KR101676282B1 - 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링 - Google Patents

복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링 Download PDF

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문동철
김헌우
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재단법인 중소조선연구원
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Abstract

샤프트 사이를 탄성적으로 연결하여 회전력 전달시 오정렬에 따른 소음 및 진동이 최소화되도록, 본 발명은 동력원의 회전력을 구동장치로 전달하도록 배치된 복수개의 샤프트가 일체로 회전되도록 연결하는 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링에 있어서, 제1샤프트와 일체로 회전되도록 구비되되, 외주부에 원주방향을 따라 복수개의 제1관통공이 형성된 제1플랜지부; 상기 제1플랜지부와 대향되도록 배치되되, 제2샤프트와 일체로 회전되도록 구비되고 외주부에 원주방향을 따라 복수개의 제2관통공이 형성된 제2플랜지부; 상기 각 제1관통공 및 상기 각 제2관통공 사이를 연결하도록 배치되어 원주방향을 따라 복수개 구비되되, 상기 제1샤프트 및 상기 제2샤프트 간의 편심 유동을 탄발적으로 흡수하는 복합재료 재질의 지지파이프; 및 상기 각 지지파이프를 상기 각 관통공에 고정하는 고정수단을 포함하는 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 제공한다.

Description

복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링{segment type coupling using composite material}
본 발명은 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 샤프트 사이를 탄성적으로 연결하여 회전력 전달시 오정렬에 따른 소음 및 진동이 최소화되는 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링에 관한 것이다.
일반적으로, 샤프트는 동력을 전달하거나 동력을 전달하는 부품을 끼워두는 기계요소로, 동력원과 구동장치 사이가 이격된 경우에 샤프트를 통해 동력원의 회전구동력이 구동장치로 전달될 수 있다.
이때, 상기 샤프트는 소형 차량이나 선박 등에서는 동력원에 연결된 입력샤프트, 구동장치에 연결된 출력샤프트, 샤프트 간을 연결하는 연결샤프트 등 2개 내지 3개로 구비될 수 있으며, 대형 선박 등에서 동력원으로부터 구동장치까지 30~50개로 구비될 수 있다.
여기서, 각 샤프트 사이에는 헛돔 없이 회전력이 정확하게 전달되도록 커플링이 구비되며, 상기 각 샤프트는 회전축 방향을 따라 일직선을 이루도록 구비됨이 바람직하나, 제조상의 한계나 사용상의 변형 등으로 샤프트 간의 연결부에는 불가피한 오정렬이 발생된다.
이때, 상기 동력원의 회전력이 샤프트를 따라 전달되면, 샤프트에 미소한 오정렬이 발생된 경우에도 소음과 진동, 이상 작동 등이 발생되며, 이러한 충격은 샤프트를 따라 동력원이나 구동장치로 그대로 전달되어 장치의 내구성을 저하시키는 문제점이 있었다.
이에, 각 샤프트에 연결되는 한쌍의 플랜지와 각 플랜지 사이를 지지 및 연결하도록 탄성적인 소재로 구비된 타이어 형상의 탄성연결부를 포함하는 커플링을 구비하여 샤프트 간의 비틀림 및 오정렬을 수용하는 기술이 고안된 바 있으나, 탄성연결부의 일부분이 손상되는 경우에도 탄성연결부 전체를 교체하여야 하므로 유지 비용이 증가되는 문제점이 있었다.
또한, 샤프트의 직경 및 동력원의 출력에 적합한 커플링을 제조하기 위해 탄성연결부를 성형하는 별도의 금형이 요구되므로 생산 단가가 증가되는 문제점이 있었으며, 커플링이 대형화되는 경우에 편각, 편심 오차를 수용하기 위한 탄성력과, 회전력을 전달하기 위한 구조적인 안정성을 제공하는 강도를 동시에 만족하는 탄성연결부를 제공하기 어려운 문제점이 있었다.
