KR102325442B1 - 자성층이 마련되는 구동 샤프트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자성층이 마련되는 구동 샤프트에 관한 것으로서, 회전력 및 플런징을 위하여 기존에 사용되었던 케이지 및 볼을 생략하고, 동일 극성 자성체 간의 척력 또는 반발력을 이용하여 토크 전달 및 플런징이 가능한 구동 샤프트에 관한 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중공부를 구비하는 제1샤프트와;상기 중공 샤프트의 중공부에 삽입되는 중실부를 구비하는 제2샤프트를 포함하되,상기 중공부의 내면과 상기 중실부의 외면에는 자성물질이 도포되되,상기 중공부 내면에 도포되어 상기 중실부를 바라보는 자성 물질의 극성과 중실부 외면에 도포되어 중공부의 내면을 바라보는 자성물질의 극성은 동일한 극성으로 이루어져서 상호 척력이 발생하고, 발생된 척력에 의하여 중공부와 중실부가 상호 이격되어 있어서, 중공부 내부 공간에 상기 중실부가 중공부 내면에 접촉되지 않고, 떠 있도록 마련되며, 상기 중실부와 상기 중공부는 길이 방향으로 상호 상대 이동 가능하며, 무마찰 플런징이 가능한 것을 특징으로 하는 구동 샤프트를 제공한다.

Description

자성층이 마련되는 구동 샤프트{ A drive shaft including magnectic layer}

본 발명은 자성층이 마련되는 구동 샤프트에 관한 것으로서, 회전력 및 플런징을 위하여 기존에 사용되었던 케이지 및 볼을 생략하고, 동일 극성 자성체 간의 척력 또는 반발력을 이용하여 토크 전달 및 플런징이 가능한 구동 샤프트에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 방향 전환을 위해 사용하는 스티어링 휠은 스티어링 기어박수와의 사이에 스티어링 샤프트와 연결된다. 이때에, 스티어링 샤프트는 운전자가 스티어링 휠을 회전시키는 회전량만큼 스티어링 기어박스 내의 기어를 회전시켜 차량 휠(바퀴)의 방향을 회전시키게 된다.

한편, 이와 같은 스티어링 샤프트는 기본적으로 차종에 따라 그 길이가 정해지는 것이 일반적이나, 최근에 운전자의 체형 등을 고려하여 스티어링 샤프트의 각도 및 길이를 조절할 수 있는 가변형 스티어링 샤프트가 많이 사용되고 있다.

또한, 자동차의 드라이브 샤프트는 아웃보드용 고정형 조인트와 샤프트, 인보드용 섭동형 조인트가 사용되는데, 인보드용 조인트의 각도제한에 따라 차량의 레이아웃이 한정되고, 높은 각도와 구동력 구간에서 인보드용 조인트에서 발생하는 축력의 영향으로 차량에 진동이 발생되는 문제가 있었다. 아울러, 차량간 상이한 레이아웃으로 동일한 조인트를 사용함에도 불구하고 샤프트의 길이가 상이하여, 드라이브샤프트의 종류가 달라져 제품 혼입 및 공용화에 걸림돌이 되었다.

이와 같은 종래의 드라이브 샤프트의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 길이 변화가 가능한 드라이브 샤프트가 대한민국 등록특허 제10-0793692호(2008.1.11 등록공고)에 소개되고 있다.

한편, 상술한 가변형 스티어링 샤프트나 길이변화가 가능한 드라이브 샤프트는 축방향으로 형성된 홈에 일렬로 배치된 다수의 볼에 의해서 길이 변화가 가능함과 동시에 회전력을 전달할 수 있도록 하는 구조인데, 그 구조의 특성상 다소간의 유격이 발생할 수 밖에 없으며, 볼의 이탈을 방지하기 위한 별도의 구조나 장치가 필요하다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 대한민국 등록특허 제 10-1639036호 (2016. 7. 12 등록공고)를 제안한바 있다.

