KR19990067171A - 플렉시블 기어 커플링 - Google Patents

플렉시블 기어 커플링 Download PDF

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KR19990067171A
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준이치 시게우라
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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 구동용 전동기와 감속용 장치의 사이를 연결하여 구동력을 전달하는 플렉시블 기어 커플링에 관한 것이다. 그리고, 중심판(2, 2')으로부터 자유 공간(c, c')을 사이에 두고 축방향으로 탄성을 갖는 가동 스토퍼(8, 8')를 구동축(10, 10')속에 설치하고, 중심판(2, 2')으로부터 자유 공간(c)보다도 큰 자유 공간(b, b')을 사이에 두고 고정 스토퍼(1, 1')를 너트(11, 11')에 설치하였다. 따라서, 최대 변위 허용 거리가 길게 되더라도, 필요 이상으로 슬리브(5, 5')가 이동하는 것을 억제하여 구동력 전달을 원활히 할 수 있다. 또한, 그 내부가 그 외부와 연통할 가능성이 적다.

Description

플렉시블 기어 커플링
종래부터 플렉시블 기어 커플링이라 알려져 있는 기어 커플링은, 예를 들면 철도 차량, 자동차, 압연 장치 등의 구동 장치에 있어서 구동용 전동기와 감속용 장치 사이를 연결하기 위하여 사용되고 있다.
이하, 철도 차량의 구동 장치에 있어서의 플렉시블 기어 커플링을 예로 들어 설명한다. 예를 들어, 일본 실용신안 공고 1972 년 제 14804 호 공보에는, 철도 차량의 구동 장치에 있어서 구동용 전동기와 감속용 기어 장치 사이를 연결하는 플렉시블 기어 커플링이 개시되어 있다. 도 5 및 도 6은 상기 공보에 기재된 것과 동등한 종래의 플렉시블 기어 커플링의 일부를 절결하여 내부를 나타내는 측단면도이다. 도 5 및 도 6에 있어서, 참조부호(1, 1')는 고정 스토퍼, 참조부호(2, 2')는 중심판, 참조부호(3, 3')는 외치 기어(3a, 3a')를 갖는 피니언, 참조부호(4, 4')는 더스트 키퍼, 참조부호(5, 5')는 내치 기어(5a, 5a')를 갖고 서로 플랜지 접속된 슬리브, 참조부호(6, 6')는 단부 커버, 참조부호(10)는 도시하지 않은 모터의 구동축, 참조부호(10')는 도시하지 않은 감속용 기어 장치에 접속된 피구동축, 참조부호(11, 11')는 너트, 참조부호(12, 12')는 그리스, 참조부호(a, a')는 피니언(3, 3')과 슬리브(5, 5')가 상대적으로 자유롭게 이동할 수 있는 자유 공간이다. 그리고, 자유 공간(a, a')의 구동축(10), 피구동축(10')의 축방향 길이는 도 5에 도시하는 바와 같이 외치 기어(3a, 3a')와 내치 기어(5a, 5a')의 축방향 중심이 일치할 때의 고정 스토퍼(1, 1')와 중심판(2, 2')의 거리이다. 그리고, 이 거리는 구동축(10), 피구동축(10')에 최대 외력이 작용하였을 때, 피니언(3, 3')이 슬리브(5, 5')에 대하여 도 5의 위치로부터 상대적으로 이동할 수 있는 거리로서, 최대 변위 허용 거리와 같다. 여기서, 최대 변위 허용 거리란, 도시하지 않은 모터 및 도시하지 않은 감속 장치의 배치 구조의 설계 사양에 의해 결정되는 거리이다.
다음에 동작에 대하여 설명한다. 도 5에 도시한 상태에서 도시하지 않은 모터가 구동하였을 때, 구동축(10)이 회전하여 피니언(3)의 외치 기어(3a)와 슬리브(5)의 내치 기어(5a)가 맞물려 슬리브(5)가 회전하고, 슬리브(5)에 플랜지 접속된 슬리브(5')가 회전하며, 슬리브(5')의 내치 기어(5'a)와 피니언(3')의 외치 기어(3a')가 맞물려 피구동축(10')이 회전한다. 그리고, 도시하지 않은 철도 차량의 주행중에 구동축(10) 또는 피구동축(10')중 적어도 어느 한쪽이 외력에 의해 이동 또는 경사했을 때에도, 구동력은 구동축(10)으로부터 피구동축(10')으로 원활하게 전달된다. 이것은, 구동축(10) 및 피구동축(10')이 다음에 설명하는 도 6에 도시하는 방향 이외의 방향으로 이동했을 때에도 마찬가지이다. 도 6은 도 5의 상태로부터 구동축(10) 및 피구동축(10')이 외력에 의해 이동하였을 때의 일례를 나타내고 있으며, 구동축(10) 및 피구동축(10')이 각각 도 6 중 참조부호(d, d') 방향으로 이동한 경우이다. 이 때, 고정 스토퍼(1, 1')는 중심판(2, 2')에 접근 또는 접촉하고, 더스트 키퍼(4, 4')와 단부 커버(6, 6')는 접촉한 상태 그대로이다. 따라서, 플렉시블 기어 커플링의 외부로부터 그 내부로 먼지가 들어가거나, 플렉시블 기어 커플링의 내부로부터 그 외부로 그리스(grease)(12)가 누설되는 일은 없다.
