KR20200125781A - 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링 - Google Patents

임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고속회전 조절을 위해 임펠러 내부로 오일을 공급하는 과정에서 오일공급이 차단되고 역류되는 문제를 방지하여 오일이 임펠러 내부로 원활히 공급될 수 있도록 하는 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링에 관한 것이다.
본 발명은 펌프휠(2)의 날개부(3) 내부에 오일을 공급하여 입력축의 회전을 맞은 편 터보휠(4)과 날개부(5)에 전달하는 변속 유체커플링에 있어서, 오일이 공급되는 상기 펌프휠(2)의 날개부(3) 내측에, 상기 날개부(3) 내부에서 회전하는 오일이 유입되는 오일에 미치는 영향을 최소화하여 방해받지 않게 하고, 오일의 유입 경로를 확보하고 유입을 원활히 유도하는 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링을 구성한 것에 요지가 있다.

Description

임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링{THE OIL BACKFOLW PREVENTION DEVICE OF HYDRAULIC COUPLING}
본 발명은 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 유체커플링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고속회전 조절을 위해 임펠러 내부로 오일을 공급하는 과정에서 오일공급이 차단되고 역류되는 문제를 방지하여 오일이 임펠러 내부로 원활히 공급될 수 있도록 하는 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 유체커플링에 관한 것이다.
일반적으로 유체커플링은 입력축과 출력축 사이에 설치되어 주로 오일 등을 매개로 동력을 전달하는 장치로, 펌프휠과 터보휠로 이루어진 임펠러 내부에 오일이 충진되어 동력을 전달할 수 있게 구성한다.
즉, 유체커플링은 펌프휠과 터보휠로 이루어지는 임펠러 내부에 펌프휠이 입력축에 연결되어 오일을 매개체로 하여 입력축의 회전력을 출력축에 전달한다.
이러한 유체커플링은 스쿠프튜브 또는 이와 연결된 오일순환펌프 등을 이용해 내부로 오일을 공급하고, 공급되는 오일량을 조절함으로써 출력축의 회전속도를 조절한다.
이러한 유체커플링은 참고문헌1 내지 참고문헌6 등에서 확인할 수 있다.
이와 같이 유체커플링은 스쿠프튜브 등을 이용하여 임펠러 내부로 유입되는 오일량을 조절하여 가변적으로 동력을 전달하는 것으로, 기존의 유체커플링은 오일을 임펠러 내부로 유입시키는 과정에서 오일이 임펠러 내부로 유입되지 못하고 역류하는 문제점이 있었다.
상기 문제점에 대하여 구체적으로 살펴본다.
도 1은 기존 유체커플링의 구성도로서, 외부의 오일은 인렛파이프(1)를 통해서 펌프휠(2) 내부 날개부(3)에 공급되고, 펌프휠(2) 내부의 오일은 입력축의 회전으로 원심력을 받아 맞은 편 터보휠(4)의 날개부(5)로 회전력을 전달하여 터보휠(4)을 회전시켜서 동력전달이 이루어진다.
그리고 회전하는 펌프휠(2)과 터보휠(4)의 날개부(3)(5) 곡면을 따라 회전하는 오일은 그 양에 따라 터보휠(4)에 영향을 주어 동력전달이 변속, 수행된다.
즉, 펌프휠(2)과 터보휠(4)의 날개부(3)(5) 곡면을 따라 회전하는 오일의 양에 의해 출력축의 속도에 영향을 주게 되는 것으로, 이들 펌프휠(2)과 터보휠(4)에 충진되는 오일의 양이 많으면 출력 회전속도가 높아지고 그 반대로 오일의 양이 적으면 출력 회전속도가 낮아지게 된다.
그런데 이러한 가변 동력전달과정에서 고속회전 시에 펌프휠(2)의 날개부(3)로 오일을 충진시키는 과정에서 오일이 역류하는 문제점이 발생한다.
고속회전 시에는 펌프휠(2)과 터보휠(4)의 고속 회전으로 이들 날개부(3)(5) 내에서 오일의 회전속도 역시 빨라지고 오일의 압력은 높아지게 된다.
펌프휠(2)과 터보휠(4)의 날개부(3)(5) 내부에 일정량 이상으로 오일이 충진되고 압력이 높아지면 인렛파이프(1)에서 투입되는 오일은 이들 날개부(3)(5) 내의 높은 압력으로 인해 오일 일부 만이 내부로 들어가고 나머지는 역류하게 된다.