그런데, 이러한 발명에서도 결국 케이지나, 볼을 사용하기 때문에 그 무게나 직경을 줄이는데 한계가 있으며, 각 구성 요소들의 접촉으로 인하여, 진동이나 소음을 유발할 수 밖에 없다는 한계가 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0793692호 (2008. 1. 11 등록공고) 대한민국 등록특허 제10-1639036호 (2016. 7. 12 등록공고)

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 회전력 및 플런징을 위하여 기존에 사용되었던 케이지 및 볼을 생략하고, 동일 극성 자성체 간의 척력 또는 반발력을 이용하여 무마찰 토크 전달 및 플런징이 가능하면서도 그 직경 및 무게를 줄일 수 있는 구동 샤프트를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중공부를 구비하는 제1샤프트와;상기 제1샤프트의 중공부에 삽입되는 중실부를 구비하는 제2샤프트를 포함하되,상기 중공부의 내면과 상기 중실부의 외면에는 자성물질이 도포되되,상기 중공부 내면에 도포되어 상기 중실부를 바라보는 자성 물질의 극성과 중실부 외면에 도포되어 중공부의 내면을 바라보는 자성물질의 극성은 동일한 극성으로 이루어져서 상호 척력이 발생하고, 발생된 척력에 의하여 중공부와 중실부가 상호 이격되어 있어서, 중공부 내부 공간에 상기 중실부가 중공부 내면에 접촉되지 않고, 떠 있도록 마련되며, 상기 중실부와 상기 중공부는 길이 방향으로 상호 상대 이동 가능하며, 무마찰 플런징이 가능한 것을 특징으로 하는 구동 샤프트를 제공한다.

상기 중공부 내면에 형성되는 복수의 그루브와; 상기 중실부 외면에 형성되는 복수의 돌출부를 포함하되, 각 그루브 내부 공간에 각 돌출부가 그루브 내면으로부터 이격된 상태를 유지하면서 삽입되게 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 그루브의 입구 테두리의 위치보다 상기 돌출부의 최외곽부가 그루브 내부로 더 들어감으로써, 회전 중심으로부터 돌출부의 최외곽부 까지의 반경방향 길이가, 회전 중심으로부터 그루브의 입구 테두리 까지의 반경 방향 길이보다 길게 형성되며, 원주상으로 돌출부와 그루브 간에 중첩 구간이 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1샤프트는 중공부보다 외경이 작으며 끝단부에 스플라인 치형이 형성된 제1연장부와; 상기 중공부와 연장부를 연결하며 그 외경이 중공부에서 연장부로 갈수록 순차적으로 작아지는 연결부를 포함하며, 연결부와 제1연장부 내부에는 중공부와 연통되어 제1샤프트의 길이방향을 따라 형성되는 연통부가 마련되고, 연통부의 끝단에는 개방부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 제2샤프트는 중실부보다 외경이 작으며 끝단부에 스플라인 치형이 형성된 제2연장부와; 상기 중공부와 제2연장부를 연결하며 그 외경이 중공부에서 제2연장부로 갈수록 순차적으로 작아지는 제2연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

중공부의 입구 단부에는 제1걸림링이 수용되는 제1걸림링 수용홈이 마련되고, 중실부의 단부에는 제2걸림링이 수용되는 제2걸림링 수용홈이 마련되며, 중실부가 중공부로부터 플런징되어 중공부의 이탈 방향으로 이동하는 경우, 제1걸림링과 제2걸림링이 상호 걸림으로써 중공부로부터 중실부가 이탈되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기 중공부 안쪽에 마련되며 상기 중실부의 제2걸림링과 대면 가능한 경사면을 더 포함하며, 상기 중실부가 중공부 안쪽으로 이동하는 경우, 상기 제2걸림링이 경사면에 접촉되어 그 이동이 제한되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1걸림링의 내측면은 상기 중공부의 내면보다는 안쪽으로 돌출되되, 상기 중실부의 외면과 이격되어 상기 중실부의 외면과 접촉이 방지되며, 상기 제2걸림링의 외측면은 상기 중실부의 표면보다는 바깥으로 돌출되되, 상기 중공부의 내면과 이격되어 상기 중실부의 내면과의 접촉이 방지되고, 상기 중실부가 상기 중공부 바깥 방향으로 이동하는 경우, 상기 제2걸림링이 상기 제1걸림링에 걸려서 중공부로부터 상기 중실부가 이탈되는 것이 방지되는 것을 특징으로 한다.

