KR20170005445A - 머드 모터 트랜스미션 - Google Patents
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Abstract
이중 너클 커플링은 제 1 입력 샤프트에 가해지는 토크를 제 2 샤프트에 전이하는데 적합하며, 여기서 커플링은 샤프트들 사이의 각도의 변화들을 수용한다. 또한, 본 개시는 커플링을 포함하는 개선된 머드 모터 트랜스미션을 설명한다.
Description
관련 출원들에 대한 교차 참조
본 출원은 2014년 5월 5일 월요일 출원된 미국 가특허 출원 일련 번호 61/988,688의 이익을 주장하고, 상기 미국 예비 특허 출원의 개시는 그 전체가 본원에 인용에 의해 포함된다.
구동 샤프트들(drive shafts)이 각도 관계에서의 변화를 수용할 때, 하나의 샤프트(shaft)로부터 다른 샤프트로의 에너지의 전달은, 커플링(coupling)의 양 측 상의 샤프트들 사이의 상대적인 이동을 허용하는 동시에 비틀림 힘, 즉 토크를 전달하는데 적합한 커플링을 요구한다. 유니버설 조인트들(universal joints) 및 일정한 속도 조인트들은 이러한 목적을 위한 2 개의 공통적으로 사용되는 커플링들이다. 석유 제조 산업에서, 조 클러치들(jaw clutches) 또는 유사한 디바이스들(devices)은 이러한 기능을 제공한다. 토크 및 축 방향 하중들 양자 모두를 전달하는데 사용될 때, 이러한 커플링들은 조기 고장을 일으키는 극단적인 하중들 하에 배치된다.
본 발명은 하나의 샤프트로부터 다른 샤프트로의 비틀림 에너지를 전달하는데 적합한 신규의 커플링을 제공한다. 특히, 본 발명의 커플링은 하나의 샤프트로부터 다른 사프트로의 비틀림 에너지의 전달을 허용하는 동시에, 편심의 또는 평행한 오프셋된 샤프트 정렬들을 수용한다. 그 결과, 본 발명은 실질적으로 각각의 입력 샤프트에서 생성되는 이동에서의 각도 변화들을 실질적으로 제거하거나 적어도 실질적으로 감소시킨다.
일 실시예에서, 본 발명은 하나의 샤프트로부터 다른 사프트로 비틀림 에너지를 전달하는데 적합한 커플링들을 제공한다. 제 1 커플링은 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 제 1 입력 샤프트(input shaft)를 포함한다. 제 2 단부는 하나 이상의 오목한 슬롯(recessed slot) 및 하나 이상의 외향 돌출 리지(outwardly projecting ridge)를 가진다. 또한, 커플링은 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 제 2 입력 샤프트를 포함한다. 제 2 입력 샤프트의 제 2 단부는 이중 너클 커플링의 형태의 제 2 커플링을 지탱한다. 제 2 커플링은 컴포넌트들의 최종 용도(end use)에 적합한 임의의 종래의 배열에 의해 제 2 입력 샤프트의 제 2 단부에 고착될 수 있다. 제 2 입력 샤프트의 제 1 단부는 하나 이상의 오목한 슬롯 및 하나 이상의 외향 돌출 리지를 가진다. 제 1 마모 표면(wear surface) 및 제 2 마모 표면을 가지는 마모 디스크(wear disk)는 제 1 및 제 2 입력 샤프트들 사이에 포지셔닝된다. 제 1 마모 표면은 하나 이상의 외향 돌출 리지 및 하나 이상의 오목한 슬롯을 가지며, 그리고 제 2 마모 표면은 하나 이상의 외향 돌출 리지 및 하나 이상의 오목한 슬롯을 가진다. 입력 샤프트들의 리지들은 마모 디스크의 슬롯들 내에 수용되는 반면에, 마모 디스크의 리지들은 입력 샤프트들의 슬롯들 내에 수용된다. 따라서, 제 1 커플링은 서로에 대한 컴포넌트들의 측 방향 이동을 허용한다. 제 2 입력 샤프트의 제 2 단부에 의해 지탱되는 제 2 커플링, 즉, 이중 너클 커플링은, 커플링 입력 요크, 중심 커플링 엘리먼트 및 커플링 출력 요크를 포함하는 이중 너클 커플링이다. 커플링 입력 요크는 설형부를 규정하는 슬롯 및 아치형 오목부를 가지는 각각의 설형부를 갖는 홈 배열부를 가진다. 커플링 출력 요크는 커플링 입력 요크에 대한 구성에 상응한다. 따라서, 이중 너클 커플링의 제 1 단부는 중간 샤프트 또는 제 2 입력 샤프트에 고착되며, 그리고 제 2 단부는 설형부를 규정하는 슬롯 및 아치형 오목부를 가지는 각각의 설형부를 갖는 홈 배열부를 가진다. 중심 커플링 엘리먼트는 커플링 입력 요크의 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 1 설형부 및 커플링 입력 요크의 각각의 설형부의 아치형 오목부들 내에 수용되도록 구성되는 너클들의 한 쌍을 가진다. 또한, 중심 커플링 엘리먼트는 커플링 출력 요크의 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 2 설형부 및 커플링 출력 요크의 각각의 설형부의 아치형 오목부들 내에 수용되도록 구성되는 너클들의 한 쌍을 가진다. 제 2 커플링에서의 컴포넌트들의 각각의 설형부의 상대적인 길이들은 설명된 커플링들에 의해 연결되는 샤프트들에 의해 구동되는 컴포넌트에 따라 변할 수 있다. 최종적으로, 모든 컴포넌트들은 하우징 내에서 포지셔닝될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 입력 샤프트, 중심 샤프트, 출력 샤프트 및 2 개의 중심 커플링 엘리먼트들을 포함하는 구동 샤프트를 제공한다. 입력 샤프트, 제 1 중심 커플링 및 중심 샤프트의 제 1 단부는 제 1 이중 너클 커플링을 규정한다. 출력 샤프트, 제 2 중심 커플링 및 중심 샤프트의 제 2 단부는 제 2 이중 너클 커플링을 규정한다. 중심 샤프트의 제 1 및 제 2 단부들은 커플링 요크들을 지탱하며, 각각의 커플링 요크는 설형부 및 아치형 오목부를 가지는 각각의 설형부를 갖는 홈 배열부를 규정한다. 제 1 및 제 2 커플링 요크들에 의해 규정된 홈들은 서로 일렬로 배열될(in-line) 수 있거나 또는 서로 정렬되지 않을 수 있다. 입력 샤프트의 제 1 단부는 파워 입력 컴포넌트에 대한 부착을 위해 구성되며, 그리고 입력 샤프트의 제 2 단부는 설형부 및 아치형 오목부를 가지는 각각의 설형부를 갖는 홈 배열부를 규정한다. 입력 샤프트는 일체형 컴포넌트일 수 있거나, 입력 샤프트는 구동 컴포넌트에 입력 샤프트를 고착시키는데 적합한 입력 샤프트 어댑터(adapter)를 지탱할 수 있다. 