그런데, 최근의 철도 차량의 고속화에 따른 모터의 대형화나, 철도 차량의 승차감 개선 등의 요구가 더욱 증대되고 있다. 이는, 요구되는 구동축(10) 및 피구동축(10')의 최대 변위 허용 거리가 길어지는 것을 의미한다. 도 7 및 도 8은 최대 변위 허용 거리가 긴 플렉시블 기어 커플링의 일부를 절결하여 내부를 나타내는 측단면도이다. 또, 도 7 및 도 8에 있어서 최대 변위 허용 거리가 긴 것 이외의 구성은 도 5와 마찬가지이므로, 그 설명을 생략한다. 그리고, 구동축(10) 및 피구동축(10')의 최대 변위 허용 거리를 길게 하기 위해서는 도 7에 도시하는 바와 같이 슬리브(5, 5')의 축방향 길이를 길게 형성하면 된다. 즉, 도 5에 나타내는 자유 공간(a, a')보다도 구동축(10), 피구동축(10') 방향으로 긴, 도 7에 나타내는 자유 공간(b, b')을 형성하는 구성으로 하면 된다. 상술한 동작과 마찬가지로 하여, 도시하지 않은 철도 차량의 주행중에 구동축(10) 또는 피구동축(10')의 적어도 어느 한쪽이 이동했을 때에도, 구동력은 구동축(10)으로부터 피구동축(10')으로 원활하게 전달된다. 그러나, 플렉시블 기어 커플링의 외부로부터 그 내부로 먼지가 진입하거나, 플렉시블 기어 커플링의 내부로부터 그 외부로 그리스(12)가 누설될 가능성이 있다. 예를 들면, 도 8은 도 7의 상태로부터 구동축(10) 및 피구동축(10')의 위치는 변동하지 않은 상태에서, 중심판(2, 2'), 슬리브(5, 5') 및 단부 커버(6, 6')가 도 7의 상태로부터 도 7에 있어서 왼쪽으로 이동한 경우이다. 즉, 구동축(10) 또는 피구동축(10')에 큰 외력이 작용하지 않을 때에도, 슬리브(5, 5')가 최대 변위 허용 거리를 이동하는 경우가 있다. 따라서, 고정 스토퍼(1)는 중심판(2)에 접근 또는 접촉하여, 더스트 키퍼(4')와 단부 커버(6')가 서로 분리된다. 그래서, 더스트 키퍼(4')와 단부 커버(6') 사이에 공간(e')이 형성되는 문제가 있었다. 또한, 이 때 슬리브(5, 5')가 필요 이상으로 움직여, 큰 진동이나 공진 등이 발생할 가능성이 있었다.
또한, 다른 종래의 플렉시블 기어 커플링에 대하여 설명한다. 설명을 알기쉽게 하기 위해서 도 5를 원용한다. 도 5의 고정 스토퍼(1, 1')와 동등한 기능을 달성할 목적으로, 고정 스토퍼(1, 1') 대신에, 중심판(2, 2')과 피니언(3, 3') 사이에 항상 피니언(3, 3')을 구동축(10), 피구동축(10')에 압착시키는 스프링을 삽입한 것이었다. 그 이외의 구성에 대해서는 도 5와 마찬가지이다. 이 경우에는, 스프링을 중심판(2, 2')과 피니언(3, 3') 사이에 배치하기 때문에 중량이 큰 스프링이 필요하였다. 또한, 스프링은 항상 피니언(3, 3')을 구동축(10), 피구동축(10')에 압착시키기 때문에, 구동축(10), 피구동축(10')에 외력이 작용하지 않는 통상의 운전시에도 중심판(2, 2')과 피니언(3, 3')에 탄성력이 작용하여, 스프링이 진동하여 공진하는 경우가 있었다. 따라서, 구동축(10)으로부터 피구동축(10')으로 원활한 구동력을 전달할 수 없는 경우가 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 구동축 및 피구동축의 최대 변위 허용 거리가 길게 되더라도, 필요 이상으로 슬리브가 이동하는 것을 억제하여 원활한 구동력 전달이 가능한 플렉시블 기어 커플링을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 구동축 및 피구동축의 최대 변위 허용 거리가 길고, 원활한 구동력 전달이 가능하며, 또한 그 내부가 그 외부와 연통할 가능성이 적은 플렉시블 기어 커플링을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 요약
본 발명에 따른 플렉시블 기어 커플링은, 구동축과, 이 구동축에 고정되고 외치 기어를 갖는 피니언과, 상기 외치 기어와 맞물리는 내치 기어를 갖는 슬리브와, 이 슬리브의 일단부와 접속되며 내치 기어를 갖는 슬리브와, 상기 내치 기어와 맞물리는 외치 기어를 갖는 피니언과, 이 피니언이 고정되는 피구동축을 구비하고, 상기 외치 기어가 크라우닝 가공(crowning machining)되며, 상기 구동축 또는 상기 피구동축에 최대 외력이 작용했을 때 상기 피니언이 상기 슬리브에 대하여 상대적으로 자유 공간에서 최대 변위 허용 거리를 이동할 수 있고, 또한 상기 구동축으로부터 상기 피구동축으로 구동력이 전달되며, 상기 슬리브가 상기 피니언에 대하여 상대적으로 소정의 자유 공간을 이동할 수 있도록 구성함과 동시에, 상기 구동축 또는 상기 피구동축에 상기 최대 외력보다도 작은 힘이 작용했을 때 상기 피니언이 상기 슬리브에 대하여 상기 최대 변위 허용 거리보다도 짧은 거리를 상대적으로 이동하도록, 상기 슬리브의 이동을 구속하는 가동 스토퍼를 구비하였기 때문에, 구동축 및 피구동축의 최대 변위 허용 거리가 길게 되더라도, 필요 이상으로 슬리브가 이동하는 것을 억제하므로, 원활한 구동력 전달이 가능하다.
