KR102639799B1 - 샤프트 커플링 - Google Patents

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나베야 바이-테크 가부시키가이샤
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Abstract

샤프트 커플링은 구동축에 일체로 회전 가능하게 연결되는 구동 허브, 종동축에 일체로 회전 가능하게 연결되는 종동 허브 및 구동 허브와 종동 허브 사이에서 회전을 전동하는 회전 전동부를 포함한다. 샤프트 커플링은, 또한 구동 허브 및 종동 허브의 적어도 어느 한쪽의 허브 부위이며, 상기 샤프트 커플링 전체의 비틀림 강성에 관여하지 않는 비관여 부위에 일체로 연결된 동흡진기를 더 포함한다. 샤프트 커플링 전체의 비틀림 강성에 관여하지 않는 비관여 부위에 동흡진기가 설치됨으로써, 비틀림 강성을 유지하면서 진동 흡수성을 증대시킬 수 있다.

Description

샤프트 커플링
본 발명은 샤프트 커플링에 관한 것이다.
종래, 특허 문헌1 및 특허 문헌2에 개시된 바와 같이, 구동축과 종동축 사이에 배치되는 샤프트 커플링은, 상기 구동축에 연결되는 구동 허브, 상기 종동축에 연결된 종동 허브 및 상기 양 허브들 사이에 회전을 전동하는 회전 전동부를 포함한다.
특허 문헌1 및 특허 문헌2에 있어서, 진동 흡수성을 높이기 위해 구동 허브 및 종동 허브 사이에 판 스프링과 탄성체를 개재시키고 있다.
JP 특개 제2006-348992 호 공보 JP 특개 제2010-203469 호 공보
그런데 이와 같이 구동 허브와 종동 허브 사이에 진동 흡수를 향상시키기 위한 수단을 추가로 개재시키면 샤프트 커플링의 비틀림 강성(Torsional rigidity)이 저하된다.
본 발명의 목적은 비틀림 강성을 유지하면서 진동 흡수성을 증가시킬 수 있는 샤프트 커플링을 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 구동축에 일체로 회전 가능하게 연결되는 구동 허브, 종동축에 일체로 회전 가능하게 연결되는 종동 허브 및 상기 구동 허브와 상기 종동 허브 사이에서 회전을 전동하는 회전 전동부를 포함하는 샤프트 커플링에 있어서, 상기 구동 허브 및 상기 종동 허브의 적어도 어느 하나의 허브 부위에, 상기 샤프트 커플링 전체의 비틀림 강성에 관여하지 않는 비참여 부위에 일체로 연결된 동흡진기를 포함한다.
이 구성에 따르면, 샤프트 커플링 전체의 비틀림 강성에 관여하지 않는 비관여 부위에 동흡진기가 취부 됨으로써, 비틀림 강성을 유지하면서 진동 흡수성을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 동흡진기는, 관성체, 상기 관성체를 상기 비참여 부위에 취부하는 취부 부재 및 상기 관성체와 상기 취부 부재 사이에 개재하여, 상기 관성체를 지지하는 단수 또는 복수의 탄성 부재를 포함하고, 상기 관성체, 상기 취부 부재 및 상기 탄성 부재는 상기 구동축 및 상기 종동축에 비접촉으로 배치되는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 동흡진기 자체의 감쇠 및 진동 흡수성과를 보다 확실하게 발휘할 수 있다.
또한, 상기 허브는 원통형으로 형성되며, 상기 구동축 또는 상기 종동축이 감합되는 축공 및 축 방향으로 한 쌍의 단면들을 구비하며, 상기 비참여 부위가 상기 허브의 단면들 중 하나인 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 원통형의 허브 단면에 동흡진기가 취부됨으로써, 비틀림 강성을 유지하면서 진동 흡수성을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 관성체는, 상기 취부 부재가 취부된 상기 허브의 외주면을 덮는 덮개부 및 상기 탄성 부재에 지지되는 부위이며, 상기 덮개부와 일체로 연결된 피지지부를 포함하는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면 허브의 외주면을 덮도록 배치되는 관성체를, 예를 들면 원판 형상으로 형성한 관성체와 진동 흡수성을 동일하게 할 경우는, 상기 원판 모양의 관성체에 비교할 때 회전축심의 외경을 단축할 수 있고, 그 외형의 크기를 소형화할 수 있다.
또한, 상기 관성체는 상기 허브의 외형보다 직경 방향으로 연장되어 돌출된 원판 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 간단한 구성으로 비틀림 강성을 유지하면서 진동 흡수성을 가질 수 있다.
또한, 상기 탄성 부재는 단수이며, 상기 탄성 부재 및 상기 취부 부재는 원형 링 형상으로 형성되고, 상기 구동축 또는 상기 종동축이 비접촉으로 삽입되는 삽입구를 각각 갖고, 상기 탄성 부재는 상기 관성체의 상기 탄성 부재에 지지되는 부위와 상기 취부 부재에 중첩되는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 원형 링 형상으로 형성된 탄성 부재는 마찬가지로 원형 링 형상으로 형성된 취부 부재와 관성체에 중첩된 상태가 되고, 또한 각 삽입구에 구동축과 종동축이 비접촉으로 삽통되는 것으로, 간단한 구성으로 동흡진기 자체의 감쇠 및 진동 흡수성을 발휘할 수 있다.
또한, 상기 구동 허브에만, 상기 동흡진기가 취부되는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면 구동 허브는 가진원에 근접하고, 종동축에 비해 크게 진동하기 때문에 진동 억제 효과가 커진다.
또한, 상기 구동 허브 및 상기 종동 허브의 각각에 상기 동흡진기가 취부되는 것이 바람직하다.
이 구성에 따르면, 한 개의 허브에 동흡진기가 취부된 경우에 비해 가감속 등의 파라미터의 변동에 강하고, 즉 견고성을 높일 수 있다. 또 한 개의 허브에 동흡진기를 취부한 경우에 비해, 같은 관성 모멘트 비에서 구동측의 변화에 대한 응답성, 예를 들면, 구동축이 모터의 출력축의 경우 모터 지령에 대한 응답성 을 높게 할 수 있다.
도 1은 제1 실시예의 동흡진기가 있는 샤프트 커플링의 사시도이다.
도 2는 제1 실시예의 동흡진기가 있는 샤프트 커플링의 분해 사시도이다.
도 3은 제1 실시예의 샤프트 커플링의 분해 사시도이다.
도 4는 제1 실시예의 동흡진기를 갖는 샤프트 커플링의 단면도이다.
도 5는 제2 실시예의 동흡진기가 있는 샤프트 커플링의 사시도이다.
도 6은 제2 실시예의 동흡진기의 분해 사시도이다.
도 7은 제3 실시예의 동흡진기가 있는 샤프트 커플링의 사시도이다.
도 8은 제3 실시예의 동흡진기의 분해 사시도이다.
도 9는 제3 실시예에 있어서의 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 10은 제4 실시예의 동흡진기가 있는 샤프트 커플링의 사시도이다.
도 11은 제4 실시예의 동흡진기의 분해 사시도이다.
<제1 실시예>
도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 샤프트 커플링을 구체화한 제1 실시예에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 샤프트 커플링(10)은 한 쌍의 동흡진기들(20, 30)을 포함한다.
도 2, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 샤프트 커플링(10)은 구동축(12)에 연결되는 구동 허브(40), 종동축(14)에 연결되는 종동 허브(50), 구동 허브(40)와 종동 허브(50) 사이에 배치된 전달 부재(60) 및 구동 허브(40)와 전달 부재(60) 사이 및 종동 허브(50)와 전달 부재(60) 사이에 각각 배치된 한 쌍의 디스크 유닛(80, 90)을 포함한다. 본 실시예의 샤프트 커플링(10)은 디스크 유닛(80, 90)을 구비한 더블 디스크 타입의 플렉서블 커플링이다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 구동 허브(40)는 알루미늄이나 스테인레스 등으로 원통형으로 형성되어 있다. 구동 허브(40)는 단면 원형의 외주면(41), 원형의 외단면(42) 및 내단면(43)을 갖고 있다. 외단면(42) 및 내단면(43)의 중심부에는 단면 원형의 축공(44)이 관통하여 형성되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이 구동 허브(40)는, 외주면(41)에서 축공(44)의 내주면에 걸쳐 형성된 슬릿(45)과 외단면(42)에서 슬릿(45)에 걸쳐 형성된 슬릿(46)을 포함한다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 구동축(12)은 축공(44)에 대해서 외단면(42) 쪽에서 삽입된 상태에서 연결 나사(48)(도 2 참조)에 의해 슬릿(46)이 허용하는 범위에서 조여 축공(44)이 축경(縮徑)되어 있는 것으로, 구동 허브(40)에 대해 일체로 회전 가능하게 연결된다.
도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 종동 허브(50)는 알루미늄이나 스테인레스 등으로 원통형으로 형성된다. 종동 허브(50)는, 단면 원형의 외주면(51), 축 방향으로 원형의 외단면(52) 및 내단면(53)을 갖고 있다. 외단면(52) 및 내단면(53)의 중심부에는 단면 원형의 축공(54) 관통하여 형성된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 종동 허브(50)는 외주면(51)에서 축공(54)의 내주면에 걸쳐 형성된 슬릿(55)과, 외단면(52)에서 슬릿(55)에 걸쳐 형성된 슬릿(56)을 포함한다. 도 4에 나타낸 바와 같이 종동축(14)은 축공(54)에 대해서 외단면(52) 쪽에서 삽입된 상태에서 연결 나사(58)(도 2 참조)에 의해 슬릿(56)이 허용하는 범위에서 조여 축공(54)이 축경(縮徑)되어 있는 것으로, 종동 허브(50)에 대해 일체로 회전 가능하게 연결된다.
디스크 유닛(80)에는 서로 같은 크기로 원반 모양으로 형성된 금속 판 스프링이 여러 장 중첩되어 있다. 디스크 유닛(80)를 구성하는 각각의 판 스프링은 중앙에 단면 원형의 투공(82)이 형성되어 있다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 디스크 유닛(80)은, 전달 부재(60) 측으로부터 삽입 관통된 복수의 전동 볼트(81)에 의해 구동 허브(40)의 내부 단면(43)에 체결되어 고정되어 있다. 각 전동 볼트(81)는, 샤프트 커플링(10)의 회전 중심을 기준으로, 등각도로 배치된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 전동 볼트(81)의 헤드와 디스크 유닛(80) 사이에는 스페이서(85)가 개입하여 전동 볼트(81)에 의해 체결되어 있다.
전달 부재(60)는 알루미늄이나 스테인레스 등으로 원통 형상으로 형성되는 동시에 투공(61)이 한 쌍의 단면(62, 63) 사이에 투입되어 설치(透設)된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 디스크 유닛(80)은 구동 허브(40) 측에서 삽입 관통된 복수의 전동 볼트(83)에 의해 전달 부재(60)의 단면(62)에 체결되어 일체가 되도록 고정된다. 또한 각 전동 볼트(83)는 디스크 유닛(80)의 링 모양의 단면에서 전동 볼트(81) 사이에 배치되는 동시에, 서로 인접하는 전동 볼트(81)는 샤프트 커플링(10)의 회전 중심을 중심으로 등각도가 되도록 이간 배치된다
또한 전동 볼트(81)의 헤드는 전달 부재(60)의 단면(62)에 형성된 오목부(64)에 유동될 수 있도록 감합된다. 또한 전동 볼트(83)의 헤드는 구동 허브(40)의 오목부(47)에 유동될 수 있도록 감합된다.
디스크 유닛(90)은 디스크 유닛(80)의 금속 판 스프링과 같은 크기이며, 서로 같은 크기로 원반 모양으로 형성된 금속 판 스프링이 여러 장 중첩되어 있다. 디스크 유닛(90)을 구성하는 각 판 스프링은 중앙에 단면 원형의 투공(92)이 형성된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 디스크 유닛(90)은 전달 부재(60) 측으로부터 삽입 관통된 복수의 전동 볼트(91)에 의해 종동 허브(50)의 내부 단면(53)에 체결되어 고정된다.
각 전동 볼트(91)는 샤프트 커플링(10)의 회전 중심을 중심으로 등각도로 배치된다. 도 4에 나타낸 바와 같이 전동 볼트(91)의 헤드와 디스크 유닛(90) 사이에는 스페이서(95)가 개재하여 전동 볼트(91)에 의해 체결되어 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 디스크 유닛(90)은 종동 허브(50) 측에서 삽입 관통된 복수의 전동 볼트(93)에 의해 전달 부재(60)의 단면(63)에 체결되어져 일체가 되도록 고정된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 전동 볼트(93)의 헤드와 디스크 유닛(90) 사이에는 스페이서(94)가 개입하여 전동 볼트(93)에 의해 단단히 고정되어 있다.
또한 각 전동 볼트(93)는 디스크 유닛(90)의 링 모양의 단면에서 전동 볼트 (91) 사이에 배치되는 동시에, 서로 인접하는 전동 볼트(91)와 샤프트 커플링(10)의 회전 중심을 중심으로 등각도가 되도록 이격 배치된다.
또한 전동 볼트(91)의 헤드는 전달 부재(60)의 단면(63)에 형성된 오목부(65)에 유동될 수 있도록 감합된다. 또한 전동 볼트(93)의 헤드는 종동 허브(50)의 내부 단면(53)에 형성된 오목부(57)에 가외부재를 갖도록 감합된다.
디스크 유닛(80), 전동 볼트(81, 83), 전달 부재(60), 전동 볼트(93), 디스크 유닛(90) 및 전동 볼트(91, 93)는 회전 전동부를 구성한다.
도 4에 나타낸 바와 같이 사용 상태에서, 샤프트 커플링(10)은, 미도시된 모터에 의해 구동축(12)이 회전되면, 이 회전 운동은 구동 허브(40)를 통해 복수의 전동 볼트(81)에 전달된다. 그리고 전동 볼트(81)에서 디스크 유닛(80)을 통해 여러 전동 볼트(83)에 전달되고, 전달 부재(60)에 전달된다. 이 전달 부재(60)에 전달된 회전 운동은 여러 전동 볼트(93)를 통해 디스크 유닛(90)에 전달되는 것과 동시에, 전동 볼트(91)를 통해 종동 허브(50)에 전달된다. 그리고 이 종동 허브(50)에 전달된 회전 운동은 종동축(14)에 전달된다. 상기 구동축(12)에서 종동축(14)에 토크의 전달 중에서 디스크 유닛(80, 90)의 탄성력에 의해 샤프트 커플링(10)에 비틀림이 발생하고, 구동축(12)의 중심축과 종동축(14)의 중심축선과 동일 직선상에 없는 상태에서도 회전 운동이 원활하게 전달될 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이 동흡진기(20)는 구동 허브(40)에 취부된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 동흡진기(20)는 취부체(21), 진동 감쇠체(22) 및 관성체(23)를 포함한다. 동흡진기(20)는 샤프트 커플링(10) 중 구동 허브(40)가 위치하는 측의 진동을 억제하기 위해, 예를 들어, 정점 이론, 혹은 최적 동조법에 의해 그 질량 등의 파라미터가 설정된다.
취부체(21)는 알루미늄 등의 금속이며, 원형 링 형상으로 형성되는 동시에, 일정한 두께를 가지고 강성을 갖추고 있다. 취부체(21)는 취부 부재에 해당한다. 취부체(21)는 구동 허브(40)의 외단면(42)에 대해, 동일 피치로 배치된 취부 볼트(25)에 따라 고정된다. 외단면(42)은 샤프트 커플링 전체의 비틀림 강성에 관여하지 않는 비관여 부위에 해당한다. 취부체(21)는 중앙부에 원형의 삽입구(21a)를 포함한다. 삽입구(21a)는 구동축(12)의 직경보다 내경이 크게 되는 것으로, 삽입된 구동축(12)과 간섭하지 않도록 한다. 취부체(21)는 삽입구(21a)에서 반경 방향으로 연장된 슬릿(24)에 의해 원주 방향을 따라 형성된 부위의 일부가 절개되어 있다.
진동 감쇠체(22)는 합성 고무, 엘라스토머 등의 탄성재에 의해 원형 링 형상으로 형성되어 일정한 두께를 포함한다. 진동 감쇠체(22)는 단수의 탄성 부재에 해당한다. 진동 감쇠체(22)는 취부체(21)에 접착제로 고정된다. 진동 감쇠체(22)는 중앙부에 원형의 삽입구(22a)를 포함한다. 삽입구(22a)는 삽입구(21a)와 같은 지름이며, 동축에 배치되고, 구동축(12)의 직경보다 내경이 크게 되는 것으로, 구동축(12)이 간섭하지 않도록 삽입되어 있다 .
진동 감쇠체(22)의 삽입구(22a)의 내주면에는, 상기 내주면이 취부 볼트(25)의 헤드에 접촉하지 않도록 오목부(27)가 형성된다. 진동 감쇠체(22)는 반경 방향으로 연장된 슬릿(26)에 의해 원주 방향을 따라 형성된 부위의 일부가 절개되어 있다.
