호(선박추진장치), 대한민국 공개특허 제10-2013-143235호(회전식 선미추진장치) 등이 공개된 바 있다.

그러나 기존 대한민국 공개특허 제10-2007-117600호, 대한민국 공개특허 제10-2013-143235호에서의 제한점은 선외추진기의 기울기(tilting)을 위하여 스프링샤프트(spring shaft)를 사용하고 있으나, 스프링샤프트(spring shaft)는 동력 전달이 이루어지고 있는 상태에서는 최대 15˚ 이내에서만 스프링 샤프트(spring shaft)의 기울기(tilting)가 가능하며, 엔진이 정지된 상태로 미사용 상태일 경우, 선외에 설치되는 부분을 수면 위로 거치시에 60˚까지의 기울기가 가능하도록 되어 있으나, 스프링샤프트(spring shaft)가 굴절된 상태로 회전하거나 장기간 굴절된 상태로 거치됨에 따라 스프링 샤프트(spring shaft)의 물리적 기계적 성질의 변화로 인한 전동발생 및 효율저하의 문제점이 있어 이를 개선, 해결하는 방안을 발명하게 되었다.

한국공개특허 공보 10-2007-0117600호(선박추진장치) 한국 공개특허 제10-2013-143235호(회전식 선미추진장치)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 스프링 샤프트(spring shaft)를 고정샤프트(rigid shaft)로 대체하여 안정성을 확보하면서도 스프링 샤프트(spring shaft)가 가지고 있는 기울기 효과(tilting effect)를 가질 수 있는 동력전달이 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 현재의 추진기를 구동할 때, 기어박스 내에 위치하는 콘클러치를 사용하여 전진과 후진을 변경 운전하는 방식을 사용하여 왔으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 선외추진기용 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스를 이용한 선외기의 경우에는 콘 클러치를 사용하여 동력전달기구로부터 전달되어 오는 동력을 이용하여 전진 및 후진 동작을 수행할 수 있도록 구성되는 선외추진기용 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스를 이용한 선외추진기의 운전방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 일 실시예의 선외추진기에 장착되는 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스는, 동력을 발생시키는 엔진부와 상기 엔진부에서 발생한 동력을 전달하는 동력전달부 및 상기 동력전달부의 동력전달 샤프트로부터 동력을 전달받아 회전상태를 변경할 수 있는 기어박스를 포함하는 선외추진기에 있어서, 상기 엔진부는 선내에 위치하고 있어서 해수와의 접촉에 의한 부식의 문제가 발생하지 않고, 300마력 이상의 고출력을 낼 수 있으며, 상기 기어박스에는 해상에서 운전시에 파도에 의한 요동에도 동력전달에 정상적인 동력전달이 이루어질 수 있도록 상하 방향의 장축이 수직방향이고, 단축이 수평방향인 타원 형상의 개구부를 포함하는 기어박스 케이스;와, 상기 기어박스 케이스는 제2, 3 헬리컬 기어가 고정되어 기어맞춤 상태가 변동되지 않도록 유지시켜주는 기어박스 가이드; 상기 기어박스 케이스의 후면부에 좌우 측의 기어박스 가이드에 의해서 고정되는 상기 제2, 3 헬리컬 기어와 기어맞춤되어 있고 상기 동력전달 샤프트가 중심을 관통하는 제1 헬리컬 기어;와 상기 제2, 3헬리컬 기어를 관통하는 콘클러치를 포함하는 기어박스 축; 및 상기 콘클러치의 위치 이동에 따라 상기 제2, 3 헬리컬 기어와 기어맞춤되어 있는 동력출력 샤프트의 회전 방향을 변환시킬 수 있는 제4 헬리컬 기어;를 포함하되, 상기 기어박스는 선미에 장착되어 선체 밖으로 노출되어 있으며, 상기 동력출력 샤프트의 후면부는 상기 동력출력 샤프트의 방향에 대하여 수직한 방향으로 프로펠러가 배치되어 있어서, 상기 동력출력 샤프트에 장착되어 있는 제4 헬리컬 기어의 회전방향에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기어박스의 하측.에는, 로워 유닛이 장착되고,. 상기 로워유닛의 방향을 바꾸고 상기 프로펠러의 회전방향을 바꾸는 방식으로 조향과 전후진을 수행할 수 있는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 선외추진기에 장착되는 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스의 운전방법에 있어서, (a) 기어 박스 내에 콘클러치를 기어박스 축의 제2 , 3 헬리컬 기어 사이에 배치하여 상기 선외추진기를 중립 상태로 유지하는 단계(S110); (b) 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스로 유입되는 동력전달샤프트의 회전으로 제2 ,3 헬리컬 기어를 반대방향, 여기서 반대 방향이라 함은 제1 헬리컬 기어가 시계 방향으로 회전하는 경우에, 상기 제2 헬리컬 기어가 반시계 방향으로 회전하고, 제3 헬리컬기어가 반시계 방향으로 회전시키는단계(s120);와, (c) 상기 콘클러치를 레버로 좌측 또는 우측으로 이동시켜 수평동력전달기어를 회전시키고, 상기 수평동력전달기어와 기어맞춤되어 있는 제4 헬리컬 기어를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 단계(s130); 및 (d) 상기 제4 헬리컬 기어와 연결되어 있는 동력출력 샤프트와 상기 동력출력 샤프트에 수직방향으로 연결되어 있는 프로펠러를 회전시켜서 상기 선외기를 전진 또는 후진시키는 단계(s140)을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 선외기에는 트림틸트가 장착되어 있어서, 상기 선외기가 수심이 얕은 바다를 운전할 때에는, 상기 선외기에 장착되어 있는 기어박스를 상승시키고, 이와 동시에 상기 기어박스의 하측에 연결되어 있는 프로펠러의 위치를 상승시킬 수 있어서, 해초 등이나 이물질이 존재하는 깊이가 얕은 하천에서도 운항할 수 있는 것일 수 있다.

