KR20210016028A - 커플링 - Google Patents

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야스나리 후루카와
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이글 고우교 가부시기가이샤
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Abstract

모두 중공(中空)인 구동축 측과 종동축 측에 각각 설치된 한 쌍의 플랜지의 사이에, 정렬 불량(misalignment)을 흡수하여 구동축으로부터 종동축으로 토크를 전달하는 플랙시블 유닛(flexible unit)이 설치되어 있다. 구동축과 종동축의 중공 영역을 연결(連絡)하여 냉각용 유체(流體)의 유통 공간을 형성하는 연결 통로를 플랙시블 유닛에 설치하여, 구동축을 구동하여 회전시키는 구동원을 내부로부터 냉각하는 냉각용 유체의 흐름을 유통 공간 내에 만들어 낸다. 유통 공간과 외부 공간 사이를, 유통 공간으로부터 외부 공간으로의 냉각용 유체의 누설을 방지하는 시일부로 밀봉한다.

Description

커플링
[0001] 본 발명은, 2개의 축(二軸) 사이에 개재(介在)되어 회전 토크(torque)를 전달하는 커플링에 관한 것이다.
[0002] 커플링은, 구동축과 종동축으로 이루어지는 2개의 축 사이에 개재되어 회전을 전달하며, 이때, 2개의 축 간의 정렬 불량(misalignment)을 흡수한다. 이러한 커플링에는 다양한 종류가 있으며, 그 중 하나로, 일본 실용신안 공개 공보 S64-048432호(특허문헌 1), 일본 실용신안 공개 공보 H01-119922호(특허문헌 2)에 기재되어 있는 바와 같은 다이어프램 커플링이 있다.
[0003] 특허문헌 1, 2에 기재된 다이어프램 커플링은, 서로 대향(對向)하는 한 쌍의 플랜지 사이에 센터 튜브를 배치하고, 한 쌍의 플랜지와 센터 튜브를 금속 박판(薄板)으로 이루어진 다이어프램으로 연결하고 있다. 한 쌍의 플랜지 중 한쪽(一方)은 구동축에 연결되고, 다른 한쪽은 종동축에 연결되어 있다. 다이어프램은, 그 내경부(內徑部)가 센터 튜브의 양단에 고정되고, 외경부(外徑部)가 플랜지에 고정되어 있다. 플랜지에는, 가드(guard)도 함께 체결되어 있다.
[0004] 특허문헌 1, 2에 기재된 다이어프램 커플링은, 구동축과 종동축의 사이에서 회전 토크를 전달하며, 이때, 다이어프램의 변형에 의해 축방향 변위나 축 어긋남, 각변위(角變位) 등의 정렬 불량을 흡수한다.
일본 실용신안 공개 공보 S64-048432호 일본 실용신안 공개 공보 H01-119922호
[0006] 최근, 다이어프램 커플링을 포함하는 시스템의 구동원으로서, 대용량이며 출력이 큰 모터가 개발되어 실용화되고 있다. 이러한 모터의 경우, 발열로 인한 출력 저하가 문제가 되어, 그 대책이 요구되고 있다.
[0007] 이 점과 관련하여, 냉각에 의한 모터의 능력 유지나 향상이 확인되고 있기 때문에, 모터를 외부로부터 냉각하는 것을 고려할 수 있다. 그런데 '외부로부터의 냉각'이라는 방법으로는, 높은 냉각 효율을 기대할 수 없다.
[0008] 본 발명의 과제는, 다이어프램 커플링을 포함하는 시스템의 구동원을 효율적으로 냉각하는 것이다.
[0009] 본 발명의 커플링은, 모두 중공(中空)인 구동축 측과 종동축 측에 각각 설치된 한 쌍의 연결 부재와, 상기 한 쌍의 연결 부재의 사이에 개재(介在)되어, 정렬 불량을 흡수하여 상기 구동축으로부터 상기 종동축으로 토크를 전달하는 토크 전달부와, 상기 구동축과 상기 종동축의 중공 영역을 연결(連絡)시켜 냉각용 유체(流體)의 유통 공간을 형성하는 연결 통로와, 상기 유통 공간과 외부 공간과의 사이를 밀봉하는 시일(seal)부를 구비함으로써 상기 과제를 해결한다.
[0010] 본 발명에 의하면, 종동축으로부터 구동축으로 냉각용 유체를 흐르게 할 수 있으므로, 효율적으로 구동원을 냉각할 수 있다.
도 1은, 하나의 실시형태를 나타낸 다이어프램 커플링의 수직 단면도이다.
도 2의 (A)는 외주측 시일부를 확대하여 나타낸 수직 단면도이고, (B)는 내주측 시일부를 확대하여 나타낸 수직 단면도이다.