한국 등록특허 제10-0397009호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 샤프트 사이를 탄성적으로 연결하여 회전력 전달시 오정렬에 따른 소음 및 진동이 방지되는 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 동력원의 회전력을 구동장치로 전달하도록 배치된 복수개의 샤프트가 일체로 회전되도록 연결하는 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링에 있어서,
제1샤프트와 일체로 회전되도록 구비되되, 외주부에 원주방향을 따라 복수개의 제1관통공이 형성된 제1플랜지부;
상기 제1플랜지부와 대향되도록 배치되되, 제2샤프트와 일체로 회전되도록 구비되고 외주부에 원주방향을 따라 복수개의 제2관통공이 형성된 제2플랜지부;
상기 각 제1관통공 및 상기 각 제2관통공 사이를 연결하도록 배치되어 원주방향을 따라 복수개 구비되되, 상기 제1샤프트 및 상기 제2샤프트 간의 편심 유동을 탄발적으로 흡수하도록 탄소섬유강화수지 재질의 중공 원통형으로 구비되는 지지파이프; 및
상기 각 지지파이프를 상기 각 관통공에 고정하도록, 상기 각 제1관통공 및 상기 각 제2관통공을 관통하는 볼트부재와, 일단부에 상기 볼트부재가 체결되는 체결홈이 형성되며 타단부에 상기 각 지지파이프의 단부가 끼움 결합되는 고정홈부가 형성된 고정몸체부와, 상기 고정홈부의 내주를 따라 원주방향으로 함몰 형성된 안착홈부에 삽입되어 상기 지지파이프의 단부측 외주면을 반경방향 내측으로 가압 고정하는 탄성부싱을 포함하는 고정수단을 포함하는 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 제공한다.
여기서, 상기 각 제1관통공 및 상기 각 제2관통공은 상기 각 제1플랜지부 및 상기 각 제2플랜지부의 반경 방향 내측 및 외측을 따라 다단으로 형성되고, 상기 각 지지파이프는 원주방향으로 편향 배치된 각 관통공 사이를 연결하여 반경 방향 내측 및 외측을 따라 다단으로 배치되되, 다단 배치된 상호 간이 반대방향의 경사를 갖도록 구비됨이 바람직하다.
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상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명의 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 상기 지지파이프는 일반적인 고무 재질에 비하여 높은 탄성력과 구조강도를 갖는 복합재료로 구비되어 각 관통공 사이를 견고하게 연결하여 회전력을 안정적으로 전달하면서도 휘어짐 내지 압축 변형으로 샤프트 간의 비틀림 및 오정렬에 따른 편심 유동을 흡수할 수 있어 진동 발생 및 진동으로 인한 동력원 내지 구동장치의 손상이 최소화될 수 있다.
둘째, 상기 지지파이프는 분리된 복수개의 부재로 구비되므로 각 지지파이프가 각 관통공에 독립적으로 결합 및 분리될 수 있어 각 지지파이프 중 손상된 일부만 선택적으로 교체가능하여 제품의 유지비용이 현저히 절감될 수 있다.
셋째, 하나의 규격으로 제조된 각 지지파이프는 설치 갯수 조절을 통해 다양한 직경의 샤프트에 적용될 수 있으므로 샤프트에 직경에 대응되는 규격별 커플링을 제조하기 위한 별도의 금형 설계가 요구되지 않아 제품의 생산성 및 호환성이 현저히 향상될 수 있다.
넷째, 상기 각 관통공에는 각 지지파이프의 단부측 외주를 감싸 지지하는 지지부가 구비되므로 지지파이프의 반경 방향 유동 없이 견고한 고정이 가능하며, 탄성 변형시 압력으로 지지파이프의 단부측이 벌어지거나 찢어지는 등 변형/손상이 최소화되므로 제품의 내구성이 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링의 플랜지부를 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 나타낸 정면도.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 나타낸 평면도.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 나타낸 정면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 나타낸 단면도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링의 플랜지부를 나타낸 정면도이다.
도 1 내지 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링(100)은 제1플랜지부(10), 제2플랜지부(20), 지지파이프(30), 그리고 고정수단(40)을 포함한다.
