KR20140097633A - 선박 추진용 동력 전달 장치 - Google Patents

Abstract

선박용 동력 전달 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 동력 전달 장치는 선박에 설치된 엔진으로부터 회전력을 전달받는 커플링과 일체로 이루어진 플라이 휠; 상기 플라이 휠을 통해 회전력을 전달받아 변속이 이루어지는 유성 기어부; 상기 유성 기어부에서 동력을 인출 또는 공급하기 위해 발전기 또는 모터 중의 어느 하나가 선택적으로 설치된 동력 전달부; 및 상기 유성 기어부로부터 회전력을 전달받는 추진축을 포함한다.

Description

선박 추진용 동력 전달 장치 {Reverse and Reduction Gear Unit for Marine Propulsion}

본 발명은 선박용 동력 전달 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선박에 설치된 엔진의 회전력을 추진축으로 전달할 때 보조 동력 장치를 통해 복합 동력으로 선박의 이동을 실시할 수 있는 선박용 동력 전달 장치에 관한 것이다.

일반적으로 선박용 엔진에서 사용되는 동력 전달 장치 중의 하나인 변속장치는 엔진 출력이 크기 때문에, 그 제어가 용이한 유압식 변속장치를 많이 사용하고 있으며 상기 유압식 변속장치는 유성기어장치와 클러치가 구비되어, 상기 클러치가 엔진에서 발생되는 동력을 선택적으로 단속작동하여 상기 유성기어장치를 거쳐 선박의 추진력을 발생시키는 프로펠러가 결합된 추진축에 전달시켜 선박을 전후진시키거나 정지하도록 되어 있다.

이와 같이 사용되는 종래의 동력 전달 장치는 프로펠러와 연결된 추진축이 고속 회전되면서 발생되는 진동 및 충격을 최소화시켜 동력 손실을 감소시켜 선박의 추진을 달성하기 위해 많은 연구가 현재까지 지속되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0029914호 (공개일: 2012년03월27일)

본 발명의 실시예들은 선박의 프로펠러와 연결된 추진축에 엔진과 보조 동력 장치를 통한 복합 동력을 이용하여 선박의 이동을 실시하고, 급속한 이동 및 정속 순항을 보다 경제적이고 안정적으로 실시하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박에 설치된 엔진으로부터 회전력을 전달받는 커플링과 일체로 이루어진 플라이 휠; 상기 플라이 휠을 통해 회전력을 전달받아 변속이 이루어지는 유성 기어부; 상기 유성 기어부에서 동력을 인출 또는 공급하기 위해 발전기 또는 모터 중의 어느 하나가 선택적으로 설치된 동력 전달부; 및상기 유성 기어부로부터 회전력을 전달받는 추진축을 포함한다.

상기 선박용 동력 전달 장치는 상기 엔진과 유성 기어부 사이에 설치된 보조 동력 장치를 더 포함하되, 상기 보조 동력 장치는 상기 엔진과 함께 작동되거나, 단독으로 작동되어 상기 추진축에 회전력을 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 동력 장치는 중공 샤프트가 중앙에 삽입된 전기모터가 사용되는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 동력 장치는 상기 전기모터의 전단 또는 후단 중의 어느 하나의 위치에 설치된 토크 컨버터를 더 포함한다.

상기 유성 기어부는 상기 커플링과 연결된 플랜지 유닛의 단부에 결합된 회전축; 상기 회전축에 결합된 제1 선기어; 상기 제1 선기어와 이격되어 회전축의 단부에 설치된 제2 선기어; 상기 제1 선기어와 치합되는 유성기어; 상기 유성기어로부터 회전력을 전달받는 캐리어; 상기 제2 선기어와 치합되는 링기어를 포함한다.

상기 유성 기어부는 상기 제1 선기어와 플랜지 유닛 사이에 설치된 제1 클러치; 상기 제1 선기어와 제2 선기어 사이에 설치된 제2 클러치; 상기 동력 전달부에 설치된 제3 클러치를 포함한다.

