KR102424300B1

KR102424300B1 - 소형 선박용 유압식 조타시스템

Info

Publication number: KR102424300B1
Application number: KR1020210006221A
Authority: KR
Inventors: 이문희
Original assignee: 동의과학대학교 산학협력단
Priority date: 2021-01-15
Filing date: 2021-01-15
Publication date: 2022-07-25
Also published as: KR20220103517A

Abstract

본 발명은 실린더 내부로 공급되는 유압에 의해 2개의 피스톤이 양방향으로 신축되면서 선박의 방향타를 좌우로 회전시켜 선박의 진행 방향을 제어할 수 있도록 함으로써 전체 설치 공간을 축소하고 구성 부품을 단순화할 수 있는 소형 선박용 유압식 조타시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 소형 선박용 유압식 조타시스템은, 조타 핸들; 상기 조타 핸들의 회전방향과 회전각에 따라 제1유압라인 및 제2유압라인 중 어느 하나로 유압을 공급하는 유압펌프; 선박의 방향타가 연결되며, 선체에 연직한 방향으로 연장된 회전축을 중심으로 회전하도록 설치되는 틸러; 및, 외부에서 공급되는 작동유를 수용하는 유압챔버와 상기 유압챔버의 양측부와 연통되며 상기 유압펌프의 제1유압라인 및 제2유압라인과 각각 연결되는 제1포트와 제2포트를 구비한 실린더와, 상기 실린더의 유압챔버 내부에 상기 제1포트와 제2포트 중 어느 하나를 통해 유입되는 유압에 의해 유압챔버의 양 축방향 중 어느 한 방향으로 슬라이딩하는 가동디스크와, 상기 가동디스크의 양측면에 상기 실린더의 양측 단부 외측으로 연장되게 설치되며 각각의 외측 단부가 상기 틸러의 양측부에 연결되어 서로 동일한 방향으로 슬라이딩하면서 틸러를 상기 회전축을 중심으로 회전시키는 2개 한 쌍으로 된 피스톤을 포함하는 유압 액추에이터;를 포함한다.

Description

소형 선박용 유압식 조타시스템{Hydraulic Steering System for Small Ship}

본 발명은 선박의 조타시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실린더 내부로 공급되는 유압에 의해 2개의 피스톤이 서로 동일한 방향으로 신축되면서 선박의 방향타와 연결된 틸러를 좌우로 회전시켜 선박의 진행 방향을 제어할 수 있는 소형 선박용 유압식 조타시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박에 사용되는 조타 장치는 선미 등에 장착된 방향타(Rudder)의 각도를 조절함으로써 선박의 진행 방향을 변경하거나 유지할 수 있도록 하는 장치로서, 선박의 선회 능력에 지대한 영향을 미친다.

소형 선박에 통상적으로 채용되는 조타 장치로는, 예컨대, 수동으로 헬름 펌프를 조작하여 유압 호스를 통해 헬름 펌프와 연결된 선미의 스티어링 실린더 또는 방향타 키트를 구동하는 수동식 유압 헬름 조타 장치와, 선박 엔진을 동력원으로 하여 발생된 유압을 제어하여 선미의 스티어링 실린더 또는 스티어링 기어에 전달함으로써 이에 연결된 방향타의 방향을 조절하도록 구성된 유압식 파워 조타 장치 등이 있다.

대한민국 등록특허 제10-0859332호에는 선회 각도 구간별로 상이한 작동력과 속도를 발생하도록 다단 유압 공급구조의 유압회로를 듀얼램부와 실린더부에 결합시킴에 따라, 주요 선회 각도 구간에서 상대적으로 러더의 선회속도를 증가시킬 수 있는 다단 유압 공급구조를 갖는 유압식 조타장치가 개시되어 있다.

또한 대한민국 등록특허 제10-1126959호에는 왕복구동되는 램축과, 상기 램축에 맞물림가능한 맞물림 수단과, 상기 맞물림 수단에 연결되어 상기 램축의 왕복운동을 회전운동으로 바꾸어 타간을 회전구동하는 회전 구동 기구를 구비한 조타기가 개시되어 있다.

