WO2016108340A1 - 동력 전달축 - Google Patents

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WO2016108340A1
WO2016108340A1 PCT/KR2015/001987 KR2015001987W WO2016108340A1 WO 2016108340 A1 WO2016108340 A1 WO 2016108340A1 KR 2015001987 W KR2015001987 W KR 2015001987W WO 2016108340 A1 WO2016108340 A1 WO 2016108340A1
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main shaft
transmission shaft
power
flange
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PCT/KR2015/001987
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이문기
고재덕
김금모
송순종
이지만
최영원
이정찬
박진호
김병기
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아이원스 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a power transmission shaft, and more particularly, to a power transmission shaft which is connected between an engine, such as an aircraft, and the gearbox to transmit power.
  • the coupling is a shaft connecting device for connecting the drive shaft and the driven shaft, and various couplings such as fluid coupling, gear coupling, flexible coupling, etc. are provided depending on the shape.
  • a suitable type of coupling is selected in consideration of the proper torque range, the torsional strength, the eccentricity error absorption, the proper rotational speed, etc. according to the intended use.
  • a power transmission shaft is installed between the engine and the gearbox to transmit power of the engine to the gearbox.
  • a flexible couple that absorbs the vibration and shock and keeps the engine's power transmitted to the gearbox even if the shaft center is eccentric between the engine and the power transmission shaft and the gearbox. Rings are used.
  • Such flexible couplings are rigid in the rotational direction but have ductile properties in the axial direction.
  • US Patent Publication No. 4802882 discloses a flexible coupling.
  • Conventional flexible couplings include a first connection part connected to a power transmission shaft, a second connection part connected to a counterpart device (engine or gearbox), and a first connection part disposed between the first connection part and the second connection part. It includes a diaphragm for fluidly connecting the.
  • the diaphragm provides a plurality of diaphragm members between the first and second connecting portions to connect the first and second connecting portions in an axial direction.
  • the flexible coupling absorbs vibrations and shocks generated in the aircraft and at the same time maintains the connection state between the engine, the power transmission shaft, and the gearbox so that the engine power can be transmitted to the gearbox. .
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional power transmission shaft.
  • the conventional power transmission shaft 1 includes a main shaft 13 and a flange 11 provided at both sides of the main shaft 13 and connected to an engine or a gearbox side. .
  • the rear end of the flange 11 is provided with a flexible coupling 12, the flexible coupling 12 is assembled to the flange 11 and the main shaft 13 by welding.
  • the flexible coupling 12 serves to compensate for a phenomenon in which shafts of the engine and the gearbox are inconsistent.
  • the flexible coupling 12 consists of a contoured diaphragm assembly and is configured not to fatigue over a desired life cycle.
  • the power transmission shaft 1 is provided with an anti-flailing mechanism to prevent the shaft from shaking when the flexible coupling 12 is broken. If the power transmission shaft 1 swings in the aircraft, the peripheral devices are damaged, which causes a fatal damage to the aircraft operation.
  • the rocking prevention mechanism may be composed of a ball joint 14.
  • the ball joint 14 restrains the axial and radial movements and functions only for the rotational movement in the center of the flexible coupling 12.
  • the ball joint 14 compensates for the shaft mismatch between the engine side and the gearbox side by the rotated angle.
  • the ball joint 14 may be composed of a ball having a lubricity and a hole formed at the center thereof, and a housing for restraining the ball.
  • the housing is fixed to the flange 11 with bolts or the like.
  • the main shaft 13 is connected to the central holes of both ball joints 14 to restrain the axial fluctuation by constraining the axial and radial movements.
  • the conventional power transmission shaft transmits power between the aircraft engine and the gearbox. If too much torque is applied to the gearbox, the engine will be damaged without safety devices. The aircraft can fly for about 15 minutes without the APU (Auxiliary Power Unit), but will crash immediately if the engine fails. Therefore, in the absence of a torque limiter in the gearbox, the power transmission shaft must act as a fuse for torque to protect the engine.