여기서, 상기 세그먼트형 커플링(100)은 동력원의 회전력을 구동장치로 전달하도록 배치된 복수개의 샤프트가 일체로 회전되도록 연결하는 부품을 의미한다.
즉, 상기 커플링은 하나의 샤프트 및 인접한 다른 하나의 샤프트가 헛돌지 않고 일체로 회전되도록 연결하여 동력원의 회전력이 각 샤프트를 거쳐 구동장치로 전달될 수 있도록 한다.
이때, 상기 샤프트는 동력원에 구비된 동력축과, 구동장치에 구비된 구동축, 동력축과 구동축 사이의 연결축을 포함하는 의미로 이해함이 바람직하다.
한편, 상기 제1플랜지부(10)는 제1샤프트(A1)와 일체로 회전되도록 구비되되, 외주부에 원주방향을 따라 복수개의 제1관통공(11)이 형성된다.
여기서, 상기 제1플랜지부(10)는 상기 제1샤프트(A1)와 별도로 구비되어 키 결합 내지 기어 결합 등으로 상호 결합되어 일체로 회전되는 것도 가능하고, 상기 제1샤프트의 단부에 일체로 구비되는 것도 가능하며, 본 실시예에서는 별도로 구비된 경우를 예로써 설명한다.
이때, 상기 제1플랜지부(10)는 제1샤프트(A1)의 축방향으로 연장된 원기둥 형상의 제1몸체부(10b)와, 상기 제1몸체부(10b)의 외주를 따라 반경방향으로 돌설된 원판형 제1지지날개부(10a)를 포함할 수 있으며, 상기 제1몸체부(10b) 및 상기 제1지지날개부(10a)는 일체로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 제1플랜지부(10)의 외주부는 상기 제1지지날개부(10a)를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다. 그리고, 상기 제1몸체부(10b)의 중앙부에는 상기 제1샤프트와 키결합되는 키홈부(12)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1지지날개부(10a)에는 원주방향을 따라 복수개의 제1관통공(11)이 형성되며, 상기 제1관통공(11)은 상기 제1샤프트(A1)와 평행한 방향을 따라 상기 제1지지날개부(10a)의 일면과 타면을 관통하도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 제2플랜지부(20)는 상기 제1플랜지부(10)와 대향되도록 배치되되, 제2샤프트(A2)와 일체로 회전되도록 구비되고 외주부에 원주방향을 따라 복수개의 제2관통공(21)이 형성된다.
이때, 상기 제2플랜지부(20)는 상기 제1플랜지부(10)와 동일한 구조로 형성될 수 있으며, 상기 제1샤프트(A1) 및 상기 제2샤프트(A2)는 다단 배치된 복수개의 샤프트 중 인접한 두개의 샤프트를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.
여기서, 상기 제2플랜지부(20)는 상기 제2샤프트(A2)와 별도로 구비되어 키 결합 내지 기어 결합 등으로 상호 결합되어 일체로 회전되는 것도 가능하고, 상기 제2샤프트의 단부에 일체로 구비되는 것도 가능하며, 본 실시예에서는 별도로 구비된 경우를 예로써 설명한다.
이때, 상기 제2플랜지부(20)는 제2샤프트(A2)의 축방향으로 연장된 원기둥 형상의 제2몸체부(20b)와, 상기 제2몸체부(20b)의 외주를 따라 반경방향으로 돌설된 원판형 제2지지날개부(20a)를 포함할 수 있으며, 상기 제2몸체부(20b) 및 상기 제2지지날개부(20a)는 일체로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 제2플랜지부(20)의 외주부는 상기 제2지지날개부(20a)를 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다. 그리고, 상기 제2몸체부(20)의 중앙부에는 상기 제2샤프트와 키결합되는 키홈부(22)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2지지날개부(20a)에는 원주방향을 따라 복수개의 제2관통공(21)이 형성되며, 상기 제2관통공(21)은 상기 제2샤프트(A2)와 평행한 방향을 따라 상기 제2지지날개부(20a)의 일면과 타면을 관통하도록 형성될 수 있다.
