KR102644232B1 - 프릭션 샤프트 - Google Patents

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KR102644232B1 KR1020220053053A KR20220053053A KR102644232B1 KR 102644232 B1 KR102644232 B1 KR 102644232B1 KR 1020220053053 A KR1020220053053 A KR 1020220053053A KR 20220053053 A KR20220053053 A KR 20220053053A KR 102644232 B1 KR102644232 B1 KR 102644232B1
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김진휘
이재호
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Abstract

프릭션 샤프트가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 프릭션 샤프트는 조 하우징 부에 설치되어 외부의 이물질 유입을 차단하고 조의 안정적인 작동을 가능하게 하고자 한다.

Description

프릭션 샤프트{Friction shaft}
본 발명은 이물질의 유입을 방지하기 위한 것으로서, 보다 상세하게는 이물질 유입 방지 커버가 구비된 프릭션 샤프트에 관한 것이다.
일반적으로 직물지, 필름지, 지류와 같은 얇은 두께를 갖는 소재는 원통형의 지관에 권취된다. 상기 직물지, 필름지, 지류 등의 소재는 자동화된 생산 라인을 통하여 지관에 권취할 때 또는 지관에 권취된 상기 소재를 풀어 내어 이용할 때에는 상기 지관이 프릭션 샤프트에 고정된다.
구체적으로, 소재를 지관에 권취할 때에는 샤프트의 회전력이 지관에 전달되도록 지관이 샤프트에 고정되고, 지관에 권취된 소재를 풀어 낼 때에는 지관이 샤프트에서 빠지지 않고 아이들링(idling) 상태로 회전할 수 있도록 고정된다.
일 예로 슬리팅 머신(slitting machine)에는 미리 정해진 폭으로 슬리팅 된 다수의 단위소재, 예를 들어 슬리팅 된 다수의 이차전지용 전극필름 등을 균일한 토크로 권취할 수 있게 하는 프릭션 샤프트(friction shaft)가 사용된다.
상기 프릭션 샤프트에는 권취 코어들이 구비되고, 상기 프릭션 샤프트는 파지된 권취 코어들을 회전시켜 권취 코어들의 외주면 상에 슬리팅 된 이차전지용 전극필름들이 롤 형태로 권취된다.
상기 프릭션 샤프트는 공기압을 이용해 권취 코어의 중공부를 가압하여 권취 코어 들을 파지한다. 즉, 공기압이 프릭션 샤프트 내부로 유입되면, 피스톤들이 조(jaw)들을 방사 방향으로 돌출 시킨다. 이때 조(jaw)들은 권취 코어들의 중공부를 가압해 권취 코어들을 파지 한다. 참고로 조는 조 하우징의 원주방향에 일정 간격으로 복수개가 설치된다.
종래의 프릭션 샤프트는 조가 설치된 조 하우징이 상기 프릭션 샤프트의 원주 방향에서 미세한 틈새가 유지된 상태로 조립되면서, 작동 중에 상기 틈새를 통해 이물질이 유입되는 현상과 사용 시간이 경과함에 따라 다량의 이물질이 누적되는 현상이 발생되었다.
상기 이물질은 프릭션 샤프트에 구비된 피스톤 하우징에 삽입된 피스톤에 적층되면서 상기 피스톤의 안정적인 작동을 방해하는 원인으로 작용 하였다.
또한 상기 이물질이 시간이 경과됨에 따라 피스톤에 적층되는 적층량이 증가될 경우 상기 조 및 조 하우징의 작동이 정상적으로 이루어지지 않게 되면서 상기 프릭션 샤프트의 장력에도 영향을 미치게 되어 이에 대한 대책이 필요하게 되었다.
대한민국등록실용 제20-379171호
본 실시 예들은 조 및 조 하우징의 안정적인 작동을 도모함과 동시에 이물질의 내부 유입을 예방할 수 있는 프릭션 샤프트를 제공하고자 한다.
본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트는 외부로부터 이물질이 유입되지 않도록 이물질 유입 방지 커버가 구비되어 있어 프릭션 샤프트의 안정적인 작동과 동시에 주변 구성품들에 이물질이 적층되는 현상을 방지할 수 있다.
본 실시 예들은 피스톤으로 이물질이 유입되거나 적층되는 현상이 예방되어 프릭션 샤프트의 장력이 일정하게 유지되고, 이를 통해 권취 대상물의 안정적인 권취를 가능하게 할 수 있다.
본 실시 예들은 이물질 유입 방지 커버의 외측에 탄성 부재가 설치될 수 있어 프릭션 샤프트가 작동될 때 상기 탄성 부재의 변형을 방지하고 안정적인 작동을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트의 종 단면도.
도 2는 피스톤 부와 결합된 조 하우징 부에 이물질 유입 방지 커버가 결합된 상태를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 분해 사시도.
도 4는 도 3의 종 단면도.
도 5는 본 실시 예에 의한 이물질 유입 장키 커버에 탄성 부재가 결합된 상태를 도시한 사시도.
본 개시물의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시물은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 개시물의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시물이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시물의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시물은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)"이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시물을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)." 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다.
본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 참고로 도 1은 본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트의 종 단면도이고, 도 2는 피스톤 부와 결합된 조 하우징 부에 이물질 유입 방지 커버가 결합된 상태를 도시한 사시도 이며, 도 3은 도 2의 분해 사시도 이고, 도 4는 도 3의 종 단면도 이며, 도 5는 본 실시 예에 의한 이물질 유입 장키 커버에 탄성 부재가 결합된 상태를 도시한 사시도 이다.
첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시 예에 의한 프릭션 샤프트는 공기 공급 통로(110)가 형성된 샤프트(100)와, 상기 공기 공급 통로(110)를 통해 공급된 압축 공기에 의해 상기 샤프트(100)의 축 방향에서 일측으로 이동이 이루어지는 피스톤(210)이 구비된 피스톤 부(200)와, 상기 피스톤 부(200)와 마주보며 배치되고, 상기 피스톤(210)의 이동에 따라 외측을 향해 방사 형태로 돌출되는 복수의 조(Jaw)(310)가 구비된 조 하우징 부(300)와, 상기 조 하우징 부(300)와 마주보며 배치되는 베어링 하우징 부(400)와, 상기 피스톤 부(200) 또는 베어링 하우징 부(400)의 외측에서 내측으로 이물질의 유입을 차단하기 위해 상기 피스톤 부(200)와 베어링 하우징 부(400) 사이에 개재되는 이물질 유입 방지 커버(500)를 포함한다.
본 실시 예는 후술할 복수의 조(310)가 권취 대상물을 척킹하기 위해 작동될 때 프릭션 샤프트의 외측에서 내측으로 이물질이 유입되는 현상을 예방하고, 조(310)의 안정적인 작동과 동시에 후술할 탄성 부재(10)가 원주 방향에서 꺾이는 현상을 동시에 예방하고자 한다.
본 실시 예는 복수의 조(310)가 피스톤 부(200)에 구비된 피스톤(210)에 의해 조 하우징 부(300)에서 반경 방향 외측을 향해 방사 형태로 돌출될 때 탄성 부재(10)에 의해 돌출량이 규제된다.
본 실시 예는 탄성 부재(10)가 이물질 유입 방지 커버(500)의 외측에 설치되어 있어 조(310)가 외측으로 돌출될 때 이물질 유입 방지 커버(500)의 원주 방향에서 조(310)를 탄성 지지하게 되고, 삽입 홈(520)에 부분 삽입된 상태가 유지되어 탄성 부재(10)의 꺾임 현상을 예방할 수 있다.
본 실시 예는 피스톤 부(210)를 기준으로 전방에 조 하우징 부(300)가 배치되고, 상기 조 하우징 부(300)의 전방에 베어링 하우징 부(400)가 배치되며, 상기 베어링 하우징 부(400)의 전방에 덮개 역할을 하는 앤드 하우징(600)이 배치되어 서로 간에 밀착 결합된다. 또한 상기 베어링 하우징(400)에는 베어링(410)이 구비된다.
상기 피스톤 부(200)는 샤프트(100)의 축 방향에 삽입되고 링 형태로 형성되며, 상기 조 하우징 부(300)를 바라보는 상대면에 다수의 피스톤(210)이 삽입된다.
상기 피스톤 부(200)에는 피스톤(210)이 삽입되도록 내측에 실린더 실(미도시)이 형성되고, 상기 실린더 실은 공기 공급 통로(110)와 연통되어 있어 상기 공기 공급 통로(110)로 압축 공기가 공급될 경우 상기 피스톤(210)이 상기 조 하우징 부(300)를 향해 외측으로 직선 왕복 형태로 이동이 이루어질 수 있다.
상기 실린더 실은 공기 공급 통로(110)와 개별적으로 연통된 공기 유로(미도시)가 내측에 형성되어 있어 다수의 피스톤(210)이 모두 동시에 상기 피스톤 부(200)의 실린더 실에서 외측으로 돌출될 수 있다.
상기 피스톤(210)은 압축 공기의 공급이 중단될 경우 후술할 탄성부재(10)의 탄성 복원력에 의해 조(310)가 최초 위치로 원위치 되면서 상기 피스톤(210) 또한 각각 실린더 실의 내부로 원 위치 되므로 압축공기의 공급 유무에 따라 돌출되거나 최초의 위치로 복귀되도록 작동된다.
상기 피스톤(210)은 원기둥 형태로 형성되고, 상기 피스톤 부(200)의 실린더 실에서 모두 동시에 돌출되거나 원 위치 되면서 조 하우징(300)과 연계 작동된다.
상기 조 하우징 부(300)는 상기 피스톤(210)들의 작동에 의해 베어링 하우징 부(400)를 향해 이동되고 탄성부재(10)의 복원력에 의해 피스톤 부(200)로 이동되도록 베어링 하우징 부(400)와 피스톤 부(200) 사이에 배치된다.
상기 조 하우징 부(300)는 환형의 링 형태로 형성되고, 복수개의 조(310)가 가이드 홈(320)에서 각각 슬라이딩 가능하게 결합된다.
본 실시 예에 의한 조 하우징 부(300)는 상기 조(310)가 척킹이 이루어질 때 결합 포인트가 많을수록 유리하나, 조 하우징 부(300)의 레이 아웃의 내경을 고려하며 모두 n개의 조(310)가 설치되도록 가이드 홈(320)의 개수도 조(310)와 동일한 개수로 형성된다.
상기 조(310)는 설치 개수가 많을수록 권취 대상물이 권취될때 빗감김 현상을 예방할 수 있으나, 상기 조 하우징 부(300)의 내경과 크기를 고려하여 도면에 도시된 개수 또는 그 이상의 개수로 구성될 수 있다.
본 실시 예에 의한 조 하우징 부(300)는 복수의 조(310)가 설치되도록 원주 방향을 따라 가이드 홈(320)이 형성된다. 상기 가이드 홈(320)은 조(310)의 개수와 일치하며 본 실시 예에서는 모두 n개의 조(310)가 가이드 홈(320)에 결합된다.
본 실시 예에 의한 조 하우징 부(300)는 도면 기준으로 상기 베어링 하우징 부(400)를 향해 경사진 가이드 홈(320)이 형성된다. 상기 가이드 홈(320)은 조 하우징 부(300)의 중심을 기준으로 상하좌우 대칭 형태로 배치되어 있어 조 하우징 부(300)의 어느 방향에서 조(310)가 슬라이딩 되는 경우에도 안정적인 척킹을 가능하게 할 수 있다.
상기 조(jaw)(310)에는 외측 상면에 소정의 깊이로 탄성 부재(10)가 삽입되는 제1 안착 홈(312)이 형성되어 있어 탄성 부재(10)의 용이한 삽입이 이루어질 수 있다.
본 실시 예에 의한 조(jaw)(310)는 상기 가이드 홈(320)과 마주보는 상대면에 라운드 부(311)가 형성된다. 상기 라운드 부(311)는 조(310)의 바닥면이 소정의 곡률로 라운드지게 형성되어 있어 가이드 홈(320)과 밀착될 경우 들뜨거나 틈새가 발생되는 현상이 최소화된 상태로 서로 간에 밀착된 상태가 유지된다.
특히 조(310)에 라운드 부(311)가 형성될 경우 조 하우징 부(300)의 내경 및 레이 아웃에 최소한의 영향을 미치게 됨과 동시에 n개의 조(310)를 사용하기에 보다 유리해 지게 되어 척킹에 따른 안정성과 함께 조(310)의 이탈을 방지하는데 보다 유리해 질 수 있다.
상기 이물질 유입 방지 커버(500)는 환형의 링 형태로 형성되고, 상기 조(310)가 개별 삽입되도록 원주 방향을 따라 소정의 간격으로 이격된 삽입 홀(512)이 형성된 바디부(510)와, 상기 바디부(510)의 외측 원주 방향에 형성되고, 상기 탄성 부재(10)가 삽입되는 삽입 홈(520)을 포함한다.
상기 삽입 홀(512)은 조(310)가 삽입되는 곳으로 바디부(510)의 원주에서 축 방향 중앙에 형성되고, 상기 삽입 홈(520)은 바디부(510)의 원주 방향을 따라 상기 삽입 홈(520)을 제외한 구간에 형성되며 상기 삽입 홀(512)과 서로 간에 연통된다.
