KR20160097236A

KR20160097236A - 커플링

Info

Publication number: KR20160097236A
Application number: KR1020167017100A
Authority: KR
Inventors: 시몬 파커
Original assignee: 펑크 커플링즈 리미티드
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2016-08-17
Also published as: JP2016540176A; GB2521208A; WO2015087080A3; WO2015087080A2; EP3080469A2; MX2016007693A; CA2932037A1; GB201322096D0; GB2522767A; CN106104037A; GB2522767B

Abstract

커플링은 중심점(C)에 대해 중심 맞춰지는 외부 볼록 구형 주변부(S1)를 갖는 내부 부재(1)를 포함한다. 제1 내부 부재는 중심점을 통해 연장하는 비틀림 축선(A1)을 가진다. 제2 부재 외부 링(2)은 중심점에 중심 맞춰지고 내부 부재의 외부 주변부와 상보적인 내부 오목 구형 주변부를 가진다. 제1 내부 부재(1)와 제2 부재(2) 중 하나는 다른 것의 대응하는 긴 슬롯(K1)의 내부로 중심점의 반경 방향으로 연장하는 라인에 평행하게 돌출하는 긴 돌기(M1)를 가진다. 슬롯과 돌기는 비틀림 축선(A1)에 평행한 평면에서 길게 이어진다. 돌기와 슬롯은 비틀림 축선(A1)을 중심으로 하나로부터 다른 하나로 토크를 전달하는 작용을 한다. 내부 부재와 제2 부재는 돌기와 슬롯에 의해 강요되는 방향으로 상기 중심점을 중심으로 서로에 대해 회전될 수 있다.

Description

커플링 {COUPLING}

본 발명은 커플링에 관한 것이다.

기계적 커플링이 주지되어 있다. 예에는 각도 오정렬된 축, 유니버설 조인트, 등속 조인트를 커플링하기 위한 커플링, 구동축을 피동축에 커플링하기 위한 커플링, 토크 축을 예를 들어, 서스펜션 시스템의 구조적 요소에 연결하기 위한 커플링을 포함한다.

본 발명에 따라서 내부 부재와 외부 환형 부재를 갖는 커플링은 최내부 및 최외부 부재 중 하나 또는 모두를 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 하나 이상의 부재 쌍을 포함하며, 각각의 부재 쌍은 공통 축선을 가지고 그 공통 축선 상에 공통 제1 중심을 가지는 제1 및 제2 환형 부재이며;

- 제1 부재는 외부의 볼록한 구형 주변부를 가지며,

- 제2 환형 부재는 제1 환형 부재의 외부의 볼록한 주변부가 내부로 수용되는 내부의 오목한 구형 주변부를 가지며,

- 외부의 볼록한 주변부와 내부의 오목한 주변부는 제1 중심에 대해 동심이고 서로에 대해 상보적이며 그들 사이의 비틀림 축선을 따라 작용하는 축 방향 하중을 전달하도록 서로 공동-작용하며,

- 적어도 하나의 긴 돌기가 부재 쌍의 하나의 부재로부터 부재 쌍의 다른 하나의 부재 내의 긴 슬롯 내부로 연장하며, 각각의 돌기와 각각의 슬롯은 관련 부재 쌍의 중심 축선을 포함하거나 그에 평행한 평면에서 길게 이어지며, 슬롯과 돌기는 상기 평면의 방향으로 돌출하고 부재 쌍의 최내부 부재로부터 부재 쌍의 다른 부재로 토크를 전달하도록 부재 쌍과 공동-작용하도록 배열되며,

- 내부 부재 이외에, 각각의 부재는 부재 쌍의 제1 부재가 부재 쌍의 제2 부재의 오목한 내부 주변부로 도입될 수 있도록, 그리고 부재 쌍의 제2 부재에 의해 축방향으로 유지될 수 있도록 그의 폭을 가로질러 절반만큼 연장하는 정반대의 로딩 슬롯(loading slot) 쌍을 가진다.

가장 실용적인 용례를 위해서, 외부 부재 이외의 상기 부재는 공통 중심을 포함하는 구형 부분(segment)을 포함한다.

구형 부분은 평행한 평면 쌍 사이에 있는 구의 일부이다. 그러나 몇몇 상황에서, 평면이 평행하지 않고 교차하지 않거나 그의 정점이 공통 축선 상에 있는 원뿔에 의해 절단되는 상황에서 구형 부분이 사용되는 상황을 고려할 수 있다 - 그러한 대안은 제작, 조립 및 사용 모두에 단점을 가질 수 있으며 채택하는 것이 쉽지 않을 것으로 보인다.

본 발명의 다른 특징은 청구범위 및/또는 첨부하는 설명에서 발견된다.

본 발명에 따른 커플링은 적어도 하나의 회전 자유도로 커플링되어야 하는 어떠한 두 개의 구조적 요소를 커플링하는데 사용될 수 있다. 몇몇 예는 요소를 고정된 구조물에 커플링하는 '구조적 정적 커플링(structural static couplings)'으로서 유용하다. 다른 예는 두 개의 회전 요소를 커플링하는 회전 '가요성 커플링(flexible couplings)'으로서 유용하다. 예로서, 본 발명에 따른 다양한 커플링은 유니버설 조인트, 등속 조인트, 구동축을 피동축에 커플링하기 위한 커플링, 또는 토크 축을 예를 들어, 서스펜션 시스템에서와 같은 고정된 구조적 요소에 연결하기 위한 커플링과 같은 각도 오정렬된 축을 커플링하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 예가 첨부 도면을 참조하여 아래에서 설명되며, 그 도면에서
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커플링의 작동에 대한 기준 프레임을 예시하며,
도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 커플링의 예를 도시하며, 이 중 도 2a는 정렬되지 않은 그의 요소를 갖춘 커플링의 등각도이고, 도 2b는 기준 프레임에서의 커플링의 축방향 측면도이고, 도 2c는 도 2b의 축선(A2)을 따른 횡단면도이고, 도 2c는 도 2b의 축선(A3)을 따른 횡단면도이며,
도 3a 내지 도 3e는 도 2의 커플링을 조립하는 방법을 예시하며,
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 커플링의 예를 포함하는 허브 중심 스티어링 기구를 도시하며,
도 5a 및 도 5b는 서로 연결된 커플링 쌍의 횡단면도이며,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명에 따른 커플링의 다른 예를 도시하며, 이 중 도 6a는 축선(A2)을 따른 도 6b의 횡단면도이고, 도 6b는 도 1의 축선(A1)을 따른 축 방향 도면이고, 도 6c는 커플링 요소가 오정렬된 사시도이며,
도 7a 내지 도 7c는 서로 연결된 커플링 쌍을 도시하며, 이 중 도 7a는 정렬된 커플링의 소자에 대한 횡단면도이고, 도 7b는 정렬되지 않은 요소를 도시하고, 도 7c는 소자가 정렬되지 않은 등각도이며,
도 8a 내지 도 8e는 본 발명에 따른 커플링의 추가의 예를 도시하며, 이 중 도 8a는 도 1의 축선(A1)을 따른 축 방향 도면이고, 도 8b는 정렬되지 않은 커플링의 요소를 도시하는 축 방향 등각도이고, 도 8c는 축선(A3)을 따른 횡단면도이고, 도 8d는 축선(A2)을 따른 횡단면도이고, 도 8e는 도 8a에 도시된 바와 같은 커플링의 측면도이며,
도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 커플링의 예에서 베어링을 도시하며, 이 중 도 9a는 커플링의 요소의 축 방향 도면이고, 도 9b는 도 9a의 요소의 측면도이고, 도 9c는 도 9a의 요소의 평면도이고, 도 9d는 커플링의 횡단면도이고, 도 9e는 커플링의 등각도이며,
도 10은 본 발명에 따른 커플링의 요소의 상대 회전을 제한하기 위한 수단을 도시하며,
도 11은 본 발명에 따른 커플링의 예에 유용한 돌기와 슬롯의 개략도이며,
도 12a는 정렬되지 않은 요소를 도시하는 이전 도면의 커플링의 수정예의 횡단면도이며 도 12b는 도 12a의 커플링의 등각도이며,
도 13a 내지 도 13c는 본 발명에 따른 또 다른 예의 커플링을 도시하며, 이 중 도 13a는 도 1의 축선(A1)을 따른 축 방향 도면이고, 도 13b는 정렬되지 않은 커플링의 요소를 도시하는 사시도이고, 도 13c는 정렬되지 않은 커플링의 요소를 도시하는 다른 등각도이며,
도 14a 내지 도 14e는 본 발명에 따른 커플링의 또 다른 예를 도시하며, 이 중 도 14a는 정렬되지 않은 커플링의 요소를 갖춘 도 1의 축선(A1)을 따른 축 방향 도면이고, 도 14b는 도 14d의 평면(C-C)을 따른 축 방향 횡단면도이고, 도 14c는 도 14a의 평면(A-A)을 따른 횡단면도이고, 도 14d는 도 14a의 커플링의 측면도이고, 도 14e는 커플링의 등각도이며,
도 15a 및 도 15b는 본 발명에 따른 커플링의 다른 예를 도시하며,
도 16은 커플링의 일부분에 돌기와 슬롯을 그리고 다른 부분에 축선의 사용을 조합한 커플링의 예를 도시하며, 이중 도 16a, 도 16b 및 도 16d는 정렬되지 않은 부재를 갖춘 커플링의 후면, 정면 및 측면 등각도이고, 도 16c는 커플링의 횡단면도이며,
도 17a 내지 도 17d는 본 발명에 따른 커플링의 다른 예를 도시하며, 이 중 도 17a는 커플링의 정면 등각도이고, 도 17b는 커플링의 후면 등각도이고, 도 17c는 축선(A3) 상의 횡단면도이고, 도 17d는 측면 등각도이다.

