KR920009818B1 - 탄성 축 커플링 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

탄성 축 커플링

제1도는 본 발명에 따른 축 커플링의 전형적인 실시예의 축방향 단면도.

제2도는 본 발명에 따른 축 커플링의 4개로 분할된 탄성 링 조립체의 부채꼴 절편의 측면도.

제3도는 제2도의Ⅰ-Ⅰ선을 따라 취한 탄성 링 조립체의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 허브 2,3 : 링부재

4 : 링 조립체 5 : 고정플랜지

7 : 격판 링 14,15 : 부채꼴 절편

16,17 : 부채꼴 판 18 : 고무체

본 발명은 디젤엔진의 구동기구 등에 사용하기 위한 탄성 축 커플링에 관한 것이다.

이러한 형태의 탄성 축 커플링의구조에서 가장 중요한 것은 기초는 전달해야 하는 정격 토크이다. 또다른 중요한 정격치는 소요되는 탄성으로서, 이와 연관하여 탄성 링 조립체의 고무재료에 있어서의 비부하(比負荷)능력을 확인해야만 한다. 고무의 허용 전단응력을 고려하면, 소정의 정격토크에 대한 소요 전단면을 구할 수 있다. 또한, 동시에 이러한 탄성을 축 커플링의 주요규격중 1개를 얻을 수 있다.

축 커플링의 원하는 탄성을 얻기위한 요구는, 사용되는 고무재료의 공지 특성에 따라서, 고무의 소요 스프링 길이를 계산함으로써 충분히 얻어질 수 있다. 이에따라, 축 커플링의 주요규격에 대한 또다른 정격치도 얻을 수 있다. 고무체의결정에 대한 이러한 형태의 방법에 따라 전달되어야할 보다 큰 토크에 대한 상응하는 보다 큰 규격을 가지는 회전대칭적 고무체를 얻을 수 있다.

이러한 형태의 축 커플링상의 작동응력에 대해 언급하자면, 상기 축 커플링은 평균적인 구동토크의 전달과는 별도로 구동기구의 불가피한 회전진동에 기인하는 동(動)적 모멘트를 받게된다. 고무체의 규격이 증가할 수록, 기계적 내응력성에 대한 열적 내응력성의 비율은 보다 더 불리해진다. 이와 관련하여, 기계적 비부하는 계산된 규격에 의해 일정하게 남아있는 반면에, 이와 대조적으로, 고무체의 중심범위의 온도는 고무의 열악한 열전도도 때문에 고무체의 확대와 더불어 급격히 상승하게 된다는 것을 주목해야만 한다. 종래의 통상적인 방열수단에 의해, 특정한 수단의 열적 내응력성을 달성할 수 있으나, 이러한 수준은 다수의 적용예에 대해 충분한 것이 되지 못한다. 이와같은 한,탄성 축 커플링의 사용가능성을 판단할 때, 얻을 수 있는 열적 내응력성의 문제가 더욱더 전면에 제기되게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 전술한 형태의 일반적 특성 축 커플링에 있어서, 소정의 기계적 특성에서 보다 상당하게 큰 열적 내응력성을 얻을 수 있게 구성된 탄성 축 커플링을 제공하는 것이며, 특히, 보다 큰 규격을 가지는 고무체에 대하여, 고무체 중심범위의 불가피한 온도상승을 회피하는 것이다.

이러한 본원 발명의 목적 및 다른 목적과 장점들을 첨부도면을 참조로 한 이후의 설명으로부터 보다 명백해질 것이다.