이때, 제1플랜지부(10) 및 상기 제2플랜지부(20)는 제1지지날개부(10a) 및 제2지지날개부(20a)가 상호 대면되도록 배치되며, 제1관통공(11) 및 제2관통공(21)은 동일한 갯수로 형성될 수 있다.
한편, 상기 지지파이프(30)는 상기 각 제1관통공(11) 및 상기 각 제2관통공(21) 사이를 연결하도록 배치되어 원주방향을 따라 복수개 구비되되, 상기 제1샤프트(A1) 및 상기 제2샤프트(A2) 간의 편심 유동을 탄발적으로 흡수하는 복합재료 재질로 구비된다.
즉, 상기 지지파이프(30)는 하나의 플랜지부에 형성된 관통공의 갯수에 대응되는 갯수로 구비되어 상호 대향되는 제1관통공과 제2관통공 사이에 배치될 수 있으며, 이는 하나의 제1관통공 및 그에 대응되는 제2관통공 사이에 하나의 지지파이프가 배치되는 것으로 이해할 수 있다.
그리고, 상기 각 지지파이프(30)의 양단부는 고정수단(40)에 의해 각 관통공(11,21)에 고정되며, 각 제1관통공(11)과 각 제2관통공(21) 사이를 연결함에 따라 상기 각 플랜지부(10,20)가 일체로 회전될 수 있으며, 제1샤프트의 회전력이 제2샤프트로 전달될 수 있다.
여기서, 상기 복합재료는 상호 모순되는 특성을 동시에 향상시키기 위해 두 개 이상의 소재의 조합으로 이루어진 재료를 의미하며, 본 발명에서는 탄성력과 강성이 개선된 재료를 의미하는 것으로 이해할 수 있다.
이때, 상기 복합재료는 화학적으로 상이하고 뚜렷한 경계에 의해 상호 구분된 복수개의 상(phase)으로 이루어질 수 있으며, 다양한 금속, 세라믹 고분자 재료의 조합으로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 지지파이프(30)는 복합재료로 구비됨에 따라 일반적인 고무 재질에 비해 높은 탄성력과 구조강도를 가질 수 있으며, 높은 탄성력을 통해 샤프트 간의 비틀림 및 오정렬에 따른 편심 유동을 탄발적으로 흡수하면서도 높은 구조강도를 통해 각 플랜지부(10,20)가 헛돔 없이 일체로 회전되도록 각 관통공 사이를 견고하게 연결하여 회전력의 안정적인 전달이 가능하다.
이때, 상기 지지파이프(30)는 중공 원통형의 탄소섬유강화수지(carbon fiber reinforced resin)로 구비되어, 높은 구조강도와 탄성력을 가질 수 있다.
각각의 샤프트는 동력원과 구동장치 사이에 일직선을 이루도록 배치 및 연결됨이 가장 바람직하나, 샤프트 간의 배치형태나 제조상의 한계, 사용 중 자중이나 외력, 열 등에 의한 변형으로 각 샤프트의 중심축이 상호 어긋나거나, 소정 각도로 비틀린 상태로 연결될 수 있다.
즉, 상기 각 샤프트 간의 비틀림 및 오정렬이 발생되면 각 플랜지부(10,20)가 동심에서 벗어난 상태로 배치되거나 평행한 상태에서 벗어나 상호 상이한 각도로 배치될 수 있는데, 상기 각 지지파이프(30)는 휘어짐 내지 압축 변형을 통해 상호 대응된 관통공 사이의 연결을 안정적으로 유지할 수 있다.
또한, 각 샤프트가 비틀림 내지 오정렬된 상태로 회전되면 편심 유동이 발생되고, 상호 대향되는 관통공 사이에 상대적인 위치변화 내지는 간격변화가 발생될 수 있다.
이때, 상기 각 지지파이프는 편심 유동시 발생될 수 있는 관통공 간의 위치 변화나 간격 변화를 수용하며 탄성적으로 변형되어 상호 대응되는 관통공 사이의 연결을 안정적으로 유지할 수 있다.
이에 따라, 샤프트 간의 회전력 전달이 안정적으로 이루어지면서도 샤프트 간의 비틀림 및 오정렬에 따른 편심 유동이 샤프트 간의 연결부분에서 흡수되어 진동 발생 및 진동으로 인한 회전력의 손실, 동력원 내지 구동장치의 손상이 최소화될 수 있다.
한편, 상기 고정수단(40)은 상기 각 지지파이프(30)의 양단부를 상기 각 관통공(11,21)에 고정한다. 이때, 상기 고정수단(40)은 상기 각 관통공(11,21)을 관통하는 볼트부재(b)로 구비될 수 있으며, 플랜지부(10,20)와 지지파이프(30) 간의 연결을 매개하는 별도의 금속부재(도 3의 241 참조)로 구비되는 것도 가능하며, 본 실시예에서는 고정수단(40)이 볼트부재(b)로 구비된 것을 예로써 설명한다.
상세히, 상기 지지파이프(30)는 내부에 중공이 형성된 원통형 부재로 구비된다. 이때, 상기 중공의 내주에는 볼트부재(b)의 나사 체결을 위한 나사산이 형성되는 것도 가능하며, 볼트부재(b)의 회전 삽입시 중공의 내주가 볼트부재(b)의 나사산에 의해 절삭되거나 억지 끼움되며 상호 체결되는 것도 가능하다.
그리고, 상기 볼트부재(b)의 헤드부가 상기 플랜지부(10,20)의 일면에 구속된 상태에서 상기 관통공(11,21)을 통과한 볼트부재(b)의 단부가 상기 지지파이프(30)의 내부 중공에 나사 체결됨에 따라 상기 지지파이프(30)가 각 관통공(11,21)에 고정될 수 있다.
이때, 상기 지지파이프(30) 및 상기 고정수단(b)은 분리된 복수개의 부재로 구비되므로 각 지지파이프의 결합 및 분리가 독립적으로 이루어질 수 있으며, 각 지지파이프(30) 중 손상된 일부만 선택적으로 교체할 수 있어 제품의 유지비용이 현저히 절감될 수 있다.
또한, 하나의 규격으로 제조된 각 지지파이프는 설치 갯수 조절을 통해 다양한 직경의 샤프트를 연결하는 데 사용될 수 있으므로 샤프트의 규격에 대응되는 커플링을 제조하기 위한 별도의 금형 설계가 요구되지 않으므로 제품의 생산성 및 호환성이 현저히 향상될 수 있다.
한편, 상기 각 관통공(11,21)에는 상기 각 지지파이프(30)의 단부측 외주를 감싸 지지하는 지지부(21a)가 구비됨이 바람직하다.
즉, 상기 관통공 및 상기 지지파이프의 연결부분에는 상기 지지파이프(30)의 단부측 외주를 감싸 지지하는 지지부가 구비될 수 있으며, 상기 지지부는 상기 플랜지부의 각 관통공에 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 부품으로 구비되어 상기 관통공에 장착되는 것도 가능하다.
예를 들어, 상기 지지부(21a)는 상기 관통공(11,21)에서 지지파이프(30)와 대향되는 단부측이 단턱지게 확관되어 형성된 홈으로 구비될 수 있으며, 상기 관통공에서 지지파이프와 대향되는 단부측 테두리를 따라 축방향으로 돌설된 돌기로 구비되는 것도 가능하고, 상기 고정수단(40)이 별도의 금속부재로 구비된 경우에는 고정수단에 지지부가 형성되는 것도 가능하며, 본 실시예에서는 관통공의 단부측에 구비된 홈 형태의 지지부를 예로써 도시 및 설명한다.
