KR101040269B1 - 축 내부에 삽입되는 커플링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축 내부에 삽입되는 커플링에 관한 것으로, 일방에는 다각형태의 둘레을 가지며 축방향으로 돌출 형성된 돌출부가 구비되며 외측에 제 1 나사산이 형성되는 수형부가 형성되고 상기 일방에 대향하는 타방에는 상기 돌출부가 삽입되는 홈부가 형성되며 외측에 상기 제 1 나사산과 역방향으로 제 2 나사산이 형성되는 암형부가 형성되어 상기 돌출부가 홈부에 삽입됨으로써 회전을 전달하는 제 1 회전 전달부와, 상기 제 1 회전 전달부에 각각 후방으로 연장되어 형성되며 회전방향으로 다각형태의 둘레를 가지는 제 2 회전 전달부와, 상기 제 2 회전 전달부에 각각 후방으로 연장되어 형성되되 후방으로 외경이 커지도록 테이퍼지게 형성되는 반경방향 가압부를 구비하는 한 쌍의 커플링 본체; 내부에 상기 커플링 본체가 삽입되고 맞이음 하는 양 축 내측에 각각 끼움결합되되, 외측에 반경방향으로 스프라켓 형태로 돌출되어 양 축의 축벽에 끼움결합되어 회전을 전달하는 제 3 회전 전달부를 구비하는 한 쌍의 커플링 슬리브;및 상기 제 1나사산 및 제 2나사산에 동시에 나사결합하여 상기 돌출부가 홈부에 삽입하게 상기 한쌍의 커플링 본체를 상호 결합시키는 커플링 허브;를 포함하는 축 내부에 삽입되는 커플링을 제공한다.

Description

축 내부에 삽입되는 커플링{Coupling inserted in inside of a shaft}

본 발명은 양 축을 연결하는 커플링에 관한 것으로, 축 내부에 삽입되는 커플링에 관한 것이다.

원동기에 발생된 동력을 동력전달요소인 축에 전달하거나, 구조상 또는 가공상의 제한으로, 축을 하나로 제작하지 못하고 여러 개의 짧은 축으로 제작하였을 때에는 이들을 연결할 필요가 있다. 이때, 사용되는 축 연결 요소를 커플링(coupling)이라 한다.

두 축이 동일 선상에 있는 경우, 커플링은 일반적으로 맞이을 두 축의 외주에 결합되어 축을 고정하여 연결하는 구성을 가진다. 그러나, 이러한 커플링 결합구조는 양 축의 결합부위에서 전체 외경이 증가하고 이에 따라 부피가 증가하며 회전모멘트가 증가하게 된다. 이로 인하여 커플링 및 축이 설치되는 공간의 제약이 크며, 동력전달효율이 떨어지는 위험이 크다.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 맞이을 두 축의 외경 변화없이 축을 연결하여 두 축이 설치되는 공간의 제약을 최소화할 수 있는 축 내부에 삽입되는 커플링을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 회전 모멘트를 최소화하여 두 축을 연결할 수 있는 축 내부에 삽입되는 커플링을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 사상에 따르면, 일방에는 다각형태의 둘레을 가지며 축방향으로 돌출 형성된 돌출부가 구비되며 외측에 제 1 나사산이 형성되는 수형부가 형성되고 상기 일방에 대향하는 타방에는 상기 돌출부가 삽입되는 홈부가 형성되며 외측에 상기 제 1 나사산과 역방향으로 제 2 나사산이 형성되는 암형부가 형성되어 상기 돌출부가 홈부에 삽입됨으로써 회전을 전달하는 제 1 회전 전달부와, 상기 제 1 회전 전달부에 각각 후방으로 연장되어 형성되며 회전방향으로 다각형태의 둘레를 가지는 제 2 회전 전달부와, 상기 제 2 회전 전달부에 각각 후방으로 연장되어 형성되되 후방으로 외경이 커지도록 테이퍼지게 형성되는 반경방향 가압부를 구비하는 한 쌍의 커플링 본체; 내부에 상기 커플링 본체가 삽입되고 맞이음 하는 양 축 내측에 각각 끼움결합되되, 외측에 반경방향으로 스프라켓 형태로 돌출되어 양 축의 축벽에 끼움결합되어 회전을 전달하는 제 3 회전 전달부를 구비하는 한 쌍의 커플링 슬리브;및 상기 제 1나사산 및 제 2나사산에 동시에 나사결합하여 상기 돌출부가 홈부에 삽입하게 상기 한쌍의 커플링 본체를 상호 결합시키는 커플링 허브;를 포함하는 축 내부에 삽입되는 커플링을 제공할 수 있다.