본 발명의 실시예들은 커플링이 플라이 휠에 일체로 결합되면서 엔진에서 발생된 회전력을 보다 증대시켜 프로펠러 샤프트에 전달할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 엔진과 함께 전기모터를 통해 복합 동력으로 선박의 이동을 실시할 수 있으므로, 상기 선박의 급속한 이동 또는 정속으로 이동이 필요한 경우에 엔진의 부하를 최소화시켜 이동을 실시할 수있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 동력 전달 장치를 도시한 모식도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 동력 전달 장치의 다른 실시 예를 도시한 모식도.
도 3은 도 1의 작동 상태도.
도 4는 도 2의 작동 상태도.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 동력 전달 장치의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선박용 동력 전달 장치를 도시한 모식도이다.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 동력 전달 장치(1)는 선박에 설치된 엔진(2)으로부터 회전력을 전달받는 커플링(102)과 일체로 이루어진 플라이 휠(100)과, 상기 플라이 휠(100)을 통해 회전력을 전달받아 변속이 이루어지는 유성 기어부(200)와, 상기 유성 기어부(200)에서 동력을 인출 또는 공급하기 위해 발전기 또는 모터 중의 어느 하나가 선택적으로 설치된 동력 전달부(300)와, 상기 유성 기어부(200)로부터 회전력을 전달받는 추진축(400)을 포함한다.

플라이 휠(100)은 소정의 두께와 직경으로 이루어져 엔진(2)으로 회전력을 전달받아 관성에 의해 일정속도로 연속적인 회전이 이루어지면서 상기 유성 기어부(200)에 회전력을 전달한다. 커플링(102)은 플라이 휠(100)의 정 중앙에 설치되고, 유성 기어부(200)에 엔진(2)에서 발생된 회전력을 전달하기 위해 설치된다.

동력 전달부(300)는 PTO(Power Take Out) 또는 PTI(PowerTake In) 중의 어느 하나 또는 모두 설치 가능하고, 발전기 또는 모터가 설치되어 엔진(2)과 함께 추진축(400)으로 동력을 보조할 수 있다.

예를 들어 모터가 설치될 경우, 엔진(2)으로 20% 전,후의 동력을 보조하여 상기 엔진(2)과 함께 추진축(400)에 회전력을 공급함으로써, 엔진(2) 가동에 따른 불필요한 연료의 소모를 최소화하고, 매연 및 이산화탄소의 발생을 감소시킬 수 있다.

첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 의한 동력 전달 장치는 복합 동력으로 선박의 추진을 실시하기 위해 엔진(2)과 유성 기어부(200) 사이에 설치된 보조 동력 장치(500)를 더 포함하되, 상기 보조 동력 장치(500)는 상기 엔진과 함께 작동되거나, 단독으로 작동되어 상기 추진축(400)에 회전력을 전달한다.

여기서 복합 동력의 의미는 선박에 설치된 엔진(2)과 함께 추진축(400)에 보조적인 회전력을 전달할 수 있는 동력을 의미한다.

보조 동력 장치(500)는 선박이 정속으로 순항하거나, 급속으로 이동을 필요로 할 때 사용되며, 중공 샤프트(501)가 중앙에 삽입된 전기모터(502)가 사용되고, 상기 전기모터(502)에 별도의 전원을 인가시켜 작동을 실시한다. 전기모터(502)는 설치되는 사양에 따라 다양한 용량을 가지는 모터가 사용되며 특별히 특정 용량으로 수치 한정은 실시하지 않는다.

보조 동력 장치(500)는 전기모터(502)의 전단 또는 후단 중의 어느 하나의 위치에 설치된 토크 컨버터(미도시)를 더 포함한다. 상기 토크 컨버터(미도시)는 전기모터(502) 또는 엔진(2)에서 발생된 회전력을 입력받아 토크를 증가시켜 추진축(400)에 전달하기 위해 설치된다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 유성 기어부에 대해 설명한다.

첨부된 도 1을 참조하면, 유성 기어부(200)는 커플링(102)과 연결된 플랜지 유닛(201)의 단부에 결합된 회전축(202)과, 상기 회전축(202)에 결합된 제1 선기어(210)와, 상기 제1 선기어(210)와 이격되어 회전축(202)의 단부에 설치된 제2 선기어(220)와, 상기 제1 선기어(210)와 치합되는 유성기어(230)와, 상기 유성기어(230)로부터 회전력을 전달받는 캐리어(240)와, 상기 제2 선기어(220)와 치합되는 링기어(250)를 포함한다.

