KR100458618B1 - 토오크전달 커플링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동축과 피동축 사이에서 토오크를 전달하는 커플링에 관한 것으로, 이는 2개의 축 사이에서 반경방향 어긋남과 축방향 이동을 허용하도록 이루어지는 바, 대칭면(4)에 대략 대칭적으로 볼록하게 형성된 외부톱니(3)를 구비한 2개의 허브(2)와, 상기 외부톱니(3)와 함께 동작하는 내부톱니(8)를 갖추고서 길이방향으로 미끄럼이동할 수 있도록 된 슬리이브(7) 및, 상기 외부톱니(3)와 적어도 하나의 허브부분(12)을 지지하는 벽체(11) 사이의 환형상의 공간(10)에 설치되면서 상기 대칭면(4)의 허브(2)에 고정되는 환형상의 정지부(15)를 갖춘 정지수단(9)을 구비하는데, 적어도 하나의 정지부(15)에는 이 정지부(15)와 관련한 단부정지부(16 ,17)가 정지부(15)와 동일한 직경의 링형상으로 설치되고서 상기 슬리이브(7)의 길이방향축(18)에 수직으로 고정된다.

Description

토오크전달 커플링 {Transmission Coupling Device}

지금까지 제안된 이러한 종류의 토오크전달 커플링은, 사용수명이 매우 짧고 잦은 수리가 필요하게 됨으로써, 커플링 자체의 가격에 비해 비싼 수리비용이 소요된다고 하는 것이 큰 문제로 되고 있다.

어떤 공지의 커플링에서는, 허브에 대한 슬리이브의 위치선정이 스프링에 의해 이루어지도록 되어 있어서, 이 스프링이 커플링의 임계점에서는 접촉마모를 일으키게 되고, 특히 사용되는 윤활유를 오염시킴으로써 수명을 감소시키게 된다. 또한, 스프링이 상기 커플링에 대해서 뿐만 아니라 이 커플링에 대해 또는 이 스프링에 의해 연결되는 부재에 나쁜 영향을 끼치는 불균형을 일으키기도 하는데, 이러한 현상은 결국 스프링의 파손이나 피로에 의해 더욱 심해지게 된다. 한편, 작동체와 스프링의 구성으로부터 생기는 감쇠되지 않는 축방향 진동에 유래하는 진동 때문에 다른 나쁜 결과도 야기되는 바, 이는 커플링 자체 뿐만 아니라 이에 연결된 동작기구에도 나쁜 영향을 끼치는 축방향 힘을 일으키기도 한다. 더구나, 스프링을 수용해야 하는 구조체의 규격 때문에 장치 전체의 크기에 대해 커플링에 의해 허용되는 이동과 어긋남이 제한을 받게 된다.

이와 다른 공지의 커플링에서는, 슬리이브의 위치선정이 정지부에 의해 이루어지도록 되어 있기는 하지만, 커플링내에서 이들의 통상 위치가 어긋나 있는 경우 슬리이브의 정지부와 허브의 정지부 사이에서 비교적 큰 반경방향의 이동이 일어나게 되고, 이는 결국 접촉에 의한 심한 마모 및 마멸을 야기하게 된다. 따라서, 이 경우에도 슬리이브가 크게 약화됨과 더불어 윤활유가 크게 오염되게 된다. 또한, 이 커플링의 경우에도 윤활유가 수용될 수 있는 공간이 제한을 받게 되고, 회전하는 동안이나 특히 정지하고 있을 때 윤활유가 쉽게 비산될 수 있을 정도의 공간을 확보하기가 충분치 못하게 된다.

본 발명은 구동축과 피동축 사이에서 토오크를 전달하는 커플링에 관한 것으로, 이는 특히 2개의 축 사이에서 수직이나 수평방향으로 기울어져 어긋나거나 축방향으로의 이동을 허용할 수 있도록 된 토오크전달 커플링에 관한 것으로, 허브의 회전축에 직각방향으로 배치된 소위 대칭면에 대략 대칭적으로 볼록하게 형성된 외부톱니를 갖추고서 하나는 구동축에 고정되고 다른 하나는 피동축에 고정되는 2개의 허브와, 상기 2개의 축 사이에서 토오크를 전달하도록 상기 외부톱니와 함께 동작하는 내부톱니를 갖추고서 축을 따라 세로방향으로 미끄럼이동할 수 있도록 된 슬리이브 및, 상기 2개의 허브 중 적어도 하나에 대해 상기 슬리이브가 길이방향으로 미끄럼이동하는 것을 제한하는 정지수단을 구비한 구조로 된 것이다.

도 1은 정렬된 동작이 시작되는 위치에 있을 때의 본 발명에 따른 커플링의 정단면도이고,

도 2는 최대로 어긋난 위치에 있을 때의 본 발명에 따른 커플링의 정단면도이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 스프링을 사용하지 않도록 하는 한편, 전혀 새로운 방법으로 상기와 같은 커플링의 동작을 분석해서 정지부의 바람직한 위치를 결정하도록 하는 데에 그 목적이 있다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 커플링은, 2개의 허브 중 적어도 하나가 이 허브의 회전축선상에 중심이 맞춰지고서 외부톱니를 지탱하는 벽체와 이 허브를 상응하는 축에다 장착시키도록 된 허브부분 사이에 상기 축과 대체로 평행하도록 뻗어 배치된 환형상의 공간과, 상기 벽체를 허브부분에다 연결하는 웨브를 갖추고서, 상기 환형상의 공간이 적어도 허브의 두 측면 중 하나와 동일한 쪽에서 개방시켜지도록 되어 있다. 또한, 정지수단이 상기 환형상의 공간내에 배치되도록 되어 있는 바, 이 정지수단은 허브에 이 허브의 회전축과 직각방향으로 고정되면서 대략 상기 대칭면 영역에 위치하게 되는 환형상의 정지부와, 회전축의 회전방향과 관련해서 적어도 상기 환형상의 정지부의 한쪽 측부에 슬리이브의 길이방향의 축과 직각을 이루는 방향으로 형성된 환형상의 정지부의 직경과 같은 직경의 링형상을 하고서 배치되어, 예컨대 캐리어(carrier)부에 고정되는 단부정지부를 갖춘 구조로 되어 있다.

한편, 앞에서 설명한 종래의 커플링에서는 밀봉이 잘 되지 않아 커플링으로부터 윤활유가 새거나 오물의 침입으로 말미암아 현저한 손상이 일어나게 된다. 이렇게 밀봉이 느슨해지는 것은 무엇보다도 밀봉부재에 가해져 그 역할을 비효율적으로 만드는 반경방향으로의 움직임과, 공지된 커플링에 그러한 밀봉이 이루어지도록 하는 통상적인 위치에 설치되는 밀봉부재의 열화로 말미암아 생기게 된다.

상기와 같은 분석에 따라 본 발명에서는, 커플링에 설치되는 밀봉부재의 열화와 비효율을 해결하기 위해 밀봉부재가 전혀 반경방향으로 움직이지 않도록 되어 있다.

그 결과, 본 발명에 따른 커플링에서는 밀봉링이 상기 허브부분과 캐리어부 사이에, 바람직하기로는 대략 상기 대칭면이 위치한 곳에 설치되고, 상기 캐리어부가 슬리이브의 끝부분을 폐쇄하는 플랜지와, 상기 축이나 허브가 관통할 수 있는 구멍을 갖춘 구조로 되어 있다.

본 발명의 다른 상세한 구성은 청구항과 첨부도면에 기초하여 설명되는 바람직한 실시예로 나타나게 된다.