이때, 상기 돌출부 및 홈부는 육각형태의 둘레를 가지도록 형성될 수 있으며, 상기 제 1 회전 전달부도 육각형태의 둘레를 가지도록 형성될 수 있다.

한편, 상기 커플링 본체는 스테인레스강(stainless used steel)을 소재로 구성되는 것이 좋다.

아울러, 상기 커플링 슬리브의 단부에는 둘레를 따라 적어도 하나의 절개부가 형성되어 상기 커플링 본체가 삽입됨에 따라, 반경방향으로 확장가능하게 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 제 3 회전 전달부는 반경방향으로 둘레를 따라 6개가 형성될 수 있다.

한편, 상기 커플링 슬리브의 소재에 대응하여 커플링의 허용 토크를 결정하는 것이 좋다.

그리고, 상기 커플링 허브는, 일측면은 상기 수형부와 나사결합하고, 타측면은 상기 암형부와 나사결합하되, 상기 양 축의 단면 형상 및 크기와 대응하는 외주면을 가지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 커플링 허브의 외주면은 회전조작이 용이하게 다각형태로 구성되는 것이 좋다.

그리고, 상기 커플링 허브는 스테인레스강(stainless used steel)을 소재로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 축 내부에 삽입되는 커플링은 맞이을 두 축의 내부에 삽입되는 커플링 슬리브와 회전 구속관계로 결합하는 한 쌍의 커플링 본체를 구비함으로써, 외경 변화없이 축을 연결하여 두 축이 설치되는 공간의 제약을 최소화하는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 축 내부에 삽입되는 커플링은 맞이을 두 축의 내부에 결합하기 때문에 회전 모멘트를 최소화하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 축 내부에 삽입되는 커플링의 일실시예의 구성을 설명하기 위해 도시한 분해 사시도이다.
도 2는, 도 1에서 도시한 커플링 본체와 커플링 허브를 설명하기 위해 도시한 사시도이다.
도 3은, 도 1에서 도시한 커플링 본체, 커플링 슬리브 및 커플링 허브의 결합관계를 설명하기 위해 도시한 결합 단면 사시도이다.
도 4는, 도 1에서 도시한 커플링 본체, 커플링 슬리브 및 커플링 허브의 결합관계를 설명하기 위해 도시한 결합 사시도이다.
도 5는, 도 1에서 도시한 커플링 슬리브에 커플링 본체가 삽입되어 있는 구성을 설명하기 위해 도시한 결합 상태도이다.
도 6은, 도 5에서 도시한 커플링 슬리브의 회전 조작으로 인하여 커플링 슬리브에 커플링 본체가 결합되는 구성을 설명하기 위해 도시한 결합 상태도이다.
도 7은, 도 5에서 도시한 커플링 슬리브의 회전 조작으로 인하여 한쌍의 커플링 본체가 상호 결합하는 구성을 설명하기 위해 도시한 결합 상태도이다.

이하, 본 발명에 따른 축 내부에 삽입되는 커플링의 바람직한 일실시예에 대해 설명한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 축 내부에 삽입되는 커플링의 일실시예의 구성을 설명하기 위해 도시한 분해 사시도이다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 관계를 개념적으로 명확히 이해하기 위해서 특징되는 부분만을 도시한 것으로서, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도시된 특정 형태에 본 발명은 크게 제한될 필요는 없다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 축 내부에 삽입되는 커플링의 일실시예(100)는 양 축(S1,S2) 내부에 설치되는 한쌍의 커플링 본체(110)와, 커플링 슬리브(120)와, 한 쌍의 커플링 본체(110)를 상호 결합시키는 커플링 허브(130)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

먼저, 커플링 본체(110)에 대해 살펴보기로 한다.

커플링 본체(110)는 양 축(S1,S2) 내부에 회전 구속관계로 각각 설치되고 대향하여 축방향으로 상호 결합하는 구성으로 회전력을 전달한다.

동력을 전달하는 축의 내부는 중공 형태로 비어있는 것이 일반적이고, 이러한 내부에 커플링 본체(110)가 위치한다. 도 2는, 도 1에서 도시한 커플링 본체와 커플링 허브를 설명하기 위해 도시한 사시도이고, 도 3은, 도 1에서 도시한 커플링 본체, 커플링 슬리브 및 커플링 허브의 결합관계를 설명하기 위해 도시한 결합 단면 사시도이다. 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 커플링 본체(110)는 제 1회전 전달부(111)와 제 2 회전 전달부(112)와 반경방향 가압부(113)를 포함하여 이루어진다.