회전축(202)은 플랜지 유닛(201)의 외측을 향해 소정의 길이로 수평 하게 연장되고, 길이 방향을 따라 제1 선기어(210)와 제2 선기어(220)가 각각 설치되고, 상기 제1 선기어(210)와 플랜지 유닛(201) 사이에 설치된 제1 클러치(260)와, 상기 제1 선기어(210)와 제2 선기(220)어 사이에 설치된 제2 클러치(270)와, 상기 동력 전달부(200)에 설치된 제3 클러치(280)를 포함한다.

제1,2 클러치(260,270)은 엔진의 회전력을 제1,2 선기어(210,220)에 선택적으로 전달하기 위해 설치되고, 제3 클러치(280)는 발전기 또는 모터로부터 유성 기어부(200)로 전달되는 회전력 또는 상기 유성 기어부(200)에서 상기 발전기 또는 모터로 전달되는 회전력을 단속하기 위해 설치된다.

유성 기어부(200)는 소정의 크기로 이루어진 하우징부(20)에 패키징되어 내장되며, 선박의 엔진룸에 고정시키기 위해 별도의 마운팅부재(미도시)가 설치된다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 보조 동력 장치가 설치된 유성 기어부에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 2를 참조하면, 보조 동력 장치(500)가 설치된 유성 기어부(200)는 전술한 엔진(2)만을 동력원으로 사용하는 유성 기어부와 대부분 유사한 구성으로 이루어지나, 상기 보조 동력 장치(500)에 설치된 전기모터(502)의 회전력을 전달받기 위한 보조 유성 기어(230a)를 포함한다. 상기 보조 유성 기어(230a)는 중공 샤프트(501)에 삽입된 평기어(10)와 치합되고, 캐리어(240)에 회전력을 전달하도록 구성된다.

유성 기어부(200)는 회전축(202)에 제1,2 선기어(210,220)가 설치되고, 상기 제1 선기어(210)는 유성기어(230)와 치합되고, 제2 선기어(220)는 링기어(250)와 치합되며 나머지 캐리어(240)의 배치 또한 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 동력 전달 장치는 엔진(2)에서 발생된 회전력을 추진축(400)에 전달하여 선박의 이동을 실시하거나, 동력 전달부(300)에 설치된 모터로부터 동력을 보조받아 추진축에 회전력을 전달할 수 있다.

또한 보조 동력 장치(500)에서 발생된 동력을 추진축(400)으로 전달하여 선박의 이동을 실시하거나, 엔진(2)과 보조 동력 장치(500)를 모두 작동시켜 추진축(400)에 회전력을 전달하여 선박의 이동을 실시할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 동력 전달 장치(1)는 엔진(2)과 함께 사용되거나 단독으로 작동되어 추진축(400)에 회전력을 전달하고 선박의 이동을 가능하게 함으로써, 상기 선박의 다양한 이동 상태 또는 이동 조건에 따라 엔진(2)을 직접적으로 작동시키지 않고서도 이동을 실시할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 의한 동력 전달 장치의 작동 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 본 실시 예에서는 선박이 전진 상태로 작동되는 경우를 예로 들어 설명한다.

첨부된 도 3을 참조하면, 선박에 설치된 엔진(2)이 작동되면 플라이 휠(100)이 회전력을 전달받아 소정의 속도로 회전되고, 커플링(102)과 연결된 플랜지 유닛(201)을 경유하여 회전축(202)으로 회전력이 전달된다.

　이 때 제1 클러치(260)는 해제되고, 제2 클러치(270)는 인게이지 되면서 회전축(202)으로 전달된 회전력은 링기어(250)를 경유하여 로터 샤프트(400)에 전달된다. 만약 동력 전달부(300)가 엔진(2)가 함께 작동될 경우에는 링기어(350)와 연결된 샤프트에 제3 클러치(280)가 인게이지 되면서 모터에서 발생된 회전력이 상기 링기어(250)로 전달되어 엔진(2)에서 발생된 회전력과 더해져서 추진축(400)으로 전달되어 선박의 전진이 이루어진다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 동력 전달 장치에 설치된 보조 동력 장치의 작동 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 본 실시예 에서는 엔진과 보조 동력 장치가 동시에 작동되는 복합 동력 전진 상태에 대해 설명한다.

