KR102260609B1

KR102260609B1 - 축방향 변위 제한 플렉시블 커플링

Info

Publication number: KR102260609B1
Application number: KR1020190175821A
Authority: KR
Inventors: 이문호
Original assignee: 주식회사 나라코퍼레이션
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-06-04

Abstract

본 발명은 동력전달을 위한 디스크 커플링에 있어서, 축방향 변위(AXIAL Displacement)를 강제적으로 제한하여 원활한 동력 전달이 가능하도록 구성한 축방향 변위 제한 커플링에 관한 것이다.
본 발명은, 중간 보스(10) 양측으로 제1보스(20), 제2보스(30)가 플랜지(11)(12)(21)(31)로 서로 맞대어 결합되고 체결공(50)과 와셔공(60)에 체결볼트(70)와 오버로드(OVERLOAD)와셔(90)가 체결되는 커플링에 있어서, 상기 플랜지(11)(12)(21)(31)를 체결하고 있는 체결볼트(70)에 삽입된 부시(BUSH)(100)에 플랜지(21)(31)와 와셔(200) 사이에 축방향 변위의 허용범위(AXIAL DISPLACEMENT LIMIT)(A)를 제한할 수 있는 제한부재(1)를 형성하여 축방향 변위 제한 커플링을 구성한 것에 요지가 있다.

Description

축방향 변위 제한 플렉시블 커플링{AXIAL DISPLACEMENT LIMITING FLEXIBLE COUPLING}

본 발명은 축방향 변위 제한 플렉시블 커플링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동력전달을 위한 디스크 커플링에 있어서, 축방향 변위(Axial Displacement)를 강제적으로 제한하여 구동기나 피동기에서 발생되는 축방향 변위가 상호 전달되지 않도록 하여 구동기와 피동기를 보호하고 원활한 동력 전달이 가능하도록 구성한 축방향 변위 제한 커플링에 관한 것이다.

일반적으로 커플링(Coupling)은 축과 축을 연결하여 동력을 전달하는 동력전달장치로서 이들 중에 디스크 커플링(Disc coupling)은 회전시 발생되는 진동이나 충격, 소음 감소 등을 위해 주로 사용된다.

디스크 커플링은 높은 토크의 구동축 회전을 종동축으로 전달하기 위해 사용되고 두 개의 축 사이에 충격이나 진동을 완화시킬 수 있도록 완충부재(플렉시블리티를 가지는 엘레먼트)를 가지고 있다.

그러나 디스크 커플링은 구동 및 종동 회전하는 샤프트 사이에서 편심률(Offset displacement)과 편각(Angular displacement) 등으로 축방향 변위(Axial displacement)와 같은 부정합이 발생된다.

이러한 트러스트 변위에 대응하기 위해 보스 간을 연결하는 플랜지에 간극(Clearance)을 형성하고 있으나 이 간극 만으로는 변동하는 변위에 능동적으로 대처하지 못하는 것이었다. 이에 따라 변위에 대응하기 위한 다양한 방법들이 제안된 바 있는 데 이를 참고문헌을 통해 살펴본다.

참고문헌1에; 구동축과 종동축을 연결하여 구동축의 동력을 종동축으로 전달할 수 있으며, 디스크의 형상을 개선하여 구동축에 대한 종동축의 편심, 편각, 축간 비정렬을 수용할 수 있는 디스크 커플링이 개시되어 있다.

참고문헌2에; 슬릿의 변형을 가능하게 하는 축 직각방향 슬릿을 구비하고, 허브에 가요성을 제공하는 하나 또는 복수의 슬릿(홈부)을 형성한 본체를 포함하는 가요성 샤프트 커플링이 개시되어 있다.

참고문헌3에; 축방향의 변위 및 편각을 보상해 주며 동시에 조립을 용이하게 하고, 또한 규정된 전달토크 이상의 강력한 힘이 축으로 전달되었을 때 파워록 어셈블리에서 축이 슬립되는 것에 의해 규정 이상의 토크를 상쇄시켜서 축 및 기타 부품을 파손으로부터 보호할 수 있도록 한 커플링 유닛이 개시되어 있다.