도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이 관성체(23)는 스테인레스, 철 등의 금속이며, 원판 형상의 판부(28) 및 판부(28)의 주변부에 일체로 연결된 원통형의 통부(29)를 포함한다. 판부(28)의 내면은 진동 감쇠체(22)의 취부면(22b)에 접착제로 고정된다. 판부(28)는 피지지부에 해당한다. 판부(28)의 중앙부에는 원형의 삽입구(28a)가 형성된다. 삽입구(28a)는 삽입구(21a)와 같은 지름이며, 동축에 배치되고, 구동축(12)의 직경보다 내경이 크게 되는 것으로, 구동축(12)이 간섭하지 않도록 삽입된다. 삽입구(28a)의 내주면에는 상기 내주면이 취부 볼트(25)의 헤드에 접촉하지 않도록 오목부(28b)가 형성된다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 통부(29)는 구동 허브(40)와 동축이 되도록 하며, 구동 허브(40)의 외주면 전체를 덮도록 배치된다. 통부(29)는 덮개부에 해당한다. 통부(29)는 내주면과 외주면 사이를 관통하는 투공(29a)이 형성되고, 상기 연결 나사(48)가 삽입하여 통과 가능하게 된다.
도 4에 나타낸 바와 같이 동흡진기(30)는, 종동 허브(50)에 취부되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 동흡진기(30)는 취부체(31)와 진동 감쇠체(32)와 관성체 (33)를 구비하고 있다. 동흡진기(30)는 샤프트 커플링(10) 중 종동 허브(50)가 위치하는 측의 진동을 억제하기 위해, 예를 들어, 정점 이론, 혹은 최적 동조법에 의해 그 질량 등의 파라미터가 설정된다.
본 실시예에서는 구동 허브(40)를 포함한 구동 허브 측의 각종 부품은 종동 허브(50)를 포함한 종동 허브 측의 각종 부품과 동일한 것을 채용하고 있기 때문에, 동흡진기(30)의 취부체(31), 진동 감쇠체(32), 및 관성체(33)의 크기는 동 흡진기(20)의 취부체(21), 진동 감쇠체(22) 및 관성체(23)와 같은 크기와 무게를 가지고 있다.
취부체(31)는 알루미늄 등의 금속제이며, 원형 링 형상으로 형성되는 동시에, 일정한 두께를 가지고 강성을 갖추고 있다. 취부체(31)는 취부 부재에 해당한다. 취부체(31)는 종동 허브(50)의 외단면(52)에 동일 피치로 배치된 취부 볼트(35)에 의해 종동 허브(50)의 외단면(52)에 고정된다. 외단면(52)은 샤프트 커플링 전체의 비틀림 강성에 관여하지 않는 비관여 부위에 상기한다. 취부체(31)는 중앙부에 원형의 삽입구(31a)를 포함한다. 삽입구(31a)는 종동축(14)의 직경보다 내경이 크게 형성되는 것으로, 삽입된 종동축(14)과 간섭하지 않도록 한다. 취부체(31)는 삽입구(31a)에서 반경 방향으로 연장된 슬릿(34)에 의해 원주 방향을 따라 형성된 부위의 일부가 절개되어 있다.
진동 감쇠체(32)는 합성 고무, 엘라스토머 등의 탄성 재에 의해 원형 링 형상으로 형성되어 일정한 두께를 가지고 있다. 진동 감쇠체(32)는 단수의 탄성 부재에 해당한다. 진동 감쇠체(32)는 취부체(31)에 접착제로 고정된다. 진동 감쇠체(32)는 중앙부에 원형의 삽입구(32a)를 포함한다. 삽입구(32a)는 삽입구(31a)와 같은 지름이며, 동축에 배치되어 있으며, 종동축(14)의 직경보다 내경이 크게 형성된 것으로, 종동축(14)이 간섭하지 않도록 삽입되어 있다. 진동 감쇠체(32)의 삽입구(32a)의 내주면에는 상기 내주면이 취부 볼트(35)의 헤드에 접촉하지 않도록 오목부(27)가 형성된다. 진동 감쇠체(32)는 반경 방향으로 연장된 슬릿(36)에 의해 원주 방향을 따라 형성된 부위의 일부가 절개되어 있다.
도 2 및 도 4에 표시된 바와 같이, 관성체(33)는 스테인레스, 철 등의 금속이며, 원판 형상의 판부(38)와 판부(38)의 주변부에 일체로 연결된 원통형의 통부 (39)를 구비하고 있다. 판부(38)의 내면은 진동 감쇠체(32)의 취부면(32b)에 접착제로 고정된다. 판부(38)는 피 지지부에 상기한다. 판부(38)의 중앙부에는 삽입구(38a)가 형성된다. 삽입구(38a)는 삽입구(31a)와 같은 지름이며, 동축에 배치되어 있으며, 종동축(14)의 직경보다 내경이 크게 되는 것으로, 종동축(14)이 간섭하지 않도록 삽입되어 있다 . 삽입구(38a)의 내주면에는 상기 내주면이 취부 볼트 (35)의 헤드에 접촉하지 않도록 오목부(38b)가 형성된다.
도 4에 표시된 바와 같이, 통부(39)는 종동 허브(50)와 동축이 되도록 하며, 종동 허브(50)의 외주면 전체를 덮도록 배치된다. 통부(39)는 내주면과 외주면 사이를 관통하는 투공(39a)이 형성되고, 상기 연결 나사(58)가 삽입 관통 가능하게 된다.
상기와 같이 구성된 동흡진기가 있는 샤프트 커플링(10)의 작용을 설명한다.
미도시된 모터에 의해 구동축(12)이 회전 되면, 이 회전 운동은 구동 허브(40), 디스크 유닛(80), 전달 부재(60), 종동 허브(50) 등을 통해 종동축(14)에 전달된다. 또한 구동 허브(40)에 연결된 동흡진기(20)는, 관성체(23)에 의해 구동 허브(40)에서의 진동 및 진폭에 비례한 반력을 부여하여, 구동 허브(40)의 진동을 흡수한다. 또한 동흡진기(20)의 진동 감쇠체(22)는 자신의 감쇠 성능으로 구동 허브(40)의 진동을 감쇠한다.
한편, 종동 허브(50)에 연결된 동흡진기(30)는 관성체(33)에 의해 종동 허브 (50)에서의 진동 및 진폭에 비례한 반력을 제공하여 종동 허브(50)의 진동을 흡수한다. 또한 동흡진기(30)의 진동 감쇠체(32)는 자신의 감쇠 성능에 의해 주동허브 (50)의 진동을 감쇠한다.
또한, 본 실시예에서, 샤프트 커플링(10)의 구동 허브(40), 종동 허브(50)에 각각 동흡진기(20, 30)가 취부되어 있다. 따라서 본 실시예의 샤프트 커플링(10)은 같은 부하 관성 모멘트, 즉 같은 관성 모멘트 비에서는 한 개의 동흡진기만이 샤프트 커플링(10)의 구동 허브(40), 종동 허브(50) 중 어느 한 개의 허브에 거치한 것에 비해, 구동 측의 변화에 대한 반응, 예를 들어 모터 지령에 대한 응답성을 높일 수 있다. 또한 견고성을 높일 수 있으며, 토크 전달 시스템에 대한 파라미터의 변화를 강하게 가능하게 할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 동흡진기(20, 30)의 관성체(23, 33)의 통부(29, 39)는 구동 허브(40) 및 종동 허브(50)를 덮도록 배치되어 있기 때문에 관성체(23, 33)의 전체 원판 형상으로 형성하는 경우에 비해 반경 방향의 크기를 작게 할 수 있고, 소형화 할 수 있다.
본 실시예에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
(1) 샤프트 커플링(10)은 구동 허브(40) 및 종동 허브(50)의 부위이며, 샤프트 커플링(10) 전체 비틀림 강성에 관여하지 않는 비관여 부위인 외단면(42, 52) 대하여 동흡진기(20, 30)이 각각 일체로 연결된다. 따라서 샤프트 커플링 전체의 비틀림 강성에 관여하지 않는 비관여 부위에 동흡진기가 취부됨으로써, 비틀림 강성을 유지하면서 진동 흡수성을 올릴 수 있다.
(2) 동흡진기(20, 30)은 관성체(23, 33), 관성체(23, 33)를 구동 허브 (40) 및 종동 허브(50)의 비관여 부위에 취부 부재로서의 취부체(21, 31) 및 관성체(23, 33) 및 취부체(21, 31) 사이에 개재하여 관성체(23, 33)을 지지하는 단수의 탄성 부재로서의 진동 감쇠체(22, 32)를 포함한다. 또한 관성체(23, 33), 취부체(21, 31) 및 진동 감쇠체(22, 32)는 구동축(12)과 종동축(14)에 각각 비접촉으로 배치된다. 이 구성에 의하면, 동흡진기 자체의 감쇠 및 진동 흡수성을 보다 확실하게 발휘할 수 있다.
(3) 샤프트 커플링(10)의 구동 허브(40) 및 종동 허브 (50)는 원통형으로 형성되어 구동축(12)과 종동축(14)이 감합된 축공(44, 54)과 축 방향으로 외단면(42, 52) 및 내단면(43, 53)을 각각 포함하며, 외단면(42, 52)이 취부 부재가 취부되는 비관여 부위에 해당한다. 이 결과, 원주의 구동 허브(40) 및 종동 허브(50)의 외단면(42, 52)에 동흡진기(20, 30)가 취부됨으로써, 비틀림 강성을 유지하면서 진동 흡수성을 증대시킬 수 있다.
(4) 관성체(23, 33)은 취부체(21, 31)가 취부된 구동 허브(40) 및 종동 허브(50)의 외주면을 덮는 통부(29)와 탄성 부재로서의 진동 감쇠체(22, 32)에 지지되는 부위로서 통부(29, 39)와 일체로 연결된 판부(28, 38)를 갖는다. 이 결과, 구동 허브(40) 및 종동 허브(50)의 외주면을 덮도록 배치되는 관성체(23, 33)를 원판 형상으로 형성한 관성체와 진동 흡수성을 같이 한 경우 상기 원판상의 관성체에 비해 그 회전축심으로부터의 외경을 단축할 수 있고, 그 외형의 크기를 소형화 할 수 있다.
(5) 탄성 부재로서의 진동 감쇠체(22, 32) 및 취부 부재로서의 취부체(21, 31)가 원형 링 형상으로 형성되어 구동축(12)과 종동축(14)이 비접촉으로 삽입되는 삽입구(21a, 22a, 31a, 32a)를 각각 포함한다. 또한 진동 감쇠체(22, 32)는 관성체(23, 33)의 진동 감쇠체(22, 32)에 지지되는 부위와 취부체(21, 31)와 중첩되어 있다.
이 결과 원형 링 형상으로 형성된 진동 감쇠체(22, 32)는 마찬가지로 원형 링 모양으로 형성된 취부체(21, 31)와 관성체(23, 33)와 중첩된 상태가 되고, 또한 각 삽입구(21a, 22a, 31a, 32a)에 구동축(12)과 종동축(14)이 비접촉으로 삽입 관통되어 있다. 이를 통해 간단한 구성으로 동흡진기 자체의 감쇠 및 진동 흡수성을 발휘할 수 있다.
(6) 본 실시예의 동흡진기(20, 30)는 구동 허브(40) 및 종동 허브(50)에 각각 취부된다. 이 결과, 구동 허브(40)에서의 진동 및 종동 허브(50)에서의 진동을 동흡진기(20, 30)에 따라 개별적으로 흡수할 수 있다.
다음으로, 도 5 내지 도 10에 나타낸 제2 실시예에 있어서의 샤프트 커플링에 대해 설명한다. 다른 각 실시예의 샤프트 커플링은 제1 실시예의 샤프트 커플링(10)과 동일한 구성이지만, 동흡진기(120, 220, 320)의 구동 허브(40)에만 취부된 곳 및 동흡진기(120, 220, 320)의 구성이 제1 실시예와 크게 다르다. 다음은 또한 제1 실시예와 다른 구성에 대해 설명한다.
<제2 실시예>
도 5 및 도 6에 나타낸 제2 실시예의 동흡진기(120)는 취부체(121), 여러 진동 감쇠체(122) 및 관성체(123)를 구비하고 있다. 취부체(121)는 알루미늄 등의 금속이며, 구동 허브(40)의 외경보다 긴 외경을 가지고 있고, 원형 링 형상으로 형성되는 동시에, 일정한 두께를 가지고 강성을 제공하고 있다. 취부체(121)는 취부 부재에 해당한다. 취부체(121)는 구동 허브(40)의 외단면(42)에 대해, 동일 피치로 배치된 취부 볼트(125)에 의해 고정되어 있고, 구동 허브(40)와 동축이 되도록 배치된다. 취부체(121)는 중앙부에 원형의 삽입부(121a)를 포함한다. 삽입 구(121a)는 구동축(12)의 직경보다 내경이 크게 되는 것으로, 삽입된 구동축(12)과 간섭하지 않도록 된다. 취부체(121)는 삽입구(121a)에서 반경 방향으로 연장된 슬릿(124)에 의해 원주 방향을 따라 형성된 부위의 일부가 절개되어 있다.
진동 감쇠체(122)는 합성 고무, 엘라스토머 등의 탄성 재에 의해 핀 형상으로 형성된다. 진동 감쇠체(122)는 복수의 탄성 부재에 해당한다. 여러 진동 감쇠체(122)의 내부 가장자리는 삽입구(121a)를 중심으로 동일 피치로 배열되도록 취부체(121)에 접착제로 고정된다. 진동 감쇠체(122)는 삽입구(121a)에서 반경 방향으로 이격하여 구동축(12)과는 간섭하지 않도록 그 주변에 배치된다.
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 관성체(123)는 스테인레스, 철 등의 금속이며, 취부체(121)와 외경이 같은 직경의 원반 모양으로 형성된다. 즉, 구동 허브(40)의 외형보다도 지름 방향으로 돌출되어 형성된다. 관성체(123)의 내면은 각 진동 감쇠체(122)의 외부 가장자리에 접착제로 고정되어 취부체(121)에 평행하게하며, 이격되어 배치된다. 이처럼 진동 감쇠체(122)는, 축 방향의 양쪽 끝이 관성체(123)와 취부체(121)에 고정된다. 관성체(123)의 내면은 피지지부에 해당한다.
관성체(123)의 중앙부에는 삽입구(123a)가 형성된다. 삽입구(123a)는 삽입구(121a)와 같은 지름이며, 삽입구(121a)와 동축으로 배치된다. 관성체 (123)의 삽입구(123a)는 구동축(12)의 외경보다 내경이 크게 되어 있고, 구동축 (12)이 간섭하지 않도록 삽입된다. 또한 관성체(123)에는 여러 관통구(123b)가 형성된다. 관통구(123b)는 취부체(121)를 구동 허브(40)에 고정했던 취부 볼트(125)의 헤드에 접촉하지 않도록 취부 볼트(125)의 헤드보다 큰 직경으로 형성된다.
상기와 같이 구성된 샤프트 커플링(10)은, 동흡진기(120)가 구동 허브(40)에만 취부된다.
본 실시예에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
(7) 본 실시예의 관성체(123)는 구동 허브(40)의 외형보다 지름 방향으로 돌출하여 원판 형상으로 형성된다. 이 결과, 본 실시예에 의하면, 간단한 구성으로 비틀림 강성을 유지하면서 진동 흡수성을 갖게 할 수 있다.
(8) 본 실시예의 동흡진기(120)는 복수의 진동 감쇠체(122)를 제공하여 그것들이 핀 형상으로 형성된다. 또한 진동 감쇠체(122)는 구동축에 대해 주위에 배치되는 동시에 관성체(123)와 취부체(121)에 대해 축 방향의 양단이 고정된다. 이 결과 구동축에 대해 주위에 배치된 복수의 진동 감쇠체(122)의 양단부가 관성체인 취부 부재에 고정되어있는 것으로, 관성체(123)를 지지할 수 있다.
<제3 실시예>
도 7 및 도 8에 나타낸 제3 실시예의 동흡진기(220)는 취부체(221), 단수의 진동 감쇠체(222) 및 관성체(223)를 구비하고 있다. 취부체(221) 및 진동 감쇠체(222)는 제1 실시예의 취부체(21) 및 진동 감쇠체(22)와 각각 동일한 구성을 제공하여 구동 허브(40)의 외단면(42)에 대해, 제1 실시예와 마찬가지로 취부된다. 따라서 취부체(221) 및 진동 감쇠체(222)의 각 부위 및 취부 볼트(225)에 대해서는, 제1 실시예의 취부체(21) 및 진동 감쇠체(22) 및 취부 볼트(25)의 각 부위에 붙인 부호에(200) 을 더한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.
도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같이 관성체(223)는, 스테인레스, 철 등의 금속이며, 취부체(221)보다 외경이 크게 되는 원판 형상으로 형성된다. 즉, 구동 허브(40)의 외형보다 지름 방향으로 연장되도록 형성된다. 관성체(223)의 내면은 각 진동 감쇠체(222)의 외부 가장자리에 접착제로 고정되어 취부체(221)에 평행하게 하며, 이격되어 배치된다. 이처럼 진동 감쇠체(222)는 축 방향의 양면이 관성체(223)와 취부체(221)에 고정된다. 관성체(223)의 내면은 피지지부에 해당한다.
또한 관성체(223)의 중앙부에는 삽입구(223a)가 형성된다. 삽입구(223a)는 삽입구(221a, 222a)와 같은 지름이며, 삽입구(221a)와 동축으로 배치된다. 관성체(223)의 삽입구(223a)는 구동축(12)의 외경보다 내경이 크게 되어 있고, 구동축(12)이 간섭하지 않도록 삽입된다. 또한 삽입구(223a)에는 여러 오목부(223b)가 형성된다. 오목부(223b)는 취부체(221)를 구동 허브(40)에 고정하는 취부 볼트(225)의 헤드에 접촉하지 않도록 취부 볼트(225)의 헤드보다 큰 직경으로 형성된다.
상기와 같이 구동 허브에만 동흡진기(220)를 취부한 샤프트 커플링(10) 및 종동 허브에만 동흡진기(220)를 취부한 샤프트 커플링(10)을 구동 모터로 구동되는 구동축과 부하에 연결된 종동축 사이에 각각 취부했을 때의 시험 결과를 도 9에 나타낸다. 도 9의 시험 결과 그래프에 있어서, 가로축은 관성 모멘트 비를 나타내고, 세로축은 오토 튜닝의 응답성을 보여주고 있다. 세로축에서 위쪽에 위치할수록 응답성이 높다는 것을 보여주고 있다. 또한 이 시험은 상기 구동축을 제어하는 제어 장치가 자동 튜닝 기능을 가지고 있고, 관성 모멘트 비를 변화시켰을 때의 오토 튜닝의 응답성을 측정한 것이다. 또한, 오토 튜닝은 운전 중에 모터 전류 및 모터 회전수 등으로부터 모터를 포함한 구동부 전체의 관성과 마찰을 추정하고, 소정의 제어측에 따라, 온라인에서 자동적으로 서보 계의 게인을 업데이트하고, 안정성을 유지하면서 응답성, 견고성, 정상 특성을 개선하는 기능이다.
도 9와 같이 관성 모멘트 비를 변화시킨 경우의 모두가 본 실시예와 같이 구동 허브(40)에 동흡진기(220)를 부착하였을 때의 것이 오토 튜닝의 응답성이 높다. 이처럼 반응이 구동 허브(40)에 동흡진기(220)를 취부한 경우가 더 높아진다는 것은, 구동측이 진동 발생원인 모터에 가깝기 때문에, 동흡진기(220)의 진동 흡수성이 발휘되기 쉬운 것으로 생각된다. 상기와 같이 구성된 샤프트 커플링(10)은 제2 실시예의 (7) 외에, 다음의 효과를 쉽게 실현할 수 있다.
(9) 본 실시예에서는 구동 허브(40)에만 동흡진기(220)가 취부된다. 따라서 모터를 제어하는 제어 장치가 오토 튜닝 기능 포함의 경우 구동 허브(40)에 동흡진기(220)를 부착했을 때의 것이 오토 튜닝의 응답성을 높일 수 있다. 또한, 제2 실시예에서도 구동 허브(40)에만 동흡진기(120)가 취부 되어 있기 때문에, 본 실시예와 마찬가지로 오토 튜닝의 응답성이 높을 것으로 기대된다.
<제4 실시예>
도 10 및 도 11에 나타낸 제4 실시예의 동흡진기(320)는 취부체(321), 단수의 진동 감쇠체(322) 및 관성체(323)를 구비하고 있다.
도 11에 표시된 취부체(321)는 알루미늄 등의 금속이며, 구동 허브(40)의 외경과 거의 동일 직경을 가지고 있고, 원형 링 형상으로 형성되는 동시에, 일정한 두께를 가지고 강성을 갖추고 있다. 취부체(321)는 취부 부재에 해당한다. 취부체(321)는 구동 허브(40)의 외단면(42)에 동일 피치로 배치된 취부 볼트(325)에 의해 고정되어 있고, 구동 허브(40)와 동축이 되도록 배치된다.
취부체(321)의 중앙부에는 감합구(321a)가 구비된다. 진동 감쇠체(322)는 원통형으로 형성되어 있음과 동시에 축 방향의 내부 가장자리가 감합구(321a)에 감합된 상태로 접착되어 고정된다. 진동 감쇠체(322)의 외주면(322b)은 기어 형상으로 형성되어 있고, 감합구(321a)의 내주면에 형성된 기어 형상부와 치합됨으로써 축심 주위의 회동이 불가능하다. 취부체(321)는 감합구(321a)에서 반경 방향으로 연장된 슬릿(324)에 의해 원주 방향을 따라 형성된 부위의 일부가 절개된다.
진동 감쇠체(322)는 합성 고무, 엘라스토머 등의 탄성재에 의해 형성된다. 진동 감쇠체(322)는 단수의 탄성 부재에 상기한다. 진동 감쇠체(322)의 중앙부에는, 구동축이 비접촉으로 삽입되도록 삽입구(322a)가 구비된다. 즉, 삽입구(322a)의 내경은 구동 허브(40)의 축공(44)에 거치된 미도시된 구동축의 외경보다 크게 된다.
도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이 관성체(323)는, 스테인레스, 철 등의 금속이며, 원판 형상의 판부(328)와 상기 판부(328)의 주변부에 일체로 연결된 원통형 통부(329)를 구비하고 있다. 판부(328)의 중앙부에는 감합구(328a)가 형성되어 있다. 감합구(328a)는 진동 감쇠체(322)의 축 방향의 바깥 쪽 끝이 감합된 상태로 접착되어 고정된다. 진동 감쇠체(322)는 기어 모양의 외주면(322b)이, 감합구(328a)의 내주면에 형성된 기어 형상부와 감합됨으로써 축심 주위의 회동이 불가능하게 된다. 판부(328)는 피지지부에 해당한다. 판부(328)는 취부체(321)는 서로 접촉하지 않도록 이격되어 평행하게 배치된다. 판부(328)는 취부 볼트(325)의 헤드를 이격하여 수납하는 수납공(328b)이 관통한다.
통부(329)는 구동 허브(40)와 동축이 되도록 하며, 구동 허브(40)의 외주면을 덮도록 배치된다. 통부(329)는 덮개부에 해당한다. 통부(329)는 내주면과 외주면 사이를 관통하도록 미도시된 투공이 형성되고, 제1 실시예에서 설명한 연결 나사(48)가 삽입된다.
상기와 같이 구성된 샤프트 커플링(10)은 제1 실시예의 (1) ~ (4)의 효과 외에 다음의 효과를 쉽게 실현할 수 있다.
(10) 본 실시예에서는 진동 감쇠체(322)는 단수이며, 구동축에 비접촉 상태에서 삽입 가능한 원통형으로 형성된다. 또한 진동 감쇠체(322)는 관성체(323)와 취부체(321)에 대해 축 방향의 양단이 끼워 고정된다. 따라서 단수의 진동 감쇠체(322)의 축 방향의 양단이 관성체와 취부 부재에 끼워 고정되어있는 것으로, 관성체(323)를 지지할 수 있다.
또한, 본 실시예는 다음과 같이 변경하여도 좋다.
상기 실시예에서, 커플링 더블 디스크 타입이였지만, 싱글 디스크 형으로 해도 좋다. 또한 커플링 디스크 타입의 커플링에 한정되지 않고 다른 유형의 비틀림 커플링 혹은 리지드 커플링을 대체할 수도 있다.
상기 실시예들에 있어서, 각 허브(40, 50)의 외단면(42, 52)을, 취부 부재가 취부되는 비관여 부위로 했다. 이에 대신하여, 각 허브(40, 50)의 내단면(43, 53)을 취부 부재가 취부되도록 비관여 부위로 해도 좋다.
또한 비관여 부위를 구동 허브(40) 및 종동 허브(50)의 외주면으로 하고, 상기 외주면에 대해 동흡진기를 취부하여 고정할 수 있다.
제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예에 있어서, 구동 허브(40)에 동흡진기(120, 220, 320)를 취부했지만, 동흡진기를 종동 허브(50)에만 취부할 수 있다.
제4 실시예에서는 진동 감쇠체(322)의 외주면을 기어 형상으로 했지만, 이 형상에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 진동 감쇠체(322)의 외주면에 홈 또는 돌기를 취부하여 진동 감쇠체(322)에 끼워 관성체와 취부 부재는 상기 홈 또는 돌기에 감합되는 돌기 또는 홈이 형성되어 있으면 된다.

Claims (8)

  1. 구동축에 일체로 회전 가능하게 연결되는 구동 허브, 종동축에 일체로 회전 가능하게 연결되는 종동 허브 및 상기 구동 허브와 상기 종동 허브 사이에서 회전을 전동하는 회전 전동부를 포함하는 샤프트 커플링에 있어서,
    상기 구동 허브 및 상기 종동 허브의 적어도 어느 하나의 허브 부위에, 상기 샤프트 커플링 전체의 비틀림 강성에 관여하지 않는 비관여 부위에 일체로 연결된 동흡진기를 포함하고,
    상기 적어도 어느 하나의 허브는 원통형으로 형성되며, 상기 구동축 또는 상기 종동축이 감합되는 축공 및 축 방향으로 한 쌍의 단면들을 구비하며,
    상기 동흡진기와 연결되는 상기 비관여 부위가 상기 허브의 단면들 중 하나이고,
    상기 동흡진기는, 관성체, 상기 비관여 부위에 고정되는 취부 부재 및 상기 관성체와 상기 취부 부재 사이에 개재하여, 상기 관성체를 지지하는 단수 또는 복수의 탄성 부재를 포함하고, 상기 관성체, 상기 취부 부재 및 상기 탄성 부재는 상기 구동축 및 상기 종동축에 비접촉으로 배치되고,
    상기 관성체는, 상기 적어도 어느 하나의 허브의 외주면을 덮는 덮개부 및, 상기 탄성 부재에 지지되는 부위이며, 상기 덮개부와 일체로 연결된 피지지부를 포함하고,
    상기 탄성 부재는, 상기 취부 부재와 상기 축 방향으로 마주하는 제1 면 및 상기 피지지부와 상기 축 방향으로 마주하고 상기 제1 면과는 반대측의 제2 면을 포함하고,
    상기 취부 부재는 상기 탄성 부재의 제 1면에 고정되고, 상기 피지지부의 내면은 상기 탄성 부재의 제 2면에 고정되는 것을 특징으로 하는 샤프트 커플링.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 탄성 부재는 단수이며,
    상기 탄성 부재 및 상기 취부 부재는, 원형 링 형상으로 형성되고, 상기 구동축 또는 상기 종동축이 비접촉으로 삽입되는 삽입구를 각각 갖고,
    상기 탄성 부재는, 상기 관성체의 상기 피지지부와 상기 취부 부재에 중첩되는 것을 특징으로 하는 샤프트 커플링.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 구동 허브에만, 상기 동흡진기가 취부된 것을 특징으로 하는 샤프트 커플링.
  8. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 구동 허브 및 상기 종동 허브의 각각에 상기 동흡진기가 취부된 것을 특징으로 하는 샤프트 커플링.
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