출력 샤프트의 제 1 단부는 설형부 및 아치형 오목부를 가지는 각각의 설형부를 갖는 홈 배열부를 규정하며, 그리고 출력 샤프트의 제 2 단부는 피동 컴포넌트에 부착되도록 구성된다. 일 실시예에서, 출력 샤프트는 다운홀 환경에서의 유동 다이버터(flow diverter)로서의 사용에 대해 적합한 유체 유동 포트들을 포함하는 일체형 컴포넌트이다. 다른 실시예에서, 출력 샤프트는 유동 다이버터 또는 다른 피동 컴포넌트와 같은 피동 컴포넌트에 고착하는데 적합한 출력 샤프트 어댑터를 지탱한다. 일 실시예에서, 각각의 설형부는 리테이닝 핀 보어(retaining pin bore)를 또한 가진다. 각각의 중심 커플링 엘리먼트는 제 1 및 제 2 설형부들을 가지며, 이 때 각각의 설형부는 토크 반작용 면을 규정한다. 또한, 각각의 중심 커플링 엘리먼트는 각각의 설형부의 아치형 오목부들 내에 수용되도록 구성되는 너클들의 한 쌍을 가진다. 너클은 중심 커플링 엘리먼트의 설형부들의 각각의 측면 상에 로케이팅된다. 따라서, 너클들은 각각의 수용 설형부들의 아치형 오목부와의 정렬을 위해 분리되거나 이격된다. 제 1 중심 커플링 엘리먼트를 위해, 제 1 설형부는 입력 샤프트에 의해 지탱되는 홈 구성부 및 설형부에 의해 규정되는 슬롯 내에 포지셔닝되며, 그리고 제 1 너클들은 입력 샤트프의 설형부의 아치형 오목부들 내에 수용된다. 제 1 중심 커플링 엘리먼트의 제 2 설형부는 중심 샤프트의 제 1 단부에 의해 지탱되는 홈 구성부 및 설형부에 의해 규정되는 슬롯 내에 포지셔닝되며, 그리고 제 1 중심 커플링 엘리먼트의 제 2 너클들은 중심 샤프트의 제 1 단부의 설형부들의 아치형 오목부들 내에 포지셔닝된다. 마찬가지로, 제 2 중심 커플링 엘리먼트의 제 1 설형부는 중심 샤프트의 제 2 단부에 의해 지탱되는 홈 구성부 및 설형부에 의해 규정되는 슬롯 내에 포지셔닝되며, 이 때 제 2 중심 커플링 엘리먼트가 가지는 너클들의 제 1 쌍은 중심 샤프트의 제 2 단부의 설형부들의 아치형 오목부들 내에 포지셔닝된다. 구동 샤프트 컴포턴트들의 조립 이후에, 리테이닝 핀은 각각의 리테이닝 핀 보어 내에 포지셔닝된다.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시예의 제 1 커플링에 대한 측면도이다.
도 1b는 도 1a에서 묘사되는 제 1 커플링에 대한 확대도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예를 사용하는 머드 모터 트랜스미션에 대한 절취도이며, 여기서 입력 커플 링은 슬립 형 커플링이며, 그리고 출력 커플링은 이중 너클 커플링(double knuckle coupling)이다.
도 3은 출력 커플링의 커플링 입력 요크에 대한 도면이다.
도 4는 출력 커플링의 중심 커플링 엘리먼트에 대한 도면이다.
도 5는 출력 요크의 커플링에 대한 도면이다.
도 6은 하우징의 절취도인, 본 발명의 제 2 실시예에 대한 사시도이다. 사시도는 입력 샤프트, 중심 샤프트 및 출력 샤프트를 결합시키는 2 개의 이중 너클 커플링들을 묘사한다.
도 7은 입력 샤프트 어댑터를 갖는 입력 샤프트에 대한 측면도를 묘사한다.
도 8은 입력 샤프트 어댑터를 갖는 입력 샤프트에 대한 측면 절취도를 묘사한다.
도 9는 중심 커플링 엘리먼트를 묘사한다.
도 10은 중심 샤프트에 대한 사시도이다.
도 11은 출력 샤프트의 일 실시예에 대한 사시도이다.
도 12는, 커플링이 머드 모터 트랜스미션 내로 포함될 때에 대해 적합한 리테이닝 핀 홀들 및 유체 유동 홀들을 나타내는 출력 샤프트의 일 실시예에 대한 측면 절취도이다.
도 13은 입력 샤프트 및 중심 샤프트를 중심 커플링 부재에 고착하는 입력 샤프트 및 중심 샤프트 내의 홀들을 관통하는 핀들을 묘사하는 측면 절취도이다.
도 14는 드릴 스트링에서의 사용에 대해 적합한 절곡된 하우징의 절취부 내에 포지셔닝되는 이중 커플링에 대한 분해도를 도시하는 부분 절취도이다.
도 15는 2 개의 이중 너클 형 커플링들을 포함하는 구동 샤프트의 다른 실시예에 대한 측면 절취도이다. 이러한 실시예에서, 구동 샤프트의 출력 단부는 피동 컴포넌트들(driven components)에 연결하기에 적합한 출력 샤프트 및 출력 샤프트 어댑터를 이용한다.
도 16은 2 개의 이중 너클형 커플링들을 포함하는 구동 샤프트의 다른 실시예에 대한 측면 절취도이다. 이러한 실시예에서, 구동 샤프트의 출력 단부는 후속 피동 샤프트에 연결되는 출력 샤프트 및 출력 샤프트 어댑터를 이용한다.
도 17은 중심 커플링 엘리먼트를 위한 피봇 지점들(X 및 Y)을 도시한다.
도 18은 제자리에 있는 입력 샤프트 어댑터를 갖는 입력 샤프트 및 기계가공가능한 와셔(machineable washer)에 대한 측면도를 묘사한다.
도 19는 설치된 샤프트 어댑터 및 기계가공가능한 와셔를 갖는 입력 샤프트에 대한 그리고 로크와이어의 포지셔닝(positioning)을 묘사하는 측면 절취도이다.
도 20은 조립 전의 기계가공가능한 와셔, 입력 샤프트 어댑터 및 로크와이어에 대한 사시도이다.
도 21a는 입력 샤프트 어댑터의 렌칭 헥스(wrenching hex) 위에서 제자리에 있는 기계가공가능한 와셔를 갖는 입력 샤프트 상에 설치된 입력 샤프트 어댑터에 대한 단면도이다.
도 21b는, 도 19의 선(21B)을 따라 취한, 입력 샤프트 어댑터의 렌칭 헥스 위에서 제자리에 있는 기계가공가능한 워셔를 갖는 입력 샤프트 상에 설치된 입력 샤프트 어댑터에 대한 절취 단면도이다.
도 22는 비틀림 검사 기계 상에서 도 6 내지 도 21의 디바이스를 검사함으로써 생성되는 데이터를 제공한다.
도 23는 비틀림 검사 기계 상에서 도 6 내지 도 21의 디바이스를 검사함으로써 생성되는 데이터를 제공한다.
도 1b는 도 1a에서 묘사되는 제 1 커플링에 대한 확대도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예를 사용하는 머드 모터 트랜스미션에 대한 절취도이며, 여기서 입력 커플 링은 슬립 형 커플링이며, 그리고 출력 커플링은 이중 너클 커플링(double knuckle coupling)이다.
도 3은 출력 커플링의 커플링 입력 요크에 대한 도면이다.