그런데 이러한 종래의 유압식 조타 장치는 2개의 실린더 사이에서 하나의 피스톤('램'이라고도 함)이 왕복 운동하며, 피스톤의 중앙부가 방향타와 연결되어 있는 틸러와 연결되어 틸러를 일정한 각도 범위에서 회전시킴으로써 방향타(러더)를 회전시키도록 구성되어 있으므로, 실린더와 피스톤이 차지하는 설치 공간이 많고 설치에 제약이 따르고, 구성이 복잡해져 고장의 발생율이 높으며, 많은 부속으로 인해 유지 관리와 교체에 많은 비용과 노력이 요구되는 문제가 있다. 특히 최근의 선박 종사자가 고령화되는 추세에서 이는 더욱 심각한 문제가 되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-0859332호(2008.09.12. 등록) 대한민국 등록특허 제10-1126959호(2012.03.07. 등록)

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 구성을 단순화시켜 부품수를 줄일 수 있으며, 유지관리 및 교체가 용이하고, 제어력을 증대시킬 수 있는 소형 선박용 유압식 조타시스템을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소형 선박용 유압식 조타시스템은, 조타 핸들; 상기 조타 핸들의 회전방향과 회전각에 따라 제1유압라인 및 제2유압라인 중 어느 하나로 유압을 공급하는 유압펌프; 선박의 방향타가 연결되며, 선체에 연직한 방향으로 연장된 회전축을 중심으로 회전하도록 설치되는 틸러; 및, 외부에서 공급되는 작동유를 수용하는 유압챔버와 상기 유압챔버의 양측부와 연통되며 상기 유압펌프의 제1유압라인 및 제2유압라인과 각각 연결되는 제1포트와 제2포트를 구비한 실린더와, 상기 실린더의 유압챔버 내부에 상기 제1포트와 제2포트 중 어느 하나를 통해 유입되는 유압에 의해 유압챔버의 양 축방향 중 어느 한 방향으로 슬라이딩하는 가동디스크와, 상기 가동디스크의 양측면에 상기 실린더의 양측 단부 외측으로 연장되게 설치되며 각각의 외측 단부가 상기 틸러의 양측부에 연결되어 서로 동일한 방향으로 슬라이딩하면서 틸러를 상기 회전축을 중심으로 회전시키는 2개 한 쌍으로 된 피스톤을 포함하는 유압 액추에이터;를 포함한다.

상기 틸러는 상기 회전축이 연결되는 틸러몸체와, 상기 틸러몸체의 양측 단부에 지면(地面)에 대해 수평한 방향으로 연장되게 형성되어 상기 유압 액추에이터가 설치되는 공간을 형성하는 2개의 커플링아암을 포함하며, 상기 유압 액추에이터의 피스톤은 상기 커플링아암 각각에 연결될 수 있다.

상기 유압 액추에이터의 실린더는 선체에 고정되게 설치될 수 있다.

상기 커플링아암의 내측면은 상기 회전축을 중심으로 한 틸러의 회전 궤적과 대응하는 곡률을 갖는 곡면으로 이루어지며, 상기 유압 액추에이터의 피스톤의 끝단부는 상기 커플링아암의 곡면과 연접하면서 커플링아암의 곡면을 따라 슬라이딩하도록 연결될 수 있다.

이 경우 상기 피스톤의 끝단부는 곡면형으로 된 것이 바람직하다.

상기 커플링아암의 내측면에는 피스톤의 끝단부와 접촉하면서 틸러의 회전 각도를 제한하는 스톱퍼가 내측으로 돌출되게 형성될 수 있다.

상기 유압 액추에이터의 실린더는 선체에 연직하게 설치되는 실린더회동축에 회전 가능하게 연결되고, 상기 각각의 피스톤의 외측 단부는 틸러의 양측부에 힌지핀을 매개로 회전 가능하게 연결될 수 있다.

