KR102142393B1 - 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조 - Google Patents

복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조 Download PDF

Info

Publication number
KR102142393B1
KR102142393B1 KR1020190168411A KR20190168411A KR102142393B1 KR 102142393 B1 KR102142393 B1 KR 102142393B1 KR 1020190168411 A KR1020190168411 A KR 1020190168411A KR 20190168411 A KR20190168411 A KR 20190168411A KR 102142393 B1 KR102142393 B1 KR 102142393B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
drive shaft
flange
fastening hole
fastening
coupling
Prior art date
Application number
KR1020190168411A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200080153A (ko
Inventor
윤성원
김태엽
박창욱
조제형
Original Assignee
재단법인 중소조선연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 중소조선연구원 filed Critical 재단법인 중소조선연구원
Publication of KR20200080153A publication Critical patent/KR20200080153A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102142393B1 publication Critical patent/KR102142393B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/32—Other parts
    • B63H23/34—Propeller shafts; Paddle-wheel shafts; Attachment of propellers on shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
    • B32B1/08—Tubular products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • B63B73/40—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms characterised by joining methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/32—Other parts
    • B63H23/34—Propeller shafts; Paddle-wheel shafts; Attachment of propellers on shafts
    • B63H2023/342—Propeller shafts; Paddle-wheel shafts; Attachment of propellers on shafts comprising couplings, e.g. resilient couplings; Couplings therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

본 발명은 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시가 함침된 탄소섬유로 구성된 구동축과 플랜지가 복수 개의 고정부재에 의해 접합되되, 한 쌍의 플랜지 사이는 와이어에 의해 일정한 장력으로 연결된 상태가 되도록 함에 따라 접합부의 플랜지와 구동축이 더욱 안정적으로 체결되도록 하는 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조에 관한 것이다.

Description

복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조{Improved structure for joints between composite material drive shaft and flange}
본 발명은 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시가 함침된 탄소섬유로 구성된 구동축과 플랜지가 복수 개의 고정부재에 의해 접합되되, 한 쌍의 플랜지 사이는 와이어에 의해 일정한 장력으로 연결된 상태가 되도록 함에 따라 접합부의 플랜지와 구동축이 더욱 안정적으로 체결되도록 하는 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조에 관한 것이다.
선박이란 물 위에 떠서 사람, 가축 또는 물자 등을 이동할 수 있는 구조물을 총칭하는 것으로서, 선박은 선미에 구비된 프로펠러의 회전력에 의해 추진력을 얻어 이동할 수 있도록 구성된다.
이때, 단일 또는 복수 개의 샤프트가 프로펠러의 구동축 역할을 하며 동력을 전달함에 따라, 선박이 이동 가능하게 하는 바, 샤프트는 선박의 크기에 따라 적절한 구조강도를 갖도록 제조되고 있다.
한편, 일반적으로 구동축은 금속으로 이루어진 것을 사용하고 있으나, 이것은 질량이 높아 큰 우력을 일으키는 문제가 있기 때문에 최근에는 섬유를 이용한 복합재로 이루어진 구동축에 대한 많은 연구가 이루어지고 있는 실정이다.
이러한 복합재 구동축의 경우, 가벼우면서도 기계적 강도가 우수하며, 큰 토크를 진동 없이 형성하는 장점이 있으나, 이는 성형성이 좋지 않기 때문에 구동축의 양끝단에 구비되는 플랜지는 여전히 금속으로 이루어질 수밖에 없으며, 상호 구성은 용접에 의한 접합이 불가능하기 때문에 접착제를 사용하거나 다른 조립 구조에 의해 체결되도록 하고 있다.
이러한 복합재 구동축과 금속 플랜지의 접합 구조에 대한 종래기술 중 하나로 등록특허공보 제10-2033562호(이하, 종래기술이라 함)가 개시되어 있다.
상기 종래기술은 플랜지의 삽입홈에 접착제를 바른 뒤, 이에 스페이서를 삽입하고, 이후, 구동축을 삽입홈에 장착함으로써, 스페이서에 의해 형성된 간극으로 플랜지가 정확하게 삽입 체결됨에 따라 접착제가 고르게 퍼지면서 접착되어 상호 구성이 견고하게 체결될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
즉, 종래기술은 스페이서를 이용하여 구동축과 플랜지를 체결하는 기술에 대한 것인데, 이의 경우, 스페이서가 잘못 삽입되거나 구동축의 삽입과정에서 스페이서가 배치된 위치에서 이탈되는 경우, 구동축이 편심되게 장착되는 문제가 발생된다.
