KR20220012692A - 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러 - Google Patents

고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러에 관한 것으로, 단면형상이 정사각형을 이루는 네 코어측변과 각 네 코어측변 사이에 라운딩 형성된 코어모서리를 가지며, 중심부에 구동축결합 축공이 형성된 금속코어와, 프로펠러 날개들이 방사상으로 일체 형성되며, 금속코어를 소정의 쉘 간격을 두고 축선방향을 따라 수용하고, 코어측변과 대면하는 허브측변과 코어모서리와 대면하는 허브모서리를 갖는 허브부 및, 금속코어와 허브부 사이에 마련되며, 코어측변과 허브측변 사이에 개재되는 측변쉘부와 코어모서리와 허브모서리 사이에 개재되며 측변쉘부보다 얇은 모서리쉘부를 갖는 고무쉘을 포함한다.

Description

고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러{Propeller for boat with high-torque shock absorbing drive hub}
본 발명은 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러에 관한 것이다.
일반적으로 보트용 프로펠러는 다수의 나선형 날개를 갖는 추진 유니트와, 엔진에 의해 구동되는 구동 유니트와, 구동유니트 및 추진 유니트 사이에 위치하는 탄성 슬리브를 갖는다.
탄성 슬리브는 구동유니트의 구동력이 추진 유니트에 전달되게 하면서 진동을 흡수한다.
탄성 슬리브와 관련된 종래 기술로 US7488225B2 "보트용 프로펠러"가 개시되어 있다.
그러나, 상기 종래기술은 금속코어의 종축을 따라 연장되며 등 간격으로 이격되게 형성된 4개의 리브의 각 모서리의 각도가 직각을 이루기 때문에 프로펠러에 높은 토크가 가해질 경우 리브의 모서리에 의해 고무재질의 충격흡수부재가 손상되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 충격흡수성 우수하고, 높은 토크에 견딜수 있는 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러에 관한 것이다.
본 발명에 따른 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러는 단면형상이 정사각형을 이루는 네 코어측변과 각 네 코어측변 사이에 라운딩 형성된 코어모서리를 가지며, 중심부에 구동축결합 축공이 형성된 금속코어와, 프로펠러 날개들이 방사상으로 일체 형성되며, 상기 금속코어를 소정의 쉘 간격을 두고 축선방향을 따라 수용하고, 상기 코어측변과 대면하는 허브측변과 상기 코어모서리와 대면하는 허브모서리를 갖는 허브부 및, 상기 금속코어와 상기 허브부 사이에 마련되며, 상기 코어측변과 상기 허브측변 사이에 개재되는 측변쉘부와 상기 코어모서리와 상기 허브모서리 사이에 개재되며 상기 측변쉘부보다 얇은 모서리쉘부를 갖는 고무쉘을 포함한다.
또한, 상기 측변쉘부의 두께는 상기 모서리쉘부의 두께의 2 내지 5배인 것이 바람직하다.
또한, 축심에 대한 상기 코어모서리의 각도 범위는 상기 허브모서리의 각도 범위의 1/3 내지 2/3의 범위에 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속코어는 외주방향을 따라 고리상으로 형성되어 상호 축선방향을 따라 이격 배치된 복수의 그루브를 가지며, 상기 고무쉘은 상기 그루브들에 맞물리는 고리상의 물림리브를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속코어는 고강도 알루미늄 합금으로 제조되는 것이 바람직하다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 충격흡수성 우수하고, 높은 토크에 견딜수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러를 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 슬리브의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 슬리브와 허브부의 결합상태를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러의 부하에 따른 토크를 나타낸 그래프이다.
도 5는 도 4의 시험에 사용된 슬리브의 사진이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러를 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러(10)는 구동축(100), 슬리브(200), 프로펠러(300)로 구성된다.
구동축(100)은 엔진(미도시)으로부터 발생된 구동력에 의해 회전하면서 프로펠러(300)를 회전시킨다.
슬리브(200)는 구동축(100)의 구동력을 프로펠러(300)에 전달하는 것으로서 구동축(100)과 결합되며, 프로펠러(300)의 허브부(320)에 압입된다.
이러한 슬리브(200)는 도 2와 도 3을 참조하면 금속코어(210)와, 금속코어(210)의 외측면을 감싸도록 결합된 고무쉘(220)로 이루어진다.
금속코어(210)는 단면형상이 정사각형을 이루는 네 코어측변(212)과, 각 네 코어측변(212) 사이에 라운딩 형성된 코어모서리(214)를 가지며, 중심부에는 구동축결합 축공(216)이 형성된다. 여기서, 구동축결합 축공(216)은 구동축(100)과 스플라인 결합된다.
또한, 금속코어(210)는 고강도 알루미늄 합금 또는 내식성을 갖는 알루미늄 합금으로 제조되는 것이 바람직하다.