도 1은 종래 사용되는 수직형 선외추진기를 도시한 사시도이다.
도 2는종래 사용되는 선외추진기용 추진장치를 도시한 개략도이다.
도 3은 종래 사용되는 선외추진기용 추진장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선외추진기용 기어박스가 선외추진기 상부에 장착되어 있는 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달 샤프트가 기어박스 케이스를 관통하여 기어박스에 연결되어 있는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선외추진기에 장착되는 기어박스의 내부 구조를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스의 동력전달 상황을 보여주는 기어박스의 평면도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고, "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 선외추진기용 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스의 구성에 대하여 살펴본다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선외추진기용 기어박스가 선외추진기 상부에 장착되어 있는 상태를 보여주는 도면이다.

도 4를 참조하면, 기어박스의 전면부에 형성된 동력전달샤프트동력전달샤프트를 통해서 기어박스(100)에 장착되어 있는 콘클러치(200)로 프로펠러(260)쪽으로 동력이 전달되도록 구성될 수 있다.

본 발명은 선내에 설치된 디젤엔진의 추진력을 선외추진기로 전달함에 있어서, 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스(100)를 포함하는 선외추진기(500)에 관한 것이다. 특히 기존에 존재하던 스프링 샤프트(spring shaft)의 동력 전달 방식을 고정축(rigid shaft)를 사용하되, 기울기 조정(trim tilt)이 가능하도록 하여, 진동을 배제시키고, 추진효율을 증가시키기 위하여 발명된 것이다.

특히 본원 발명의 일 실시예에 따르면, 선외추진기(500)의 동력전환수단인 기어박스(100)를 선외추진기(500)의 선미 부분에 장착하여 이로부터 선외추진기(500)의 추진 수단인 프로펠러(260)의 동력전달을 원할하게 유지할 수 있고 선외추진기(500)의 항해 중에도 동력 전달에 대한 매개수단인 기어박스(100)의 구조에 특이성이 있기 때문에 원할하고 안정적인 동력전달이 이루어지도록 설계되어 있는 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스(100)를 포함하는 선외추진기(500)에 관한 것이다.

본 발명은 선체 내부에 위치하는 엔진으로부터 선체 외부인 선미에 위치하는 추진장치로 동력을 전달하여 프로펠러(260)의 회전으로 추진 동력을 발생시키는 방식이며, 이와 같은 동력 전달 과정에서 콘클러치(200)를 포함하는 기어박스의 동력전달샤프트(150)가 삽입되는 입구에 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능하도록 구멍인 개구부(108)를 병설하여 동력전달샤프트(150)의 입사각의 변화에도 불구하고, 프로펠러(260)를 포함하는 추진장치에 동력을 효율적으로 전달하여 충분히 큰 동력을 전달하면서도 안정적으로 선외추진기(500)를 운항할 수 있는 선외추진기(500)용 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스(100)를 제공한다.이와 같이 본 발명은 선체 내부에 위치하는 엔진(도 1 참조)과 상기 엔진으로부터 발생된 동력을 전달하는 동력전달 수단인 동력전달 샤프트(150); 및 상기 동력전달샤프트(150)의 기울기를 조절할 수 있는 기어박스 입구를 포함하고, 상기 기어박스(100)에는 콘클러치(200)를 포함하고 있어서, 기어박스(100)에 배치된 제1 내지 제4 헬리컬 기어(140, 130, 160, 180)로부터 동력을 전달하는 방향을 전환할 수 있다.