따라서 접착제를 사용하지 않고 구동축과 플랜지를 연결하는 기술에 대한 연구가 필요한 실정이다.
등록특허공보 제10-2033562호 2019.10.11.
본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 에폭시가 함침된 탄소섬유로 구성된 구동축과 플랜지가 복수 개의 고정부재에 의해 접합되되, 한 쌍의 플랜지 사이는 와이어에 의해 일정한 장력으로 연결된 상태가 되도록 함에 따라 접합부의 플랜지와 구동축이 더욱 안정적으로 체결되도록 하는 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조에 관한 것이다.
본 발명은 에폭시가 함침된 탄소섬유층(120)이 겹겹이 적층 형성되면서 내부가 중공된 상태로 전후방향으로 연장되며, 양끝단 외주면 둘레를 따라 복수 개의 구동축 체결공(110)이 관통 형성되는 구동축(100); 길이방향 일측으로 돌출되는 제 1돌출단(211), 상기 구동축 체결공(110)과 대응되도록 상기 제 1돌출단(211)의 외주면 둘레를 따라 관통 형성되는 플랜지 체결공(212)을 포함하는 제 1플랜지(210) 및 길이방향 타측으로 제 2돌출단(221)이 돌출 형성된 제 2플랜지(220)를 포함하며, 상기 제 1돌출단(211)이 상기 구동축(100)의 양단에 각각 체결되는 커플링부(200); 및 상기 구동축 체결공(110)과 플랜지 체결공(212)을 동시에 관통하여 상호 구성을 고정하는 고정부재(300);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 구동축 체결공(110)은, 구동축(100)의 양단에서 내측으로 소정거리 이격된 위치에 형성되는 제 1구동축 체결공(111); 및 상기 제 1구동축 체결공(111)으로부터 내측방향으로 소정거리 이격된 위치에 형성되는 제 2구동축 체결공(112);을 포함하며, 상기 플랜지 체결공(212)은, 상기 제 1구동축 체결공(111)과 대응되게 구성되는 제 1플랜지 체결공(212a); 및 상기 제 2구동축 체결공(112)과 대응되게 구성되는 제 2플랜지 체결공(212b);을 포함하도록 한다.
아울러, 상기 제 1구동축 체결공(111)과 제 2구동축 체결공(112)은, 서로 다른 길이방향 축 상에 구비되도록 한다.
한편, 인접한 한 쌍의 커플링부(200)의 사이에는, 구동축(100)의 내부에 구비되어 일단이 길이방향으로 인접한 한 쌍의 커플링부(200) 중 하나의 커플링부(200)의 내주면과 체결되고, 타단이 다른 커플링부(200)의 내주면과 체결되도록 구성되는 와이어부(400)가 구비되도록 한다.
이때, 상기 커플링부(200)는, 제 1돌출단(211)의 내주면 둘레를 따라 방사상으로 구비된 복수 개의 체결돌기(213)를 포함하며, 상기 와이어부(400)는, 복수 개의 철선이 꼬아진 형태로 이루어져 길이방향으로 연장되고, 길이방향 양단에 걸림 가능하게 형성되는 고리(410)를 포함하여 구성되도록 한다.
아울러, 상기 체결돌기(213)는, 소정의 길이를 갖는 기둥의 형태로 이루어지되, 기둥 상에 휘어지거나 절곡되면서 내측으로 오목하게 패인 체결홈(213a)이 형성되며, 상기 체결홈(213a)이 상기 제 2플랜지(220)측을 향하는 상태로 상기 제 1플랜지(210)의 내주면에 구비되도록 한다.
한편, 상기 와이어부(400)에는, 장력을 조절하기 위한 장력조절부(500)가 더 구비되도록 한다.