  • APU Advanced Power Unit
  • the present invention provides a power transmission shaft that can serve as a fuse for excessive torque when excessive torque is applied to the power input side.
  • the present invention provides a power transmission shaft having an improved structure to effectively prevent swinging while sufficiently supporting the speed or load when the rotational speed is a high speed.
  • the power transmission shaft comprises a main shaft for connecting a power unit, a flange provided on both sides of the main shaft coupled to the power unit, and a flexible coupling extending in the radial direction of the main shaft ; It is formed on at least one portion of the main shaft and the flange, and provided with a power cut-off unit that breaks the power by breaking the main shaft or flange when a predetermined torque is applied.
  • the power transmission shaft according to the present invention improves safety by acting as a fuse for excessive torque when excessive torque is applied to the power input side, prevents the phenomenon of sparks splashing when the flange or shaft is broken, and is easy to process. In the case where the rotation speed is high, the swing can be effectively prevented while sufficiently supporting the speed or the load.
  • 1 is a cross-sectional view showing a conventional power transmission shaft
  • FIG. 2 is a front view schematically showing a power transmission shaft according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a power transmission shaft according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a power transmission shaft according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a power transmission shaft according to a modification of FIG. 4,
  • FIG. 6 and 7 are cross-sectional views showing a power transmission shaft according to another modification of FIG. 4,
  • FIG. 8 is a sectional view showing a power transmission shaft according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view schematically showing a power transmission shaft according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a cross-sectional view showing a power transmission shaft according to an embodiment of the present invention.
  • the left-right direction of FIG. 3 is an "axial direction", and an up-down direction is a "radial direction”.
  • the power transmission shaft 7 connects power between the engine 8 and the gearbox 9 of the aircraft.
  • the power transmission shaft 7 extends in the radial direction of the main shaft 71 connecting the power unit, the flange 72 provided on both sides of the main shaft 71 and coupled to the power unit, and the main shaft 71. It comprises a flexible coupling 73 is formed.
  • the power transmission shaft 7 has a power interruption portion.
  • the power cutoff part is formed on at least one portion of the main shaft 71 and the flange 72 to break the main shaft 71 or the flange 72 when a predetermined torque or more is applied to cut off the power.
  • the power cut-off portion is composed of a notch groove 74.
  • the notch groove 74 is formed on the outer circumferential surface of at least one of the main shaft 71 and the flange 72 and is recessed inward in the radial direction.
  • the notch groove 74 is formed to have a smaller width from the outer side to the inner side in the radial direction, and may be formed in a substantially "V" shape.
  • the artificial notch groove 74 is artificially formed between the diaphragm and the flange surface of the flexible coupling 73.
  • the shortest area is to be broken by shear force.
  • the power transmission shaft 7 further includes a screening film 75.
  • the shielding film 75 is formed on the outer side in the radial direction with respect to the notch groove 74 and covers at least a portion of the notch groove 74 so as to prevent scattering of the flame.
  • a portion of the shielding film 75 is opened radially outward. As a part of the shielding film 75 is opened, it is easy to process and lower the manufacturing cost. In this case, the open portion of the shielding film 75 may face the flexible coupling 73 side, thereby preventing the flame from directly escaping.
  • the notch groove 74 is formed on at least one of the power input side and the power output side. In this embodiment, the notch groove 74 is formed in the flange 72 and disposed on the power input side.
  • FIG. 4 is a sectional view showing a power transmission shaft according to another embodiment of the present invention.
  • the embodiment shown in FIG. 4 further includes a ball joint as compared to the embodiment shown in FIG. 3, and descriptions thereof will be omitted.
  • the power transmission shaft 7 has a ball joint 76.
  • the ball joint 76 is provided between the main shaft 71 and the flange 72 to prevent rocking of the main shaft 71.
  • the ball joint 76 constrains axial and radial movement and allows movement in the rotational direction.
  • the ball joints 76 and 77 are fixed to the sides of the flange 72.