도 4는 출력 커플링의 중심 커플링 엘리먼트에 대한 도면이다.
도 5는 출력 요크의 커플링에 대한 도면이다.
도 6은 하우징의 절취도인, 본 발명의 제 2 실시예에 대한 사시도이다. 사시도는 입력 샤프트, 중심 샤프트 및 출력 샤프트를 결합시키는 2 개의 이중 너클 커플링들을 묘사한다.
도 7은 입력 샤프트 어댑터를 갖는 입력 샤프트에 대한 측면도를 묘사한다.
도 8은 입력 샤프트 어댑터를 갖는 입력 샤프트에 대한 측면 절취도를 묘사한다.
도 9는 중심 커플링 엘리먼트를 묘사한다.
도 10은 중심 샤프트에 대한 사시도이다.
도 11은 출력 샤프트의 일 실시예에 대한 사시도이다.
도 12는, 커플링이 머드 모터 트랜스미션 내로 포함될 때에 대해 적합한 리테이닝 핀 홀들 및 유체 유동 홀들을 나타내는 출력 샤프트의 일 실시예에 대한 측면 절취도이다.
도 13은 입력 샤프트 및 중심 샤프트를 중심 커플링 부재에 고착하는 입력 샤프트 및 중심 샤프트 내의 홀들을 관통하는 핀들을 묘사하는 측면 절취도이다.
도 14는 드릴 스트링에서의 사용에 대해 적합한 절곡된 하우징의 절취부 내에 포지셔닝되는 이중 커플링에 대한 분해도를 도시하는 부분 절취도이다.
도 15는 2 개의 이중 너클 형 커플링들을 포함하는 구동 샤프트의 다른 실시예에 대한 측면 절취도이다. 이러한 실시예에서, 구동 샤프트의 출력 단부는 피동 컴포넌트들(driven components)에 연결하기에 적합한 출력 샤프트 및 출력 샤프트 어댑터를 이용한다.
도 16은 2 개의 이중 너클형 커플링들을 포함하는 구동 샤프트의 다른 실시예에 대한 측면 절취도이다. 이러한 실시예에서, 구동 샤프트의 출력 단부는 후속 피동 샤프트에 연결되는 출력 샤프트 및 출력 샤프트 어댑터를 이용한다.
도 17은 중심 커플링 엘리먼트를 위한 피봇 지점들(X 및 Y)을 도시한다.
도 18은 제자리에 있는 입력 샤프트 어댑터를 갖는 입력 샤프트 및 기계가공가능한 와셔(machineable washer)에 대한 측면도를 묘사한다.
도 19는 설치된 샤프트 어댑터 및 기계가공가능한 와셔를 갖는 입력 샤프트에 대한 그리고 로크와이어의 포지셔닝(positioning)을 묘사하는 측면 절취도이다.
도 20은 조립 전의 기계가공가능한 와셔, 입력 샤프트 어댑터 및 로크와이어에 대한 사시도이다.
도 21a는 입력 샤프트 어댑터의 렌칭 헥스(wrenching hex) 위에서 제자리에 있는 기계가공가능한 와셔를 갖는 입력 샤프트 상에 설치된 입력 샤프트 어댑터에 대한 단면도이다.
도 21b는, 도 19의 선(21B)을 따라 취한, 입력 샤프트 어댑터의 렌칭 헥스 위에서 제자리에 있는 기계가공가능한 워셔를 갖는 입력 샤프트 상에 설치된 입력 샤프트 어댑터에 대한 절취 단면도이다.
도 22는 비틀림 검사 기계 상에서 도 6 내지 도 21의 디바이스를 검사함으로써 생성되는 데이터를 제공한다.
도 23는 비틀림 검사 기계 상에서 도 6 내지 도 21의 디바이스를 검사함으로써 생성되는 데이터를 제공한다.
본 발명은 비틀림의 그리고 축방향의 힘들의 전달(transmission)을 위해 설계된 개선된 구동 샤프트 구성부(10)를 제공한다. 구동 샤프트 구성(10)의 구성 및 작동의 양태들은 머드 모터 트랜스미션에 대해 설명될 것이다. 그러나, 구동 샤프트 구성부(10)는 구동 샤프트들 사이의 각도의 변화들의 수용을 요구하는 커플링을 통해 토크의 전달을 요구하는 디바이스들에서의 사용에 대해 적합하다. 이러한 작동들의 비-한정적인 예들은 구동 샤프트들을 포함할 수 있으며, 여기서 구동 샤프트 구성부(10)는 유니버설 조인트들(universal joints) 또는 연속적인 속도 조인트들(continuous velocity joints)을 대체한다.
도 1 및 도 2를 처음 참조하면, 일 실시예에서, 구동 샤프트 구성부(10)는 제 1 입력 샤프트(12), 마모 디스크(wear disk)(14) 및 제 2 입력 샤프트(16)를 포함한다. 제 1 입력 샤프트(12)는 제 1 단부(18) 및 제 2 단부(20)를 가진다. 제 2 입력 샤프트(16)는 제 1 단부(22) 및 제 2 단부(24)를 가진다. 마모 디스크(14)는 제 1 마모 표면(26) 및 제 2 마모 표면(28)을 가진다. 제 1 입력 샤프트(12)의 제 1 단부(18) 및 제 2 입력 샤프트(16)의 제 2 단부(24)는 구동 트레인 또는 드릴 스트링 내의 다른 컴포넌트들에 고착하기 위한 임의의 편리한 방식으로 나사결합되거나 또는 구성될 수 있다.
제 1 입력 샤프트(12)의 제 2 단부(20)는 하나 이상의 슬롯(slot)(30) 및 하나 이상의 외향 돌출 리지(outwardly projecting ridge)(32)를 가진다. 유사하게, 제 2 입력 샤프트(16)의 제 1 단부(22)는 하나 이상의 슬롯(slot)(34) 및 하나 이상의 외향 돌출 리지(outwardly projecting ridge)(36)를 가진다. 마모 디스크(14)의 각각의 마모 표면(26 및 28)은 입력 샤프트들(12, 16)의 슬롯들(30, 34) 및 리지들(32, 36)을 수용하거나 또는 이들과 정합하도록 구성되는 상응하는 슬롯(38) 및 상응하는 리지(40)를 가진다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 슬롯들(30, 34, 38) 및 리지들(32, 36, 40)의 기하학적 형상 구성부는 구동 샤프트 구성부(10)의 사용에 의해 변할 수 있다. 적합한 구성부들은 직사각형, 사다리꼴 (즉, 테이퍼진(tapered)), 삼각형 및 부채꼴인 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 리지와 슬롯은 일반적으로 마찰과 응력을 감소시키기 위해 라운딩된 코너들을 가질 것이다. 일반적으로, 리지들(32, 36, 40)은 사다리꼴부를 가지거나 또는 테이퍼질 것이다. 통상적으로, 테이퍼진 또는 사다리꼴 표면은 면 접촉의 손실 없이 커플링 마모를 허용할 것이다. 따라서, 이러한 구성은 커플링 컴포넌트들의 상대적인 정렬 및 구성을 유지함으로써 커플링 수명을 연장시킨다. 치형부들의 높이, 폭, 테이퍼 각도 및 수는 커플링 크기 및 적용을 위해 변경될 수 있다. 리지(40)의 기저부로부터 종단 표면까지의 리지들(32, 36, 40)에 대한 폭의 변화는 0 % 내지 50 %일 수 있다. 통상적으로, 사다리꼴 리지들(40에 대해, 종단 표면은 기저부보다 10 % 내지 50 %만큼 더 좁을 것이다. 여기서 묘사되는 바와 같이, 구동 샤프트 구성부(10)는 슬롯들(30, 34, 38) 및 리지들(32, 36, 40)을 위 역 테이퍼(reversed taper) 또는 "열장이음(dovetail)" 구성을 이용한다.