상기 기어박스(100)의 하측에는 동력출력 샤프트(210)가 배치되어 있고, 상기 동력출력 샤프트(210)에 전달된 동력을 전달하기 위한 프로펠러샤프트(250)가 배치되어 있어서 프로펠러(260)를 상기 동력출력 샤프트(210)로부터 전달된 동력의 방향에 맞추어 상기 프로펠러(260)를 회전시킬 수 있다.

도 4에서는 상하회동 기어박스(100)를 두 개 장착한 상태의 선외추진기(500)를 보여주고 있지만, 경우와 선외기(500)의 크기에 따라서 하나의 상하회동 기어박스(100)를 장착할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스(100)를 구비한 선외추진기(500)에 있어서는, 선외추진기(500) 상부에 설치되나, 상기 기어박스(100)의 적용은 다양할 수 있다. 즉 엔진은 선내에 위치하고 동력을 유니버설 조인트(universal joint)를 통해 선외에 설치된 프로펠러(260)의 방향을 조정하는 스턴 드라이브(stern drive) 형식에도 유니버설 조인트를 대체하여 적용할 수 있을 것이다.

본원 발명의 가장 큰 특징은 상술한 바와 같이 기어박스(100)에 동력전달 샤프트(150)의 입사각이 변화되어도 동력전달샤프트(150)가 개구부(108)를 유동하며 지속적인 동력을 전달할 수 있도록 설계되었다는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 선외추진기(500)에서 로워유닛(lower unit)은 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스(100)로부터 동력출력 샤프트(210)가 연장되어 프로펠러샤프트(250)가 장착되어 있는 부분까지를 포함한다고 할 수 있는 데 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 선외추진기(500)의 경우에는, 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스(100)가 일반적인 선외추진기와 달리 선미에 매달려 있는 상태로서 트림 틸트를 이용한 상하회동 기어박스(100)를 포함하는 로워유닛의 상승으로 전진 또는 후진이 가능할 수 있다.

이와 같은 구성을 통해서 해초류나, 따개비 등의 이물질이 부착되어 추진장치라고 할 수 있는 프로펠러(260)의 회전을 막고 이를 통해 동력발생의 역할을 수행하는 엔진 기관에서 발생할 수 있는 문제를 최소화할 수 있다.

이러한 장애를 막기 위해서 선외추진기(500)의 구성에 가장 필요한 작업 중 선외추진기(500)에 장착되어 있는 엔진에 대한 작업은 선외추진기(500)에 장착되어 있는 엔진의 높이를 높이는 것이라고 할 수 있다. 하지만 본원 발명의 일 실시예에 따른 상하, 좌우 및 역회전이 가능한 기어박스(100)를 구비한 선외추진기(500)는 선미엔진장착부(본원발명의 경우에는 선외추진기의 명칭을 달고 있지만 실질적으로 동력 전달수단인 엔진이 선내에 위치하고 있기 때문에 동력을 300마력 이상을 출력할 수 있으며, (1마력은 약 746W의 출력이라고 할 수 있으며, 마력이 높은 엔진은 가속 시에 좀더 높은 최고속을 낼 수 있고, 토크가 높은 엔진은 좀더 짧은 시간 안에 원하는 속도까지 도달할 수 있다고 한다.)선미 엔진장착장치를 구비하고 있지 않다.

특히 지금까지의 선외추진기의 경우에는 선외추진기(500)를 가속시키는 엔진이 선미 엔진장착부의 트랜섬 브래킷(transom bracket) 등을 통해서 고정되고, 해수 등에 접촉하는 경우 부식 등의 문제가 발생하여 운항의 안전성이나 지속성의 문제가 지속적으로 발생하여 왔던 것이 현실이다.

하지만 본원 발명의 일 실시예에 따른 선외추진기(500)의 경우에는 엔진(미도시)이 선내에 장착되어 있고, 통상 자동차에서 사용하는 엔진을 그대로 차용하여 엔진출력을 발휘할 수 있기 때문에 통상적인 선외기가 갖고 있는 마력보다 높은 마력과 엔진의 힘을 가지고 있고 엔진의 운전에 있어서도 안정적인 운전이 가능하다고 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력전달 샤프트가 기어박스 케이스를 관통하여 기어박스에 연결되어 있는 모습을 보여주는 사시도이다.

도 5를 참조하면, 기어박스 케이스(105)에는 동력전달 샤프트(150)가 관통할 수 있는 개구부(108)를 포함할 수 있다. 이와 같은 기어박스 케이스(105)의 개구부(108)는 상하 방향으로 관통하는 타원형의 형상일 수 있다.

본원발명의 일 실시예에 따른 기어박스(100)는 선외추진기(500)의 선미부에 고정되어 있는 상황은 아닐 수 있다. 즉 본원발명의 선외추진기(500)에 선내기의 스턴드라이브 형식을 사용할 수 있다. 스턴드라이브는 엔진은 배 안에 있지만, 모양과 조향에 대한 조절은 선외기와 비슷한 형식이다.

본원 발명의 가장 큰 특징은 상술한 바와 같이, 기어박스(100)를 동력전달샤프트(150)가 관통할 수 있는 기어박스 케이스(105)의 개구부(108)를 통해서 유동할 수 있도록 설계되어 있다는 것이다.

이와 같이 구성을 하므로써, 바다를 운항하는 중에 파도에 배가 흔들리는 순간에 상술한 기어박스 케이스(105)의 개구부(108)를 통한 유동이 가능하도록 설계되어 있다.

필요에 따라 상기 기어박스(100)의 높이를 높여서 운항할 수 있음은 전술한 바와 같다.

이와 같은 선외추진기(500)의 선미부에 장착되어 있는 기어박스(100)를 통한 선외추진기(500)의 운항에 대해서 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 선외추진기에 장착되어있는 기어박스의 구조를 보여주는 도면이다.

도 6을 참조하면, 엔진에서 발생한 동력이 동력전달샤프트(150)를 통해서 전달되도록 설계되어 있다. 그리고 이러한 동력전달샤프트(150)는 기어박스 케이스(105)의 장축이 긴 타원형상의 개구부(108)를 관통하도록 되어 있다.

동력전달샤프트(150)를 통하여 전달된 동력은 제1헬리컬 기어(피니언기어)(140)를 예를 들면 시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 평상시에 상기 제1헬리컬 기어(140)에는 제2헬리컬 기어(160)와 제3헬리컬기어(180)가 기어 치합된 상태일 수 있다.

따라서 제1 헬리컬기어(140)의 회전동력은 바로 제2, 헬리컬 기어(160)와 제3 헬리컬 기어(180)로 전달될 수 있다. 즉, 제1 헬리컬 기어(140)의 시계방향 회전은 제2헬리컬 기어(160)와 제3헬리컬 기어(180)의 반시계 방향으로 나타날 수 있다. 하지만 이와 같이 제2 헬리컬 기어(160)와 제3 헬리컬 기어(180)가 반시계 방향으로 회전하더라도 상기 제2,3 헬리컬 기어(160, 180)의 중심부를 관통하는 부분은 기어박스 축(110)에 장착되어 있는 콘클러치 샤프트(115)에 안착되어 있는 상황이 아니기 때문에 상기 제2 헬리컬 기어(160)의 후면부에 배치된 수평동력전달기어(170)로 동력전달이 발생하지 않을 수 있다.

상기 콘클러치(200)는 상기 기어박스 축(110) 상에 설치된 콘클러치 샤프트(115)에 장착된 상태일 수 있다.

따라서 선외추진기(500)가 운항하지 않고 항구에 정박한 상태에서 엔진만 공회전을 수행하고, 프로펠러(260)를 돌리지 않을 경우에는 상기 콘클러치(200)는 중립 상태인 상기 제2 헬리컬 기어(160)와 제3 헬리컬 기어(180) 사이에 위치할 수 있다.

이때 상기 수평동력전달기어(170)는 콘클러치(200)의 하측에 배치되어 있는 제4헬리컬 기어(130)와 기어맞춤된 상황(치합)일 수 있다. 이와 같이 기어박스(100) 내에 배치되어있는 제1내지 제4 헬리컬 기어(130, 140, 160, 180)가 중립상태일 때에는, 동력출력 샤프트(210)로의 동력전달은 발생하지 않는다. 하지만 레버 등(또는 시프트 샤프트)를 통해서 콘클러치(200)를 좌측 또는 우측으로 밀게 되면 콘클러치(200)에 장착되어 있는 제1 회전면(202)과 상기 반시계 방향으로 회전하고 있는 제2 헬리컬 기어(160)가 맞추어지면서 상기 콘클러치(200)가 같이 회전하게 된다. 이때 기어박스 축(110)에 장착되어 있는 콘클러치(200)의 회전에 따라 회전동력이 스플라인 결합되어 있는 수평동력 전달기어(170)를 회전시킬 수 있다. 이와 같은 수평동력전달기어(170)의 회전은 상기 수평동력전달기어(170)와 치합되어 있는 제4 헬리컬 기어(130)를 시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 이와 같은 제4 헬리컬 기어(130)의 회전이 상술한 프로펠러 샤프트(250)를 통해서 프로펠러(260)로 전달되게 되고, 이와 같은 동력전달 작용에 따라 상하회동 기어박스(100)를 구비한 선외추진기(500)는 전진 또는 후진 동작이 발생할 수 있다.

만일 이와는 반대로 레버(또는 시프트 샤프트)를 통해서 상기 콘클러치(200)를 우측방향으로 이동시키면 콘클러치(200)에 장착되어 있는 제2 회전면(204)이 상기 제3 헬리컬기어(180)의 중심축과 맞추어지면서 상기 수평동력전달기어(170)를 시계방향으로 회전시킬 수 있다. 이때 수평동력전달기어(170)의 회전방향과 상기 제2 헬리컬 기어(160)의 회전방향은 반대일 수 있다.

이와 같은 수평 동력전달기어(170)의 시계 방향으로의 회전은 이와 치합되어 있는 제4헬리컬 기어(130)를 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 이와 같은 제4 헬리컬 기어(130)의 회전이 동력출력 샤프트(210)로 전달되고 동력출력 샤프트(210)의 회전은 프로펠러 샤프트(250)로 전달되어 프로펠러 샤프트(250)에 장착되어 있는 프로펠러(260)의 회전방향을 바꿀 수 있음은 전술한 바와 같다.

이와 같은 작동을 통해서 프로펠러(260)의 방향을 바꾸어 선외추진기(500)를 전진 시키는 방향 또는 후진시키는 작용을 유도할 수 있다.

이와 같은 선외추진기(500)의 동작 중 좌회전과 우회전을 유도하기 위해서는, 로워유닛(도면번호 미부여)의 방향을 바꾸어서 프로펠러(260)의 방향을 바꿀 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스(100)의 운전방법에 대해서 논의한다.

상기 상하,좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스(100)의 운전방법은, (a) 기어 박스(100) 내에 콘클러치(200)를 기어박스 축(110)의 제2, 3 헬리컬 기어(160, 180) 사이에 배치하여 상기 선외추진기(500)를 중립 상태로 유지하는 단계(S110);와, (b) 상하 회동 기어박스(100)로 유입되는 동력전달샤프트(150)의 회전(동력전달샤프트의 회전으로 제1헬리컬 기어(140)는 시계 방향으로 회전한다면)으로 제2 ,3 헬리컬 기어를 반대방향, 여기서 반대 방향이라 함은 상기 제2 헬리컬 기어(160)가 반시계 방향으로 회전하는 경우에는 제3 헬리컬기어(180)가 반시계 방향으로 회전시키는 것을 의미한다. 상기 제2, 3 헬리컬 기어(160, 180)는 기어박스 축(110)에 장착되어 있는 상태가 아닐 수 있다. 따라서 동력전달 샤프트(150)의 회전이 발생하더라도 콘클러치(200)가 중립상태에 있을 때에는 프로펠러(260)로 회전동력이 전달되지 않을 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어박스의 동력전달 상황을 보여주는 기어박스의 평면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선외추진기에 장착되는 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스(100)에서는 기어박스 가이드(120)를 동력전달 샤프트(150)가 관통할 수 있다. 그리고 상기 기어박스 가이드(120)는 기어박스 축(110)과 기계적우로 연결된 상태일 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스(100)는 해상에서 운전하는 도중에 파도에 의해 흔들리는 일이 발생하거나 기울기를 조정하더라도 상기 기어박스 가이드(120)는 기어박스 케이스(105)의 내부에서 개구부(108)를 통해서 상하로 유동하면서 동력전달을 원할히 수행할 수 있다.

이때 기어가 치합되어있는 상황은 변하지 않기 때문에 회전동력의 전달에는 문제가 발생하지 않는 것이라고 할 수 있다.

그리고 나서 상기 콘클러치(200)를 레버(미도시)로 좌측 또는 우측으로 이동시켜 수평동력전달기어(170)를 회전시키고, 상기 수평동력전달기어(170)와 기어맞춤되어 있는 제4 헬리컬 기어(130)를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 단계(s130)로 진행될 수 있다. 그리고 필요에 따라 상기 제4 헬리컬 기어(130)와 연결되어 있는 동력출력 샤프트(210)와 상기 동력출력 샤프트(210)에 수직방향으로 연결되어 있는 프로펠러(260)를 회전시켜서 상기 선외추진기를 전진 또는 후진시키는 단계(s140)를 수행할 수 있다.

필요에 따라 상기 선외추진기(500)에 장착되어 있는 상하회동 기어박스(100)를 선미부의 아래쪽에 배치된 상태에서 위로 들어 올리거나, 로워 유닛의 위치를 바꾸어서 선외기(500)를 장애물에 걸리지 않게 만들거나 좌회전 또는 우회전 동작이 발생할 수 있도록 운전할 수 있음은 전술한 바와 같다.

본 발명은 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100: 상하 회동 기어박스 105: 기어박스 케이스
108: 개구부
110: 기어박스 축
120: 기어박스 가이드 130: 제4 헬리컬 기어
140: 제1 헬리컬 기어 150: 동력전달 샤프트
160: 제2 헬리컬 기어 180: 제3 헬리컬 기어
170: 수평동력전달기어
200: 콘클러치
202: 제1 회전면 204: 제2 회전면
210: 동력출력 샤프트
250: 프로펠러샤프트 260: 프로펠러
500: 선외추진기

Claims (4)

1. 동력을 발생시키는 엔진부와 상기 엔진부에서 발생한 동력을 전달하는 동력전달부 및 상기 동력전달부의 동력전달 샤프트(150)로부터 동력을 전달받아 회전상태를 변경할 수 있는 기어박스(100)를 포함하는 선외추진기(500)에 있어서,
   상기 엔진부는 선내에 위치하고 있어서 해수와의 충돌에 의한 부식의 문제가 발생하지 않고, 300마력 이상의 고출력을 낼 수 있고,
   상기 기어박스(100)에는 해상에서 운전시에 파도에 의한 요동에도 정상적인 동력전달이 이루어질 수 있도록 상하 방향의 장축이 수직방향이고, 단축이 수평방향인 타원 형상의 개구부(108)를 포함하는 기어박스 케이스(105);
   상기 기어박스 케이스(105)에는 제2, 3 헬리컬 기어(160)(180)가 고정되어 기어맞춤 상태가 변동되지 않도록 유지시켜주는 기어박스 가이드(120);
   상기 기어박스 케이스(105)의 후면부에 좌우 측의 기어박스 가이드(120)에 의해서 고정되는 상기 제2, 3 헬리컬 기어(160)(180)와, 기어맞춤되어 있고 상기 동력전달 샤프트(150)가 중심을 관통하는 제1 헬리컬 기어(140);
   상기 제2, 3헬리컬 기어(160)(180)를 관통하는 콘클러치(200)를 포함하는 기어박스 축(110);
   상기 콘클러치(200)의 위치 이동에 따라 중립 또는 상기 제2, 3 헬리컬 기어(160)(180)와 기어맞춤되어 동력출력 샤프트(210)의 회전 방향을 변환시킬 수 있는 제4 헬리컬 기어(130);를 구비하되,
   상기 기어박스(100)는 선미에 장착되어 선체 밖으로 노출되어 있으며, 상기 동력출력 샤프트(210)의 하면부는 상기 동력출력 샤프트(210)의 방향에 대하여 수직한 방향으로 프로펠러(260)가 배치되어 있어 상기 동력출력 샤프트(210)에 장착되어 있는 제4 헬리컬 기어(130)의 회전방향에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있고,
   상기 기어박스(100)의 하측에는 프로펠러(260)의 위치를 바꿔 방향 전환을 유도하는 로워유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선외추진기용 상하, 좌우 이동 및 역회전이 가능한 기어박스.
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