KR20010040884A - 두개의 샤프트의 토크전달가능 연결부를 위한 비틀림상강성이고, 유극이 없으며, 가요성인 금속 벨로스형 커플링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두개의 샤프트의 토코전달가능 상호연결부를 위한 비틀림상 강성이고, 유극이 없는 금속 벨로스형 가요성 샤프트 커플링에 관한 것이다. 금속 벨로스(1)는 마찰결합을 위해 샤프트(4)의 단부상에 클램핑되는 전체적으로 축선방향 외향-플랜지 단부(1')를 가지고 있다. 저비용으로 제작될 수 있고, 모듈형 설계로 인해 이미 널리 사용되고 있으며 구동 트레인 역학성에 영향을 주지 않는, 비틀림상 강성이고, 비틀림상 유극이 없으며 가요성인 커플링을 제공함에 있어, 금속 벨로스(1)의 단부(1')는 그 위에 위치되어, 내부에 슬롯을 가지고 있고 슬롯(2')의 폭만큼 압축되도록 되어 있어 금속 벨로스(2)의 단부(1')를 샤프트(4)상에 직접적으로 하향 클램핑시키는 클램핑 링(2,2a)를 가지고 있다.

Description

두개의 샤프트의 토크전달가능 연결부를 위한 비틀림상 강성이고, 유극이 없으며, 가요성인 금속 벨로스형 커플링{TORSIONALLY RIGID, PLAY-FREE, FLEXIBLE METAL BELLOWS-TYPE COUPLING FOR THE TORQUE-TRANSMISSIVE CONNECTION OF TWO SHAFTS}

어떠한 비틀림상 유극도 존재하지 않도록 금속 벨로스를 입력 샤프트 및 출력 샤프트와 연결시키기 위해, 관련 기술분야의 현 상황에서는 두개의 인터페이스 또는 조인트를(즉 벨로스와 허브 사이에 하나 그리고 허브와 샤프트 사이에 나머지 하나) 요구하고 있다. 종래기술의 인터페이스 또는 조인트의 한가지 단점은 그들은 다양한 가공공정, 즉 하나, 둘 또는 그 이상의 접착 결합부 또는 비드 및 플랜지를 이용한 조인트와 관련하여 제공된 용접부와 같이 비파괴 방식으로는 분리될 수 없다는 것이다. 허브와 샤프트 사이의 제2 인터페이스 또는 조인트용으로, 원추형 연결부, 수축 와셔, 콜릿 또는 방사상 클램핑 허브가 과거에 사용되어져 왔다.

종래의 벨로스형 커플링에 있어, 두개의 인터페이스 또는 조인트를 구비해야한다는 필수성은 여러가지 단점을 야기하는데, 그 단점으로서는: 높은 제작비용, 커플링을 고객의 인터페이스 위치 또는 연결 위치에 맞출 때의 불충분한 적용성 및 많은 수의 구성요소로 인한 높은 질량 관성이 있다.

저렴하고, 비틀림상 강성인 탄성보강 커플링을 시급하게 제공하는 것이 필요한 곳에, 이상적인 커플링 설계는 다음과 같은 장점들을 가지고 있어야만 하는데, 상기 장점들로서는:

단일의 인터페이스 또는 조인트를 형성하기 위한 두개의 인터페이스 또는 조인트의 결합; 토크전달 금속 벨로스의 간단한 교체에 의해, 존재하는 샤프트 오정렬을 보정하는 적응성; 비틀림상 유극이 없는 설계; 높은 비틀림 강도; 교체에 대한 낮은 엄격성; 낮은 질량 관성 모멘트;가 있다.

본 발명은 청구의 범위 제 1 항 및 제 2 항의 선특징부에 주어진 특성을 가진, 두개의 샤프트의 토크전달가능 연결부를 위한 비틀림상 강성이고, 유극이 없으며, 가요성인 금속 벨로스형 커플링에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 길이방향 단면도;

도 1a는 부속된 클램핑 링의 부분 단면도;

도 2는 본 발명의 제2 실시예의 길이방향 단면도;

도 2a는 부속된 클램핑 링을 부분적인 단면으로 도시하고 있는 평면도 및 측면도;

도 2b는 원통형 샤프트용 이경 슬리브의 제1 실시예;

도 2c는 테이퍼 샤프트용 이경 슬리브의 제2 실시예; 및

도 2d는 리테이닝 스프링을 도시하고 있는 도면.