  • a lubricant is configured at the rotating portion of the ball joint.
  • the ball joint 76 may include a ball 762 having a lubricity and a hole formed at the center thereof, and a housing 761 restraining the ball 762.
  • the housing 761 is fixed to the flange 72 with a bolt or the like.
  • the main shaft 71 is connected to the central holes of both ball joints 76 to restrict the axial and radial movements to prevent axial fluctuations.
  • the ball joint 76 shown in this embodiment is implemented in the form of a sleeve bearing (Sleeve bearing).
  • 5 is a cross-sectional view illustrating a power transmission shaft according to a modified example of FIG. 4. 5 has a difference that the notch groove is formed in the main shaft as compared with the embodiment shown in FIG. 4, and a description thereof will be omitted.
  • the notch groove 74 is formed to be recessed inward in the radial direction on the outer circumferential surface of the main shaft 71.
  • the shielding film 75 extends in the radial direction from the outer circumferential surface of the main shaft 71 and extends in the axial direction again at the extended end side to cover the notch groove 74.
  • the functions of the notch groove 74 and the shielding film 75 are the same as in the above-described embodiment.
  • FIG. 6 and 7 are cross-sectional views illustrating a power transmission shaft according to another modified example of FIG. 4.
  • the notch groove 74 may be formed not only on the power input side but also on the power output side. If necessary, the notch groove 74 may be formed on both the power input side and the power output side. As described above, the depth and position of the notch grooves 74 may be appropriately changed in design.
  • the shielding film 75 of the present invention is provided on the outer side of the notched groove 74 to prevent such a flame phenomena.
  • Figure 8 is a cross-sectional view showing a power transmission shaft according to another embodiment of the present invention.
  • the power transmission shaft 7 includes a main shaft 71 connecting the power unit and a flange provided at both sides of the main shaft 71 to be coupled to the power unit. 72 and a flexible coupling 73 extending in the radial direction of the main shaft 71.
  • the power transmission shaft 7 is provided with a ball joint.
  • the ball joint is composed of a ball bearing 77.
  • the ball bearing 77 is provided between the main shaft 71 and the flange 72 to prevent the main shaft 71 from shaking.
  • the ball bearing 77 constrains axial and radial movement and allows movement in the rotational direction.
  • the ball bearing 77 may be composed of a housing 771 fixed to the flange 72 and a plurality of balls 772 interposed between the housing 771 and the main shaft 71.
  • the ball bearing 77 has point contact at the time of rotation, and is optimized for a relatively high speed environment.
  • the ball bearing 77 has an advantage in a relatively high speed environment when the rotational speed of the power transmission shaft is a high speed compared to the sleeve bearing.
  • the ball bearing 77 is composed of a housing 771 fixed to the flange 72, and a bearing 772 provided between the housing 771 and the main shaft 71.
  • the bearing 772 has an outer ring 773, an inner ring 774 and a ball 775.
  • the outer ring 773 is in contact with the housing 771 side
  • the inner ring 774 is in contact with the main shaft 71 side
  • the ball 775 is provided between the outer ring 773 and the inner ring 774.
  • the center of the bearing 772 coincides with the center line c in the axial direction of the flexible coupling 73.
  • the bearing 772 is self-aligning.
  • the flexible coupling 73 may rotate (bent) with respect to the center of the ball bearing 77 and is restrained by the spherical surface of the outer ring 773 in the axial direction.
  • step portions 78 and 79 are formed on one surface of the housing 771 and one surface of the main shaft 71 so that the preload is applied when the housing 771 of the ball bearing 77 is coupled in the axial direction. .