상기 중공부 입구 외측을 둘러싸는 부트를 더 포함하되, 상기 부트에는 제1걸림링이 설치되고, 중실부의 단부에는 제2걸림링이 수용되는 제2걸림링 수용홈이 마련되며, 중실부가 중공부로부터 플런징되어 중공부의 이탈 방향으로 이동하는 경우, 제1걸림링과 제2걸림링이 상호 걸림으로써 중공부로부터 중실부가 이탈되는 것이 방지되되, 상기 제1걸림링은 부트에 설치되는 설치링과, 설치링에서 연장되어 중공부 안쪽방향으로 들어가도록 마련되는 연장링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 케이지나 볼이 생략되기 때문에, 중량과 원가와 크기를 현저하게 절감할 수 있다.

또한, 동일 극성 자성체 간의 척력 또는 반발력에 의하여 중실부와 중공부 간의 간격이 유지되면서 기계적 접촉 없이 무마찰 회전 토크 전달이 가능할 뿐더러, 무마찰 플런징도 가능하기 때문데, NVH 성능이 개선된다.

도1은 본 발명의 제1실시예에 의한 구동 샤프트의 분해 및 조립 사시도이다.
도2는 본 발명의 제1실시예에 의한 구동 샤프트의 일부 절개 사시도이다.
도3은 본 발명의 제1실시예에 의한 구동 샤프트의 중실부의 단면과 중공부의 분리된 단면을 도시한 것이다.
도4는 본 발명의 제1실시예에 의한 구동 샤프트의 중실부의 단면과 중공부의 결합된 단면을 도시한 것이다.
도5는 본 발명의 제1실시예에 의한 구동 샤프트의 중실부의 단면과 중공부의 결합된 측단면을 도시한 것이다.
도6는 본 발명의 제1실시예에 의한 구동 샤프트에서 부트에 제1걸림링이 설치된 상태의 중실부의 단면과 중공부의 결합된 측단면을 도시한 것이다.
도7은 본 발명의 제2실시예에 의한 구동 샤프트의 분해 및 조립 사시도이다.
도8은 본 발명의 제2실시예에 의한 구동 샤프트의 중실부의 단면과 중공부의 분리된 단면을 도시한 것이다.
도9는 본 발명의 제2실시예에 의한 구동 샤프트의 중실부의 단면과 중공부의 결합된 단면을 도시한 것이다.
도10은 본 발명의 제2실시예에 의한 구동 샤프트의 중실부의 단면과 중공부의 결합된 측단면을 도시한 것이다.
도11은 본 발명의 제2실시예에 의한 구동 샤프트에서 부트에 제1걸림링이 설치된 상태의 중실부의 단면과 중공부의 결합된 측단면을 도시한 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도1에서 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 구동 샤프트(1)는 중공부(110)를 구비한 제1샤프트(100)와, 중공부(110)에 삽입되는 중실부(210)를 구비하는 제2샤프트(200)를 포함한다.

제1샤프트(100)는 내부에 소정 길이를 갖는 공간을 가지며 그 내면에 길이 방향을 따라 길게 형성된 복수의 그루브(111)가 내면의 원주 방향으로 상호 이격되게 형성된 중공부(110)와, 제1연장부(130), 그리고 제1연장부(130)와 중공부(110)를 연결하는 제1연결부(120)를 구비하며, 제1연결부(120)는 중공부(110)에서 제1연장부(130) 방향으로 그 직경이 순차적으로 작아지는 테이퍼 형상이 된다.

그리고, 제1연장부(130)의 끝은 스플라인 치형부(131)가 마련된다.

한편, 제2샤프트(200)는 외주면에 복수의 돌출부(211)가 길이 방향으로 형성되며, 원주를 따라서 이격되게 형성되는 돌출부(211)를 구비하는 중실부(210)와, 제2연장부(230)와, 중실부(210)와 제2연장부(230)를 연결하는 제2연결부(220)를 구비한다.

제2연결부(220)는 중실부(210)에서 제2연장부(230) 방향으로 그 직경이 순차적으로 작아지는 테이퍼진 형상이 바람직하다. 제2연장부(230)의 끝에도 스플라인 치형부(231)가 마련된다.

도1 내지 도3에서 도시한 바와 같이, 중공부(110)의 내면에는 소정 이격 간격 되는 복수의 그루브(111)가 형성되어 있으며, 중실부(210)의 외주면에는 그루브(111)에 대응되며 상호 소정 간격 이격되는 돌출부(211)가 형성되어 있다.