본 발명의 유압식 조타시스템은, 상기 조타 핸들의 축에 연결되어 조타 핸들의 회전각을 측정하는 엔코더유닛과, 상기 엔코더유닛의 엔코더신호를 기초로 모터제어신호를 출력하는 제어기, 상기 제어기에서 출력되는 모터제어신호에 따라 구동되어 상기 유압펌프의 작동을 제어하는 펌프제어모터를 더 포함하며, 상기 유압펌프는 상기 펌프제어모터의 구동 방향과 속도에 따라 유압 토출 방향과 토출양이 조절될 수 있다.

또한 본 발명의 유압식 조타시스템은, 일단부가 상기 틸러의 일측에 복수의 링크아암을 매개로 연결되어 틸러의 회전 각도를 측정하는 타각센서와, 상기 타각센서에 의해 전달되는 틸러의 회전 각도에 대한 측정신호에 따라 방향타의 각도를 표시하는 타각지시기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 한 형태에 따른 소형 선박용 유압식 조타시스템은, 조타 핸들; 상기 조타 핸들의 회전방향과 회전각에 따라 제1유압라인 및 제2유압라인 중 어느 하나로 유압을 공급하는 유압펌프; 선체에 연직한 방향으로 연장된 회전축; 상기 회전축에 연결되어 회전축을 중심으로 양측 방향으로 회전하며 선박의 방향타가 연결되는 틸러몸체와, 상기 틸러몸체의 양측 단부에 지면(地面)에 대해 수평한 방향으로 연장되며 내측면이 일정한 곡률로 된 곡면으로 이루어진 2개의 커플링아암을 포함하는 틸러; 및, 상기 틸러의 커플링아암 사이에 설치되며 끝단부가 각각의 커플링아암에 연접하는 2개의 피스톤이 상기 유압펌프의 제1유압라인 및 제2유압라인 중 어느 하나를 통해 공급되는 유압에 의해 서로 동일한 방향으로 슬라이딩하면서 2개의 커플링아암 중 어느 하나를 밀어내어 상기 틸러몸체를 상기 회전축을 중심으로 어느 한 방향으로 회전시키는 유압 액추에이터;를 포함할 수 있다.

상기 커플링아암의 내측면에는 피스톤의 외측 단부와 접촉하면서 틸러의 회전 각도를 제한하는 스톱퍼가 내측으로 돌출되게 형성될 수 있다.

상기 유압 액추에이터는, 외부에서 공급되는 작동유를 수용하는 유압챔버와 상기 유압챔버의 양측부와 연통되며 상기 유압펌프의 제1유압라인 및 제2유압라인과 각각 연결되는 제1포트와 제2포트를 구비한 실린더와, 상기 실린더의 유압챔버 내부에 상기 제1포트와 제2포트 중 어느 하나를 통해 유입되는 유압에 의해 유압챔버의 양 축방향 중 어느 한 방향으로 슬라이딩하는 가동디스크와, 상기 가동디스크의 양측면에 상기 실린더의 양측 단부 외측으로 연장되게 설치되며 각각의 외측 단부가 상기 틸러의 양측부에 연결되어 서로 동일한 방향으로 슬라이딩하면서 틸러를 상기 회전축을 중심으로 회전시키는 2개 한 쌍으로 된 피스톤을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 2개 한 쌍으로 된 피스톤이 동시에 동일한 방향으로 슬라이딩하도록 된 유압 액추에이터가 틸러에 대체로 나란하게 형성된 2개의 커플링아암 사이 공간에 설치되고, 유압 액추에이터에 구성된 2개의 피스톤이 유압에 의해 동일한 방향으로 이동하면서 틸러의 커플링아암을 밀어서 틸러를 좌측 또는 우측으로 회전시켜 방향을 조정하게 되므로 전체 구성을 대폭 단순화시킬 수 있으며, 작은 힘으로 큰 구동력을 발생시킬 수 있다.