이와 같이 날개부 내에서 회전하는 오일의 높은 압력에 의한 저항으로 유입통로가 차단되고 이에 따라 오일이 제대로 공급되지 못하고 임펠러 외부로 역류하게 된다.
따라서 오일의 충진량과 압력이 어느 포지션 이상이 되면 펌프휠과 터보휠 내부에 충진된 오일의 양은 일정한 량 만 유지되고 더 이상 오일의 양을 지속적으로 공급할 수 없게 됨으로써 출력속도를 원하는 고속으로 높일 수 없게 된다.
이러한 오일 공급의 방해와 역류로 인한 문제는 유체커플링의 성능을 저하시킨다.
또한 펌프휠 내부로 들어가지 못하고 역류한 오일은 유체커플링의 오일 탱크에 쌓이게 되어 오일의 레벨이 설계 높이 보다 높아지게 되며, 그 높이를 감지하는 레벨스위치의 동작에도 영향을 주게 되어 유체커플링 성능 등에 적지않은 악영향을 끼치게 된다.
(참고문헌1) 대한민국 등록특허공보 제10-0626278호, 2006.09.20. (참고문헌2) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-000040호, 2011.01.03. (참고문헌3) 대한민국 공개특허공보 제10-2011-000047호, 2011.01.03. (참고문헌4) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0423121호, 2006.08.03. (참고문헌5) 대한민국 등록특허공보 제10-0625606호, 2006.09.18. (참고문헌6) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0030429호, 2013.03.27.
본 발명은 주로 고속회전 시에 펌프휠과 터보휠 내부로 오일을 공급하는 과정에서 오일이 역류현상없이 원활하게 유입될 수 있게 하고자 한다.
본 발명은 펌프휠과 터보휠의 날개부 내로 오일을 공급하는 과정에서 이들 날개부 내부에서 회전하는 오일이 유입되는 오일에 미치는 영향을 최소화하여 오일의 공급이 원활하고 안정적으로 이루어질 수 있게 함으로써 펌프휠과 터보휠 내부로 원하는 만큼 지속적으로 오일을 충진시킬 수 있도록 하여 필요한 출력속도를 얻을 수 있게 하고자 한다.
상기 과제해결을 위한 본 발명은;
[청구항1]에 기재된 발명에 따르면; 펌프휠의 날개부 내부에 오일을 공급하여 입력축의 회전을 맞은 편 터보휠과 날개부에 전달하는 변속 유체커플링에 있어서, 오일이 공급되는 상기 펌프휠의 날개부 내측에, 상기 날개부 내부에서 회전하는 오일이 유입되는 오일에 미치는 영향을 최소화하여 방해받지 않게 하고, 오일의 유입 경로를 확보하고 유입을 원활히 유도하도록 구성한다.
[청구항2]에 기재된 발명에 따르면; 펌프휠의 날개부 내부에 오일을 공급하여 입력축의 회전을 맞은 편 터보휠과 날개부에 전달하는 변속 유체커플링에 있어서, 상기 펌프휠의 날개부 내측에서 공급공을 통해 유입되는 오일이 날개부 내부에서 곡면을 따라 회전하는 오일에 영향받지 않도록 하여 날개부 내로 원활히 유입될 수 있도록 하는 가드(Guard)를 설치한다.
[청구항3]에 기재된 발명에 따르면; 상기 펄프휠 날개부에 형성된 공급공의 진입구 측에 가드를 형성하여 구성하되, 상기 가드는; 회전하는 오일이 공급공으로 진행해 오는 방향에 돌기부를 형성하여 회전하는 오일이 진입구를 직접 향하는 것을 막을 수 있게 구성하고, 상기 돌기부에는 회전하는 오일의 흐름을 원만히 유도하는 회전유도부와, 진입구를 통해 유입되는 오일의 유입을 원만히 유도하는 진입유도부를 형성한다.
[청구항4]에 기재된 발명에 따르면; 상기 회전유도부는; 터보휠의 날개부 내부 곡면을 따라 회전하는 오일의 곡선 흐름을 이어받아 펌프휠의 날개부로 자연스럽게 유도하도록 형성한다.
[청구항5]에 기재된 발명에 따르면; 상기 진입유도부는; 돌기부의 회전유도부 반대측에 공급공으로부터 거리를 두고 형성하며, 중앙 돌기부를 중심으로 회전유도부와 일정한 각을 이루도록 하여 상기 돌기부에 의해 공급공의 진입구가 가려져서 오일의 회전반경에서 벗어난 일정한 공간을 확보하도록 구성한다.