또한, 슬리브가 피니언에 대하여 소정의 자유 공간내에서 이동할 때, 상기 슬리브에 형성된 단부 커버와 상기 피니언에 형성된 더스트 키퍼간의 접촉이 지속되도록 배치 구성하였기 때문에, 그 내부가 그 외부와 연통할 가능성이 적다.
또한, 가동 스토퍼는 슬리브에 고정된 중심판으로부터 소정의 자유 공간을 사이에 두고 구동축 단부에 설치되었기 때문에, 상기 가동 스토퍼를 갖는 플렉시블 기어 커플링을 대형화나 대중량하는 일 없이 실현할 수 있다.
또한, 가동 스토퍼는, 구동축에 보유된 스프링과, 그 일단부가 상기 스프링에 접촉됨과 동시에 그 타단부가 중심판에 대향하는 완충체를 갖기 때문에, 단순한 구성으로 실현될 수 있어 제작 조립이 용이하다.
또한, 피니언을 구동축 또는 피구동축에 고정하는 너트에, 중심판으로부터 소망의 자유 공간을 사이에 두고 고정 스토퍼가 설치되어서, 상기 구동축에 최대 외력이 작용하여 이 구동축이 최대 변위 허용 거리를 이동했을 때, 상기 고정 스토퍼가 이 구동축의 이동을 억제하기 때문에, 가동 스토퍼의 구속력이 작아 가동 스토퍼의 형성이 용이하다.
또한, 가동 스토퍼는 적어도 최대 변위 허용 거리로부터 소정의 자유 공간의 구동축, 피구동축의 축방향 길이를 뺀 거리만큼 축소될 수 있는 탄성체로 형성되었기 때문에, 단순한 구성으로 가동 스토퍼를 구성할 수 있다.
또, 상기 슬리브가 상기 피니언에 대하여 상대적으로 소정의 자유 공간을 이동할 수 있도록 구성함과 동시에, 상기 구동축 및 상기 피구동축의 적어도 어느 한쪽에 상기 최대 외력보다도 작은 힘이 작용했을 때, 상기 피니언이 상기 슬리브에 대하여 상기 최대 변위 허용 거리보다도 짧은 거리를 상대적으로 이동하도록, 상기 슬리브의 이동을 구속하는 가동 스토퍼를 구동축측 및 피구동축측의 양쪽에 구비하였기 때문에, 구동축 및 피구동축의 최대 변위 허용 거리가 길게 되더라도, 필요 이상으로 슬리브가 이동하는 것을 억제하므로, 원활한 구동력 전달이 가능하다.
본 발명은 구동축 또는 피구동축 중 적어도 어느 한쪽이 이동했을 때에도 구동축으로부터 피구동축으로 회전력을 전달하는 것이 가능한 플렉시블 기어 커플링(a flexible gear coupling)에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 플렉시블 기어 커플링의 측단면도,
도 2는 도 1의 슬리브가 이동했을 때의 플렉시블 기어 커플링의 측단면도,
도 3은 도 1의 구동축 및 피구동축이 이동했을 때의 플렉시블 기어 커플링의 측단면도,
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 플렉시블 기어 커플링의 측단면도,
도 5는 종래의 플렉시블 기어 커플링의 측단면도,
도 6은 도 5의 구동축 및 피구동축이 이동하였을 때의 플렉시블 기어 커플링의 측단면도,
도 7은 최대 변위 허용 거리를 길게 형성한 플렉시블 기어 커플링의 측단면도,
도 8은 도 7의 슬리브가 이동하였을 때의 플렉시블 기어 커플링의 측단면도,
본 발명을 보다 상세히 설명하기 위하여, 첨부 도면에 따라서 철도 차량의 구동 장치에 있어서의 플렉시블 기어 커플링을 예로 들어 설명한다.
도 1 내지 도 3은, 본 발명의 실시예 1에 관한 플렉시블 기어 커플링의 일부를 절결하여 내부를 나타내는 측단면도로서, 도 1은 외치 기어(3a, 3a')의 그 축방향 중심과 내치 기어(5a, 5a')의 축방향 중심이 일치하고 있는 경우, 도 2는 도 1의 상태로부터 슬리브(5, 5')가 좌측 방향으로 이동한 경우, 도 3은 도 1의 상태로부터 구동축(10) 및 피구동축(10')이 외력에 의해 서로 접근하는 방향으로 이동한 경우의 도면이다. 또, 자유 공간(b, b') 및 최대 변위 허용 거리는 도 7의 경우와 동일하다.