따라서, 전체 구성을 단순화시켜 부품수를 줄일 수 있으며, 유지관리 및 교체가 용이하고, 제어력을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 유압 액추에이터가 틸러 내부에 수용되어 설치되므로 적은 설치 공간으로 설치가 가능한 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 선박용 유압식 조타시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유압식 조타시스템의 유압 액추에이터의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 유압식 조타시스템의 작동례를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 유압식 조타시스템의 변형례를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 소형 선박용 유압식 조타시스템을 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 방향타 제어장치의 작동례를 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 선박용 유압식 조타시스템을 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시한 방향타 제어장치의 작동례를 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소형 선박용 유압식 조타시스템의 구성도이다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 소형 선박용 유압식 조타시스템에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1 내지 도 3c는 본 발명에 따른 소형 선박용 유압식 조타시스템을 나타낸 것으로, 조타 핸들(1)과, 상기 조타 핸들(1)의 회전각에 따라 유압을 공급하는 유압펌프(2), 선박의 방향타(미도시)가 연결되는 틸러(10)와, 상기 틸러(10)의 양측부에 연결되어 틸러(10)를 회전축(15)을 중심으로 양방향으로 회전시키는 유압 액추에이터(20)와, 일단부가 상기 틸러(10)의 일측에 연결되어 틸러(10)의 회전 변위를 측정하는 타각센서(40)와, 상기 타각센서(40)에 의해 전달되는 틸러(10)의 회전 변위에 대한 측정신호에 따라 방향타의 각도를 표시하는 타각지시기(50)를 포함한다.

조타 핸들(1)은 선교(Bridge)에 설치되며, 중심부가 유압펌프(2)의 축에 연결된다. 공지된 바와 같이 운항자 조타 핸들(1)을 좌현 또는 우현으로 회전 조작하면, 조타 핸들(1)의 회전 방향 및 회전각에 따라 유압펌프(2)가 작동하여 상기 유압 액추에이터(20)로 유압을 전달하고, 틸러(10) 및 이에 연결된 방향타(미도시)가 회전하여 선박의 진행 방향이 바뀌게 된다.

유압펌프(2)는 헬름 펌프를 적용하여 구성할 수 있으며, 상기 조타 핸들(1)의 회전방향과 회전각에 따라 제1유압라인(2a)과 제2유압라인(2b) 중 어느 하나를 통해 유압 액추에이터(20)에 유압(작동유)을 공급한다.

타각지시기(50)는 조타 핸들(1)의 조작에 의한 방향타의 각도를 운항자가 육안으로 쉽게 확인할 수 있도록 조타 핸들(1)의 인근에 설치된다. 타각지시기(50)는 틸러(10)의 일측에 복수의 링크아암(41)을 매개로 연결되어 틸러(10)의 회전 변위를 측정하여 타각지시기(50)로 측정 신호를 전송한다.

틸러(10)는 선박의 선체 후미에 연직한 방향으로 연장된 회전축(15)을 중심으로 양측 방향으로 회전 가능하게 설치된다. 틸러(10)는 회전축(15)이 연결되는 틸러몸체(11)와, 상기 틸러몸체(11)의 양측 단부에 지면(地面)에 대해 수평한 방향으로 연장되게 형성되어 상기 유압 액추에이터(20)가 설치되는 공간을 형성하는 2개의 커플링아암(12)(coupling arm)을 포함한다.

틸러몸체(11)는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 일측단부에 회전축(15)이 상대 회전 가능하게 연결되는 축연결공(11a)이 설치될 수 있다. 도면에 도시하지 않았으나, 회전축(15)의 상단부와 축연결공(11a)의 내주연부 사이에는 회전축(15)에 대해 틸러몸체(11)를 회전 가능하게 지지하는 베어링이 설치될 수 있다. 상기 회전축(15)은 틸러몸체(11)와 커플링아암(12) 전체를 포함하는 틸러(10)의 기하적 중심에서 일정거리 편심된 위치에서 틸러몸체(11)에 연결될 수 있다.

커플링아암(12)은 양측 단부에 일방향으로 서로 나란하게 연장되게 형성되어, 2개의 커플링아암(12) 사이에 상기 유압 액추에이터(20)가 설치되는 공간이 형성된다. 유압 액추에이터(20)의 피스톤(23)이 신축될 때 커플링아암(12)이 피스톤(23)과 연동하여 원활하게 회전할 수 있도록 하기 위하여, 커플링아암(12)의 내측면(12a)은 틸러(10)의 회전 궤적과 대응하는 곡률을 갖는 곡면으로 이루어진다. 상기 커플링아암(12) 각각의 끝단부에는 유압 액추에이터(20)의 피스톤(23)의 끝단부와 접촉하면서 틸러(10)의 회전 각도를 제한하는 스톱퍼(13)가 내측으로 돌출되게 형성된다.