도 1 및 도 2에서 동일하거나 유사한 부재에 대해서는 동일한 참조부호를 부여한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커플링(1)은 2개의 허브(2)로 이루어져 하나는 구동축에 장착되고 다른 하나는 피동축에 장착되도록 되어 있다. 이들 허브(2)는 이점쇄선으로 도시된 것과 같이, 예컨대 유압으로 쉽게 착탈되도록 공지의 덕트에 연결되어 있으며, 이들 각 허브(2)는 이 허브(2)의 회전축(5)과 직각방향을 한 소위 대칭면(4)에 대해 대칭적으로 볼록하게 외부톱니(3)가 형성되어져 있다. 허브(2)는 구멍만을 제외하면 모두 동일한 형상을 하도록 된 것으로, 그들의 회전축(5)이 겹쳐졌을 때 이들 축에 대해 직각방향이면서 동작의 시작위치에 있을 때 2개의 허브(2) 사이의 중간에 위치하는 평면(6)에 대해 서로 마주보도록 대칭되게 장착된다.

상기 커플링(1)에는 동력전달용 슬리이브(7)가 추가로 갖추어져 있는 바, 이 슬리이브(7)에는 그 길이를 따라 될 수 있으면 직각방향으로 절단되어 형성된 내부톱니(8)가 갖춰져 한쪽 허브(2)에서 다른쪽 허브로 토오크를 전달하기 위해 결합되도록 되어 있다. 또한, 이 슬리이브(7)는 2개의 외부톱니(3)를 따라 길이방향으로 미끄럼이동할 수 있도록 되어 있어서, 2개의 허브(2) 사이와 이들 허브(2)를 지지하는 2개의 축 사이의 경사방향이나 반경방향으로 어긋나거나 축방향 이동 또는 이들 어긋남 및 축방향 이동을 함께 허용할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 커플링(1)에는 정지수단(9)이 설치되어 슬리이브(7)가 허브(2)에 대해 미끄럼이동하는 것을 제한하도록 되어 있다.

본 발명에서는, 도 1 및 도 2에서 볼 수 있듯이 적어도 하나의 허브(2)에 이 허브(2)의 회전축(5)에 중심이 맞춰지고서, 외부톱니(3)를 지지하는 허브(2)의 벽체(11)와 이 허브를 상응하는 축에 장착되도록 된 허브부분(12) 사이에서 상기 회전축(5)과 평행하게 배치된 환형상의 공간(10)을 갖추고 있다. 또한, 상기 벽체(11 )가 허브부분(12)에 웨브(13)에 의해 연결되도록 되어 있다. 그리고, 상기 환형상의 공간(10)은 적어도 허브(2)의 두 측면 중 한 측면, 즉 도면에서 참조부호 14A로 나타낸 면과 동일한 측면에서 개방되도록 되어 있다.

또, 본 발명에서는 상기 환형상의 공간(10)내에 정지수단(9)이 설치되는 바, 이 정지수단(9)은 허브(2)에 고정되고서 그 회전축(5)에 직각방향으로 배치되어, 당해 허브(2)의 외부톱니(3)의 상기 대칭면(4)의 위치에 위치하는 환형상을 한 정지부(15)로 이루어지도록 되어 있다. 또한, 상기 정지수단(9)은 정지부(15)와 관련한 하나 이상의 단부정지부(16,17)를 추가로 구비하도록 되어 있는데, 이는 관련 회전축의 회전방향에서 보아 환형상의 정지부(15)의 한쪽 측면에 위치하도록 되어 있다. 여기서, 상기 단부정지부(16,17)는 슬리이브(7)의 길이방향축(18)에 직각방향으로 링형상을 이루도록 형성되고서, 상기 환형상의 정지부(15)의 직경과 유사한 직경을 갖도록 되어 있다. 이러한 단부정지부(16,17)는 슬리이브(7)에 고정되도록 되어 있다.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 단부정지부(16)는 슬리이브(7)의 끝부분 (20)에 고정된 플랜지(19)의 일부를 이루도록 되어 있으며, 상기 단부정지부(17)는 허브(2)의 웨브(13)에 형성된 하나 이상의 개구부(21)를 통해 자유로이 관통하는 도시되지 않은 하나 이상의 지지체에 의해 지지되는 상태로 슬리이브(7)의 얇은 벽부(22)에 고정되도록 되어 있다.

그리고, 상기 단부정지부(16,17)는 연속링 형상이나 비연속링 형상을 하도록되어 있는 바, 즉 2개의 허브(2)와 관련한 양쪽의 단부정지부(16)나 양쪽의 단부정지부(17)는 모두 상기와 같이 슬리이브(7)가 양쪽 방향으로 미끄럼이동하는 것을 제한하기에 충분한 강도를 갖도록 되어 있다.

상기 단부정지부(16,17)나 환형상의 정지부(15)는 금속으로 만들어지고, 가능하면 고무나 합성수지로 된 완충재질로 피복되어 소음을 줄이고 금속 대 금속의 충돌을 방지하도록 되어 있다. 그러나, 도면에서는 상기 정지부(15)가 당해 기술분야의 숙련자들에 공지된 강성재료로 만들어지는 반면, 상기 단부정지부(16,17)는 일반 금속으로 만들어지게 된다. 상기 톱니(3,8)와 회전축(5) 사이의 상기 대칭면 (4) 위치에서의 정지수단(9)의 위치선정은, 환형상의 정지부(15)와 단부정지부(16, 17)가 접촉할 때 반경방향의 상대운동이 일어나지 않고, 단지 구르기만 해서 그들 사이에 마모나 열화현상이 현저히 줄어들게 된다.

바람직하기로는, 1개 또는 2개의 허브(2)에 형성된 환형상의 정지부(15)의 각 측면 모두에 상기 정지부(15)와 관련된 단부정지부(16)와 단부정지부(17)가 갖춰지도록 하는 것이 좋다. 이 경우, 이들 단부정지부(16,17)는 미끄럼이동을 제한하기에 적합한 거리가 되도록 설정한 간격을 갖고 서로 마주보도록 배치되게 된다.

이와 같은 구성에서는, 상기 웨브(13)가 허브(2)의 측면(14B)과 동일한 측면에 대칭면(4)으로부터 떨어진 위치를 갖도록 설치되는데, 이는 다른쪽 허브(2)와 가까워지게 된다. 상기 환형상의 정지부(15)는 벽체(11)에 고정되고서, 허브부분 (12)으로부터 떨어져 반경방향으로 설정된 거리에 위치하게 된다. 또한, 이 환형상의 정지부(15)와 관련된 한쪽 단부정지부 또는 양쪽 단부정지부(16,17)는 상기 환형상의 정지부(15)와 상기 허브부분(12) 사이로 뻗고서 슬리이브(7)의 끝부분(20)에 고정되도록 된 캐리어부(25)에 일체로 형성되도록 되어 있다.

이를 조립하기 위해서는, 상기 환형상의 정지부(15)가 예컨대 금속 또는 금속에 합성수지가 피복된 것으로 만들어진 분할링으로 이루어져 탄성을 갖도록 되어 있어서, 필요한 경우 상기 분할링의 분할부 양끝을 벌려 그에 의해 지지되는 두 단부정지부(16,17)들 사이에서 캐리어부(25) 주위에 끼울 수 있도록 되어 있다.

그러나, 상기 환형상의 정지부(15)를 2개의 분할링과 같은 다른 형태의 착탈식 부품으로 이루어지도록 하고서, 별도의 지지링(26)에 의해 상기 벽체(11)에 고정되거나 그 내부에 고정되도록 할 수도 있다.

상기 환형상의 정지부(15)는 상기 벽체(11)에 고정된 연속링으로 이루어지도록 할 수도 있는데, 이 경우에는 이를 조립하기 위해 환형상의 정지부(15)와 관련된 두 단부정지부(16,17) 중 하나를 캐리어부(25)에서 제거할 수가 있어서, 환형상의 정지부(15)를 캐리어부(25) 주위에 끼워 넣을 수 있게 된다.