도 2 내지 도 17의 본 발명의 예가 도 1에 도시된 바와 같은 기준 프레임과 관련하여 설명된다.

기준 프레임은 축 방향을 규정하는 제1 축선(A1)을 가진다. 제2 축선(A2)은 제1 축선(A1)에 수직하다. 제1 및 제2 축선의 교차점에 있는 것은 커플링의 동심 부재의 동심 구형 표면의 중심점(C)이다. 제1 및 제2 축선 및 중심점은 제1 평면(P1)에 놓이며 제1 축선 및 중심점은 제1 평면에 수직한 제2 평면(P2)에 놓인다. 중심점(C)을 통과하는 제3 평면(P3)은 다른 평면과 수직하다. 축선(A1 및 A2)과 수직한 제3 축선(A3)은 제3 평면에 놓이고 중심점(C)을 통과한다.

제1 축선(A1)은 예를 들어, 구동축 또는 피동축이 커플링에 연결되는 비틀림 축선이며 제2 축선(A2) 및 제3 축선(A3)은 커플링의 부재의 상대 회전의 축선이다.

몇몇 예에서, 커플링은 중심점(C)에 중심 맞춰지는 몇몇 부재 및 부재가 정렬될 때 제1 축선(A1)을 따라 C로부터 오프셋된 다른 중심점(C2)에 중심 맞춰지는 다른 부재를 가진다. C로부터 C2로의 오프셋은 약간, 예를 들어, 밀리미터의 몇 분의 1일 수 있다. 축선(A2 및 A3)에 평행한 다른 축선(A21 및 A31)은 각각 중심점(C2)을 통과한다.

도 2에서, 커플링은 부재 쌍(201와 202)을 포함하며, 내부 환형 부재(201) 및 외부 환형 부재(202)는 각각 구형 부분을 포함한다. 축선(A1) 주위의 내부 환형 부재(201)는 그 축선 상에 있는 중심점(C)에 중심 맞춰지며 볼록한 구형이고 중심점(C)에 중심 맞춰지는 외부 주변부 표면(S1)을 가진다. 내부 환형 부재(201)는 본 예에서 대응 스플라인 축(splined shaft)과 결합하기 위한 스플라인(42)을 가지는 중심 구멍(40)을 가진다.

외부 환형 부재(202)는 내부 부재(201)의 볼록한 외부 표면(S1)과 상보적인 내부 주변부의 오목한 구형 표면(S2)을 가진다. 오목한 구형 표면(S21)은 동일한 중심점(C)에 중심 맞춰진다. 외부 부재(202)의 내부 구형 표면(S21) 및 내부 부재(201)의 외부 구형 표면(S1)은 인접한 플레인 베어링(plain bearing) 표면이다.

긴 돌기(M1 및 M2)는 내부 부재(201)의 볼록한 구형 표면(S1)으로부터 중심점(C)의 반경 방향으로 그리고 제1 축선(A1)에 평행하게 연장한다. 돌기의 외부 표면은 또한 구형 표면(S1)에 평행하게 연장한다. 돌기는 외부 환형 부재(202)의 내부 오목 표면(S21) 내의 상보적인 슬롯(K1 및 K11)으로 연장한다. 돌기 및 슬롯은 중심점을 통과하고 제1 축선에 수직한 제2 회전 축선(A2)을 중심으로 내부 및 외부 환형 부재가 서로에 대해 회전될 수 있도록 강요한다. 돌기(M11)와 슬롯(K11)은 각각 돌기(M1)와 슬롯(K1)과 동일하나 정반대이다. 커플링은 돌기(M11)와 슬롯(K11) 없이 작동할 것이나, 고장에 대해 덜 튼튼하다.

인접한 볼록 및 오목 구형 표면(S1,S21)의 중심점(C)은 내부 부재(201)의 축 방향 지향 면(F1 및 F3) 사이에 그리고 외부 부재(202)의 외측 면(F2,F4) 사이에 놓인다. 그 결과로써, 축 방향 지향 면(F1,F3) 사이의 중간에 있는 내부 볼록 구형 표면의 주변부는 그의 축 방향 지향 면(F2 및 F4)에 있는 외부 부재(202)의 오목 표면의 주변부보다 더 큰 반경을 가진다. 따라서 내부 환형 부재는 제2 축선을 중심으로 한 외부 부재(202)의 회전 작동 범위에 걸쳐서 외부 환형 부재 내에서 축 방향으로 유지된다.

도 2에 도시된 예(E1)에서 축을 결합시키기 위한 스플라인(42)이 내부 부재(201)의 중심 보어에 있다. 스플라인(도시 않음)은 추가로 또는 대안으로 다른 축을 결합시키기 위해 외부 부재(202)의 외부 주변부에 제공될 수 있다. 커플링은 축(들)에 대한 미끄럼을 허용하여 축 방향 자유도를 제공할 수 있다.

도시된 예에서 돌기(M1,M11)는 돌기의 측면과 슬롯의 측면 사이에 최소 틈새를 두고 관련 슬롯(K1,K11)에 끼워 맞춰진다. 그러나 다른 예에서 돌기 중의 하나는 최소 틈새를 두고 관련 슬롯에 끼워 맞춰지는 다른 돌기가 고장나는 경우 백업용으로서 작용하도록 돌기의 측면과 슬롯의 측면 사이에 예정된 상당한 틈새를 두고 그의 관련 슬롯으로 돌출한다.

내부 부재(201)와 외부 부재(202)는 도 2에서 모두 환형이다. 각각은 제1 축선(A1)과 제2 축선(A2)의 교차점에 있는 중심점(C)에 중심 맞춰지는 구형 섹션이다.

도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 돌기(들)는 내부 환형 부재(201)로부터 외부 부재(202)의 슬롯(들) 내부로 돌출한다. 그러나 돌기(들)는 외부 부재로부터 내부 환형 부재(201)의 슬롯(들) 내부로 돌출할 수 있다.