상술한 제 1회전 전달부(111)와 제 2 회전 전달부(112)와 반경방향 가압부(113)는 본 실시예(100)의 커플링 본체(110)를 그 형상 및 기능적 특성에 따라 구분지어 설명하기 위해 나눈 것으로 일체로 형성된 하나의 수단임을 밝혀둔다.

대향하여 배치되는 한쌍의 커플링 본체(110)는 어느 일방이 암형부(111b)를 가지는 제 1회전 전달부(111)로 구성될 수도 있고, 타방이 수형부(111a)를 가지는 제 1회전 전달부(111)로 구성될 수 도 있다.

도 2 및 도 3에서 확인할 수 있듯이, 수형부(111a)는 둘레를 따라 육각형태의 외형을 가지는 돌출부(111aa)가 형성되고, 암형부(111b)는 수형부(111a)가 삽입되도록, 이에 대응하여 둘레를 따라 육각형태의 외형을 가지는 홈부(111ba)가 형성된다.

돌출부(111aa)가 홈부(111ba)에 삽입되면, 육각형태로 형성된 외형의 에지(edge) 부분이 축회전 방향으로 저항을 하기 때문에, 일방의 커플링 본체(110)의 회전력을 타방의 커플링 본체(110)로 전달할 수 있게 된다.

한편, 수형부(111a)와 암형부(111b)의 외측에는 제 1 나사산(111ab)과 제 2 나사산(111bb)이 형성된다. 제 1 나사산(111ab)과 제 2 나사산(111bb)에는 후술될 커플링 허브(130)가 나사결합된다.

이때, 제 1 나사산(111ab)과 제 2 나사산(111bb)은 상호 역방향으로 나사산 방향이 형성되는 것이 좋다. 즉, 커플링 허브(130)를 일방향으로 회전조작하였을 때, 커플링 허브(130)의 양측면에서 나사결합하는 양 커플링 본체(110)가 커플링 허브(130)의 중앙으로 모아져서 상호 결합될 수 있도록, 제 1 나사산(111ab)과 제 2 나사산(111bb)의 나사산 방향을 오른 나사-왼 나사 또는 왼나사-오른 나사 방식으로 형성시키는 것이 좋다.

제 2 회전 전달부(112)는 제 1회전 전달부(111)의 후방에 연장되어 형성되며, 둘레를 따라 육각형태의 외형을 가진다. 이러한 제 2 회전 전달부(112)는 후술될 커플링 슬리브(120)의 내측에 끼워져 육각형태로 형성된 외형의 에지(edge) 부분이 축회전 방향으로 저항을 하기 때문에 커플링 슬리브(120)와 동일체(同一體)로 회전하게 된다. 즉, 제 2 회전 전달부(112)는 커플링 본체(110)와 커플링 슬리브(120)를 회전방향으로 구속하는 역할을 한다.

반경방향 가압부(113)는 제 2 회전 전달부(112)의 후방에 연장되어 형성되며, 후방으로 갈수록 외경이 커지도록 테이퍼(taper)지게 형성된다. 이러한 반경방향 가압부(113)는 후술될 커플링 슬리브(120)에 삽입됨에 따라, 커플링 슬리브(120)의 단부가 확장되도록 반경방향으로 가압하는 역할을 한다. 이에 반경방향 가압부(113)의 끝단 지름은 커플링 슬리브(120)의 단부 내주면보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

제 1회전 전달부(111)가 커플링 허브(130)에 나사결합되어 전진할수록 반경방향 가압부(113)가 커플링 슬리브(120)에 삽입되기 시작하고(후술될 도 7참조), 외경이 커지는 반경방향 가압부(113)의 형상 때문에, 커플링 슬리브(120)의 단부를 확장시키게 된다.

다음으로, 커플링 슬리브(120)에 대해 설명하기로 한다.

커플링 슬리브(120)는 전술한 커플링 본체(110)를 감싸서 양 축(S1, S2) 내주면에 끼움결합되는 부재이다.

도 4는, 도 1에서 도시한 커플링 본체, 커플링 슬리브 및 커플링 허브의 결합관계를 설명하기 위해 도시한 결합 사시도이다. 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 커플링 슬리브(120)는 커플링 본체(110)가 삽입되어 고정될 수 있도록 내부가 빈 중공형태로 형성된다. 즉, 커플링 본체(110)의 제 2 회전 전달부(112)와 반경방향 가압부(113)가 삽입되어 내접하도록 내측면이 형성된다.