상술한 장점들을 모두 얻기 위해서, 본 발명의 근간을 이루는 목적은 제작에 있어 저비용이고, 그것의 적용성을 향상시키는 모듈형이고, 비틀림상 강성이고 비틀림상 유극이 없고, 탄성적이며, 설치 조건에 있어 구동 트레인 역학성에 거의 영향을 미치지 않는 금속 벨로스형 보강 커플링을 제공하는 데 있다.

이 목적은 청구의 범위 제 1 항 및 제 2 항에 기재된 특징에 의해 성취된다.

본 발명의 또다른 특징은 종속항들에 기재되어 있다.

본 발명을 뒷받침하는 원리는 단일의 조인트를 형성하기 위한, 벨로스와 허브 사이의 그리고 허브와 샤프트 사이의 마찰 연결부들의 기능적 결합에 있는데, 이때 원통형 또는 내측으로 경미하게 테이퍼진 벨로스의 단부는 외부 클램핑 유니트에 의해 입력 샤프트 및 출력 샤프트와 직접적으로 또는 간접적으로 마찰 결합되어 있다.

동독 특허 DD 147 742 호에는, 금속 벨로스의 단부가 전체적으로 축선방향의 외향-플랜지로 형성되고(크림프를 가지고 경미하게 테이퍼진 형태이거나 원통형태) 샤프트상의 허브 위에 위치된, 금속 벨로스형 커플링이 개시되어 있다.

DE-A-42 17 764 호에는, 방사상으로 슬롯이 형성된 클램핑 링(슬롯의 폭만큼 압축가능함)이 금속 벨로스를 샤프트와 클램핑식으로 결합시키는 데 사용되는, 금속 벨로스형 커플링이 개시되어 있다. 금속 벨로스를 클램핑 링과 연결시키는 방식은 상세히 기재되어 있지 않으며; 또한, 그것은 샤프트를 직접적으로 결합시킨다.

미국 특허 3,232,076의 개시에 의하면, 금속 벨로스형 커플링에 단부들에 축선방향 원통형으로 외향-플랜지가 형성된 금속 벨로스가 제공되고 있는데, 상기 단부들은 내향 테이퍼진 나사산이 형성된 슬리브내에 기계가공된 오목부내로 도입된다. 이들 슬리브는 내측으로 대향적으로 테이퍼진 외부 너트를 수용한다. 테이퍼 보어는 샤프트를 에워싸는 축선방향으로 슬릿이 형성된 이중 콘을 수용한다. 너트를 조임으로써 이중 콘은 방사상으로 압축되어 샤프트상에 하향 클램핑된다.

미국 특허 4,645,473호의 금속 벨로스 커플링은 각각이 링상에 착좌된 원통형 플랜지 단부들을 가진 금속 벨로스를 포함하고 있다. 링과 접속하는 것은 테이퍼진 외측 나사산을 가진 축선방향으로 중공이고, 길이방향으로 슬릿이 형성된 슬리브인데, 상기 링은 샤프트상에 위치되며; 나사산이 있는 슬리브를 조이는 것에 의해 링은 방사상으로 압축되어 금속 벨로스를 샤프트상으로 클램핑시킨다.

정기 간행물 "Antriebstechnik" 1997년판 제 10호의 88페이지에는 금속 벨로스와 그것에 접착된 허브의 조립 유니트를 포함하고 있는 금속 벨로스형 커플링을 개시하고 있는데, 상기 유니트는 샤프트와 연결된 허브상에 위치되어 있다.

이하 본 발명의 실시예가 첨부된 도면을 참고로 하여 설명된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 두개의 샤프트(4)는 금속 벨로스(1)에 의해 토크 전달을 위해 그것들의 단부에서 상호연결된다. 이런 목적으로, 금속 벨로스(1)는 샤프트(4)와 마찰 결합하기 위한 외향-플랜지 단부(1')를 가지고 있다. 외향-플랜지 단부(1')는 원통형이거나 경미한 내향 원추형 또는 테이퍼진 형태일 수 있고, 내부에 길이방향 슬릿들을 가지고 있을 수도 가지고 있지 않을 수도 있다. 제1 실시예는 원통형 단부(1')에 사용하기에 적합하고, 제2 실시예는 경미한 내향 원추형 단부(1')에 사용하기에 적합한데; 경미한 내향 원추형 단부의 형태는 마찰결합력을 강화시킨다.

금속 벨로스(1)의 단부(1')는 여기서는 클램핑 링(2)으로 되어 있는 것으로 도시되어 있는 외부 클램핑 수단에 의해 샤프트(4)상에 하향 클램핑된다. 도 1a에 도시되어 있는 바와 같이, 클램핑 링(2)은 위치(2')에 방사상으로 슬롯이 형성되고 슬롯(2')이 폭만큼 압축된다. 바람직하게는, 슬롯은 요구되는 압축이 마모, 클램핑 링(2)의 타원형 변형 및 샤프트 직경을 약간 다르게 만드는 것을 허용하는 것을 가능하게 해주는 데 필요한 것보다 약간 더 넓다. 클램핑 링(2)은 적당하게 가요성이고 신축성인 또는 탄성적인 재료, 바람직하게는 스프링강과 같은 금속으로 되어 있다. 압축은 클램핑 링(2)의 두개의 단부내에 정렬된 보어에 배치되는 클램핑 스크루에 의해 실현되며, 이때 원통형 보어(3')는 클램핑 스크루(3)의 헤드 부분을, 그리고 내부에 나사산이 형성된 보어(3")는 클램핑 스크루(3)의 나사산 부분을 수납하게 된다. 이는 금속 벨로스(1)의 샤프트(4)의 단부들과의 토크전달 마찰결합을 확실하게 해준다.

도 2는 특히 상이한 직경들을 가진 샤프트들간의 커플링에 적합한 본 발명의 실시예를 도시하고 있다. 이것 또한 샤프트와 금속 벨로스(1)의 외향-플랜지 단부(1') 사이에 배치된 이경 슬리브(6,7)의 각각의 사용에 의해 평행 샤프트를 원추형 샤프트에 커플링시키는 성능을 가지고 있다. 도 2의 커플링은 왼쪽 단부에, 외향-플랜지 단부(1')와 왼편으로부터 도 2의 커플링내로 들어가는 평행 샤프트(도시생략) 사이의 직경상의 차이를 보상하기 위한, 도 2b에 보다 상세히 도시된,이경 슬리브(6)를 가지고 있다. 금속 벨로스(1)의 왼쪽 외향-플랜지 단부(1')는 도 1과 관련하여 설명된 방식으로 조여지는 클램핑 링(2a)에 의해 이경 슬리브(6)상으로 하향 클램핑된다. 만약 두개의 평행 샤프트를 결합시키기를 원한다면, 도 2에 도시된 커플링의 왼쪽 단부와 오른쪽 단부 모두가 동일한 이경 슬리브를 가질 수 있다. 상이한 내직경을 가진 이경 슬리브들은 상이한 직경의 평행 샤프트들의 커플링을 가능하게 해줄 수 있다.

도 2에 도시된 커플링의 오른쪽 단부는 도 2c에 도시된 바와 같은 원추형 내측 보어를 가진 이경 슬리브를 가지고 있다. 그와 같은 보어는 전형적으로 "모스(morse)" 테이퍼로 되거나 또는 도 2c에 도시된 바와 같은 키이 홈을 가질 수 있다. 도 2의 오른쪽의 금속 벨로스(1)의 외향-플랜지 단부(1')는 도 1에 도시된 바와 같은 동일한 방식으로 조여질 수 있는 클램핑 링(2a)에 의해 이경 슬리브(7)상으로 하향 클램핑된다. 하지만 이 경우, 도 2의 커플링의 오른편으로부터 들어가는 샤프트(도시생략)는 콘에 의해 원추형 보어내에 고정되므로, 클램핑력은 이경 슬리브(7)를 통해 전해질 필요가 없다. 따라서, 이경 슬리브(7)는 효과적으로 샤프트(4)의 일부가 된다. 도 2에 도시된 클램핑 링(2a) 각각은 그것의 보어내의 단부면 근처에 위치된 환형 홈(2")을 가지고 있다. 이 홈은 이경 슬리브(6,7)내의 대응 홈과 정렬되어, 그것과 함께, 클램핑 링이 아래로 조여지기 전에 클램핑 링과 관련한 이경 슬리브의 축선방향 이동을 방지하는 기능을 하는, 스프링 클립(5)를 유지시킨다.

도 2a는 클램핑 링(2a)을 보다 상세하게 도시하고 있다. 클램핑 링을 조인 배열상태는 도 2a의 왼쪽 도면에 도시되어 있진 않지만, 도 2a에 도시된 배열상태와 거의 동일하다. 도 2a의 오른쪽 도면은 클램핑 링의 오른쪽 외측면에 인접하여 배치된 리테이닝 스프링 클립(5)의 수납을 위한 방사상으로 뻗어있는 환형 홈(2")을 도시하고 있다. 내측면에는 금속 벨로스의 외향-플랜지 단부(1')가 벨로스의 중앙 섹션과 합쳐지는 곳인 방사상 만곡부를 깨끗이 하기 위한 내측 베벨(사면)이 제공된다.

도 2b는 이경 슬리브(6)를 보다 상세하게 도시하고 있다. 이경 슬리브(6)는 평행 샤프트와 축선방향으로 뻗어있는 슬롯(6')을 수용하기 위한 중앙 보어를 가지고 있다. 이러한 슬롯들은 슬리브의 원주 둘레로 90^o이격되어 배치되어 있고 보어내로 뻗어있다. 그것들은 슬리브의 대향 단부들로부터 교대로 기계가공된다. 이 슬롯들은 클램핑 링(2a)에 의해 가해지는 힘이 원통형 샤프트까지 전달되어 전체 조립체를 단단하게 고정시킬 수 있게 하는 방사상 탄성력을 제공한다. 이 탄성력은 클램핑 링(2a)과 이경 슬리브(6) 사이의 금속 벨로스(1)의 외향-플랜지 단부(1') 및 원통형 샤프트(도시생략)상의 이경 슬리브(6)를 클램핑한다. 환형 홈(6")이 도 2d에 도시된 리테이닝 스프링 클립(5)를 수용하도록 이경 슬리브(6)의 원통형 외측 표면에 되어 있다.

도 2c에 도시된 바와 같이, 샤프트(4)상의 고정을 위한 내측 키이 홈(7")을가진 내향 원추형 이경 슬리브(7)가 제공되는데; 방사상으로 뻗어있는 원주상 홈(7")이 리테이닝 스프링 클립(5)을 수용하여 정위치에 유지하도록 외직경부에 가공된다.

도 2d는 리테이닝 스프링 클립(5)을 도시하고 있는데, 그것은 바람직하게는 다변형 형상이다. 그것은 스프링강 와이어로 만들어질 수 있다. 스프링 클립(5)은 삼각형이지만, 사각형 또는 5각형 스프링도 가능하다. 다변형 형상은 스프링의 특정 섹션, 즉 측면의 중앙부로의 스프링의 힘을 집중시키는 것을 도와주며, 돌출된 코너부들을 클램핑 링내의 슬롯과의 조립, 분해 및 결합이 용이하도록 남겨둔다. 스프링 클립의 존재는 장치가 조립될 때 스냅 작동에 상승효과를 준다. 이는 조립체가 조임을 위한 정위치에 있다는 확신을 작업자에게 부여한다.

도 1 및 2와 관련하여 설명된 클램핑 링(2,2a)에 대한 대안은, 금속 벨로스(1)의 단부(1')를 샤프트(4)상으로 직접적으로 하향 클램핑시키는, 상업적으로 널리 사용되고 있는, 수축 와셔를 사용하는 것이다.

(도면 참조부호의 설명)

1 금속 벨로스 1' 단부

2 클램핑 링 2a 클램핑 링

2' 클램핑 링내의 방사상 슬롯 2" 홈

3 클램핑 스크루 3' 보어

3" 나사산이 형성된 보어 4 샤프트

5 리테이닝 스프링 6 이경 슬리브

6' 축선방향 슬리브 7 이경 슬리브

7' 홈 7" 원주상 홈

Claims (20)

1. 금속 벨로스(1)가 샤프트(4)상에서의 마찰결합을 위해 하향 클램핑되는 전체적으로 축선방향인 외향-플랜지 단부(1')를 가지고 있는, 두개의 샤프트의 토크전달가능 상호연결부를 위한 비틀림상 강성이고, 유극이 없으며, 가요성인 금속 벨로스형 커플링에 있어서, 금속 벨로스(1)의 각각의 단부(1')는 그 위에 방사상 슬릿(2') 및 슬릿(2')의 폭을 감소시키도록 슬릿의 대향면들을 함께 가압하여 금속 벨로스(1)의 단부(1')를 각각의 샤프트(4)상으로 하향 클램핑시키는 가압장치를 가진 클램핑 링(2,2a)을 제공받는 것을 특징으로 하는 커플링.
2. 금속 벨로스(1)가 샤프트(4)상에서의 마찰결합을 위해 하향 클램핑되는 전체적으로 축선방향인 외향-플랜지 단부(1')를 가지고 있는, 두개의 샤프트의 토크전달가능 상호연결부를 위한 비틀림상 강성이고, 유극이 없으며, 가요성인 금속 벨로스형 커플링에 있어서, 금속 벨로스(1)의 단부(1')는 금속 벨로스(1)의 단부(1')를 샤프트(4)상으로 직접적으로 하향 클램핑시키는, 상업적으로 널리 사용되고 있는, 수축 와셔 형태인 외측 클램핑 유니트를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 커플링.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 금속 벨로스(1)의 외향-플랜지 단부(1')는 원통형 또는 경미한 내향 원추형 형태를 가지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 커플링.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 벨로스의 단부(1')는 아무런 오목부도 가지고 있지 않는 것을 특징으로 하는 커플링.
5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 벨로스의 단부(1')는 축선방향 슬롯을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 커플링.
6. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 가압장치는 클램핑 링(2,2a)의 대응하게 정렬된 보어(3,3')내에 접하여 삽입되는 클램핑 스크루(3)인 것을 특징으로 하는 커플링.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 벨로스(1)의 외향-플랜지 단부와 샤프트(4)간의 직경상의 차이를 보정하기 위해 금속 벨로스(1)의 외향-플랜지 단부(1')와 적어도 하나의 샤프트(4) 사이에 삽입되는 이경 슬리브(6,7)를 특징으로 하는 커플링.
8. 제 7 항에 있어서, 이경 슬리브(6)는 그 단부면에 기계가공된 축선방향으로 뻗어있는 슬롯들(6')을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 커플링(도 2b 참조).
9. 제 8 항에 있어서, 축선방향 슬롯들(6')은 왼쪽 단부면에서 그리고 오른쪽 단부면에서 교대로 시작되는 것을 특징으로 하는 커플링(도 2b 참조).
10. 제 7 항에 있어서, 이경 슬리브(7)는 원추형 보어에 의해 샤프트(4)상에 고정되는 것을 특징으로 하는 커플링(도 2c 참조).
11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 이경 슬리브(6,7)는 리테이닝 스프링에 의해 정위치에 고정되는 것을 특징으로 하는 커플링.
12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 벨로스 단부(1')는 이경 슬리브(6,7)의 외직경부상에 하향 클램핑되어 그곳에서 마찰결합을 실현시키는 것을 특징으로 하는 커플링.
13. 제 12 항에 있어서, 벨로스(1)의 한 단부(1')와 이경 슬리브(6,7)의 외직경부 사이의 마찰결합에 더하여 그 사이에서의 형상고정, 비틀림상 강성 연결을 특징으로 하는 커플링.
14. 제 7 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 클램핑 링(2a)과 이경 슬리브(6,7)를 정위치에 방사상방향으로 고정하기 위해 클램핑 링(2a)내의 방사상 내측 홈(2")내에 수용되는 리테이닝 스프링(5)을 특징으로 하는 커플링.
15. 제 14 항에 있어서, 홈(2")으로부터 보어내로 방사상으로 돌출하는 부분을 가지고 있는 클램핑 링(2a)내의 리테이닝 스프링(5)을 특징으로 하는 커플링.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 스냅 끼워맞춤으로 리테이닝 스프링(5)을 수용하기 위한 홈(6")를 그 외직경부내에 가지고 있는 이경 슬리브(6)를 특징으로 하는 커플링(도 2b 참조).
17. 제 11 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, n-변으로 된 다변형의 형상을 가진 리테이닝 스프링(5)을 특징으로 하는 커플링(도 2d 참조).
18. 제 17 항에 있어서, 3변의 다변형 형상을 가진 리테이닝 스프링(5)을 특징으로 하는 커플링.
19. 제 14 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 굽혀져 형상이 만들어진 와이어 부분(도 2d 참조)인 리테이닝 스프링(5)을 특징으로 하는 커플링.
20. 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 기능적 구성요소들이 클램핑 링(2a) 및 이경 슬리브(6,7)와 일체로 되도록 설계된 스냅-인(snap-in) 멈춤쇠 잠금 수단에 의해 정위치에 축선방향으로 고정되는 클램핑 링(2a) 및 이경 슬리브(6,7)를 특징으로 하는 커플링.