이때, 상기 장력조절부(500)는, 중심부에 관통홀이 형성된 상태로 일방향으로 연장된 형태로 이루어지며, 상기 관통홀의 길이방향 일측의 내주면에는 오른나사산이 형성되고, 길이방향 타측의 내주면에는 왼나사산이 형성되는 조절몸체(510); 일단이 조절몸체(510)의 관통홀에 삽입되는 몸통(521)과 상기 몸통(521)의 타단측에 구비되는 머리(522)를 포함한 나사의 형태로 이루어져, 상기 조절몸체(510)의 양단에 각각 삽입되는 조절나사(520); 및 상기 와이어부(400)가 걸림 가능하게 구성되어 상기 조절나사(520)의 돌출되 끝단에 구비되는 걸림부(530);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 탄소섬유층(120)은, 탄소섬유 실이 일정한 방향으로 나란하게 연장되면서 패턴을 형성하도록 구성된다.
또한, 상기 탄소섬유 실의 양끝단이 향하는 방향을 패턴방향(P)이라 할 때, 상하방향으로 인접한 탄소섬유층(120)은 서로 다른 패턴방향(P)을 갖도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 복합소재로 이루어진 구동축과 커플링부가 볼팅에 의해 결합되도록 구성됨에 따라 상호 구성이 안정적으로 결합되도록 하는 장점이 있다.
아울러, 한 쌍의 인접한 커플링부가 와이어부의 장력에 의해 결합된 상태가 되도록 하는 바, 커플링부와 구동축의 결합을 보조함에 따라 구동축과 플랜지의 접합구조를 개선하는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따르면 복수 개의 탄소섬유가 적층되도록 하되, 탄소섬유의 패턴각도가 서로 상이하도록 적층함에 따라, 내경과 외경의 직경비가 큰 구동축을 제조할 수 있는 바, 대형선박에도 적절한 직경비를 갖는 구동축을 적용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조의 사시도.
도 2는 본 발명에 적용되는 복수 개의 탄성섬유층의 실시예의 사시도.
도 3은 본 발명에 적용되는 복수 개의 탄성섬유층의 실시예의 평면도.
도 4는 본 발명에 적용되는 구동축과 커플링부의 결합관계를 나타내는 분해 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조의 사시 단면도.
도 7은 본 발명에 적용되는 체결돌기의 단면도.
도 8은 본 발명에 적용되는 장력조절부의 사시도.
도 9는 본 발명에 적용되는 장력조절부와 와이어부의 체결 상태를 나타내는 사시도.
도 10은 본 발명에 적용되는 장력조절부가 구동축 내에 체결된 상태를 나타내는 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 복합소재 구동축(100)과 플랜지의 접합부 개선 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에폭시가 함침된 탄소섬유로 구성된 구동축(100)과 플랜지가 복수 개의 고정부재(300)에 의해 접합되되, 한 쌍의 플랜지 사이는 와이어에 의해 일정한 장력으로 연결된 상태가 되도록 함에 따라 접합부의 플랜지와 구동축(100)이 더욱 안정적으로 체결되도록 하는 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 적용되는 복수 개의 탄성섬유층의 실시예의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 적용되는 복수 개의 탄성섬유층의 실시예의 평면도이고, 도 4는 본 발명에 적용되는 구동축과 커플링부의 결합관계를 나타내는 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조의 사시 단면도이며, 도 7은 본 발명에 적용되는 체결돌기의 단면도이고, 도 8은 본 발명에 적용되는 장력조절부의 사시도이며, 도 9는 본 발명에 적용되는 장력조절부와 와이어부의 체결 상태를 나타내는 사시도이고, 도 10은 본 발명에 적용되는 장력조절부가 구동축 내에 체결된 상태를 나타내는 도면이다.
본 발명은 에폭시가 함침된 탄소섬유층(120)이 겹겹이 적층 형성되면서 내부가 중공된 상태로 전후방향으로 연장되며, 양끝단 외주면 둘레를 따라 복수 개의 구동축 체결공(110)이 관통 형성되는 구동축(100); 길이방향 일측으로 돌출되는 제 1돌출단(211), 상기 구동축 체결공(110)과 대응되도록 상기 제 1돌출단(211)의 외주면 둘레를 따라 관통 형성되는 플랜지 체결공(212)을 포함하는 제 1플랜지(210) 및 길이방향 타측으로 제 2돌출단(221)이 돌출 형성된 제 2플랜지(220)를 포함하며, 상기 제 1돌출단(211)이 상기 구동축(100)의 양단에 각각 체결되는 커플링부(200); 및 상기 구동축 체결공(110)과 플랜지 체결공(212)을 동시에 관통하여 상호 구성을 고정하는 고정부재(300);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 구동축(100)은 스크류의 동력을 전달하기 위한 동력축의 역할을 하는 것으로서, 앞서 설명한 바와 같이, 복합소재가 적층되면서 중공의 튜브 형태를 구성함으로써, 중공의 관 형태를 구성하게 된다.