Abstract

본 발명에서는 동력입력 측에 과도한 토크가 걸릴 경우 과도한 토크에 대한 휴즈 역할을 수행할 수 있는 동력 전달축이 게시된다. 동력 전달축은 동력장치를 연결하는 메인 샤프트와, 상기 메인 샤프트의 양측에 구비되어 동력장치와 결합되는 플랜지와, 상기 메인 샤프트의 반경 방향으로 연장 형성되는 플렉시블 커플링을 포함하여 이루어지며; 상기 메인 샤프트와 플랜지 중 적어도 하나의 일부분에 형성되어, 일정 이상의 토크가 걸릴 때 상기 메인 샤프트 또는 플랜지를 파단시켜 동력을 차단하는 동력차단부를 구비한다. 따라서, 동력입력 측에 과도한 토크가 걸릴 경우 과도한 토크에 대한 휴즈 역할을 수행하여 안전성을 향상시키고, 플랜지 또는 샤프트의 파단시 불꽃이 튀기는 현상을 방지하며, 가공이 용이할 뿐 아니라, 회전 속도가 고속인 경우 속도 또는 하중을 충분히 지지하면서 요동을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

동력 전달축
본 발명은 동력 전달축에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항공기 등의 엔진과 기어박스의 사이에 연결되어 동력을 전달하는 기능을 수행하는 동력 전달축에 관한 것이다.
일반적으로 커플링은 구동축과 종동축을 연결하는 축 연결 장치로서, 형태에 따라 유체커플링, 기어커플링, 플렉시블 커플링 등의 다양한 커플링이 제공되고 있다. 아울러, 사용처에 따른 적정 토크범위, 비틀림 강도, 편심오차 흡수도, 적정 회전수 등을 고려하여 적절한 형태의 커플링이 선정된다.
일 예로, 항공기의 경우에는 엔진과 기어박스의 사이에 동력 전달축이 설치되어 엔진의 동력을 기어박스에 전달한다. 이 경우, 항공기의 특성상 진동과 충격이 발생하게 되므로, 이러한 진동과 충격을 흡수함과 아울러 엔진과 동력 전달축 및 기어박스 간에 축 중심이 편심 되더라도 엔진의 동력이 기어박스에 계속 전달되도록 하는 플렉시블 커플링이 사용된다. 이러한 플렉시블 커플링은 회전 방향으로는 강성이지만, 축 방향으로는 연성의 성질을 갖는다.
선 출원된 미국등록특허공보 제4802882호에는 플렉시블 커플링이 게시된바 있다. 종래의 플렉시블 커플링은 동력전달축과 연결되는 제1 연결부와, 상대장치(엔진 또는 기어박스)와 연결되는 제2 연결부와, 제1 연결부와 제2 연결부의 사이에 배치되어 제1,2 연결부를 유동가능하게 연결하는 다이어프램을 포함하여 이루어진다.
다이어프램은 제1,2 연결부의 사이에 복수개의 다이어프램 부재를 설치하여 제1,2 연결부를 축 방향으로 유동가능하게 연결한다. 플렉시블 커플링은 항공기에 발생하는 진동이나 충격을 흡수함과 동시에 상기 엔진, 동력 전달축, 기어박스간에 축 중심이 편심 되더라도 서로 간의 연결상태를 유지하여 엔진의 동력이 기어박스에 전달될 수 있도록 한다.
도 1은 종래의 동력 전달축을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 동력 전달축(1)은 메인 샤프트(13)와, 메인 샤프트(13)의 양측에 구비되어 엔진 또는 기어박스 측과 연결되는 플랜지(11)를 포함하여 이루어진다. 플랜지(11)의 후단에는 플렉시블 커플링(12)이 구비되며, 플렉시블 커플링(12)은 플랜지(11)와 메인 샤프트(13)에 용접으로 조립된다. 플렉시블 커플링(12)은 엔진과 기어박스의 축이 불일치되는 현상을 보상하는 기능을 한다.
상기 플렉시블 커플링(12)은 컨투어드 다이아프램(Contoured Diaphragm) 결합체로 구성되며, 원하는 수명 주기 동안 피로파괴되지 않도록 구성된다. 동력 전달축(1)은 플렉시블 커플링(12)이 파손되었을 때 축이 요동치는 현상(Whirling, Whipping)을 방지하기 위해 요동방지기구(Anti-flailing)를 구비한다. 만약, 동력 전달축(1)이 항공기 내에서 요동치게 되면 주변 장치들을 파손시켜 항공기 운항에 치명적인 손상을 주게 된다.