도 3은, 다른 하나의 실시형태를 나타낸 다이어프램 커플링의 수직 단면도이다.
도 4는, 다른 하나의 실시형태를 나타낸 다이어프램 커플링의 수직 단면도이다.
도 5는, 다른 하나의 실시형태를 나타낸 다이어프램 커플링의 수직 단면도이다.
도 6은, 또 다른 하나의 실시형태를 나타낸 다이어프램 커플링의 수직 단면도이다.
[0012] 몇 가지의 실시형태에 대해 설명한다. 이들 실시형태는 모두, 다이어프램 커플링에 대한 적용예이다.
(제1 실시형태)
제1 실시형태를 도 1 및 도 2의 (A), (B)에 근거하여 설명한다. 본 실시형태의 다이어프램 커플링(101)은, 구동축(201)과 종동축(301)으로 이루어진 2개의 축 사이에 개재되어 구동축(201)으로부터 종동축(301)으로 회전 토크를 전달하며, 이때, 구동축(201)과 종동축(301) 간의 정렬 불량을 흡수한다. 구동축(201)은, 예컨대 도시되지 않은 모터를 구동원으로 하여 구동되어 회전한다.
[0013] 도 1에 나타낸 바와 같이, 구동축(201) 및 종동축(301)은, 모두 내측 구멍(202, 302)을 갖는 중공 구조를 구비한 금속 부재이다. 이들 내측 구멍(202, 302)은, 구동축(201) 및 종동축(301)과 동축(同軸) 상에 설치되며, 직경이 변화하지 않는 스트레이트 형상을 갖고 있다. 이에 반해, 다이어프램 커플링(101)과 연결되는 구동축(201) 및 종동축(301)의 단부(端部) 측의 외주면은, 모두 경사면(203, 303)이 되어, 선단(先端)으로 향할수록 직경이 축소되는 테이퍼 형상이 부여되어 있다.
[0014] 다이어프램 커플링(101)은, 동축 상에서 서로 대향하는 연결 부재로서의 한 쌍의 플랜지(111) 사이에 토크 전달부로서의 플랙시블 유닛(flexible unit)(131)을 구비하고 있다.
[0015] 한 쌍의 플랜지(111), 즉 한쪽의 플랜지(111L)(도 1 중, 좌측)와 다른 한쪽의 플랜지(111R)는 모두 링(圓環) 형상의 금속 부재이며, 중심 부분에 위치시켜서 동축 상에 연결 구멍(112)을 갖고 있다. 연결 구멍(112)은 구동축(201) 및 종동축(301)을 끼움결합시켜, 이들 구동축(201) 및 종동축(301)에 플랜지(111)를 연결하여 고정시킨다. 따라서 연결 구멍(112)의 내벽은, 구동축(201) 및 종동축(301)의 경사면(203, 303)의 외형(外形) 형상에 맞추어, 외측으로 향할수록 직경이 확대되는 테이퍼 형상이 부여되어 있다.
[0016] 서로 끼움결합되는 구동축(201)과 플랜지(111L), 및 종동축(301)과 플랜지(111R) 간의 연결 고정은, 일례로서 유압(油壓)식 끼움에 의해 행한다. 즉 플랜지(111L, 111R)에 유압을 걸어 각각의 연결 구멍(112)의 구멍 직경을 팽창시키고, 이들 연결 구멍(112)에 구동축(201) 및 종동축(301)을 삽입한 후에 유압을 해제한다. 이에 의해 연결 구멍(112)의 구멍 직경이 원래대로 돌아가, 구동축(201)과 플랜지(111L), 및 종동축(301)과 플랜지(111R)가 연결되어 고정된다. 이때 양(兩) 부재의 외형에 부여한 테이퍼 형상끼리 피트(fit)되는 테이퍼 피트가 발생된다. 그 밖에, 서로 끼움결합되는 구동축(201) 및 종동축(301)과 플랜지(111) 간의 연결 고정은, 그 연결 강도가 유지되는 한, 어떠한 수단에 의해 실현되어도 된다.
[0017] 이렇게 하여 구동축(201) 및 종동축(301)에 연결 고정되는 한 쌍의 플랜지(111)(111L, 111R)는, 구동축(201)과 종동축(301)의 선단측이 되는 일단측의 외주 부분으로부터, 플랜지 형상의 부착편(片)(113)이 일체로 설치되어 있다. 부착편(113)은, 플랙시블 유닛(131)을 고정하기 위해 이용된다.
[0018] 플랙시블 유닛(131)은, 센터 튜브(132)와 다이어프램(133)과 가드(134)로 이루어진다.
[0019] 센터 튜브(132)는, 원통 형상을 한 중공 형상의 금속 부재이며, 한 쌍의 플랜지(111)(111L, 111R) 사이에 위치시켜, 이들 플랜지(111)와 동축 상에 배치되어 있다. 이러한 센터 튜브(132)의 배치를 실현하고 있는 것은, 한 쌍의 다이어프램(133)이다.