도 1 내지 도 3에 있어서, 참조부호(1, 1')는 너트(11, 11')에 고정된 고정 스토퍼, 참조부호 (2, 2')는 슬리브(5, 5')에 고정된 중심판, 참조부호(3, 3')는 크라우닝 가공된 외치 기어(3a, 3a')를 갖는 피니언, 참조부호(4, 4') 및 (41, 41')는 피니언(3, 3')에 고정 설치된 더스트 키퍼이다. 더스트 키퍼(41, 41') 는 더스트 키퍼(4, 4')보다도 중심측에 설치하는 구성으로 되어 있다. 또, 더스트 키퍼(41, 41')는 반드시 필요한 것은 아니며, 도 7과의 대비를 위해 주로 더스트 키퍼(41, 41')가 없는 경우에 대하여 설명한다. 참조부호(5, 5')는 외치 기어(3a, 3a')보다도 톱니폭이 넓은 내치 기어(5a, 5a')를 갖고 서로 플랜지 접속(예를 들면, 볼트 체결)된 슬리브, 참조부호(6, 6')는, 예를 들면 강재(鋼材)로 제작되어 슬리브(5, 5')에 고정 설치된 단부 커버이다. 더스트 키퍼(4, 4')와 단부 커버(6, 6')가 접촉하고 있는 것에 의해, 플렉시블 기어 커플링의 외부로부터의 먼지 유입 방지 및 그리스(12)의 누설 방지를 하고 있다. 참조부호(8, 8')는 내마모성이 우수한 완충체(8A, 8A')와 예를 들면 스프링강으로 제작된 스프링(8B, 8B')으로 구성되는 가동 스토퍼로서, 도 1의 상태에서 중심판(2, 2')으로부터 자유 공간(c, c')을 사이에 두고 배치되어 있다. 스프링(8B, 8B')은 그 일단부가 구동축(10), 피구동축(10')에 유지되고, 그 타단부가 완충체(8A, 8A)에 접촉하고 있다. 참조부호(10)는 도시하지 않은 모터의 구동축으로서, 그 단부는 테이퍼 가공됨과 동시에 가동 스토퍼(8)를 설치 수납한다. 참조부호(10')는 도시하지 않은 감속용 장치에 접속된 피구동축으로서, 그 단부는 테이퍼 가공됨과 동시에 가동 스토퍼(8')를 설치 수납한다. 참조부호(11, 11')는 구동축(10), 피구동축(10')에 피니언(3, 3')을 고정하는 너트이다. 참조부호(12, 12')는 윤활용 그리스로서, 그 점도가 높기 때문에 플렉시블 기어 커플링의 회전이 정지하고 있을 때에도, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이 슬리브(5, 5')의 내주측, 즉 외치 기어(3a, 3a') 및 내치 기어(5a, 5a')의 톱니가 맞물리는 위치에 존재한다.
여기서, 고정 스토퍼(1, 1'), 더스트 키퍼(4, 4') 및 완충체(8A, 8A')에는, 폴리4불화에틸렌[듀퐁사 제품으로, 등록상표 테플론(Teflon)], 니트릴고무, 나일론, 불소고무 등의 탄성재를 사용하며, 한랭지에서의 사용까지 고려하면 폴리4불화에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 완충체(8A, 8A')는 금속으로 구성하여도 좋으며, 이 때에는 중심판(2, 2')보다도 부드러운 재료, 예를 들면 구리를 이용하는 것이 바람직하다. 중심판(2, 2')에는, 철판, 강화플라스틱, 유리섬유 등의 고강성재를 이용한다. 피니언(3, 3'), 슬리브(5, 5') 및 구동축(10), 피구동축(10')에는, 크롬-몰리브덴강, 니켈크롬-크롬-몰리브덴강, 탄소강 등의 기계적 강도가 높은 재료를 이용한다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이 외치 기어(3a, 3a')를 크라우닝 가공, 즉 톱니의 중앙부로부터 톱니의 양단측을 향하여 톱니 두께를 점차 감소시켜 톱니축 방향으로 적당한 확장 가공을 하였기 때문에, 피니언(3, 3')이 슬리브(5, 5')에 대하여 그 축방향으로 이동하는 것이나 그 축방향으로 경사지는 것이 가능하다.
