KR101047805B1 - 구동축과 종동축의 커플링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동축과 종동축이 동심축을 이루어 배치는 배치구조에서, 상기 구동축과 종동축 사이에 발생할 수 있는 편심상태를 흡수하고 항상 안정되고 정확한 동력 전달이 가능하도록 한다.

편심, EGR, 구동축, 종동축

Description

구동축과 종동축의 커플링 장치{Coupling Apparatus between Drive shaft and Driven shaft}

본 발명은 구동축과 종동축의 커플링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구동축과 종동축이 서로 편심되더라도 원활하고 안정된 동력 전달이 가능하게 하는 커플링 장치에 관한 기술이다.

축이 회전되는 동작에 의해 유로를 개폐하는 밸브장치를 구동하기 위해서는 회동력을 상기 축으로 공급할 모터 등의 구동장치가 필요하다.

따라서, 상기 구동장치인 모터와 종동장치인 상기 밸브장치 사이에는, 모터의 회전축(구동축)에서 발생된 회전력을 상기 밸브장치의 축(종동축)에 전달하도록 하는 커플링 장치가 필요하다.

상기 구동축과 종동축을 연결하는 커플링 장치는, 상기 구동축과 종동축의 배치구조에 따라 구분될 수 있는데, 그 하나는 구동축과 종동축이 동심축을 이루어 축의 길이방향을 따라 나란히 배치된 구조에 적용되는 커플링 장치가 있고, 다른 하나는 구동축과 종동축이 서로 평행하게 나란히 배치되는 구조에 적용되는 것이 있다.

상기 첫 번째의 경우에는 구동축과 종동축이 동심축을 이루도록 설계하고 제작하지만, 실제적인 동심축이 이루어지도록 하는 데에는 한계가 있고, 동심 정밀도를 높일수록 작업이 어려워지고 비용이 급격히 상승하는 문제가 있다.

상기 두 번째의 경우는 구동축과 종동축 사이에, 커플링 장치로서 이들 축에 수직한 방향으로 설치되는 링크부재를 구비하거나, 기어, 벨트 등을 설치하여 동력을 전달하도록 할 수 있으며, 상기한 바와 같은 동심 정확도의 문제가 근본적으로 배제되는 특성이 있다.

그러나, 각종 기계장치의 다양한 설치 환경 및 배치 관계에 의해 상기 첫 번째의 경우와 같이 구동축과 종동축이 동심축을 이루어 배치되도록 연결해야 할 필요가 있으며, 특히 차량의 엔진룸 등과 같은 곳에서는 이와 같은 필요성이 더욱 대두되는 바, EGR밸브와 이를 구동하기 위한 모터의 연결도 그 한 예가 될 수 있다.

본 발명은 구동축과 종동축이 동심축을 이루어 배치는 배치구조에서, 상기 구동축과 종동축 사이에 발생할 수 있는 편심상태를 흡수하고 항상 안정되고 정확한 동력 전달이 가능하도록 한 구동축과 종동축의 커플링 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명 구동축과 종동축의 커플링 장치는

구동축에 회전 구속 상태로 상기 구동축의 반경방향으로 연장되어 형성된 구동레버와;

종동축에 회전 구속 상태로 상기 종동축의 반경방향으로 연장되어 형성된 종동레버와;

상기 구동축 및 종동축에 수직한 평면상에서 상기 구동축 및 종동축으로부터 이격되어 위치한 서로 다른 두 회전축(axis)을 구비하고, 상기 두 회전축으로 각각 상기 구동레버와 종동레버에 상호 회동 가능하게 연결되는 연결부재;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 연결부재는

상기 구동레버의 회동평면과 상기 종동레버의 회동평면 사이에 평판형태로 배치되고;

상기 구동레버 및 회동레버와 연결되는 회전축들을 각각 형성하기 위한 원형의 연결홀들이 형성된 구조로 할 수 있다.

상기 구동레버에는 상기 연결부재의 연결홀에 삽입되어 회전축을 형성하는 구동측연결핀이 돌출되게 구비되고;

상기 종동레버에는 상기 연결부재의 다른 연결홀에 삽입되어 회전축을 형성하는 종동측연결핀이 돌출되게 구비된 구조로 할 수 있다.

상기 연결부재의 두 회전축 사이의 거리는 상기 구동레버와 종동레버가 서로 예각을 형성하도록 설정되도록 할 수 있다.

상기 구동축은 모터의 회전축이고;

상기 종동축은 EGR밸브의 밸브축으로 구성될 수 있다.

본 발명은 구동축과 종동축이 동심축을 이루어 배치는 배치구조에서, 상기 구동축과 종동축 사이에 발생할 수 있는 편심상태를 흡수하고 항상 안정되고 정확한 동력 전달이 가능하도록 한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명 실시예는 구동축(1)에 회전 구속 상태로 상기 구동축(1)의 반경방향으로 연장되어 형성된 구동레버(3)와; 종동축(5)에 회전 구속 상태로 상기 종동축(5)의 반경방향으로 연장되어 형성된 종동레버(7)와; 상기 구동축(1) 및 종동축(5)에 수직한 평면상에서 상기 구동축(1) 및 종동축(5)으로부터 이격되어 위치한 서로 다른 두 회전축(9)을 구비하고, 상기 두 회전축(9)으로 각각 상기 구동레버(3)와 종동레버(7)에 상호 회동 가능하게 연결되는 연결부재(11)를 포함하여 구성된다.

상기 연결부재(11)는 상기 구동레버(3)의 회동평면과 상기 종동레버(7)의 회동평면 사이에 평판형태로 배치되고, 상기 구동레버(3) 및 회동레버와 연결되는 회전축(9)들을 각각 형성하기 위한 원형의 연결홀(13)들이 형성된 구조로서, 본 실 시예에서는 양단이 둥글게 처리되고 일측으로 길게 형성된 평판형의 부재로 형성되었다.

상기 구동레버(3)에는 상기 연결부재(11)의 연결홀(13)에 삽입되어 회전축(9)을 형성하는 구동측연결핀(15)이 돌출되게 구비되고, 상기 종동레버(7)에는 상기 연결부재(11)의 다른 연결홀(13)에 삽입되어 회전축(9)을 형성하는 종동측연결핀(17)이 돌출되게 구비된 구조이다.

상기 구동측연결핀(15)은 상기 연결부재(11)의 연결홀(13)에 삽입된 상태에서 너트(21)에 의해 연결상태가 고정되도록 하였고, 상기 종동측연결핀(17)은 상기 연결부재(11)의 연결홀(13)에 삽입된 상태에서 스냅링(19)이 조립되어 그 연결상태가 고정되도록 하였다.

물론, 상기 스냅링(19)과 너트(21)는 상기 구동측연결핀(15)과 종동측연결핀(17)의 어느 것에든 선택적으로 또는 함께 사용될 수 있다.

상기 연결부재(11)의 두 회전축(9) 사이의 거리는 상기 구동레버(3)와 종동레버(7)가 서로 예각을 형성하도록 설정되는 것이 바람직한 바, 본 실시예에서는 대략 60도 내외가 되어, 상기 연결부재(11)와 상기 구동레버(3) 및 종동레버(7)가 정삼각형 비슷한 형상을 형성하도록 구성하였다.

상기한 바와 같이 구성된 구동축(1)과 종동축(5)의 커플링 장치가 상기 구동축(1)과 종동축(5) 사이의 편심을 흡수하는 원리 및 작용을 도 4와 도 5를 참조하여 살펴본다.

도 4에서 구동축(1)의 회전에 의한 상기 구동측연결핀(15)의 회전궤적과, 상기 종동축(5)의 회전에 의한 상기 종동측연결핀(17)의 회전궤적은 도시된 바와 같이 서로 어긋나 있다.

이것은 상기 구동축(1)과 종동축(5)이 서로 동심축을 이루어 설치되도록 하였으나, 가공오차나 조립오차 등의 이유로 서로 편심되게 되었기 때문인데, 이와 같은 구동축(1)과 종동축(5)의 회전은 상기 연결부재(11)에 의해 흡수된다.

즉, 상기 구동레버(3)의 회전에 따라 상기 연결부재(11)의 양쪽에 형성되는 회전축(9)을 중심으로 상기 연결홈과 상기 구동측연결핀(15) 및 상기 연결홈과 상기 종동측연결핀(17) 사이에 상대회전이 이루어지면서, 상기 구동축(1)과 종동축(5)의 편심이 흡수되는 것이다.

도 5는 특정 예를 들어 보다 상세하게 상기 편심 흡수의 원리를 설명하고 있는 바, 상측에는 구동축(1)과 종동축(5)이 동심축을 이룬 이상적인 경우로서, 좌측의 초기 상태에 대해 우측에 구동레버(3)가 64도 회전했을 때의 상태가 도시되어 있는데, 이때 구동레버(3)의 회전 전후에 상기 연결부재(11)와 구동레버(3) 및 종동레버(7) 사이의 각도 55도가 일정하게 유지되고 종동레버(7)도 64도 회전된다.

하측에는 상기 구동축(1)과 종동축(5)이 동심축을 정확히 이루지 못하고 약 5mm가 어긋나서 배치된 상태를 상측의 경우와 마찬가지로 비교하여 도시한 것으로서, 좌측의 초기 상태에 대해 우측의 구동레버(3)가 64도 회전했을 때의 상태를 비교해보면, 연결부재(11)와 구동레버(3) 사이의 각도 및 연결부재(11)와 종동레버(7) 사이의 각도가 변화함을 알 수 있으며, 종동레버(7)의 회전각도도 구 동레버(3)와는 다른 57.2도임을 알 수 있다.