그 밖에 참고문헌4에; 원주방향으로 여장되는 슬릿을 구비하며, 상기 슬릿에 인접한 상기 허브의 일부의 원주방향 단부는 각각 적어도 외주부에서 아치형으로 움푹 들어간 표면을 갖는 블록 형상 등으로 구성되어 응력 집중을 감소 또는 분산시키는 등 개선된 기능을 갖는 가요성 샤프트 커플링이 개시되어 있다.

참고문헌5에; 중간 허브 및 커플링 본체에 형성되는 체결구멍의 입구에 확장홈이 형성되어 고정칼라가 디스크 뭉치의 결합구멍과 와셔를 통해 체결구멍의 확장홈에 끼워지고, 체결볼트가 고정 칼라를 통해 체결구멍에 체결되는 구성 등으로 이루어져 비틀림 응력이나 유격에 보다 유리한 디스크 커플링이 개시되어 있다.

또 참고문헌6에; 로터축의 동력을 기어박스의 입력축으로 전달하는 풍력발전기 구동축에 있어서 상기 로터축과 입력축을 각각의 플랜지 상으로 다수의 볼트를 이용하여 연결하는 연결수단 및 상기 각각의 볼트를 동심상으로 감싸는 완충재를 구비하는 완충수단으로 이루어진 신축성 플랜지에 대해 기재되어 있다.

또 참고문헌7에 ; 판스프링을 다중으로 겹쳐진 다중판스프링으로 형성하고 다중판스프링의 결합력이 증가되도록 다중판스프링에 삽입부 및 삽입돌기가 추가적으로 형성된 디스크 커플링이 기재되어 있다.

위에서 살펴본 바와 같이 종래의 디스크 커플링은 축방향 변위(Axial displacement)에 대응하기 위한 간극(Clearance)을 형성하는 등으로, 변동하는 변위에 대응하기 위한 여러 방법들을 제안하고 있으나 이들은 무리한 구조변경이나 여러 구성부품의 추가 등으로 커플링의 내구성을 저하시키는 등의 문제가 있다.

대표적인 종래 디스크 커플링의 구성을 통해 이를 구체적으로 살펴보자.

도 1에서와 같이 종래의 디스크 커플링은 중간 보스(10) 양측으로 제1보스(20), 제2보스(30)가 결합되고, 중간 보스(10)와 제1보스(20), 제2보스(30) 사이에는 완충부재(40)가 삽입된다.

상기 중간 보스(10)의 양측 플랜지(11)(12)에는 제1보스(20)와 제2보스(30)의 플랜지(21)(31)가 서로 맞대고 결합되고 이들의 체결공(50)과 와셔공(60)에 오버로드(OVERLOAD)와셔[스러스트(THRUSTER)와셔, 이하 '오버로드와셔'로 통칭한다.](90)를 삽입하고 체결볼트(70)와 너트(80)로 체결하여 서로 연결, 결합된다.

상기 플랜지(11)(12)(21)(31)의 체결공(50)과 와셔공(60)는 서로 번갈아 교호로 형성되며, 체결공(50)에는 체결볼트(70)가 결합되고, 와셔공(60)에는 오버로드와셔(90)가 결합된다.

와셔공(60)은 상기 오버로드와셔(90) 외경보다 크게 형성되어 오버로드와셔(90)가 축방향 변위에 따라 축방향으로 이동가능하도록 미세하게 아이들(idle)결합된다.

또 각 플랜지(11)(12)(21)(31) 사이를 관통하고 있는 체결볼트(70)에는 부시(BUSH)(100)와 와셔(200)가 삽입되고 이들 사이로 완충부재(40)가 결합되며, 오버로드와셔(90)가 삽입되는 플랜지(21)(31)와 와셔(200) 사이에 축방향 변위에 대한 허용범위(AXIAL DISPLACEMENT LIMIT)를 가진다.