여기서, 중실부(210) 표면(돌출부의 표면 및, 돌출부가 형성되지 아니한 사이 공간의 표면)에 자성물질이 도포된 제2자성층(250)이 형성되고, 상기 중공부(110)의 내면의 표면(그루브(111)가 형성된 표면 및 그루브(111)가 형성되지 아니한 사이 공간 표면)에도 자성 물질이 도포된 제1자성층(150)이 형성된다.

자성층(150, 250)의 형성은 자성을 띤 물질의 분말을 코팅함으로써 이루어질 수 있으나, 그 방법은 이에만 한정되는 것은 아니다.

여기서 중실부(210)의 표면에 도포되는 제2자성층(250) 표면(외부로 노출되는 표면)의 극성과, 중공부(110) 표면에 도포되는 제1자성층(150)의 표면(외부로 노출되는 표면)의 극성은 동일하여, 상호 반발력 또는 척력을 갖는 것이 바람직하다.

여기서 제1,2자성층(150, 250)은 이탈이나 표면손상이 발생하지 않도록 보호코팅층이 그 위에 도포될 수 도 있다.

한편, 제1자성층(150)의 두께와, 제2자성층(250)의 두께는 각각 일정하게 형성되는 것이 바람직하다.

도1 내지 도4에서는 그루브(111) 및 돌출부(211)가 8개인 것으로 도시하였으나, 그 수량은 이에만 한정하지 않는다.

한편, 중공부(110) 입구 근처 내면에는 제1걸림링(140)이 배치되고, 중실부 앞단에는 제2걸림링(240)이 배치된다. 제1,2걸림링(140, 240)은 모두 C링 형태로 마련되는 것이 바람직하며, 제1걸림링(140)의 외경이 제2걸림링(240)보다 크게 형성되고, 제1걸림링(140)의 내경은 제2걸림링(240)의 외경보다 작게 형성된다.

제1걸림링(140)의 배치를 위해서 중공부(110) 입구 근처 내면에는 제1걸림링 수용홈(112)이 마련되고, 제2걸림링(240)의 배치를 위해서 중실부(210) 앞단 근처에는 제2걸림링 수용홈(212)이 마련된다.

도4 내지 도5에서 도시한 바와 같이, 중실부(110) 길이는 중공부(210) 내부 공간의 길이보다 짧게 형성되어, 중실부(110)가 중공부(210) 내부에서 길이 방향으로 플런징(plunging) 되어 제1샤프트(100)와 제2샤프트(200)의 결합된 전체 길이가 짧아지거나, 길어질 수 있다.

한편, 중실부(210)가 중공부(110) 내부에 삽입된 경우에는 각 돌출부(211)가 각 그루브(111) 내부에 대응되게 되며, 그루브(111)의 내주면과 돌출부(211)의 외주면이 소정 간격 이격되게 마련된다.

여기서 그루브(111)는 그 정단면이 반원형의 오목한 홈 형태가 되고, 돌출부(211)는 그 정단면이 반구형의 볼록한 돌기 형태가 된다.

중실부(210) 표면에 도포된 제2자성층(250)의 최외곽 표면(중공부 내주면을 대면하는 표면)의 극성은, 중공부(110) 내주면 표면에 도포된 제1자성층(150)표면(중실부 외주면을 대면하는 표면)의 극성과 동일하므로, 척력 또는 반발력에 의하여 도4와 같이 중공부(110) 내부 공간에 상기 중실부(210)가 중공부(110) 내면에 접촉되지 않고, 떠 있도록 마련되며, 상기 중실부(210)와 상기 중공부(110)는 길이 방향으로 상호 상대 이동 가능하며, 무마찰 플런징과 무마찰 토크 전달이 가능하다. 무마찰 토크 전달의 경우, 동일한 극성끼리 이격되어 대면하고 있는 경우, 어느 하나의 자석을 움직이면, 다른 자석이 척력 또는 반발력에 의하여 물리적인 접촉없이도 움직이는 원리가 적용되는 것이다.

한편, 그루브(111)에 돌출부(211)가 이격된 상태로 살짝 삽입된 경우, 그루브(111)의 입구 테두리의 위치보다 돌출부(211)의 최외곽부가 그루브(111) 내부로 더 들어감으로써, 회전 중심(C)으로부터 돌출부(211)의 최외곽부까지의 반경방향 길이(R1)가, 회전 중심(C)으로부터 그루브(111)의 입구 테두리 까지의 반경 방향 길이(R2)보다 길게 형성되며, 원주상으로 돌출부(211)와 그루브(111) 간에 중첩 구간(D)이 형성되어 있다.

