KR100831643B1 - 연결 조인트 및 이를 구비한 복합재료 드라이브 샤프트어셈블리 - Google Patents

Abstract

이 발명은 동력 전달부를 양 단부에 각각 갖는 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부의 내측에 서로 맞물려 편리하게 결합되는 구조를 갖는 연결 조인트를 제공한다. 또한, 이 발명은 동력 전달부인 양 단부를 제외한 부분이 일반적인 축과 동일한 원형 파이프 형태를 갖는 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부의 내측에 연결 조인트를 각각 편리하게 결합하여 일체화된 구조를 가짐으로써 높은 토크전달이 가능한 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리를 제공한다.

Description

연결 조인트 및 이를 구비한 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리{Connection Joint And Composite Drive Shaft Assembly Having Them}

도 1은 이 발명이 적용되는 복합재료 드라이브 샤프트의 사시도이고,

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 연결 조인트의 구성관계를 도시한 분해 사시도이고,

도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 연결 조인트의 결합 사시도이고,

도 5는 도 2에 도시된 제1 조인트의 측면도이고,

도 6은 도 2에 도시된 제2 조인트의 사시도이고,

도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 제2 조인트의 좌측면도 및 정면도이고,

도 9는 도 2에 도시된 제3 조인트의 사시도이며,

도 10은 도 2에 도시된 연결 조인트가 도 1에 도시된 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부에 각각 결합되어 형성되는 이 발명에 따른 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리의 개념도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

100 : 샤프트 120 : 내측 볼록부

121 : 곡면 볼록부 122 : 경사면 볼록부

200 : 연결 조인트 210 : 제1 조인트

211 : 고정부재 212 : 외측면

212a : 곡면 오목부 213 : 내측면

220 : 제2 조인트 221 : 확장부

221a : 관통구 222 : 연결부

230 : 제3 조인트 231 : 고정부

231a : 곡면 오목부 231b : 경사면 오목부

232 : 결합부 232a : 볼트

232b : 너트 300 : 샤프트 어셈블리

이 발명은 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부에 결합되는 연결 조인트에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 동력 전달부를 양 단부에 각각 갖는 샤프트의 양 단부의 내측에 서로 맞물려 결합되는 구조를 갖는 연결 조인트에 관한 것이다. 또한, 이 발명은 동력 전달부인 양 단부를 제외한 부분이 일반적인 축과 동일한 원형 파이프 형태를 갖는 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부의 내측에 상기 연결 조인트를 각각 편리하게 결합하여 일체화한 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리에 관한 것이기도 하다.

드라이브 샤프트는 엔진 또는 변속기로부터의 회전력을 구동축에 전달하는 것으로, 차량, 선박, 항공기 등과 같은 수송 기계류를 비롯하여 일반 기계류에 광범위하게 사용된다.

기존의 드라이브 샤프트는 금속재로 이루어져 있었는데, 튜브 부분과 유니버셜 조인트 부분을 따로 제작한 후 압입 후 용접하여 제작하고 있으며, 스틸(steel)이나 알루미늄으로 제작된다. 그런데, 금속재 드라이브 샤프트는 무게가 무거운 단점이 있으며, 횡방향 고유진동수가 낮기 때문에 2m 이상으로 제작하면 엔진의 최대 회전수내에서 공진을 일으켜 파괴되기 때문에 약 1m 정도로 짧게 제작하여 두 개를 연결하여 사용하고 있다. 따라서 두 개의 샤프트를 연결하기 위한 유니버셜 조인트가 추가적으로 필요하게 되며, 이에 따라 무게와 소음이 더욱 증가되는 문제점이 있다.

이러한 금속재 드라이브 샤프트가 갖고 있는 문제점을 보완하기 위하여 섬유강화 복합재료가 사용되기 시작하였는데, 섬유강화 복합재료 샤프트는 기존의 금속보다 비강성 및 비강도가 뛰어나며 고유진동수가 높고 진동 감쇠능력이 크기 때문에, 2m 이상의 길이로 제작이 가능하다. 또한, 섬유강화 복합재료를 이용하여 드라이브 샤프트를 제작하는 경우에는 기존의 유니버셜 조인트 부분을 생략할 수 있어 추가적인 경량화가 가능하며, 소음을 감소시킬 수 있는 이점이 있기 때문에 이미 선진국에서는 이와 같은 섬유강화 복합재료 드라이브 샤프트를 개발하여 경주용 자동차나 항공기 등에 특수한 목적으로 사용하고 있는 실정이다.