즉, 마주하고 있는 플랜지(11)(12)(21)(31) 사이에서 축방향 변위에 대응할 수 있도록 플랜지(11)(12)(21)(31)와, 플랜지(11)(12)(21)(31) 사이에 결합되는 부시(100)[부시(100)의 결합위치에 따라 와셔(200)일 수 도 있으나 도면에 예시된 내용에 따라 또 편의에 따라 이하 본 발명에서는 부시(100)로 통일한다.]의 폭(T)에 의해 허용범위가 결정된다.

따라서 축방향 변위에 대한 허용범위가 작게 요구될수록 [곧, 동력전달의 정확도에 따라 높은 정밀도가 요구될 수 있도록] 부시(100)의 폭(T)도 작게 구성하면 될 것이다.

그러나 이와 같이 부시(100)의 폭(T)을 줄여 설계하여 허용범위를 작게 경우는 부시(100)의 폭(T)도 얇아지게 됨으로써 조립강도가 약하고 느슨하게 되어 내구성은 물론 조립강도의 저하를 피할 수 없다.

따라서 부시(100)의 규격변화없이[폭(두께)을 작게 하지 않으면서] 축방향 변위를 더욱 확실히 제한할 수 있는 새로운 해결방안이 요구되었다.

(참고문헌1) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0071295호, 2014.06.11. (참고문헌2) 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0095549호, 2005.09.29. (참고문헌3) 대한민국 공개실용신안공보 제20-2000-0006952호, 2000.04.25. (참고문헌4) 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0045079호, 2006.05.16. (참고문헌5) 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0115559호, 2014.10.01 (참고문헌6) 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0060427호, 2016.05.30. (참고문헌7) 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0137162호, 2018.12.27.

본 발명은 축방향 변위에 대한 허용범위가 작게 요구되는 경우에도 그 허용범위(축방향 변위에 대한 허용범위)를 결정짓는 구성요소(부시)의 규격을 작게 구성하지 않으면서 축방향 허용범위를 제한할 수 있는 커플링을 제공하고자 한다.

본 발명은 구성요소의 구조약화 없이 오히려 내구성을 향상시키면서 축방향 변위에 효과적으로 대응하여 그 허용범위를 제한할 수 있는 커플링을 제공코자 한다.

상기 과제해결을 위한 본 발명은;

[청구항1]에 기재된 발명에 따르면; 중간 보스 양측으로 제1보스, 제2보스가 플랜지로 서로 맞대어 결합되고 체결공과 와셔공에 체결볼트와 오버로드(OVERLOAD)와셔가 체결되는 커플링과; 상기 플랜지를 체결하고 있는 체결볼트에 삽입된 부시(BUSH)에 플랜지와 와셔 사이에 축방향 변위의 허용범위(AXIAL DISPLACEMENT LIMIT)를 제한할 수 있는 제한부재로 이루어지는 축방향 변위 제한 커플링에 있어서, 상기 제1보스와 제2보스의 플랜지의 와셔공에 상기 오버로드와셔와 함께 또 하나의 오버로드와셔를 와셔공 바깥으로 연장 형성하여 오버로드와셔 끝에 제한돌부를 갖는 제한부재를 구성하고, 상기 중앙 보스 양측으로 제1보스, 제2보스와 일정한 거리를 형성하는 스토퍼링을 설치하여 구성한 것을 특징으로 한다.

[청구항2]에 기재된 발명에 따르면; 제 1 항에 있어서, 상기 제한돌부는 플랜지와 일정한 거리를 갖도록 이격시키고 그 외경을 플랜지의 와셔공 보다 크게 형성하여 플랜지에 제한되게 구성한 것을 특징으로 한다.

[청구항3]에 기재된 발명에 따르면; 제 1 항에 있어서, 상기 오버로드와셔는 단일체로 구성한 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명은 축방향 변위에 대한 허용범위가 작게 요구되는 경우에도 축방향 변위에 대한 허용범위를 결정짓는 구성요소의 규격을 작게 구성하지 않고서도 축방향 허용범위를 제한할 수 있는 커플링을 제공함으로써 커플링의 기능을 향상시키고 내구성 저하를 최소화할 수 있다.

본 발명은 구조약화가 없고 오히려 내구성을 향상시키면서 축방향 허용범위를 제한할 수 있는 커플링을 제공할 수 있으며, 이로부터 제품의 경쟁력을 높이고 생산성 제고 등의 여러 경제적 이익을 기대할 수 있다.

도 1, 도 2는 종래 커플링의 구성을 보인 단면도 및 요부 발췌 단면도
도 3, 도 4는 본 발명의 일실시예를 보인 요부 발췌 단면도 및 확대 단면도
도 5, 도 6는 본 발명의 일실시예를 보인 단면도 및 요부 발췌 확대도
도 7은 본 발명의 일실시예를 보인 단면도
도 8, 도 9는 도 7의 요부 발췌 확대도

본 발명은, 중간 보스 양측으로 제1보스, 제2보스가 결합되고, 중간 보스와 제1보스, 제2보스 사이에는 완충부재가 삽입되며, 상기 중간 보스의 양측 플랜지에는 제1보스와 제2보스의 플랜지가 서로 맞대어 결합되고 이들의 체결공과 와셔공에 체결볼트와 너트 및 오버로드 와셔가 체결되어 구성되는 디스크 커플링에 있어서,

축방향 변위에 대한 허용범위가 작게 요구되는 경우, 축방향 변위의 허용범위를 결정짓는 구성요소(부시)의 규격을 작게 구성하지 않으면서도 허용범위를 제한할 수 있는 커플링을 구성한 것에 특징이 있다.

본 발명은 오버로드와셔가 삽입되는 플랜지와 와셔 사이에 축방향 변위에 대한 허용범위(AXIAL DISPLACEMENT LIMIT)를 형성한다.

즉, 플랜지 사이를 관통하여 체결되어 있는 체결볼트에 결합된 부시와 오버로드와셔가 삽입되어 있는 플랜지 사이에 축방향 변위에 대한 허용범위(AXIAL DISPLACEMENT LIMIT)를 제한할 수 있도록 하는 제한부재를 구비한다.

상기 제한부재는 플랜지에 이웃하는 부시에 형성하고, 부시의 원 규격을 제한(축소)하지 않으면서 축방향 변위를 제한할 수 있도록 구성한다.

이하 본 발명의 구체적인 실시내용을 첨부 도면과 함께 상세히 살펴본다.

도 3, 도 4는 본 발명의 제1실시예를 보인 것이다.

종래 구성(도 1, 도 2)과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하였다.

중간 보스(10) 양측으로 제1보스(20), 제2보스(30)가 결합되고, 이들 사이에 완충부재(40)가 결합된다.

상기 중간 보스(10)와 제1보스(20)와 제2보스(30)는 플랜지(11)(12)(21)(31)가 서로 맞대고 결합되고 이들의 체결공(50)과 와셔공(60)에 체결볼트(70)와 너트(80) 및 오버로드(OVERLOAD)와셔(90)가 체결되어 서로 연결, 결합된다.

상기 플랜지(11)(12)(21)(31)에는 체결공(50)과 와셔공(60)이 서로 번갈아 교호로 형성되며, 체결공(50)에는 체결볼트(70)가 결합되고, 와셔공(60)에는 오버로드와셔(90)가 결합된다.

상기 와셔공(60)은 오버로드와셔(90)의 외경보다 크게 형성되어 오버로드와셔(90)가 축방향 변위에 따라 축방향으로 이동가능하도록 미세하게 아이들(idle)결합된다.

본 발명은 상기 각 플랜지(11)(12)(21)(31) 사이를 관통하고 있는 체결볼트(70)에 삽입된 부시(BUSH)(100)에 플랜지(21)(31)와 와셔(200) 사이에 축방향 변위의 허용범위(AXIAL DISPLACEMENT LIMIT)(A)를 제한할 수 있는 제한부재(1)를 형성한다.

마주하고 있는 플랜지(11)(12)(21)(31) 사이에서 축방향 변위에 대응할 수 있도록 플랜지(11)(12)와 플랜지(21)(31) 사이에 결합된 부시(100)[상기 부시(100)는 결합위치에 따라 와셔(200)일 수 있음은 이미 언급한 바와 같다.]에 의해 허용범위(A)를 제한하도록 제한부재(1)를 형성한다.

상기 제한부재(1)는 부시(100) 외측으로 제한돌부(2)를 형성한다.

상기에서 부시(100) '외측으로'는 완충부재(40) 방향을 가르키는 것으로, 플랜지(21)(31)의 맞은 편 방향으로 제한돌부(2)를 형성한다.

상기 부시(100)에 형성되는 제한돌부(2)는 그 폭(L1)이 부시(100) 전체의 폭(L) 보다 작게 하고, 외경의 크기는 플랜지(21)(31)의 와셔공(60) 보다 크게 형성하여 플랜지(21)(31)에 제한되도록 한다.

따라서 축방향 변위에 대한 허용범위(A)는 부시(100)의 전체 폭(L)에서 제한 돌부(2)의 폭(L1)을 뺀 값이다.

이와 같이 제한부재(1)의 축방향 변위에 대한 허용범위(A)는 [A= L - L1] 으로 부시(100)의 본래 규격(크기)을 훼손(작게) 하지 않으면서 축방향 변위의 허용범위(A)를 강제적으로 제한할 수 있게 한다.

도 5, 6은 본 발명의 제2실시예를 보인 것이다.

상기 부시(100) 외측으로 제한돌부(2)를 가지는 제한부재(1)의 반대측에 오버로드와셔(3)를 와셔공(60) 바깥으로 연장하여 형성하고, 상기 오버로드와셔(3)의 끝에 제한돌부(4)를 형성하여 또 하나의 제한부재(1')를 형성한다.

상기 제한돌부(4)는 플랜지(21)(31)와 일정한 거리(L2)를 갖도록 이격시키고 그 외경을 플랜지(21)(31)의 와셔공(60) 보다 크게 형성하여 플랜지(21)(31)에 제한되게 한다.

따라서 축방향 범위의 허용범위(A1)는 이와 같이 제한부재(1)에 의한 축방향 변위에 대한 허용범위(A)와, 또 하나의 제한부재(1')인 제한돌부(4)와 플랜지(21)(31) 사이의 거리(L2)에 의해 결정된다.

즉, 축방향 변위에 대한 허용범위의 값은, A1 = A + L2 이다.

상기에서 제한부재(1')를 형성하는 오버로드와셔(3)는 도시한 예와 같이 기성의 오버로드와셔(90)와 분할하여 구성하거나 하나로 합체하여 구성하는 등으로 실시할 수 있음은 물론이다.

상기 오버로드와셔(3)에 제한부재(1')가 형성되는 보스의 몸체에는 제한부재(1')의 제한돌부(4)에 의한 간섭을 회피하기위한 홈(7)을 실시할 수 있다.

도 7 내지 도9 는 본 발명의 제3실시예를 보인 것이다.

상기 제2실시예에서와 같이 오버로드와셔(3)를 와셔공(60) 바깥으로 연장하여 형성하여 그 끝에 제한돌부(4)를 갖는 제한부재(1')를 구성한다.

이때 부시(100)에는 제1실시예와 달리 제한부재를 형성하지 않는다.

부시(100)에 제한부재를 형성하지 않고 제한부재(1')를 형성한 중앙 보스(10)에 스토퍼링(5)을 결합하여 축방향 변위를 제한할 수 있게 한다.

상기 스토퍼링(5)은 제한부재(1')의 반대편, 즉 중앙 보스(10)에 형성하는 것으로, 상기 스토퍼링(5)은 양측 제1보스(20), 제2보스(30)에 대응하기 위해 중앙 보스(10) 양측으로 형성된다.

[물론 제1보스(20), 제2보스(30)의 어느 일방으로 제한부재(1')를 형성하는 경우에는 그에 대응하여 어느 일측으로 스토퍼링(5)이 형성될 것이다.]

도시한 예와 같이 제한부재(1')가 형성된 제1보스(20), 제2보스(30)와 결합되는 중앙 보스(10) 양측으로 스토퍼링(5)을 형성한다.

상기 스토퍼링(5)은 제1보스(20), 제2보스(30) 내측에 조립볼트(6)나 용착 등으로 결합한다.

상기 제한부재(1')의 맞은 편으로 형성되는 스토퍼링(5)은 제1보스(20), 제보스(30)와 일정한 간격[거리(L3)]를 형성하여 축방향에 대한 변위를 제한할 수 있게 된다.

따라서 축방향 변위 허용범위(A2)는 이와 같이 제한부재(1')에 의한 축방향 변위에 대한 허용범위(L2)와, 스토퍼링(5)과 제1보스(20), 제2보스(30) 사이의 거리(L3)에 의해 결정된다.

즉, 축방향 변위에 대한 허용범위는 A2= L2 + L3 이다.

이상에서와 같이 본 발명은 축방향 변위에 대하여 그 허용하는 범위를 작게 요구하는 경우에도 축방향 변위에 대한 허용범위를 결정짓는 구성요소[부시(100)의] 규격을 축소 구성할 필요없이 구성요소[부시(100)]의 원 규격을 그대로 유지하면서 보다 향상된 내구성으로 축방향 변위에 대한 허용범위를 효과적으로 제한할 수 있다.

본 발명의 실시내용을 구체적으로 설명하기 위해 첨부한 도면에 사용한 부호에 대해 설명하면 하기와 같다. 이미 언급한 바와 같이 종래 구성(도 1, 도 2)과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하였다.
10:중간 보스 20,30:제1,2보스
40:완충부재 50:체결공
60:와셔공 70:체결볼트
80:너트 90:오버로드와셔
100:부시(Bush) 200:와셔
1,1':제한부재 2:제한돌부
3:오버로드와셔 4:제한돌부
5:스토퍼링 6:조립볼트
11,12,21,31: 플랜지

Claims

중간 보스(10) 양측으로 제1보스(20), 제2보스(30)가 플랜지(11)(12)(21)(31)로 서로 맞대어 결합되고 체결공(50)과 와셔공(60)에 체결볼트(70)와 오버로드(OVERLOAD)와셔(90)가 체결되는 커플링과;
상기 플랜지(11)(12)(21)(31)를 체결하고 있는 체결볼트(70)에 삽입된 부시(BUSH)(100)에 플랜지(21)(31)와 와셔(200) 사이에 축방향 변위의 허용범위(AXIAL DISPLACEMENT LIMIT)(A)를 제한할 수 있는 제한부재로 이루어지는 축방향 변위 제한 커플링에 있어서,
상기 제1보스(20)와 제2보스(30)의 플랜지(21)(31)의 와셔공(60)에 상기 오버로드와셔(90)와 함께 또 하나의 오버로드와셔(3)를 와셔공(60) 바깥으로 연장 형성하여 오버로드와셔(3) 끝에 제한돌부(4)를 갖는 제한부재(1')를 구성하고,
상기 중간 보스(10) 양측으로 제1보스(20), 제2보스(30)와 일정한 거리(L3)를 형성하는 스토퍼링(5)을 설치하여 구성한 것을 특징으로 하는 축방향 변위 제한 커플링.
제 1 항에 있어서,
상기 제한돌부(4)는 플랜지(21)(31)와 일정한 거리(L2)를 갖도록 이격시키고 그 외경을 플랜지(21)(31)의 와셔공(60) 보다 크게 형성하여 플랜지(21)(31)에 제한되게 구성한 것을 특징으로 하는 축방향 변위 제한 커플링.
제 1 항에 있어서,
상기 오버로드와셔(90),(3)는 단일체로 구성한 것을 특징으로하는 축방향 변위 제한 커플링.
삭제
삭제
삭제