따라서 중첩구간 D의 길이의 값은 R1-R2가 된다.

이는 자성이 부족하여 토크 전달시 돌출부(211)와 그루브(111) 간의 접촉이 되어, 중공부(110)와 중실부(210) 간의 토크 전달이 이루어지도록 하기 위함이다.

여기서 중첩되는 구간(D)의 높이 또는 두께는 그루브(111)(및 그루브와 그루브 사이 공간)의 표면의 제1자성층(150) 및 돌출부(211) 표면에 도포되어 있는 제2자성층(250)(및 이를 보호하는 외곽의 코팅층)의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.

제1샤프트(100)는 중공부(110)보다 외경이 작으며 끝단부에 스플라인 치형(131)이 형성된 제1연장부(130)와, 중공부(110)와 제1연장부(130)를 연결하며 그 외경이 중공부(110)에서 제1연장부(130)로 갈수록 순차적으로 작아지는 연결부(120)를 포함하며, 연결부(120)와 제1연장부(130) 내부에는 중공부(110)와 연통되어 제1샤프트(100)의 길이방향을 따라 형성되는 연통부(132)가 마련되고,연통부(133)의 끝단에는 개방부(134)가 마련된다.

이러한 연통부(133) 및 개방부(134)는 중공부(110)와, 제1연장부(120) 간의 마찰접합 또는 제1연장부(120)와 연결부(130) 간의 마찰 접합이 이루어지는 경우, 접합에 따라 발생하는 연기나 고온의 공기가 빠져나갈 수 있는 경로를 제공하면서도, 중공 구조를 제공함으로써, 강도를 보강하기 위함이다.

한편, 중공부(110)의 내부 공간 안쪽에 중공부(110)와 제1연장부(130)가 연결되는 부위 내면에는 접촉부(114)가 마련되는데, 이 접촉부(114)의 내경은 제2걸림링(240)의 외경보다 작게 형성된다.

접촉부(114)는 중공부(110) 내면에서 연장부(120) 내면으로 이어지는 부분에 경사진 형태로 구성되어 연장부(120) 방향으로 갈수록 그 내경이 좁아지게 형성된다.

제1,2샤프트(100, 200)의 전체 길이가 축소되어 중실부(210) 전단부(213)가 중공부(110) 안쪽으로 이동하는 경우, 제2걸림링(240)이 접촉부(114)에 접촉함으로써, 중실부(210)의 전단부(213)가 충돌하여 파손하는 것을 방지한다.

한편, 제2샤프트(200)는 중실부(210)보다 외경이 작으며 끝단부에 스플라인 치형(231)이 형성된 제2연장부(230)와, 상기 중실부(210)와 제2연장부(230)를 연결하며 그 외경이 중실부(210)에서 제2연장부(230)로 갈수록 순차적으로 작아지는 제2연결부(220)를 포함한다.

그리고, 중공부(110)의 입구 단부에는 제1걸림링(140)이 수용되는 제1걸림링 수용홈(112)이 마련되고, 중실부(210)의 단부에는 제2걸림링(240)이 수용되는 제2걸림링 수용홈(212)이 마련되며,중실부(210)가 중공부(110)로부터 플런징되어 중공부(110)의 이탈 방향으로 이동하는 경우, 제1걸림링(140)과 제2걸림링(240)이 상호 걸림으로써 중공부(110)로부터 중실부(210)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

다만, 제1걸림링(140)과의 마찰에 의하여 중실부(210) 표면의 제2자성층(250)이 벗겨지는 것이 방지되어야 하고, 제2걸림링(210)과의 마찰에 의하여 중공부(110) 내면의 제1자성층(140)이 벗겨지는 것이 방지되어야 한다.

이를 위해서 제1걸림링(140)의 내측면은 중공부(110)의 내면보다는 안쪽으로 돌출되되, 상기 중실부(210)의 외면과 이격되어 상기 중실부(210)의 외면과 접촉이 방지되며,상기 제2걸림링(250)의 외측면은 상기 중실부(210)의 표면보다는 바깥으로 돌출되되, 중공부(110)의 내면과 이격되어 상기 중공부(110)의 내면과의 접촉이 방지된다.