[0020] 다이어프램(133)은, 내경부(135)와 외경부(136)의 사이에 휨부(137)를 설치한 원판 형상의 금속 부재이며, 중심 부분에 개구(開口)(138)를 갖고 있다. 따라서 개구(138)에 연속하는 부분이 내경부(135)이다. 이러한 내경부(135) 및 외경부(136)에 비해 휨부(137)는 두께가 얇아져 있어, 외경부(136)와 내경부(135)의 사이에 축방향 변위나 축 어긋남, 각변위 등이 발생하였을 경우에 휨을 일으킨다.
[0021] 다이어프램(133)은, 내경부(135)를 센터 튜브(132)의 양단에 일체로 고정시키고, 외경부(136)를 한 쌍의 플랜지(111)에 체결 고정시키고 있다. 즉 다이어프램(133)은, 내경부(135)를 센터 튜브(132)의 양단 부분에 접합시킴으로써, 센터 튜브(132)와 동축 상에 고정되어 있다. 이때 센터 튜브(132)와 다이어프램(133)의 내경부(135)는 견고하게 고정되어, 기밀(氣密)하게 일체화되어 있다. 다이어프램(133)은 또한, 외경부(136)와 한 쌍의 플랜지(111)에 설치한 부착편(113)에 볼트(139)를 관통시켜, 너트(140)로 체결 부착시킴으로써 양자를 체결 고정하고 있다. 이러한 구조상, 다이어프램(133)의 외경부(136)와 플랜지(111)의 부착편(113)에는, 일정한 간격으로 복수 개의 볼트 구멍(136a, 113a)이 배열되어 있다.
[0022] 가드(134)는, 중앙 부분에 센터 튜브(132)보다 근소하게 직경이 큰 개구(141)를 갖는 접시 형상의 부재이며, 개구(141)에 센터 튜브(132)를 삽입시킨 상태로, 한 쌍의 다이어프램(133)의 내측에 배치되어 있다.
[0023] 가드(134)는, 한 쌍의 다이어프램(133)과 함께, 플랜지(111)에 고정되어 있다. 즉 다이어프램(133)의 외경부(136)와 플랜지(111)의 부착편(113)에 각각 설치한 복수 개의 볼트 구멍(136a, 113a)에 위치를 맞추어, 가드(134)에도 볼트 구멍(134a)이 설치되어 있다. 가드(134)는, 이러한 볼트 구멍(134a)을 이용하여, 다이어프램(133)과 함께 볼트(139)와 너트(140)에 의해 플랜지(111)에 체결되어, 플랜지(111)에 고정되어 있다.
[0024] 이렇게 하여 한 쌍의 다이어프램(133)과 함께 플랜지(111)에 고정된 가드(134)는, 틈새를 두고 개구(141)의 가장자리를 센터 튜브(132)에 대면시키고 있다. 따라서 다이어프램(133)의 휨부(137)가 어느 정도 이상 휘면, 가드(134)는 센터 튜브(132)에 개구(141)의 가장자리를 접촉시켜, 휨부(137)를 과도한 변형으로부터 보호한다. 가드(134)는 또한, 다이어프램(133)이 만일 과부하로 파손되었을 때, 센터 튜브(132)의 흔들림을 억제하여, 그 튀어나옴을 방지한다.
[0025] 도 1에 나타낸 바와 같이, 조립된 다이어프램 커플링(101)에서는, 구동축(201) 및 이에 접합되는 플랜지(111L)와 다이어프램(133)과의 사이, 그리고 종동축(301) 및 이에 접합되는 플랜지(111R)와 다이어프램(133)과의 사이에, 틈새(G1)가 형성되어 있다. 다이어프램(133)을 축방향으로 휘게 하기 위한 것이다.
[0026] 본 실시형태의 다이어프램 커플링(101)은, 연결 통로(151)를 구비하고 있다. 연결 통로(151)는, 구동축(201)과 종동축(301)의 내측 구멍(202, 302)에 의해 형성되는 중공 영역을 연결시켜, 종동축(301)의 내측 구멍(302)으로부터 구동축(201)의 내측 구멍(202)에 이르는 냉각용 유체의 유통 공간(F)을 형성한다.
[0027] 연결 통로(151)는, 센터 튜브(132)의 내측 구멍(142)과, 다이어프램(133)에 설치된 개구(138)에 의해 형성되어 있다. 센터 튜브(132)의 내측 구멍(142)은, 구동축(201)의 내측 구멍(202) 및 종동축(301)의 내측 구멍(302)과 거의 동일한 직경을 가지며, 양단 부분만이 근소하게 큰 직경으로 되어 있는 것을 제외하고는, 직경이 변화하지 않는 스트레이트 형상을 구비하고 있다. 다이어프램(133)의 개구(138)는, 다른 영역보다 근소하게 큰 직경으로 되어 있는 센터 튜브(132)의 내측 구멍(142)의 양단 부분과 거의 동일한 직경을 갖고 있다.