게다가, 도 1b에서 묘사되는 바와 같이, 마모 디스크(14)가 가지는 외향 돌출 리지들(40)은 종단 표면 내에서 윤활 홈들(lubrication grooves)을 선택적으로 포함한다. 마모 디스크(14)의 리지들(40) 상에만 도시되어 있지만, 구동 샤프트 구성부(10)의 모든 접촉 면들은 구동 샤프트 구성부(10)에 걸쳐 그리고 이 구동 샤프트 구성부를 통과하는 시추이수(drilling mud) 및 다른 윤활제들의 이동을 향상시키는 윤활 홈들을 포함할 수 있다.
마모 디스크(14)는, 편심 또는 평행한 오프셋 샤프트 정렬들을 수용하면서, 제 1 입력 샤프트(12)에서 수용된 비틀림의 그리고 축 방향의 힘들을 제 2 입력 샤프트(16)로 전달하며, 이에 의해 양 입력 샤프트(12, 16)에서 생성된 이동의 각도 변화들을 실질적으로 제거하거나, 적어도 실질적으로 최소화한다. 슬롯들(30, 34, 38) 및 리지들(32, 36, 40)의 구성 및 협동은 입력 샤프트들(12, 16)과 마모 디스크(14) 사이에서의 측 방향 미끄러짐(lateral slippage)을 허용한다. 컴포넌트들 사이에서의 이러한 이동은 표면 마모를 당연히(naturally) 생성할 것이다. 통상적으로, 입력 샤프트들(12, 16)과의 협동하는 마모 디스크(14)의 구성부는, 마모 디스크(14) 및 입력 샤프트들(12, 16) 상의 표면들의 침식(erosion)에도 불구하고, 커플링 컴포넌트들의 연속적인 구조 정렬을 제공한다. 추가적인 정렬 관계가 도 2에서 묘사되는 바와 같이 커플링 하우징(57)에 의해 제공된다.
표면들(26 및 28)에 걸쳐 일반적으로 균일한 침식 속도를 제공하기 위해, 마모 디스크(14)는 일반적으로 300M, 4340, 8620과 같은 고강도 합금강 또는 샤프트들(12 및 16)을 위해 사용된 것과 동일한 스테인리스 강 구성물로 제조될 것이며, 이 때, 모든 접촉면들은 세라믹 기반의 또는 코발트-텅스텐 카바이드 코팅과 같은 선택적인 하드 코팅들을 가져, 추가적인 마모 및 내마모성을 제공한다. 대안적으로, 마모 디스크(14)는 높은 강도의 청동과 같은 희생 재료(sacrificial material)로 만들어질 수 있다. 일 실시예에서, 모든 슬라이딩 또는 접촉 표면들(26, 28), 및 단부들(20, 22)은 마모 및 내마모성 표면 처리부를 가질 것이다. 더 자세하게 아래에서 설명될 바와 같이, 머드 모터 트랜스미션의 맥락에서, 입력 샤프트들(12, 16) 사이의 마모 디스크(14)의 특별하고 고착되지 않은 배열은 정렬되지 않은 입력 샤프트들, 즉 회전들의 오프셋된, 평행 축들을 가지는 입력 샤프트들 사이의 회전 에너지의 효율적인 병진 운동을 제공한다. 일반적으로, 입력 샤프트들(12, 16) 및 마모 디스크(14)의 구성은, 산업에서 현재 사용되는 종래의 "조 클러치(jaw clutch)" 커플링과 비교할 때, 약 80% 내지 약 93%만큼 구동 샤프트 구성부(10)에 의해 경험되는 중력(g-force) 값들을 감소시키며, 이에 의해 내부 컴포넌트들에 충격을 감소시키며, 더 조용한 작동들을 제공하며, 그리고 구동 샤프트 구성부(10)의 작동 수명을 연장시킨다.
도 2에서 묘사되는 바와 같이, 구동 샤프트 구성부(10)는 제 2 입력 샤프트(16)의 단부(24)에 고착되는 이중 너클 커플링(400)을 지탱한다. 이중 너클 커플링(400)은 커플링 입력 요크(402), 중심 커플링 엘리먼트(404) 및 커플링 출력 요크(406)를 포함한다. 최종적으로, 도 6에서 묘사되는 바와 같이, 절곡된 하우징으로 또한 공지되어 있는 절곡된 하우징(408)은, 구동 샤프트(10)가 머드 모터 트랜스미션에서 이용된다면, 이중 너클 커플링(400)을 하우징할 수 있다. 이중 너클 커플링(400)은 임의의 종래의 비트 박스(bit box)에 고착되거나 또는 당업자에게 공지되어 있는 다른 피동 다운홀 도구들에 고착될 수 있다. 대안적으로, 이중 너클 커플링(400)은 피동 컴포넌트에 토크를 전이하는데 적합한 방식으로 임의의 피동 컴포넌트에 고착될 수 있다.
따라서, 구동 샤프트 구성부(10)는, 머드 모터 트랜스미션(100) 내로 포함될 때, 용이하게 대체가능한 커플링을 제공하면서, 방향의 드릴링 작동들 동안 드릴 비트를 구동시키는 능력을 제공한다. 그러나, 본 발명은 중요한 추가 장점들을 제공한다.
이중 너클 커플링(400)은 구동 샤프트(10)의 의도된 사용에 대해 적합한 임의의 종래 수단에 의해 샤프트(16)의 단부(24)에 고착된다. 커플링 입력 요크(402)는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가진다. 제 1 단부는 단부(24)에 고착된다. 제 2 단부는 설형부 및 홈 구성을 규정하는 슬롯(436)을 가진다. 각각의 설형부(434)는 아치형 오목부(432)를 가진다. 중심 커플링 엘리먼트(404)는 슬롯(436) 내에 수용되도록 구성된 제 1 설형부(415) 및 커플링 출력 요크(406)의 슬롯(439) 내에 수용되도록 구성된 제 2 설형부(417)를 가진다. 또한, 중심 커플링 엘리먼트는 커플링 입력 요크(402) 및 커플링 출력 요크(406)의 각각의 아치형 오목부들 내에서 수용되도록 구성되는 아치형 너클들(411)의 2 개의 쌍들을 지탱한다. 각각의 설형부(415, 417)의 각각의 면들(416)은 입력 요크로부터 출력 요크로 토크를 전달하는데 적합한 토크 반작용 면들(416)로서 작용한다. 또한, 너클들(411)은 아치형 표면으로부터 커플링 입력 요크에 가해지는 축 방향 힘들을 수용함으로써 토크 전달을 더욱 향상시키는 토크 반작용 면으로의 반경 전이부(radius transition)를 가진다. 제 2 커플링에서의 컴포넌트들의 각각의 설형부의 상대적인 길이들은 설명된 커플링들에 의해 연결되는 샤프트들에 의해 피동 컴포넌트에 따라 변할 수 있다. 최종적으로, 모든 컴포넌트들은 하우징 내에서 포지셔닝될 수 있다.