상술한 바와 같이, 제1걸림링(140)의 내경은 제2걸림링(240)의 외경보다 작게 형성되기 때문에, 중실부(210)가 중공부(110) 바깥 방향으로 이동하는 경우, 제2걸림링(240)이 상기 제1걸림링(140)에 걸려서 중공부(110)로부터 상기 중실부(210)가 이탈되는 것이 방지된다.

도5에서는 제1샤프트(100)와 제2샤프트(200)에 걸쳐서 배치되는 부트의 도시는 생략하였다.

한편, 도6에서 도시한 바와 같이, 제1걸림링(340)이 중공부 입구 근처 내면에 배치되는 것이 아니라, 부트(300)에 설치될 수도 있다.

즉, 부트(300)의 일단부에 있는 소경부(301)는 제2샤프트(200)의 제2연장부(230)에 밴드(미도시)에 의하여 고정되고, 부트(300) 타단부에 있는 대경부(302)는 제1샤프트(100)의 중공부(110) 외주면에 밴드(미도시)에 의하여 고정된다.

한편, 부트(300)에는 벨로즈부(303)와 원통부(304)가 마련되는데, 원통부(304)가 대경부(302)에 연결된다. 제1걸림링(340)은 원통부(304)에 끼워지거나 인서트 방식으로 일체로 배치될 수 있다.

제1걸림링(340)은 원통부(340)에 설치되는 설치링(341)과, 상기 설치링(341)에서 수평방향으로 연장되고 중공부(110) 입구 안쪽으로 들어가는 연장링(342)을 포함한다.

연장링(342)은 중공부(110)의 내면과 이격되고, 또한, 중실부(210)의 외면과도 이격되어 이들에 도포된 자성층(150, 250)의 벗겨짐을 방지한다.

한편, 연장링(342)의 내경은 제2걸림링(240)의 외경보다는 작게 형성되기 때문에, 중실부(210)가 중공부(110)로부터 이탈하려는 방향으로 이동하는 경우(제1,2샤프트(100, 200)의 전체 길이가 길어지려고 하는 경우) 연장링(342)에 제2걸림링(240)이 걸려서 중실부(210)의 이탈이 방지된다.

도 7 내지 도11은 본 발명의 다른 실시예를 도시하였다.

여기서 위에서 언급한 도1 내지 6에서의 실시예와 동일한 구성에 대해서는 중복 방지를 위해서 구체적인 설명을 생략한다.

도 7 내지 도 9에서 도시한 바와 같이, 중공부(110) 내면에 형성되는 그루브(111)는 내면에 도1 내지 도4에서 도시한 둥근면이 아니라 평평한 측면(111b)과, 평평한 바닥면(111a)이 구분되는 형태이며, 중실부(210) 외면에 형성되는 돌출부(211)도 둥근면이 아니라 평평한 측면(211b)과, 평평한 외곽면(211a)으로 구성된다.

중실부(210) 표면에 도포된 제2자성층(250)의 최외곽 표면(중공부(110) 내주면을 대면하는 표면)의 극성은, 중공부(110) 내주면 표면에 도포된 제1자성층(150)의 최외곽 표면(중실부 외주면을 대면하는 표면)의 극성과 동일하므로, 척력 또는 반발력에 의하여 도9와 같이 중공부(110) 내부 공간에 상기 중실부(210)가 중공부(110) 내면에 접촉되지 않고, 떠 있도록 마련되며, 중실부(210)와 상기 중공부(110)는 길이 방향으로 상호 상대 이동 가능하며, 무마찰 플런징이 가능하다.

한편, 그루브(111)에 돌출부(211)가 이격된 상태로 살짝 삽입된 경우, 그루브(111)의 입구 테두리의 위치보다 돌출부(211)의 외곽면이 그루브(111) 내부로 더 들어감으로써, 회전 중심(C)으로부터 돌출부(211)의 외곽면까지의 반경방향 길이(R1)가, 회전 중심(C)으로부터 그루브(111)의 입구 테두리 까지의 반경 방향 길이(R2)보다 길게 형성되며, 원주상으로 돌출부(211)와 그루브(111) 간에 중첩 구간(D)이 형성되어 있다.

이는 자성이 부족하여 토크 전달시 돌출부(211)와 그루브(111) 간의 접촉이 되는 경우, 중공부(110)와 중실부(210) 간의 토크 전달이 이루어지도록 하기 위함이다.