도 2에서, 구형 표면은 축선의 반경 방향으로 그리고 축선 방향으로 작용하는 하중을 지지한다. 돌기와 슬롯은 내부 부재와 외부 부재 사이의 제1 축선 주위로 토크를 전달한다. 내부 부재(201)와 외부 부재(202)는 구형 부분을 포함한다.

커플링의 하나의 용도에서, 제1 축선을 중심으로 한 축의 회전은 돌기(M1 및 M11)와 슬롯(K1 및 K11)에 의해 내부 부재(201)로부터 또한 회전하는 외부 부재(202)로 전달된다. 외부 부재는 다른 축에 연결될 수 있다. 다른 용도에서, 부재 중의 하나, 예를 들어 외부 부재는 고정되며 정적 토크는 내부 부재로부터 외부 부재로 전달된다.

도 3a 내지 도 3e는 도 2의 커플링이 어떻게 조립되는지를 예시한다. 동일한 방법이 아래의 도 4 내지 도 17에 예시된 모든 다른 커플링에 사용된다. 외부 부재(202)는 두 개의 정반대의 로딩 슬롯(L1 및 L2)을 가진다. 도 3e에 도시된 바와 같이, 슬롯은 외부 부재의 폭을 가로질러 중간 정도까지 연장한다. 슬롯은 슬롯의 정반대 바닥(6)이 내부 부재(201)의 외부 표면(S1)의 직경만큼 이격될 정도의 치수이다. 각각의 슬롯의 폭은 내부 직경의 폭보다 조금 크거나 같다. 내부 부재(201)는 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이 슬롯의 내측으로 측면으로 도입되며 그의 돌기(M1,M11)(들)는 슬롯(K1,K11)(들)과 정렬되고 나서 돌기(들)가 슬롯(들)으로 진입하도록 회전된다.

아래에서 설명되는 다른 커플링은 내부 부재 동심 링의 주위에 두 개 이상의 환형 부재를 가진다. 환형 부재의 각각의 쌍은 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이 조립될 수 있다. 도 3d 및 도 3e는 예를 들어, 내부 부재 주위에 두 개의 환형 부재를 가지는 도 6a 내지 도 6c의 실시예의 환형 부재(602)를 도시하며, 중간 환형 부재(602)가 최외부 환형 부재(603) 내에 끼워 맞춰짐에 주목해야 한다.

도 3의 조립 방법은 튼튼하고 강한 커플링을 제공한다. 이는 개별 부재가 중실 재료(solid material)로부터 기계 가공되게 하고 부재의 두 개의 절반부를 함께 결합하는 결과로써 생기는 고장 위험을 최소화한다. 설명되는 방법은 본 명세서에서 설명되는 모든 베어링 표면이 연속적일 수 있게, 즉 함께 볼트 고정 또는 용접된 두 개의 절반부로 조립되는 부재의 결합부에서 임의의 결합(그리고 그에 따른 약한 구역)을 예방할 수 있게 한다.

도 2의 커플링의 하나의 가능한 용도는 차량의 허브 중심 스티어링 기구에서의 용도이다. 도 4에서 스티어링 휠 허브(62)는 본 실시예에서 서스펜션 아암인 지지 부재(64)에 의해 지지된다.

커플링(P1)은 서스펜션 아암(64)을 스티어링 휠 허브(62)에 커플링한다. 아암(64)은 커플링의 제1 내부 환형 부재(201)의 중심 구멍(40)에 스플라인(42)에 의해 결합된다. 돌기(M1,M11)(들) 및 슬롯(K1,K11)(들)은 외부 부재(202)가 제1 내부 환형 부재(201) 및 아암(64)에 대해 하나의 축선(조정 축선)을 중심으로 회전할 수 있게 한다. 외부 부재(202)는 베어링(63) 상에서 자유롭게 회전하는 휠(62)을 지지한다. 조정 아암(60)은 제1 내부 환형 부재 및 축(64)에 대해 그를 회전시키도록 외부 환형 부재(202)에 고정된다.

본 예에서 돌기(M1,M11)(들) 및 슬롯(K1,K11)(들)은 상대 회전을 허용하나 휠 허브(62)를 구동시키지 않는 지지대를 제공한다.

도 5a는 연결 구조물(66)에 의해 함께 연결되는 도 2에 도시된 바와 같은 두 개의 커플링을 포함하는 커플링 배열을 도시한다. 구조물(66)은 두 개의 커플링을 단단히 연결한다. 도 5a에서, 그 구조물은 커플링의 외부 부재(202)를 연결한다. 두 개의 커플링의 돌기는 서로에 대해 직각이나, 비-직각일 수도 있다. 도 5a의 예에서 연결 구조물은 외부 부재를 커플링하는 튜브이다. 도 6a의 수정예에서, 커플링 중 하나는 튜브에 고정되며 다른 하나는 튜브 내에서 축 방향으로 자유롭게 회전된다.

도 5b에 도시된 다른 예에서, 하나의 커플링의 외부 부재(202)는 도면부호 68로 개략적으로 도시된 연결 구조물에 의해 다른 것의 내부 부재(201)에 연결된다.

그와 같은 커플링의 하나의 예시적인 용도는 크랭크 핸들이다. 두 개의 커플링의 돌기가 동일한 방위로 있다. 다른 예에서 하나의 커플링의 돌기(들)는 다른 커플링의 돌기(들)에 직각이다.

도 6a 내지 도 6c에서, 커플링은 제1의 내부 환형 부재(601), 환형 중간 부재(602) 및 환형 최외부 부재(603)를 포함한다. 각각의 부재(601,602,603)는 중심(C) 주위에 구형 부분을 포함한다. 내부 환형 부재(601)는 제1 축선(A1)에 중심 맞춰지며, 내부 환형 부재(601)는 축선(A1) 상의 중심점(C)에 중심 맞춰지는 볼록한 구형인 외부 주변부 표면(S1)을 가진다. 제1 내부 환형 부재(601)는 본 예에서 대응 스플라인 축을 결합시키기 위한 스플라인(42)을 가지는 중심 보어(40)를 가진다.

중간 환형 부재(602)는 제1 내부 부재(601)의 외부 표면(S1)과 상보적인 오목 구형인 내부 주변부 표면(S21)을 가진다. 본 실시예에서 중간 부재(602)의 내부 구형 표면(S21) 및 제1 내부 부재(601)의 외부 구형 표면(S1)은 인접한 플레인 베어링 표면이다.

정반대의 긴 돌기(M1 및 M2)는 내부 부재(601)의 볼록 구형 표면(S1)으로부터 제1 축선(A1)의 반경 방향으로 그리고 그와 평행하게 연장한다. 돌기의 반경 방향 외측 표면은 또한 구형 표면(S1)에 평행하게 연장한다. 돌기는 중간 부재(602)의 내부 오목 표면(S21)의 상보적인 슬롯(K1 및 K2) 내측으로 연장한다. 돌기(M1,M11) 및 슬롯(K1,K11)은 제1 축선(A1)을 통과하고 그에 수직한 제2 회전 축선(A2)을 중심으로 제1 내부 부재(601)와 중간 부재(602)가 서로에 대해 회전하도록 강요한다.

중간 부재(602)는 볼록 구형인 외부 주변부(S22)를 가진다. 최외부 환형 부재(603)는 중간 부재(602)의 외부 표면(S22)과 상보적인 오목 구형인 내부 주변부 표면(S31)을 가진다. 본 예에서 최외부 부재의 내부 구형 표면(S31) 및 중간 부재(602)의 외부 구형 표면(S22)은 인접한 플레인 베어링 표면이다.

제2 긴 돌기(M2 및 M22)는 중간 부재(602)의 볼록 구형 표면(S22)으로부터 제1 축선의 반경 방향으로 그리고 그에 평행하게 연장한다. 제2 돌기(M2 및 M22)의 반경방향 외측 표면은 또한 구형 표면에 평행하게 연장한다.

돌기(M2 및 M21)는 최외부 부재(603)의 내부 오목 표면의 상보적인 제2, 슬롯(K2 및 K21)으로 연장한다. 제2 돌기(M2 및 M21) 및 제2 슬롯(K2 및 K21)은 제1 돌기(M1,M11) 및 제1 슬롯(K1,K11)에 수직하다. 이들은 중간 부재(602) 및 최외부 부재(603)가 중심점(C)을 통과하고 제1 축선(A1) 및 제2 축선(A2) 모두에 수직한 제3 회전 축선(A3)(도 1 참조)을 중심으로 서로에 대해 회전할 수 있도록 강요한다.

내부 부재(601)는 중간 부재(602) 내에 유지되며 중간 부재(602)는 최외부 부재(603) 내에 유지된다.

본 예에서, 제2 돌기(M2 및 M21) 및 대응 슬롯(K2 및 K21)은 생략될 수 있지만 고장의 경우 덜 안전하다.

도 6의 커플링의 하나의 용도는 제2 축선을 중심으로 한 내부 및 최외부 부재의 상대 회전으로 인한 축의 각도 오정렬을 허용하는 것과 같은 유니버설 조인트로서의 용도이다.

도 6의 커플링은 제3 환형 부재를 구조적 요소, 예를 들어 축에 연결하기 위한 제3 환형 부재에 고정되거나 그와 통합되는 플랜지(44)를 가진다. 플랜지(44)는 스플라인 또는 몇몇 다른 연결 수단에 의해 대체될 수 있다.

돌기(M1,M11 및 M2, M21)는 내부 부재(601) 및 중간 부재(602)의 슬롯(K1,K11,K2,K21) 내부로 각각 돌출하는 중간 부재(602) 및 최외부 부재(603) 내에 있을 수 있다.

부재의 쌍(601와 602, 602와 603)들은 각각 아래의 청구범위의 의미 내에 있는 부재의 쌍을 포함한다.

도 7은 연결 구조물(66)에 의해 함께 연결되는 도 6(플랜지(44) 없이)에 도시된 종류의 두 개의 커플링(E2)을 포함하는 커플링 배열을 도시한다. 그 구조물은 두 개의 커플링을 단단히 연결한다. 도 7에서 이는 커플링의 최외부 부재(603)를 연결한다. 도 7의 예에서 연결 구조물은 외부 부재를 커플링하는 튜브이다. 다른 예에서 튜브 대신에, 하나의 커플링의 최외부 부재가 커플링의 내부 부재에 연결된다. 도 7의 커플링의 하나의 예시적인 용도는 커플링 중의 하나의 돌기 또는 돌기들이 커플링 중 다른 하나의 돌기 또는 돌기들과 직교하지 않는다면, 이중 카르단 축(double Cardan shaft) 장치와 그 용도가 유사하다. 커플링(E2) 중의 하나는 튜브(66) 내에서 축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있다.

하나의 커플링의 돌기(M1,M11,M2 및 M21)는 커플링의 다른 하나의 돌기와 직교하거나 바람직하게 용례에 따라서 추가의 실시예에서 다른 하나의 돌기에 평행할 수 있다.

도 8a 내지 도 8e에서 커플링은 제1 축선(A1) 상의 중심점(C)에 중심 맞춰지는 제1 환형 부재(801), 제1, 제2 및 제3 중간 환형 부재(802,803 및 804), 및 외부 환형 부재(805)를 포함한다. 부재(801 및 802) 및 그들의 구형 베어링 표면은 중심점(C)을 중심으로 동심이다. 부재(804 및 805) 및 그들의 구형 베어링 표면은 도 1의 기준 프레임에서 설명된 바와 같이 축선(A)을 따라 오프셋된 중심점(C2)을 중심으로 동심이다. 제2 중간 부재(803)는 중심점(C)에 중심 맞춰진 그의 내부 구형 표면 및 중심점(C2)에 중심 맞춰진 그의 외부 구형 표면을 가진다.

내부 환형 부재(801)는 제1 축선(A1) 상의 중심점(C)에 중심 맞춰진 볼록 구형인 외부 주변부 표면(S1)을 가진다. 내부 환형 부재(801)는 대응 스플라인 축을 결합시키기 위한 스플라인을 가지는 중심 구멍을 가진다.

제1 중간 부재(802)는 제1 환형 부재(801)의 외부 표면(S1)과 상보적인 오목 구형인 내부 주변부 표면(S21)을 가진다. 본 예에서 환형 부재(802)의 내부 구형 표면(S21) 및 제1 환형 부재(801)의 외부 구형 표면(S1)은 인접한 플레인 베어링 표면이다.

정반대의 긴 돌기(M1 및 M11)는 내부 링(801)의 볼록 구형 표면(S1)으로부터 제1 축선(A1)의 반경 방향으로 그리고 그에 평행하게 연장한다. 돌기(M1 및 M11)의 반경 방향 외측 표면은 또한 구형 표면(S1)에 평행하게 연장한다. 그 돌기는 제1 중간 환형 부재(802)의 내부 오목 표면(S21)의 상보적인 제1 슬롯(K1 및 K11)으로 연장한다. 제1 돌기 및 제1 슬롯은 제1 축선(A1)에 수직한 제2 축선(A2)을 중심으로 내부 부재(801) 및 제1 중간 환형 부재(802)를 포함하는 부재의 쌍이 서로에 대해 회전할 수 있도록 강요한다.

제1 중간 환형 부재(802)는 볼록 구형인 외부 주변부(S22)를 가진다. 제2 중간 환형 부재(803)는 제1 중간 환형 부재(802)의 외부 표면(S22)과 상보적인 오목 구형인 내부 주변부 표면(S31)을 가진다. 본 예에서 제2 중간 부재(803)의 내부 구형 표면(S31) 및 제1 중간 중간 환형 부재(802)의 외부 구형 표면(S22)은 인접한 플레인 베어링 표면이다.

제2 긴 돌기(M2 및 M21)는 제1 중간 부재(802)의 볼록 구형 표면(S22)으로부터 제1 축선(A1)의 반경 방향으로 그리고 그에 평행하게 연장한다. 제2 돌기(M2 및 M21)의 반경 방향 외측 표면은 또한 구형 표면(S22)에 평행하게 연장한다. 그 돌기는 제2 중간 부재(803)의 내부 오목 표면(S31)의 상보적인 제2 슬롯(K2 및 K21)으로 연장한다. 제2 돌기(M2 및 M21) 및 제2 슬롯(K2 및 K21)은 제1 돌기(M1 및M11) 및 제1 슬롯(K1 및 K11)에 수직하다. 이들은 제1 중간 환형 부재(802) 및 제2 중간 환형 부재(803)를 포함하는 부재 쌍들이 중심점(C)을 통과하고 제1 및 제2 축선(A1 및 A2)에 수직한 제3 축선(A3)을 중심으로 서로에 대해 회전될 수 있도록 강요한다.

제2 중간 환형 부재(803)는 볼록 구형인 외부 주변부(S32)를 가진다. 제3 중간 환형 부재(804)는 제2 중간 환형 부재(803)의 외부 표면(S32)과 상보적인 오목 구형인 내부 주변부 표면(S41)을 가진다. 본 예에서, 제3 중간 환형 부재(804)의 내부 구형 표면(S41) 및 제2 중간 환형 부재(803)의 외부 구형 표면(S32)은 인접한 플레인 베어링 표면이다.