즉, 구동축(1)과 종동축(5)이 서로 어긋나서 배치된 경우에, 본 발명의 커플링 장치를 사용하면, 상기 구동레버(3)와 종동레버(7) 및 연결부재(11)에 상기 서로 어긋난 구동축(1)과 종동축(5) 사이를 또 하나의 링크로 추가하여 이루어진 4절링크를 구성하여, 각 링크의 각이 변하면서 구동축(1)과 종동축(5)의 편심을 흡수하면서 동력을 전달하는 것이다.

상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 구동축(1)과 종동축(5)의 커플링 장치는 차량의 EGR밸브에 적용할 수 있는 바, 도 6과 도 7에 도시된 바와 같이 EGR쿨러(23)에 연결된 EGR밸브(25)를 모터(27)로 구동할 수 있도록 되어 있는바, 상기 EGR쿨러(23)와 EGR밸브(25) 및 모터(27)는 일직선상에 배치된 구조를 가지고 있다.

참고로 도 6 및 도 7에서는 회전속도와 토크를 조절하기 위해 모터(27)의 회전축이 직접 EGR밸브(25)의 밸브축(29)에 연결되지 않고 중간축을 이용하여 동력이 전달되는 구조를 취하였으나, 상기 중간축의 위치에 모터(27)의 회전축(9)이 배치되어 직접 밸브축(29)에 연결될 수도 있을 것이다.

상기와 같이 상기 EGR쿨러(23)와 EGR밸브(25) 및 모터(27)가 일직선상에 배치되면, 모터(27)가 EGR밸브(25)의 일측 옆으로 튀어 나와 있는 구조에 비하여, 진동 및 강성 측면에 있어서 유리한 기계적 특성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 구동축과 종동축의 커플링 장치의 구조도,

도 2는 도 1의 분해 사시도,

도 3은 도 1의 구동링크와 종동링크 및 연결부재의 연결구조만을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 작용을 설명한 도면,

도 5는 본 발명의 작용을 편심되지 않은 경우와 편심된 경우를 상하로 비교하여 설명한 도면,

도 6은 본 발명이 적용된 차량 EGR장치를 도시한 도면,

도 7은 도 6의 주요부를 보다 상세히 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 구동축 3; 구동레버

5; 종동축 7; 종동레버

9; 회전축 11; 연결부재

13; 연결홀 15; 구동측연결핀

17; 종동측연결핀 19; 스냅링

21; 너트 23; EGR쿨러

25; EGR밸브 27; 모터

29; 밸브축

Claims (5)

1. 구동축에 회전 구속 상태로 상기 구동축의 반경방향으로 연장되어 형성된 구동레버와;

   종동축에 회전 구속 상태로 상기 종동축의 반경방향으로 연장되어 형성된 종동레버와;

   상기 구동레버의 회전축을 형성하는 구동측연결핀이 한쪽부위로 연결되고, 상기 종동레버의 회전축을 형성하는 종동측연결핀이 다른쪽부위로 연결되어, 상기 구동축 및 종동축에 수직한 평면상에서 상기 구동축 및 상기 종동축으로부터 이격되어 위치한 상기 구동측연결핀과 상기 종동측연결핀으로 각각 상기 구동레버와 종동레버에 상호 회동 가능하게 연결되는 연결부재;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 구동축과 종동축의 커플링 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 연결부재는

   상기 구동레버의 회동평면과 상기 종동레버의 회동평면 사이에 평판형태로 배치되고;

   상기 구동레버 및 회동레버와 연결되는 회전축들을 각각 형성하기 위한 원형의 연결홀들이 형성된 것

   을 특징으로 하는 구동축과 종동축의 커플링 장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 구동측연결핀은 상기 연결부재의 연결홀에 삽입되어 회전축을 형성하도록 상기 구동레버에서 돌출되게 구비되고;

   상기 종동측연결핀은 상기 연결부재의 다른 연결홀에 삽입되어 회전축을 형성하도록 상기 종동레버에서 돌출되게 구비된 것

   을 특징으로 하는 구동축과 종동축의 커플링 장치.
4. 청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연결부재의 두 회전축 사이의 거리는 상기 구동레버와 종동레버가 서로 예각을 형성하도록 설정된 것

   을 특징으로 하는 구동축과 종동축의 커플링 장치.
5. 청구항 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구동축은 모터의 회전축이고;

   상기 종동축은 EGR밸브의 밸브축인 것

   을 특징으로 하는 구동축과 종동축의 커플링 장치.

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