제2실시예에서는 돌출부(211)와 그루브(111)가 사각형(경계선이 곡면진 사각형) 형태로 마련되기 때문에 만약에 이들이 접촉하는 경우, 기어 치형 물림과 같은 효과를 제공할 수 있다.

여기서 중첩되는 구간(D)의 높이 또는 두께는 그루브(111)(및 그루브와 그루브 사이 공간)의 표면 및 돌출부(211) 표면에 도포되어 있는 자성층(150, 250) ( 및 이를 보호하는 외곽의 코팅층)의 두께보다 두껍게 형성되는 것이 바람직하다.

도10에서 개시된 제1,2걸림링(140, 240) 및 제1걸림링 수용홈(112) , 제2걸림링 수용홈(212) 의 위치 및 상호 작용은 도5에서 설명한 바와 동일하고, 도11에서 개시된 제1,2걸림링(140, 240), 특히 제1걸림링(140)이 부트(300) 의 원통부(304) 에 설치되면서, 설치링(341)과, 연장링(302)으로 구성되고, 연장링(302)과 제2걸림링(240)이 접촉하여 이탈방지 역할을 하는 역할도 도6에서 설명하는 것과 동일하다.

그리고, 제2실시예에서도, 중공부(110) 안쪽에 접촉부(114)가 마련되어 접촉부(114)와 제2걸림링(240)이 접촉하여 중실부(212) 끝단부가 중공부(110) 맨안쪽과 충돌하는 것을 방지하는 것도 제1실시예와 동일하다.

이하에서는 본 발명의 동작에 대해서 설명한다.

도4 또는 도9에서 도시한 바와 같이, 중공부(110) 내면과 중실부(210) 외면에는 자성층(150, 250)이 도포되어 있고, 서로 마주보는 면은 동일 극성으로 되어 있어서, 서로 척력 또는 반발력이 발생한다.

이에 의하여 중공부(110) 내부에 중실부(210)가 떠있게 되고, 중공부(110)의 그루브(111)와 중실부(210)의 돌출부(211)가 이격된다. 이 상태에서 제1샤프트(100)가 회전하면, 반발력 또는 척력에 의하여 중실부(110)와 중공부(210)가 이격된 상태에서 중공부(210)가 밀려서 회전을 함으로써, 제2샤프트(200)가 회전을 한다.

또는 반대로, 제2샤프트(200)가 회전하면, 반발력 또는 척력에 의하여 중실부(210)와 중공부(110)가 이격된 상태에서 중실부(210)가 밀려서 회전을 함으로써, 제1샤프트(100)가 회전을 한다.

이와 같이 자성층(150, 250)을 구성하는 자성물질의 반발력 또는 척력에 의하여 중공부(110)와 중실부(210)가 물리적인 접촉을 하지 않으면서도 토크 전달이 가능하다.

한편, 플런징을 하는 경우를 설명한다.

도5 내지 도 6, 그리고 도 10 내지 도11에서 도시한 바와 같이, 외력에 의하여 제1샤프트(100)와 제2샤프트(200)가 상호 상대 운동을 하여, 그 총 길이가 길어지는 경우, 중실부(210)는 중공부(110)의 입구 방향으로 이동한다.

이 때, 중공부(110) 입구 내면에 걸려 있는 제1걸림링(140)에 중실부(210) 앞단에 있는 제2걸림링(240)이 걸림으로써, 더 이상 길이가 신장되는 것을 제한하며, 중실부(210)가 중공부(110)로부터 완전히 이탈되는 것을 방지한다.

한편, 외력에 의하여 제1샤프트(100)와 제2샤프트(200)가 상호 상대 운동을 하여, 그 총 길이가 짧아지는 경우, 중실부(210)는 중공부(110)의 안쪽 방향으로 이동한다.

이때, 중공부(110) 안쪽에 있는 접촉부(114)에 제2걸림링(240)이 걸림으로써, 더 이상 길이가 수축되는 것을 제한하며, 중실부(240)의 전단부(213)가 중공부(110) 맨 안쪽 면에 충돌하는 것을 방지한다.