그런데, 기존의 복합재료 드라이브 샤프트는 다음과 같은 방법으로 제작하였 다. 먼저, 이형제가 도포된 원형 단면을 갖는 맨드럴의 표면에 섬유강화 복합재료를 적층한 후, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 재질을 가지는 고분자 압착필름을 감는다. 그런 다음, 고온용 나이론 필름으로 제작한 진공백(vacuum bag)으로 복합재료 및 맨드럴을 감싸고 진공펌프를 이용하여 내부를 진공상태로 유지시키면서 외부에서 고온·고압을 가하여 복합재료를 경화시킨다. 이렇게 하여 복합재료가 경화되면, 경화된 섬유강화 복합재료 내측에 위치하는 맨드럴을 제거함으로써, 복합재료 드라이브 샤프트를 제작하였다.

또한, 기존의 복합재료 드라이브 샤프트를 제작하는 다른 방법으로는 대한민국 특허 제241232호에 공지된 바와 같이, 이형제가 도포된 맨드럴의 표면에 섬유강화 복합재료를 적층하는 단계와, 맨드럴의 표면에 적층된 섬유강화 복합재료의 둘레에 열을 가하면 수축되는 가교폴리올레핀, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 중의 어느 하나의 재질로 형성된 열수축튜브를 삽입하는 단계와, 오븐에서 열수축튜브를 가열하여 수지가 섬유강화 복합재료의 사이에 충진되어 섬유강화 복합재료를 경화시키는 단계 및, 경화된 섬유강화 복합재료와 맨드럴을 분리하는 단계를 통해 복합재료 드라이브 샤프트를 제작하였다.

그런데, 기존의 방법들을 통해 제작된 복합재료 드라이브 샤프트는 일단부터 끝단까지 단면 형상이 동일한 튜브 형태를 갖는다. 따라서 복합재료 드라이브 샤프트의 양 끝단에 연결 조인트(금속재 요크)를 결합하는 여러 결합방법들이 연구 개발되었다. 이러한 결합방법으로는 기계적인 결합방법(Mechanically Fastened Joint)과, 접착제에 의한 결합방법(Adhesively Bonded Joint)으로 크게 분류할 수 있다.

기계적인 결합방법은 복합재료에 구멍을 만든 후, 핀 또는 볼트로 결합하거나 리벳팅하는 것이 일반적이며, 이 경우 복합재료의 섬유 파손에 의한 손상을 가져 올 수 있고, 또한 복합재료가 이방성 재료이므로 접합부위의 응력집중 계수가 보통의 등방성 재료보다 더 커질 수 있으며, 반복하중에 의한 응력집중 부위의 피로현상과 결합부위의 비대칭성으로 인한 소음, 진동을 발생시키는 단점이 있었다.

그리고 접착제에 의한 결합방법은 기계적인 결합방법보다 넓은 영역에 하중을 분포시키며, 구조물에 구멍을 낼 필요가 없기 때문에 복합재료의 섬유가 끊어지지 않으므로, 기계적인 결합방법에 비해 접합 부위의 높은 피로저항과 소음 감소 및 진동 발생시의 감쇠 효과를 주는 장점이 있으나, 피접합물의 표면처리가 필요하며, 사용온도, 습도 등의 외부 환경에 의하여 제한을 받고, 또한 접합시의 숙련도에 의하여 접착 성능이 달라지며, 특히 접착제가 비교적 취성이 강하기 때문에 반복 하중을 받거나 접착제의 접합강도 이상의 높은 하중 및 토크를 받는 구조물에는 적용이 어려운 단점이 있었다.

