KR100768373B1

KR100768373B1 - 두 샤프트 단부의 상호 센터링을 위한 센터링 장치

Info

Publication number: KR100768373B1
Application number: KR1020057020286A
Authority: KR
Inventors: 프란츠 슈나이더; 요아심 로테
Original assignee: 에스게에프 쥐트도이췌 겔렌크솨이벤파브릭 게엠베하 & 체오, 케게
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2007-10-18
Also published as: WO2004097239A1; KR20060020612A; CN1777763A; DE502004005140D1; JP2006524783A; US20060199650A1; EP1618311B1; EP1618311A1; DE10318851B3

Abstract

서로에 대해 토오크 전달하는 연결부에서 제한 범위까지 서로에 대해 축방향으로 변위가능하고, 회전가능하고 편향가능한 두 샤프트 단부(10, 20)는, 두 샤프트 단부 중 제1 샤프트 단부(10)에서 축방향으로 연장하고 제2 샤프트 단부(20)의 공동(28)에서 종료하는 스터드(36)와, 제2 샤프트 단부(20)의 공동(28)에 배치되는 베어링(40)에 의해 상호 센터링된다. 상기 베어링(40)은, 상기 스터드(36)가 두 샤프트 단부(10, 20)의 제한된 상대적인 축방향 변위와 회전에 대해 지지되는 중앙 라이너(42)와, 상기 샤프트 단부(10, 20)의 상대적인 편향을 수용하는 방식으로 라이너(42)가 매설되는 탄성 센터링 소켓(50)과, 상기 스터드(36)를 밀봉가능하게 에워싸고 상기 스터드와 라이너(42)와 함께 제1 샤프트 단부(10)를 향하는 라이너(42)의 측에 환형 윤활유 공간(66)을 형성하는 링 형상 시일링 립(52)으로 구성되고 있다. 단부에 인접한 상기 스터드(36)는, 제2 링 형상 시일링 립(56)에 의해 에워싸이고, 제1 샤프트 단부(10)에서 이격하는 측면의 스터드와 라이너(42)가 함께 제2 환형 윤활유 공간(68)을 형성하고 있다. 상기 공동(28)에는 윤활유가 존재하지 않는다.

Description

두 샤프트 단부의 상호 센터링을 위한 센터링 장치{CENTERING DEVICE FOR MUTUALLY CENTRING TWO SHAFT ENDS}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 센터링 장치에 관한 것이다.

이런 형태의 하나 이상의 센터링 장치는, 특히 차량의 파워트레인에 설치될 수 있다. 예컨대, 진동을 완충하는 비틀림 탄성 샤프트 커플링의 각종 실시형태가 독일 DE 195 31 201 A1 공보에 알려져 있고, 차량의 시프팅 트랜스미션(shifting-transmission)과 차동장치 사이에 설치되도록 의도되고 있다. 각각의 이들 샤프트 커플링은 휘어지고 회전가능한 탄성 커플링 디스크가 구비되고, 두 샤프트 단부에 배열되고, 각각이 플랜지를 구비하고, 토오크 전달을 위해 서로를 연결한다. 커플링 디스크는 링 형상으로 제1 샤프트 단부에 고정된 원통형 스터드(stud)와 제2 샤프트 단부와 일체로 형성된 센터링 칼라(collar)를 갖는 형태의 센터링 장치를 에워싸고, 일부의 칼라가 스터드를 축방향으로 변위가능하게 안내하기 위해 내부에 매설된 라이너와 탄성 센터링 소켓을 에워싼다. 제1 샤프트 단부를 향하는 라이너측에는, 센터링 소켓과 일체로 형성된 시일링 립(sealing lip)이 배열되고, 스터드의 외부 원통면에 대해 밀봉가능하게 놓인다. 제1 샤프트 단부에서 이격된 라이너의 대향측에는, 스터드가 종료되는 중공 공간을 센터링 칼라가 에워싸고 있다. 이 중공 공간은 스터드와 전술한 시일링 립의 상호작용에 의해 제1 샤프트 단부를 향하는 방향과, 이에 반대방향으로 센터링 칼라에 고정된 캡에 의해 제한되고 있다. 이 방식으로 에워싸여진 중공 공간은 윤활유로 꽉 채워진다. 이런 측정된 윤활유 충전은 센터링 장치의 사용 수명 윤활유에 충분해야 한다.

전술한 형태의 센터링 장치를 갖는 공지의 샤프트 조인트의 동작시, 우발적으로 불균형이 발생하는 일이 관찰되고 있고, 그 원인은 커플링 디스크의 제조 또는 조립의 부정확성에 기인하고 있다. 일부의 경우, 원통형 스터드와 이를 에워싸는 중앙 라이너의 예기치 못한 큰 마모가 또한 관찰되고 있고, 이런 마모는 또한 불균형의 결과로서 국부적 하중의 증가에 기인하고 있다.

그러나, 본 발명은 전술한 끼워 맞춤된 캡에 의해 중공 공간에 에워싸인 윤활유의 측정된 양이 관찰되는 불균형과 마모 발생에 관련이 있다는 인식에 기초하고 있다. 조립되는 동안 공지의 센터링 장치의 중공 공간이 가능한 꽉 채워진 윤활유는, 센터링 장치에 의해 서로 연결된 샤프트가 서로에 대해 축방향 상대 이동이 실행될 때, 즉 동작시 스터드의 피스톤 같은 효과에 노출된다. 윤활유 공급으로 상당한 압력이 발생할 수 있고, 점차로 보다 많은 윤활유가 압착되는 결과를 유발하여, 단일 시일링 립의 변형이 나타나거나, 또는 고정된 캡의 작은 중앙 개구를 통해, 스터드 단부에 반대로 놓이는 단부에서 중공 공간을 밀폐한다. 중공 공간을 더 이상 완전하게 충전하지 않는 윤활유가 중공 공간의 반경방향으로 외측 가장자리 영역에, 동작시 발생하는 원심력의 결과로 수집되고 궁극적으로 스터드와 중앙 라이너의 원통면에 더 이상 도달하지 않게 되어 윤활할 수 없으므로, 후속하는 기간에 큰 마모가 발생한다. 중공 공간의 가장자리 영역에서의 윤활유의 축적은 동작시 초기에 균일할 수 있지만, 차량 정지시, 윤활유는 하부 가장자리 영역에 최소한 다음 주행 동안 불균형을 발생하는 결과를 초래한다.

이전에 확인되지 않은 상호 관계는, 원래 채워진 윤활유의 대부분이 센터링 장치의 전체 사용 수명 동안 유지되고, 윤활 대상의 스터드의 원통면과 중앙 라이너에 도달할 수 있도록 유지하는 방식으로 초기에 언급한 형태의 센터링 장치를 추가로 개발하는 목적을 유도하고 있다.

도 1은 차량의 구동 트레인에서 서로 고정 연결되고 서로에 관해 센터링된 두 샤프트 단부를 통과하는 축방향 단면도이다.

도 2는 도 1의 확대 단면도이다.

상기 목적은 청구항 1의 특징부를 갖는 본 발명에 따라 달성된다.

바로 인접한 라이너의 각 측면에 하나씩 배열되는 두 개의 링 형상 윤활유 공간으로 윤활유 공급의 독창적인 구속은, 작은 윤활유의 양으로 센터링 장치의 전체 사용 수명 동안 스터드와 라이너 사이에 충분한 윤활막이 유지되도록 할 수 있는 장점을 갖는다.

제2 샤프트의 중공 공간에서 윤활유의 불균일한 분포에 기인하는 불균형 효과가 발생할 수 있다. 각 링 형상 시일링 립에 의해 한정된 두 개의 링 형상 윤활유 공간은 센터링 장치의 제조업자에 의한 윤활유로 균일하게 채워질 수 있고, 센터링 장치의 설치에 의해 예컨대 샤프트 조인트 장치의 조립 동안, 센터링 장치의 영역에 추가적인 윤활유를 인가할 필요가 없다. 사용시 발생하는 제2 샤프트 단부에 수용되는 중앙 라이너에 대해서 제1 샤프트 단부에 배열되는 스터드의 축방향 변위는 중공 공간에 스터드의 펌프 효과의 결과로서 윤활유가 밀어 나오도록 하지 않는다.

본 발명의 바람직한 전개는 종속항으로부터 이루어진다.

본 발명의 실시 형태는 첨부한 도면을 참조로 이하에 상세히 설명한다.

도 1에는, 기어 변속의 출력측 부분인 제1 샤프트 단부(10)가 지시되어 있다. 제1 샤프트 단부(10)에는, 다수의 외부 홈 프로화일(12)이 형성되고, 플랜지(14) 상에 형성된 상보적인 다수의 내부 홈 프로화일과 토오크 전달가능하게 연결되어 있다. 플랜지(14)는 120°의 등간격으로 세 개의 반경방향으로 연장하는 아암(16)을 갖고, 제1 샤프트 단부(10)의 축선(A) 방향으로 동일 부착되고 스크루-링(18)에 의해 고정되어 있다.

제1 샤프트 단부(10)의 반대편에 제2 샤프트 단부(20)가 위치하고, 그 축선(A')은 두 샤프트 단부(10, 20)가 속하는 샤프트 장치의 도시된 정지 위치에서 축선(A)과 정렬한다. 제2 샤프트 단부(20)에는 제1 샤프트 단부(10)에서 이격 지향된 체결 칼라(22)가 형성되고, 서로 삽입되도록 설계되고 카르단 샤프트(cardan shaft)의 튜브 형상 샤프트부에 용접되어 있다. 샤프트 단부(10)에 대응하는 방식으로, 샤프트 단부(20)는 또한 세 개의 반경방향으로 연장하는 아암(26)을 갖는 플랜지(24)를 가지며, 이 아암은 서로에 대해 120°로 이격되고 플랜지(14)에서 연장하는 아암(16)에 관해서 공간에 장착된 상태로 배열되어 있다.

제1 샤프트 단부(10)를 향하는 센터링 칼라(27)는 제2 샤프트 단부(20)에 형성되고, 축방향 중공 공간(28)을 에워싸고 있다.

세 개의 아암(16, 26)으로 각각 형성된 아암-스타(arm-stars) 사이에는 고정가능하고 회전가능한 공지 구성의 탄성 커플링 디스크(30)가 배열되고, 이 디스크는 각 스크루(32)와 연관된 너트(34)에 의해 각각의 상기 아암(16, 26)에 체결되어 있다. 커플링 디스크(30)는 두 샤프트 단부(10, 20) 사이의 토오크 전달 연결부를 형성하지만, 그러나, 이들을 서로 충분하고 정확하게 센터링할 수 있는 것은 아니다. 따라서 두 샤프트 단부(10, 20)는 이하에 기술하는 센터링 장치에 의해 추가로 서로 연결된다.

제1 샤프트 단부(10)는 외부 원통면(38)을 갖고 축방향으로 돌출하는 일체형 스터드(36)를 포함한다. 도 1에 따른 장착 상태에서, 이 스터드(36)는, 두 개의 샤프트 단부가 서로에 대해서 축방향으로 어느 정도까지 변위가능하고, 그 축선(A, A')을 중심으로 회전가능하고, 또한 두 샤프트 단부(10, 20)의 축선(A, A')에 수직방향으로 연장하고 축선(A')에 수직방향으로 베어링(40)의 중앙 평면(M)에 놓이는 축선을 중심으로 편향(deflectable)가능한 방식으로, 제2 샤프트 단부(20)에 부착된 베어링(40)으로 지지되고 있다.

제한된 축방향 변위를 위해, 스터드(36)는 베어링(40)의 중앙 라이너(42)로 안내된다. 라이너(42)는 소결 청동(sintered bronze)과 같은 양호한 윤활성을 갖는 견고한, 내마모성 재료로 구성되며, 미세하게 다듬질된 내부 원통면(44)을 갖고, 이 내부 원통면은 15 내지 50㎛ 크기 정도로 반경반향 움직임으로 스터드(36)의 외부 원통면(38)을 에워싸고 있고, 한편으론 서로에 대해 두 샤프트 단부(10, 20)의 정확한 센터링을 충분하게 확보하지만, 다른 한편으론 원통면(38, 44) 사이의 차단되지 않은 윤활막을 형성하도록 허용한다. 중앙 라이너(42)는 축선(A')에 수직방향으로 두 개의 링 형상 단부면(46) 뿐만 아니라 중앙 평면(M)에 배열된 외부 환형 리브(48)를 갖고 있다.

중앙 라이너(42)는 고무로 제조된 탄성 센터링 소켓(50) 내에 매설되고, 이에 경화 처리되어 있다. 센터링 소켓(50)과 일체로, 제1 샤프트 단부(10)를 마주하는 측에, 제1 링 형상 시일링 립(52)이 형성되며, 이는 환형 쇼율더(54)를 포함하고, 중앙 라이너(42)의 (도 1 및 도 2에서) 좌측 링 형상 단부면(46)에 경화 처리되어 있다. 제1 시일링 립(52)은 중앙 라이너(42)와 스크루 링(18) 사이의 간극에서 스터드(36)의 원통면(38)에 대해 밀봉한다. 대응하는 방식으로, 제2 링 형상 시일링 립(56)은 또한 스터드(36)의 반대측에 탄성 센터링 소켓(50)과 일체로 형성되어 있다. 제2 시일링 립(56)은 또한 환형 쇼울더(58)를 가지며, 이는 제1 샤프트 단부(10)로부터 멀어지게 마주하는 중앙 라이너(42)의 (도 1 및 도 2에서) 우측 링 형상 단부면(46)에 경화 처리되어 있다. 제2 시일링 립(56)은 스터드(36)의 외부 원통면(38)을, 도 1에서 그 우측 자유단 부근에서, 하지만 닿지 않으면서, 밀봉되게 에워싼다.

탄성 센터링 소켓(50)과 두 개의 시일링 립(52, 56)은 공통의 원통형 외벽(60)을 가지며, 이는 슬리브(62)의 대응하는 원통형 내벽에 경화 처리된다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 이 슬리브는 이런 목적을 위해 미세하게 다듬질된 원통형 확대부를 포함하는 제2 샤프트 단부(20)의 센터링 칼라(27) 내로 가압된다.

중공 공간(28)과 주위 사이의 압력 평형은 제2 샤프트 단부(20)의 작은 축 방향 보어(64)에 의해 제공된다. 이 보어(64)와 한편으로 스터드(36)의 자유 단부면과 다른 한편으로 제2 시일링 립(56) 사이의 공간(28)은 아무것도 포함하지 않으며, 특히, 윤활유로 채워지지 않는다. 그러나, 각각의 두 시일링 립(52, 56)과 중앙 라이너(42)의 인접한 링 형상 단부면(46) 사이에는, 환형 윤활유 공간(66, 68)이 각각의 경우에 형성되어 있다. 이들 두 윤활유 공간(66, 68)은 스터드(36)의 외부 원통면(38)과 중앙 라이너(42)의 내부 원통면(44) 사이의 반경 방향 움직임에 의해 형성된 환형 공간에만 연통한다. 두 윤활유 공간(66 및 68)의 부피는 동일하고, 윤활막이 형성되는 원통면(38 및 44) 사이의 상기 환형 공간과 두 윤활유 공간의 전체 부피는 윤활막만의 부피에 대략 10배가 되도록 두 윤활유 공간(66 및 68)의 부피가 정해진다. 이에 비해, 제2 시일링 립(56) 때문에 윤활유 없이 유지되고, 종래 기술에 따르면 윤활유가 다소 완전하게 채워지는 중공 공간(28)의 부피는 원통면(38, 44) 사이에 형성된 윤활막의 부피의 대략 이백 사십배이다.

Claims

서로 토오크를 전달하는 연결로 되어 있고, 제한된 범위까지 서로에 대해 축 방향으로 변위가능하고, 회전가능하고, 편향가능한 두 샤프트 단부(10, 20)의 상호 센터링을 위한 센터링 장치로서,

- 상기 두 샤프트 단부 중 제1 샤프트 단부(10)에서 축 방향으로 연장하고 제2 샤프트 단부(20)의 공동(28) 내에서 종료하는 스터드(36)와,

- 상기 제2 샤프트 단부(20)의 공동(28)에 배치되는 베어링(40)을 구비하고, 상기 베어링(40)은,

- 상기 스터드(36)가 두 샤프트 단부(10, 20)의 제한된 상대적인 축 방향 변위와 회전을 위해 지지되는 중앙 라이너(42)와,

- 상기 샤프트 단부(10, 20)의 상대적인 편향을 수용하는 방식으로 상기 중앙 라이너(42)가 매설되는 탄성 센터링 소켓(50)과,

- 상기 스터드(36)를 밀봉가능하게 에워싸고 상기 스터드와 중앙 라이너(42)와 함께 상기 제1 샤프트 단부(10)를 마주하는 상기 중앙 라이너(42)의 측에 환형 윤활유 공간(66)을 형성하는 제1 링 형상 시일링 립(52)으로 구성되며,

- 상기 스터드와 중앙 라이너(42)와 함께 상기 제1 샤프트 단부(10)로부터 멀어지게 마주하는 측에 제2 환형 윤활유 공간(68)을 형성하는 제2 링 형상 시일링 립(56)에 의해 상기 스터드(36)가 그 단부 부근에서 둘러싸이고,

- 상기 공동(28)에는 윤활유가 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 센터링 장치.
제1항에 있어서,

양쪽 모두의 시일링 립(52, 56)은 탄성 중합체 재료에 의해 상기 탄성 센터링 소켓(50)과 단일부재로 제조되는 것을 특징으로 하는 센터링 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

양쪽 모두의 시일링 립(52, 56)과 센터링 소켓(50)은 공통 슬리브(62)에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 센터링 장치.
제3항에 있어서,

양쪽 모두의 시일링 립(52, 56)과 센터링 소켓(50)은 상기 중앙 라이너(42)와 슬리브(62)에 경화 처리되는 것을 특징으로 하는 센터링 장치.
제3항에 있어서,

양쪽 모두의 시일링 립(52, 56)은 상기 중앙 라이너(42)의 각 단부면(46, 46)에 경화 처리되는 상기 센터링 소켓(50)의 각각 축 방향으로 수직한 링 형상 쇼울더(54, 58)로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 센터링 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 스터드(36)와 중앙 라이너(42) 사이에 형성되는 윤활막과 두 윤활유 공간(66, 68)의 총 부피는 윤활막만의 부피의 2 내지 30배인 것을 특징으로 하는 센터링 장치.
제6항에 있어서,

상기 총 부피는 상기 윤활막 부피의 10배인 것을 특징으로 하는 센터링 장치.