제3 긴 돌기(M3 및 M31)는 제2 중간 환형 부재(803)의 볼록 구형 표면(S32)으로부터 제1 축선(A1)의 반경 방향으로 그리고 그에 평행하게 연장한다. 돌기(M3 및 M31)의 반경 방향 외측 표면은 또한 구형 표면(S32)에 평행하게 연장한다. 돌기(M3 및 M31)는 제3 중간 환형 부재(804)의 내부 오목 표면 내의 상보적인 제3 슬롯(K3 및 K31)으로 연장한다. 제3 돌기(M3 및 M31) 및 제3 슬롯(K3 및 K31)은 돌기(M2 및 M21) 및 슬롯(K2 및 K21)과 동일한 평면 내에 있으며, 따라서 축선(A3)과 평행한 축선(A31)을 중심으로 제2 중간 부재(803) 및 제3 중간 부재(804)를 포함하는 부재 쌍이 서로에 대해 회전될 수 있도록 강요한다. 제2 중간 환형 부재(803)는 제1 중간 환형 부재(802)의 돌기(M2 및 M21)와 협동하는 그의 내부 슬롯(K2 및 K21)이 그의 돌기(M3 및 M31)와 동일한 평면 내에 있다는 점에서 다른 환형 부재와 상이하다는 것을 알 수 있을 것이다.

제3 중간 환형 부재(804)는 볼록 구형인 외부 주변부(S42)를 가진다. 오목 구형은 제3 환형 부재(804)의 외부 표면(S42)과 상보적이다. 본 예에서 최외부 환형 부재(805)의 내부 구형 표면(S51) 및 제3 중간 환형 부재(804)의 외부 구형 표면(S42)은 인접한 플레인 베어링 표면이다. 제4 긴 돌기(M4 및 M41)는 제3 중간 환형 부재(804)의 볼록 구형 표면(S42)으로부터 제1 축선(A1)의 반경 방향으로 그리고 그에 평행하게 연장한다.

제4 돌기(M4 및 M41)의 반경 방향 외측 표면은 또한 구형 표면에 평행하게 연장한다. 돌기는 최외부 부재(805)의 내부 오목 표면(S51)의 상보적인 제4 슬롯(K4 및 K41)으로 연장한다. 제4 돌기(M4 및 M41) 및 제4 슬롯(K4 및 K41)은 제3 돌기(M3 및 M31) 및 제3 슬롯(K3 및 K31)에 수직하다. 이들은 도 8d에 도시된 바와 같이 축선(A2)에 평행한 축선(A21)을 중심으로 제3 중간 환형 부재(804) 및 최외부 부재(805)를 포함하는 부재 쌍이 서로에 대해 회전되도록 강요한다. 다른 축선(A21)은 제4 돌기(M4 및 M41) 및 제4 슬롯(K4 및 K41)이 제1 돌기(M1 및 M11) 및 제1 슬롯(K1 및 K11)에 평행하기 때문에 제1 축선을 통과하고 그에 수직하다.

부재는 도 3을 참조하여 설명한 것과 동일한 방식으로 커플링 내에 조립되고 유지된다.

이전의 예에서와 같이, 돌기(M11,M21,M31 및 M41) 및 대응 슬롯(K11,K21,K31 및 K41)은 생략될 수 있지만 고장의 경우 덜 안전할 수 있다.

도 8의 예에서, 제3 중간 부재 및 최외부 부재는 축선(A1)을 따라 제1 및 제2 부재에 대해 오프셋되어야 함이 발견되었다. 이는 도 8d에 도시된 바와 같이 제2 중간 부재(803)의 내부 구형 표면(S31)의 축 방향으로 제2 중간 부재(803)의 외부 구형 표면(S32)을 오프셋시킴으로써 달성될 수 있다.

도 8의 커플링의 하나의 예시적인 용도는 등속 조인트 또는 이중 카르단 조인트와 그 용도가 유사하다. 하나의 이중 조르단 디자인에서, 내부 환형 부재(801)는 수평 평면 내에서 이동하도록 구성될 수 있으며, 제1 중간 환형 부재(802)는 수직 평면 내에서 이동하도록 구성될 수 있으며, 제2 중간 환형 부재(803)는 수직 평면(그러나 오프셋을 가짐) 내에서 이동하도록 구성될 수 있으며, 제3 중간 부재(804)는 수평 평면 내에서 이동하도록 구성될 수 있다. 다른 디자인에서, 내부 환형 부재(801)는 수직 평면 내에서, 제1 중간 부재(802)는 수평 평면 내에서, 그리고 기타 등등 이동하도록 구성될 수 있다.

돌기는 도 8의 예에서 내부 환형 부재의 슬롯으로 돌출하는 외부 환형 부재 내에 있을 수 있다.

부재 쌍(801과 802, 802와 803, 803과 804, 804와 805)은 각각 아래의 청구범위의 의미 내에서 부재 쌍을 포함한다.

부재(801 및 802)는 중심(C) 주위에 구형 부분을 포함한다. 부재(803,804 및 805)는 중심(C2) 주위에 구형 부분을 포함한다. 그러나 제2 중간 부재(803)의 중심 구멍은 중심(C)에 중심 맞춰진 구형 부분이다.

도 2 내지 도 8의 예에서, 구형 표면은 모두 인접한 플레인 베이링 표면이다. 볼 배럴 롤러(ball barrel roller) 또는 다른 회전 베어링이 환형 부재 쌍의 인접한 구형 표면들 사이에 제공될 수 있다.

롤링 요소 베어링이 돌기에 제공될 수 있다.

도 9a, 도 9b 및 도 9c를 참조하면, 두 개의 케이지(91) 내에 유지되는 볼 베어링(90) 형태의 롤링 요소 베어링은 부재 쌍(901 및 902)의 내부 부재(901) 사이에 제공된다. 대안 또는 추가의 예로서 케이지(G) 내에 유지된 롤러 베어링(92)은 돌기(M1,M2) 쪽에 있는 리세스(L2)에 제공된다.

도 10으로 돌아가면, 논의된 바와 같이 인접한 부재 쌍의 구형 표면은 반경 방향 및 축 방향 하중을 지지하도록 협동한다. 커플링이 소정의 축 방향 및 반경 방향 하중을 지지하는 것을 보장하기 위해서 구형 표면들은 충분히 중복될 필요가 있다. 따라서 인접 부재 쌍의 상대 회전을 제한하기 위한 수단이 제공될 수 있다. 그러한 제한 수단은 또한 그의 관련 외부 환형 부재 내에 각각의 내부 환형 부재의 보유를 돕는다. 도 10에서 제한 수단은 부재 쌍(1001과 1002)의 외부 부재(1002)로부터 인접 부재 내의, 본 예에서 부재 쌍의 내부 환형 부재(1)의 돌기(M1) 내의 홈(L)으로 돌출하는 고정 핀(N)을 포함할 수 있다. 그러한 제한 수단의 다른 예는 운동을 제한하는 커플링과 지지 구조물 내에 스톱(stop)을 포함한다.

도 11은 돌기(M1, M2...등등)의 형태를 도시한다. 돌기(M)는 슬롯(K)으로 돌출한다. 도 11에 개략적으로 도시된 바와 같이, 바람직하게 돌기의 반경 방향 외측 표면은 돌기 상의 반경 방향 하중을 피하거나 적어도 감소시키기 위해서 슬롯의 반경 방향 외측 단부로부터 이격된다.

본 발명의 임의의 예의 돌기와 슬롯은 인벌루트 또는 유사-인벌루트(pseudo-involute) 형상을 가질 수 있다. 돌기(M)의 반경 방향 외측 단부는 돌기 및 슬롯 상의 반경 방향 하중을 감소시키기 위해서 슬롯(K)의 반경 방향 외측 면으로부터 이격될 수 있다.

인벌루트 형상의 목적은 인벌루트 스플라인에서 같이 돌기 상의 베어링 압력 분포 및 돌기 내의 응력 분포를 개선/감소하는 것이다.

