KR102437887B1 - 디스크팩이 내장된 플랜지를 포함하는 커플링 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디스크팩이 내장된 플랜지를 포함하는 커플링에 관한 것으로, 내부가 중공된 원통 형상으로 이루어지며, 상호 이격된 두 축 사이에 배치되는 스페이서; 상기 스페이서의 일단에 결합하며, 브레이크디스크를 지지하는 제1플랜지; 상기 스페이서의 타단에 결합하며, 토크리미터를 지지하는 제2플랜지; 상기 제1플랜지 및 상기 제2플랜지 내부에 결합되며, 복수 개로 구비되어 상기 스페이서의 중공에 대해 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치되는 디스크팩을 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 디스크팩이 플랜지 내부에 내장되어 디스크팩을 결합하기 위한 별도의 부품을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 커플링 제조 시간 및 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한 외부 충격으로부터 디스크팩을 안전하게 보호가능한 장점이 있다.

Description

디스크팩이 내장된 플랜지를 포함하는 커플링 {A coupling including flange with integrated disc pack}
본 발명은 디스크팩이 내장된 플랜지를 포함하는 커플링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디스크팩이 플랜지 내부에 내장되어 디스크팩을 결합하기 위한 별도의 부품을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 커플링 제조 시간 및 제조 비용을 감소시킬 수 있는 디스크팩이 내장된 플랜지를 포함하는 커플링에 관한 것이다.
커플링(coupling)은 증속기(gear box)와 발전기(generator) 사이에 위치하며, 구동부인 증속기로부터 전달되는 고속의 회전력을 피동부인 발전기로 전달하는 역할을 수행한다. 특히 풍력발전기 등에 사용되는 고속축 커플링의 경우 풍속에 의한 진동 및 발전기와 증속기 사이의 거리, 각도 변위를 흡수하고, 발전기의 누설전류가 증속기로 통전되어 증속기가 부식되는 것을 방지한다. 또한 과부하시 동력을 차단하는 기능을 수행한다. 이러한 커플링은 축이음의 구조나 축과의 고정방법, 허용 토크나 허용 회전수를 감안하여 기계에 적합한 형식으로 선정된다.
이와 같은 커플링은 종래기술 '대한민국특허청 공개특허 제10-2015-0145434호 디스크 커플링'과 같이 구동 축이 결합되는 제1허브 및 종동축이 결합되는 제2허브를 구비하는 전동허브; 상기 제1 및 제2 허브 사이에 구비되는 중간허브; 상기 중간허브와 상기 전동허브 사이에 구비되는 디스크;를 포함하는 구조가 알려져 있다.
하지만 종래기술의 경우 디스크가 중간허브와 전동허브 사이에 결합되는 구조로 이루어지기 때문에 일반적인 변위흡수 구조에 사용되는 소켓(socket), 부시(bush), 칼라(collar) 등과 같은 별도의 결합 부품이 필요하다. 이 때문에 부품을 준비하기 위한 비용이 증가한다는 단점이 있다. 또한 이러한 부품들은 별도의 결합을 위한 공정이 추가되어야 하기 때문에 커플링을 제조하는 데 있어 번거로움이 있다.
대한민국특허청 공개특허 제10-2015-0145434호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 디스크팩이 플랜지 내부에 내장되어 디스크팩을 결합하기 위한 별도의 부품을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 커플링 제조 시간 및 제조 비용을 감소시킬 수 있는 디스크팩이 내장된 플랜지를 포함하는 커플링을 제공하는 것이다.
상기한 목적은, 내부가 중공된 원통 형상으로 이루어지며, 상호 이격된 두 축 사이에 배치되는 스페이서; 상기 스페이서의 일단에 결합하며, 브레이크디스크를 지지하는 제1플랜지; 상기 스페이서의 타단에 결합하며, 토크리미터를 지지하는 제2플랜지; 상기 제1플랜지 및 상기 제2플랜지 내부에 각각 결합되며, 복수 개로 구비되어 상기 스페이서의 중공에 대해 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 디스크팩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크팩이 내장된 플랜지를 포함하는 커플링에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 제1플랜지는, 상기 스페이서보다 직경이 큰 중공을 가진 원통형상으로 형성되며, 상기 스페이서의 일단을 감싸도록 끼움결합되는 제1외부플랜지; 상기 제1외부플랜지의 내부에 삽입되어 외부에서 상기 디스크팩으로의 접근을 차단하는 제1내부플랜지;를 포함하며, 상기 제2플랜지는, 상기 스페이서보다 직경이 큰 중공을 가진 원통형상으로 형성되며, 상기 스페이서의 타단을 감싸도록 끼움결합되는 제2외부플랜지; 상기 제2외부플랜지의 내부에 삽입되어 외부에서 상기 디스크팩으로의 접근을 차단하는 제2내부플랜지;를 포함하며, 상기 제1외부플랜지와 상기 제1내부플랜지의 사이 및 상기 제2외부플랜지와 상기 제2내부플랜지의 사이에 상기 디스크팩이 각각 결합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1외부플랜지 및 제2외부플랜지는, 회전축 방향으로 돌출된 복수 개의 디스크결합턱을 포함하며, 상기 디스크결합턱에 상기 디스크팩이 각각 결합되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 디스크팩이 플랜지 내부에 내장되어 디스크팩을 결합하기 위한 별도의 부품을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 커플링 제조 시간 및 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 또한 외부 충격으로부터 디스크팩을 안전하게 보호가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커플링의 사시도이고,
도 2는 커플링의 분해 사시도이고,
도 3은 제1플랜지 및 제2플랜지의 사시도이고,
도 4는 제1플랜지 및 제2플랜지의 분해 사시도이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커플링의 사시도이고, 도 2는 커플링의 분해 사시도이고, 도 3은 제1플랜지 및 제2플랜지의 사시도이고, 도 4는 제1플랜지 및 제2플랜지의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 디스크팩이 내장된 플랜지를 포함하는 커플링(10)은, 스페이서(100), 제1플랜지(200), 제2플랜지(300), 디스크팩(400), 브레이크디스크(500), 토크리미터(600) 및 클램프(700)를 포함한다.
스페이서(100)는 커플링(10)의 본체인 중심축에 해당하며, 내부가 중공된 원통형상으로 이루어진다. 이러한 스페이서(100)는 상호 이격된 두 축 사이에 배치되어 두 축을 연결하여 동력을 전달하는 역할을 한다. 이는 발전 장치에서 회전력이 전달되는 날개의 회전축과 발전기의 입력축을 상호 직접 연결하거나, 또는 날개의 회전축에 연결된 증속기의 출력축과 발전기의 입력축을 상호 연결할 수 있다.
스페이서(100)는 유리섬유강화플라스틱(GFRP) 소재로 이루어지는데, 이는 금속 소재에 비해 경량화가 가능하고, 절연성능이 우수할 뿐만 아니라, 금속 소재에 비해 유연성이 향상되어 정렬불량(misalignment)이 발생하더라도 동력전달이 원활하게 이루어질 수 있도록 한다. 이러한 스페이서는 유리섬유강화플라스틱 이외에도 절연이 가능한 섬유복합소재는 어떠한 것이라도 적용이 가능하다.
스페이서(100)의 양단부에는 각각 제1플랜지(200) 및 제2플랜지(300)가 결합된다. 제1플랜지(200)는 스페이서(100)의 일단에 결합하며 브레이크디스크(500)를 지지하고, 제2플랜지(300)는 스페이서(100)의 타단에 결합하며 토크리미터(600)를 지지한다.
제1플랜지(200)에 지지되는 브레이크디스크(500)는 원판 형상으로, 증속기의 출력축과 연결되어 고속으로 회전한다. 이때 브레이크디스크(500)와 증속기의 출력축 사이에는 클램프(700)가 더 포함되어 브레이크디스크(500)와 출력축을 견고하게 지지 및 연결하는 역할을 수행한다.
토크리미터(600)는 과부하시 슬립(slip)을 통한 동력 차단으로 커플링을 보호하는 구성이다. 즉, 두 축의 회전에 따른 토크를 제한하는 구성으로, 과부하 등과 같은 토크 변화에 신속하게 대응할 수 있다. 토크리미터(600)는 브레이크디스크(500)와 마찬가지로 원판 형상으로, 토크리미터(600)와 발전기의 입력축 사이에는 클램프(700)를 더 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 제1플랜지(200)는 제1내부플랜지(210) 및 제1외부플랜지(220)를 포함하고, 제2플랜지(300)는 제2내부플랜지(310) 및 제2외부플랜지(320)를 포함한다.
제1외부플랜지(220) 및 제2외부플랜지(320)는 스페이서(100)보다 직경이 큰 중공을 가진 원통형상으로 형성되며, 스페이서(100)의 양단은 제1외부플랜지(220) 및 제2외부플랜지(320)의 내부로 끼움결합된다. 즉 제1외부플랜지(220) 및 제2외부플랜지(320)는 스페이서 양단을 감싸도록 끼움결합된다. 경우에 따라서 제1외부플랜지(220) 및 제2외부플랜지(320)는 스페이서(100)의 양단에 스페이서(100)와 동일한 직경으로 일체형으로 이루어질 수도 있다.
제1외부플랜지(220) 및 제2외부플랜지(320)는 회전축 방향으로 돌출된, 즉 내부 방향을 향해 돌출된 복수 개의 디스크결합턱(221, 321)을 포함한다. 디스크결합턱(221, 321)은 제1외부플랜지(220) 및 제2외부플랜지(320)로부터 돌출되어 디스크팩(400)이 안착 및 결합된다. 이때 복수 개의 디스크결합턱(221, 321) 각각에 하나의 디스크팩(400)이 결합되며, 이에 따라 디스크결합턱(221, 321)은 복수 개의 디스크팩(400)에 맞춰 동일한 수로 형성된다.
디스크결합턱(221, 321)은 디스크팩(400)의 일단은 결합하고, 타단은 결합되지 않고 외부로 노출되도록 디스크팩(400)의 길이에 대략 반 정도의 길이를 가지도록 형성되는 것이 바람직하나 이에 한정되지는 않는다.
제1내부플랜지(210) 및 제2내부플랜지(310)는 제1외부플랜지(220) 및 제2외부플랜지(320)의 중공보다 작거나 동일한 직경의 디스크 형상으로 이루어진다. 이러한 제1내부플랜지(210) 및 제2내부플랜지(310)는 제1외부플랜지(220) 및 제2외부플랜지(320)의 내부에 삽입되어 외부에서 디스크팩(400)으로의 접근을 차단한다. 이와 같이 제1외부플랜지(220) 및 제2외부플랜지(320)는 내부에 제1내부플랜지(210) 및 제2내부플랜지(310)와 디스크팩(400)이 배치가능하도록 이들의 두께를 합한 두께와 동일하거나 더 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.
즉 제1내부플랜지(210) 및 제2내부플랜지(310)는 일측에 제1외부플랜지(220) 및 제2외부플랜지(320)와 디스크팩(400)이 결합되고, 타측은 브레이크디스크(500)나 토크리미터(600)가 결합되는 구조로 이루어진다. 이러한 구조로 인해 디스크팩(400)은 제1플랜지(200) 및 제2플랜지(300)의 내부에 내장되고, 일반적인 변위흡수 구조에 사용되는 소켓(socket), 부시(bush), 칼라(collar) 등과 같은 별도의 결합 부품이 필요하지 않게 된다.
디스크팩(400)은 복수 개로 구비되어 스페이서(100)의 중공에 대해 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치되거나, 제1플랜지(200) 및 제2플랜지(300)의 중공에 대해 원주방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치된다. 바람직하게는 4개의 디스크팩(400)이 서로 등간격으로 배치되며, 이때 디스크팩(400)끼리 90°의 각도로 배치될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
디스크팩(400)은 제1플랜지(200) 및 제2플랜지(300)의 내부에 결합되는데, 상세하게는 제1내부플랜지(210)와 제1외부플랜지(220) 사이 및 제2내부플랜지(310)와 제2외부플랜지(320) 사이에 결합된다.
디스크팩(400)은 상호 이격된 두 축을 연결함에 있어서 정렬불량(misalignment) 즉, 축의 회전, 축 방향의 변위, 두 축 간의 각도 변위를 흡수하여 정렬불량에 의해 커플링(10)이 손상되는 것을 방지한다.
이러한 디스크팩(400)은 디스크본체(410), 만곡부(420) 및 볼트부(430)를 포함한다. 디스크본체(410)는 직사각형 판재로 이루어지며, 복수 개의 디스크판이 적층된 형태로 형성될 수 있다. 이러한 디스크본체(410)는 스프링강(spring steel) 또는 SUS가 적층된 형태일 수 있으나 이에 한정되지는 않는다.
만곡부(410)는 디스크본체(410)의 모서리 부분을 라운딩 처리하는 것으로 모서리에 집중되는 응력을 분산시켜 디스크팩(400)의 파손을 방지할 수 있다.
디스크팩(400)이 제1플랜지(200)와 결합하는 구조로는, 디스크팩(400)의 일측면은 제1내부플랜지(210)와 결합하고, 타측면은 제1외부플랜지(220)와 결합하여 이들 사이를 서로 연결한다. 또한 디스크팩(400)이 제2플랜지(300)와 결합하는 구조로는 제1플랜지(200)와 마찬가지로, 디스크팩(400)의 일측면은 제2내부플랜지(310)와 결합하고, 타측면은 제2외부플랜지(320)와 결합한다. 이러한 결합이 가능하도록 디스크팩(400)은 표면에 나사산이 형성된 볼트부(430)를 포함하고, 제1플랜지(200) 및 제2플랜지(300)는 중공 내부에 나사산이 형성된 너트부(222, 322)를 포함한다.
각각의 디스크팩(400) 일측면에 형성된 볼트부(430)는 제1내부플랜지(210) 및 제2내부플랜지(310) 방향으로 돌출되고, 디스크팩(400)의 타측면에 형성된 볼트부(430)는 제1외부플랜지(220) 및 제2외부플랜지(320) 방향으로 돌출된다. 이에 대응하여 너트부(222, 322)는 제1내부플랜지(210), 제2내부플랜지(310), 제1외부플랜지(220), 제2외부플랜지(320)에 형성되며, 디스크팩(400)과 서로 볼트-너트 결합된다. 경우에 따라서 너트부(222, 322)는 제1플랜지(200) 및 제2플랜지(300)의 중공에 형성되는 것이 아닌, 제1플랜지(200) 및 제2플랜지(300)와는 별도의 부재로 구비될 수도 있다. 또한 볼트-너트 결합이 아닌 다른 방식의 체결도 가능하다.
종래의 디스크팩의 경우 플랜지-디스크팩-브레이크디스크 또는 플랜지-디스크팩-토크리미터를 결합하기 위해 일반적인 변위흡수 구조에 사용되는 소켓(socket), 부시(bush), 칼라(collar) 등과 같은 별도의 결합 부품이 필요하였다. 이 때문에 각각의 부품을 준비하기 위한 비용이 증가할 뿐 아니라, 이러한 부품들은 별도의 결합을 위한 공정이 추가되어야 하기 때문에 커플링을 제조하는 데 있어 제조비용 및 제조기간이 증가한다는 단점이 있었다.
이에 비해 본 발명의 경우 디스크팩이 플랜지 내부에 내장되어 있기 때문에 별도의 결합 부품이 필요하지 않을 뿐 아니라, 내장 구조로 인해 디스크팩의 손상이 최소화된다는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10: 커플링
100: 스페이서
200: 제1플랜지
210: 제1내부플랜지
220: 제1외부플랜지
300: 제2플랜지
310: 제2내부플랜지
320: 제2외부플랜지
221, 321: 디스크결합턱
222, 322: 너트부
400: 디스크팩
410: 디스크본체
420: 만곡부
430: 볼트부

Claims (3)

  1. 내부가 중공된 원통 형상으로 이루어지며, 상호 이격된 두 축 사이에 배치되는 스페이서;
    상기 스페이서의 일단에 결합하며, 브레이크디스크를 지지하는 제1플랜지;
    상기 스페이서의 타단에 결합하며, 토크리미터를 지지하는 제2플랜지;
    상기 제1플랜지 및 상기 제2플랜지 내부에 각각 결합되며, 복수 개로 구비되어 상기 스페이서의 중공에 대해 원주 방향을 따라 일정한 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 디스크팩;을 포함하며,
    상기 제1플랜지는,
    상기 스페이서보다 직경이 큰 중공을 가진 원통형상으로 형성되며, 상기 스페이서의 일단을 감싸도록 끼움결합되는 제1외부플랜지;
    상기 제1외부플랜지의 내부에 삽입되어 외부에서 상기 디스크팩으로의 접근을 차단하는 제1내부플랜지;를 포함하며,
    상기 제2플랜지는,
    상기 스페이서보다 직경이 큰 중공을 가진 원통형상으로 형성되며, 상기 스페이서의 타단을 감싸도록 끼움결합되는 제2외부플랜지;
    상기 제2외부플랜지의 내부에 삽입되어 외부에서 상기 디스크팩으로의 접근을 차단하는 제2내부플랜지;를 포함하며,
    상기 제1외부플랜지와 상기 제1내부플랜지의 사이 및 상기 제2외부플랜지와 상기 제2내부플랜지의 사이에 상기 디스크팩이 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 디스크팩이 내장된 플랜지를 포함하는 커플링.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1외부플랜지 및 제2외부플랜지는,
    회전축 방향으로 돌출된 복수 개의 디스크결합턱을 포함하며, 상기 디스크결합턱에 상기 디스크팩이 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 디스크팩이 내장된 플랜지를 포함하는 커플링.
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