KR102655651B1 - 양방향 추력 및 변위 보정 감속기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일실시예는 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에서 회전 가능하게 축지지되는 드라이브 슬리브; 상기 드라이브 슬리브로 회전력을 전달하는 감속부; 상기 제1 하우징의 하부에 구비되며, 상기 제1 하우징과 결합되는 제2 하우징; 상기 제2 하우징 내에 구비되며, 상기 드라이브 슬리브로부터 회전력을 전달받는 외부 스템너트; 상기 제2 하우징 내에 구비되며, 상기 외부 스템너트의 위치 변화에 따라 압축 또는 신장되는 탄성 조립체; 상기 외부 스템너트의 내측에 구비되며, 밸브본체에서 연장된 밸브스템축과 나사 결합되는 내부 스템너트; 및 상기 외부 스템너트의 하단부에 결합되며, 상기 내부 스템너트가 상기 외부 스템너트로부터 이탈되는 것을 방지하는 스템너트 지지 고정부를 포함하며, 상기 내부 스템너트의 상단부는 상기 외부 스템너트의 내부에 형성된 단턱 지지부에 지지 고정되고, 상기 내부 스템너트의 하단부는 상기 스템너트 지지 고정부에 지지 고정되는 것인 양방향 추력 및 변위 보정 감속기를 제공한다.

Description

양방향 추력 및 변위 보정 감속기{TWO-WAY THRUST AND DISPLACEMENT COMPENSATION GEAR BOX}

본 발명은 양방향 추력 및 변위 보정 감속기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스템너트의 교체가 간편하고, 소형제조가 가능한 양방향 추력 및 변위 보정 감속기에 관한 것이다.

일반적으로 밸브는 가스나 액체와 같은 유체를 유동시키면서 유동량을 제어하도록 이루어진다.

이러한 밸브는 작동 원리에 따라 다양한 종류의 밸브가 있을 수 있다. 그 중 게이트밸브, 글로브밸브, 판스톡크밸브 등은 밸브스템축의 상하 운동 또는 축방향 이동을 통해 관로를 개폐하도록 이루어진다. 이러한 밸브스템축은 스템너트, 베벨기어 및 회전축이 포함된 액츄에이터 또는 개폐 작동 장치로부터 회전력을 전달받아 밸브의 개폐가 이루어질 수 있다.

한편, 관로의 내부로 고온 또는 초저온의 유체가 유동하는 경우, 밸브는 고온 또는 초저온의 유체에 의해 열팽창 또는 열수축이 일어날 수 있다. 이와 같이 밸브의 열팽창 또는 열수축이 일어날 경우, 밸브의 밀폐성이나 개폐량 조절에 문제가 발생될 수 있다.

그리고 밸브를 자주 작동시키거나 오래 사용할 경우, 내부 구성품의 마모 발생으로 인해 밸브의 밀폐성이나 개폐량 조절에 문제가 발생될 수 있다. 특히, 나사 결합이 이루어지는 밸브스템축과 스템너트 부위에 주로 마모가 발생된다.

여기서 종래의 양방향 추력 및 변위 보정 감속기는 밸브스템축과 결합되는 스템너트의 교체가 필요한 경우, 양방향 추력 및 변위 보정 감속기의 외형을 이루는 하우징을 비롯한 하우징 내부의 부품을 전체적으로 분해한 상태에서 스템너트를 교체해야 된다. 이에, 스템너트의 교체 작업에 어려움이 있다.

그리고 고객들은 작은 크기를 가지면서도 동일한 성능을 보이는 소형의 양방향 추력 및 변위 보정 감속기를 원하고 있다. 이에, 소형제조를 위한 양방향 추력 및 변위 보정 감속기에 대한 구조적 개발이 필요한 실정이다.

본 출원인은 한국등록출원 제10-1676783호(2016.11.10) 및 한국등록출원 제10-2244723(2021.04.21)호를 통해 양방향 추력 및 변위 보정 감속기에 대한 출원을 진행하였으나, 해당 양방향 추력 및 변위 보정 감속기의 경우, 스템너트의 교체작업에 어려움이 있고, 소형제조에 한계가 있다.

따라서, 스템너트의 교체가 간편하고 소형제조가 가능한 양방향 추력 및 변위 보정 감속기에 대한 다양한 연구 개발이 필요하다.