이때, 상기 구동축(100)을 형성하는 탄소섬유층(120)은 탄소섬유 실이 일정한 패턴을 형성함으로서 하나의 섬유층을 구성하게 되는데, 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 상하방향으로 인접한 탄소섬유층(120)은 서로 다른 패턴을 이루도록 구성된다.
상술하면, 상기 탄소섬유층(120)은 유기섬유를 비활성 기체 속에서 가열, 탄화한 재질의 실이 일정한 패턴을 이룸에 따라 형성되도록 하는데, 상기 패턴은 일정방향으로 곧게 연장된 실이 나란하게 배치됨으로써 구성되게 한다.
즉, 상기 탄소섬유층(120)은 탄소섬유 실이 일정한 방향으로 나란하게 연장되면서 패턴을 형성하게 된다.
이때, 상기 탄소섬유층(120)을 구성하는 실의 양끝단이 향하는 방향을 패턴방향(P)이라 하며, 상하방향으로 인접한 탄소섬유층(120)은 서로 다른 패턴방향(P)을 갖도록 구성된다.
또한, 상기 패턴방향(P)이 상하방향을 향하는 상태일 때를 기준각도(0도)라 하고, 선택된 하나의 탄소섬유층(120)의 패턴방향(P)과 기준각도가 이루어는 각도를 적층각도라 할 때, 상기 적층각도는 15 ~ 75도를 이루도록 하며, 상기 적층각도는 기준각도로부터 시계방향으로 측정한 각도를 +각으로 하고, 반시계방향으로 측정한 각도를 -각으로 한다.
예를 들어, 3개의 탄소섬유층(120a, 120b, 120c) 중에서 중간에 배치된 탄소섬유층(120a)의 적층각도가 0도 인 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 이의 하방에 배치된 탄소섬유층(120b)의 적층각도는 +α도가 되도록 하고, 상방에 배치된 탄소섬유층(120c)의 적층각도는 -α도가 되도록 한다.
상기와 같이 복수 개의 탄소섬유층(120)은 인접한 탄소섬유층(120)끼리의 적층각도가 상이하게 적층되면서 구동축(100)이 구성됨에 따라, 상기 구동축(100)에 가해지는 하중에 충분히 대응할 수 있게 된다.
이때, 상기 구동축(100)을 이루는 탄소섬유층(120)은 275 ~ 315개로 이루어지도록 하고, 하나의 탄소섬유층(120)의 두께는 0.28 ~ 0.33mm가 되도록 한다.
부연하면, 상기 구동축(100)을 이루는 탄소섬유층(120)이 275개 미만이거나 상기 탄소섬유층(120)의 두께가 0.28mm 미만인 경우, 상기 구동축(100)은 충분한 구조강도를 갖기 어려운 문제가 있으며, 상기 탄소섬유층(120)이 315개를 초과하거나 상기 탄소섬유층(120)의 두께가 0.33mm를 초과하는 경우, 구동축(100)의 직경 및 무게가 증가됨에 따라 설치가 곤란한 문제가 있다.
한편, 상기 구동축(100)의 내경과 외경의 직경비는 0.6 ~ 0.8이 되도록 한다.
부연하면, 상기 구동축(100)의 직경비가 0.6보다 작은 경우, 두께가 두꺼워 짐에 따라 상기 구동축(100)의 무게가 증가되어 설치가 곤란한 문제가 있으며, 상기 구동축(100)의 직경비가 0.8보다 큰 경우, 상기 구동축(100)에 가해지는 외력에 대해 대응하기 어려운 문제가 있다.