요동방지기구는 볼 조인트(14)로 구성될 수 있다. 볼 조인트(14)는 축 방향과 반경 방향의 운동은 구속하고, 플렉시블 커플링(12)의 중심부에서 회전 운동만을 허용하는 기능을 수행한다. 볼 조인트(14)는 회전된 각도만큼 엔진 측과 기어박스 측의 축 불일치를 보상한다. 볼 조인트(14)는 윤활성을 갖고 중앙에 홀이 형성된 볼과, 상기 볼을 구속하는 하우징으로 구성될 수 있다. 하우징은 플랜지(11)에 볼트 등으로 고정된다. 메인 샤프트(13)는 양측 볼 조인트(14)의 중앙 홀과 연결되어 축 방향 및 반경 방향 움직임이 구속됨으로써 축 요동을 방지하게 된다.
이와 같이, 종래의 동력 전달축은 항공기 엔진과 기어박스 사이의 동력을 전달한다. 만약, 기어박스에 과도한 토크가 걸릴 경우 안전장치가 없으면 엔진이 손상된다. 항공기는 APU(Auxiliary Power Unit)가 없어도 15분가량 비행이 가능 하지만, 엔진이 고장 나는 경우 즉시 추락하게 된다. 따라서, 기어박스 내에 토크 제한장치가 없을 경우, 엔진을 보호하기 위하여 동력 전달축이 토크에 대한 휴즈 역할을 해야 한다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 동력입력 측에 과도한 토크가 걸릴 경우 과도한 토크에 대한 휴즈 역할을 수행할 수 있는 동력 전달축을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 회전 속도가 고속인 경우 속도 또는 하중을 충분히 지지하면서 요동을 효과적으로 방지할 수 있도록 개선된 구조를 갖는 동력 전달축을 제공한다.
본 발명에 따른 동력 전달축은 동력장치를 연결하는 메인 샤프트와, 상기 메인 샤프트의 양측에 구비되어 동력장치와 결합되는 플랜지와, 상기 메인 샤프트의 반경 방향으로 연장 형성되는 플렉시블 커플링을 포함하여 이루어지며; 상기 메인 샤프트와 플랜지 중 적어도 하나의 일부분에 형성되어, 일정 이상의 토크가 걸릴 때 상기 메인 샤프트 또는 플랜지를 파단시켜 동력을 차단하는 동력차단부를 구비한다.
본 발명에 따른 동력 전달축은 동력입력 측에 과도한 토크가 걸릴 경우 과도한 토크에 대한 휴즈 역할을 수행하여 안전성을 향상시키고, 플랜지 또는 샤프트의 파단시 불꽃이 튀기는 현상을 방지하며, 가공이 용이할 뿐 아니라, 회전 속도가 고속인 경우 속도 또는 하중을 충분히 지지하면서 요동을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 동력 전달축을 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력 전달축을 개략적으로 도시한 정면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력 전달축을 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 동력 전달축을 도시한 단면도이며,
도 5는 도 4의 변형 예에 따른 동력 전달축을 도시한 단면도이고,
도 6 및 도 7은 도 4의 다른 변형 예에 따른 동력 전달축을 도시한 단면도이며,
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 동력 전달축을 도시한 단면도이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 동력 전달축의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력 전달축을 개략적으로 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력 전달축을 도시한 단면도이다.
이하의 설명에서, 도 3의 좌우 방향이 "축 방향"이고, 상하 방향이 "반경 방향"이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동력 전달축(7)은 항공기의 엔진(8)과 기어박스(9)의 사이를 연결하여 동력을 전달한다. 동력 전달축(7)은 동력장치를 연결하는 메인 샤프트(71)와, 메인 샤프트(71)의 양측에 구비되어 동력장치와 결합되는 플랜지(72)와, 메인 샤프트(71)의 반경 방향으로 연장 형성되는 플렉시블 커플링(73)을 포함하여 이루어진다.
또한, 동력 전달축(7)은 동력차단부를 구비한다. 동력차단부는 메인 샤프트(71)와 플랜지(72) 중 적어도 하나의 일부분에 형성되어, 일정 이상의 토크가 걸릴 때 메인 샤프트(71) 또는 플랜지(72)를 파단시켜 동력을 차단하는 기능을 수행한다.
상기 동력차단부는 노치홈(74)으로 구성된다. 노치홈(74)은 메인 샤프트(71)와 플랜지(72) 중 적어도 하나의 외주면에 형성되는 것으로서, 반경 방향 내측으로 요입 형성된다. 노치홈(74)은 반경 방향으로 외측에서 내측으로 갈수록 폭이 작아지도록 형성되며, 대략 "V"자 형상으로 이루어질 수 있다.
APU(Auxiliary Power Unit) 기어박스(9) 측에 과도한 부하(토크)가 순간적으로 작용할 경우, 플렉시블 커플링(73)의 다이아프램과 플랜지면 사이에 인위적으로 노치홈(74)을 형성시킴에 따라 최단면적이 전단력으로 파단되게 하는 것이다. 노치홈(74)의 깊이 또는 최소 살두께를 적용하여 연산에 따라 파단 토크를 예측 가능하며, 요구 사항을 반영하여 원하는 형상으로 설계 가능하다.
또한, 동력 전달축(7)은 가림막(75)을 더 구비한다. 가림막(75)은 노치홈(74)에 대해 반경 방향으로 외측에 형성되고 노치홈(74)의 적어도 일부를 커버하여, 불꽃의 비산을 방지하는 기능을 수행한다. 상기 가림막(75)의 일부분은 반경 방향 외측으로 개방된다. 가림막(75)의 일부분이 개방됨에 따라, 가공이 용이하여 제조 단가를 낮출 수 있다. 이 경우, 상기 가림막(75)의 개방 부위는 플렉시블 커플링(73) 측을 향하도록 하여, 불꽃이 직접적으로 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.
상기 노치홈(74)은 동력입력 측과 동력출력 측 중 적어도 하나에 형성된다. 본 실시 예에서, 노치홈(74)은 플랜지(72)에 형성되었으며, 동력입력 측에 배치되었다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 동력 전달축을 도시한 단면도이다. 도 4에 도시된 실시 예는 도 3에 도시된 실시 예와 비교하여 볼 조인트를 더 구비하며, 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 4를 참조하면, 동력 전달축(7)은 볼 조인트(76)를 구비한다. 볼 조인트(76)는 메인 샤프트(71)와 플랜지(72)의 사이에 구비되어, 메인 샤프트(71)의 요동을 방지한다. 볼 조인트(76)는 축 방향 및 반경 방향의 움직임을 구속하고, 회전 방향의 움직임을 허용한다. 상기 볼 조인트(76)(77)는 플랜지(72)의 측면에 고정된다. 아울러, 상기 볼 조인트의 회전 부위에 윤활제가 구성된다.
볼 조인트(76)는 윤활성을 갖고 중앙에 홀이 형성된 볼(762)과, 상기 볼(762)을 구속하는 하우징(761)으로 구성될 수 있다. 하우징(761)은 플랜지(72)에 볼트 등으로 고정된다. 메인 샤프트(71)는 양측 볼 조인트(76)의 중앙 홀과 연결되어 축 방향 및 반경 방향 움직임이 구속됨으로써 축 요동을 방지하게 된다. 본 실시 예에서 도시된 볼 조인트(76)는 슬리브 베어링(Sleeve bearing)의 형태로 구현된 것이다.