[0028] 따라서 다이어프램 커플링(101)과 구동축(201) 및 종동축(301)은, 거의 동일한 직경인 연결 통로(151)와 내측 구멍(202, 302)에 의해 내부에서 연결되어, 내부 공간에 냉각용 유체, 예컨대 냉각수를 유통시키는 유통 공간(F)을 형성하고 있다.
[0029] 도 1 및 도 2의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, 다이어프램 커플링(101)은, 유통 공간(F)과 외부 공간(A) 사이를 밀봉하여, 유통 공간(F)으로부터의 냉각용 유체의 누설을 방지하는 시일부(171)를 구비하고 있다. 시일부(171)는, 2종류의 다른 영역에 설치되어 있다.
[0030] 시일부(171)가 설치되어 있는 영역 중 하나는, 한 쌍의 다이어프램(133)의 외경부(136)와 한 쌍의 플랜지(111)(111L, 111R)의 부착편(113)이 접합되는 접합면(JS1)이다. 접합면(JS1)은, 다이어프램(133) 측과 플랜지(111) 측에 각각 설치되어 있지만, 설명의 편의상, 어느 면에 설치되어 있는지가 문제가 되지 않는 한, 단지 접합면(JS1)이라고 부른다. 마찬가지로 설명의 편의상, 접합면(JS1)에 설치되어 있는 시일부(171)를, 본 실시형태에서는 「외주측 시일부(171A)」라고 부른다.
[0031] 시일부(171)가 설치되어 있는 영역 중 다른 하나는, 구동축(201) 및 종동축(301)과 플랜지가 접합되는 접합면(JS2), 즉 구동축(201)과 한쪽의 플랜지(111L)가 접합되고, 종동축(301)과 다른 한쪽의 플랜지(111R)가 접합되는 접합면(JS2)이다. 설명의 편의상, 어느 면에 설치되어 있는지가 문제가 되지 않는 한, 단지 접합면(JS2)이라고 부른다. 마찬가지로 설명의 편의상, 접합면(JS2)에 설치되어 있는 시일부(171)를, 본 실시형태에서는 「내주측 시일부(171B)」라고 부른다.
[0032] 시일부(171)는, 홈(172)과 O링(173)을 이용하여 유통 공간(F)과 외부 공간(A)을 밀봉한다. O링(173)은 단면이 진원(眞圓) 형상을 하고 있으며, 그 직경은 홈(172)의 깊이보다 크게 설정되어 있다. 홈(172)의 깊이 사이즈를 초과한 부분이 찌그러짐 여유(collapsing margin)가 되며, O링(173)은 이 찌그러짐 여유에 의해 두 개의 부재를 밀봉한다. 이러한 시일부(171)로서의 기본 구조는, 외주측 시일부(171A)와 내주측 시일부(171B)가 동일하다.
[0033] 외주측 시일부(171A)는, 한 쌍의 다이어프램(133)과 한 쌍의 플랜지(111)(111L, 111R) 간의 각각의 접합면(JS1)에, 홈(172)과 O링(173)이 설치되어 있다. 홈(172)은 다이어프램(133)의 외경부(136) 측의 접합면(JS1)에 무단 형상(無端狀; 이음매가 없는 형상)으로 성형되고, O링(173)은 홈(172)에 수납되어 있다. 따라서 볼트(139)와 너트(140) 간의 체결 부착에 의해 다이어프램(133)과 플랜지(111)가 접합되었을 때, O링(173)은 플랜지(111)의 부착편(113) 측의 접합면(JS1)에 눌려 찌부러져 밀착접촉됨으로써, 시일 작용을 발휘한다.
[0034] 내주측 시일부(171B)는, 구동축(201)과 한쪽의 플랜지(111L) 간의 접합면(JS2), 및 종동축(301)과 다른 한쪽의 플랜지(111R) 간의 접합면(JS2)의 각각에, 홈(172)과 O링(173)이 설치되어 있다. 홈(172)은 경사면(203, 303) 측의 접합면(JS2)에 무단 형상으로 2줄이 성형되고, O링(173)은 2줄의 홈(172)에 각각 수납되어 있다. 따라서 구동축(201)에 한쪽의 플랜지(111L)가 접합되고, 종동축(301)에 다른 한쪽의 플랜지(111R)가 접합되었을 때, O링(173)은 플랜지(111)의 경사면(203, 303) 측의 접합면(JS2)에 눌려 찌부러져 밀착접촉됨으로써, 시일 작용을 발휘한다.