그래서 이들 결합방법의 문제점을 개선하기 위한 여러 기술들이 개발되었다. 그 중에서, 대한민국 특허 제432991호에는 열박음 방식, 공개특허 제2004-0006568호에는 열간 압입 방식, 특허 제515800호에는 기계적 압입 방식, 특허 제526020호에는 인서트 링을 이용한 압입 및 열박음 방식을 통해 복합재료 드라이브 샤프트의 양 끝단에 연결 조인트(금속재 요크)를 결합하도록 구성하였다. 그러나 이러한 기술들은 양 재료의 물성차이를 이용하는 것으로서, 서로 간의 결합을 위해 가열 및/ 또는 냉각하고 기구적으로 맞물리도록 외부 힘을 가하는 등 그 제작과정이 복잡하다.

따라서 이 발명자는 상술한 바와 같은 문제점이 복합재료 드라이브 샤프트가 그 일단부터 끝단까지 단면 형상이 동일한 튜브 형태를 가짐에 따른 것으로 판단하고, 양 단부에 동력 전달부를 갖는 복합재료 드라이브 샤프트를 개발하고, 더 나아가 이러한 샤프트의 양 단부의 내측에 용이하게 서로 맞물려 결합될 수 있는 구조의 연결 조인트를 착안하고, 이 발명을 완성하기에 이르렀다.

따라서 이 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 동력 전달부를 양 단부에 각각 갖는 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부의 내측에 서로 맞물려 편리하게 결합되는 구조를 갖는 연결 조인트를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 이 발명은 동력 전달부인 양 단부를 제외한 부분이 일반적인 축과 동일한 원형 파이프 형태를 갖는 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부의 내측에 상기 연결 조인트를 각각 편리하게 결합하여 일체화된 구조를 가짐으로써 높은 토크전달이 가능한 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리를 제공하는 데 다른 목적이 있다.

이 발명의 연결 조인트는, 어느 부위를 따라 폭방향으로 절단하든지 각각의 내측면에서의 폭방향 길이가 동일하며 끝단에서 일정 길이방향까지 형성된 제1 볼록부와, 제1 볼록부에서 연장하여 내측 곡면까지 경사진 제2 볼록부를 각각 구비한 한 쌍의 볼록부에 결합되어 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리를 구성한다.

이러한 연결 조인트는 서로 대칭되는 구조를 가지며 서로 합할 경우 샤프트의 일측 단부의 내측에 삽입되어 한 쌍의 제1 볼록부를 갖는 내측면에 밀착 가능한 외측면과, 일측에서 타측을 향해 경사진 경사면을 갖는 내측면을 각각 구비한 한 쌍의 고정부재로 구성된 제1 조인트와; 한 쌍의 고정부재의 내측면에 각각 면 접촉하도록 그에 대응하는 경사면을 상하면에 각각 갖도록 일측에서 타측을 향해 두께가 점점 두꺼워지는 형태를 가지며 양측 부위에 길이방향으로 관통하는 한 쌍의 관통구를 갖는 확장부와, 확장부의 타측에 연장 형성되는 연결부를 구비한 제2 조인트; 및 샤프트의 한 쌍의 제1 볼록부를 따라 삽입된 후 한 쌍의 제2 볼록부에 맞물려 고정 가능한 고정부와, 고정부의 일측 표면에 돌출 형성되어 제2 조인트의 한 쌍의 관통구에 삽입된 후 제2 조인트의 단부에 고정되어 한 쌍의 고정부재를 샤프트의 내측면에 결합하는 결합부를 구비한 제3 조인트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 발명의 제3 조인트의 고정부는 샤프트의 내측에 형성된 한 쌍의 제1 볼록부를 따라 삽입이 가능하도록 제1 볼록부에 대응하는 형태의 한 쌍의 제1 오목부와, 한 쌍의 제1 오목부를 기준으로 90°각도로 양 측에 형성되며 한 쌍의 제2 볼록부에 맞물려 고정되도록 제2 볼록부의 일부분에 대응하는 형태를 갖는 한 쌍의 제2 오목부를 구비할 수 있다.

이 발명의 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리는 연결 조인트를 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부의 내측에 각각 결합하여 구성한다. 이때, 제1 조인트와 복합재료 드라이브 샤프트의 사이에는 접착제를 통한 접합이 더 이루어질 수 있다.