커플링아암(12)은 이 실시예에서와 같이 내측면(12a)은 곡면으로 이루어지고 외측면은 직선형으로 이루어진 형태를 가질 수 있으나, 도 4에 도시한 것과 같이 내측면(12a)과 외측면 모두 곡선형으로 되어 전체적으로 원형 링 형태를 가질 수도 있을 것이다.

또한 이 실시예에서 커플링아암(12)은 틸러몸체(11)의 양측 단부에 일방향으로 서로 나란하게 연장된 독립된 날개 형태로 형성되지만, 도 5 및 도 6에 도시한 것과 같이 커플링아암(12)의 끝단부가 서로 일체로 연결되면서 전체적으로 원형의 링 형태를 가질 수도 있다. 이 때 커플링아암(12)의 내측면(12a)은 역시 일정한 곡률을 갖는 곡면으로 이루어지며, 커플링아암(12)의 끝단부에 스톱퍼(13)가 내측으로 돌출되게 형성된다.

유압 액추에이터(20)는 틸러(10)의 커플링아암(12) 사이에 설치되어 틸러(10)를 회전시키는 외력을 제공하도록 된 것으로, 도 2를 참조하면, 유압 액추에이터(20)는 상기 커플링아암(12) 사이의 공간에 고정되는 실린더(21)와, 상기 실린더(21) 내부에서 유압에 의해 슬라이딩하도록 설치되는 가동디스크(22), 상기 가동디스크(22)의 양측면에 고정되는 2개의 피스톤(23)을 포함한다.

상기 실린더(21)는 선체 후미에 설치되는 샤프트 형태의 실린더마운트(30)의 상단에 고정되게 설치된다. 실린더(21)는 유압펌프(2)에서 공급되는 작동유를 수용하는 유압챔버(21a)와 상기 유압챔버(21a)의 양측부와 연통되며 상기 유압펌프(2)의 제1유압라인(2a) 및 제2유압라인(2b)과 각각 연결되는 제1포트(21b) 및 제2포트(21c)를 구비한다. 상기 가동디스크(22)는 상기 유압챔버(21a) 내에서 상기 제1포트(21b) 및 제2포트(21c) 사이에 배치되며 유압챔버(21a)의 직경과 거의 동일한 직경을 갖는 원반형으로 되어, 상기 제1포트(21b) 및 제2포트(21c)를 통해 유압챔버(21a) 내로 공급되는 작동유에 의해 유압챔버(21a)의 축방향으로 슬라이딩한다. 즉, 상기 실린더(21)의 제1포트(21b) 및 제2포트(21c) 중 어느 하나로 유압이 공급되면, 가동디스크(22)가 유압에 의해 밀려서 실린더(21)의 양 축방향 중 어느 한 축방향으로 이동하게 된다.

유압 액추에이터(20)에는 2개의 피스톤(23)이 구비되는데, 각각의 피스톤(23)은 내측 단부가 상기 가동디스크(22)의 양측면 중심부에 연결되고, 외측 단부가 실린더(21)의 일단부를 통해 외부로 연장되어 틸러(10)의 커플링아암(12)의 내측면(12a)에 연접한다.

피스톤(23)은 커플링아암(12)의 내측면(12a)과 거의 동일하거나 약간 작은 두께 또는 직경을 갖는 원형 바아 또는 사각형 등의 다각형 바아 형태를 가질 수 있으며, 피스톤(23)의 외측 단부는 커플링아암(12)의 내측면(12a)을 따라 상대 이동하면서 커플링아암(12)에 외력을 가하게 된다. 이 때 피스톤(23)의 외측 단부가 커플링아암(12)의 내측면(12a) 간에 마찰력을 적게 발생시키면서 원활하게 상대 이동할 수 있으며 마모를 최소화할 수 있도록 피스톤(23)의 외측 단부는 반구형 등의 곡면형으로 이루어진다. 물론 이와 다르게 피스톤(23)의 외측 단부와 커플링아암(12)의 내측면(12a) 간의 마찰력을 최소화할 수 있도록 피스톤(23)의 외측 단부에 롤러 또는 베어링을 설치할 수도 있다.

이러한 유압식 조타시스템은 다음과 같이 작동한다.

선박의 운항자가 조타 핸들(1)을 회전시키면, 유압펌프(2)의 제1유압라인(2a) 또는 제2유압라인(2b)을 통해 실린더(21)의 제1포트(21b) 또는 제2포트(21c)로 작동유가 공급되고, 실린더(21) 내부의 가동디스크(22)가 유압에 의해 어느 한 방향으로 슬라이딩하게 된다. 이에 따라 가동디스크(22)와 이에 결합된 2개의 피스톤(23)이 함께 좌측 또는 우측으로 이동하게 된다.

이 때 상기 2개의 피스톤(23) 중 실린더(21)에 대해 신장되는 방향으로 이동하는 피스톤(23)이 커플링아암(12)의 내측면(12a)을 밀어내면서 커플링아암(12)에 힘을 가하게 된다. 이에 따라 틸러(10)가 회전축(15)을 중심으로 일정량만큼 회전하게 된다(도 3a 내지 도 3c, 도 6 참조). 상기 틸러(10)의 회전각은 타각센서(40)에 의해 측정되어 타각지시기(50)를 통해 방향타의 각도가 표시된다.

상기 피스톤(23)의 작용에 의해 틸러(10)가 회전축(15)을 중심으로 회전할 때 피스톤(23)의 외측 단부는 커플링아암(12)의 끝단에 형성된 스톱퍼(13)에 부딪히면서 회전 각도가 제한될 수 있다. 틸러(10)의 회전 각도는 대략 35°정도로 제한될 수 있으나, 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

전술한 실시예들에서는 2개의 피스톤(23)의 외측 단부가 곡면으로 된 커플링아암(12)의 내측면(12a)에 연접하도록 되어, 2개의 피스톤(23)이 2개의 커플링아암(12) 사이에서 좌측 또는 우측으로 함께 이동함에 따라 커플링아암(12)의 곡면으로 된 내측면(12a)이 2개의 피스톤(23) 중 어느 하나로부터 힘을 받아서 피스톤(23)의 외측 단부에 대해 상대 이동하여 틸러(10)가 회전할 수 있도록 하고 있다.

그러나 도 7 및 도 8에 도시한 것과 같이 유압 액추에이터(20)의 실린더(21)의 중심부를 선체에 연직하게 설치되는 실린더회동축(35)에 회전 가능하게 연결하고, 각각의 피스톤(23)의 외측 단부를 틸러(10)의 양측 커플링아암(12)에 힌지핀(16)을 매개로 상대 회전 가능하게 연결할 수도 있다.

이 실시예의 유압식 조타시스템은 실린더(21)에 작동유가 공급되어 양측의 2개의 피스톤(23)에 유압이 인가되어 피스톤(23)이 이동하게 되면, 피스톤(23)이 커플링아암(12)에 힘을 가하여 커플링아암(12) 및 틸러몸체(11)를 회전시킴과 동시에 실린더(21)가 실린더회동축(35)을 중심으로 회전하게 된다.

상술한 것과 같이 본 발명의 유압식 조타시스템은, 실린더(21)의 양측에서 2개의 피스톤(23)이 동시에 슬라이딩하도록 된 유압 액추에이터(20)가 틸러(10)에 서로 마주보게 형성된 2개의 커플링아암(12) 사이의 공간에 설치되고, 유압 액추에이터(20)의 피스톤(23)이 이동하면서 틸러(10)의 양측 커플링아암(12) 중 어느 하나를 밀어서 틸러(10)를 회전시키게 되므로 전체 구성을 대폭 단순화시킬 수 있으며, 작은 힘으로 큰 구동력을 발생시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유압식 조타시스템을 나타낸 것으로, 이 실시예의 유압식 조타시스템은, 조타 핸들(1)과 유압펌프(2) 사이에 조타 핸들(1)의 회전각을 엔코더를 이용하여 정확하게 측정하여 유압펌프(2)의 작동을 제어할 수 있는 전동식제어모듈을 구성한 것이다.