[0035] 이러한 구성에 있어서, 다이어프램 커플링(101)은, 직선 상에 배열된 구동축(201)과 종동축(301) 사이에 장착되어, 구동축(201)으로부터 종동축(301)으로 회전 토크를 전달한다. 이때, 구동축(201)으로부터의 회전 토크는, 구동축(201) 측의 플랜지(111L)로부터 다이어프램(133), 센터 튜브(132)로 전해지고, 반대측의 다이어프램(133)으로부터 종동축(301) 측의 플랜지(111R)로 전해짐으로써, 종동축(301)에 전달된다.
[0036] 이러한 회전 토크의 전달에 있어서, 다이어프램 커플링(101)은, 구동축(201)과 종동축(301) 사이에 발생되어 있는 축방향 변위나 축 어긋남, 각변위 등의 정렬 불량을 흡수한다.
[0037] 본 실시형태에서는, 종동축(301)의 내측 구멍(302)으로부터 다이어프램 커플링(101)의 연결 통로(151)를 지나, 구동축(201)의 내측 구멍(202)에 이르는 냉각용 유체의 유통 공간(F)이 설치되어 있다. 따라서 유통 공간(F)에 냉각용 유체, 예컨대 냉각수를 흐르게 함으로써, 구동축(201)의 도시되지 않은 구동원, 예컨대 모터나 터빈을 냉각하는 것이 가능하다.
[0038] 유통 공간(F)에 냉각용 유체를 흐르게 하려면, 일례로서, 종동축(301)의 단부에 도시되지 않은 순환 펌프를 설치하고, 순환 펌프를 작동시켜서, 구동축(201) 측으로 향하는 수류(水流)를 강제적으로 만들어 낸다. 이에 의해 모터가 내장하는 구동축(201)의 내측 구멍(202)에 냉각수를 흐르게 할 수 있어, 모터를 효율적으로 냉각할 수 있다.
[0039] 전술한 바와 같이, 구동축(201) 및 이에 접합되는 플랜지(111L)와 다이어프램(133)과의 사이, 그리고 종동축(301) 및 이에 접합되는 플랜지(111R)와 다이어프램(133)과의 사이에는, 틈새(G1)가 설치되어 있다. 이 틈새(G1)는, 다이어프램(133)을 축방향으로 휘게 하여, 구동축(201)과 종동축(301) 간의 축방향 변위를 비롯한 정렬 불량을 흡수하는 데 있어서는 불가결한 한편, 유통 공간(F)에 냉각용 유체를 유통시켰을 때, 냉각용 유체의 침입을 허용해 버린다.
[0040] 틈새(G1)에 침입한 냉각용 유체는, 접합면(JS1, JS2)으로 침투한다. 이 때문에 접합면(JS1, JS2)으로 침투한 냉각용 유체는, 외부 공간(A)으로 누설되어 버릴 가능성이 있다. 따라서 본 실시형태에서는, 접합면(JS1, JS2)에 각각 외주측 시일부(171A)와 내주측 시일부(171B)를 설치하고 있다. 이들 시일부(171)(171A, 171B)는, 접합면(JS1, JS2)에 대한 O링(173)의 밀착접촉에 의해 유통 공간(F)의 기밀성을 유지한다. 따라서 본 실시형태에 의하면, 외부 공간(A)으로의 냉각용 유체의 누설을 방지할 수 있다. 그 결과, 모터 등의 전기적 부품이나 그 배선 등에 대한 유체의 부착이 방지되어, 전기 계통이 유체에 젖었을 경우의 트러블을 회피할 수 있게 된다.
[0041] 본 실시형태에 의하면, 시일부(171) 중의 외주측 시일부(171A)는, 한 쌍의 다이어프램(133)의 외경부(136)와 한 쌍의 플랜지(111)(111L, 111R)와의 접합면(JS1)에 각각 설치된 무단 형상의 홈(172)과, 이 홈(172)에 수납된 O링(173)을 구비하고 있다. 따라서 시일부(171)를 간소한 구조에 의해 저렴한 가격으로 실현할 수 있다.
[0042] 본 실시형태에 의하면, 구동축(201) 및 종동축(301)과 이들과 각각 세트(組)를 이루는 한 쌍의 플랜지(111)(111L, 111R)의 세트는, 별개의 부품의 면접합(面接合)에 의해 일체화되어 있다. 즉 구동축(201)과 한쪽의 플랜지(111L)는 별개의 부품이며, 접합면(JS1)에서의 면접합에 의해 일체화되어 있다. 또한 종동축(301)과 다른 한쪽의 플랜지(111R)는 각각 별개의 부품이며, 접합면(JS1)에서의 면접합에 의해 일체화되어 있다.
[0043] 이러한 구조하에서, 시일부(171) 중의 내주측 시일부(171B)는, 별개의 부품의 면접합에 의해 일체화된 세트인 두 부재의 접합면, 즉 구동축(201)과 한쪽의 플랜지(111L)와의 접합면(JS2), 그리고 종동축(301)과 다른 한쪽의 플랜지(111R)와의 접합면(JS2)에 각각 설치된 무단 형상의 홈(172)과, 이 홈(172)에 수납된 O링(173)을 구비하고 있다. 따라서 시일부(171)를 간소한 구조에 의해 저렴한 가격으로 실현할 수 있다.
[0044] 본 실시형태의 플랙시블 유닛(131)은, 센터 튜브(132)를 구비하고 있으며, 센터 튜브(132)의 양단에 각각 일체로 고정된 내경부(135)와, 한 쌍의 플랜지(111)(111L, 111R)에 각각 체결 고정되는 외경부(136)를 가지며, 이들 내경부(135)와 외경부(136) 사이에 휨부(137)를 설치한 한 쌍의 다이어프램(133)을 구비하고 있다. 그리고 연결 통로(151)는, 센터 튜브(132)의 내측 구멍(142)과 다이어프램(133)에 설치된 개구(138)에 의해 형성되어 있다. 따라서 플랙시블 유닛(131)의 본래적인 구조를 이용하여, 연결 통로(151)를 용이하게 설치할 수 있다.
[0045] (제2 실시형태)
제2 실시형태를 도 3에 근거하여 설명한다. 제1 실시형태와 동일한 부분은 동일한 부호로 나타내며, 설명도 생략한다.
[0046] 본 실시형태는, 구동축(201)과 한쪽의 플랜지(111L)로 이루어지는 세트, 및 종동축(301)과 다른 한쪽의 플랜지(111R)로 이루어지는 세트의 양쪽 모두에 있어서, 이들 두 부재가 일체로 성형되어 있는 구성예이다.
[0047] 일례로서, 구동축(201)과 한쪽의 플랜지(111L)는, 냉간 단조 성형에 의해 일체로 성형되어 있다.
[0048] 다른 일례로서, 구동축(201)과 한쪽의 플랜지(111L)는, 금속제의 파이프 형상 부재의 단부에, 원판형(圓板形)인 금속제의 링 형상 부재를 접합시킴으로써 일체품(一體品)으로서 제조되어 있다. 종동축(301)과 다른 한쪽의 플랜지(111R)도 마찬가지이다. 파이프 형상 부재와 링 형상 부재와의 접합은, 예컨대 용접에 의해 행한다.
[0049] 따라서 구동축(201)과 한쪽의 플랜지(111L)와의 사이, 및 종동축(301)과 다른 한쪽의 플랜지(111R)와의 사이로는, 냉각용 유체가 침투하지 않는다. 이 때문에 내주측 시일부(171B)가 불필요해지므로, 다이어프램 커플링(101)은, 내주측 시일부(171B)를 설치하지 않았다.
[0050] 이러한 구성에 있어서, 본 실시형태의 다이어프램 커플링(101)에 의하면, 제1 실시형태와 동일한 작용 및 효과를 나타낸다. 뿐만 아니라, 내주측 시일부(171B)를 생략할 수 있기 때문에, 부품수 및 제조 공수(工數)의 삭감을 도모하는 것이 가능하다.
[0051] (제3 실시형태)
제3 실시형태를 도 4에 근거하여 설명한다. 제1 실시형태와 동일한 부분은 동일한 부호로 나타내며, 설명도 생략한다.
[0052] 본 실시형태는, 센터 튜브(132)의 내주면에, 펌핑 작용을 발생시키는 요철부(143)를 설치한 구성예이다. 요철부(143)는 나선(螺旋) 궤적 상에 배치되며, 센터 튜브(132)의 회전에 의해, 구동축(201)의 내측 구멍(202)에 의한 중공 영역으로 냉각용 유체를 이송하는 펌핑 작용을 발생시킨다.
[0053] 본 실시형태에서는, 요철부(143)는, 나선 궤적의 전체에 걸쳐 연속적으로 설치되어 있는 것이 아니라, 단속적(斷續的)으로 설치되어 있다. 즉 축방향으로 연장되는 복수 줄의 원활면(圓滑面)(144)에 의해 요철부(143)의 요철 형상은 단절되어, 단속적인 형상으로 되어 있다.
[0054] 센터 튜브(132)의 내주면에 설치된 요철부(143)는, 일례로서, 돌조(突條)에 의해 성형하는 것이 가능하며, 다른 일례로서, 오목한 홈(凹溝)에 의해 성형하는 것이 가능하다. 요철부(143)를 돌조로 성형한 경우에는, 인접하는 돌조 간에 위치하는 센터 튜브(132)의 본래의 내주면은, 오목한 홈을 이룬다. 요철부(143)를 오목한 홈으로 성형한 경우에는, 인접하는 오목한 홈 간에 위치하는 센터 튜브(132)의 본래의 내주면은, 돌조를 이룬다. 따라서 어느 구성예의 경우라 하더라도, 요철부(143)는, 센터 튜브(132)의 내주면에 요철 형상을 부여하게 된다.
[0055] 요철부(143)가 성형되는 나선 궤적은, 종동축(301) 측에서 보았을 때, 반시계 방향으로, 구동축(201) 측으로 진행하는 방향을 갖고 있다. 따라서 구동축(201)의 시계 방향의 회전에 센터 튜브(132)가 연동되어 회전하였을 때, 종동축(301) 측에서 구동축(201) 측으로 냉각용 유체가 이송되는 펌핑 작용이 발생한다.
[0056] 이러한 구성에 있어서, 센터 튜브(132)의 회전에 의해 펌핑 작용이 발생하기 때문에, 종동축(301) 측에서 구동축(201) 측으로 냉각용 유체가 이송된다. 이 때문에 유통 공간(F)으로 냉각용 유체를 흐르게 하기 위한 구동원, 예컨대 순환 펌프를 생략할 수 있다. 혹은 순환 펌프를 설치한다 하더라도, 그 용량을 작게 하여, 순환 펌프의 소형화를 도모할 수 있다.
[0057] (제4 실시형태)
제4 실시형태를 도 5에 근거하여 설명한다. 제3 실시형태와 동일한 부분은 동일한 부호로 나타내며, 설명도 생략한다.
[0058] 본 실시형태는, 제3 실시형태와 마찬가지로, 센터 튜브(132)의 내주면에, 펌핑 작용을 발생시키는 요철부(143)를 설치한 구성예이다. 제3 실시형태와 상이한 것은, 나선 궤적의 전체에 걸쳐서 연속적으로 요철부(143)가 설치되어 있다는 점이다. 따라서 요철부(143)는, 나선 나사 형상을 나타내고 있다.
[0059] 이러한 구성에 있어서, 센터 튜브(132)의 회전에 의해 발생하는 펌핑 작용은, 요철부(143)의 폭, 깊이, 나선의 각도 등의 기본적인 형상이 동일하다면, 제3 실시형태에 기재된 것에 비해 강해진다. 따라서 유통 공간(F) 내의 냉각용 유체의 흐름을 보다 효율적으로 만들어 낼 수 있다.
[0060] (제5 실시형태)
제5 실시형태를 도 6에 근거하여 설명한다. 제4 실시형태와 동일한 부분은 동일한 부호로 나타내며, 설명도 생략한다.
[0061] 본 실시형태는, 구동축(201)의 중공 영역이 데드 엔드(dead end) 형상이며, 막다른 부분이 폐색벽(204)으로 되어 있음을 전제로 하여, 유통 공간(F) 내에 중공 샤프트(145)를 배치한 구성예이다. 중공 샤프트(145)는, 양단이 개구된 중공의 샤프트로서, 구동축(201)의 중공 영역 내에서 폐색벽(204)에 틈새(G2)를 두고 일단측의 개구(146)를 대면시키고, 다이어프램 커플링(101)의 연결 통로(151)에 배치되어 종동축(301)의 중공 영역으로 타단측이 연장되어 있다.
[0062] 중공 샤프트(145)는, 유통 공간(F)의 내부를 이중으로 구획하여, 진행로(往路; FF)와 복귀로(復路; FR)를 만들어 낸다. 즉 유통 공간(F) 내에 있어서 진행로(FF)는, 구동축(201)의 내측 구멍(202), 다이어프램 커플링(101)의 연결 통로(151), 및 종동축(301)의 내측 구멍(302)의 내주벽과 중공 샤프트(145)의 외주면과의 사이의 틈새(G3)에 형성된다. 복귀로(FR)는, 중공 샤프트(145)의 내측 구멍(147)에 의해 형성된다.
[0063] 이러한 구성에 있어서, 구동축(201)이 회전하면, 요철부(143)에 의한 펌핑 작용에 의해, 유통 공간(F) 내의 진행로(FF)에 유체의 흐름이 발생한다. 이에 의해 냉각용 유체는, 종동축(301) 측으로부터 구동축(201) 측을 향해 진행로(FF) 내에서 이송된다. 이송된 냉각용 유체는 폐색벽(204)에 부딪쳐, 진행 방향을 바꾸어 복귀로(FR) 내에서 이송된다. 이렇게 하여 냉각용 유체는 진행로(FF)로부터 복귀로(FR)로 유통되며, 구동축(201) 측에서 도시되지 않은 구동원, 예컨대 모터나 터빈을 냉각한다.
[0064] 따라서 본 실시형태에 의하면, 구동축(201) 측의 유통 공간(F)이 데드 엔드 형상으로 되어 있다 하더라도, 유통 공간(F) 내에 냉각용 유체를 유통시킬 수가 있다.
[0065] (변형예)
실시에 있어서는, 각종 변형이나 변경이 가능하다.
[0066] 예컨대 상기 각 실시형태에서는, 구동축(201) 및 종동축(301)과 이들과 각각 세트를 이루는 한 쌍의 플랜지(111)(111L, 111R)의 세트가, 모두 별개의 부품의 면접합에 의해 일체화되어 있는 일례를 나타내었지만, 실시에 있어서는 이에 구애될 필요는 없다. 구동축(201)과 한쪽의 플랜지(111L)의 세트, 혹은 종동축(301)과 다른 한쪽의 플랜지(111R)의 세트 중 어느 한쪽의 세트를 별개의 부품의 면접합에 의해 일체화해도 된다.
[0067] 본 실시형태에서는, 냉각용 유체로서 냉각수를 예시하였지만, 실시에 있어서는 반드시 이에 한정될 필요는 없고, 오일이나 기체(氣體) 등의, 각종 냉각용 유체를 사용하는 것이 가능하다.
[0068] 그 밖에, 실시에 있어서는 모든 변형이나 변경이 허용된다.
101: 다이어프램 커플링
111, 111L, 111R: 플랜지(연결 부재)
112: 연결 구멍
113: 부착편
131: 플랙시블 유닛(토크 전달부)
132: 센터 튜브
133: 다이어프램
134: 가드
135: 내경부
136: 외경부
137: 휨부
138: 개구
139: 볼트
140: 너트
141: 개구
142: 내측 구멍
143: 요철부
144: 원활면
145: 중공 샤프트
146: 개구
147: 내측 구멍
151: 연결 통로
171: 시일부
171A: 외주측 시일부
171B: 내주측 시일부
172: 홈
173: O링
201: 구동축
202: 내측 구멍
203: 경사면
301: 종동축
302: 내측 구멍
JS1: 접합면
JS2: 접합면
FF: 진행로
FR: 복귀로
G1, G2, G3: 틈새

Claims (7)

  1. 모두 중공(中空)인 구동축 측과 종동축 측에 각각 설치된 한 쌍의 연결 부재와,
    상기 한 쌍의 연결 부재의 사이에 개재(介在)되어, 정렬 불량(misalignment)을 흡수하여 상기 구동축으로부터 상기 종동축으로 토크를 전달하는 토크 전달부와,
    상기 구동축과 상기 종동축의 중공 영역을 연결(連絡)시켜 냉각용 유체의 유통 공간을 형성하는 연결 통로와,
    상기 유통 공간과 외부 공간과의 사이를 밀봉하는 시일부
    를 구비하는 커플링.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토크 전달부는,
    센터 튜브와,
    상기 센터 튜브의 양단에 각각 일체로 고정된 내경부와, 상기 한 쌍의 연결 부재에 각각 체결 고정되는 외경부를 가지며, 이들 내경부와 외경부 사이에 휨부를 설치한 한 쌍의 다이어프램
    을 구비하며,
    상기 연결 통로는, 상기 센터 튜브의 내측 구멍과 상기 다이어프램에 설치된 개구에 의해 형성되어 있는,
    커플링.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시일부는, 상기 한 쌍의 다이어프램의 외경부와 상기 한 쌍의 연결 부재와의 접합면에 각각 설치된 무단 형상(無端狀)의 홈과, 이 홈에 수납된 O링을 구비하고 있는,
    커플링.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구동축 및 상기 종동축과 이들과 각각 세트(組)를 이루는 상기 한 쌍의 연결 부재 중 적어도 하나(一方)의 세트는 별개의 부품의 면접합(面接合)에 의해 일체화되고,
    상기 시일부는, 별개의 부품의 면접합에 의해 일체화된 세트인 두 부재의 접합면에 각각 설치된 무단 형상의 홈과, 이 홈에 수납된 O링을 구비하고 있는,
    커플링.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 구동축 및 상기 종동축과 이들과 각각 세트를 이루는 상기 한 쌍의 연결 부재 중 적어도 하나의 세트는, 일체로 성형되어 있는,
    커플링.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 센터 튜브의 내주면에는, 나선 궤적 상에 배치되며, 상기 센터 튜브의 회전에 의해 냉각용 유체를 상기 구동축의 중공 영역 측으로 이송하는 펌핑 작용을 발생시키는 요철부가 설치되어 있는,
    커플링.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센터 튜브에는, 상기 구동축의 중공 영역의 폐색벽에 일단측을 대면시키고, 상기 종동축의 중공 영역으로 타단측이 연장되는 양면이 개구된 중공 샤프트가 틈새를 두고 배치되어 있는,
    커플링.

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