상세히, 상기 각 지지파이프(30)의 단부는 상기 지지부(21a)의 내부로 삽입된 상태에서 각 관통공(11,21)에 고정될 수 있다. 이에 따라, 상기 지지파이프(30)의 외주가 지지부(21a)에 의해 구속됨에 따라 각 플랜지부(10,20)의 편심 유동 내지는 이에 따른 지지파이프(30)의 탄성 변형시 지지파이프(30) 단부의 반경 방향 유동이 방지될 수 있으며, 지지파이프(30)가 한층 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 금속 등의 고강도 소재로 구비된 지지부(21a)는 지지파이프(30)의 단부측 외형을 고정시켜 탄성 변형시 가해진 압력에 의해 지지파이프(30)의 단부측에 벌어지거나 찢어지는 등의 변형 및 손상 발생을 최소화시킬 수 있으며, 이를 통해 제품의 내구성이 개선될 수 있다.
더욱이, 상기 지지파이프(30)는 지지부(21a)에 삽입됨에 따라 각 관통공(11,21)의 위치에 가고정될 수 있으며, 가고정된 상태의 지지파이프(30)에 볼트부재(b)를 체결함에 따라 한층 용이한 조립이 가능하다.
한편, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 나타낸 단면도이다. 본 실시예에서는 고정수단(240)을 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 3에서 보는 바와 같이, 상기 고정수단(240)은 볼트부재(b), 고정몸체부(241), 그리고 탄성부싱(242)으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 볼트부재(b)는 상기 각 관통공(211,221)을 관통하도록 구비되며, 상기 볼트부재(b)의 헤드부가 상기 플랜지부(210,210)의 일면에 구속된 상태에서 상기 관통공(211,221)을 통과한 볼트부재(b)의 단부가 상기 고정몸체부(241)에 체결되어, 상기 고정몸체부(241)가 상기 관통공(211,221)에 고정될 수 있다.
그리고, 상기 지지파이프(230)는 상기 고정몸체부(241)를 통해 관통공(211,221)에 고정될 수 있다.
또한, 상기 고정몸체부(241)는 스틸(steel) 등 고강도를 가진 소재로 구비될 수 있으며, 상기 플랜지부(210,220)와 지지파이프(230) 간의 연결을 매개할 수 있다.
이때, 상기 고정몸체부(241)의 일단부에는 상기 볼트부재(b)가 체결되는 체결홈(241a)이 형성되며, 타단부에 상기 각 지지파이프(230)의 단부가 끼움 결합되는 고정홈부(241b)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 탄성부싱(242)은 상기 고정홈부(241b)의 내주를 따라 원주방향으로 함몰 형성된 안착홈부(241c)에 삽입되며, 상기 지지파이프(230)의 단부측 외주면을 반경방향 내측으로 가압 고정하여 상기 고정홈부(241b)로부터의 이탈을 방지할 수 있다.
이에 따라, 상기 지지파이프(230)의 내부에 볼트부재(b)와의 체결을 위한 나사산이 별도로 구비되지 않더라도 각 관통공(211,221)에 견고하게 고정될 수 있으므로 지지파이프(230)의 성형 공정이 간소화될 수 있으며 제조단가의 절감을 통해 제품의 생산경제성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 고정몸체부(241)의 타단부측 고정홈부(241b)의 테두리 부분이 고정홈부(241b)에 삽입된 상기 지지파이프(230)의 단부측 외주를 감싸 지지하는 지지부의 역할을 수행함에 따라 상기 관통공(211,221)에서 홈 내지 돌기 등 지지부의 역할을 위한 구조가 생략될 수 있으며, 플랜지부(210,220) 사이의 대향면에서 지지파이프(230)와 연결되는 부분이 평탄하게 구비될 수 있다.
이에 따라, 지지파이프의 결합시 지지파이프의 단부를 지지부의 내부로 삽입하기 위해 플랜지부(210,220) 사이의 간격을 조절하지 않더라도, 지지파이프(230)가 플랜지부(210,220) 사이의 공간을 따라 반경 방향으로 손쉽게 조립 및 분리될 수 있다.