한편, 상기와 같이 구성된 구동축(100)의 양단에는 구동축 체결공(110)이 형성되는데, 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 구동축 체결공(110)은 구동축(100)의 양단에서 내측으로 소정거리 이격된 위치에 형성되는 제 1구동축 체결공(111) 및 상기 제 1구동축 체결공(111)으로부터 내측방향으로 소정거리 이격된 위치에 형성되는 제 2구동축 체결공(112)을 포함한다.
이때, 상기 제 1구동축 체결공(111) 및 제 2구동축 체결공(112)은 2개 이상이 상기 구동축(100)의 둘레를 따라 방사상으로 배치되도록 한다.
또한, 상기 제 1구동축 체결공(111)과 제 2구동축 체결공(112)은 서로 다른 길이방향 축 상에 구비되도록 한다. 즉, 상기 제 1구동축 체결공(111)과 제 2구동축 체결공(112)은 서로 지그재그로 배치되도록 하여 서로 엇갈린 상태가 되도록 한다.
한편, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 커플링부(200)는 제 1플랜지(210)와 제 2플랜지(220)가 볼트에 의해 결합된 형태로 구성되는데, 제 1플랜지(210)와 제 2플랜지(220)는 제 1돌출단(211)과 제 2돌출단(221)이 서로 반대방향을 향하는 상태로 결합되며, 상기 제 1돌출단(211)이 상기 구동축(100)의 양끝단에 삽입 체결된 상태에서 고정부재(300)가 결합됨에 따라 상호 구성이 결합되게 한다.
부연하면, 상기 제 1플랜지(210)에는 플랜지 체결공(212)이 형성되는데, 상기 플랜지 체결공(212)은 상기 제 1구동축 체결공(111)과 대응되게 구성되는 제 1플랜지 체결공(212a) 및 상기 제 2구동축 체결공(112)과 대응되게 구성되는 제 2플랜지 체결공(212b)을 포함한다.
상술하면, 상기 제 1플랜지 체결공(212a)과 제 2플랜지 체결공(212b)은 상기 제 1플랜지(210)가 구동축(100)과 체결된 상태일 때, 상기 제 1구동축 체결공(111) 및 제 2구동축 체결공(112)과 대응되는 위치에 각각 형성되도록 하고, 이에는 고정부재(300)가 관통 체결됨에 따라 커플링부(200)와 구동축(100)이 체결될 수 있도록 한다.
한편, 상기 고정부재(300)는 상기 구동축(100)과 커플링부(200)를 고정하기 위한 것으로서, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 고정부재(300)가 구동축 체결공(110)과 플랜지 체결공(212)을 동시에 관통하여 볼팅 결합됨에 따라 구동축(100)과 커플링부(200)가 고정되도록 한다.
한편, 본 발명에서는 상기 구동축(100)과 커플링부(200)가 더욱 견고하게 결합될 수 있도록 하기 위해 와이어부(400)를 더 포함하여 구성된다.
부연하면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 와이어부(400)는 구동축(100)의 내부에 구비되어 일단이 길이방향으로 인접한 한 쌍의 커플링부(200) 중 하나의 커플링부(200)의 내주면과 체결되고, 타단이 다른 커플링부(200)의 내주면과 체결되도록 구성된다.
상술하면, 상기 커플링부(200)는 제 1돌출단(211)의 내주면 둘레를 따라 방사상으로 구비된 복수 개의 체결돌기(213)를 포함하며, 상기 와이어부(400)는 복수 개의 철선이 꼬아진 형태로 이루어져 길이방향으로 연장되고, 길이방향 양단에 걸림 가능하게 형성되는 고리(410)를 포함하여 구성된다.
도 7을 참조하면, 상기 체결돌기(213)는 소정의 길이를 갖는 기둥의 형태로 이루어지되, 기둥 상에 휘어지거나 절곡되면서 내측으로 오목하게 패인 체결홈(213a)이 형성되며, 상기 체결홈(213a)이 상기 제 2플랜지(220)측을 향하는 상태로 상기 제 1플랜지(210)의 내주면에 구비된다.
상기한 구성에 따라 상기 고리(410)가 체결홈(213a)에 안정적으로 걸림으로써, 한 쌍의 커플링부(200)와 와이어부(400)가 체결된 상태가 되며, 이때, 상기 와이어부(400)에는 한 쌍의 커플링부(200)를 구동축(100)의 길이방향 중심부 측으로 잡아당기는 장력이 발생되기 때문에 상호 구성이 견고하게 체결 고정된 상태가 된다.