첨부된 도 4를 참조하면, 선박이 현재 위치에서 급속 이동을 실시하고자 할 경우 엔진(2)에서 발생된 동력만으로는 급속 이동이 어려울 수 있으므로, 전기모터(502)에 전원을 인가한다.

전기모터(502)가 작동되면서 발생된 회전력은 중공 샤프트(501)에 설치된 평기어(10)와 치합된 보조 유성기어(230a)와 캐리어(240)를 경유하여 추진축(400)으로 전달되어 회전이 이루어진다.

또한 전기모터(502)와 함께 엔진(2)이 작동될 경우 플라이 휠(100)이 회전력을 전달받아 소정의 속도로 회전되고, 커플링(102)과 연결된 플랜지 유닛(201)을 경유하여 회전축(202)으로 회전력이 전달된다.

그리고 제1 클러치(260)는 해제되고, 제2 클러치(270)가 제2 선기어(220)와 인게이지 되면서 링기어(250)를 경유하여 추진축(400)으로 엔진(2)의 회전력이 전달되면서 전기모터(502)와 함께 엔진(2)에서 발생된 회전력이 더해진 복합 동력 전진 상태로 전환되어 선박이 급속하게 이동이 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 동력 전달 장치의 작동 상태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 본 실시 예에서는 선박이 후진 상태로 작동되는 경우를 예로 들어 설명한다.

선박이 후진되기 위해 엔진(2)이 작동되면 플라이 휠(100)이 엔진(2)에서 발생된 회전력을 전달받아 소정의 속도로 회전되고, 커플링(102)과 연결된 플랜지 유닛(201)을 경유하여 회전축(202)으로 회전력이 전달된다.

　이 때 제1 클러치(260)는 인게이지 되고, 제2,3 클러치(270, 280))는 해제 되면서 회전축(202)으로 전달된 회전력은 유성기어(230)와 캐리어(240)를 경유하여 추진축(400)으로 전달되되, 상기 추진축(400)이 역방향으로 회전되므로 프로펠러(3) 또한 역방향으로 함께 회전되면서 선박의 후진이 이루어진다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

2 : 엔진
100 : 플라이 휠
102 : 커플링
200 : 유성 기어부
202 : 회전축
210, 220 : 제1,2 선기어
230, 230a : 유성기어, 보조 유성기어
240 : 캐리어
250 : 링기어
300 : 동력 전달부
400 : 추진축

Claims (6)

1. 선박에 설치된 엔진으로부터 회전력을 전달받는 커플링과 일체로 이루어진 플라이 휠;
   상기 플라이 휠을 통해 회전력을 전달받아 변속이 이루어지는 유성 기어부;
   상기 유성 기어부에서 동력을 인출 또는 공급하기 위해 발전기 또는 모터 중의 어느 하나가 선택적으로 설치된 동력 전달부; 및
   상기 유성 기어부로부터 회전력을 전달받는 추진축을 포함하는 선박용 동력 전달 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 선박용 동력 전달 장치는,
   상기 엔진과 유성 기어부 사이에 설치된 보조 동력 장치를 더 포함하되,
   상기 보조 동력 장치는,
   상기 엔진과 함께 작동되거나, 단독으로 작동되어 상기 추진축에 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 선박용 동력 전달 장치.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 보조 동력 장치는,
   중공 샤프트가 중앙에 삽입된 전기모터가 사용되는 것을 특징으로 하는 선박용 동력 전달 장치.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 보조 동력 장치는,
   상기 전기모터의 전단 또는 후단 중의 어느 하나의 위치에 설치된 토크 컨버터를 더 포함하는 선박용 동력 전달 장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 유성 기어부는,
   상기 커플링과 연결된 플랜지 유닛의 단부에 결합된 회전축;
   상기 회전축에 결합된 제1 선기어;
   상기 제1 선기어와 이격되어 회전축의 단부에 설치된 제2 선기어;
   상기 제1 선기어와 치합되는 유성기어;
   상기 유성기어로부터 회전력을 전달받는 캐리어;
   상기 제2 선기어와 치합되는 링기어를 포함하는 선박용 동력 전달 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 유성 기어부는,
   상기 제1 선기어와 플랜지 유닛 사이에 설치된 제1 클러치;
   상기 제1 선기어와 제2 선기어 사이에 설치된 제2 클러치;
   상기 동력 전달부에 설치된 제3 클러치를 포함하는 선박용 동력 전달 장치.

Images