후술될 커플링 허브(130)의 일측면과 접하는 커플링 슬리브(120)의 단부의 외측에는 반경방향으로 스프라켓(sprocket) 형태로 돌출 형성되는 제 3 회전 전달부(121)가 구비된다. 즉, 제 3 회전 전달부(121)는 도 1에서와 같이 커플링 슬리브(120)의 단부의 둘레를 따라 반경방향으로 6개가 돌출 형성되며, 양 축(S1,S2)의 축벽(도 1의 경우 축벽의 단부)에 형성되는 끼움홈(S1a,S2a)에 끼움결합된다.

이러한 제 3 회전 전달부(121)로 인하여 양 축(S1,S2)의 회전력은 커플링 슬리브(120)에 전달되게 된다.

도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 제 3 회전 전달부(121)에 반대쪽 커플링 슬리브(120)의 단부에는 둘레를 따라 적어도 하나의 절개부(122)가 형성된다. 본 실시예(100)에서는 모두 6개의 절개부(122)가 형성된다. 이러한 절개부(122)는 전술한 반경방향 가압부(113)에 의해 커플링 슬리브(120)의 단부가 반경방향으로 확장되도록 하여 양 축(S1,S2) 내주면을 가압하게 하는 역할을 한다. 이로써, 커플링 본체(110)와 양 축(S1,S2)이 견고하게 고정되는 효과를 제공한다.

다음으로, 커플링 허브(130)에 대해 살펴보기로 한다.

커플링 허브(130)는 전술한 제 1 나사산(111ab)과 제 2 나사산(111bb)에 동시에 나사결합하여 대향되어 배치된 한 쌍의 커플링 본체(110)를 상호 결합시키는 역할을 한다.

상기 커플링 허브(130)는 원통형 부재로 형성되어 일측면은 커플링 본체(110)의 수형부(111a)와 나사결합하고 타측면은 커플링 슬리브(120)의 암형부(111b)와 나사결합하도록 구성되며, 이를 위해 중심부가 관통되어 나사산이 형성된다. 이러한 커플링 허브(130)를 일방향으로 회전시키면, 수형부(111a)의 돌출부(111aa)가 암형부(111b)의 홈부(111ba)에 삽입되어 대향배치된 양 커플링 본체(110)가 상호 결합된다.

커플링 허브(130)의 일측면과 타측면은 양 축(S1,S2) 이음시, 제 3 회전 전달부(121)가 형성된 커플링 슬리브(120)의 단면과 각각 밀착되며, 외주면은 양 축(S1,S2)의 크기 및 단면 형상에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이는 축 이음으로 인한 부피증가 및 회전모멘트 증가를 최소화하기 위한 본 발명의 과제를 실현하기 위한 것으로, 커플링 허브(130)의 외경이 양 축(S1,S2)의 외경을 넘지 않도록 형성되는 것이 좋다.

한편, 커플링 허브(130)의 외주면은 회전조작이 용이하게 다각형태의 외형을 가지는 것이 좋다.

위와 같이 살펴본 커플링 본체(110)와 커플링 허브(130)는 스테인레스강(stainless used steel)으로 형성되고, 커플링 슬리브(120)는 스테인레스강(stainless used steel)보다 강도가 낮은 보통강으로 형성되는 것이 좋다. 이때, 커플링 슬리브(120)의 소재에 따라 본 실시예(100)의 허용 토크를 결정하는 것이 바람직하다.

한편, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 전술한 커플링 본체(110)와 커플링 슬리브(120)와 커플링 허브(130)의 결합과정을 간략히 살펴보기로 한다.

도 5는, 도 1에서 도시한 커플링 슬리브에 커플링 본체가 삽입되어 있는 구성을 설명하기 위해 도시한 결합 상태도이고, 도 6은, 도 5에서 도시한 커플링 슬리브의 회전 조작으로 인하여 커플링 슬리브에 커플링 본체가 결합되는 구성을 설명하기 위해 도시한 결합 상태도이며, 도 7은, 도 5에서 도시한 커플링 슬리브의 회전 조작으로 인하여 한쌍의 커플링 본체가 상호 결합하는 구성을 설명하기 위해 도시한 결합 상태도이다.

도 5에서 도시한 바와 같이, 먼저, 양 커플링 슬리브(120)에 각각 커플링 본체(110)가 삽입된 상태로 구성된다. 커플링 본체(110)의 제 1회전 전달부(111)의 제 1 나사산(111ab)과 제 2 나사산(111bb) 그리고 돌출부(111aa)와 홈부(111ba)가 커플링 슬리브(120) 밖으로 돌출되게 구비된다.