즉, 볼트부재(b)를 해제하여 손상된 지지파이프(230) 및 고정몸체부(241)를 반경방향으로 손쉽게 제거할 수 있으며, 양단부에 고정몸체부(241)가 결합된 지지파이프(230)가 플랜지부 사이의 공간을 따라 반경방향으로 손쉽게 삽입되어 고정될 수 있으므로 지지파이프(230)의 교체 편의성이 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 나타낸 정면도이다. 본 실시예에서는 지지파이프의 배치형태를 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예 및 다른 실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4에서 보는 바와 같이, 상기 각 지지파이프(330a,330b)는 원주방향을 따라 상호 편향되도록 배치된 각 관통공 사이를 경사지게 연결하되, 상기 각 지지파이프(330a,330b) 중 적어도 어느 하나의 경사방향은 다른 지지파이프와 상이하게 구비될 수 있다.
상세히, 상기 제1플랜지부(310) 및 상기 제2플랜지부는 제1관통공(311a) 및 제2관통공(321a)이 원주방향을 따라 상호 편향되도록 배치될 수 있다. 이때, 상기 지지파이프(330a,330b)는 상호 편향된 제1관통공(311a) 및 제2관통공(321a)에 각각 고정되어 원주방향을 따라 경사지게 배치될 수 있다.
예를 들어, 첫번째 지지파이프(330a)는 첫번째 제1관통공(311a) 및 첫번째 제1관통공(311a)으로부터 원주방향을 따라 시계방향으로 편향된 제2관통공(321a) 사이에 경사지게 연결되고, 두번째 지지파이프(330b)는 두번째 제1관통공(311b)을 건너 세번째 제1관통공(311c) 및 세번째 제1관통공(311c)으로부터 원주방향을 따라 반시계방향으로 편향된 제2관통공(321b) 사이에 경사지게 연결될 수 있다.
여기서, 상기 각 지지파이프가 경사각도에 따라 휘어진 상태로 각 관통공에 연결되는 것도 가능하며, 각 관통공이 연결되는 지지파이프의 각도에 따라 경사지게 형성되는 것도 가능하다.
이에 따라, 하나의 샤프트로부터 다른 하나의 샤프트로의 회전력 전달시 지지파이프에 탄성 변형에 의해 소실되는 량이 최소화되어, 샤프트 간의 회전력 전달이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있다.
즉, 상이한 방향으로 경사지게 배치된 지지파이프(330a,330b)의 조합을 통해 정역 회전방향의 강성을 최대화하여 회전력의 효율적인 전달이 가능하다.
또한, 상기 지지파이프가 축방향에서 벗어난 방향으로 배치됨에 따라 축방향 압력에 의한 휘어짐 변형이 원활하게 이루어질 수 있으므로 플랜지부 간의 간격 변화가 더욱 안정적으로 수용될 수 있다.
물론, 상기 관통공이 플랜지부의 반경 방향 내측 및 외측을 따라 다단으로 형성된 경우에 상기 지지파이프는 원주방향을 따라 경사지게 배치됨과 더불어 반경방향을 따라서도 경사지게 배치되는 것도 가능하다.
도 5는 본 발명의 제4실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 나타낸 평면도이며, 도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링을 나타낸 정면도이다.
본 실시예에서는 지지파이프의 배치형태를 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 5 내지 도 6에서 보는 바와 같이, 상기 각 관통공(411a,411b,421a,421b)은 상기 각 플랜지부(410,420)의 반경 방향 내측 및 외측을 따라 다단으로 형성될 수 있다.
이때, 상기 각 지지파이프(430)는 원주방향으로 편향 배치된 각 관통공 사이를 연결하여 반경 방향 내측 및 외측을 따라 다단으로 배치되되, 다단 배치된 상호 간(430a,430b)이 반대방향의 경사를 갖도록 구비될 수 있다.
즉, 상기 지지파이프(430)는 반경 방향 내측을 따라 형성된 관통공 사이를 연결하는 내측 지지파이프와, 반경 방향 외측을 따라 형성된 관통공 사이를 연결하는 외측 지지파이프를 포함하며, 상기 내측 지지파이프 및 상기 외측 지지파이프는 상호 반대방향의 경사를 갖도록 구비될 수 있다.