상기 캐리어부(25)는 환형상의 정지부(15)와 관련된 두 단부정지부(16,17) 사이에 상기 슬리이브(7)의 길이방향축(18)을 따라 원통형상을 한 내면을 이루는 하나 이상의 벽체를 갖도록 되어 있다.

이상과 같이 구성된 커플링(1)을 밀봉시키기 위해서, 이 커플링이 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이 상기 허브부분(12)과 상기 캐리어부(25) 사이에 배치된 밀봉링(27)을 구비한 구조를 하고서, 이 밀봉링(27)이 상기 대칭면(4) 위치에 설치되어 회전축(5)과 길이방향축(18)이 어긋나게 되더라도 반경방향 이동이 전혀 일어나지 않도록 되어 있다. 또한, 상기 캐리어부(25)가 도 1에 도시된 바와 같이 슬리이브 (7)의 상응하는 끝부분(20)을 폐쇄하게 되는 플랜지(19)와, 허브(2)에 설치된 상응한 축이나 이 허브(2)가 통과할 수 있는 구멍을 갖추어, 정지해 있을 때라도 윤활유를 넘치지 않게 하면서도 충분한 양을 수용할 수 있음과 더불어, 특히 톱니(3,8)의 영역에서 윤활유의 손실과 오물의 진입에 대해 양방향에서 완벽하게 밀봉할 수 있는 챔버를 갖춘 커플링의 바람직한 예가 얻어질 수 있게 된다.

본 발명은 이상 서술된 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 청구범위에 기재된 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지로 변형되어 실시될 수 있음은 물론이다.

따라서, 본 발명과 관련된 당해 기술분야의 숙련자에게 공지된 다른 형태의 밀봉링 중 몇 가지가 허브(2)나 캐리어부(25)에 장착되어, 한쪽 밀봉링의 가장자리에서 윤활유가 새어나가는 것을 방지하는 한편, 다른쪽 링의 가장자리는 오물의 진입을 방지하게 된다.

또, 상기 허브부분(12)의 외부윤곽이 이루는 특별한 형상은 도 2에 도시된 바와 같이 캐리어부(25)와 이 허브부분(12) 사이에 아무런 접촉이 이루어지지 않고서도 경사져 어긋나게 될 수 있다.

또한, 도면들에 도시된 바와 같이 캡(28)이 허브(2)에 고정되어, 예컨대 차량의 하부에서 먼지와 튀는 물에 노출되는 커플링의 경우에 이들의 직접적인 침범에 대해 허브 및 축관통용 개구부를 덮어주도록 되어 있다.

그리고, 상기 슬리이브(7)는 대략 동일한 형상을 하고서 공구를 가지고 분해할 수 있는 방법으로 조립된 2쪽의 슬리이브부재(7A,7B)로 구성되도록 되어 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 첫째로 스프링의 사용을 피하고, 둘째로 전체적으로 새로운 방법으로 커플링의 동작을 분석해서 정지부를 위한 바람직한 위치를 설정함으로써, 윤활유의 손실과 오물의 침입에 대해 완벽한 밀봉이 이루어질 수 있는 토오크전달 커플링의 바람직한 실시예를 얻을 수 있게 되고, 궁극적으로 커플링의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라 수리간격이 연장되어 수리비용이 줄어들게 되는 효과가 있게 된다.

Claims (5)

1. 허브(2)의 회전축(5)에 대해 직각방향을 한 대칭면(4)에 대해 대체로 대칭적으로 볼록하게 돌출된 외부톱니(3)를 갖추고서 하나는 구동축에 고정되고 다른 하나는 피동축에 고정된 2개의 허브(2)와, 상기 구동축 및 피동축 사이에서 토오크를 전달하도록 상기 외부톱니(3)와 함께 동작하는 내부톱니(8)를 갖추고서 이들 축을 따라 길이방향으로 미끄럼이동할 수 있도록 된 슬리이브(7) 및, 상기 허브(2)에 대해 슬리이브(7)의 길이방향 미끄럼이동을 제한하도록 된 정지수단(9)을 구비하여서, 구동축과 피동축 사이의 반경방향 어긋남과 축방향 이동을 허용하도록 이루어져 이들 축 사이의 토오크를 전달하도록 된 커플링에 있어서,

   상기 허브(2)가 이 허브(2)의 회전축(5)과 축중심이 일치하고서 외부톱니(3)를 지지하는 벽체(11)와 이 허브(2)를 상응하는 축에 장착되도록 하는 허브부분(12 ) 사이에서 상기 회전축(5)에 대체로 평행하게 뻗도록 형성된 환형상의 공간(10)과, 상기 벽체(11)를 허브부분(12)에 연결시키는 웨브(13)를 갖추고서, 상기 환형상의 공간(10)이 허브(2)의 두 측면(14A,14B) 중 한 측면(14A)과 동일한 쪽에서 개방되도록 되어 있고, 상기 정지수단(9)은 환형상의 공간(10)내에서 상기 허브(2)에 회전축(5)과 직각되는 방향으로 고정되고서 대략 상기 대칭면(4) 영역에 위치하게 되는 환형상의 정지부(15)와, 회전축(5)의 회전방향을 고려했을 때 상기 환형상의 정지부(15)의 적어도 어는 한쪽에 상기 슬리이브(7)의 길이방향축(18)과 직각방향으로 환형상의 정지부(15)와 유사한 직경의 링형상으로 형성되어 상기 환형상의 정지부(15)와 함께 작용하는 단부정지부(16,17)를 갖추어 구성된 것을 특징으로 하는 토오크전달 커플링.
2. 제 1항에 있어서, 상기 환형상의 정지부(15)의 양쪽 위치에 이 환형상의 정지부(15)와 관련하는 단부정지부(16,17)가 구비되고서, 이들 단부정지부(16,17)는 상기 환형상의 정지부(15)의 미끄럼이동을 제한하기에 적합하도록 설정된 간격을 두고서 서로 마주보도록 배치된 것을 특징으로 하는 토오크전달 커플링.
3. 제 1항에 있어서, 상기 웨브(13)가 대칭면(4)에서 떨어진 위치에서 다른쪽 허브(2)에 가깝게 한쪽 허브(2)의 측면(14B)과 동일한 쪽에 갖춰지는 한편, 상기 환형상의 정지부(15)는 외부톱니(3)를 지지하는 벽체(11)에 고정되고서 상기 허브부분(12)으로부터 직경방향으로 일정거리만큼 떨어져 위치하도록 되어 있고, 상기 환형상의 정지부(15)와 관련된 단부정지부(16,17)는 환형상의 정지부(15)와 허브부분(12) 사이로 뻗어 슬리이브(7)의 끝부분(20)에 고정된 캐리어부(25)에 형성된 것을 특징으로 하는 토오크전달 커플링.
4. 제 3항에 있어서, 상기 캐리어부(25)는 환형상의 정지부(15)와 관련하는 두단부정지부(16,17) 사이에, 상기 슬리이브(7)의 길이방향축(18)을 따르는 원통형상을 한 내면을 가진 벽체로 이루어진 것을 특징으로 하는 토오크전달 커플링.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 허브부분(12)과 캐리어부(25) 사이의 대체로 상기 대칭면(4) 위치에 밀봉링(27)이 설치되는 한편, 상기 캐리어부(25)에는 상기 슬리이브(7)의 끝부분(20)을 폐쇄하기 위한 플랜지(19)와 상기 허브(2)가 통과할 수 있는 구멍이 갖춰진 것을 특징으로 하는 토오크전달 커플링.