선행문헌 1 : 한국등록출원 제10-1676783호(2016.11.10) 선행문헌 2 : 한국등록출원 제10-2244723호(2021.04.21)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는, 스템너트의 교체가 간편하고, 소형제조가 가능한 양방향 추력 및 변위 보정 감속기를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 제1 하우징; 상기 제1 하우징 내부에서 회전 가능하게 축지지되는 드라이브 슬리브; 상기 드라이브 슬리브로 회전력을 전달하는 감속부; 상기 제1 하우징의 하부에 구비되며, 상기 제1 하우징과 결합되는 제2 하우징; 상기 제2 하우징 내에 구비되며, 상기 드라이브 슬리브로부터 회전력을 전달받는 외부 스템너트; 상기 제2 하우징 내에 구비되며, 상기 외부 스템너트의 위치 변화에 따라 압축 또는 신장되는 탄성 조립체; 상기 외부 스템너트의 내측에 구비되며, 밸브본체에서 연장된 밸브스템축과 나사 결합되는 내부 스템너트; 및 상기 외부 스템너트의 하단부에 결합되며, 상기 내부 스템너트가 상기 외부 스템너트로부터 이탈되는 것을 방지하는 스템너트 지지 고정부를 포함하며, 상기 내부 스템너트의 상단부는 상기 외부 스템너트의 내부에 형성된 단턱 지지부에 지지 고정되고, 상기 내부 스템너트의 하단부는 상기 스템너트 지지 고정부에 지지 고정되는 것인 양방향 추력 및 변위 보정 감속기를 제공한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 스템너트 지지 고정부를 상기 외부 스템너트로부터 분리할 시, 상기 내부 스템너트는 상기 제2 하우징의 외부로 인출될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 탄성 조립체는, 경사면의 접촉 가압이 이루어지는 상, 하로 이웃하게 배치되는 복수의 탄성부재를 가지는 가압 탄성부재; 내측면은 상기 외부 스템너트의 외측면을 감싸며, 상기 가압 탄성부재의 상단부를 지지하는 상부 지지부재; 및 내측면은 상기 외부 스템너트의 외측면을 감싸며, 상기 가압 탄성부재의 하단부를 지지하는 하부 지지부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 가압 탄성부재는, 내측면은 상기 상부 지지부재 또는 하부 지지부재에 지지되고, 외측면은 제1 경사면이 형성된 복수의 제1 탄성부재; 및 내측면은 상기 제1 경사면과 접촉 가압되는 제2 경사면이 형성되며, 상기 제1 탄성부재와 교대로 구비되는 복수의 제2 탄성부재를 포함하며, 상기 제1 탄성부재와 제2 탄성부재의 압축시, 상기 제1 경사면과 제2 경사면의 접촉면적은 넓어질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 하부 지지부재는, 내측면은 상기 외부 스템너트의 외측면을 감싸고, 외측면은 상기 제1 탄성부재를 지지하는 제1 지지 가이드부재; 상기 제1 지지 가이드부재와 연장되는 제2 지지 가이드부재; 및 상기 제1 지지 가이드부재로부터 돌출되며, 상기 가압 탄성부재의 하단부를 지지하는 돌출 지지부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 밸브본체의 열팽창시, 상기 스템너트 지지 고정부에 구비된 가압 전달부재는 상기 제2 지지 가이드부재의 하단부를 가압하도록 이루어지며, 상기 가압 전달부재와 제2 지지 가이드부재가 맞닿는 접촉면은 대응될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 감속부는, 입력측 하우징; 상기 입력측 하우징에 형성된 가이드홀에 삽입되며, 일단부에 결합된 작동 핸들을 통해 동력이 제공되는 입력축; 상기 입력축의 타단부에 구비되는 입력 선기어; 상기 가이드홀의 길이 방향을 따라 이동되는 상기 입력축에 의해 상기 입력 선기어와 선택적으로 치합되는 제1 캐리어; 상기 가이드홀의 길이 방향을 따라 이동되는 상기 입력축에 의해 상기 입력 선기어와 선택적으로 치합되며, 상기 입력 선기어의 회전에 따라 자전이 이루어지며 상기 입력 선기어를 중심으로 공전하는 복수개의 제1 유성기어; 상기 제1 캐리어와 함께 상기 제1 유성기어를 지지하는 제2 캐리어; 상기 입력축 하우징과 결합되며, 내측에 상기 제1 유성기어와 치합되는 제1 링기어가 형성된 연결측 하우징; 일단부는 상기 제2 캐리어에 결합되어, 상기 제2 캐리어와 함께 회전되는 연결축; 상기 연결축의 타단부에 구비되는 출력 선기어; 상기 출력 선기어와 치합되며, 상기 출력 선기어의 회전에 따라 자전이 이루어지며 상기 출력 선기어를 중심으로 공전하는 복수개의 제2 유성기어; 상기 연결측 하우징과 결합되며, 내측에 상기 제2 유성기어와 치합되는 제2 링기어가 형성된 출력측 하우징; 및 상기 제2 유성기어를 지지하며, 상기 제2 유성기어의 공전과 함께 회전하며 상기 드라이브 슬리브로 동력을 전달하는 동력 전달부와 결합되는 제3 캐리어를 포함할 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 양방향 추력 및 변위 보정 감속기의 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면, 스템너트 지지 고정부는 외부 스템너트와 결합되며 내부 스템너트를 지지하도록 이루어진다. 이러한 스템너트 지지 고정부는 외부 스템너트와 탈착 가능하도록 이루어져, 스템너트 지지 고정부를 외부 스템너트로부터 분리할 시, 외부 스템너트의 내부에 구비되는 내부 스템너트는 제2 하우징의 외부로 간편하게 인출될 수 있다. 따라서, 밸브스템축과 나사 결합이 이루어지는 내부 스템너트의 교체가 필요한 경우, 작업자는 내부 스템너트를 간편하게 교체할 수 있다.