도 6을 참조하면, 2 개의 이중 너클 커플링들(400)을 가지는 구동 샤프트(10)는 절곡된 서브-하우징(408) 내에 배치되거나, 2 개의 CV 조인트들 또는 유니버설 조인트를 가지는 임의의 구동 샤프트로 대체될 수 있다. 구동 샤프트는 입력 샤프트(403), 중심 샤프트(410), 출력 샤프트(407) 및 2 개의 중심 커플링 엘리먼트(404)를 포함한다. 입력 샤프트(403), 제 1 중심 커플링(404a) 및 중심 샤프트(410)의 제 1 단부는 제 1 이중 너클 커플링을 규정한다. 출력 샤프트(407), 제 2 중심 커플링(404b) 및 중심 샤프트(410)의 제 2 단부는 제 2 이중 너클 커플링을 규정한다. 도 7 및 도 8에서 반영되는 바와 같이, 입력 샤프트(403)는 입력 요크(402)에 기능적으로 상응하며, 그리고 출력 샤프트(407)는 출력 요크(406)에 기능적으로 상응한다.
중심 샤프트(410)의 제 1 및 제 2 단부들은 커플링 요크들을 지탱하며, 각각의 커플링 요크는 설형부 및 아치형 오목부(432)를 가지는 각각의 설형부(438)를 갖는 홈 배열부를 규정한다. 제 1 및 제 2 커플링 요크들에 의해 규정된 슬롯(437)은 서로 일렬로 배열될(in-line) 수 있거나 또는 서로 정렬되지 않을 수 있다.
입력 샤프트(403)의 제 1 단부는 파워 입력 컴포넌트에 대한 부착을 위해 구성되며, 그리고 입력 샤프트(403)의 제 2 단부는 설형부 및 아치형 오목부(432)를 가지는 각각의 설형부(434)를 갖는 홈 배열부를 규정한다. 입력 샤프트는 일체형 컴포넌트일 수 있거나, 입력 샤프트는 구동 컴포넌트에 입력 샤프트를 고착시키는데 적합한 입력 샤프트 어댑터(412)를 지탱할 수 있다. 도 8에서 묘사되는 바와 같이, 입력 샤프트 어댑터(412)는 내부 헥스(internal hex)(413)를 가진다. 도 18 내지 도 21은 입력 샤프트 어댑터(412)의 보다 통상적인 실시예를 묘사한다. 여기서 묘사되는 바와 같이, 입력 샤프트 어댑터(412)는 외부 렌칭 헥스(external wrenching hex)(421)를 가진다. 입력 샤프트 상의 입력 샤프트 어댑터(412)의 설치 전에, 로크와이어(442)는 입력 샤프트 어댑터(412)의 나사산(444) 위에 배치된다. 최종적으로, 입력 샤프트(403) 내로의 입력 샤프트 어댑터(412)의 설치 및 적합한 토크로의 조임(tightening) 후에, 로크와이어(442)는 입력 샤프트(403) 내의 홀(447)을 통해 삽입되고 그리고 입력 샤프트 어댑터(412) 및 입력 샤프트(403) 내의 홈들(449) 둘레에 순응한다(홈은 입력 샤프트 상에 도시되지 않음). 기계가공가능한 와셔(440)는 렌칭 헥스(421) 위에 배치된다. 기계가공가능한 와셔(440)는 손상으로부터 렌칭 헥스(421)를 보호하고 그리고 입력 샤프트(403)로부터 입력 샤프트 어댑터(412)로의 매끄러운 전이를 제공한다.
출력 샤프트(407)의 제 1 단부는 설형부 및 아치형 오목부(443)를 가지는 각각의 설형부(441)를 갖는 홈 배열부를 규정하며, 그리고 출력 샤프트의 제 2 단부는 피동 컴포넌트에 부착되도록 구성된다. 일 실시예에서, 출력 샤프트는 다운홀 환경에서의 유동 다이버터(flow diverter)로서의 사용에 대해 적합한 유체 유동 포트들(422)을 포함하는 일체형 컴포넌트이다. 다른 실시예에서, 출력 샤프트는 유동 다이버터 또는 다른 피동 컴포넌트와 같은 피동 컴포넌트에 고착하는데 적합한 출력 샤프트 어댑터를 지탱한다.
일 실시예에서, 입력 샤프트(403) 상의 각각의 설형부, 중심 샤프트(410) 및 출력 샤프트(407)는 하나 이상의 리테이닝 핀 보어 또는 홀(424, 418 및 420)을 각각 가진다. 각각의 중심 커플링 엘리먼트(404)는 제 1 및 제 2 설형부들(415, 417)을 가지며, 이 때 각각의 설형부는 토크 반작용 면(416)을 규정한다. 또한, 각각의 중심 커플링 엘리먼트는 각각의 설형부의 아치형 오목부들 내에 수용되도록 구성되는 너클들(411)의 2 개의 쌍을 가진다. 묘사되는 바와 같이, 중심 커플링 엘리먼트(404)는 대칭이고 그리고 "위로 또는 아래로" 각각의 설형부가 설치될 수 있다. 너클들의 각각의 쌍에서, 너클(411)은 중심 커플링 엘리먼트의 설형부들(415, 417)의 각각의 측면 상에 로케이팅된다. 따라서, 너클들(411)은 각각의 수용 설형부들의 아치형 오목부와의 정렬을 위해 적합한 거리 만큼 분리되거나 이격된다.
제 1 중심 커플링 엘리먼트(404a)를 위해, 제 1 설형부(415)는 입력 샤프트(403)에 의해 지탱되는 홈 구성부 및 설형부에 의해 규정되는 슬롯(436) 내에 포지셔닝되며, 그리고 제 1 너클들(411)은 입력 샤트프의 설형부(434)의 아치형 오목부들(432) 내에 수용된다. 제 1 중심 커플링 엘리먼트(404a)의 제 2 설형부(417)는 중심 샤프트(410)의 제 1 단부에 의해 지탱되는 홈 구성부 및 설형부에 의해 규정되는 슬롯(437a) 내에 포지셔닝되며, 그리고 제 1 중심 커플링 엘리먼트(404a)의 제 2 너클들(411)은 중심 샤프트(410)의 제 1 단부의 설형부들(438)의 아치형 오목부들(432a) 내에 포지셔닝된다. 마찬가지로, 제 2 중심 커플링 엘리먼트(404b)의 제 1 설형부는 중심 샤프트(410)의 제 2 단부에 의해 지탱되는 홈 구성부 및 설형부에 의해 규정되는 슬롯(437b) 내에 포지셔닝되며, 이 때 제 2 중심 커플링 엘리먼트(404b)가 가지는 너클들(411)의 제 1 쌍은 중심 샤프트(410)의 제 2 단부의 설형부들(438)의 아치형 오목부들(432b) 내에 포지셔닝된다. 구동 샤프트 컴포넌트들의 조립 이후에, 리테이닝 핀(426)은 출력 샤프트(407)의 입력 샤프트(403, 420)의 중심 샤프트(410, 424)의 각각의 리테이닝 핀 보어(418) 내에 포지셔닝된다.
리테이닝 핀들(426)은 홀들(418, 420 또는 424) 내에 느슨한, 틈새 피팅을 가진다. 추가적인 핀들(426)은 중심 커플링 엘리먼트(404)의 폐쇄된 저부 홀들(414) 내에서 느슨한, 틈새 피팅을 가진다. 그러나, 각각의 이중 너클 커플링(400)의 피봇 이동(pivotal movement) 동안 핀(426)을 중심으로한 이동의 자유를 보장하기 위해, 홀들(414)은 홀들(418, 420 및 424)보다 직경이 더 크다. 따라서, 홀들(414, 418, 420 및 424) 내의 리테이닝 핀들(426)에 의해 제공되는 이동의 자유는 도 17에서 묘사되는 바와 같은 지점들(X 및 Y)을 중심으로한 피봇 이동을 가능하게 한다. 최종적으로, 핀들(426) 위에 배치된 파이프 플러그들(428) 또는 동등한 엘리먼트들은 이중 너클 커플링(400)의 홀들 내에 리테이닝 핀들(426)을 고착시킨다.
이전의 실시예에서, 출력 샤프트(407)는 머드 모터 트랜스미션에서의 사용에 대해 적응되었다. 도 11 및 도 12에서 묘사되는 바와 같이, 출력 샤프트의 제 2 단부는 비트 박스 또는 다른 다운홀 도구에 대한 고착을 위해 나사결합되었다. 또한, 출력 샤프트(407)는 머드 유동 통로 포트들(422)을 포함하였다. 그러나, 출력 샤프트(407)는 상기의 표면 또는 다운홀 사용을 위한 임의의 파워 출력 구성에 대해 적응될 수 있다. 도 15 및 도 16에서 묘사되는 바와 같이, 출력 샤프트(407)는, 도시된 바와 같이, 횡단-유동 다이버터(cross-flow diverter) 또는 차동 장치(differential), 트랜스미션 기어 박스 또는 파워의 입력을 요구하는 임의의 유사한 장치를 포함하지만, 이들에 제한되지 않는 임의의 다른 피동 컴포넌트들에 연결하기에 적합한 출력 샤프트 어댑터 (409)를 지탱한다.
도 15 및 도 16의 실시예에서, 구동 샤프트는 위에서 논의된 바와 같이 2 개의 이중 너클 커플링들을 포함한다. 제 2 이중 너클 커플링은 출력 샤프트(407)를 포함하며, 이 출력 샤프트는 동일한 설형부를 갖는 제 1 단부 및 출력 샤프트(407)의 제 1 단부와 같은 홈 구성부를 가질 것이다. 유일한 차이점은 출력 샤프트(407)의 제 2 단부의 구성이다. 이러한 실시예에서, 출력 샤프트(407)는 출력 샤프트 어댑터(409)를 지탱한다. 출력 샤프트 어댑터(409)는 임의의 종래 수단에 의해, 묘사된 바와 같이, 출력 샤프트(407)의 제 2 단부에 고착되는 제 1 단부를 가지며, 연결은 나사산들에 의해 제공된다. 출력 샤프트(432)의 제 2 단부는 피동 컴포넌트 또는 추가적인 샤프트에 연결하는데 적합한 임의의 다른 구성부 또는 나사산을 지탱할 수 있다.
도 6 내지 도 21에서 묘사되는 구성부에 의해 제공되는 개선을 입증하기 위해, 도 6 내지 도 21의 실시예가 다이나 드릴 동력계(Dyna Drill dynamometer)에서 검사되었다. 샤프트는, 단지 드릴링 유체를 나타내기 위해 물을 사용하여, 14시간의 기간 동안 4,000 파운드*피트의 토크로(약 5423 Nm의 토크; 또한 사용되는 머드 모터에 대한 최대 정격(maximum rating)) 작동되었다. 이러한 검사 이후에, 동일한 구동 샤프트는 로드 코퍼레이션(ORD Corporation)의 비틀림 검사 기계에 피팅되었다. 300,000 파운드*인치 토크 셀(약 33.9 KNm 토크 셀)은 검사 동안 토크를 측정하는데 사용되었다. 검사 환경에서, 하우징(408)은 불필요하기 때문에 생략되었다. 이러한 검사의 목적을 위해, 300,000 파운드*인치 토크(약 33.9 KNm 토크)가 비틀림 검사 기계에 피팅되었다. 3 번의 검사 가동들(test runs)이 수행되었다. 검사 가동(1)은 미끄러짐(slippage)으로 인해 폐기되었다. 검사 가동들(2 및 3)은 도 22 및 도 23에서 묘사된다. 후속 검사 동안, 비틀림 검사 기계의 나사결합된 로드는 드릴 비트 맨드릴(drill bit mandrel)의 파괴된 동등물을 나타낸다. 나사결합된 로드는 300M 합금 강으로 구성되었다. 이러한 품질의 강은 종래의 다운-홀 비트 맨드릴보다 더 단단하도록 고려된다. 검사 절차가 구동 샤프트의 중심 샤프트 또는 이중 너클 조인트들을 손상시키지 않았기 때문에, 검사자는, 도 6 내지 도 21에서 묘사되는 디바이스의 구성이 종래의 다운-홀 드릴 비트 맨드릴의 것보다 더 큰 토크 전달 능력들을 가진다는 결론을 내릴 수 있다.
도 22 및 도 23을 참조로 하여, 출력 샤프트에 입력 샤프트를 결합시키는 중심 샤프트를 갖는 2 개의 이중 너클의 구성부는 a stall torque of 14,000 파운드*피트(168,000 파운드*인치 또는 약 19KNm)의 스톨 토크(stall torque)로 성공적으로 작동되었다. 도 22에서, 라인 A의 기울기는 -24020 + 157550 / -1.503 + 6.403 = 27251 파운드 * 인치 / 도 (약 3.1 KNm / 도)이며, 그리고 라인 B의 기울기는 -167688 + 162205 / -12.653 + 7.003 = 970파운드 * 인치 / 도 (약 110Nm / 도)이다. 라인 B는 나사산들의 약간의 미끄러짐(slippage)을 반영한다. 도 23에서, 라인 A의 기울기는 -155258 + 19433 / -5.953 + 1.005 = 27450 파운드 * 인치 / 도 (약 3.1 KNm / 도)이며, 그리고 라인 B의 기울기는 -167887 + 165651 / -8.203 + 6.553 = 1355파운드 * 인치 / 도 (약 153 Nm / 도)이다. 라인 B는 나사산들의 약간의 미끄러짐(slippage)을 반영한다.
도 22 및 도 23의 데이터는, 샤프트가 검사 동안 예상된 바와 같이 수행된 것 그리고 나사결합된 조인트가 나사결합된 스터드와 검사 기계 사이에서 검사의 상한치들(upper limits)을 향하여 계속해서 미끄러지거나 휘어지는 것을 가리킨다.
작동 시, 2 개의 이중 너클 조인트들(400)을 포함하는 구동 샤프트(10)는 입력 샤프트(403)로부터 출력 샤프트(407)로의 토크의 개선된 전달을 제공할 것이다. 도 6 내지 도 21에서 묘사되는 구성은 2 개의 토크 경로들을 제공한다. 제 1 토크 경로는 입력 샤프트(403)의 설형부 및 홈 컴포넌트들, 중심 샤프트(410), 출력 샤프트(407) 및 중심 커플링 엘리먼트들(404a 및 404b)을 따라간다. 따라서, 입력 샤프트(403)에 가해지는 토크는 설형부(434)로부터 중심 커플링 엘리먼트(404a)의 설형부(415)의 토크 전달 면들(416)로 지나간다. 설형부(417)의 중심 커플링 엘리먼트 토크 전달 면들(416)은, 결국, 제 1 슬롯(437a)을 형성하는 설형부들(438)로 토크를 전달한다. 마찬가지로, 슬롯(437b)의 설형부들(438)은 토크를 중심 커플링 엘리먼트(404b)의 설형부(415)의 토크 전달 면들(416)로 토크를 전달한다. 최종적으로, 중심 커플링 엘리먼트(404b)의 설형부(417)의 토크 전달 면들(416)은 출력 샤프트(407)의 설형부들(441)로 토크를 전달한다.
제 2 토크 경로는 개선된 효율들을 제공한다. 제 2 토크 경로는 이중 너클 조인트(400)의 아치형 접촉 지점들을 이용한다. 구체적으로, 전술된 바와 같이, 입력 샤프트(407)의 각각의 설형부(434)는 아치형 오목부(432)를 가진다. 마찬가지로, 중심 샤프트(410)의 각각의 설형부는 아치형 오목부(432)를 갖는 설형부(438)를 가지며, 그리고 각각의 출력 샤프트(407)의 각각의 설형부(441)는 아치형 오목부(443)를 가진다. 입력 샤프트(403), 중심 샤프트(410) 및 출력 샤프트(407)의 설형부들 내의 아치형 오목부들은 중심 커플링 엘리먼트들(404)의 각각의 너클(411)의 아치형 표면에 상응하는 반경들(radii)을 가진다. 제 2 토크 경로는, 출력 샤프트(407)에 도달할 때까지, 설형부들의 아치형 오목부들 및 너클들의 아치형 표면들을 따라간다.
본 발명의 다른 실시예들은 당업자들에게 자명할 것이다. 이와 같이, 이전의 설명은 단지 일반적인 용도들 및 본 발명의 방법들을 가능하게 하고 그리고 설명한다. 이에 따라, 다음의 청구항들은 본 발명의 진정한 범주를 규정한다.
Claims (14)
- 구동 샤프트(drive shaft)로서,
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 제 1 입력 샤프트─상기 제 2 단부는 하나 이상의 오목한 슬롯(recessed slot) 및 하나 이상의 외향 돌출 리지(outwardly projecting ridge)를 가짐─;
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 제 2 입력 샤프트─상기 제 1 단부는 하나 이상의 오목한 슬롯 및 하나 이상의 외향 돌출 리지를 가짐─;
제 1 마모 표면 및 제 2 마모 표면을 가지는 마모 디스크(wear disk)─상기 제 1 마모 표면은 하나 이상의 외향 돌출 리지 및 하나 이상의 오목한 슬롯을 가지며, 상기 제 2 마모 표면은 하나 이상의 외향 돌출 리지 및 하나 이상의 오목한 슬롯을 가지며,
상기 마모 디스크는 상기 제 1 입력 샤프트(input shaft)의 상기 제 2 단부와 상기 제 2 입력 샤프트(input shaft)의 상기 제 1 단부 사이에 포지셔닝되어, 상기 입력 샤프트들에 의해 지탱되는 리지들은 상기 마모 디스크의 상기 슬롯들 내에 수용됨─; 및
상기 제 2 입력 샤프트의 제 2 단부에 의해 지탱되는 이중 너클 커플링(double knuckle coupling)을 포함하며, 상기 이중 너클 커플링은 입력 샤프트, 중심 샤프트 및 중심 커플링 엘리먼트를 포함하는,
구동 샤프트.
- 이중 너클 커플링으로서,
입력 샤프트, 중심 엘리먼트(element) 및 출력 샤프트를 포함하는,
이중 너클 커플링.
- 이중 너클 커플링으로서,
입력 샤프트─상기 입력 샤프트는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며, 상기 제 2 단부는 설형부(tongue) 및 홈 구성부(groove configuration)를 규정하는 슬롯(slot)을 가지며, 상기 각각의 설형부는 아치형 오목부를 가짐─;
출력 샤프트─상기 출력 샤프트는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 단부는 설형부(tongue) 및 홈 구성부(groove configuration)를 규정하는 슬롯(slot)을 가지며, 상기 각각의 설형부는 아치형 오목부를 가짐─; 및
중심 커플링 엘리먼트(center coupling element)를 포함하며, 상기 중심 커플링 엘리먼트는 상기 입력 샤프트의 상기 제 2 단부의 상기 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 1 설형부 및 상기 출력 샤프트의 상기 제 1 단부의 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 2 설형부를 가지는,
이중 너클 커플링.
- 제 3 항에 있어서,
상기 중심 커플링 엘리먼트는 너클들의 2 개의 쌍들을 더 포함하며, 상기 너클들은 상기 입력 샤프트 및 상기 출력 샤프트의 상기 설형부들의 상기 아치형 오목부들 내에 수용되도록 구성되는 아치형 표면을 가지는,
이중 너클 커플링.
- 제 4 항에 있어서,
상기 중심 커플링 엘리먼트의 각각의 설형부는 토크 반작용 면(torque reaction face)을 더 포함하며, 반경 전이부는 상기 토크 반작용 면을 상기 너클의 아치형 표면에 연결시키는,
이중 너클 커플링.
- 제 5 항에 있어서,
상기 하나 이상의 토크 반작용 면은 리테이닝 핀 홀(retaining pin hole)을 가지는,
이중 너클 커플링.
- 구동 샤프트(drive shaft)로서,
제 1 및 제 2 단부를 가지는 입력 샤프트;
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 중심 샤프트;
제 1 및 제 2 단부를 가지는 출력 샤프트;
상기 입력 샤프트와 상기 중심 샤프트 사이에 포지셔닝되는 제 1 중심 커플링 엘리먼트;
상기 중심 샤프트와 상기 출력 샤프트 사이에 포지셔닝되는 제 2 중심 커플링 엘리먼트를 포함하며,
상기 입력 샤프트, 제 1 중심 커플링 및 중심 샤프트의 제 1 단부는 제 1 이중 너클 커플링을 규정하며, 그리고 출력 샤프트, 제 2 중심 커플링 및 제 중심 샤프트의 제 2 단부는 제 2 이중 너클 커플링을 규정하는,
구동 샤프트.
- 제 7 항에 있어서,
상기 중심 샤프트의 제 1 단부는 설형부 및 홈 구성부를 규정하는 슬롯을 가지며, 상기 각각의 설형부는 아치형 오목부를 가지며,
상기 중심 샤프트의 제 2 단부는 설형부 및 홈 구성부를 규정하는 슬롯을 가지며, 상기 각각의 설형부는 아치형 오목부를 가지며,
상기 입력 샤프트의 제 2 단부는 설형부 및 홈 구성부를 규정하는 슬롯을 가지며, 상기 각각의 설형부는 아치형 오목부를 가지며,
상기 출력 샤프트의 제 1 단부는 설형부 및 홈 구성부를 규정하는 슬롯을 가지며, 상기 각각의 설형부는 아치형 오목부를 가지며,
상기 제 1 중심 커플링 엘리먼트는 상기 입력 샤프트의 상기 제 2 단부의 상기 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 1 설형부 및 상기 중심 샤프트의 상기 제 1 단부의 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 2 설형부를 가지며, 그리고,
상기 제 2 중심 커플링 엘리먼트는 상기 중심 샤프트의 상기 제 2 단부의 상기 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 1 설형부 및 상기 출력 샤프트의 상기 제 1 단부의 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 2 설형부를 가지는,
구동 샤프트.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 중심 커플링 엘리먼트는 너클들의 2 개의 쌍들을 더 포함하며, 상기 너클들은 상기 입력 샤프트 및 상기 중심 샤프트의 상기 설형부들의 상기 아치형 오목부들 내에 수용되도록 구성되는 아치형 표면을 가지며, 그리고, 상기 제 2 중심 커플링 엘리먼트는 너클들의 2 개의 쌍들을 더 포함하며, 상기 너클들은 상기 중심 샤프트 및 상기 출력 샤프트의 상기 설형부들의 상기 아치형 오목부들 내에 수용되도록 구성되는 아치형 표면을 가지는,
구동 샤프트.
- 제 9 항에 있어서,
상기 중심 커플링 엘리먼트들의 각각의 설형부는 토크 반작용 면을 더 포함하며, 반경 전이부는 상기 토크 반작용 면을 상기 너클의 아치형 표면에 연결시키는,
구동 샤프트.
- 제 5 항에 있어서,
상기 하나 이상의 토크 반작용 면은 리테이닝 핀 홀을 가지는,
이중 너클 커플링.
- 2 개의 별개 경로들을 따라 토크를 전이하도록 구성되는 가요성 조인트(flexible joint)로서,
상기 조인트는:
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 입력 샤프트─상기 입력 샤프트의 제 2 단부는 설형부 및 홈 구성부를 규정하는 슬롯을 가지며, 상기 각각의 설형부는 아치형 오목부를 가짐─;
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 중심 샤프트─상기 중심 샤프트의 제 2 단부는 설형부 및 홈 구성부를 규정하는 슬롯을 가지며, 상기 각각의 설형부는 아치형 오목부를 가짐─;
제 1 단부 및 제 2 단부를 가지는 출력 샤프트─상기 출력 샤프트의 제 1 단부는 설형부 및 홈 구성부를 규정하는 슬롯을 가지며, 상기 각각의 설형부는 아치형 오목부를 가짐─;
상기 입력 샤프트와 상기 중심 샤프트 사이에서 포지셔닝되는 제 1 중심 커플링 엘리먼트─상기 제 1 중심 커플링 엘리먼트는 상기 입력 샤프트의 상기 제 2 단부의 상기 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 1 설형부 및 상기 중심 샤프트의 상기 제 1 단부의 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 2 설형부를 가지며, 상기 제 1 중심 커플링 엘리먼트는 너클들의 2 개의 쌍들을 가지며, 상기 너클들은 상기 입력 샤프트 및 상기 중심 샤프트의 상기 설형부들의 상기 아치형 오목부들 내에 수용되도록 구성되는 아치형 표면을 가짐─; 및
상기 중심 샤프트와 상기 출력 샤프트 사이에서 포지셔닝되는 제 2 중심 커플링 엘리먼트─상기 제 2 중심 커플링 엘리먼트는 상기 중심 샤프트의 상기 제 2 단부의 상기 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 1 설형부 및 상기 출력 샤프트의 상기 제 1 단부의 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 2 설형부를 가지며, 상기 제 2 중심 커플링 엘리먼트는 너클들의 2 개의 쌍들을 더 포함하며, 상기 너클들은 상기 중심 샤프트 및 상기 출력 샤프트의 상기 설형부들의 상기 아치형 오목부들 내에 수용되도록 구성되는 아치형 표면을 가짐─를 포함하며,
상기 입력 샤프트의 상기 설형부 및 홈 구성부들, 상기 중심 샤프트들 및 상기 출력 샤프트는 제 1 토크 경로를 규정하기 위해 상기 제 1 및 제 2 중심 커플링 엘리먼트들의 상기 설형부들과 협동하며; 그리고, 상기 입력 샤프트의 상기 아치형 오목부들, 상기 중심 샤프트들 및 상기 출력 샤프트는 제 2 토크 경로를 규정하기 위해 상기 중심 커플링 엘리먼트들의 상기 너클들과 협동하는,
2 개의 별개 경로들을 따라 토크를 전이하도록 구성되는 가요성 조인트.
- 제 12 항에 있어서,
상기 중심 커플링 엘리먼트의 각각의 설형부는 토크 반작용 면을 더 포함하며, 반경 전이부는 상기 토크 반작용 면을 상기 너클의 아치형 표면에 연결시키는,
2 개의 별개 경로들을 따라 토크를 전이하도록 구성되는 가요성 조인트.
- 2 개의 별개 경로들을 따라 토크를 전이하도록 구성되는 이중 너클 커플링로서, 상기 커플링은:
입력 샤프트─상기 입력 샤프트는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며, 상기 제 2 단부는 설형부(tongue) 및 홈 구성부(groove configuration)를 규정하는 슬롯(slot)을 가지며, 상기 각각의 설형부는 아치형 오목부를 가짐─;
출력 샤프트─상기 출력 샤프트는 제 1 단부 및 제 2 단부를 가지며, 상기 제 1 단부는 설형부(tongue) 및 홈 구성부(groove configuration)를 규정하는 슬롯(slot)을 가지며, 상기 각각의 설형부는 아치형 오목부를 가짐─; 및
중심 커플링 엘리먼트(center coupling element)를 포함하며,
상기 중심 커플링 엘리먼트는 상기 입력 샤프트의 상기 제 2 단부의 상기 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 1 설형부 및 상기 출력 샤프트의 상기 제 1 단부의 슬롯 내에 수용되도록 구성되는 제 2 설형부를 가지며, 상기 중심 커플링 엘리먼트는 너클들의 2 개의 쌍들을 더 포함하며, 상기 너클들은 상기 입력 샤프트 및 상기 출력 샤프트의 상기 설형부들의 상기 아치형 오목부들 내에 수용되도록 구성되는 아치형 표면을 가지며;
상기 입력 샤프트 및 상기 출력 샤프트의 상기 설형부 및 홈 구성부들은 제 1 토크 경로를 규정하기 위해 상기 중심 커플링 엘리먼트의 상기 설형부들과 협동하며; 그리고,
상기 입력 샤프트 및 상기 출력 샤프트의 상기 아치형 오목부들은 제 2 토크 경로를 규정하기 위해 상기 중심 커플링 엘리먼트의 상기 너클들과 협동하는,
2 개의 별개 경로들을 따라 토크를 전이하도록 구성되는 이중 너클 커플링.
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| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |