KR101682172B1

KR101682172B1 - 샤프트 커플링

Info

Publication number: KR101682172B1
Application number: KR1020110015920A
Authority: KR
Inventors: 슌지 후지이; 지 후지이; 신이치 우메다
Original assignee: 가부시키가이샤 츠바키이안도에무
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2016-12-02
Also published as: JP2011208722A; KR20110109833A; TW201135094A; CN102207135A; TWI513921B; JP5236678B2

Abstract

(과제)
본 발명은, 축고정부의 강도와 축의 체결력을 향상시키고, 전달 토크, 비틀림 강성이 높고, 제조에 있어서 시간을 요하지 않는 샤프트 커플링을 제공하는 것을 과제로 한다.
(해결수단)
본 발명의 샤프트 커플링은, 축을 삽입하기 위한 축구멍부(22), 축구멍부(22)와 평행하게 형성된 세로 슬릿(28), 축고정부(20)의 축직각방향으로 형성된 가로 슬릿을 구비한다. 슬릿의 나머지 부분인 남은 두께부(20a)는, 세로 슬릿을 경계로 하여 부등분하게 형성되어 있고, 가로 슬릿의 저부(25)는, 축심을 경계로 하여 세로 슬릿(28)에 가까운 것(25a)이 원호 모양, 먼 것(25b)이 직선 모양을 이루도록 형성되어 있다. 슬릿 저부(25)를 이러한 형상으로 함으로써 슬릿 저부가 직선 모양의 샤프트 커플링에 비하여 축고정부의 강도가 강하게 되고, 전달 토크, 비틀림 강성이 높은 것에 추가하여, 제조시간도 짧다. 또한 슬릿 저부가 원호 모양의 샤프트 커플링보다 클램프부가 휘어지기 쉬워서 축의 체결력이 강하다.

Description

샤프트 커플링{SHAFT COUPLING}

본 발명은, 축(軸)과 축을 연결하기 위한 샤프트 커플링(shaft coupling)에 관한 것이다.

샤프트 커플링은, 축을 연장하거나 일방(一方)의 축으로부터 타방(他方)의 축으로 동력을 전달하기 위하여 사용되며, 종래로부터 다양한 것이 제안되어 있다.

그 일례로서, 특허문헌1과 특허문헌2에 나타나 있는 것이 있다.

일본국 공개특허 특개2005-273790호 공보 일본국 특허 제3382585호 공보

특허문헌1에는, 축고정부(軸固定部)의 외주면으로부터 축구멍과 축선(軸線)과 교차하는 방향으로 형성된 축직각방향 슬릿(slit)의 저부(低部)의 지름방향 단면이 대략 직선 모양으로 되어 있고, 외주측을 원호 모양으로 후퇴시킨 볼록한 모양의 단면을 구비하는 플렉시블 샤프트 커플링(flexible shaft coupling)이 개시되어 있다. 특허문헌1의 발명에 의하면, 축고정부의 외주측에 걸리는 응력(應力)이 최대가 되는 것을 고려하여 상기한 형상의 볼록한 모양의 단면을 형성함으로써, 외주측으로의 응력 집중에 의하여 발생하고 있었던 샤프트 커플링의 균열이나 파손을 방지할 수 있다라고 되어 있다.

특허문헌2의 발명에서는, 슬릿 저부의 지름방향 단면이 원호 모양으로 되어 있다. 이렇게 함으로써 축고정부에 대한 슬릿의 파이는 양이 얕아지더도 축의 체결강도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 제조도 용이하다라고 되어 있다.

도5(a)는 특허문헌1에 있어서의 플렉시블 샤프트 커플링의 축고정부(40)의 지름방향 단면을 나타내는 도면이다.

도5(a)에 나타나 있는 바와 같이 특허문헌1의 발명은, 슬릿 저부(slit 低部)(41)의 지름방향 단면이 대략 직선 모양으로 되어 있다.

이와 같이 슬릿 저부(41)의 지름방향 단면이 직선 모양인 경우에 남은 두께부(42)의 단면적이 작아지기 때문에, 축고정부의 강도가 약하고 또한 전달 토크(傳達 torque), 비틀림 강성(torsional 剛性)이 낮아지게 된다. 또한 특허문헌1의 발명에서는, 슬릿 저부(41)의 외주측을 원호 모양으로 후퇴시키고 있기 때문에, 그만큼 남은 두께부(42)의 면적이 작아지고 있다.

도6은 저부가 직선 모양인 축직각방향 슬릿(41')의 제조공정을 나타내는 도면이다. 우선 축고정부(40')의 외주단(外周端)(44a)에 메탈 톱(metal saw)(60)을 하강시키고, 축심(軸心)까지 메탈 톱(60)을 이동시킨다(도6(a), (b) 참조).

그 후에 도6(c)에 나타나 있는 바와 같이 축고정부(40')의 일방의 외주단(44b)까지 메탈 톱(60)을 더 이동시키고, 메탈 톱(60)을 그대로 상측으로 이동시켜서 완성한다.

따라서 메탈 톱(60)의 이동거리는 축고정부(40')의 외경에 상당하기 때문에, 제조에 시간이 걸린다는 문제도 있다. 특허문헌1과 같이 외주단(44a와 44b)을 원호 모양으로 후퇴시키면, 제조에 시간을 더 요한다는 것은 명백하다.

다음에 도5(b)는 특허문헌2에 있어서의 샤프트 커플링의 축고정부(50)의 지름방향 단면을 나타내는 도면이다.

상기한 바와 같이 특허문헌2의 발명에서는, 축직각방향 슬릿 저부(51)의 지름방향 단면이 원호 모양으로 되어 있다.

슬릿 저부(51)가 원호 모양인 경우에, 축직각방향 슬릿의 파이는 깊이를 동일하게 하였을 경우의 저부가 직선 모양의 샤프트 커플링보다 남은 두께부(52)의 면적이 커지게 된다. 이것은 어느 쪽의 경우에도 슬릿 저부의 중심방향 연장선은 축심을 지나도록 설계되기 때문이다. 또한 제조에 있어서도 메탈 톱을 축심까지 이동시키고, 그대로 상측으로 이동시킨 후에 후퇴시키는 것만으로 완료하기 때문에, 제조가 용이하여 시간도 걸리지 않는다.

그러나 클램프용 볼트(clamp用 bolt)(54)의 중심으로부터 슬릿 저부(51)의 단부(端部)(56)까지의 길이(L')는, 슬릿 저부가 직선 모양인 경우보다 짧아지게 된다. 따라서 슬릿 저부가 직선 모양인 샤프트 커플링에 비하여 클램프부가 휘어지기 어려워서 축의 체결력이 약하다는 문제가 있었다.

여기에서 본 발명은 종래기술의 상기 문제점에 고려하여 이루어진 것으로서, 남은 두께부의 단면적을 확보함으로써 축고정부의 강도를 높이고 또한 축의 체결력이 강하고 제조에도 시간을 요하지 않는 샤프트 커플링의 제공을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 축(軸)을 고정하기 위한 축구멍부와, 상기 축구멍부와 평행하게 형성된 세로 슬릿(縱 slit)을 구비하고, 상기 세로 슬릿을 상기 축과 직각방향으로 체결하는 클램프용 볼트(clamp用 bolt)에 의하여 상기 세로 슬릿을 변형시켜서 상기 축에 체결되는 축고정부(軸固定部)를 구비하는 샤프트 커플링(shaft coupling)으로서,

상기 세로 슬릿의 변형을 가능하게 하는 가로 슬릿(橫 slit)이 상기 축고정부의 축직각방향으로 형성되고,

상기 가로 슬릿의 남은 두께부가, 상기 세로 슬릿을 경계로 하여 부등분(不等分)하게 형성되고,

상기 가로 슬릿의 저부의 지름방향 단면이, 축심(軸心)을 경계로 하여, 상기 세로 슬릿에 가까운 것이 상기 가로 슬릿의 저부의 외주측이 전진하는 오목원호 모양, 먼 것이 직선 모양인 것을 특징으로 하는 샤프트 커플링에 의하여 상기 과제를 해결하였다.

본 발명에 의하면, 가로 슬릿의 저부의 지름방향 단면이, 원호 모양과 직선 모양을 조합한 것으로 되어 있다. 이렇게 함으로써 하기의 효과를 구비한다.

1. 가로 슬릿의 저부의 지름방향 단면이 직선 모양으로만 되어 있는 것에 비하여 남은 두께부의 단면적이 커지게 되기 때문에, 축고정부의 강도가 증가하고, 전달 토크, 비틀림 강성을 높게 할 수 있을 뿐만 아니라 제조도 용이하다.

2. 가로 슬릿의 저부의 지름방향 단면이 원호 모양으로만 되어 있는 것에 비하여 클램프부가 휘어지기 쉽기 때문에, 축의 체결력을 향상시킬 수 있다.