상기 전동식제어모듈은 조타 핸들(1)의 축에 연결되어 조타 핸들(1)의 회전각을 측정하는 엔코더유닛(61)과, 상기 엔코더유닛(61)의 엔코더신호를 기초로 모터제어신호를 출력하는 제어기(62), 상기 제어기(62)에서 출력되는 모터제어신호에 따라 구동되어 상기 유압펌프(2)의 작동을 제어하는 펌프제어모터(63)를 포함할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 조타 핸들 2 : 유압펌프
2a : 제1유압라인 2b : 제2유압라인
10 : 틸러 11 : 틸러몸체
12 : 커플링아암 12a : 내측면
13 : 스톱퍼 15 : 회전축
16 : 힌지핀 20 : 유압 액추에이터
21 : 실린더 21a : 유압챔버
21b : 제1포트 21c : 제2포트
22 : 가동디스크 23 : 피스톤
30 : 실린더마운트 35 : 실린더회동축
40 : 타각센서 41 : 링크아암
50 : 타각지시기 61 : 엔코더유닛
62 : 제어기 63 : 펌프제어모터

Claims

조타 핸들;
상기 조타 핸들의 회전방향과 회전각에 따라 제1유압라인 및 제2유압라인 중 어느 하나로 유압을 공급하는 유압펌프;
선박의 방향타가 연결되며, 선체에 연직한 방향으로 연장된 회전축을 중심으로 회전하도록 설치되는 틸러; 및,
외부에서 공급되는 작동유를 수용하는 유압챔버와 상기 유압챔버의 양측부와 연통되며 상기 유압펌프의 제1유압라인 및 제2유압라인과 각각 연결되는 제1포트와 제2포트를 구비한 실린더와, 상기 실린더의 유압챔버 내부에 상기 제1포트와 제2포트 중 어느 하나를 통해 유입되는 유압에 의해 유압챔버의 양 축방향 중 어느 한 방향으로 슬라이딩하는 가동디스크와, 상기 가동디스크의 양측면에 상기 실린더의 양측 단부 외측으로 연장되게 설치되며 각각의 외측 단부가 상기 틸러의 양측부에 연결되어 서로 동일한 방향으로 슬라이딩하면서 틸러를 상기 회전축을 중심으로 회전시키는 2개 한 쌍으로 된 피스톤을 포함하는 유압 액추에이터;
를 포함하는 소형 선박용 유압식 조타시스템.
제1항에 있어서, 상기 틸러는 상기 회전축이 연결되는 틸러몸체와, 상기 틸러몸체의 양측 단부에 지면(地面)에 대해 수평한 방향으로 연장되어 상기 유압 액추에이터가 설치되는 공간을 형성하는 2개의 커플링아암을 포함하며, 상기 유압 액추에이터의 피스톤은 상기 커플링아암 각각에 연결되는 소형 선박용 유압식 조타시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유압 액추에이터의 실린더는 선체에 고정되게 설치되는 소형 선박용 유압식 조타시스템.
제3항에 있어서, 상기 커플링아암의 내측면은 상기 회전축을 중심으로 한 틸러의 회전 궤적과 대응하는 곡률을 갖는 곡면으로 이루어지며, 상기 유압 액추에이터의 피스톤의 끝단부는 상기 커플링아암의 곡면과 연접하면서 커플링아암의 곡면을 따라 슬라이딩하도록 연결된 소형 선박용 유압식 조타시스템.
제4항에 있어서, 상기 피스톤의 끝단부는 곡면형으로 된 소형 선박용 유압식 조타시스템.
제4항에 있어서, 상기 커플링아암의 내측면에는 피스톤의 끝단부와 접촉하면서 틸러의 회전 각도를 제한하는 스톱퍼가 내측으로 돌출되게 형성된 소형 선박용 유압식 조타시스템.