본 발명에 따르면, 탄성 조립체의 구조적 변경을 통해 양방향 추력 및 변위 보정 감속기를 소형화시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 추력 및 변위 보정 감속기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 추력 및 변위 보정 감속기의 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 드라이브 슬리브와 외부 스템너트의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 외부 스템너트, 내부 스템너트 및 스템너트 지지 고정부의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 외부 스템너트, 내부 스템너트, 스템너트 지지 고정부 및 탄성 조립체의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 조립체의 절개 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 추력 및 변위 보정 감속기의 작동 상태도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 추력 및 변위 보정 감속기의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 걸림홈에 걸림핀이 삽입 상태에서의 감속부의 작동 예시도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 걸림홈에 걸림핀이 삽입 상태에서의 감속부의 작동 예시도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 발명에서 상부와 하부는 대상부재의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것으로, 반드시 중력방향을 기준으로 상부 또는 하부에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 추력 및 변위 보정 감속기의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 추력 및 변위 보정 감속기의 절개 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 드라이브 슬리브와 외부 스템너트의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 외부 스템너트, 내부 스템너트 및 스템너트 지지 고정부의 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 외부 스템너트, 내부 스템너트, 스템너트 지지 고정부 및 탄성 조립체의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성 조립체의 절개 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 추력 및 변위 보정 감속기의 작동 상태도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 양방향 추력 및 변위 보정 감속기의 단면도이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 걸림홈에 걸림핀이 삽입 상태에서의 감속부의 작동 예시도이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 제2 걸림홈에 걸림핀이 삽입 상태에서의 감속부의 작동 예시도이다.

도 1 내지 도 10에서 보는 바와 같이, 양방향 추력 및 변위 보정 감속기(1000)는 관로를 개폐하는 밸브본체(미도시)의 개폐 작동을 제어하도록 이루어진다. 이와 같은 밸브본체는 관로의 내부로 이동되는 유체에 의해 가열되거나 냉각될 수 있다.

이러한 밸브본체에 구비된 밸브스템축은 양방향 추력 및 변위 보정 감속기(1000)에 구비된 내부 스템너트(700)와 나사 결합이 이루어진다. 이에, 양방향 추력 및 변위 보정 감속기(1000)는 내부 스템너트(700)의 회전을 통해 밸브본체를 상, 하 방향으로 이동시킴으로써, 관로의 개폐를 선택적으로 제어할 수 있다. 참고로, 도 1 내지 도 7에서는 감속부(300)의 구성을 도시하지 않았으며, 감속비를 간편하게 조절하도록 이루어진 감속부(300)의 구성은 도 8 내지 도 10을 통해 확인할 수 있다.

이와 같은 양방향 추력 및 변위 보정 감속기(1000)는 제1 하우징(100), 제2 하우징(200), 감속부(300), 드라이브 슬리브(400), 외부 스템너트(500), 탄성 조립체(600), 내부 스템너트(700) 및 스템너트 지지 고정부(800)를 포함할 수 있다.

여기서 제1 하우징(100)과 제2 하우징(200)은 양방향 추력 및 변위 보정 감속기(1000)의 외형을 이룬다. 이러한 제1 하우징(100)과 제2 하우징(200)은 예를 들어 볼트와 너트와 같은 체결부재를 통해 일체로 결합될 수 있다.

이와 같은 제1 하우징(100)과 제2 하우징(200) 내부에는 다양한 구성품이 구비될 수 있다.

여기서 드라이브 슬리브(400)는 제1 하우징(100)의 내부에 구비된다. 이러한 드라이브 슬리브(400)는 감속부(300)로부터 전달되는 회전력을 외부 스템너트(500)로 전달하도록 이루어진다.

이러한 드라이브 슬리브(400)의 상면은 감속부(300)에 구비된 동력 전달부(393)의 단부와 기어 결합되어, 동력 전달부(393)의 회전을 통해 드라이브 슬리브(400)는 회전될 수 있다. 이때, 동력 전달부(393)와 드라이브 슬리브(400)는 베벨 기어 형태로 결합될 수 있다. 이와 같은 드라이브 슬리브(400)는 슬리브 지지 베어링(110)에 의해 제1 하우징(100)의 내부에서 회전 가능하도록 축 지지될 수 있다.

그리고 드라이브 슬리브(400)는 중공이 형성되어, 드라이브 슬리브(400)의 중앙 하부로는 외부 스템너트(500)의 상부가 삽입될 수 있다. 이러한 드라이브 슬리브(400)의 하부 내주면에는 내치형 스플라인(410)이 형성되고, 외부 스템너트(500)의 상부 외주면에는 외치형 스플라인(510)이 형성된다. 여기서 외부 스템너트(500)가 드라이브 슬리브(400)에 삽입됨에 있어, 내치형 스플라인(410)과 외치형 스플라인(510)은 치합된다. 이에, 외부 스템너트(500)는 드라이브 슬리브(400)와 함께 회전하게 된다.

이러한 외부 스템너트(500)는 예를 들어, 밸브본체가 온도변화에 의해 열수축 또는 열팽창이 일어나는 경우, 드라이브 슬리브(400)의 축방향으로 슬라이딩 이동이 가능하도록 이루어진다.