이 발명에 따른 연결 조인트는 도 1과 같이 원형 파이프 형태를 갖되 양 단부에 동력 전달부를 각각 갖는 복합재료 드라이브 샤프트(100)의 양 단부의 내측에 서로 맞물려 결합되는 구조로 구성된다. 여기서, 복합재료 드라이브 샤프트(100)의 동력 전달부는 어느 부위를 따라 폭방향으로 절단하든지 폭방향에 대한 동일 단면 두께와 외주 길이를 갖도록 외측으로 오목하고 그에 대응하여 내측으로 볼록한 형태의 외측 오목부(110)와 내측 볼록부(120)로 구성된다. 이때, 외측 오목부(110)는 원형 파이프의 곡면과 대칭 형태로 형성되며 끝단에서 일정 길이방향까지 형성된 곡면 오목부(111)와, 곡면 오목부(111)에서 연장하여 원형 파이프의 표면까지 곡면 형태로 경사진 경사면 오목부(112)로 구성된다. 따라서 내측 볼록부(120)는 외측 오목부(110)에 각각 대응하는 곡면 볼록부(121, 제1 볼록부)와 경사면 볼록부(122, 제2 볼록부)로 구성된다.

아래에서는 상기와 같은 구성관계를 갖는 복합재료 드라이브 샤프트의 동력 전달부의 내측에 서로 맞물려 결합되는 이 발명에 따른 연결 조인트 및 이를 구비한 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 연결 조인트의 구성관계를 도시한 분해 사시도이고, 도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 연결 조인트의 결합 사시도이고, 도 5 는 도 2에 도시된 제1 조인트의 측면도이고, 도 6은 도 2에 도시된 제2 조인트의 사시도이고, 도 7 및 도 8은 도 6에 도시된 제2 조인트의 좌측면도 및 정면도이며, 도 9는 도 2에 도시된 제3 조인트의 사시도이다.

도 2 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 이 실시예에 따른 연결 조인트(200)는 제1 내지 제3 조인트(210, 220, 230)로 구성된다.

제1 조인트(210)는 서로 대칭되는 구조를 가지며 서로 합할 경우 샤프트(100)의 일측 단부의 내측에 삽입될 수 있는 형태의 한 쌍의 고정부재(211)로 구성된다. 이러한 고정부재(211)는 샤프트(100)의 곡면 볼록부(121)의 길이에 상응하는 길이로 구성되며, 샤프트(100)의 일측 단부의 내측에 삽입되어 그 내측면과 밀착 가능한 외측면(212)과, 제2 조인트(220)의 외측면에 서로 면 접촉하는 내측면(213)을 갖는다.

외측면(212)은 샤프트(100)의 일측 단부의 내측에 형성된 곡면 볼록부(121)에 면 접촉이 가능하도록 곡면 볼록부(121)에 대응하는 형태의 곡면 오목부(212a)와, 이러한 곡면 오목부(212a)를 기준으로 양 측에 샤프트(100)의 내측면에 면 접촉이 가능한 곡면 형태의 표면을 갖는다.

그리고 내측면(213)은 제2 조인트(220)의 외측면에 대응하는 형태로 각진 형태를 갖는 것으로서, 일부분이 일측에서 타측을 향해 경사진 경사면을 갖도록 구성된다. 여기서, 경사면은 이곳에 접촉하는 제2 조인트(220)의 외측면과 대응하는 형태를 갖는 것으로서, 제2 조인트(220)를 통해 한 쌍의 고정부재(211)를 샤프트(100)의 양 단부의 내측면 방향으로 벌려 밀착 고정시키는 역할을 한다.

제2 조인트(220)는 한 쌍의 고정부재(211)를 합할 경우 각진 내측면(213)에 의해 형성되는 공간의 형태에 대응하는 확장부(221)와, 이러한 확장부(221)에 연장 형성되어 샤프트(100)를 다른 부재에 고정하거나 연결 지지하는 연결부(222)로 구성된다. 확장부(221)의 상하면은 고정부재(211)의 내측면(213)에 면 접촉하도록 그에 대응하는 각진 형태를 가질 뿐만 아니라, 내측면(213)의 경사면에 대응하는 경사면을 갖는다. 즉, 확장부(221)는 일측의 두께가 얇고 타측을 향해 두께가 점점 두꺼워지도록 구성되고, 연결부(222)는 확장부(221) 중에서 두께가 두꺼운 부분에서 연장 형성된다. 그리고 확장부(221)는 그 양측 부위에 길이방향으로 관통하는 관통구(221a)를 각각 갖는다. 이러한 관통구(221a)에는 제3 조인트(230)의 일부분이 삽입된 후 그 단부에 고정된다.

제3 조인트(230)는 샤프트(100)의 양 단부의 내측에 각각 삽입된 후 내측 볼록부(120)의 경사면 볼록부(122)에 맞물려 고정되는 고정부(231)와, 이러한 고정부(231)의 일측에 돌출 형성되어 제2 조인트(220)의 관통구(221a)에 삽입된 후 그 단부에 고정되는 결합부(232)로 구성된다.

고정부(231)는 샤프트(100)의 양 단부의 내측에 형성된 한 쌍의 곡면 볼록부(121)를 따라 삽입이 가능하도록 곡면 볼록부(121)에 대응하는 형태의 한 쌍의 곡면 오목부(231a, 제1 오목부)와, 이러한 한 쌍의 곡면 오목부(231a)를 기준으로 90°각도로 양 측에 형성되며 내측 볼록부(120)의 경사면 볼록부(122)에 맞물려 고정되도록 경사면 볼록부(122)의 일부분에 대응하는 형태를 갖는 한 쌍의 경사면 오목부(231b, 제2 오목부)를 갖는다. 따라서 한 쌍의 곡면 오목부(231a) 및 경사면 오목부(231b)는 서로 간에 90°각도를 갖는다. 한편, 경사면 오목부(231b)는 경사면 볼록부(122)의 일부 구간에서 면 접촉하여 고정되도록 일측에서 타측을 향해 그 간격이 좁아지면서 경사진 형태를 갖는다. 여기서, 제1 조인트(210)의 곡면 오목부(212a)는 샤프트(100)의 반경방향으로의 연결 조인트(200)를 구속하고, 제3 조인트(230)의 한 쌍의 경사면 오목부(231b)는 샤프트(100)의 축방향으로의 연결 조인트(200)를 구속하는 역할을 한다.

결합부(232)는 고정부(231)의 일측 표면에서 일정 길이 돌출 형성되는 한 쌍의 볼트(232a)와, 이러한 한 쌍의 볼트(232a)에 각각 결합되는 한 쌍의 너트(232b)로 구성된다. 한 쌍의 볼트(232a)는 제2 조인트(220)의 한 쌍의 관통구(221a)에 각각 삽입될 수 있는 위치에 형성되는 것으로서, 관통구(221a)를 관통하여 충분히 외측으로 돌출될 수 있는 길이를 갖는다. 그리고 너트(232b)는 관통구(221a)를 관통하여 외측으로 돌출되는 볼트(232a)에 체결되어 관통구(221a)의 외측면에 밀착 고정시킨다.

아래에서는 앞서 설명한 바와 같이 구성된 이 실시예에 따른 연결 조인트를 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부에 각각 결합하여 이 발명에 따른 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리를 제작하는 과정에 대해 설명한다.

도 10은 도 2에 도시된 연결 조인트가 도 1에 도시된 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부에 각각 결합되어 형성되는 이 발명에 따른 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리의 개념도이다.

도 1 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 먼저, 샤프트(100)의 일측 단부에 연 결 조인트(200)의 제3 조인트(230)를 삽입한다. 이때, 샤프트(100)의 내측면에 형성된 한 쌍의 곡면 볼록부(121)를 따라 제3 조인트(230)의 한 쌍의 곡면 오목부(231a)를 삽입한다. 즉, 한 쌍의 곡면 오목부(231a)가 한 쌍의 곡면 볼록부(121)에 접촉하지 않는 위치까지 삽입한다. 그런 다음, 제3 조인트(230)를 정방향 또는 역방향으로 90°회전시켜, 샤프트(100)에 형성된 한 쌍의 경사면 볼록부(122)와 제3 조인트(230)의 한 쌍의 경사면 오목부(231b)가 길이방향에 대해 동일선상에 위치하도록 일치시킨다. 이 상태에서 제3 조인트(230)를 샤프트(100)의 외측방향으로 당겨 제3 조인트(230)의 한 쌍의 경사면 오목부(231b)를 샤프트(100)의 한 쌍의 경사면 볼록부(122)에 면 접촉시켜 서로 맞물리게 한다. 그로 인해 제3 조인트(230)를 샤프트(100)의 외측방향으로 당기더라도 제3 조인트(230)가 샤프트(100)에서 빠지지 않고 고정된다.