도1은 본 발명의 샤프트 커플링의 정면도이다.
도2는 본 발명의 샤프트 커플링에 있어서의 일방의 축고정부를 나타내는 도면으로서, 도2(a)는 지름방향의 단면도, 도2(b)는 축고정부를 지름방향에서 본 도면이다.
도3(a)는 본 발명의 샤프트 커플링과 가로 슬릿의 저부의 지름방향 단면이 직선 모양의 샤프트 커플링의 남은 두께부의 단면적 차이를 나타내는 도면이고, 도3(b)는 본 발명의 샤프트 커플링과 가로 슬릿의 저부의 지름방향 단면이 원호 모양의 샤프트 커플링의 클램프용 볼트의 중심으로부터 클램프부까지의 길이의 차이를 나타내는 도면이고, 도3(c)는 본 발명의 샤프트 커플링과 가로 슬릿의 저부의 지름방향 단면이 원호 모양의 샤프트 커플링의 클램프용 볼트의 중심으로부터 클램프부까지의 길이를 동일하게 하였을 경우에 있어서의 남은 두께부의 단면적 차이를 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명의 샤프트 커플링에 있어서의 가로 슬릿의 제조공정을 나타내는 도면이다.
도5(a)는 가로 슬릿의 저부의 지름방향 단면이 직선 모양의 샤프트 커플링의 지름방향의 단면도이고, 도5(b)는 가로 슬릿의 저부의 지름방향 단면이 원호 모양의 샤프트 커플링의 지름방향의 단면도이다.
도6(a)∼도6(c)는 가로 슬릿의 저부의 지름방향 단면이 직선 모양의 샤프트 커플링의 가로 슬릿의 제조공정을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도1∼도4를 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 다만 본 발명은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

도1에 있어서, 샤프트 커플링(shaft coupling)(1)은, 한 쌍의 축고정부(軸固定部)(20, 30)가 연결수단(連結手段)(10)에 의하여 고정되어 이루어진다. 또한 축고정부(20)와 축고정부(30)의 사이에는, 판 스프링(板 spring)(12)이 설치되어 있다.

또 축고정부(20, 30)의 형상은, 원기둥 형상이 적합하다.

축고정부(20, 30)에는, 축을 삽입하기 위한 축구멍부(22, 32)가 각각 형성되어 있다. 축구멍부(22, 32)에 삽입된 축은, 클램프용 볼트(clamp用 bolt)(14)를 조임으로써 축고정부(20, 30)에 각각 체결된다.

축고정부(20, 30)에는, 축고정부(20, 30)의 외주벽부(外周壁部)(20b, 30b)로부터 축고정부(20, 30)의 축직각방향으로 가로 슬릿(橫 slit)(24, 34)이 형성되어 있다. 또 가로 슬릿(24, 34)을 형성할 때에 축고정부(20, 30)에 있어서 반대측의 일방(一方)의 외주벽부(20c, 30c)까지 더 관통시키지 않고, 슬릿의 나머지 부분인 남은 두께부(20a, 30a)가 남겨져서, 가로 슬릿의 저부(低部)(이하, 「슬릿 저부(slit 低部)」라고 부르는 경우가 있다)(25, 35)가 형성된다.

도2(a)에 나타나 있는 바와 같이 세로 슬릿(縱 slit)(28)은, 축구멍부(22)를 통과하여 남은 두께부(20a)에 더 파여지도록 축구멍부(22)와 평행하게 형성된다. 클램프용 볼트(14)를 조여서 세로 슬릿(28)을 폭이 축소되도록 변형시킴으로써, 축(도면에는 나타내지 않는다)을 축구멍부(22)에 면(面)의 압력에 의하여 체결한다.

남은 두께부(20a)는 세로 슬릿(28)을 경계로 하여 부등분(不等分)하게 나누어져 있다.

슬릿 저부(25)의 지름방향의 단면은, 축심(軸心)을 경계로 하여 세로 슬릿(28)에 가까운 것(25a)이 원호 모양, 먼 것(25b)이 직선 모양을 이루도록 형성되어 있다.

슬릿 저부(25a)의 지름방향의 단면을 원호 모양으로 함으로써, 도3(a)에 나타나 있는 바와 같이 직선 모양(25a')으로 하였을 경우보다 남은 두께부(20a)의 면적이 20a'만큼 커지게 된다. 따라서 슬릿 저부(25)의 전체가 직선 모양인 샤프트 커플링보다 축고정부의 강도가 증가되고, 전달 토크(傳達 torque), 비틀림 강성(torsional 剛性)도 높아지게 된다.

또한 슬릿 저부(25b)를 직선 모양으로 하면, 클램프용 볼트(14)의 중심으로부터 슬릿 저부(25b)의 단부(端部)까지의 길이(L1)가, 원호 모양(25b')으로 하였을 경우의 길이(L2)보다 길어지게 된다(도3(b) 참조). 클램프용 볼트(14)의 중심으로부터 슬릿 저부(25b)의 단부까지의 길이가 긴 만큼 클램프부가 휘어지기 쉽게 되기 때문에, 축의 체결력이 향상된다.

만약에 슬릿 저부(25)의 전체가 원호 모양의 샤프트 커플링이고, 클램프용 볼트(14)의 중심으로부터 슬릿 저부의 단부까지의 길이를 L1까지 확보하였다고 하면, 도3(c)에 나타나 있는 바와 같이 원호 모양의 슬릿 저부(25')는 본 발명의 슬릿 저부(25)보다 깊게 파인 장소에 위치하여야만 한다. 따라서 남은 두께부(20a)의 면적이 20a''만큼 작아지기 때문에, 축고정부의 강도가 약해지게 되고, 전달 토크, 비틀림 강성도 저감된다.

이상에서는 일방의 축고정부(20)에 대하여 설명하였지만, 타방(他方)의 축고정부(30)에 대해서도 동일하다.

상기한 구성에 의하여 일방의 축을 축고정부(20)의 축구멍부(22)에 고정함과 아울러, 일방의 축을 축고정부(30)의 축구멍부(32)에 더 고정한다. 그리고 축고정부(20)와 축고정부(30)는 연결수단(10)에 의하여 연결된다. 이에 따라 샤프트 커플링(1)은, 높이의 차이(편심(偏心)) 또는 경사의 차이(편각(偏角)) 등을 구비하는 2개의 축의 회전을 전달할 수 있다.

다음에 도4를 참조하여 본 발명의 샤프트 커플링에 있어서의 가로 슬릿의 제조공정에 대하여 설명한다.

우선 축심까지 메탈 톱(metal saw)(16)을 이동시킨다(도4(a), (b) 참조). 다음에 메탈 톱(16)을 가로방향(도4(b)의 화살표 방향)으로 이동시키고, 메탈 톱(16)을 후퇴시킨다(도4(c) 참조). 이에 따라 가로 슬릿이 완성된다. 이 공정에 있어서, 메탈 톱(16)의 가로방향의 이동거리는 축심으로부터 슬릿 저부(25b)의 단부까지이며, 축고정부(20)의 외경(外徑)의 반 정도에 상당한다.

상기한 바와 같이 슬릿 저부 전체가 직선 모양인 샤프트 커플링에서는, 메탈 톱의 이동거리는 축고정부의 외경에 상당하기 때문에, 본 발명의 가로 슬릿쪽이 제조에 있어서 시간이 걸리지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 슬릿 저부의 지름방향의 단면을 원호 모양과 직선 모양을 조합시킨 형상으로 함으로써, 슬릿 저부가 직선 모양으로만 형성된 샤프트 커플링과 슬릿 저부가 원호 모양으로만 형성된 샤프트 커플링이 구비하는 결점을 해소하면서, 쌍방의 이점을 도입한 샤프트 커플링을 제공할 수 있다.

즉 슬릿 저부가 원호 모양만의 샤프트 커플링은, 슬릿 저부가 직선 모양만의 샤프트 커플링에 비하여 축고정부의 강도가 강하고, 전달 토크, 비틀림 강성이 높다. 또한 제조도 용이하다. 그 반면에 클램프부가 휘어지기 어렵기 때문에 축의 체결력이 약하다.

본원 발명은 슬릿 저부의 지름방향 단면의 일부를 원호 모양으로 하고 있기 때문에, 슬릿 저부가 직선 모양만의 샤프트 커플링에 비하여 축고정부의 강도가 강하고, 전달 토크, 비틀림 강성이 높은 것에 추가하여, 제조시간도 짧은 이점이 있다. 또한 슬릿 저부의 일부를 직선 모양으로 하고 있기 때문에, 슬릿 저부가 원호 모양만의 샤프트 커플링보다 클램프부가 휘어지기 쉽게 되어, 그 결과 축의 체결력이 강하게 된다.

1 : 샤프트 커플링
14 : 클램프용 볼트
20, 30, 40, 50 : 축고정부
20a : 남은 두께부
22, 32 : 축구멍부
24, 34 : 가로 슬릿
25, 25a, 25b : 가로 슬릿의 저부
28 : 세로 슬릿

Claims

축(軸)을 고정하기 위한 축구멍부와, 상기 축구멍부와 평행하게 형성된 세로 슬릿(縱 slit)을 구비하고, 상기 세로 슬릿을 상기 축과 직각방향으로 체결하는 클램프용 볼트(clamp用 bolt)에 의하여 상기 세로 슬릿을 변형시켜서 상기 축에 체결되는 축고정부(軸固定部)를 구비하는 샤프트 커플링(shaft coupling)으로서,
상기 세로 슬릿의 변형을 가능하게 하는 가로 슬릿(橫 slit)이 상기 축고정부의 축직각방향으로 형성되고,
상기 가로 슬릿의 남은 두께부가, 상기 세로 슬릿을 경계로 하여 부등분(不等分)하게 형성되고,
상기 가로 슬릿의 저부의 지름방향 단면이, 축심(軸心)을 경계로 하여, 상기 세로 슬릿에 가까운 것이 상기 가로 슬릿의 저부의 외주측(外周側)이 전진(前進)하는 오목원호 모양, 먼 것이 직선 모양인 것을 특징으로 하는 샤프트 커플링.