KR101879179B1 - 날개형 엘라스토머 커플링 및 클램프 링 - Google Patents

날개형 엘라스토머 커플링 및 클램프 링 Download PDF

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Abstract

커플링은 대략 샤프트 축에 정렬된 두개의 샤프트들 사이에서 토크를 전달한다. 상기 커플링은 대략 상기 샤프트 축에 정렬된 중심축을 가진다. 상기 커플링은 대략 샤프트축과 정렬된 중심축을 가진다. 상기 커플링은 상기 커플링 중심축과 평행하게 연장되는 단부들 및 상기 단부들 사이로 연장되는 아치형 부분들을 갖는 아치형 커플링 세그먼트들을 포함한다. 상기 아치형 커플링 세그먼트들은 링으로 배열되되 인접 세그먼트들은 단부 대 단부로 배열되어서 상기 커플링을 형성한다. 각각의 커플링 부분은 샤프트에 작동식으로 부착되도록 구성된 제 1 클램프 링 및 다른 샤프트에 작동식으로 연결되도록 구성된 제 2 클램프 링을 포함한다. 엘라스토머 재료가 양자의 클램프 링들 사이로 연장된다. 상기 엘라스토머 재료는 상기 아치형 커플링 세그먼트의 각각의 단부에 인접한 영역들에서 각각의 클램프 링에서 축방향 및 원주방향으로 연장된다.

Description

날개형 엘라스토머 커플링 및 클램프 링{WINGED ELASTOMERIC COUPLING AND CLAMP RING}
본원은 본원에서 참고로 합체된 2013년 12월 20일자 출원된 미국 일련의 번호 제 14/135,813호의 유익을 청구한다.
본원은 일반적으로 대략 샤프트 축에 정렬된 2개의 샤프트들 사이에서 토크를 전달하기 위한 엘라스토머 커플링, 즉 한쌍의 축방향으로 이격된 샤프트들을 연결하는 엘라스토머 커플링에 관한 것이다.
상기 커플링은 엘라스토머 요소를 포함하는 재료에 봉입 또는 매립되고 고정되는 플랜지 부분들을 갖는 클램프 링들을 가진다. 엘라스토머 요소는 엘라스토머 요소 및 클램프 링들 사이의 분리력을 최소화하는 날개형 부분들을 가진다.
본 발명의 목적은 대략 샤프트 축에 정렬된 두개의 샤프트들 사이에서 토크를 전달하는 커플링을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 커플링은 대략 샤프트 축에 정렬된 두개의 샤프트들 사이에서 토크를 전달한다. 상기 커플링은 대략 상기 샤프트 축에 정렬된 중심축을 가진다. 상기 커플링은 대략 샤프트축과 정렬된 중심축을 가진다. 상기 커플링은 상기 커플링 중심축과 평행하게 연장되는 단부들 및 상기 단부들 사이로 연장되는 아치형 부분들을 갖는 아치형 커플링 세그먼트들을 포함한다. 상기 아치형 커플링 세그먼트들은 링으로 배열되되 인접 세그먼트들은 단부 대 단부로 배열되어서 상기 커플링을 형성한다. 각각의 커플링 부분은 샤프트에 작동식으로 부착되도록 구성된 제 1 클램프 링 및 다른 샤프트에 작동식으로 연결되도록 구성된 제 2 클램프 링을 포함한다. 엘라스토머 재료가 양자의 클램프 링들 사이로 연장된다. 상기 엘라스토머 재료는 상기 아치형 커플링 세그먼트의 각각의 단부에 인접한 영역들에서 각각의 클램프 링에서 축방향 및 원주방향으로 연장된다.
도 1은 샤프트 허브 및 커플링의 분해 사시도.
도 2는 도 1의 반-환형 커플링 부분의 사시도.
도 3은 도 2의 반-환형 커플링 부분의 전면도.
도 4는 도 2의 반-환형 커플링 부분의 측면도.
도 5는 도 4의 도면의 반대편인, 도 2의 반-환형 커플링 부분의 대안 측면도.
도 6은 반-환형 커플링 부분의 대안 실시예의 사시도.
도 7은 도 6의 반-환형 커플링 부분의 측면도.
도 8은 반-환형 커플링 부분의 대안 실시예의 사시도.
도 1에 있어서, 대략 샤프트 축(A-A)에 정렬된 2개의 샤프트들(22,24) 사이에서 토크를 전달하기 위한 엘라스토머 커플링(20)이 도시된다. 상기 커플링은 아치형 커플링 세그먼트들(26a, 26b)을 포함한다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 커플링은 상기 커플링의 링과 접대하는 단부들(27)과 함께 배열된 2개의 반-환형 부분 또는 커플링 절반부들을 포함한다. 상기 도면은 절반부들 또는 반-환형 커플링 부분을 포함하는 아치형 커플링 세그먼트를 도시하지만, 다른 구성들도 사용될 수 있다. 예를 들어, 아치형 커플링 세그먼트들은 예를 들어, 하나의 절반 아치형 세그먼트 및 2개의 1/4 아치형 세그먼트들과 같은 1/4 또는 1/3 또는 그 조합들을 포함할 수 있다. 각각의 커플링 부분은 일반적으로 샤프트 축(A-A)과 일치하는 중심축(B-B)을 갖는 커플링(20)을 형성하기 위하여 샤프트 허브(28) 주위에 배열될 수 있다.
도 4 및 도 5에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 반-환형 커플링 부분(26a, 26b)은 제 1 및 제 2 축방향 반대편 측부들(32,34)을 갖는 중심 요소(30)를 포함한다. 중심 요소(30)는 제 1 축방향 측부(32)를 형성하는 제 1 레그 부분(36) 및 제 2 축방향 측부(34)를 형성하는 제 2 레그 부분(38)을 가지며 교량 부분(40)이 각각의 레그 부분(36,38) 사이에서 연장되어서 커플링 중심 요소를 형성한다. 따라서, 상기 중심 요소의 제 1 및 제 2 레그 부분들은 커플링 중심축에 대해서 방사상으로 이격 위치된 교량 부분에 의해서 일체로 연결된다. 중심 요소는 고무, 우레탄 또는 그 유도체와 같은 임의의 적당한 엘라스토머 재료로 형성될 수 있다.
각각의 커플링 부분은 측부로부터 연장되는 클램프 링(50,52)을 가진다. 상기 커플링이 반-환형 부분을 포함할 때, 상기 클램프 링은 또한 반-환형 몸체들을 포함할 수 있다. 클램프 링은 강철, 플라스틱 등과 같은 임의의 강성 재료로 제조될 수 있다. 상기 중심 요소가 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 레그 부분들과 함께 형성될 때, 각각의 클램프 링은 커플링 중심축을 따라 각각의 레그 부분으로부터 축방향으로 연장될 수 있다. 각각의 클램프 링(50,52)은 중심 요소 내에 매립될 수 있는 플랜지 부분(미도시)을 가질 수 있다. 중심 요소가 제 1 및 제 2 레그 부분들과 함께 형성될 때, 각각의 클램프 링 플랜지 부분은 중심 요소의 각각의 레그 부분에 매립될 수 있다. 상기 플랜지 부분은 클램프 링에서 가공되거나 또는 다르게는 스웨이징(swaging) 또는 펀칭 동작을 통해서 클램프 링의 일체형 부분으로서 형성될 수 있다. 플랜지 부분은 또한 클램프 링에 접합, 용접 또는 다르게 부착되거나 또는 클램프 링에 침착될 수 있다. 각각의 클램프 링은 또한 커플링이 샤프트 허브에 부착될 수 있게 허용하기 위하여 중심 요소로부터 외향으로 연장되는 부착 부분을 가진다.
도 1에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 허브(28)는 일반적으로 동일하게 구성되고 일반적으로 환형이며 금속과 같은 임의의 적당한 일반적인 강성 재료로 제조될 수 있다. 제 1 및 제 2 허브(28)는 각각 제 1 및 제 2 샤프트(22,24)와 연결 또는 결합되도록 구성된 내부 축방향 보어 또는 표면(60)을 포함한다. 또한, 제 1 및 제 2 허브들은 각각 커플링의 클램프 링에 의해서 각각 결합되는 외부 원통형 표면(62)을 각각 포함한다.
커플링 클램프 링 부착 부분은 샤프트(22,24)의 제 1 및 제 2 허브(28)와 연결되도록 구성된다. 클램프 링(50,52)은 샤프트 허브(28)를 둘러쌀 수 있다. 예를 들어, 각각의 커플링 부분은 반-환형 형상을 가지며 각각의 클램프 링은 반-원통형을 갖는 일반적인 반-환형일 수 있다. 허브의 외부 원통형 표면(62)은 클램프 링 부착 부분들의 내면(70)과 결합될 수 있고 실질적으로 허브의 외면을 통해서 결합될 수 있다. 예시를 통해서, 샤프트 허브들이 샤프트 축을 따라 이동할 수 없는 제로 틈새의 적용 유형에서, 제 1 반-환형 커플링 부분은 샤프트 허브의 반-환형 부분에 설치되고 제 2 반-환형 커플링 부분은 샤프트 허브의 잔여 반-환형 부분에 설치될 수 있다. 비록, 도면에 도시되지 않았지만, 클램프 링은 허브의 측면과 결합할 수 있다.
설치를 허용하기 위하여, 제 1 및 제 2 허브(28)는 또한 외면 주위에서 원주방향으로 이격된 복수의 홀들(72)을 각각 포함하고 클램프 링 부착 부분은 클램프 링 주위에 원주방향으로 이격된 복수의 홀들(74)을 가질 수 있다. 허브 고정자 홀들(72)은 클램프 링 홀(74)과 일치함으로써, 클램프 링 홀들이 허브 홀들과 정합될 수 있게 한다. 클램프 링은 클램프 링 홀(74)을 통해서 기계식 고정자(76)를 통과시키고 샤프트 허브 홀(72) 안으로 나사체결함으로써 샤프트 허브에 고정될 수 있다. 클램프 링에서의 홀(74)은 오정렬이 있을 때 클램프 링들이 샤프트 허브에 연결될 수 있게 허용하도록 세장형 또는 슬롯들로서 형성될 수 있다. 오정렬이 존재할 때 세장형 홀들 또는 슬롯들을 제공함으로써, 설치자는 클램프 링들을 통해서 고정자들을 허브 내의 나사형 홀들과 정렬시킬 수 있는 능력을 가진다. 틈새 홀들 대신에 슬롯은 허브들 사이에 평행하거나 및/또는 각도 오정렬이 있을 때 고정자들이 클램프 링들의 슬롯들을 통과하여 허브들의 나사형 홀들 안으로 진입할 수 있게 허용한다. 비록, 도면에 도시되지 않았지만, 핀 또는 다른 고정자 수단도 역시 클램프 링들을 샤프트 허브들에 고정하는데 사용될 수 있다.
각각의 커플링 부분(또는 단일 통합 커플링의 경우에)은 양호하게는, 수지 이송 성형 프로세스(resin transfer molding process)에 의해서 행해진다. 수지는 중심 요소를 형성하기 위하여 유리 섬유 재료를 함침하기 위하여 몰드 안으로 사출될 수 있다. 수지 함침 재료는 그 다음 경화될 수 있다. 클램프 링들은 수지 재료를 몰드 안으로 적용하는 중에 중심 요소에 고정되고, 경화할 때 또는 차후에 몰드로부터 중심 요소를 제거할 수 있다.
클램프 링으로부터 엘라스토머를 분리시키는 힘이 반 환형 커플링 부분(26a, 26b)의 단부(27)에서 가장 크다. 이 힘들은 엘라스토머 중심 요소 및 클램프 링 사이의 접합부의 분리 또는 파손을 유발할 수 있다. 이러한 분리 또는 파손은 상기 커플링이 전후 주기적으로 또는 연속적으로 굽혀질 때 종종 확대된다. 단부(27)에서 접합 영역을 증가시키기 위하여, 엘라스토머의 날개형 부분(100)이 제공된다. 각각의 날개형 부분(100)은 클램프 링 부착 부분을 따라 중심 요소(30)의 측면(32,34)으로부터 축방향으로 연장되는 엘라스토머 재료를 포함한다. 날개형 부분(100)은 클램프 링 부착 부분을 향하여 테이퍼질 수 있다. 날개형 부분은 각각의 클램프 링(50,52)의 원위 단부 또는 주변부로 연장될 수 있다. 축방향 연장부(102)(도 4)의 양은 클램프 링에 대한 엘라스토머의 접합을 증가시키기에 충분한 영역을 제공하도록 원하는 대로 선택될 수 있다. 날개형 부분(100)은 클램프 링 주위의 단부(27)로부터 원주방향으로 연장될 수 있다. 원주방향 연장부(104)(도 2)의 양은 클램프 링에 대한 엘라스토머의 접합을 증가시키기에 충분한 영역을 제공하도록 원하는 대로 선택될 수 있다. 날개형 부분(100)의 원주방향 및 축방향 연장부들(102,104)은 단부(27)에서 접합분리 힘의 영향을 지탱하기에 충분한 접합 영역을 형성하도록 원하는 대로 선택될 수 있다. 커플링 부분의 단부(27)에서 엘라스토머의 날개형 부분(100)을 배치하면, 커플링의 전체 비틀림 강도에 미치는 영향을 최소화할 수 있다. 날개형 부분(100)의 수는 엘라스토머 및 클램프 링 사이의 접합 영역의 원하는 양을 생성하기에 필요한 대로 선택될 수 있다.
상기 접합 영역에서 추가 증가를 제공하기 위하여, 상기 날개형 부분은 클램프 링의 다른 영역에 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 날개형 부분은 클램프 링(50,52)의 단부(27)에 제공되고 또한 단부의 중간 영역에 제공되어서, 클램프 링 홀들(74) 주위에 틈새를 남긴다. 도 8은 그로밋(110)이 클램프 링 홀들(74)에 제공되고 날개형 부분이 그로밋(110) 주위로 연장되는 다른 예를 도시한다. 도 8에서, 상기 엘라스토머는 실행시에 상기 엘라스토머가 클램프 링의 전체 외면을 따라 접합되도록 축방향 및 원주방향으로 연속으로 연장된다. 도 8에서, 그로밋(110)은 볼트 통로에 대한 액세스를 제공하고 아치형 커플링 세그먼트를 샤프트 허브에 고정한다. 이 과정에서, 상기 클램프 링은 변형될 필요가 없고 몰드 프로세스 중에 원하는 엘라스토머를 구성함으로써 개선된 접합을 제공할 수 있다.
상기 실시예들은 본원의 원리 및 그 실제 적용을 가장 잘 설명하고 그에 의해서 당업자가 여러 실시예들에서 상기 원리를 가장 잘 사용할 수 있게 하도록 채택되고 기술되었으며 계획된 특정 용도에 대해서 여러 변형이 맞추어진다. 본 발명의 범주 내에서, 본원에 기술된 구성 및 방법에서 다양한 변형이 이루어질 수 있기 때문에, 상술한 설명에 포함되거나 또는 첨부된 도면에 도시된 모든 문제는 제한적이라기 보다는 예시적으로 해석되도록 의도된다. 따라서, 본 발명의 범주 및 범위는 상술한 예시적 실시예에 의해서 제한되지 않거나 또는 첨부된 청구범위 및 그 동등물에 따라서 규정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 샤프트 축에 정렬된 두개의 샤프트들 사이에서 토크를 전달하기 위한 커플링으로서,
    상기 커플링은 상기 샤프트 축에 정렬된 중심축을 가지며, 상기 커플링은 상기 커플링 중심축과 평행하게 연장되는 단부들 및 상기 단부들 사이로 연장되는 아치형 부분들을 갖는 아치형 커플링 세그먼트들을 포함하고, 상기 아치형 커플링 세그먼트들은 링으로 배열되되 인접 세그먼트들은 단부 대 단부로 배열되어서 상기 커플링을 형성하며, 각각의 커플링 세그먼트는:
    축방향 반대편 제 1 및 제 2 측부들을 갖는 엘라스토머 재료로 형성된 중심 요소; 및
    상기 중심 요소의 하나의 축방향 측부로부터 연장되는 제 1 클램프 링 및 상기 중심 요소의 축방향 반대편 측부로부터 연장되는 제 2 클램프 링을 포함하고,
    각각의 클램프 링은 샤프트에 작동식으로 부착되도록 구성된 부착 부분을 포함하고, 상기 부착 부분은 상기 중심 요소의 축방향 반대편 제 1 및 제 2 측부들의 각각으로부터 축방향으로 연장되고,
    상기 엘라스토머 재료는 상기 아치형 커플링 세그먼트의 각각의 단부에 인접한 상기 중심 요소의 축방향 반대편 제 1 및 제 2 측부들로부터 축방향 및 원주방향으로 연장되는, 커플링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심 요소는 상기 축방향 반대편 제 1 및 제 2 측부들 사이에서 상기 커플링 중심축을 따라 서로로부터 축방향으로 이격된 제 1 및 제 2 레그 부분들을 가지고, 교량 부분이 상기 제 1 및 제 2 레그 부분들 사이에서 연장되는 커플링.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아치형 커플링 세그먼트의 단부의 중간 영역에 있는 상기 중심 요소의 제 1 및 제 2 축방향 측부들로부터 축방향 및 원주방향으로 연장되는 엘라스토머 재료를 추가로 포함하는, 커플링.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 엘라스토머 재료는 각각의 아치형 커플링 세그먼트의 클램프 링 부착 부분 위로 연장되는, 커플링.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 클램프 링 부착 부분은 홀들을 갖는, 커플링.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 엘라스토머 재료는 각각의 아치형 커플링 세그먼트의 상기 클램프 링 부착 부분 위로 연장되되, 개구들이 상기 홀들 주위의 영역들에서 상기 엘라스토머 재료에 있는 커플링.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 엘라스토머 재료는 상기 아치형 커플링 세그먼트의 각각의 단부에 인접한 상기 중심 요소의 제 1 및 제 2 축방향 측부들로부터 떨어져 방사상으로 테이퍼진, 커플링.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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  19. 삭제
  20. 삭제
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