[청구항6]에 기재된 발명에 따르면; 상기 펌프휠의 날개부가 터보휠의 날개부 보다 낮도록 이들 날개부 간에 단차를 형성하여 터보휠의 날개부 내면을 따라 회전하는 오일의 흐름과 공급공을 통해 공급되는 오일의 흐름을 원활하게 유도하도록 구성한다.
본 발명은 펌프휠과 터보휠의 날개부 내로 오일을 공급하는 과정에서 날개부 내부에서 회전하는 오일이 유입되는 오일에 미치는 영향을 최소화하여 펌프휠과 터보휠 내부로 원하는 만큼 오일을 충진시킬 수 있게 됨으로써 필요한 출력속도를 얻을 수 있으며 유체커플링의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 오일 공급이 방해받지 않게 함으로써 유체커플링의 성능 향상에 기여할 수 있으며, 펌프휠을 개선하기 위한 수정 비용 및 분해, 재조립에 따른 비용을 절감할 수 있고 제품 품질에 대한 신뢰도를 확보할 수 있는 등의 여러 이익을 기대할 수 있다.
도 1은 기존 유체커플링의 문제점을 설명하기 위한 요부 발췌 단면도
도 2는 본 발명의 실시예를 보인 요부 발췌 단면도
도 3, 도 4는 본 발명의 작용상태를 설명하기 위한 요부 발췌 확대도
도 5는 본 발명의 일요부 발췌 확대도
본 발명은 하우징 내에 펌프휠, 터보휠로 구성된 임펠러가 내장되고 펌프휠에 입력축, 터보휠에 출력축이 연결되어 피동기의 속도조절(Variable Speed Control) 또는 기동 보상(soft start) 등을 위하여 사용되는 변속 유체커플링에 있어서, 변속을 위해 펌프휠과 터보휠의 날개부 내부로 공급되는 오일의 방해 및 역류 현상을 방지하여 오일이 원활히 공급될 수 있도록 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링를 구성한 것에 특징이 있다.
변속 유체커플링은 유량제어밸브에 의해 오일량이 조절되어 인렛파이프를 통해 임펠러에 공급되고, 펌프휠 내부로 인렛파이프에서 공급된 오일이 공급되어 입력축의 회전으로 원심력을 받은 오일이 맞은 편 터보휠로 동력을 가변적으로 전달하도록 구성된다.
그리고 오일양은 유량제어밸브에 의해서 조절되어 임펠러 내부에 공급되고 상기 임펠러 내부에 공급된 오일은 드레인노즐을 통해 하우징에 일체로 형성된 오일탱크(Housing With Oil Tank)로 회수된다.
본 발명은 상기한 변속 유체커프링에 있어서, 오일이 공급되는 펌프휠의 날개부 내측에 내부에서 회전하는 오일이 유입되는 오일에 미치는 영향을 최소화하여 오일이 원활하고 안정적으로 공급될 수 있게 하고 오일의 역류를 방지하여 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링을 구성한다.
상기 오일이 공급되는 펌프휠 날개부의 공급공으로 가드(Guard)를 설치하고, 상기 가드는 날개부 내측에서 공급공을 통해 유입되는 오일이 날개부 내로 원활히 진행되어 유입될 수 있도록 하고, 회전하는 오일의 영향을 최소화할 수 있게 구성한다.
이하에 본 발명의 구체적인 실시내용을 첨부 도면과 함께 상세히 살펴본다.
도 2는 본 발명의 실시예를 보인 요부 발췌 단면도, 도 3, 도 4는 본 발명의 작용상태를 설명하기 위한 요부 발췌 확대도이다.
종래 구성과 동일한 구성요소(도 1)에 대해서는 동일한 부호를 사용하였다.
유체커플링은 인렛파이프(1)를 통해서 임펠러의 펌프휠(2) 내부 날개부(3)에 오일을 공급하고 펌프휠(2) 내부로 공급된 오일은 입력축의 회전으로 원심력을 받아 맞은 편 터보휠(4)을 회전시키도록 구성된다.
그리고 펌프휠(2)과 터보휠(4) 내부에서 날개부(3)(5) 곡면을 따라 회전하는 오일은 그 양에 따라 터보휠(4)에 영향을 주어 동력전달이 가변된다.
즉, 상기 펌프휠(2)과 터보휠(4)에 충진되는 오일의 양이 많으면 출력 회전숙도가 높아지고 그 반대로 오일의 양이 적으면 출력 회전속도는 낮아지는 것으로 펌프휠(2)과 터보휠(4)의 날개부(3)(5) 곡면을 따라 회전하는 오일의 양에 의해 출력축의 속도를 가변적으로 조절하여 변속이 이루어진다.