도 11에서, 돌기(M1, M2...등등)의 외부 단부의 단부는 횡단면에서 부분 원통형 프로파일인 것으로 도시되며, 이들은 횡단면에서 평탄한 프로파일을 가질 수 있다. 보통 길이방향으로, 이들은 이들이 관련되어 있는 환형 부재와 동심이 되도록 윤곽을 가진다. 그러나 돌기와 관련 슬롯은 충분히 깊으며 돌기의 외부 단부와 슬롯의 기저부 사이에는 충분한 틈새가 허용되며, 그 표면은 구형, 원통형 또는 평탄한 형태(직선)일 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 상대 회전의 작동 범위를 증가시키기 위해서 두 개의 인접 부재 쌍(1과 2 또는 2와 3)의 외부에 있는 하나(2 또는 3)가 내부에 있는 하나(1 또는 2)보다 축 방향(A1)으로 더 클 수 있다. 도 12는 3개의 환형 부재(1, 2 및 3)를 도시한다. 도 12의 원리는 본 발명의 예의 환형 부재 쌍의 어느 하나에도 적용될 수 있다. 환언하면, 외부 부재(2 또는 3)의 내부 구형 오목 주변부의 중심에 대한 각도는 적절하다면 내부 부재(1 또는 2)의 외부 구형 볼록 주변부의 중심에 대한 각도보다 더 크다.

도 1 내지 도 12를 참조하여 전술한 모든 예에서, 각각의 돌기(M)와 관련 슬롯(K)은 그에 의해서 커플링되는 인접 부재가 축선(A2,A3,A21, 또는 A31)을 중심으로 서로에 대해 회전될 것이 강요되는 제1 축선(A1)과 일치하는 반경 방향 평면(P2 및/또는 P3)를 규정한다. 이는 전술한 예에서 돌기와 슬롯 모두가 축선(A1) 상의 중심점(C 또는 C2)의 반경 방향으로 돌출한다는 것에 주목할 것이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 전술한 예의 인접한 부재 쌍(도 13에 도면 부호 1과 2로서 도시됨)의 각각 하나의 돌기와 관련 슬롯은 두 개(또는 초과)의 평행한 이격된 돌기와 슬롯으로 대체될 수 있다. 도 13에 도시된 예에서, 각각 하나의 돌기와 슬롯은 두 개의 돌기(M16,M16') 및 슬롯(K16,K16')으로 대체되며, 하나의 돌기와 슬롯은 상대 회전의 상기 반경 방향 평면(P)의 각각의 측면에 그리고 그로부터 등거리에 있다. 도 13의 예에서, 돌기와 슬롯은 평면(P2)의 각각의 측면에 그리고 그로부터 등거리에 있다.

다른 예에서 전술한 예의 각각 반경 방향으로 연장하는 하나의 돌기와 관련 슬롯은 반경 방향으로 연장하는 돌기와 슬롯을 통과하는 반경 방향 평면으로부터 오프셋되고 그에 평행한 평면 내의 하나의 돌기와 슬롯으로 대체될 수 있다.

도 14는 항공기 산업에서 발견되는 것과 같은 고도로 안전이 중요한 용례에 사용하기 위한 본 발명의 중요한 실시예를 도시한다. 도 14에서 축선(X)은 인접 부재를 커플링하기 위해서 돌기(M)와 슬롯(K)에 더하여 제공된다. 도 14는 축선(X2,X21 및 X1,X11)이 부재의 인접 쌍(601와 602 및 602와 603)의 각각의 상대 회전 축선(A2 및 A3)(돌기(M1,M11,M2,M21) 및 슬롯(K1,K11,K2,21)에 의해 규정되는) 상에 제공되는 도 6의 커플링의 수정예를 도시한다. 인접한 부재를 결합하는 축선은 한 단부에서 두 개의 부재의 외부 부재에 고정되고 두 개의 부재의 내부 부재의 외부 표면에 있는 보어 내부로 돌출하는 두 개의 정반대 축을 포함할 수 있다. 각각의 그러한 축은 두 개의 부재 중 내부 부재에서 플레인 베어링으로서 작용한다. 볼 롤러 또는 다른 회전 베어링이 부재 쌍 중 내부 부재의 축 주위에 제공될 수 있다.

축선(X)은 환형 부재 쌍의 내부 부재의 그들의 보어 주위에 틈새를 가진다. 도 14b의 예를 위해서, 축선(X2 및 X21)은 환형 부재(602)의 그들의 보어 내에 틈새를 가지며, 그들의 기저부는 돌기(M1 및 M11)와 접촉하지 않는다. 유사하게, 축선(X1 및 X11)은 도 14c의 내부 환형 부재(601)와 접촉하지 않는다. 결과적으로, 비틀림 하중은 돌기와 슬롯(M1,M2... 등, K1, K2...등)을 통해 부재(601,602,603) 사이로 정상적으로 전달된다. 돌기(M1)에 결함이 있으면, 돌기(M11)는 정상 작동을 가능하게 하기에 충분한 여분을 제공한다. 그러나 돌기(M11)에도 또한 결함이 있으면, 축선(X1 및 X11)은 비틀림 하중의 전달시 이들을 교체할 수 있다. 심지어 축선(X1 및 X11) 중 하나에 결함이 있는 경우에 그때에도 커플링이 연속적으로 작동할 수 있을 정도의 추가의 여분이 있다. 이러한 여분은 그 결함이 정상적인 보수유지에서 확인되어 커플링이 교체될 수 있도록 충분한 안전 작동 연속성을 제공한다.

이전의 문단에서, 커플링은 비틀림 하중이 돌기와 슬롯에 의해 정상적으로 전달되도록 설계된다. 돌기를 좁게(또는 슬롯을 넓게) 설계하고 축선 주위의 틈새를 감소시킴으로써, 위치는 역전될 수 있으며 그 축선은 하중을 정상적으로 지지하고 돌기와 슬롯은 고장의 경우 백업용으로서 작용한다.

축선은 도 6 및 도 8에서 같이 복수의 부재 쌍이 있는 예에서 부재 쌍의 전부가 아닌 일부에, 돌기와 슬롯에 더하여 제공될 수 있다. 예를 들어, 축선은 단지, 부재의 최내부 쌍에, 즉 도 6의 부재(601과 602) 그리고 도 8의 부재(801과 802)에, 돌기와 슬롯에 더하여 제공될 수 있다.

도 15는 도 6에 도시된 커플링의 다른 수정예를 도시한다. 도 15에서, 내부 부재(601)는 중간 부재(602)의 외부 구형 표면으로부터 내부 구형 표면의 상보적인 슬롯(K1 및 K11)으로 돌출하는 정반대로 반경 방향으로 돌출하는 돌기(M1 및 M11)를 가진다. 돌기는 제1 및 제2 부재가 돌기의 평면에서 상대적으로 회전될 수 있도록 강요한다.

중간 부재(602)는 최외부 부재(603)의 내부 오목 표면에 결합되는 외부 구형 표면을 가진다. 제2 부재 및 제3 부재는 부재 쌍(602 및 603)이 부재 쌍(601 및 602)의 상대 회전에 대해 직각으로 상대적으로 회전될 수 있도록 돌기(M1,M11)와 동일 평면 상에 있는(정렬되는) 액슬 샤프트(X23 및 X23)에 의해 커플링된다.

그러한 커플링은 중간 부재(602)와 외부 부재(603) 사이의 토크가 내부 부재(601)와 제 1 중간 부재(602) 사이의 토크보다 상대적으로 낮기 때문에 유용하다.

돌기(M1 및 M11)는 도 15의 예에서 내부 부재(601)의 슬롯 내부로 돌출하는 중간 부재(602) 내에 있을 수 있다.

도 16은 제2 및 제3 중간 부재(803,804)와 제3 중간 부재(804) 및 최외부 부재(805)를 포함하는 부재 쌍들 사이의 돌기가 축선(X34,X341,X45 및 X451)으로 교체되는 도 8의 예의 수정예를 도시한다. 인접한 부재 쌍(803와 804, 및 804와 805)들을 커플링하는 하나의 액슬 샤프트(axle shaft) 또는 도시된 대로 두 개의 정반대 액슬 샤프트가 있을 수 있다. 제3 부재는 제3 부재가 제2 부재의 돌기와 관련된 슬롯(들) 및 이를 제4 부재에 연결하는 액슬 샤프트 모두를 수용해야 하기 때문에, 도 8의 제3 부재보다 반경 방향으로 더 두껍다. 도 8에 도시된 바와 같이 제2 중간 부재(803)는 내부 부재(801), 제1 중간 부재(802) 및 제2 중간 부재(803)의 내부 그룹과 제2 중간 부재(803), 제3 중간 부재(804) 및 최외부 부재(805)의 외부 그룹 사이에 축 방향 오프셋을 제공한다.

그러한 커플링은 외부 그룹에서의 토크가 내부 그룹에 가해진 토크보다 상대적으로 낮기 때문에 유용하다.

도 17을 참조하면, 도 2, 도 6, 도 8, 도 14, 도 15 및 도 16에 도시된 커플링의 예의 어느 하나가 고정 구조물, 예를 들어 벌크 헤드(bulkhead), 바닥 또는 벽에 예를 들어, 플랜지(1702)에 의해 고정될 수 있는 베어링(1701) 내에 고정될 수 있다. 이는 커플링이 적어도 두 개의 회전 자유도로 커플링되어야 하는 임의의 두 개의 구조적 요소, 즉 고정 구조물의 각각의 측면에 커플링되게 허용한다. 예를 들어, 고정 구조물은 차량의 벌크 헤드일 수 있으며 커플링은 차량의 스티어링 기구의 섹션을 커플링한다.

도 17은 베어링 내부의 하나의 커플링을 도시한다. 도 5 및 도 7의 예에서, 튜브(66)에 의해 동시에 결합되는 두 개의 커플링이 튜브(66) 주위의 베어링 내에 지지될 수 있다.

추가의 배열에서 축은 커플링의 최내부 부재에 고정되거나 그에 통합될 수 있다. 다른 배열에서 축은 커플링의 최외부 부재에 고정되거나 그에 통합될 수 있다. 축은 커플링의 최내부 및 최외부 모두에 고정되거나 그에 통합될 수 있다.

전술한 예는 내부 부재 및/또는 커플링을 커플링될 구조적 요소에 연결하는 최외부 부재의 주변부 표면에 스플라인을 가질 수 있다.

대안으로 커플링을 구조적 요소에 연결하는 임의의 다른 적합한 수단이 사용될 수 있다. 예를 들어, 외부 주변부는 이를 대응하는 나사 형성된 구조적 요소에 연결하기 위한 나사산을 가질 수 있다. 유사하게 도 2에 도시된 바와 같은 중심 구멍은 나사산이 형성되거나 키이 슬롯을 가지는 축에 연결하기 위한 나사산 또는 키를 가질 수 있다. 부재에 두 개 이상의 돌기를 갖는 이들 예에 특별하게, 돌기는 실질적으로 균등하게 하중을 공유해야 한다. 플레인 베어링 표면을 위해서, 돌기와 슬롯의 표면이 정확히 일치되어야 한다. 또한, 플레인 베어링 표면을 위해서, 정합하는 볼록 및 오목 구형 표면이 정확히 일치해야 한다. 이는 커플링의 적절히 정밀한 제작을 요구한다.

커플링을 제조하기 위한 하나의 예시적인 방법에서 라이닝 재료(lining material)가 정밀한 끼워 맞춤을 제공하기 위해서 돌기와 슬롯 사이에 주입된다. 유사하게 라이닝 재료는 구형 베어링 표면들 사이에 주입될 수 있다. 볼록 구형 표면은 정밀하게 기계 가공되어야 한다. 볼록 구형 표면은 또한 곡선 표면에 가까운 부분 라이너(piece-wise liner)인 거친 표면을 형성하도록 대략적으로 기계 가공될 수 있으며 라이닝 재료가 정밀하게 정합된 오목 구형 표면을 형성하도록 정밀하게 기계 가공된 볼록 표면과 거친 오목 표면 사이에 주입된다. 볼록 구형 표면은 라이닝이 커플링에 주입되기 이전에 이형제로 코팅된다.

플라스틱이 베어링 라이닝 재료를 제공하도록 주입될 수 있으며; 라이너용으로 사용되는 플라스틱의 몇몇 조성은 그의 조성에 관하여 공급자에게는 상업적으로 민감하기 때문에 공지되지 않았다. 그러나 Delrin®은 사용될 수 있는 하나의 공지된 제품이거나 PTFE 계열의 재료가 사용될 수 있다.

전술한 바와 같은 커플링은 임의의 적합한 재료로 만들어진다. 플레인 베어링 표면을 갖는 예는 금속, 예를 들어 고성능 스틸, 황동, 청동, 알루미늄, 티타늄 등일 수 있고 성형되도록 기계 가공될 수 있거나 플라스틱, 예를 들어 나이론, 유리 충전된 나이론, 아세탈, ABS, Delrin®일 수 있고 성형되도록 몰딩되거나 기계 가공될 수 있다. 특히 도 3을 참조하여 설명된 바와 같은 로딩 슬롯의 사용으로 특히 안전이 중요한 상황에서 항상 약점의 원천일 수 있는 환형 부재를 두 개의 절반부로 제작하고 이들 함께 볼트 고정하거나, 용접하거나 압착 이음할 필요성을 피할 수 있음을 알 수 있다. 도 6의 커플링은 내부 부재(601)와 최외부 부재(603)가 축이나 다른 구조적 요소에 연결되고 단지 중간 부재(602)만이 다른 두 개의 부재에 대해 자유롭게 이동하도록 구성될 수 있으며, 이는 디자이너에게 이동하는 중간 부재용으로 황동 또는 청동을 그리고 내부 부재(601)와 외부 부재(603)용으로 스틸을 선택하도록 유도할 수 있음에 주목해야 한다. 동일한 사상이 다른 커플링에도 적용될 수 있다. 재료의 선택은 커플링의 의도하는 용도에 의존한다.

상기 실시예는 본 발명의 예시적인 예이다. 본 발명의 추가의 실시예가 예상된다. 임의의 하나의 실시예와 관련하여 설명된 임의의 특징은 단독으로 또는 설명된 다른 특징과의 조합으로 사용될 수 있으며, 임의의 다른 실시예의 하나 이상의 특징과 조합하여 또는 임의의 다른 실시예의 임의의 조합으로 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 전술되지 않은 균등예와 수정예가 첨부된 청구범위에 규정되어 있는 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 또한 사용될 수 있다.

도 2 내지 도 17의 특정 예에서, 내부 부재는 축에 끼워 맞춰지는 중심 구멍을 갖춘 환형 부재이다. 몇몇 용례에서 내부 부재는 중심 구멍을 가지지 않을 수 있으며 예를 들어 축에 또는 축의 단부에 있는 플랜지에 볼트 연결될 수 있다. 내부 부재 이외의 부재는 그 부재 내부의 부재가 포함될 수 있게 하는 중심 구멍을 가진다.

모든 예시된 예에서, 부재는 평행한 측면을 갖는 구형 부분을 포함한다. 그러한 측면이 평행하지 않은 커플링을 구성하는 것도 가능하지만, 실제로 그러한 구성은 배치하는데 곤란할 수 있다.

모든 예의 내부 부재는 축을 수용하기 위한 중심 구멍을 갖춘 환형의 구형 부재를 포함한다. 그러나 중심 구멍을 갖지 않고 예를 들어, 축의 플랜지에 볼트 연결될 수 있다.

도시된 예에서, 최대 소형화를 위해서 구형 부분을 포함하는 부재 쌍의 각각의 부재에는 그 부분이 정렬될 때 공통 평면 내에 평행한 측면을 가진다. 특히:

- 도 2의 배열에서 부재 쌍의 각각의 부재는 정렬될 때 공통 평면에 평행한 측면을 가지는 구형 부분을 포함하며;

- 도 6의 배열에서 각각의 부재는 정렬될 때 공통 평면에 평행한 측면을 가지는 구형 부분을 포함하며;

- 도 8의 배열에서 제1 부재 쌍(801,802)의 각각의 부재는 정렬될 때 공통 평면에 평행한 측면을 갖는 구형 부분을 포함하며 제3 부재 쌍(803,804) 및 제4 부재 쌍(804,805)의 각각의 부재는 정렬될 때 공통 평면에 평행한 측면을 갖는 구형 부분을 포함한다. 이는 제2 부재 쌍(802,803)에는 적용되지 않는다.

이전 문단에서의 논의는 분명히, 부재 쌍의 외부 부재가 도 12에 도시된 바와 같은 개선된 작동 범위를 가지는 커플링의 부재 쌍에는 적용되지 않는다.

Claims

내부 부재와 외부 환형 부재를 갖는 커플링으로서,
최내부 부재와 최외부 부재 중 하나 또는 모두를 포함하거나 포함하지 않을 수 있는 하나 이상의 부재 쌍을 포함하며, 각각의 부재 쌍은 공통 축선(A1)과 그 축선 상에 공통의 제1 중심점(C)을 가지는 제1 부재와 제2 환형 부재이며, 제1 부재는 외부 볼록 구형 주변부(S1)를 가지며, 제2 환형 부재는 제1 환형 부재의 외부 볼록 주변부가 수용되는 내부 구형 오목 주변부(S21)를 가지며, 외부 볼록 주변부와 내부 오목 주변부는 제1 중심점(C)에 대해 동심이고 서로 상보적이며 그들 사이의 비틀림 축선(A1)을 따라 작용하는 축 방향 하중을 전달하도록 서로에 대해 공동-작용하며, 적어도 하나의 긴 돌기(M)가 부재 쌍의 하나의 부재로부터 부재 쌍의 다른 하나의 부재 내의 긴 슬롯(K) 내부로 연장하며, 각각의 돌기(M)와 각각의 슬롯(K)은 관련 부재 쌍의 중심 축선을 포함하거나 그에 평행한 평면(P2)에서 길게 이어지며, 슬롯(K)과 돌기(M)는 상기 평면(P2)의 방향으로 돌출하고 부재 쌍의 최내부 부재로부터 부재 쌍의 다른 부재로 토크를 전달하도록 부재 쌍과 공동-작용하도록 배열되며, 내부 부재 이외에, 각각의 부재는 부재 쌍의 제1 부재가 부재 쌍의 제2 부재의 오목 내부 주변부로 도입될 수 있도록, 그리고 부재 쌍의 제2 부재에 의해 축 방향으로 유지될 수 있도록 그의 폭을 가로질러 절반만큼 연장하는 정반대의 로딩 슬롯 쌍을 가지는 커플링.
제 1 항에 있어서,
외부 부재 이외에, 상기 부재는 공통 중심(C,C2)을 포함하는 구형 부분을 포함하는 커플링.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
부재 쌍의 다른 하나의 대응하는 긴 슬롯(K)의 내부로 부재 쌍의 하나의 부재의 중심 축선(A1)의 반경 방향으로 돌출하는 긴 돌기(M) 쌍을 포함하며, 돌기와 슬롯은 서로 정반대이고 상기 평면에서 길게 이어지는 커플링.
제 1 항 내지 제 3 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 돌기(M)의 반경 방향으로 대향하는 주변부가 돌기가 돌출하는 슬롯(K)의 반경 방향으로 대향하는 대응 표면으로부터 이격되는 커플링.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
커플링의 공동 작용 베어링 표면인 볼록 및 오목 구형 표면(S1,S21...)은 커플링의 반경 방향 하중을 지지하고 상기 비틀림 축선을 따라 작용하는 커플링의 하중을 지지하는 인접한 플레인 베어링 표면인 커플링.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
볼록 구형 표면(S21)과 오목 구형 표면(S1) 사이 및/또는 각각의 돌기(M)의 긴 대향 측면과 그의 관련 슬롯(K)의 대응하는 긴 측면 사이에 롤링 요소 베어링(90,92)를 더 포함하는 커플링.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
하나의 중간 환형 부재(602), 하나의 부재 쌍을 형성하는 내부 부재(601)와 중간 부재(602) 및 다른 부재 쌍을 형성하는 중간 부재(602)와 최외부 부재(603)를 가지며, 적어도 하나의 돌기(M1,M2)가 부재 쌍의 각각의 부재로부터 부재 쌍의 각각의 다른 부재의 적어도 하나의 슬롯(K1,K2) 내부로 연장하며 중간 부재(602)와 최외부 부재(603) 사이에 슬롯(들)과 돌기(들)를 포함하는 평면이 내부 부재(601)와 중간 부재(602) 사이에 슬롯(들)과 돌기(들)를 포함하는 평면에 직교하는 커플링.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 부재(802), 제2 부재(803) 및 제3 중간 부재, 하나의 부재 쌍을 형성하는 내부 부재(801)와 제1 중간 부재(802), 제2 부재 쌍인 제1 부재(802)와 제2 중간 부재(803), 제3 부재 쌍인 제2 부재(803)와 제3 중간 부재(804), 및 제4 부재 쌍인 제3 중간 부재(804)와 최외부 부재(805)를 가지며, 적어도 하나의 돌기(M)가 부재 쌍의 각각의 부재로부터 부재 쌍의 각각의 다른 부재의 적어도 하나의 슬롯(K) 내부로 연장하며 제3 부재(803,804) 쌍을 제외한 하나의 부재 쌍 사이에 슬롯(들)과 돌기(들)를 포함하는 평면이 다음 하부 순서의 부재 쌍의 평면과 직교하며, 바람직하게 제3 부재 쌍의 경우 돌기(M3,M31)와 슬롯(K3,K31)을 포함하는 평면이 제2 부재 쌍의 돌기(M2,M21)와 슬롯(K2,K21)를 포함하는 평면과 정렬되는 커플링.
제 8 항에 있어서,
제3 중간 부재(804)와 최외부 부재(805)는 부재가 제2 중간 부재(803)와 정렬될 때 중심 축선(A1)을 따라 공통의 제1 중심(C)으로부터 오프셋되는 공통의 제2 중심(C2)을 가지는 커플링.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
제3 중간 부재와 최외부 부재의 공통의 제2 중심(C2)에 중심 맞춰지는 그의 외부 볼록 구형 주변부(S32) 및 공통의 제1 중심(C)에 중심 맞춰지는 그의 내부 구형 오목 주변부(S31)를 가지는 커플링.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 부재 쌍 이외에 하나 이상의 부재 쌍들 사이에 돌기와 슬롯 대신에 축선(X)을 가지며, 상기 축선들의 각각의 축선은 부재 쌍의 내부 부재를 중심으로 한 부재 쌍의 외부 부재의 회전 축선인 커플링.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
부재 쌍을 커플링하는 적어도 하나의 축선(X)을 더 포함하며, 상기 축선은 돌기와 슬롯에 의해 강요되는 방향으로의 하나에 대한 다른 하나의 회전 축선인 커플링.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
제2 부재의 내부 구형 오목 주변부의 중심에 대한 각도는 제1 부재의 외부 구형 볼록 주변부의 중심에 대한 각도보다 더 큰 커플링.
제 1 항 내지 제 13 중 어느 한 항에 따른 두 개의 커플링(E1)을 각각 포함하는 커플링 장치로서,
연결 구조물(66,68)은 커플링의 최외부 부재(202,603,805,902) 모두 또는 하나의 커플링의 최외부 부재(202,603,805,902)를 연결 구조물에 의해 다른 커플링의 최내부 부재(201,601,801,901)에 연결하며 또한 커플링들 중 하나가 연결 구조물에 대해 축 방향으로 자유롭게 이동하는 선택적인 대책이 이루어지거나 이루어지지 않는 커플링 장치.
제 1 항에 있어서,
부재 쌍의 하나의 부재로부터 다른 부재의 추가의 슬롯(K16') 내부로 돌출하는 추가의 긴 돌기(M16')를 더 포함하며, 추가의 돌기(M16')와 추가의 슬롯(K16')은 제1 평면과 평행하고 그로부터 이격되는 평면 내부로 돌출하고 그에 길게 이어지는 커플링.