제1항에 있어서, 상기 유압 액추에이터의 실린더는 선체에 연직하게 설치되는 실린더회동축에 회전 가능하게 연결되고, 상기 각각의 피스톤의 외측 단부는 틸러의 양측부에 힌지핀을 매개로 회전 가능하게 연결되는 소형 선박용 유압식 조타시스템.
제1항에 있어서, 상기 조타 핸들의 축에 연결되어 조타 핸들의 회전각을 측정하는 엔코더유닛과, 상기 엔코더유닛의 엔코더신호를 기초로 모터제어신호를 출력하는 제어기, 상기 제어기에서 출력되는 모터제어신호에 따라 구동되어 상기 유압펌프의 작동을 제어하는 펌프제어모터를 더 포함하며,
상기 유압펌프는 상기 펌프제어모터의 구동 방향과 속도에 따라 유압 토출 방향과 토출양이 조절되는 소형 선박용 유압식 조타시스템.
제1항에 있어서, 일단부가 상기 틸러의 일측에 복수의 링크아암을 매개로 연결되어 틸러의 회전 변위를 측정하는 타각센서와, 상기 타각센서에 의해 전달되는 틸러의 회전 변위에 대한 측정신호에 따라 방향타의 각도를 표시하는 타각지시기를 더 포함하는 소형 선박용 유압식 조타시스템.
조타 핸들;
상기 조타 핸들의 회전방향과 회전각에 따라 제1유압라인 및 제2유압라인 중 어느 하나로 유압을 공급하는 유압펌프;
선체에 연직한 방향으로 연장된 회전축;
상기 회전축에 연결되어 회전축을 중심으로 양측 방향으로 회전하며 선박의 방향타가 연결되는 틸러몸체와, 상기 틸러몸체의 양측 단부에 지면(地面)에 대해 수평한 방향으로 연장되며 내측면이 일정한 곡률로 된 곡면으로 이루어진 2개의 커플링아암을 포함하는 틸러; 및,
상기 틸러의 커플링아암 사이에 설치되며 끝단부가 각각의 커플링아암에 연접하는 2개의 피스톤이 상기 유압펌프의 제1유압라인 및 제2유압라인 중 어느 하나를 통해 공급되는 유압에 의해 서로 동일한 방향으로 슬라이딩하면서 2개의 커플링아암 중 어느 하나를 밀어내어 상기 틸러몸체를 상기 회전축을 중심으로 어느 한 방향으로 회전시키는 유압 액추에이터;
를 포함하는 소형 선박용 유압식 조타시스템.
제10항에 있어서, 상기 커플링아암의 내측면에는 피스톤의 외측 단부와 접촉하면서 틸러의 회전 각도를 제한하는 스톱퍼가 내측으로 돌출되게 형성된 소형 선박용 유압식 조타시스템.
제10항에 있어서, 상기 유압 액추에이터는,
외부에서 공급되는 작동유를 수용하는 유압챔버와 상기 유압챔버의 양측부와 연통되며 상기 유압펌프의 제1유압라인 및 제2유압라인과 각각 연결되는 제1포트와 제2포트를 구비한 실린더와, 상기 실린더의 유압챔버 내부에 상기 제1포트와 제2포트 중 어느 하나를 통해 유입되는 유압에 의해 유압챔버의 양 축방향 중 어느 한 방향으로 슬라이딩하는 가동디스크와, 상기 가동디스크의 양측면에 상기 실린더의 양측 단부 외측으로 연장되게 설치되며 각각의 외측 단부가 상기 틸러의 양측부에 연결되어 서로 동일한 방향으로 슬라이딩하면서 틸러를 상기 회전축을 중심으로 회전시키는 2개 한 쌍으로 된 피스톤을 포함하는 소형 선박용 유압식 조타시스템.
제10항에 있어서, 상기 조타 핸들의 축에 연결되어 조타 핸들의 회전각을 측정하는 엔코더유닛과, 상기 엔코더유닛의 엔코더신호를 기초로 모터제어신호를 출력하는 제어기, 상기 제어기에서 출력되는 모터제어신호에 따라 구동되어 상기 유압펌프의 작동을 제어하는 펌프제어모터를 더 포함하며,
상기 유압펌프는 상기 펌프제어모터의 구동 방향과 속도에 따라 유압 토출 방향과 토출양이 조절되는 소형 선박용 유압식 조타시스템.