본 상태로 양 축(S1,S2)의 단부에 설치될 수 있다.

도 6에서 도시한 바와 같이, 커플링 허브(130)를 회전시키기 시작하면, 도 5에서의 수형부(111a)와 암형부(111b)는 커플링 허브(130)의 양측면에 각각 나사결합한다.

커플링 허브(130)의 회전조작을 지속하면, 도 7에서 도시한 바와 같이, 커플링 본체(110)의 반경방향 가압부(113)가 커플링 슬리브(120)안에 완전히 삽입됨과 동시에 6개의 절개부(122)가 형성된 커플링 슬리브(120)의 단부를 반경방향으로 벌리게 된다. 이러한 커플링 슬리브(120)의 확장은 양 축(S1,S2) 내주면을 가압하여 커플링 슬리브(120) 및 커플링 본체(110)가 양 축(S1,S2)의 내부에 견고하게 끼워지도록 한다.

이상에서 본 발명에 따른 축 내부에 삽입되는 커플링에 관한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였다.

전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110 : 커플링 본체 111 : 제 1 회전 전달부
111a : 수형부 111aa : 돌출부
111ab : 제 1 나사산 111b : 암형부
112 : 제 2 회전 전달부 113 : 반경방향 가압부
120 : 커플링 슬리브 121 : 제 3 회전 전달부
122 : 절개부 130 : 커플링 허브

Claims (10)

1. 일방에는 다각형태의 둘레을 가지며 축방향으로 돌출 형성된 돌출부가 구비되며 외측에 제 1 나사산이 형성되는 수형부가 형성되고 상기 일방에 대향하는 타방에는 상기 돌출부가 삽입되는 홈부가 형성되며 외측에 상기 제 1 나사산과 역방향으로 제 2 나사산이 형성되는 암형부가 형성되어 상기 돌출부가 홈부에 삽입됨으로써 회전을 전달하는 제 1 회전 전달부와, 상기 제 1 회전 전달부에 각각 후방으로 연장되어 형성되며 회전방향으로 다각형태의 둘레를 가지는 제 2 회전 전달부와, 상기 제 2 회전 전달부에 각각 후방으로 연장되어 형성되되 후방으로 외경이 커지도록 테이퍼지게 형성되는 반경방향 가압부를 구비하는 한 쌍의 커플링 본체;
   내부에 상기 커플링 본체가 삽입되고 맞이음 하는 양 축 내측에 각각 끼움결합되되, 외측에 반경방향으로 스프라켓 형태로 돌출되어 양 축의 축벽에 끼움결합되어 회전을 전달하는 제 3 회전 전달부를 구비하는 한 쌍의 커플링 슬리브;및
   상기 제 1나사산 및 제 2나사산에 동시에 나사결합하여 상기 돌출부가 홈부에 삽입하게 상기 한쌍의 커플링 본체를 상호 결합시키는 커플링 허브;를 포함하는 축 내부에 삽입되는 커플링.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 돌출부 및 홈부는 육각형태의 둘레를 가지는 것을 특징으로 하는 축 내부에 삽입되는 커플링.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1 회전 전달부는 육각형태의 둘레를 가지는 것을 특징으로 하는 축 내부에 삽입되는 커플링.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 커플링 본체는 스테인레스강(stainless used steel)을 소재로 하는 것을 특징으로 하는 축 내부에 삽입되는 커플링.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 커플링 슬리브의 단부에는 둘레를 따라 적어도 하나의 절개부가 형성되어 상기 커플링 본체가 삽입됨에 따라, 반경방향으로 확장가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 축 내부에 삽입되는 커플링.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제 3 회전 전달부는 반경방향으로 둘레를 따라 6개가 형성되는 것을 특징으로 하는 축 내부에 삽입되는 커플링.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 커플링 슬리브의 소재에 대응하여 커플링의 허용 토크를 결정하는 것을 특징으로 하는 축 내부에 삽입되는 커플링.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 커플링 허브는,
   일측면은 상기 수형부와 나사결합하고, 타측면은 상기 암형부와 나사결합하되, 상기 양 축의 단면 형상 및 크기와 대응하는 외주면을 가지는 것을 특징으로 하는 축 내부에 삽입되는 커플링.
   
9. 제 8항에 있어서,
   상기 커플링 허브의 외주면은 회전조작이 용이하게 다각형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 축 내부에 삽입되는 커플링.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 커플링 허브는 스테인레스강(stainless used steel)을 소재로 하는 것을 특징으로 하는 축 내부에 삽입되는 커플링.

Images