본 발명은 상기한 변속 유체커프링에 있어서, 오일이 공급되는 펌프휠(2)의 날개부(3) 내측에, 날개부(3) 내부에서 회전하는 오일이 유입되는 오일에 미치는 영향을 최소화하여 방해받지 않게 하며, 또 오일의 유입 경로를 확보하고 유입을 원활히 유도하는 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링를 구성한다.
오일이 공급되는 펌프휠(2) 날개부(3)의 공급공(10) 측에 가드(Guard)(20)를 설치하여 구성한다,
상기 가드(20)는 펌프휠(2) 날개부(3) 내측에서 공급공(10)을 통해 유입되는 오일이 날개부(3) 내부에서 곡면을 따라 회전하는 오일에 영향받지 않도록 하여 날개부(3) 내로 원활히 유입될 수 있도록 구성한다. 이를 구체적으로 살펴본다.
상기 가드(20)는 펌프휠(2)의 날개부(3) 내로 오일이 유입되는 공급공(10)의 진입구(11) 측에 형성한다. 그리고 날개부(3) 내에서 회전하는 오일이 공급공(10)을 향해 오는 방향에 형성하여 회전하는 오일이 공급공(10)을 통해 날개부(4) 내로 진입하는 오일의 유입을 방해하는 것을 최소화하고 오일의 날개부(4) 내 진입을 용이하게 하도록 한다.
상기 가드(20)는 공급공(10)의 진입구(11) 일측, 즉 도시한 예와 같이 회전하는 오일이 공급공(10)으로 진행해 오는 방향에 돌기부(21)를 돌출하여 구성한다.
상기 돌기부(21)는 도 3, 4에서와 같이 회전하는 오일이 공급공(10)의 진입구(11)에 직접 영향을 끼치지 못하도록 막는 것으로, 회전하는 오일이 진입구(11)를 직접 향하는 것을 막을 수 있는 높이로 돌출하여 형성한다.
그리고 상기 돌기부(21)에는 회전하는 오일의 흐름을 원만히 유도하는 회전유도부(22)와 진입구(11)를 통해 유입되는 오일의 유입을 원만히 유도하는 진입유도부(23)를 형성한다.
상기 회전유도부(22)는 터보휠(4)의 날개부(5) 내부 곡면을 따라 회전하는 오일의 곡선 흐름을 이어받아 펌프휠(2)의 날개부(3)로 자연스럽게 유도하도록 곡면으로 형성한다.
상기 회전유도부(22)는 터보휠(4)의 날개부(5)와 곡면을 이루어 회전하는 오일의 흐름을 펌프휠(2)의 날개부(3)로 자연스럽게 유도하여 회전하는 오일에 장애를 주지 않도록 곡면으로 형성함은 당연하다.
상기와 같이 오일이 공급공(10)을 향해 오는 방향으로 형성한 돌기부(21)와, 상기 돌기부(21)를 중심으로 오일이 공급공(10)을 향해 오는 방향으로 형성하여 오일의 회전을 원활하게 유도하는 회전유도부(22)의 맞은편, 즉 공급공(10)의 진입구(11) 방향에는 진입유도부(23)를 형성한다.
상기 진입유도부(23)는 돌기부(20)의 상기 회전유도부(22) 반대측, 즉 공급공(10) 측에 형성하는 것으로, 공급공(10)으로부터 거리를 두고 형성하며, 중앙 돌기부(20)를 중심으로 회전유도부(22)와는 일정한 각을 이루도록 한다.
이러한 진입유도부(23)는 돌기부(20)에 의해 공급공(10)의 진입구(11)가 가려지게 되어 오일의 회전반경에서 벗어난 공간(S)을 확보하게 된다.
그리고 상기 공간(S)은 고속으로 회전하는 오일의 영향권으로부터 보호되고 회전하는 오일에 비해 상대적으로 압력도 낮게 형성되어 공급공(10)을 통해 공급되는 오일에 미치는 영향이 최소화되고 방해도 받지 않게 되어 오일의 공급을 효과적이고 안정적으로 달성할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 펌프휠(2)과 터보휠(4)의 각 날개부(3)(5) 간에 단차(D)를 둠으로써 날개부(3)(5) 내부에서 회전하는 오일이 원활하게 회전할 수 있도록 구성한다.
펌프휠(2)과 터보휠(4)의 각 날개부(3)(5) 끝분분은 가공의 오차에 의해 정확하게 일치되지 못하고 펌프휠(2)의 날개부(3) 위치가 터보휠(4)의 날개부(5) 위치 보다 높아지면 오일의 원활한 흐름에 방해를 줄 수 있다.
따라서 도 5와 같이 펌프휠(2)의 날개부(3)가 터보휠(4)의 날개부(5) 보다 낮도록 이들 날개부(3)(5) 간에 단차(D)를 형성한다.
이러한 단차(D)에의한 오일의 흐름제어는 오일이 펌프휠(2)의 날개부(3)에 의 방해받지 않게 되어 원활한 흐름을 유도할 수 있고, 공급공(10)을 향하는 속도가 완만하게 전개되어 공급공(10) 주변을 저속으로 경유하여 공급공(10)을 통해 공급되는 오일에 방해가 되는 간섭을 최소화함으로써 회전하는 오일과 공급되는 오일의 원활한 흐름을 유도할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 오일의 회전영역으로부터 벗어난 상대적으로 안전한 공간을 확보하여 회전하는 오일의 압력이 미치는 영향을 최소화하고 오일의 역류를 방지함으로써 임펠러 내부로 공급되어 순환되는 과정에서 고속회전 제어 시에 임펠러 내부 오일량을 원하는 만큼 충진시켜 필요한 출력속도를 얻을 수 있고 변속 유체커플링의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.
1: 인렛파이프
2:펌프휠 3:날개부
4:터보휠 5:날개부
10:공급공 11:진입구
20:가드(Guard) 21:돌기부
22:회전유도부 23:진입유도부

Claims (6)

  1. 펌프휠(2)의 날개부(3) 내부에 오일을 공급하여 입력축의 회전을 맞은 편 터보휠(4)과 날개부(5)에 전달하는 변속 유체커플링에 있어서,
    오일이 공급되는 상기 펌프휠(2)의 날개부(3) 내측에, 상기 날개부(3) 내부에서 회전하는 오일이 유입되는 오일에 미치는 영향을 최소화하여 방해받지 않게 하고, 오일의 유입 경로를 확보하고 유입을 원활히 유도하는 오일 역류 방지장치를 구성한 것을 특징으로 하는 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링.
  2. 펌프휠(2)의 날개부(3) 내부에 오일을 공급하여 입력축의 회전을 맞은 편 터보휠(4)과 날개부(5)에 전달하는 변속 유체커플링에 있어서,
    상기 펌프휠(2) 날개부(3) 내측에서 공급공(10)을 통해 유입되는 오일이 날개부(3) 내부에서 곡면을 따라 회전하는 오일에 영향받지 않도록 하여 날개부(3) 내로 원활히 유입될 수 있도록 하는 가드(Guard)(20)를 설치한 것을 특징으로 하는 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펄프휠(2) 날개부(3)에 형성된 공급공(10)의 진입구(11) 측에 가드(20)를 형성하여 구성하되,
    상기 가드(20)는; 회전하는 오일이 공급공(10)으로 진행해 오는 방향에 돌기부(21)를 형성하여 회전하는 오일이 진입구(11)를 직접 향하는 것을 막을 수 있게 구성하고,
    상기 돌기부(21)에는 회전하는 오일의 흐름을 원만히 유도하는 회전유도부(22)와 진입구(11)를 통해 유입되는 오일의 유입을 원만히 유도하는 진입유도부(23)를 형성한 것을 특징으로 하는 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 회전유도부(22)는; 터보휠(4)의 날개부(5) 내부 곡면을 따라 회전하는 오일의 곡선 흐름을 이어받아 펌프휠(2)의 날개부(3)로 자연스럽게 유도하도록 형성한 것을 특징으로 하는 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 진입유도부(23)는; 상기 진입유도부(23)는 돌기부(20)의 회전유도부(22) 반대측에 공급공(10)으로부터 거리를 두고 형성하며, 중앙 돌기부(20)를 중심으로 회전유도부(22)와 일정한 각을 이루도록 하여 상기 돌기부(20)에 의해 공급공(10)의 진입구(11)가 가려져서 오일의 회전반경에서 벗어난 일정한 공간(S)을 확보하도록 구성한 것을 특징으로 하는 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펌프휠(2)의 날개부(3)가 터보휠(4)의 날개부(5) 보다 낮도록 이들 날개부(3)(5) 간에 단차(D)를 형성하여 터보휠(4)의 날개부(5) 내면을 따라 회전하는 오일의 흐름과 공급공(10)을 통해 공급되는 오일의 흐름을 원활하게 유도하도록 구성한 것을 특징으로 하는 임펠러의 오일 순환구조를 개선한 변속 유체커플링.

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