상세히, 상기 관통공은 상기 각 플랜지부(410,420)의 반경 방향 외측을 따라 큰 반경의 원을 그리도록 형성된 복수개의 외측 관통공(411a,421a)과, 상기 각 플랜지부(410,420)의 반경 방향 내측을 따라 작은 반경의 원을 그리도록 형성된 복수개의 내측 관통공(411b,421b)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 지지파이프(430)는 상호 편향 배치된 제1관통공 및 제2관통공에 각각 고정되어 원주방향을 따라 경사지게 배치될 수 있다.
예를 들어, 외측 제1관통공(411a) 및 상기 외측 제1관통공(411a)으로부터 반시계방향으로 편향 배치된 외측 제2관통공(421a)을 연결하는 외측 지지파이프(430a)는 반시계방향을 따라 경사지게 배치될 수 있다.
그리고, 내측 제1관통공(411b) 및 상기 내측 제1관통공(411b)으로부터 시계방향으로 편향 배치된 내측 제2관통공(421b)을 연결하는 내측 지지파이프(430b)는 시계방향을 따라 경사지게 배치될 수 있다.
여기서, 상기 각 관통공은 연결되는 지지파이프의 배치각도에 대응하여 경사지게 형성될 수 있으며, 상기 지지파이프가 휨변형된 상태에서 상기 지지파이프의 양단부가 편향 배치된 각 관통공에 고정되는 것도 가능하다.
이에 따라, 샤프트의 정역회전시 원주방향으로 경사지게 배치된 지지파이프를 통해 회전력의 전달이 한층 안정적으로 이루어질 수 있다. 또한, 각 지지파이프가 축방향에서 벗어나는 방향으로 배치됨에 따라 축방향 압력에 의한 휘어짐 변형이 한층 용이하게 이루어질 수 있어 플랜지부 간의 간격 변화가 더욱 안정적으로 수용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100,200,300,400: 세그먼트형 커플링 10,210,310,410: 제1플랜지부
11,211,311a,311b,411a,411b: 제1관통공 20,220,420: 제2플랜지부
21,221,321a,321b,421a,421b: 제2관통공 40,240: 고정수단
30,230,330a,330b,430a,430b: 지지파이프

Claims (5)

  1. 동력원의 회전력을 구동장치로 전달하도록 배치된 복수개의 샤프트가 일체로 회전되도록 연결하는 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링에 있어서,
    제1샤프트와 일체로 회전되도록 구비되되, 외주부에 원주방향을 따라 복수개의 제1관통공이 형성된 제1플랜지부;
    상기 제1플랜지부와 대향되도록 배치되되, 제2샤프트와 일체로 회전되도록 구비되고 외주부에 원주방향을 따라 복수개의 제2관통공이 형성된 제2플랜지부;
    상기 각 제1관통공 및 상기 각 제2관통공 사이를 연결하도록 배치되어 원주방향을 따라 복수개 구비되되, 상기 제1샤프트 및 상기 제2샤프트 간의 편심 유동을 탄발적으로 흡수하도록 탄소섬유강화수지 재질의 중공 원통형으로 구비되는 지지파이프; 및
    상기 각 지지파이프를 상기 각 관통공에 고정하도록, 상기 각 제1관통공 및 상기 각 제2관통공을 관통하는 볼트부재와, 일단부에 상기 볼트부재가 체결되는 체결홈이 형성되며 타단부에 상기 각 지지파이프의 단부가 끼움 결합되는 고정홈부가 형성된 고정몸체부와, 상기 고정홈부의 내주를 따라 원주방향으로 함몰 형성된 안착홈부에 삽입되어 상기 지지파이프의 단부측 외주면을 반경방향 내측으로 가압 고정하는 탄성부싱을 포함하는 고정수단을 포함하는 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 제1관통공 및 상기 각 제2관통공은 상기 각 제1플랜지부 및 상기 각 제2플랜지부의 반경 방향 내측 및 외측을 따라 다단으로 형성되고,
    상기 각 지지파이프는 원주방향으로 편향 배치된 각 관통공 사이를 연결하여 반경 방향 내측 및 외측을 따라 다단으로 배치되되, 다단 배치된 상호 간이 반대방향의 경사를 갖도록 구비됨을 특징으로 하는 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링.
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