그런 다음, 제2 조인트(220)의 확장부(221)의 상하면에 제1 조인트(210)를 구성하는 한 쌍의 고정부재(211)의 내측면(213)이 각각 면 접촉하도록 위치시킨다. 이 상태에서 제2 조인트(220)의 한 쌍의 관통구(221a)에 제3 조인트(230)의 한 쌍의 볼트(232a)가 끼워지도록 삽입함과 동시에, 샤프트(100)의 내측면에 형성된 한 쌍의 곡면 볼록부(121)에 한 쌍의 고정부재(211)의 곡면 오목부(212a)가 위치하도록 삽입한다. 즉, 한 쌍의 고정부재(211)의 끝단이 제3 조인트(230)의 고정부(231)의 일측 표면에 맞닿는 지점까지 삽입한다.

이 상태에서, 한 쌍의 관통구(221a)를 관통하여 외측으로 각각 돌출되는 한 쌍의 볼트(232a)에 너트(232b)를 각각 체결하여 조인다. 이때, 제3 조인트(230)는 샤프트(100)에 맞물려 고정된 상태이다. 따라서 너트(232b)를 조임에 따라 제2 조인트(220)의 확장부(221)가 샤프트(100)의 내측 방향으로 이동하되, 확장부(221)와 면 접촉하는 한 쌍의 고정부재(211)의 내측면(213)과 면 접촉하면서 이동한다. 그런데, 확장부(221)는 한 쌍의 고정부재(211)의 내측면(213)을 따라 체결되어 들어가는 쪽의 두께가 얇고 타측이 두꺼운 경사면을 갖고, 고정부재(211)의 내측면(213)은 확장부(221)에 대응하는 경사면을 갖기 때문에, 너트(232b)를 조임에 따라 한 쌍의 고정부재(211)가 점점 벌어지면서 그 외측면(212)이 샤프트(100)의 내측면에 밀착된다. 즉, 외측면(212)의 곡면 오목부(212a)는 샤프트(100)의 곡면 볼록부(121)에 밀착되고, 곡면 오목부(212a)의 양측에 위치하는 곡면은 샤프트(100)의 내측 곡면에 밀착되어 고정된다.

복합재료는 작은 충격에도 조금씩 손상을 입는다. 따라서 연결 조인트(200)와 복합재료 드라이브 샤프트(100)가 맞닿는 부분에서 정확한 사이즈로 제작된다면 문제가 되지 않지만, 계절에 따른 온도차이로 인한 열팽창계수만 고려하더라도 물성이 서로 다른 연결 조인트와 샤프트를 정확한 사이즈로 유지시키는데 어려움이 있을 수 있다. 따라서 연결 조인트와 샤프트가 체결되는 부분에 접착제를 통한 접합을 부가적으로 수행할 수도 있다. 이러한 접합은 동력전달을 위하여 높은 강도를 요구하는 것이 아니라, 연결 조인트와 샤프트의 사이에 발생할 수 있는 작은 공간을 제거함으로써, 동력 전달시 복합재료 드라이브 샤프트에 직접적인 충격이 가지 않도록 하기 위해서다.

따라서 이 실시예에서는 한 쌍의 고정부재(211)의 외측면 및/또는 샤프 트(100)의 일측 단부의 내측면에 접착제를 각각 도포한 상태에서, 상기와 같은 절차에 따라 진행함으로써, 샤프트(100)의 내측에 연결 조인트(200)의 효율적인 결합이 가능하다.

상기와 같은 방식으로 샤프트(100)의 양 단부에 연결 조인트(200)를 각각 결합함으로써, 이 발명에 따른 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리(300)가 완성된다.

이 발명의 연결 조인트는 동력 전달부를 양 단부에 각각 갖는 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부의 내측에 서로 맞물려 편리하게 결합되는 구조를 갖는다.

또한, 이 발명의 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리는 동력 전달부인 양 단부를 제외한 부분이 일반적인 축과 동일한 원형 파이프 형태를 갖는 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부의 내측에 상기 연결 조인트를 각각 편리하게 결합하여 일체화된 구조를 가짐으로써 높은 토크전달이 가능하다. 즉, 이 발명의 샤프트 어셈블리는 기계적인 체결이나 접착제를 통한 하중전달이 아니라, 샤프트 자체에 직접적으로 동력을 전달하는 방식이므로 높은 토크전달이 가능하다.

또한, 이 발명의 샤프트 어셈블리는 동력 전달을 위한 단부에서의 홀(hole) 가공을 필요로 하지 않음에 따라 홀에서 발생할 수 있는 응력집중현상을 방지할 수 있다.

또한, 이 발명의 샤프트 어셈블리는 접착제에 의한 하중전달 방식이 아니므로 표면처리가 필요하지 않을 뿐만 아니라, 접착제를 사용하지 않으므로 온도, 습 도 등의 환경변화 대한 문제가 전혀 없다.

또한, 이 발명의 샤프트 어셈블리는 홀(hole)의 파손 및 접착면의 파손이 아닌, 샤프트의 자체 파손이 발생할 때까지 영구사용이 가능하다.

이상에서 이 발명의 연결 조인트 및 이를 구비한 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 이 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않고 첨부한 특허청구범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (4)

1. 어느 부위를 따라 폭방향으로 절단하든지 각각의 내측면에서의 폭방향 길이가 동일하며 끝단에서 일정 길이방향까지 형성된 제1 볼록부와, 상기 제1 볼록부에서 연장하여 내측 곡면까지 경사진 제2 볼록부를 각각 구비한 한 쌍의 볼록부에 결합되어 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리를 구성하는 연결 조인트로서,

   서로 대칭되는 구조를 가지며 서로 합할 경우 상기 샤프트의 일측 단부의 내측에 삽입되어 한 쌍의 제1 볼록부를 갖는 내측면에 밀착 가능한 외측면과, 일측에서 타측을 향해 경사진 경사면을 갖는 내측면을 각각 구비한 한 쌍의 고정부재로 구성된 제1 조인트와,

   상기 한 쌍의 고정부재의 내측면에 각각 면 접촉하도록 그에 대응하는 경사면을 상하면에 각각 갖도록 일측에서 타측을 향해 두께가 점점 두꺼워지는 형태를 가지며 양측 부위에 길이방향으로 관통하는 한 쌍의 관통구를 갖는 확장부와, 상기 확장부의 타측에 연장 형성되는 연결부를 구비한 제2 조인트, 및

   상기 샤프트의 한 쌍의 제1 볼록부를 따라 삽입된 후 한 쌍의 제2 볼록부에 맞물려 고정 가능한 고정부와, 상기 고정부의 일측 표면에 돌출 형성되어 상기 제2 조인트의 한 쌍의 관통구에 삽입된 후 상기 제2 조인트의 단부에 고정되어 상기 한 쌍의 고정부재를 상기 샤프트의 내측면에 결합하는 결합부를 구비한 제3 조인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연결 조인트.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제3 조인트의 고정부는 상기 샤프트의 내측에 형성된 상기 한 쌍의 제1 볼록부를 따라 삽입이 가능하도록 상기 제1 볼록부에 대응하는 형태의 한 쌍의 제1 오목부와, 상기 한 쌍의 제1 오목부를 기준으로 90°각도로 양 측에 형성되며 상기 한 쌍의 제2 볼록부에 맞물려 고정되도록 상기 제2 볼록부의 일부분에 대응하는 형태를 갖는 한 쌍의 제2 오목부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연결 조인트.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 상기 연결 조인트를 청구항 1에 기재된 상기 복합재료 드라이브 샤프트의 양 단부의 내측에 각각 결합하여 구성한 것을 특징으로 하는 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 제1 조인트와 상기 복합재료 드라이브 샤프트의 사이에는 접착제를 통한 접합이 더 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합재료 드라이브 샤프트 어셈블리.

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