참조부호(b, b')는 피니언(3, 3')과 슬리브(5, 5')가 상대적으로 자유롭게 이동할 수 있는 소망의 공간인 자유 공간이다. 단, 가동 스토퍼(8, 8')로부터는 이하에 설명하는 바와 같이, 일정한 조건하에서 구속을 받는다. 그리고, 자유 공간(b, b')의 구동축(10), 피구동축(10')의 축방향 길이는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 외치 기어(3a, 3a')와 내치 기어(5a, 5a')의 축방향 중심이 일치할 때 고정 스토퍼(1, 1')와 중심판(2, 2')간의 거리이다. 그리고, 이 거리는 구동축(10), 피구동축(10')에 최대 외력이 작용하였을 때, 피니언(3, 3')이 슬리브(5, 5')에 대하여 도 1의 위치로부터 상대적으로 이동할 수 있는 거리로서, 최대 변위 허용 거리와 같다. 여기서, 최대 변위 허용 거리란, 도시하지 않은 모터 및 도시하지 않은 감속 장치의 배치 구조의 설계 사양에 의해서 결정되는 거리이다. 물론, 피니언(3, 3')이 슬리브(5, 5')에 대하여 상대적으로 최대 변위 허용 거리를 이동할 때에는, 구동축(10), 피구동축(10')에 최대 외력이 작용한다. 그리고, 고장 또는 이상이 발생하였을 때에만, 최대 외력 이상의 외력이 구동축(10), 피구동축(10')에 작용한다. 또, 최대 변위 허용 거리는 구동축(10), 피구동축(10')이 경사질 경우도 고려해 넣고 있다. 예를 들어, 철도 차량의 구동 장치에서 플렉시블 기어 커플링의 최대 변위 허용 거리는 도 1의 상태를 기준으로 하여 구동축(10), 피구동축(10')의 축방향으로 ±수십㎜이고, 이 값은 도시하지 않은 모터, 도시하지 않은 차륜 등의 사양 배치에 따라 정해진다. 참조부호(c, c')는 피니언(3, 3')과 슬리브(5, 5')가 상대적으로 자유롭게 이동할 수 있는 소정의 공간인 자유 공간이다. 그리고, 자유 공간(c, c')의 구동축(10), 피구동축(10')의 축방향 길이는 외치 기어(3a, 3a')와 내치 기어(5a, 5a')의 축방향 중심이 일치할 때 가동 스토퍼(8, 8')와 중심판(2, 2')간의 거리이다. 그리고, 적어도 가동 스토퍼(8, 8') 가 상대적으로 소정 거리(c, c')내에서 이동할 때에는 더스트 키퍼(4, 4') 및 단부 커버(6, 6')간의 접촉이 지속되도록 정해지는 거리이다. 예를 들어, 도 1의 상태에 있어서, 이 거리, 즉 가동 스토퍼(8, 8')의 완충체(8a, 8a')와 중심판(2, 2') 사이의 거리는 최대 변위 허용 거리, 즉 고정 스토퍼(1, 1')와 중심판(2, 2') 사이의 거리의 1/4 내지 3/4의 거리로 하면 좋다. 또, 자유 공간(c, c') 에 대해서도 자유 공간(b, b')과 마찬가지로 구동축(10) 또는 피구동축(10')이 경사진 경우도 고려해야 하는 것은 물론이다.
또한, 스프링(8B, 8B')의 스프링 정수는 가동 스토퍼(8, 8')가 최대 변위 허용 거리를 이동하였을 때, 완충체(8A, 8A')를 구동축(10), 피구동축(10') 및 너트(11, 11')에 완전히 수납할 수 있는 스프링 정수의 것을 사용한다. 그리고, 스프링(8B, 8B')의 압력(반력)은 통상 슬리브(5, 5')와 그것에 고착된 부유 부분[중심판(2, 2') 및 단부 커버(6, 6')]의 전체 중량의 5% 이상, 바람직하게는 10∼100%을 선택한다. 이 선택 범위가 넓은 것은 철도 차량의 운전 속도, 직선부가 많은 선로, 곡선부가 많은 선로에 따라 요구되는 사양이 다르기 때문이다.
다음으로 동작에 대하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 동작에 대해서는 구동축(10), 피구동축(10') 및 슬리브(5, 5')가 각 축방향으로 이동하는 경우에 대하여 설명하는데, 구동축(10), 피구동축(10')이 경사진 경우도 고려해야 한다. 도 1에 도시한 상태에서 도시하지 않은 모터가 구동하였을 때, 구동축(10)이 회전하고, 피니언(3)의 외치 기어(3a)와 슬리브(5)의 내치 기어(5a)가 맞물려 슬리브(5)가 회전하여, 슬리브(5)에 플랜지 접속된 슬리브(5')가 회전하고, 슬리브(5') 의 내치 기어(5'a)와 피니언(3')의 외치 기어(3a')가 맞물려 피구동축(10')이 회전한다. 그리고, 도시하지 않은 철도 차량의 주행중에, 구동축(10) 또는 피구동축(10') 중 적어도 어느 한쪽이 외력에 의해 이동 또는 경사졌을 때에도, 구동력은 구동축(10)으로부터 피구동축(10')으로 원활하게 전달된다. 계속해서, 도 1의 상태로부터 구동축(10) 및 피구동축(10')에 외력이 작용하지 않을 때 및 도 1의 상태로부터 구동축(10) 및 피구동축(10')이 외력에 의해 이동하였을 때의 예에 대하여 설명한다.
도 2는 통상 운전시에, 도 1에 도시하는 구동축(10) 및 피구동축(10')의 위치는 변동하지 않은 상태에서, 중심판(2, 2'), 슬리브(5, 5') 및 단부 커버(6, 6')가 도 1의 상태로부터 도 1에 있어서 왼쪽으로 이동하였을 때의 일례를 나타내고 있다. 이 때, 가동 스토퍼(8)는 중심판(2)에 접촉하여, 중심판(2)의 이동을 스프링(8B)에 의해 구속한다. 이 때, 더스트 키퍼(4, 4')와 단부 커버(6, 6')는 접촉하고 있다. 따라서, 구동축(10) 및 피구동축(10')에 강제적인 외력이 작용하지 않는 통상 운전시에, 도 8에 도시하는 바와 같은 공간(e')이 발생하는 일은 없다. 또한, 가동 스토퍼(8, 8')를 설치하였기 때문에, 필요 이상으로 슬리브(5, 5')가 이동하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 더스트 키퍼(41, 41')를 설치하여, 도 2의 상태로부터, 구동축(10) 및 피구동축(10')이 서로 분리되는 방향으로 이동하는 경우에 대하여 설명한다. 이 때에는 가령 단부 커버(6, 6')와 더스트 키퍼(4, 4')간의 접촉이 없어졌다고 하더라도, 단부 커버(6, 6')와 더스트 키퍼(41, 41')는 접촉을 지속할 수 있거나, 또는 접촉이 없어졌다고 하더라도 형성되는 간극이 아주 작다. 그리고, 가동 스토퍼(8, 8')에 의해서 슬리브(5, 5')의 필요 이상의 이동을 구속하기 때문에, 더스트 키퍼(41, 41')가 단부 커버(6, 6')의 내측으로 들어가는 일도 없다. 바꾸어 말하면, 도 7에 도시하는 플렉시블 기어 커플링에 더스트 키퍼(41, 41')를 설치하는 것도 고려할 수 있지만, 슬리브(5, 5')의 이동 거리가 크기 때문에 더스트 키퍼(41, 41')가 단부 커버(6, 6')의 내측으로 들어갈 가능성이 높다. 그리고, 이것을 피하기 위해서는, 단부 커버(6, 6')와 더스트 키퍼(41, 41')간의 접촉 영역을 크게 하면 되지만, 단부 커버(6, 6')가 커져 버린다고 하는 문제가 있다.
도 3은 도 1의 상태로부터 구동축(10) 및 피구동축(10')에 외력이 작용하여, 구동축(10) 및 피구동축(10')이 서로 접근하는 방향으로 이동했을 때의 예이다. 이 때, 구동축(10) 및 피구동축(10')에 작용한 외력에 의해서 스프링(8B, 8B')은 압축되고, 고정 스토퍼(1, 1')는 중심판(2, 2')에 접근 또는 접촉한다. 이 때, 더스트 키퍼(4, 4')와 단부 커버(6, 6')는 서로 접촉하고 있다. 또한, 구동축(10) 및 피구동축(10')이 최대 외력에 의해 서로 최대 변위 허용 거리를 이동할 때에는, 스프링(8B, 8B')은 압축되고, 고정 스토퍼(1, 1')는 중심판(2, 2')에 접촉하여, 최대 변위 허용 거리 이상의 구동축(10) 또는 피구동축(10')의 이동을 구속한다. 따라서, 플렉시블 기어 커플링의 외부로부터 그 내부로 먼지가 진입하거나, 플렉시블 기어 커플링의 내부로부터 그 외부로 그리스(12)가 누설되는 일은 없다. 또한, 구동축(10) 및 피구동축(10')에 외력이 작용하여, 구동축(10), 피구동축(10')이 자유 공간(c, c') 이상으로 이동할 때에는, 스프링(8B, 8B')이 축소되기 때문에, 가동 스토퍼(8, 8')로부터 구동축(10) 및 피구동축(10')으로 과대한 힘이 작용하는 일은 없다. 이에 부가하여, 가동 스토퍼(8, 8')를 설치하였기 때문에, 외력이 작용했을 때 스프링(8B, 8B')이 축소되므로 필요 이상으로 슬리브(5, 5')가 이동하는 것을 억제할 수 있다.
이상과 같이 플렉시블 기어 커플링을 구성하였기 때문에, 구동축(10) 및 피구동축(10')의 최대 변위 허용 거리가 길어지더라도, 필요 이상으로 슬리브(5, 5')가 이동하는 것을 억제함으로써, 원활한 구동력 전달을 할 수 있는 플렉시블 기어 커플링을 제공할 수 있다. 또한, 가동 스토퍼(8, 8')와 중심판(2, 2')의 사이에는 자유 공간(c, c')이 있기 때문에, 공진할 가능성이 지극히 적어 구동력 전달을 원활히 행할 수 있다. 왜냐하면, 자유 공간(c, c')이 가동 스토퍼(8, 8')와 스프링(8B, 8B')의 여유 공간(play)으로 되기 때문에, 구동축(10), 피구동축(10')에 외력이 작용하지 않을 때 스프링(8B, 8B')이 진동하여 공진하는 일은 거의 없기 때문이다. 이에 부가하여, 스프링(8B, 8B')이 구동축(10), 피구동축(10')속에 설치되므로, 중력이 작아 가령 스프링(8B, 8B')이 공진하더라도, 플렉시블 기어 커플링에 미치는 영향은 작기 때문이다.