본 발명은, 구동측 및 피동측의 양측의 커플링부재는 하나이상의 탄성 링 조립체에 의해 결합되며, 이 링 조립체는 금속제의 외측 링형판을 가지며, 각각의 링형판은 내측면에 고무체등의 탄성중합체가 경화부착된 몇개의 부채꼴 절편으로 형성되며, 상기 탄성중합체는 동일한 개수의 부채꼴 절편으로 형성되고 출방향의 면내에서 반경방향을 따라 외측으로 증가하는 폭을 가진 사다리꼴 단면형태를 구비하며, 상기 링 조립체는 전체적으로 축방향을 따라 면대칭적으로 접촉하는 관계로 설치되는 두개의 링형 반체(半體)로 형성되며, 하나의 링형 부반체의 부채꼴 절편은 다른 링형 반체의 부채꼴 절편에 대해 부채꼴 절편부의 반만큼 엇갈리게 치우쳐 있으며, 양측 링형 반도체의 금속제 중심 링형판은 외측의 인접위치된 외주 둘레에서 서로에 대해 조임 고정되며, 각각의 상기 부채꼴 절편의 고무체는 원주방향으로 원주를 따라 연장되고 상기 고무체의 축방향 두께에 걸쳐 연장되는 하나이상의 창과, 대략 동축상의 연장되는 상기 창의 곡선형 벽과, 상기 결합된 금속제 링 형판의 부채꼴 절편의 반경방향의 단부면 부근에서 종결되는 상기 창의 단부를 구비하며, 상기 각각의 부채꼴 절편의 두개의 부채꼴 판 각각은 상기 고무체내의 인접한 창문과 완전히 일치하는 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성 축 커플링을 제공한다.

상기 창의 반경방향 위치는, 축 커플링이 작동하는 중에 상기 창에 인접한 고무체의 양부분의 중심 범위에서, 대략 동일한 온도가 발생할 수 있도록 선정되는 것이 유리하다.

본 발명에 의해 얻어지는 이점은, 통상 온도상승이 둘레범위에서 보다 더 크게되는 고무체의 중심범위에서, 창을 형성함으로써 재료가 제거된다는 사실에 기초를 두고 있다. 이에따라, 축 커플링의 어느정도의 기계적 내응력성의 감소는 감수한다할지라도, 이에대한 반대급구로서, 경이로운 열적 내응력성상의 보다 큰 이득을 얻게된다. 종래의 통상의 전체적인 규격과 비교할때, 기계적 내응력성을 감소시키지 않으려고 할 경우, 축 커플링의 외형적 크기를 약간만 더 확대하면 된다. 그러나, 전술한 바와같이, 이러한 외형적 크기 확대와는 상대적으로, 극단적으로 큰 열적 내응력상의 이득이 있게된다. 이러한 원리를 응용하여, 공지의 확대와는 상대적으로, 극단적으로 큰 열적 내응력상의 이득이 있게된다. 이러한 원리를 응용하여, 공지의 축 커플링에서 제기되던 문제점, 즉 고무체의 중심범위에서의 허용될 수 없는 높은 온도상승의 발생을 간단히 제거할 수 있다.

창의 크기는 다음의 절차를 수행하여 결정된다 우선, 소정의 규격 및 공지의 재료특성을 가지는 고무체의 사다리꼴 전단면을, 특정한 열응력에서, 열분포 및 최대 허용온도 한도에 대해 계산함으로써 조사한다. 이에따라, 창의 위치 및 크기를 구하게된다. 열기술에 관한한, 고무체에 있는 고온의 중심은 이러한 절차에서는 필요하지 않다. 그후, 제2단계에 있어서, 결과적으로 생기게 되는, 창의 양측에 위치되는 고무체 부분의 반경방향의 높이를, 특정한 열공급시 상기 양 고무체 부분의 중심에서 대략 같은 온도가 발생할 수 있도록 하여 구하게 된다. 이때, 상기 양부분의 반경방향의 높이는 같지 아니하며, 외측부분의 반경방향의 높이가 내측부분의 반경방향의 높이보다 작다는 것을 발전하게 될 것이다. 이것의 원인은 본질적으로 고무체의 사다리꼴 단면 때문이며, 이러한 이유로, 외측부분은 내측부분 보다 큰 축방향의 연장부를 가지게 된다.

본 발명은 또다른 이점을 가진다. 이러한 이점은 고무체에 있는 창의 인접하는 금속제의 부채꼴 판까지 연장되며, 이에따라, 탄성 링 조립체 전체는 축방향의 통로에 의해 관통되고, 이 통로를 통하여 냉각공기가 흐를 수 있게 된다는 사실에 기인하는 것이다. 이와 동시에, 구동모터와 가까운 축 커플링측에 대한 보다 양호한 배기를 달성할 수 있는데, 상기 축 커플링측은 반대측의 자유면에 비해 보다 높은 열응력을 받는다. 이에 대해서는, 이후에 보다 자세히 설명하기로 한다.