한편, 상기 와이어부(400)는 중심축을 기준으로 경사지게 마주보는 한 쌍의 체결돌기(213)와 체결되도록 한다.
부연하면, 상기 와이어부(400)는 한 쌍의 체결돌기(213)에 걸림 결합됨에 따라 발생된 장력에 의해 한 쌍의 커플링부(200)와 구동축(100)이 견고하게 결합될 수 있도록 하는 바, 상기 와이어부(400)가 길이방향으로 동일축상에 배치된 한 쌍이 체결돌기(213)와 체결되는 것보다 서로 경사지게 대향 구비된 한 쌍의 체결돌기(213)와 체결되는 것이 상호 구성을 더욱 견고하게 결합될 수 있게 한다.
이때, 상기 와이어부(400)는 2개가 한 세트로 구성되어 복수 개의 세트가 구비되도록 하되, 한 세트의 와이어부(400)는 서로 동일 평면상에 배치되도록 한다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 한 쌍의 커플링부(200)의 중심축을 기준으로 경사지게 대향된 한 쌍의 제 1체결돌기(213a)에 제 1와이어부(400a)의 고리(410)가 각각 체결되고, 상기 제 1체결돌기(213a)와 마주보는 방향에 배치된 한 쌍의 제 2체결돌기(213b)에 제 2와이어부(400)의 고리(410)가 각각 체결되면서 상기 제 1와이어부(400a)와 제 2와이어부(400b)가 동일한 평면상에서 크로스된 상태로 구비되게 한다.
즉, 상기 제 1체결돌기와 제 2체결돌기는 상기 제 1와이어부(400a)와 제 2와이어부(400b)는 서로 교차되면서 체결될 수 있게 한 쌍의 커플링부(200)의 내주면에 구비되도록 한다.
상기한 구성에 따라 상기 와이어부(400)에서 발생되는 장력에 의해 상기 구동축(100)이 뒤틀리는 현상을 방지할 수 있다.
한편, 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 와이어부(400)에는 장력을 조절하기 위한 장력조절부(500)가 더 구비될 수 있으며, 조절몸체(510), 조절나사(520), 걸림부(530)를 포함하여 구성된다.
상기 조절몸체(510)는 중심부에 관통홀이 형성된 상태로 일방향으로 연장된 형태로 이루어지며, 상기 관통홀의 길이방향 일측의 내주면에는 오른나사산이 형성되고, 길이방향 타측의 내주면에는 왼나사산이 형성되도록 한다.
상기 조절나사(520)는 일단이 조절몸체(510)의 관통홀에 삽입되는 몸통(521)과 상기 몸통(521)의 타단측에 구비되는 머리(522)를 포함한 나사의 형태로 이루어져, 상기 조절몸체(510)의 양단에 각각 삽입되도록 한다.
이때, 상기 조절나사(520)의 머리(522)에는 볼트가 체결되는 제 1볼트홈이 관통 형성된다.
한편, 상기 조절나사(520)는 외주면에 상기 오른나사산에 대응되는 나사산이 형성되어 상기 조절몸체(510)의 일측 관통홀에 나사 체결되는 제 1조절나사(520a)와 외주면에 상기 왼나사산과 대응되는 나사산이 형성되어 상기 조절몸체(510)의 타측 관통홀에 나사 체결되는 제 2조절나사(520b)를 포함한다.
상기 걸림부(530)는 상기 와이어부(400)가 걸림 가능하게 구성되어 상기 조절나사(520)의 돌출되 끝단에 구비된다.
부연하면, 상기 걸림부(530)는 고리(410)를 걸 수 있도록 휘어지거나 절곡된 막대의 형태로 이루어져, 일단이 상기 조절나사(520)의 머리(522)와 힌지 체결되고, 타단이 회전에 따라 상기 조절나사(520)의 머리(522)와 선택적으로 맞물리면서 볼팅 체결되도록 구성된다.
상술하면, 상기 걸림부(530)의 타단에는 상기 제 1볼트홈과 연통되는 제 2볼트홈이 형성되며, 상기 걸림부(530)의 타단이 상기 머리(522)와 맞물린 상태일 때, 상기 제 1볼트홈과 제 2볼트홈은 연통된 상태가 된다.
상기한 구성에 따라 상기 장력조절부(500)는 상기 걸림부(530)에 와이어부(400)의 고리(410)가 걸림 체결될 수 있으며, 이 상태에서 상기 조절몸체(510)를 회전시킴에 따라 상기 와이어부(400)의 장력을 조절할 수 있게 한다.
부연하면, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명하면, 상기 장력조절부(500)는 한 쌍의 체결돌기(213)와 체결되는 와이어부(400)의 축상에 구비되는데, 이때, 상기 와이어부(400)는 편의상 상기 장력조절부(500)를 기준으로 길이방향 일측에 구비되는 와이어부(400)를 전방 와이어부(400c)라 하고, 길이방향 타측에 구비되는 후방 와이어부(400d)라 하며, 상기 전방 와이어부(400c)와 후방 와이어부(400d)는 각각 상기 장력조절부(500)의 일측 걸림부(530a)와 타측 걸림부(530b)에 걸림 체결되도록 한다.
상술하면, 상기 걸림부(530a, 530b)는 타단이 조절나사(520a, 520b)의 머리(522)로부터 분리되도록 회전시킨 상태에서 상기 전방 와이어부(400c) 또는 후방 와이어부(400d)의 고리(410)가 걸림 체결되도록 한 뒤, 상기 걸림부(530)를 회전시켜 타단이 상기 머리(522)와 맞물리면서 제 1볼트홈과 제 2볼트홈이 연통된 상태가 되도록 하며, 이 상태에서 상기 제 1볼트홈과 제 2볼트홈을 동시에 관통하여 볼팅 결합함에 따라 상기 전방 와이어부(400c)는 일측의 걸림부(530a)에 걸림 체결되고, 후방 와이어부(400d)는 타측의 걸림부(530b)에 걸림 체결된다.
상기와 같이 장력조절부(500)와 와이어부(400)가 체결된 상태로 상기 와이어부(400)는 한 쌍의 체결돌기(213)와 체결되며, 이후, 상기 장력조절부(500)의 조절몸체(510)를 일방향으로 회전하거나 이의 역방향으로 회전함으로써 상기 와이어부(400)의 장력을 조절할 수 있게 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100 : 구동축 110 : 구동축 체결공
111 : 제 1구동축 체결공 112 : 제 2구동축 체결공
120 : 탄소섬유층
200 : 커플링부 210 : 제 1플랜지
211 : 제 1돌출단 212 : 플랜지 체결공
212a : 제 1플랜지 체결공 212b : 제 2플랜지 체결공
213 : 체결돌기
220 : 제 2플랜지 221 : 제 2돌출단
300 : 고정부재
400 : 와이어부 410 : 고리
500 : 장력조절부 510 : 조절몸체
520 : 조절나사
520a : 제 1조절나사 520b : 제 2조절나사
521 : 몸통 522 : 머리
530 : 걸림부

Claims (10)

  1. 에폭시가 함침된 탄소섬유층(120)이 겹겹이 적층 형성되면서 내부가 중공된 상태로 전후방향으로 연장되며, 양끝단 외주면 둘레를 따라 복수 개의 구동축 체결공(110)이 관통 형성되는 구동축(100);
    길이방향 일측으로 돌출되는 제 1돌출단(211), 상기 구동축 체결공(110)과 대응되도록 상기 제 1돌출단(211)의 외주면 둘레를 따라 관통 형성되는 플랜지 체결공(212)을 포함하는 제 1플랜지(210) 및 길이방향 타측으로 제 2돌출단(221)이 돌출 형성된 제 2플랜지(220)를 포함하며, 상기 제 1돌출단(211)이 상기 구동축(100)의 양단에 각각 체결되는 커플링부(200); 및
    상기 구동축 체결공(110)과 플랜지 체결공(212)을 동시에 관통하여 상호 구성을 고정하는 고정부재(300);
    을 포함하며,
    인접한 한 쌍의 커플링부(200)의 사이에는,
    구동축(100)의 내부에 구비되어 일단이 길이방향으로 인접한 한 쌍의 커플링부(200) 중 하나의 커플링부(200)의 내주면과 체결되고, 타단이 다른 커플링부(200)의 내주면과 체결되도록 구성되는 와이어부(400)가 구비되는 것을 특징으로 하는 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 커플링부(200)는, 제 1돌출단(211)의 내주면 둘레를 따라 방사상으로 구비된 복수 개의 체결돌기(213)를 포함하며,
    상기 와이어부(400)는, 복수 개의 철선이 꼬아진 형태로 이루어져 길이방향으로 연장되고, 길이방향 양단에 걸림 가능하게 형성되는 고리(410)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 체결돌기(213)는,
    소정의 길이를 갖는 기둥의 형태로 이루어지되, 기둥 상에 휘어지거나 절곡되면서 내측으로 오목하게 패인 체결홈(213a)이 형성되며, 상기 체결홈(213a)이 상기 제 2플랜지(220)측을 향하는 상태로 상기 제 1플랜지(210)의 내주면에 구비되는 것을 특징으로 하는 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020190168411A 2018-12-26 2019-12-17 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조 KR102142393B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180168898 2018-12-26