또한, 구동축(10) 및 피구동축(10')의 최대 변위 허용 거리가 길고, 원활한 구동력 전달이 가능하며, 또한 그 내부가 그 외부와 연통할 가능성이 적은 플렉시블 기어 커플링을 제공할 수 있다.
또한, 스프링(8B, 8B')의 스프링 정수를 다음과 같이 선택하면, 고정 스토퍼(1, 1')는 필요로 하지 않을 수 있다. 즉, 최대 외력이 구동축(10), 피구동축(10')에 작용했을 때에, 완충체(8A, 8A')의 단면이 너트(11, 11')의 단면과 동일면으로 됨과 동시에, 이 때 스프링(8B, 8B')이 최단 길이(전체 압축)로 되는 것을 선택하면 된다.
또한, 가동 스토퍼(8, 8')가 구동축(10), 피구동축(10')의 속에 설치되어 있는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 가동 스토퍼(8, 8')는 슬리브(5, 5')의 이동을 구속할 수 있으면 되기 때문에, 예를 들면 중심판(2, 2')에 가동 스토퍼(8, 8')를 고정하고, 구동축(10), 피구동축(10')에 가동 스토퍼(8, 8')의 삽입 구멍을 뚫어 놓는 구성으로 하여도 된다.
또한, 구동축(10), 피구동축(10')의 단부에 가동 스토퍼(8, 8')를 설치하는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 가동 스토퍼(8, 8')는 슬리브(5, 5')의 이동을 구속할 수 있으면 되기 때문에, 가동 스토퍼(8, 8')를 구동축(10), 피구동축(10')의 평행부, 즉 플렉시블 기어 커플링의 외부에 설치하여도 된다. 이 때에는, 예컨대 구동축(10), 피구동축(10')의 평행부에 링을 고정하여 이 링의 이동을 억제하는 구성으로 하면 된다.
또한, 가동 스토퍼(8, 8')를 구동축(10), 피구동축(10')의 양쪽에 설치하는 구성에 대하여 설명하였는데, 한쪽 축에만 설치하는 구성으로 하여도 무방하다.
또한, 스프링(8B, 8B')으로서 나선 스프링(helix spring)을 예로 들어 설명하였는데, 스프링(8B, 8B')은 고무 스프링, 공기 스프링 등으로 되어도 무방하다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 플렉시블 기어 커플링의 일부를 절결하여 내부를 나타내는 측단면도이다. 도 4에 있어서, 참조부호(8, 8')는 주로 탄성체로형성되는 가동 스토퍼로서, 탄성체부(8C, 8C') 및 접촉체(8D, 8D')로 구성된다. 탄성체부(8C, 8C')는 적어도 최대 변위 허용 거리로부터 자유 공간(c, c')의 구동축(10), 피구동축(10')의 축방향 길이를 뺀 거리만큼 수축할 수 있는, 예를 들면 스폰지로 형성된다. 접촉체(8D, 8D')는, 거의 탄성이 없는 재료로 구성되며, 탄성체부(8C, 8C')에 고정되고 중심판(2, 2')과 면접촉한다. 그 밖의 구성 및 작용 효과는 실시예 1과 마찬가지이기 때문에 그 설명을 생략한다. 또, 실시예 2의 구성에서는, 가동 스토퍼(8, 8')의 구성이 단순하기 때문에, 플렉시블 기어 커플링의 조립을 용이하게 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 플렉시블 기어 커플링은 구동용 전동기와 감속용 장치의 사이를 연결하여 구동력을 전달하는 구동력 전달 기구로서, 예를 들면 철도 차량, 자동차, 압연 장치 등의 구동 장치에 이용하는 데 적합한 것이다.

Claims (7)

  1. 구동축(10)과, 이 구동축(10)에 고정되고 크라우닝 가공된 외치 기어(3a)를 갖는 피니언(3)과, 상기 외치 기어(3a)와 맞물리는 내치 기어(5a)를 갖는 슬리브(5)와, 이 슬리브(5)의 일단부와 접속되고 내치 기어(5a')를 갖는 슬리브(5')와, 상기 내치 기어(5a')와 맞물리는 크라우닝 가공된 외치 기어(3a')를 갖는 피니언 (3')과, 이 피니언(3')이 고정되는 피구동축(10')을 구비하고, 상기 구동축(10), 상기 피구동축(10')에 최대 외력이 작용하였을 때, 상기 피니언(3, 3')이 상기 슬리브(5, 5')에 대하여 상대적으로 자유 공간(b, b')에서 최대 변위 허용 거리를 이동할 수 있고, 또한 상기 구동축(10)으로부터 상기 피구동축(10')으로 구동력을 전달하는 플렉시블 기어 커플링에 있어서,
    상기 슬리브(5)[또는 상기 슬리브(5')]와 상기 피니언(3)[또는 상기 피니언(3')]이 상대적으로 자유 공간(c)[또는 자유 공간(c')]을 이동할 수 있도록 구성함과 동시에, 상기 구동축(10)[또는 상기 피구동축(10')]에 상기 최대 외력보다도 작은 힘이 작용했을 때, 상기 피니언(3)[또는 상기 피니언(3')]이 상기 슬리브(5)[또는 상기 슬리브(5')]에 대하여 상기 최대 변위 허용 거리보다도 짧은 거리를 상대적으로 이동하도록, 상기 슬리브(5)(또는 상기 슬리브(5')]의 이동을 구속하는 가동 스토퍼(8)[또는 가동 스토퍼(8')]를 포함한 것을 특징으로 하는 플렉시블 기어 커플링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    슬리브(5)[또는 슬리브(5')]가 피니언(3)[또는 피니언(3')]에 대하여 자유 공간(c)[또는 자유 공간(c')]내에서 이동할 때, 상기 슬리브(5)[또는 상기 슬리브(5')]에 형성된 단부 커버(6)[또는 단부 커버(6')]와 상기 피니언(3)[또는 피니언(3')]에 형성된 더스트 키퍼(4)[또는 더스트 키퍼(4')]간의 접촉이 지속되도록 배치 구성한 것을 특징으로 하는 플렉시블 기어 커플링.