상기 삽입 홈(512)은 단면을 잘라서 측면에서 바라볼 때 서로 마주보는 상대면이 수직하게 연장되므로 조(310)의 삽입이 안정적으로 이루어지게 된다.
또한 상기 조(310)가 상기 삽입 홈(512)에서 외측으로 돌출되는 과정에서 특정 위치에서 걸리거나 작동이 불안정하게 이루어지지 않아 상기 조(310)가 항시 안정적으로 작동될 수 있다.
상기 조(310)는 압축 공기에 의해 피스톤(210)이 화살표 방향으로 이동될 경우 조 하우징 부(300)에 가압력이 전달되고, 상기 조(310)에 형성된 라운드 부(311)를 따라 상기 조 하우징 부(300)가 도면 기준 좌측으로 이동되면서 조(310)가 반경 방향 외측으로 돌출된다.
상기 이물질 유입 방지 커버(500)에 조(310)가 결합될 경우 외부로부터 이물질이 상기 조(310)의 내측 또는 피스톤(210)이 구비된 곳으로 유입 가능한 틈새가 미 형성되므로 상기 이물질 유입 방지 커버(500)의 외측에서 내측으로 이물질이 유입되는 현상이 차단된다.
이 경우 피스톤(210)이 작동되는 경로에 이물질이 유입되지 않아 조 하우징 부(300)를 향해 항시 안정적으로 작동될 수 있어 조(310)의 안정적인 작동을 통해 일정한 척킹이 유지된다.
이물질 유입 방지 커버(500)는 탄성 부재(10)에 의해 조(310)의 상면과 바디부(510)의 외측 원주 방향에서 반경 방향 내측으로 지지력이 가해지게 된다.
상기 조(310)는 탄성 부재(10)의 지지력이 작동 전 또는 작동 후 모두 유지되고, 특히 조(310)가 삽입 홀(512)에 삽입된 이후 또는 상기 삽입 홀(512)에서 외측으로 돌출될 경우에 반경 방향 내측으로 가해지는 지지력이 복수개의 조(310)에만 가해지게 되어 텐션에 의한 복귀력이 모든 조(310)에 일정하게 가해질 수 있다.
또한 이물질 유입 방지 커버(500)는 삽입 홀(512)에 조(310)가 삽입될 경우 면대면으로 접촉된 상태가 반경 방향에서 유지되어 별도의 틈새가 미 형성된다.
이물질은 이물질 유입 방지 커버(500)의 반경 방향 내측 방향으로 유입되므로 상기 방향에서 이물질을 차단하는 것이 가장 바람직하게 된다. 본 실시 예는 삽입 홀(512)이 이물질이 유입 가능한 공간에 해당되나 조(310)가 도면에 도시된 바와 같이 삽입될 경우 별도의 틈새가 발생되지 않아 조(310)의 작동은 일정하게 유지하고 이물질의 유입은 차단할 수 있다.
삽입 홈(520)은 바디부(510)의 원주 방향에서 삽입 홀(512)을 제외한 구간에 형성되고, 상기 탄성 부재(10)의 지지력은 조(310)에만 가해지지 않고 바디부(510)의 삽입 홈(520)을 따라 전체 원주 방향에서 내측 중앙을 향해 가해지기 때문에 압축 공기에 의해 조(310)가 돌출될 경우 탄성 부재(10)가 원주 방향에서 외측으로 일정하게 인장 되었다가 압축 공기의 공급이 중단될 경우 탄성 부재(10)의 탄성 복원력에 의해 조(310)가 최초 위치로 원 위치될 수 있다.
상기 삽입 홈(520)은 조(310)에 형성된 제1 안착 홈(312)과 연통되게 형성되고, 상기 제1 안착 홈(312)과 동일한 길이로 연장되어 있어 조(310)에만 탄성 부재(10)의 지지력이 집중되지 않고 바디부(510)의 원주 방향을 따라 균일하게 지지력이 분산됨으로써 조(310)의 안정적인 작동을 가능하게 할 수 있다.
이와 같이 삽입 홈(520)과 제1 안착 홈(312)이 서로 간에 연통될 경우 탄성부재(10)의 복원력을 조(310)로 보다 정확하게 전달할 수 있어 척킹에 따른 정확성이 향상된다.
상기 바디부(510)는 내측 원주 방향에서 상기 삽입 홀(512)이 형성된 구간을 제외한 나머지 구간에서 상기 조 하우징 부(300)의 외주면과 대응되는 곡률로 라운드 진 상태로 면접촉이 이루어지는 곡면부(530)가 형성되어 있어 상기 조(310)가 미 배치된 구간에서는 조 하우징 부(300)의 내주면과 곡면부(530)가 서로 간에 면 접촉이 이루어지면서 상대 이동된다.
그리고 상기 조(310)가 배치된 구간에서는 전술한 삽입 홀(512)이 형성되어 있어 조(310)의 삽입과 작동이 안정적으로 이루어질 수 있다.
본 실시 예에 의한 탄성 부재(10)는 링 형태로 형성되고 탄성 복원력이 유지되는 부재가 사용된다. 또한 탄성 부재(10)는 상기 조(310)와 삽입 홈(520)에 동시에 결합된 상태가 유지될 수 있어 조(310)가 돌출될 때 이탈되거나 오작동되는 현상이 안정적으로 예방된다.
상기 복수의 조(310)들은 원주 방향에서 탄성부재(10)에 의해 탄성 지지되다가, 압축 공기의 공급에 따라 가이드 홈(320)에서 슬라이딩 되어 방사상 외측으로 돌출되어 권취 대상물에 대한 권취를 가능하게 한다.
상기 조(310)의 돌출 또는 원위치가 반복적으로 이루어지는 경우에도 상기 이물질 유입 방지 커버(500)의 내측으로 이물질이 유입될 가능성이 낮아 안정적인 척킹이 반복적으로 이루어질 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 샤프트
200 : 피스톤 부
210 : 피스톤
300 : 조 하우징 부
310 : 조
320 : 가이드 홈
400 : 베어링 하우징 부
322 : 제1 라운드 부
324 : 제2 라운드 부
326 : 제3 라운드 부

Claims (5)

  1. 공기 공급 통로가 형성된 샤프트(100);
    상기 공기 공급 통로를 통해 공급된 압축 공기에 의해 상기 샤프트(100)의 축 방향에서 일측으로 이동이 이루어지는 피스톤(210)이 구비된 피스톤 부(200);
    상기 피스톤 부(200)와 마주보며 배치되고, 상기 피스톤(210)의 이동에 따라 외측을 향해 방사 형태로 돌출되는 복수의 조(Jaw)(310)와, 상기 복수의 조(310)가 설치되도록 원주 방향을 따라 가이드 홈(320)이 형성된 조 하우징 부(300);
    상기 조 하우징 부(300)와 마주보며 배치되는 베어링 하우징 부(400);
    상기 피스톤 부(200) 또는 베어링 하우징 부(400)의 외측에서 내측으로 이물질의 유입을 차단하기 위해 상기 피스톤 부(200)와 베어링 하우징 부(400) 사이에 개재되는 이물질 유입 방지 커버(500)를 포함하되,
    상기 이물질 유입 방지 커버(500)에는 반경 방향 외측에서 반경 방향 내측을 향해 탄성적으로 지지하는 탄성 부재(10)가 설치되고,
    상기 이물질 유입 방지 커버(500)는 환형의 링 형태로 형성되고, 복수의 조(310)가 개별 삽입되도록 원주 방향을 따라 소정의 간격으로 이격된 삽입 홀(512)이 형성된 바디부(510)와, 상기 바디부(510)의 외측 원주 방향에 형성되고, 상기 탄성 부재(10)가 삽입되는 삽입 홈(520)을 포함하며,
    상기 복수의 조(310)에는 상기 가이드 홈(320)과 마주보는 상대면에 라운드 부(311)가 형성되고, 상기 복수의 조(310)는 가이드 홈(320)에서 슬라이드 이동이 이루어질 때 면대면으로 밀착된 상태로 접촉된 상태가 유지되며,
    상기 삽입 홀(512)은 상기 바디부(510)의 원주 방향에서 연장된 길이가 상기 바디부(510)의 축 방향에서 연장된 길이 보다 길게 연장된 것을 특징으로 하는 프릭션 샤프트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 바디부(510)는 내측 원주 방향에서 상기 삽입 홀(512)이 형성된 구간을 제외한 나머지 구간에서 상기 조 하우징 부(300)의 외주면과 대응되는 곡률로 라운드 진 상태로 면접촉이 이루어지는 곡면부(530)가 형성된 프릭션 샤프트.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 탄성 부재(10)는 복수의 조(310)와 삽입 홈(520)에 동시에 결합된 상태가 유지되는 프릭션 샤프트.
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