이하에서는 본 발명의 특징들을 보다 상세히 설명한다.

도면을 자세히 참조하면, 도시된 본 발명에 따른 축 커플링의 실시예에 있어서, 탄성 링형 연결조립체는 2개의 동일한 링부재(2,3)으로 형성되며, 이 링부재(2,3)은 그 분리면에 대하여 서로 면대칭적으로 접촉하도록 배치된다. 제1의 강성 커플링부재는 허브(1)로부터 구성되며, 이 허브(1)은 탄성 링 조립체(4)의 링부재(2,3)의 분리면을 지나 축 커플링의 내부까지 연장된다. 또한, 허브(1)의 외측 전면상에는, 구동링(6)의 상대회전 없는 접속을 위한 역할을 하는 고정플랜지(5)가 일체로 형성되어 있다. 허브(1)과 구동링(6) 사이의 결합부재로서, 제1의 커플링부재, 즉 허브(1)과 제2의 커플링부재, 즉 플랜지링(8) 사이에 어느 정도의 축방향 이동성을 허용하는 스프링강으로 된 격판 링(7)이 설치된다.

격판 링(7)은 조임고정링(9)를 사용하여 허브에 대해 상대회전이 없도록 조여지며, 축방향으로 향하는 조임고정력을 발생하기 위하여 여러개의 조임고정볼트(10)을 구비한다. 이러한 볼트(10)은 플랜지(5) 및 조임고정링(9)내의 관통구내에 지지되며, 전체 둘레에 걸쳐 동일한 간격으로 배치된다. 조임고정볼트(10)의 피치원 보다 더 작은 원 위에는, 일직선을 따라 또다른 관통구가 상기 부품(5,9)내에 설치되며, 이들 관통구내에 공지의 조임고정 슬리이브(11)이 마찰에 의해 지지된다. 이러한 조임고정 슬리이브(11)은 조임고정 볼트(10)와 함께 상기 부품(5,9)사이의 상대회전 없는 결합을 제공해준다.

구동링(6)은 내측의 피치원상에, 접속볼트(12)가 끼워져 지지되는 다수의 관통구를 포함한다. 접속볼트(12)의 외측단부는 격판 링(7)의 외측원주상에 설치되는 한정된 탄성을 가진 베어링요소(13)을 통과한다. 이러한 구성은, 접속볼트(12) 또는 구동링(6)에 횡방향의 응력이 가해지는 위험이없이, 측방향을 따라 반대방향으로 격판 링(7)이 굴곡되는 것을 가능하게 해준다. 도시된 실시예에서, 링 조립체(4)의 2개의 반체(2,3)은 각각 4개의 부채꼴 절편으로 구성되며, 배후의 반체(2)의 2개의 부채꼴 절편(15,15a) 및 부채꼴 절편(14)와 또다른 부채꼴 절편(14a)의 일부가 제2도의 측면에 도시되어 있다. 탄성 링 조립체(4)는 제1도로부터 알수 있는대로, 사다리꼴의 단면을 가진다. 이러한 형상은 이미 공지된 것이다. 이와같은 조형은 고무재료의 절약과 동시에, 고무체의 회전축선에 보다 가까운 범위에서의 비틀림 응력이 반경방향을 따라 외측에 있는 범위에서의 비틀림 응력보다 더 작다는 사실을 감안하여 무게를 절약하는데 도움이 된다.

탄성 조립체(4)는 모두 8개의 동일한 부채꼴 절편(14,15)로 조립된다. 각각의 부채꼴 절편은 축방향의 외측 부채꼴 판(16), 축방향의 내측 부채꼴 판(17) 및 이들 부채꼴 판(16,17)의 내부면에 경화 부착된 고무체(18)로 구성된다. 외측 부채꼴 판(16)의 외부에는, 원부분을 따라 연장하는 원주방향의 돌출 테두리(19)가 일체로 형성된다. 회전축선에 대하여 직각으로 연장되는 테두리(19)의 표면은, 구동링(6) 및 플랜지(8)상의 접촉면과 평행하게 배치된다. 링 조립체(4)를 구동링(6) 및 플랜지 링(8)에 조여서 고정시키기 위하여, 결합볼트(20)를 결합시켜야 할 부품들에 있는 일직선상의 구멍내에 삽입하는데, 이 결합볼트(20)은 나사식 단부 및 너트를 구비한다. 반경방향으로 돌출된 링형견부(21.22)는 부채꼴 절편의 중심을 맞추기 위하여, 구동링(6) 및 플랜지 링(8)상에 일체로 형성된다(제1도 참조).

내측의 부채꼴 판(17)은 반경방향의 내,외측 둘레에서만 서로 접촉하고 있으며, 이곳에는, 링형의 평행한 내,외측 접촉면(23,24)이 존재한다(제2도 참조). 상호간의 조임고정은 외측 접촉면에 의해서만 이루어지며, 원주방향으로 연속되게 배치되는 축방향의 관통구(25)는 내측 접촉면(23)의 범위에 설치되며, 조임고정볼트(26)은 이 관통구(25)내에 고정된다.

내측 접촉면(24)와 외측 접촉면(23)사이에는, 부채꼴 판(17)의 하나의 반경방향의 단부면 둘레로부터 반대측의 반경방향의 단부면 둘레까지 연장되는 대규모 공동(27)이 각각의 부채꼴 판(17)의 벽내에 형성된다. 외측의 접촉면(23)은 그 중심에서 노치(31)에 의해 중단되며, 이 노치(31)은 공동(27)을 원주둘레까지 연장시키게 된다.

부채꼴 판(17)의 내측원주 둘레상에는, 반경방향으로 돌출되는 리브(28)이 일체로 형성되며, 이 리브(28)의 자유외면은 허브(1)에 대해 동심적인 공통의 원형선상에 있게 된다. 이러한 리브(28)에 의하여, 탄성 링조립체(4)의 부채꼴 절편(2,3)은 반경방향을 따라 허브(1)에 대해 지지된다. 이때, 허브(12)과 리브(28)사이에는 베어링 부싱(29)가 배치되어 허브(1)에 있는 원주방향의 흠내에 삽입되고, 이에따라 축방향으로 이동 불가능하게 된다. 베어링 부싱(29)의 역할은 2개의강성 커플링부재(1,8) 사이의 상대적인 이동에 대한 리브(28)의 축방향 및 회전방향으로의 활주운동 가능성을 높이는 것이다.

탄성 링 조립체(4)의 2개의 반체(2 또는 3)의 부채꼴 절편(14,15)는 부채골 부재의 반쪽부만큼 서로에 대해 엇갈리게 되어있는 위치에서 서로 조임 고정되어 있다. 이러한 방식으로, 부가적인 지지링 없이, 폐쇄되어지는 강성 링이 형성된다. 부채꼴 절편(14,15)가 교차할때마다, 반경방향의 단부면 간격(30)이 확실하게 남게되며, 이 간격(30)을 통하여, 외부에 있는 공기가 부채꼴 절편의 원주방향으로 연장되고 공동(27)에 의해 형성되는 통로내로 유입된다. 이러한 유입공기는, 커플링의 작동중에 원심력에 의해 내측 부채꼴 판(17)의 중심에 있는 노치(31)의 유출슬롯을 통해 바깥쪽으로 방출됨으로써 강제류가 발생되며, 이러한 강제류는 내측의 부채꼴 판(17), 즉, 이 부채꼴 판(17)에 고정된 고무체(18)에 대한 양호한 냉각을 수행하게 된다.

고무체(18)의 과도한 열응력을 회피하기 위하여, 제2도에 도시된 단면형상을 가진 창(32)를 각 부채꼴 절편(2,3)의 고무체내에 확실하게 남겨둔다. 회전축선에 대해 동심적으로 연장되는 단부벽(34) 및 곡선형 벽(33)을 구비하는 각각의 창(32)는 고무체(18)의 축방향의 두께 전체에 걸쳐 연장된다. 이 창(32)는 내,외측 부채꼴 판(16,17)까지 연속되며, 이들 부채꼴 판(16,17)은 창(32)와 완전히 동일한 개구부(35,35a)를 포함한다.

제1도에서 도시된 바와같이, 창(32)의 반경방향의 외측면에 있는 고무체의 부분은 고무체의 반경방향으로 내측에 설치된 부분보다 더 적은 반경방향의 두께를 가진다. 이것은 창(32)의 반경방향의 위치가 고무체(18)의 창(32)에 인접한 2개부분의중심 범위에서, 축 커플링의 작동중 동일한 온도가 발생할 수 있도록 선정되어진다는 사실과 관련된다.

각 부채꼴 절편의 고무체(18)은 창(32)를 포함하고 있기 때문에, 탄성링 조립체(4)의 하나의 단부면으로부터 또다른 단부면까지 축방향으로 연장되는 통로가 형성되며, 이 통로를 통해, 축 커플링의 작동중, 냉각 공기가 흐르게 된다. 이러한 냉각공기는 창(32)와 인접한 범위에서의 부가적인 고무체(18)의 냉각을 수행한다. 결과적으로, 탄성 축 커플링과 인접한 플라이 휘일 사이의 공간에서 양호한 배기가 달성된다.

이것은, 특히 플라이 휘일의 컵의 형상이고, 축 커플링과 컵의 기저부 사이의 공간에서 비교적 높은 온도가 발생된다. 이것은 다시 말해서, 탄성 축 커플링의 플라이 휘일측이, 통상적으로 그 반대측의 자유면보다 열응력이 보다 높게받는다는 것을 의미한다. 이와같이 플라이 휘일의 구조적 구성에 있어서, 탄성 링 조립체의 범위에 있는, 전술한 본 발명에 따른 축방향으로 연장된 통로에 의하여, 내부공간이 효과적으로 배기될 수 있으며, 이에따라, 축 커플링축의 플라이 휘일의 열응력을 동시에 감소시킬 수 있다. 이상의 설명은 본 발명의 적절한 일 실시예에 대해 설명한 것으로, 본 발명은 상기 실시예에 의해 한정되지 않으며, 이후의 청구범위에서 기재된 본 발명의 사상에서 이탈하지 않는 범위내에서 수정 및 변경이 가능하다.

Claims (2)

1. 구동측 및 피동측의 양측의 강성 커플링부재(1,8)은 하나이상의 탄성 링 조립체(4)에 의해 결합되며, 이 링 조립체는 각각 다수의 부채꼴 절편(14,15)로 형성되는 금속제의외측 링형판(16)을 가지며, 이 링형판의 내측면에는 고무등의 탄성체(18)이 경화 부착되며, 이 탄성체는 동일한 개수의 부채꼴 절편으로 형성되고 축방향의 면내에서 반경방향을 따라 외측으로 증가하는 폭을 가진 사다리꼴 단면형태를 구비하며, 상기 링 조립체는 전체적으로 축방향을 따라 면대칭적으로 접촉하는 관계로 설치되는 2개의 링형반체(2,3)으로 형성되며, 하나의 링형반체의 부채꼴 절편(14)는 다른 링형 반체의 부채꼴 절편(15)에 대해 부채꼴 절편 부분의 반만큼 엇갈리게 치우쳐 있으며, 양측 링형반체의 금속제 중심 링형판(17)은 인접하게 위치된 원주둘레에서 서로에 대해 조여져 고정되며, 각각의 상기 부채꼴 절편의 고무체는 원주방향으로 원주선상을 따라 연장되고 상기 고무체의 축방향 두께 전체에 걸쳐연장되는 하나이상의 창(32)를 포함하며, 상기 창의 곡선형벽(33)은 동축상으로 연장되고 상기 창의 단부벽(34)는 상기 금속제 링형판의 부채꼴 절편의 반경방향의 단부면에 인접하여 종결되며, 상기 각각의 부채꼴 절편의 2개의 부채꼴 판은 상기 고무체내의 인접한 창과 완전히 일치하는 개구부(35,35a)를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 탄성 축 커플링.
2. 제1항에 있어서, 상기 창(32)의 반경방향 위치는, 상기 축 커플링의 작동중, 상기 고무체(18)의 창(32)와 인접한 양부분의 중심 범위에서 동일한 온도가 형성될 수 있게 선정되는 것을 특징으로 하는 탄성축 커플링.

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