여기서 평상시에는 제1 베어링 지지부(210)와 제2 베어링 지지부(220)에 회전 가능하게 지지된 외부 스템너트(500)는 탄성 조립체(600)를 통해 밸브 스러스트보다 높게 설정된 예압으로 정상 상태로 존재하면서, 감속부(300), 드라이브 슬리브(400), 외부 스템너트(500) 및 내부 스템너트(700)의 순으로 회전력이 전달될 수 있다.

이와 같은 회전력의 전달과정으로 통해 내부 스템너트(700)가 회전하게 되면 내부 스템너트(700)와 나사 결합된 밸브본체는 상, 하로 이동하면서 관로를 개폐하게 된다.

이러한 외부 스템너트(500)는 밸브스템축이 삽입되도록 내부가 중공된 통 형상의 블록일 수 있다. 이와 같은 외부 스템너트(500)의 외주면에는 플랜지부(520)가 형성되며, 플랜지부(520)는 제1 베어링 지지 베이스(230)에 지지될 수 있다.

여기서 외부 스템너트(500)의 상단부와 드라이브 슬리브(400)의 하단부는 스플라인 결합이 이루어짐에 따라 외부 스템너트(500)는 드라이브 슬리브(400)로부터 회전력을 전달받는 과정에서도 상, 하 방향으로 이동될 수 있다.

한편, 탄성 조립체(600)는 제2 하우징(200) 내에 구비된다. 이러한 탄성 조립체(600)는 외부 스템너트(500)의 외주면 둘레를 따라 설치된다. 이와 같은 탄성 조립체(600)는 외부 스템너트(500)의 위치 보정이 이루어지는 과정에서 압축 또는 신장될 수 있다.

이러한 탄성 조립체(600)는 가압 탄성부재(610), 상부 지지부재(620) 및 하부 지지부재(630)를 포함할 수 있다.

여기서 가압 탄성부재(610)는 상, 하로 이웃하게 배치된 탄성부재에 형성된 경사면 간의 접촉 가압을 통해 가압 탄성부재(610)의 탄성력이 조절될 수 있다.

이와 같은 가압 탄성부재(610)는 제1 탄성부재(611) 및 제2 탄성부재(612)를 포함할 수 있다. 이러한 제1 탄성부재(611)와 제2 탄성부재(612)는 교대로 구비된다.

여기서 제1 탄성부재(611)의 내측면은 상부 지지부재(620) 또는 하부 지지부재(630)에 지지되도록 이루어진다. 그리고 제1 탄성부재(611)의 외측면은 제2 탄성부재(612)에 형성된 제2 경사면(614)과 접촉 가압되는 제1 경사면(613)이 형성된다.

그리고 제2 탄성부재(612)의 내측면은 제1 경사면(613)과 접촉 가압되는 제2 경사면(614)이 형성된다.

이와 같은 제1 탄성부재(611)와 제2 탄성부재(612)는 예를 들어, 탄성 조립체(600)가 외부로부터 압력이 가해질 경우, 제1 탄성부재(611)와 제2 탄성부재(612)는 압축이 이루어지며 제1 경사면(613)과 제2 경사면(614)의 접촉면적은 넓어지게 된다. 이와 같이, 제1 경사면(613)과 제2 경사면(614)의 접촉면적이 넓어지면 넓어질수록 탄성 조립체(600)에 가해지는 가압력이 증가된 상태일 수 있다.

그리고 상부 지지부재(620)의 내측면은 외부 스템너트(500)의 외측면을 감싸도록 이루어지며, 가압 탄성부재(610)의 상단부를 지지하도록 이루어진다.

그리고 하부 지지부재(630)는 상부 지지부재(620)와 함께 가압 탄성부재(610)를 지지하도록 이루어진다. 이러한 하부 지지부재(630)의 내측면은 외부 스템너트(500)의 외측면을 감싸도록 이루어지며, 가압 탄성부재(610)의 하단부를 지지하도록 이루어진다.

이와 같은 상부 지지부재(620)와 하부 지지부재(630)는 외부로부터 가해지는 가압력을 가압 탄성부재(610)로 전달하도록 이루어진다. 이러한 상부 지지부재(620)와 하부 지지부재(630)는 가압 탄성부재(610)의 탄성 변형이 이루어질 시, 가압 탄성부재(610)의 흔들림을 방지하며 안정적으로 탄성 변형이 이루어지도록 가압 탄성부재(610)를 지지하게 된다.

이러한 양방향 추력 및 변위 보정 감속기(1000)는 탄성 조립체(600)의 구조적 변경을 통해 접시 스프링이 구비된 종래의 양방향 추력 및 변위 보정 감속기에 비해 소형화를 이룰 수 있다. 즉, 최종적으로 제조되는 양방향 추력 및 변위 보정 감속기(1000)의 크기를 소형화시킬 수 있다.

한편, 가압 탄성부재(610)의 하부를 지지하는 하부 지지부재(630)는 제1 지지 가이드부재(631), 제2 지지 가이드부재(632) 및 돌출 지지부재(633)를 포함할 수 있다.

여기서 제1 지지 가이드부재(631)의 내측면은 외부 스템너트(500)의 외측면을 감싸도록 이루어진다. 그리고 돌출 지지부재(633)는 제1 지지 가이드부재(631)로부터 돌출되며, 가압 탄성부재(610)의 하단부를 지지하도록 이루어진다. 이러한 제1 지지 가이드부재(631)는 가압 탄성부재(610)의 탄성 변형이 일어날 시, 가압 탄성부재(610)의 이동 방향을 안내하게 된다. 이와 같은 제1 지지 가이드부재(631)의 외측면과 돌출 지지부재(633)는 가압 탄성부재(610)를 안정적으로 지지하도록 이루어진다.

그리고 제2 지지 가이드부재(632)는 제1 지지 가이드부재(631)로부터 연장된다. 이러한 제2 지지 가이드부재(632)는 예를 들어, 밸브본체의 열팽창시, 스템너트 지지 고정부(800)에 구비된 가압 전달부재(810)로부터 가압력을 전달받도록 이루어진다.

참고로, 도 7을 통해 밸브본체가 열팽창될 시, 양방향 추력 및 변위 보정 감속기(1000)의 작동 과정을 살펴보면, 양방향 추력 및 변위 보정 감속기(1000)는 도 7의 (a)에서 도 7의 (b)의 형태로 변위 보정이 이루어진다.

도 7을 살펴보면, 밸브스템축과 나사 결합된 내부 스템너트(700)는 밸브스템축에 의해 상부 방향인 제1 하우징(100) 측으로 이동된다. 이때, 내부 스템너트(700)와 결합된 외부 스템너트(500) 역시 내부 스템너트(700)와 함께 상부 방향으로 이동하게 된다.

여기서 볼트 등의 체결부재를 통해 외부 스템너트(500)와 일체로 결합된 스템너트 지지 고정부(800)도 외부 스템너트(500)와 함께 상부로 이동하게 된다. 이러한 스템너트 지지 고정부(800)가 상부로 이동되는 과정에서 스템너트 지지 고정부(800)에 구비된 가압 전달부재(810)는 제2 지지 가이드부재(632)의 하단부를 가압하게 된다. 이 과정에서 가압 탄성부재(610)는 탄성 가압이 이루어지며, 밸브본체는 온도 변화에 따른 변위 보정이 이루어질 수 있다.

여기서 가압 전달부재(810)와 제2 지지 가이드부재(632)가 맞닿는 접촉면은 대응되도록 이루어져, 가압 전달부재(810)로부터 제2 지지 가이드부재(632)로 가압력이 전달됨에 있어, 전체 접촉면에 대해 균일하게 가압력이 전달될 수 있다.

그리고 스템너트 지지 고정부(800)는 외부 스템너트(500)의 하단부에 결합되며, 외부 스템너트(500)의 내측에 구비되는 내부 스템너트(700)가 외부 스템너트(500)로부터 이탈되는 것을 방지하도록 이루어진다. 여기서 외부 스템너트(500)의 하단부에는 체결홀(501)이 형성되어, 스템너트 지지 고정부(800)는 예를 들어 볼트와 같은 체결부재를 통해 외부 스템너트(500)의 하단부에 결합될 수 있다.

여기서 내부 스템너트(700)는 외부 스템너트(500)에 형성된 중공에 삽입됨에 있어, 내부 스템너트(700)의 상단부는 외부 스템너트(500)의 내부에 형성된 단턱 지지부(530)에 지지 고정되고, 내부 스템너트(700)의 하단부는 스템너트 지지 고정부(800)에 지지 고정되어, 내부 스템너트(700)는 외부 스템너트(500)의 내부에 고정될 수 있다.

여기서 내부 스템너트(700)의 하부 외주면에는 제1 치합라인(710)이 형성되고, 외부 스템너트(500)의 하부 내주면에는 제2 치합라인(540)이 형성되며, 제1 치합라인(710)과 제2 치합라인(540)은 치합될 수 있다. 이에, 외부 스템너트(500)의 회전시, 내부 스템너트(700)는 함께 회전될 수 있다.

그리고 제2 하우징(200) 내에는 탄성 조립체(600)의 상부측에 구비되는 제1 베어링 지지부(210)와, 탄성 조립체(600)의 하부측에 구비되는 제2 베어링 지지부(220)에 의해 외부 스템너트(500) 및 내부 스템너트(700)는 제2 하우징(200)으로부터 독립적으로 회전될 수 있다.

한편, 스템너트 지지 고정부(800)는 외부 스템너트(500)와 볼트와 같은 체결부재를 통해 탈부착이 가능하도록 이루어짐에 따라 내부 스템너트(700)의 파손 또는 교체가 필요한 경우, 작업자는 제2 하우징(200)을 비롯한 제2 하우징(200) 내에 마련된 다양한 구성품을 분해하지 않고, 외부 스템너트(500)로부터 스템너트 지지 고정부(800)를 분리한 상태에서 내부 스템너트(700)만 제2 하우징(200)의 외부로 간편하게 빼낼 수 있다. 따라서, 내부 스템너트(700)의 교체시, 교체작업이 간편하게 이루어질 수 있다.

도 8 내지 도 10을 참고하면, 감속부(300)는 입력측 하우징(301), 연결측 하우징(302), 출력측 하우징(303), 입력축(310), 입력 선기어(320), 제1 캐리어(330), 제1 유성기어(340), 제2 캐리어(350), 연결축(360), 출력 선기어(370), 제2 유성기어(380) 및 제3 캐리어(390)를 포함할 수 있다.

여기서 입력측 하우징(301), 연결측 하우징(302) 및 출력측 하우징(303)은 연결되며, 감속부(300)의 외형을 이룬다.

이러한 입력측 하우징(301)에는 가이드홀(304)이 형성되며, 이와 같은 가이드홀(304)에는 입력축(310)이 삽입된다.

여기서 입력축(310)은 가이드홀(304)의 길이 방향을 따라 이동 가능하도록 이루어진다.

그리고 입력축(310)의 일단부에는 작동 핸들(미도시)이 탈착될 수 있다. 이와 같은 입력축(310)의 일단부에 작동 핸들이 결합된 상태에서 사용자는 작동 핸들의 회전을 통해 입력축(310)으로 동력을 제공할 수 있다.

그리고 입력축(310)의 타단부에는 입력 선기어(320)가 구비된다. 이러한 입력 선기어(320)는 입력축(310)과 일체를 이루는 구성으로, 입력축(310)과 동일하게 회전되도록 이루어진다.

이와 같은 입력 선기어(320)는 가이드홀(304)의 길이 방향을 따라 이동되는 입력축(310)의 이동 상태에 따라 제1 캐리어(330)에 치합될 수도 있고, 제1 유성기어(340)에 치합될 수도 있다.

구체적으로, 입력축(310)에는 입력축(310)의 길이 방향을 따라 미리 정해진 간격을 이루는 제1 걸림홈(311)과 제2 걸림홈(312)이 형성된다. 이때, 제1 걸림홈(311)과 제2 걸림홈(312)은 입력축(310)의 외주면에 형성된다.

이와 같이, 제1 걸림홈(311)과 제2 걸림홈(312)이 형성된 입력축(310)이 가이드홀(304)의 길이 방향을 따라 이동되는 과정에서 걸림핀(313)은 제1 걸림홈(311) 또는 제2 걸림홈(312)에 선택적으로 삽입되며, 입력축(310)의 이동을 제어하도록 이루어진다.

예로, 도 9에서와 같이 걸림핀(313)이 제1 걸림홈(311)에 삽입된 상태로 입력축(310)이 이동된 경우에는, 입력축(310)의 타단부에 구비된 입력 선기어(320)는 제1 캐리어(330)와 치합된 상태를 이루게 된다. 그리고 도 10에서와 같이 걸림핀(313)이 제2 걸림홈(312)에 삽입된 상태로 입력축(310)이 이동된 경우에는, 입력축(310)의 타단부에 구비된 입력 선기어(320)는 제1 유성기어(340)와 치합된 상태를 이루게 된다.

여기서 걸림핀(313)이 제1 걸림홈(311) 또는 제2 걸림홈(312)에 삽입된 상태에서 입력축(310)을 가이드홀(304)의 길이 방향을 따라 이동시키고자 할 경우에는 일정 이상의 힘이 가해져야지만 입력축(310)이 이동이 이루어질 수 있다.

이와 같이, 입력 선기어(320)는 가이드홀(304)의 길이 방향을 따라 이동되는 입력축(310)의 이동 상태에 따라 제1 캐리어(330) 또는 제1 유성기어(340)에 선택적으로 치합될 수 있다.

여기서 입력 선기어(320)가 제1 캐리어(330)에 치합된 경우, 입력 선기어(320)의 회전과 제1 캐리어(330)의 회전은 동일하게 이루어진다. 즉, 입력 선기어(320)와 제1 캐리어(330)는 함께 회전하도록 이루어진다.

그리고 입력 선기어(320)가 제1 유성기어(340)에 치합된 경우, 제1 유성기어(340)는 입력 선기어(320)의 회전에 따라 자전이 이루어지며, 입력 선기어(320)를 중심으로 공전하도록 이루어진다. 이때, 제1 유성기어(340)는 미리 정해진 간격을 이루며 복수개로 구비될 수 있다.

이와 같이, 입력 선기어(320)의 회전에 통해 제1 유성기어(340)는 입력 선기어(320)를 중심으로 공전하게 되고, 제1 유성기어(340)의 공전과 함께 제1 유성기어(340)를 지지하는 제2 캐리어(350)도 함께 회전하게 된다. 이때, 제2 캐리어(350)는 입력 선기어(320)를 중심으로 공전하는 제1 유성기어(340)의 회전과 동일하게 회전하게 된다.

이러한 제2 캐리어(350)와 제1 캐리어(330)는 제1 지지핀(351)을 통해 복수개의 제1 유성기어(340)를 지지하도록 이루어진다. 여기서 제1 캐리어(330)와 제2 캐리어(350)는 일체로 이루어진 구성이다.

이와 같이, 입력축(310)이 제1 캐리어(330)에 치합되는 경우에는 제1 캐리어(330)와 제2 캐리어(350)는 입력축(310)과 동일하게 회전하게 된다. 이와 같은 경우, 입력축(310)으로부터 제1 캐리어(330) 및 제2 캐리어(350)가 회전되는 과정에서 별도의 감속은 이루어지지 않는다.

이와 달리, 입력축(310)이 제1 유성기어(340)에 치합되는 경우에는 제1 캐리어(330)와 제2 캐리어(350)는 제1 유성기어(340)의 공전에 따라 회전이 이루어지기에, 입력축(310)으로부터 제공되는 회전 동력에 대한 감속이 이루어진다.

다시 말해서, 사용자는 입력축(310)의 선택적인 이동을 통해 감속 조정이 가능하다.

한편, 연결측 하우징(302)은 입력측 하우징(301)과 결합된다. 이러한 연결측 하우징(302)의 내측에는 제1 유성기어(340)와 치합되는 제1 링기어(305)가 형성되어, 제1 유성기어(340)는 자전을 하며 입력 선기어(320)를 중심으로 공전할 수 있다.

그리고 연결축(360)의 일단부는 제2 캐리어(350)에 결합된다. 이러한 연결축(360)은 제2 캐리어(350)와 동일하게 회전되도록 이루어진다.

그리고 연결축(360)의 타단부에는 출력 선기어(370)가 구비된다.

이와 같은 출력 선기어(370)는 외측에 구비되는 복수개의 제2 유성기어(380)와 치합되도록 이루어진다. 따라서, 출력 선기어(370)가 회전하게 되면, 복수개의 제2 유성기어(380)는 자전을 하며 출력 선기어(370)를 중심으로 공전하게 된다.

여기서 출력측 하우징(303)은 연결측 하우징(302)과 결합되며, 내측에 제2 유성기어(380)와 치합되는 제2 링기어(306)가 형성된다.

그리고 제3 캐리어(390)는 제2 지지핀(391)을 통해 복수개의 제2 유성기어(380)를 지지하도록 이루어진다. 이와 같은 제3 캐리어(390)에 구비된 출력축(392)은 제2 유성기어(380)의 공전과 함께 회전하며, 감속된 회전 동력을 동력 전달부(393)로 제공하게 된다.

이와 같이, 감속부(300)는 입력축(310)의 이동을 통해 선택적인 듀얼 감속비 조절이 가능하다. 즉, 입력축(310)이 제1 캐리어(330)에 치합된 상태에서는 출력 선기어(370)와 제2 유성기어(380)에 의한 1단 감속만 이루어지고, 입력축(310)이 제1 유성기어(340)에 치합된 상태에서는 출력 선기어(370)와 제2 유성기어(380)에 의한 1단 감속과 입력 선기어(320)와 제1 유성기어(340)에 의한 2단 감속이 이루어질 수 있다.

그리고 이와 같은 감속부(300)는 입력축(310)과 제3 캐리어(390)에 연결된 출력축(392)이 가상의 동축상에 위치됨에 따라 구조가 단순하고, 소형화를 이룰 수 있다. 또한, 입력축(310)의 이동만으로도 감속비 조절이 간편하게 이루어질 수 있다.

다만, 이는 본 발명의 바람직한 일실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 권리 범위가 이러한 실시예의 기재 범위에 의하여 제한되는 것은 아니다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

[이 발명을 지원한 국가연구개발사업]

[연구개발과제번호] S3056991

[부처명] 중소벤처기업부

[연구개발과제관리(전문)기관명] 한국산업기술진흥원

[연구사업명] 지역특화산업육성(R&D) 지역주력산업육성

[연구개발과제명] Thrust 350kN급 양방향 추력·변위보정 감속기(SB-V35 TCS350) 국산화 개발

[기여율] 1/1

[연구개발과제수행기관명] (주)삼보산업

[연구기간] 2021. 4. 1 - 2022. 03. 31

100: 제1 하우징
110: 슬리브 지지 베어링
200: 제2 하우징
210: 제1 베어링 지지부
220: 제2 베어링 지지부
230: 제1 베어링 지지 베이스
300: 감속부
301: 입력측 하우징
302: 연결측 하우징
303: 출력측 하우징
304: 가이드홀
305: 제1 링기어
306: 제2 링기어
310: 입력축
311: 제1 걸림홈
312: 제2 걸림홈
313: 걸림핀
320: 입력 선기어
330: 제1 캐리어
340: 제1 유성기어
350: 제2 캐리어
351: 제1 지지핀
360: 연결축
370: 출력 선기어
380: 제2 유성기어
390: 제3 캐리어
391: 제2 지지핀
392: 출력축
393: 동력 전달부
400: 드라이브 슬리브
410: 내치형 스플라인
500: 외부 스템너트
510: 외치형 스플라인
520: 플랜지부
530: 단턱 지지부
540: 제2 치합라인
600: 탄성 조립체
610: 가압 탄성부재
611: 제1 탄성부재
612: 제2 탄성부재
613: 제1 경사면
614: 제2 경사면
620: 상부 지지부재
630: 하부 지지부재
631: 제1 지지 가이드부재
632: 제2 지지 가이드부재
633: 돌출 지지부재
700: 내부 스템너트
710: 제1 치합라인
800: 스템너트 지지 고정부
810: 가압 전달부재
1000: 양방향 추력 및 변위 보정 감속기

Claims (7)

1. 제1 하우징;
   상기 제1 하우징 내부에서 회전 가능하게 축지지되는 드라이브 슬리브;
   상기 드라이브 슬리브로 회전력을 전달하는 감속부;
   상기 제1 하우징의 하부에 구비되며, 상기 제1 하우징과 결합되는 제2 하우징;
   상기 제2 하우징 내에 구비되며, 상기 드라이브 슬리브로부터 회전력을 전달받는 외부 스템너트;
   상기 제2 하우징 내에 구비되며, 상기 외부 스템너트의 위치 변화에 따라 압축 또는 신장되는 탄성 조립체;
   상기 외부 스템너트의 내측에 구비되며, 밸브본체에서 연장된 밸브스템축과 나사 결합되는 내부 스템너트; 및
   상기 외부 스템너트의 하단부에 결합되며, 상기 내부 스템너트가 상기 외부 스템너트로부터 이탈되는 것을 방지하는 스템너트 지지 고정부를 포함하며,
   상기 내부 스템너트의 상단부는 상기 외부 스템너트의 내부에 형성된 단턱 지지부에 지지 고정되고, 상기 내부 스템너트의 하단부는 상기 스템너트 지지 고정부에 지지 고정되며,
   상기 탄성 조립체는, 경사면의 접촉 가압이 이루어지는 상, 하로 이웃하게 배치되는 복수의 탄성부재를 가지는 가압 탄성부재; 내측면은 상기 외부 스템너트의 외측면을 감싸며, 상기 가압 탄성부재의 상단부를 지지하는 상부 지지부재; 및 내측면은 상기 외부 스템너트의 외측면을 감싸며, 상기 가압 탄성부재의 하단부를 지지하는 하부 지지부재를 포함하는 것인 양방향 추력 및 변위 보정 감속기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 스템너트 지지 고정부를 상기 외부 스템너트로부터 분리할 시, 상기 내부 스템너트는 상기 제2 하우징의 외부로 인출되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 양방향 추력 및 변위 보정 감속기.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 가압 탄성부재는,
   내측면은 상기 상부 지지부재 또는 하부 지지부재에 지지되고, 외측면은 제1 경사면이 형성된 복수의 제1 탄성부재; 및
   내측면은 상기 제1 경사면과 접촉 가압되는 제2 경사면이 형성되며, 상기 제1 탄성부재와 교대로 구비되는 복수의 제2 탄성부재를 포함하며,
   상기 제1 탄성부재와 제2 탄성부재의 압축시, 상기 제1 경사면과 제2 경사면의 접촉면적은 넓어지도록 이루어진 것을 특징으로 하는 양방향 추력 및 변위 보정 감속기.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 하부 지지부재는,
   내측면은 상기 외부 스템너트의 외측면을 감싸고, 외측면은 상기 제1 탄성부재를 지지하는 제1 지지 가이드부재;
   상기 제1 지지 가이드부재와 연장되는 제2 지지 가이드부재; 및
   상기 제1 지지 가이드부재로부터 돌출되며, 상기 가압 탄성부재의 하단부를 지지하는 돌출 지지부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 추력 및 변위 보정 감속기.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 밸브본체의 열팽창시, 상기 스템너트 지지 고정부에 구비된 가압 전달부재는 상기 제2 지지 가이드부재의 하단부를 가압하도록 이루어지며,
   상기 가압 전달부재와 제2 지지 가이드부재가 맞닿는 접촉면은 대응되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 양방향 추력 및 변위 보정 감속기.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 감속부는,
   입력측 하우징;
   상기 입력측 하우징에 형성된 가이드홀에 삽입되며, 일단부에 결합된 작동 핸들을 통해 동력이 제공되는 입력축;
   상기 입력축의 타단부에 구비되는 입력 선기어;
   상기 가이드홀의 길이 방향을 따라 이동되는 상기 입력축에 의해 상기 입력 선기어와 선택적으로 치합되는 제1 캐리어;
   상기 가이드홀의 길이 방향을 따라 이동되는 상기 입력축에 의해 상기 입력 선기어와 선택적으로 치합되며, 상기 입력 선기어의 회전에 따라 자전이 이루어지며 상기 입력 선기어를 중심으로 공전하는 복수개의 제1 유성기어;
   상기 제1 캐리어와 함께 상기 제1 유성기어를 지지하는 제2 캐리어;
   상기 입력측 하우징과 결합되며, 내측에 상기 제1 유성기어와 치합되는 제1 링기어가 형성된 연결측 하우징;
   일단부는 상기 제2 캐리어에 결합되어, 상기 제2 캐리어와 함께 회전되는 연결축;
   상기 연결축의 타단부에 구비되는 출력 선기어;
   상기 출력 선기어와 치합되며, 상기 출력 선기어의 회전에 따라 자전이 이루어지며 상기 출력 선기어를 중심으로 공전하는 복수개의 제2 유성기어;
   상기 연결측 하우징과 결합되며, 내측에 상기 제2 유성기어와 치합되는 제2 링기어가 형성된 출력측 하우징; 및
   상기 제2 유성기어를 지지하며, 상기 제2 유성기어의 공전과 함께 회전하며 상기 드라이브 슬리브로 동력을 전달하는 동력 전달부와 결합되는 제3 캐리어를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 추력 및 변위 보정 감속기.

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