도 5는 도 4의 변형 예에 따른 동력 전달축을 도시한 단면도이다. 도 5에 도시된 실시 예는 도 4에 도시된 실시 예와 비교하여 노치홈이 메인 샤프트에 형성된 것이 차이가 있으며, 중복되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 5를 참조하면, 노치홈(74)은 메인 샤프트(71)의 외주면에 반경 방향으로 내측으로 요입되게 형성된다. 이 경우, 가림막(75)은 메인 샤프트(71)의 외주면으로부터 반경 방향으로 연장되고, 이 연장된 단부 측에서 다시 축 방향으로 연장되어 노치홈(74)을 커버한다. 노치홈(74) 및 가림막(75)의 기능은 전술한 실시 예와 같다.
한편, 도 6 및 도 7은 도 4의 다른 변형 예에 따른 동력 전달축을 도시한 단면도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 것처럼, 노치홈(74)은 동력입력 측 뿐 아니라 동력출력 측에 형성되는 것도 가능하다. 필요에 따라, 노치홈(74)은 동력입력 측 및 동력출력 측 모두에 형성될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 노치홈(74)의 깊이, 위치는 적절히 설계 변경 가능할 것이다.
다시 도 3을 참조하면, 플랜지(72)의 노치홈(74) 측이 절단되면 엔진(8) 측의 플랜지가 회전하게 되고, 절단된 반대 측은 회전이 정지된다. 이때, 엔진(8) 측과 기어박스(9) 측의 축 일치가 이루어지지 않으면, 볼 조인트의 볼을 기준으로 서로의 축이 엇갈리게 된다. 이때, 절단면의 회전 측과 정지 측이 맞닿게 되어 회전 측이 정지 측을 마찰로 회전시키려는 힘이 작용하게 된다.
이 경우, 정지 측의 토크가 과도해 마찰력으로 구동시킬 수 없는 상황이 되면, 상대 운동이 일어나고 마찰로 인한 불꽃이 튀게 된다. 이 불꽃이 사방으로 튀게 되면 주변 장치의 기름기가 있는 곳에서 화재를 일으킬 수 있다. 본 발명의 가림막(75)은 노치홈(74)의 외측에 구비되어 이러한 불꽃 튐 현상을 방지하는 것이다.
한편, 도 8은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 동력 전달축을 도시한 단면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 동력 전달축(7)은 동력장치를 연결하는 메인 샤프트(71)와, 메인 샤프트(71)의 양측에 구비되어 동력장치와 결합되는 플랜지(72)와, 메인 샤프트(71)의 반경 방향으로 연장 형성되는 플렉시블 커플링(73)을 포함하여 이루어진다. 아울러, 동력 전달축(7)은 볼 조인트를 구비한다.
볼 조인트는 볼 베어링(77)으로 구성된다. 볼 베어링(77)은 메인 샤프트(71)와 플랜지(72)의 사이에 구비되어, 메인 샤프트(71)의 요동을 방지하는 기능을 수행한다. 볼 베어링(77)은 축 방향 및 반경 방향의 움직임을 구속하고 회전 방향의 움직임을 허용한다. 볼 베어링(77)은 플랜지(72)에 고정되는 하우징(771) 및 하우징(771)과 메인 샤프트(71)의 사이에 개재되는 다수의 볼(772)로 구성될 수 있다.
볼 베어링(77)은 회전시 점 접촉이 이루어지는 것으로, 비교적 고속의 환경에 최적화된다. 볼 베어링(77)은 동력 전달축의 회전 속도가 고속인 경우 슬리브 베어링에 비해 상대적으로 고속 환경에서 강점이 있다.
상기 볼 베어링(77)은 플랜지(72)에 고정되는 하우징(771)과, 하우징(771)과 메인 샤프트(71)의 사이에 구비되는 베어링(772)으로 구성된다. 상기 베어링(772)은 외륜(773), 내륜(774) 및 볼(775)을 구비한다. 외륜(773)은 하우징(771) 측에 접하고, 내륜(774)은 메인 샤프트(71) 측에 접하며, 볼(775)은 외륜(773)과 내륜(774)의 사이에 구비된다.