  3. 제 1 항에 있어서,
    가동 스토퍼(8)[또는 가동 스토퍼(8')]는, 슬리브(5)[또는 슬리브(5')]에 고정된 중심판(2)[또는 중심판(2')]으로부터 자유 공간(c)[또는 자유 공간(c')]을 사이에 두고 구동축(10)[또는 피구동축(10')]의 단부에 수납 설치된 것을 특징으로 하는 플렉시블 기어 커플링.
  4. 제 3 항에 있어서,
    가동 스토퍼(8)[또는 가동 스토퍼(8')]는, 구동축(10)[또는 피구동축(10')]에 보유된 스프링(8B)[또는 스프링(8B')]과, 그 일단부가 상기 스프링(8B)[또는 상기 스프링(8B')]에 접촉됨과 동시에 그 타단부가 중심판(2)[또는 중심판(2')]에 대향하는 완충체(8A)[또는 완충체(8A')]를 갖는 것을 특징으로 하는 플렉시블 기어 커플링.
  5. 제 3 항에 있어서,
    피니언(3)[또는 피니언(3')]을 구동축(10)[또는 피구동축(10')]에 고정하는 너트(11)[또는 너트(11')]에, 중심판(2)[또는 중심판(2')]으로부터 자유 공간(b)[또는 자유 공간(b')]을 사이에 두고 고정 스토퍼(1)[또는 고정 스토퍼(1')]가 설치된 것을 특징으로 하는 플렉시블 기어 커플링.
  6. 제 3 항에 있어서,
    가동 스토퍼(8)[또는 가동 스토퍼(8')]는, 적어도 최대 변위 허용 거리로부터 자유 공간(c)[또는 자유 공간(c')]의 구동축(10)[또는 피구동축(10')]의 축방향 길이를 뺀 거리만큼 수축될 수 있는 탄성체로 형성된 것을 특징으로 하는 플렉시블 기어 커플링.
  7. 구동축(10)과, 이 구동축(10)에 고정되고 크라우닝 가공된 외치 기어(3a)를 갖는 피니언(3)과, 상기 외치 기어(3a)와 맞물리는 내치 기어(5a)를 갖는 슬리브(5)와, 이 슬리브(5)의 일단부와 접속되고 내치 기어(5a')를 갖는 슬리브(5')와, 상기 내치 기어(5a')와 맞물리는 크라우닝 가공된 외치 기어(3a')를 갖는 피니언(3')과, 이 피니언(3')이 고정되는 피구동축(10')을 구비하고, 상기 구동축(10'), 상기 피구동축(10')에 최대 외력이 작용했을 때, 상기 피니언(3, 3')이 상기 슬리브(5, 5')에 대하여 상대적으로 자유 공간(b, b')에서 최대 변위 허용 거리를 이동할 수 있고, 또한 상기 구동축(10)으로부터 상기 피구동축(10')으로 구동력을 전달하는 플렉시블 기어 커플링에 있어서,
    상기 슬리브(5)와 상기 피니언(3)이 상대적으로 자유 공간(c)을 자유롭게 이동할 수 있도록 구성함과 동시에, 상기 구동축(10)에 상기 최대 외력보다도 작은 힘이 작용했을 때 상기 피니언(3)이 상기 슬리브(5)에 대하여 상기 최대 변위 허용 거리보다도 짧은 거리를 상대적으로 이동하도록, 상기 슬리브(5)의 이동을 구속하는 가동 스토퍼(8)와,
    상기 슬리브(5')와 상기 피니언(3')이 상대적으로 자유 공간(c')을 자유롭게 이동할 수 있도록 구성함과 동시에, 상기 피구동축(10')에 상기 최대 외력보다도 작은 힘이 작용했을 때 상기 피니언(3')이 상기 슬리브(5')에 대하여 상기 최대 변위 허용 거리보다도 짧은 거리를 이동하도록, 상기 슬리브(5')의 이동을 구속하는 가동 스토퍼(8')를 포함한 것을 특징으로 하는 플렉시블 기어 커플링.
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