고무쉘(220)은 금속코어(210)와 후술하는 허브부(320)의 사이에 마련되며, 코어측변(212)과 허브부(320)의 허브측변(322) 사이에 개재되는 측변쉘부(222)와 코어모서리(214)와 허브부(320)의 허브모서리(324) 사이에 개재되며, 측변쉘부(222)보다 얇은 모서리쉘부(224)로 이루어진다.
측변쉘부(222)의 두께는 모서리쉘부(224)의 두께의 2 내지 5배인 것이 바람직하다.
측변쉘부(222)의 두께가 모서리쉘부(224)의 두께의 2배 이하이면, 슬리브(200)에 높은 토크가 인가되었을 때 발생되는 외력을 흡수할 수 있도록 측변쉘부(222)가 탄성변형을 하지 못해 고무쉘(220)이 찢어지는 손상이 발생된다.
측변쉘부(222)의 두께가 모서리쉘부(224)의 두께의 5배 이상이면, 슬리브(200)에 높은 토크가 인가되었을 때 발생되는 외력에 의해 측변쉘부(222)가 과도하게 탄성변형을 하게 되어 슬리브(200)가 허브부(320)에 동력을 전달하지 못하고 미끄러지게 된다.
그리고, 금속코어(210)는 외주방향을 따라 고리상으로 형성되어 상호 축선방향을 따라 이격 배치된 복수의 그루브(218)를 가지며, 고무쉘(220)은 그루브(218)들에 맞물리는 고리상의 물림리브(226)를 갖는 것이 바람직하다.
이는 금속코어(210)에 고무쉘(220)이 결합되었을 때 금속코어(210)에 대한 고무쉘(220)의 결합력을 향상시키며, 고무쉘(220)이 금속코어(210)의 길이방향으로 미끄러지지 않게 한다.
또한, 본 발명의 금속코어(210)의 외부 직경(2*R1)은 하기 식 1을 만족하는 것이 바람직하다.
[식 1]
L2 = 2*R1 < 2*R2
여기서, L2는 허브측변 사이의 거리, 2*R2는 허브부의 내부 직경을 의미한다.
즉, 상기 식 1의 2*R1이 L2 와 같거나 약간 더 크고, 2*R1이 2*R2 보다 작을 때 금속코어(210)와 허브부(320) 사이에 마련된 고무쉘(220)에 가해지는 비틀림, 압축력 및, 전단력이 고무쉘(220)의 전체 부피에 대해 균일하게 분포될 수 있다.
프로펠러(300)는 방사상으로 일체 형성되는 프로펠러 날개(310)들과, 금속코어(210)를 소정의 쉘 간격을 두고 축선방향을 따라 수용하고, 코어측변(212)과 대면하는 허브측변(322)과 코어모서리(214)와 대면하는 허브모서리(324)를 갖는 허브부(320)로 이루어진다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 축심에 대한 코어모서리(214)의 각도 범위(α)는 허브모서리(324)의 각도 범위(β)의 1/3 내지 2/3의 범위에 있는 것이 바람직하다.
만약 축심에 대한 코어모서리(214)의 각도 범위(α)가 허브모서리(324)의 각도 범위(β)의 1/3이하이면, 고무쉘(220)의 모서리쉘부(224)의 곡률반경이 감소함에 따라 측변쉘부(222)의 두께가 증가되고, 측변쉘부(222)의 두께가 증가함에 따라 슬리브(200)에 높은 토크가 인가되었을 때 두께가 증가된 측변쉘부(222)의 탄성변형량이 커져 슬리브(200)가 허브부(320)에 대해 미끄러지게 된다.
이와 달리 축심에 대한 코어모서리(214)의 각도 범위(α)가 허브모서리(324)의 각도 범위(β)의 2/3이상이면, 고무쉘(220)의 모서리쉘부(224)의 곡률반경이 증감함에 따라 측변쉘부(222)의 두께가 감소되고, 측변쉘부(222)의 두께가 감소함에 따라 슬리브(200)에 높은 토크가 인가되었을 때 두께가 감소된 측변쉘부(222)가 높은 토크에 의해 충격을 흡수하지 못해 고무쉘(220)이 찢어지는 손상이 발생된다.
아울러, 금속코어(210)와 허브부(320)의 사이에 마련되는 고무쉘(220)의 두께는 하기의 식 2를 만족하는 것이 바람직하다.
[식 2]
0 < T1 = R2-R1
여기서, T1은 모서리쉘부의 두께, R1은 코어모서리의 반경, R2는 허브모서리의 반경을 의미한다.
고무쉘(220)은 금속코어(210)와 후술하는 허브부(320)의 사이에 마련되며, 코어측변(212)과 허브부(320)의 허브측변(322) 사이에 개재되는 측변쉘부(222)와 코어모서리(214)와 허브부(320)의 허브모서리(324) 사이에 개재되며, 측변쉘부(222)보다 얇은 모서리쉘부(224)로 이루어진다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러의 부하에 따른 토크를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러는 허브부(320)에 압입된 슬리브(200)가 150hp 내지 700hp의 모터 파워 범위 및 30kgf*m 내지 164kgf*m의 부하 범위에서 허브부(320)의 내부에 회전하지 않는 것을 알 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 고무쉘(220)에 손상, 절단 또는 파열 등이 발생되지 않는 것을 알 수 있다.
결론적으로, 본 발명에 따른 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러는 구동샤프트(미도시)에서 프로펠러로 고토크(60 ~ 450마력 이상)를 전달하여도 슬리브가 미끄러지지 않고 구동력을 전달할 수 있으며, 기어박스 모터의 기계부품에 대한 진동부하를 줄일수 있도록 충격흡수 및 감쇠특성을 제공한다.
이상 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100; 구동축
200; 슬리브
210; 금속코어
212; 코어측변
214; 코어모서리
216; 구동축결합 축공
218; 그루브
220; 고무쉘
222; 측변쉘부
224; 모서리쉘부
226; 물림리브
300; 프로펠러
310; 프로펠러 날개
320; 허브부
322; 허브측변
324; 허브모서리

Claims (5)

  1. 단면형상이 정사각형을 이루는 네 코어측변과, 각 네 코어측변 사이에 라운딩 형성된 코어모서리를 가지며, 중심부에 구동축결합 축공이 형성된 금속코어;
    프로펠러 날개들이 방사상으로 일체 형성되며, 상기 금속코어를 소정의 쉘 간격을 두고 축선방향을 따라 수용하고, 상기 코어측변과 대면하는 허브측변과 상기 코어모서리와 대면하는 허브모서리를 갖는 허브부; 및,
    상기 금속코어와 상기 허브부 사이에 마련되며, 상기 코어측변과 상기 허브측변 사이에 개재되는 측변쉘부와 상기 코어모서리와 상기 허브모서리 사이에 개재되며 상기 측변쉘부보다 얇은 모서리쉘부를 갖는 고무쉘;을 포함하는 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속코어의 외부 직경(2*R1)은 하기의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러.
    [식 1]
    L2 ≤ 2*R1 ＜ 2*R2
    상기 식 1에 있어서, L2는 허브측변 사이의 거리, 2*R2는 허브부의 내부 직경을 의미한다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    축심에 대한 상기 코어모서리의 각도 범위는 상기 허브모서리의 각도 범위의 1/3 내지 2/3의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속코어는 외주방향을 따라 고리상으로 형성되어 상호 축선방향을 따라 이격 배치된 복수의 그루브를 가지며,
    상기 고무쉘은 상기 그루브들에 맞물리는 고리상의 물림리브를 갖는 것을 특징으로 하는 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속코어는 고강도 알루미늄 합금으로 제조되는 것을 특징으로 하는 고토크 충격 드라이브 허브를 갖는 보트용 프로펠러.
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