외륜(773)의 내측면에 구형상(776)을 가지며, 베어링(772)의 중심은 플렉시블 커플링(73)의 축 방향으로 중심선(c)과 일치한다. 따라서, 베어링(772)은 자동 조심이 이루어진다. 아울러, 플렉시블 커플링(73)이 볼 베어링(77)의 중심을 기준으로 회전(굽힘)을 할 수 있고 축 방향으로도 외륜(773)의 구면에 의해 구속이 이루어진다.
아울러, 상기 볼 베어링(77)의 하우징(771)이 축 방향으로 결합될 때 예압이 걸리도록 하우징(771)의 일면과 메인 샤프트(71)의 일면에 단차 부위(78)(79)를 구성한다.
지금까지 본 발명에 따른 동력 전달축은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 동력장치를 연결하는 메인 샤프트(71)와, 상기 메인 샤프트(71)의 양측에 구비되어 동력장치와 결합되는 플랜지(72)와, 상기 메인 샤프트(71)의 반경 방향으로 연장 형성되는 플렉시블 커플링(73)을 포함하여 이루어지는 동력 전달축에 있어서,
    상기 메인 샤프트(71)와 플랜지(72) 중 적어도 하나의 일부분에 형성되어, 일정 이상의 토크가 걸릴 때 상기 메인 샤프트(71) 또는 플랜지(72)를 파단시켜 동력을 차단하는 동력차단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 동력차단부는,
    상기 메인 샤프트(71)와 플랜지(72) 중 적어도 하나의 외주면에 형성되는 것으로서 반경 방향 내측으로 요입 형성되는 노치홈(74)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 노치홈(74)에 대해 반경 방향으로 외측에 형성되고 노치홈(74)의 적어도 일부를 커버하여, 불꽃의 비산을 방지하는 가림막(75)을 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 가림막(75)의 일부분은 반경 방향 외측으로 개방되는 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 가림막(75)의 개방 부위가 플렉시블 커플링(73) 측을 향하는 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 노치홈(74)은 동력입력 측과 동력출력 측 중 적어도 하나에 형성되는 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 메인 샤프트(71)와 플랜지(72)의 사이에 구비되어 메인 샤프트(71)의 요동을 방지하는 것으로서, 축 방향 및 반경 방향의 움직임을 구속하고 회전 방향의 움직임을 허용하는 볼 조인트(76)(77)를 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 볼 조인트(76)(77)는 플랜지(72)의 측면에 고정되는 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 볼 조인트의 회전 부위에 윤활제가 구성되는 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
  10. 동력장치를 연결하는 메인 샤프트(71)와, 상기 메인 샤프트(71)의 양측에 구비되어 동력장치와 결합되는 플랜지(72)와, 상기 메인 샤프트(71)의 반경 방향으로 연장 형성되는 플렉시블 커플링(73)을 포함하여 이루어지는 동력 전달축에 있어서,
    상기 메인 샤프트(71)와 플랜지(72)의 사이에 구비되어 메인 샤프트(71)의 요동을 방지하는 것으로서, 축 방향 및 반경 방향의 움직임을 구속하고 회전 방향의 움직임을 허용하는 볼 베어링(77)으로 구성된 볼 조인트를 구비하는 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 볼 베어링(77)은 플랜지(72)에 고정되는 하우징(771)과, 상기 하우징(771)과 메인 샤프트(71)의 사이에 구비되는 베어링(772)으로 구성되며;
    상기 베어링(772)은 외륜(773), 내륜(774) 및 볼(775)을 구비하고, 상기 외륜(773)의 내측면에 구형상(776)을 가지며, 베어링(772)의 중심은 플렉시블 커플링(73)의 축 방향으로 중심선(c)과 일치하는 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 볼 베어링(77)의 하우징(771)이 축 방향으로 결합될 때 예압이 걸리도록 하우징(771)의 일면과 메인 샤프트(71)의 일면에 단차 부위(78)(79)를 구성한 것을 특징으로 하는 동력 전달축.
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