KR20180168898 2018-12-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200080153A KR20200080153A (ko) 2020-07-06
KR102142393B1 true KR102142393B1 (ko) 2020-08-07

Family

ID=71571663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190168411A KR102142393B1 (ko) 2018-12-26 2019-12-17 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102142393B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102163590B1 (ko) * 2020-08-03 2020-10-08 재단법인 중소조선연구원 진동감쇄 및 풀림방지 기능을 갖는 복합소재 구동축과 커플링부의 결합구조

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016505789A (ja) 2013-01-11 2016-02-25 ウー・シン・イーエムシー・カンパニー・リミテッド 摩擦撹拌溶接を利用したハイブリッドドライブシャフト及びその製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4089190A (en) * 1976-04-14 1978-05-16 Union Carbide Corporation Carbon fiber drive shaft
KR19990039281U (ko) * 1998-04-08 1999-11-05 이해규 저진동 복합재료 추진축의 조인트부 체결구조
KR102168942B1 (ko) * 2017-04-28 2020-10-22 한국조선해양 주식회사 선박용 추진시스템
KR102033562B1 (ko) 2018-02-12 2019-10-17 (주)동하정밀 복합재료 축의 플랜지 접합구조 및 접합방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016505789A (ja) 2013-01-11 2016-02-25 ウー・シン・イーエムシー・カンパニー・リミテッド 摩擦撹拌溶接を利用したハイブリッドドライブシャフト及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200080153A (ko) 2020-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5626434A (en) Connector for variable-curvature spaceframe structural system
KR102142393B1 (ko) 복합소재 구동축과 플랜지의 접합부 개선 구조
US20180100538A1 (en) Fibre Reinforced Polymer Matrix Composite Torque Tubes or Shafts
CN101121433A (zh) 用于自行车的右曲柄臂组件及其曲柄臂
JP6180969B2 (ja) 複合材軽量継手
US20070079969A1 (en) Segmented steel tube bundle termination assembly
KR101676282B1 (ko) 복합재료를 이용한 세그먼트형 커플링
EP3545144B1 (en) Node elements, kits, and methods
KR20180073811A (ko) 강관 연결장치
CN102562735A (zh) 平面自锁连接装置
US20190120278A1 (en) Threaded couplings with locking
CN112739618A (zh) 肘节
JPS604624A (ja) 自在継手軸
KR200491624Y1 (ko) 로프 연결 장치
KR200390409Y1 (ko) 비닐하우스용 파이프장치
US9933021B2 (en) Flexible shaft coupling
USRE28746E (en) Chain cable
US8375675B1 (en) Truss beam having convex-curved rods, shear web panels, and self-aligning adapters
US4941767A (en) Joints and structures incorporating same
GB2082717A (en) Improvements in or relating to link couplings
EP0204010B1 (en) Coupling for connecting shafts for rotation
US20220205233A1 (en) Iso-truss structure and coupling mechanism for iso-truss structure
KR102163590B1 (ko) 진동감쇄 및 풀림방지 기능을 갖는 복합소재 구동축과 커플링부의 결합구조
KR20180043695A (ko) 탄소 섬유를 이용한 i형 빔 및 이의 연결 구조체
KR20190077687A (ko) 강관 연결장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant