KR102211494B1 - 상하 방향으로 배치되는 동력전달축을 이용한 오일공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상하 배치되고 동력을 전달하는 동력전달축의 내부를 이용하여 오일을 상부로 공급하는 장치를 제안한다. 본 발명 장치는, 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전하는 제1연결부재(20): 제1연결부재과 동축상으로 배열되고, 제1연결부재와 같이 회전할 수 있도록 연결되며, 상하 방향으로 배치되는 동력전달축(12); 동력전달축과 동축상으로 배열되고, 동력전달축과 같이 회전할 수 있도록 연결되는 제2연결부재(30); 그리고 제2연결부재에 결합되기 위한 원통(42)과, 상기 원통의 내부에 설치되어 회전에 의하여 오일을 상승시킬 수 있는 스크류 블레이드(44)를 구비하는 추진체로 구성된다. 이러한 추진체에 의하여 상승하는 오일은, 동축상으로 배치되어 있는, 제2연결부재의 공급공(32), 동력전달축의 오일 공급공(12), 그리고 제1연결부재의 상하 공급공(24)으로 공급된다.

Description

상하 방향으로 배치되는 동력전달축을 이용한 오일공급장치{Device for providing lubricant oil using a perpendicular shaft}

본 발명은 수직축과 같이 상하 방향으로 배치되는 축을 이용하여 윤활유 등과 같은 오일을 공급하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오일을 추진할 수 있는 추진체의 구동력을 이용하여 오일을 축의 내부를 통하여 상부로 공급할 수 있는 구성을 가지는 오일공급장치에 관한 것이다.

다양한 분야의 기계장치에서 주변 부품과의 관계에 따라서 윤활유 등과 같은 오일을 필요로 하는 경우가 많다. 그 중에서도 수직으로 배치되는 수직축이 동력 전달축으로 이용되고, 이러한 동력 전달축의 상하단 부분에 오일을 공급할 필요가 있는 경우 양측으로 오일을 공급하기에는 구조가 복잡해지기 때문에 동력 전달축의 일측에 공급되는 오일을 동력 전달축의 타측으로 이동시키는 구조를 이용하는 경우가 있다.

예를 들면 선행특허문헌이라고 할 수 있는 한국 특허 제10-0695804호는 트렌치 커터에 관한 기술을 제안하고 있다. 그리고 이러한 선행특허에서는, 베어링 브라켓에 있는 전동장치를 이용하여 토오크를 전달하는 구동샤프트의 외측면에 나사산을 성형하여 그 회전에 의하여 오일이 상부로 공급되는 구조를 채택하고 있다.

그러나 이와 같은 선행 특허 문헌에 의하여, 동력을 전달하는 축의 외주면 전체에 나사산을 성형해야 하는 부품 성형의 복잡함이 있을 뿐만 아니라 동력 전달축의 회전이 멈추게 되면 오일이 전부 하방으로 흘러내리게 되는 단점이 제기되고 있다. 그리고 동력전달축의 외측면을 이용하여 오일을 상방으로 추진하고 있기 때문에, 공급되는 오일의 외측을 규제할 수 있는 별도의 구조가 필요한 것도 사실이다. 또한 동력 전달축의 외부에 성형되는 나사산은 오일과 접촉하는 충분한 면적을 확보하지 못하기 때문에 오일을 상방으로 추진하는 추진력에서도 만족스럽지 못한 점도 단점으로 제기될 우려가 있다고 할 수 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 오일을 상방으로 원활하게 추진할 수 있으면서도 부품의 가공이 손쉬운 오일공급장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상방으로 오일을 공급하기 위한 부품의 가공이 손쉽고 추진력이 충분한 오일공급장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 오일을 상방으로 공급하는 통로를 형성하기 용이한 오일공급장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 동력전달축을 이용한 오일공급장치는, 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전하는 제1연결부재: 제1연결부재과 동축상으로 배열되고, 제1연결부재와 같이 회전할 수 있도록 연결되며, 상하 방향으로 배치되는 동력전달축; 동력전달축과 동축상으로 배열되고, 동력전달축과 같이 회전할 수 있도록 연결되는 제2연결부재; 그리고 제2연결부재에 결합되기 위한 원통과, 상기 원통의 내부에 설치되어 회전에 의하여 오일을 상승시킬 수 있는 스크류 블레이드를 구비하는 추진체로 구성된다. 여기서 추진체에 의하여 상승하는 오일은, 동축상으로 배치되어 있는, 제2연결부재의 공급공, 동력전달축의 오일 공급공, 그리고 제1연결부재의 상하 공급공으로 공급되어 원하는 지점으로 공급될 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 제1연결부재의 상하 공급공과 연결되고 제1연결부재의 외부로 오일을 배출하기 위하여, 다단으로 성형되는 다수 또는 방사상으로 성형되는 다수의 가로 공급공을 더 포함하고 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 의하면, 동력전달축의 오일공급공에는 하방으로의 오일 흐름을 규제할 수 있는 체크밸브가 설치되어 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 오일공급장치는 동력전달축의 내부를 이용하여 오일을 상부로 공급할 수 있기 때문에, 동력전달축의 외부에 별도의 장치를 설치하거나 동력전달축 외측에 탭핑을 할 필요가 없어서, 궁극적으로 최적의 단순 구조를 통하여 오일을 상부로 공급할 수 있게 되는 장점을 기대할 수 있을 것으로 생각된다.

그리고 본 발명에 의하면, 제1연결부재에는 다단으로 배치되거나 방사상으로 배치되는 다수의 가로 공급공에 의하여, 오일의 공급처를 다양하게 구성함으로써 보다 오일을 정확한 장소에 정확하고 충분하게 보낼 수 있는 장점도 기대된다.

더욱이 본 발명에 의하면, 체크볼을 포함하는 체크밸브를 동력전달축에 성형되는 오일공급공에 설치함으로써,

도 1은 본 발명 오일공급장치가 적용되는 기계장치의 예시도.
도 2는 본 발명 오일공급장치의 하부를 확대하여 도시한 확대 단면도.
도 3은 본 발명 오일공급장치의 상부를 확대하여 도시한 확대 단면도.
도 4는 본 발명의 오일공급장치의 추진체를 보인 예시도.

다음에는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명 오일공급장치가 트렌치 커터에 적용된 실시 예를 도시하고 있다. 도시한 바와 같이, 유압모터(도시 생략)의 동력은 커플러(2)를 통하여 입력축(20)으로 전달된다. 그리고 입력축(20)은 동력전달축(10)으로 회전력을 전달하고, 동력전달축(10)은 하부의 베벨피니언(30)으로 동력을 전달하게 된다.

여기서 입력축(20)과 동력전달축(10) 및 베벨피니언(30)은, 각각 스플라인을 통하여 서로 연결되어 있기 때문에 서로 연동하도록 구성된다고 할 수 있다. 입력축(20)과 동력전달축(10), 그리고 동력전달축(10)과 베벨피니언(30)은 전달되는 동력에 의하여 서로 연동할 수 있도록 설치되어 있는 것이라고 정의할 수 있다. 그리고 입력축(20), 동력전달축(10), 그리고 베벨피니언(30)은 스플라인으로 서로 연결되는데, 이는 실질적으로 동축상으로 배열되어 있다는 것을 의미한다.

여기서 입력축(20)은 동력전달축(10)으로 동력을 전달하기 위한 제1연결부재라고 할 수 있어서, 이하에서는 제1연결부재라고 칭하기로 한다. 그리고 베벨피니언(30)은 동력전달축(10)에서 동력을 전달받는 제2연결부재라고 할 수 있고 이하에서는 제2연결부재라 칭하기로 한다. 이러한 베벨피니언(30)은 실질적으로 동력전달축의 회전력을 그 하부에 위치하는 다른 부재로 전달함으로써, 도시한 실시 예에서는 트렌치 커터로써의 구동이 가능하도록 하고 있다.

본 발명에서는 하부에 위치하는 베벨피니언(30) 주변의 오일을 상부에 위치하는 입력축(20)으로 공급하는데, 이러한 오일의 공급을 동력전달축(10)을 이용하고자 한다. 특히 본 발명은, 동력전달축(10)의 내부에 오일공급공(12)을 성형하고, 이러한 오일공급공(12)을 이용하여 하부의 제2연결부재(30) 부근에 저류된 오일을 상부의 제1연결부재(20) 주변으로 공급하는데 착안하고 있다.

본 발명의 동력전달축(10)은 상하로 배열되는데, 도시한 실시 예에 있어서는 직립 상태로 설치되어 있음을 알 수 있다. 이러한 점은, 하부에 있는 제2연결부재(30) 부근에는 오일이 머물고 있는 상태라고 할 수 있으며, 이러한 오일은 상부의 제1연결부재(20)로 공급한다는 것을 의미한다. 따라서 본 발명에서의 동력전달축(10)은, 상단부에서 연결되는 제1연결부재(20)가 하단부에서 연결되는 제2연결부재(20)보다 높은 위치를 가지도록 상하방향으로 설치되어 있다고 할 수 있다.

먼저 동력전달축(10)의 하부의 구성, 즉 동력전달축(10)과 제2연결부재(30)의 결합 관계를 도 2를 참고하면서 살펴보기로 한다. 제2연결부재(30)는 실질적으로 동력전달축(10)의 회전력을 필요한 부품으로 전달하기 위한 것이고, 도시한 실시 예에서는 베벨기어(피니언)로 구성되고 있다. 이러한 제2연결부재(30)는 그 내부를 관통하도록 공급공(32)이 성형되어 있다.

그리고 동력전달축(10)은, 그 하단부가 제2연결부재(30)의 상부에 성형된 결합홈(34)에 결합되면서, 스플라인 치형에 의하여 서로 같이 회전하도록 결합되어 있다. 여기서 제2연결부재(30)는 다수의 베어링(Ba)에 의하여 회전 가능하도록 지지되어 있다. 이와 같은 베어링(Ba)은 실질적으로 제2연결부재(30)가 설치되는 부품을 전체적으로 지지하는 구조물(또는 부품)에 의하여 지지되는 것은 당연하다.

그리고 하부에 위치하는 제2연결부재(30)의 공급공(32) 직하부에는 추진체(40)가 설치되어 있다. 이러한 추진체(40)는 예를 들면 나사 결합에 의하여 제2연결부재(30)의 하부 결합홈(36)에 설치되어, 제2연결부재(30)와 같이 회전하도록 설치되어 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 추진체(40)는, 제2연결부재(30)에 결합되기 위한 원통(42)과, 이러한 원통(42)의 내부에 설치되어 회전에 의하여 오일을 상방으로 펌핑하는 스크류 블레이드(44)로 구성되고 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 추진체(40)가 설치되어 있는 제2연결부재(30)는, 동력전달축(10)의 회전에 따라서 같이 회전한다. 추진체(40)는 오일에 잠긴 상태를 가지고 있기 때문에, 추진체(40)가 회전하게 되면 스크류 블레이드(4)는 오일을 상승시켜 공급공(32)으로 공급하게 된다. 그리고 이렇게 공급되는 오일은 제2연결부재(30)의 공급공(32)에서 동력전달축(10)의 오일공급공(12) 상부로 올라가게 된다.

여기서 오일은 제2연결부재(30) 및 동력전달축(10)의 하부 일부까지 잠긴 상태를 가질 수 있으며, 적어도 추진체(40)는 오일에 잠긴 상태를 가져야만 위에서 설명한 바와 같이 오일이 상부로 올라갈 수 있을 것이다. 이와 같은 오일의 수위는 동력전달축(10)이 적용되는 기계의 종류 및 사양에 따라서 결정될 수 있을 것임은 물론이다.

다음에는 동력전달축(10)과 제1연결부재(20)의 관계를 도 3를 참고하면서 살펴보기로 한다. 동력전달축(10)의 상단부는 제1연결부재(20)의 저면에 형성된 장착홈(22)의 내부에 삽입된 상태로 결합되어 서로 연동하는 연결 관계를 가지고 있다. 예를 들면 스프라인 치형을 통하여 동력전달축(10)과 제1연결부재(20)이 서로 결합되어 연동하는 것은, 위에서 설명한 제2연결부재(30)의 경우와 동일하다.

그리고 제1연결부재(20)의 내부에는, 동력전달축(10)의 오일공급공(12)과 연결되도록 상하 방향으로 성형되는 상하 공급공(24)과, 이러한 상하 공급공(24)에서 측방향으로 성형되어 오일을 토출하는 좌우 공급공(26)으로 구성되는 오일 공급공이 성형되어 있다. 여기서 상하 공급공(24)은 상하 방향으로 소정의 길이를 가지는 것으로 충분하고, 좌우 공급공(26)은 상하 공급공(24)에서 방사상으로 성형되어 오일을 토출하는 것이고 다단으로 성형될 수 있다. 도시한 실시 예에서, 좌우 공급공(26)은 이단으로 성형되어 있음을 알 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 입력축으로 구현될 수 있는 제1연결부재(20)의 상단부는 외부의 구동원(예를 들면 상술한 바와 같은 유압모터)과 연결되는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것임은 당연하다. 그리고 상하 공급공(24)과 좌우 공급공(26)으로 구성되는 오일 공급공은 현실적으로는 오일이 공급되어야 하는 위치에 따라서 변경될 수 있음은 물론이다.

도시한 실시 예를 보면, 좌우 공급공(26)은 이단으로 성형되는데, 상부의 것은 머케니컬 페이스 씰(38)로 오일을 공급함으로써 윤활 및 기밀을 도모하기 위한 것이고, 하부의 것은 베어링(Bb)으로 오일을 공급하기 위한 것이라고 할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 제1연결부재(20)는 외부의 구동원(유압모터)의 동력을 동력전달축(10)으로 전달하기 위한 것이고, 그 내부에는 각 부분으로 오일을 공급하기 위하여 상하 공급공(26) 및 좌우 공급공(24)이 다양한 형태로 성형될 수 있음을 알 수 있다.

다음에는 도 5를 참고하면서 본 발명의 다른 실시 예에 대하여 살펴보기로 한다. 본 실시 예는 동력전달축(10)의 길이를 고려한 것이라고 할 수 있는데, 최초 동작시 상술한 추진체(40)가 많은 양의 오일을 펌핑해야만 제1연결부재(20)에 도달할 수 있는 점을 고려하여 신속한 오일의 공급이 가능하도록 구성하는 것이라고 할 수 있다.

도시한 바와 같이, 동력전달축(10)의 오일공급공(12)의 중간에는 하방에서 상방으로의 오일의 흐름은 허용하고 상방에서 하방으로의 오일의 흐름은 허용하지 않는 체크밸브(50)가 설치되어 있다. 이러한 체크밸브(50)는 하방을 향하는 오일을 막는 체크볼(52)과, 상기 체크볼(52)이 상부에 안착되어 오일이 흐르지 않도록 하는 볼시트(54)로 이루어진다. 체크볼(52)은 상향하는 오일을 쉽게 통과시킬 수 있도록 경량의 재질로 성형하는 것이 바람직하고, 예를 들면 합성수지재를 이용하여 만들어지는 것을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

그리고 볼시트(54)는, 그 상면에 체크볼(52)이 안착되면 상부에서 하부로 오일이 흐르지 않도록 오일을 차단하는 것이다. 이러한 볼시트(54)는 오일공급공(12)의 내벽과는 충분히 이격되어 오일의 흐름을 허용해야 한다. 그리고 볼시트(54)는 오일공급공(12)의 내벽 내측으로 돌출 성형되어 오일은 흐를 수 있고 상부에는 체크볼(44)이 안착될 수 있게 되는 것이라고 할 수 있다.

여기서 추진체(40)의 구동에 따라서 오일이 상방으로 공급되기 시작하면, 이러한 오일은 체크볼(52)을 볼시트(54)에서 밀어 올리면서 공급되고, 최종적으로는 상하 공급공(24)에 이르게 된다. 그리고 상하 공급공(24)에는 다수의 좌우 공급공(26)을 통하여 제1연결부재(20)의 외측으로 배출되어, 원하는 적소에 오일을 공급하게 된다. 이와 같이 오일이 공급되는 도중에는 체크볼(52)은 볼시트(54)에서 이격되어 있음을 알 수 있다.

그리고 동력전달축(10)의 회전이 정지되면, 체크볼(52)은 자중에 의하여 하강하게 되어 볼시트(54)에 안착된다. 체크볼(52)이 볼시트(54)에 안착되면 상술한 바와 같이 체크볼(52) 상부에 있는 오일은 하방으로 흐르지 못하고 그 상태를 유지하게 된다. 따라서 다시 동력전달축(10)이 회전하게 되면, 오일은 최초 기동시에 비하여 신속하게 제1연결부재(20)의 상하 공급공(24)에 도달할 수 있게 된다.

이와 같이 본 실시 예에서는, 체크밸브(50)를 설치함으로써 오일공급공(12)의 내부에 오일이 차 있는 상태를 유지할 수 있도록 구성되고 있음을 알 수 있다. 이와 같이 체크밸브(50)를 설치하는 경우, 체크밸브(50)는 동력전달축(10)의 오일공급공의 하부측에 설치되는 것이 바람직할 것으로 기대된다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 상하단에 각각 설치되는 연결부재를 통하여 동력을 전달하는 동력전달축의 내부를 이용하여 오일을 상방으로 펌핑하여 공급할 수 있도록 구성하는 것을 기본적인 착상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 보호범위는 청구범위의 기재에 기초하여 해석되어야 할 것임도 당연하다.

10 ..... 동력전달축
12 ..... 오일공급공
20 ..... 제2연결부재
22 ..... 장착홈
24 ..... 상하 공급공
26 ..... 좌우 공급공
30 ..... 제2연결부재
32 ..... 공급공
38 ..... 머케니컬 페이스 씰
40 ..... 추진체
42 ..... 원통
44 ..... 스크류 블레이드

Claims (3)

1. 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전하는 제1연결부재:
   제1연결부재과 동축상으로 배열되어 같이 회전할 수 있도록 연결되고, 상하 방향으로 배치되며, 오일공급공을 내부에 구비하는 동력전달축;
   동력전달축과 동축상으로 배열되고, 동력전달축과 같이 회전할 수 있도록 연결되는 제2연결부재;
   동력전달축의 오일공급공에 설치되어, 상방으로의 오일의 흐름은 허용하고 하방으로의 오일의 흐름을 규제하는 체크밸브; 그리고
   제2연결부재의 하부 결합홈에 설치되어 제2연결부재와 같이 회전하는 원통과, 상기 원통의 내부에 설치되어 회전에 의하여 오일을 상승시킬 수 있는 스크류 블레이드를 구비하는 추진체로 구성되고;
   추진체에 의하여 상승하는 오일은, 동축상으로 배치되어 있는 제2연결부재의 공급공, 동력전달축의 오일 공급공, 그리고 제1연결부재의 상하 공급공 및 상하공급공과 연결되고 방사상으로 형성되는 다수개의 가로 공급공으로 공급되는 것을 특징으로 하는 동력전달축을 이용한 오일공급장치.
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