이와 같은 수축 또는 신장이 일어나는 경우, 위에서 언급한 바와 같이 자성층(150, 250) 간의 반발력 또는 척력에 의하여 중공부(110) 내면과 중실부(210) 외면이 접촉하지 않고, 마찰되지 않으므로 무마찰 플런징이 가능해지며, 마찰로 인한 소음이 완전하게 되고, 종래 있었던 볼이나 케이지가 생략되어 샤프트의 무게나 크기, 외경이 대폭 축소될 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

100: 제1샤프트 110: 중공부
111: 돌출부 112: 제1걸림링 수용홈
114: 접촉부 140: 제1걸림링
200: 제2샤프트 210: 중실부
211: 그루브 212: 제2걸림링 수용홈
240: 제2걸림링

Claims (9)

1. 중공부를 구비하는 제1샤프트와;
   상기 제1샤프트의 중공부에 삽입되는 중실부를 구비하는 제2샤프트를 포함하되,
   상기 중공부의 내면과 상기 중실부의 외면에는 자성물질이 도포되되,
   상기 중공부 내면에 도포되어 상기 중실부를 바라보는 자성 물질의 극성과 중실부 외면에 도포되어 중공부의 내면을 바라보는 자성물질의 극성은 동일한 극성으로 이루어져서 상호 척력이 발생하고,
   발생된 척력에 의하여 중공부와 중실부가 상호 이격되어 있어서,
   중공부 내부 공간에 상기 중실부가 중공부 내면에 접촉되지 않고, 떠 있도록 마련되며, 상기 중실부와 상기 중공부는 길이 방향으로 상호 상대 이동 가능하며, 무마찰 플런징이 가능하되,
   상기 중공부 내면에 형성되는 복수의 그루브와;
   상기 중실부 외면에 형성되는 복수의 돌출부를 포함하되,
   각 그루브 내부 공간에 각 돌출부가 전체적으로 그루브 내면으로부터 이격된 상태를 유지하면서 삽입되게 배치되고,
   상기 자성물질은 그루브의 표면과 돌출부의 표면을 따라서 도포되어 있으며,
   상기 제1샤프트는;
   중공부보다 외경이 작으며 끝단부에 스플라인 치형이 형성된 제1연장부와;
   상기 중공부와 제1연장부를 연결하며 그 외경이 중공부에서 제1연장부로 갈수록 순차적으로 작아지는 연결부를 포함하며,
   연결부와 제1연장부 내부에는 중공부와 연통되어 제1샤프트의 길이방향을 따라 형성되는 연통부가 마련되고,
   연통부의 끝단에는 개방부가 마련되어, 중공부 내부의 공기나 연기가 외부로 빠져 나갈 수 있도록 하고,
   중공부의 입구 단부에는 제1걸림링이 수용되는 제1걸림링 수용홈이 마련되고, 중실부의 단부에는 제2걸림링이 수용되는 제2걸림링 수용홈이 마련되며,
   중실부가 중공부로부터 플런징되어 중공부의 이탈 방향으로 이동하는 경우, 제1걸림링과 제2걸림링이 상호 걸림으로써 중공부로부터 중실부가 이탈되는 것을 방지하고,
   상기 중공부 안쪽에 마련되며 상기 중실부의 제2걸림링과 대면 가능한 경사면을 더 포함하며,
   상기 중실부가 중공부 안쪽으로 이동하는 경우, 상기 제2걸림링이 경사면에 접촉되어 그 이동이 제한되는 것을 특징으로 하는 구동 샤프트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 중공부를 구비하는 제1샤프트와;
   상기 제1샤프트의 중공부에 삽입되는 중실부를 구비하는 제2샤프트를 포함하되,
   상기 중공부의 내면과 상기 중실부의 외면에는 자성물질이 도포되되,
   상기 중공부 내면에 도포되어 상기 중실부를 바라보는 자성 물질의 극성과 중실부 외면에 도포되어 중공부의 내면을 바라보는 자성물질의 극성은 동일한 극성으로 이루어져서 상호 척력이 발생하고,
   발생된 척력에 의하여 중공부와 중실부가 상호 이격되어 있어서,
   중공부 내부 공간에 상기 중실부가 중공부 내면에 접촉되지 않고, 떠 있도록 마련되며, 상기 중실부와 상기 중공부는 길이 방향으로 상호 상대 이동 가능하며, 무마찰 플런징이 가능하되,
   상기 중공부 내면에 형성되는 복수의 그루브와;
   상기 중실부 외면에 형성되는 복수의 돌출부를 포함하되,
   각 그루브 내부 공간에 각 돌출부가 전체적으로 그루브 내면으로부터 이격된 상태를 유지하면서 삽입되게 배치되고,
   상기 자성물질은 그루브의 표면과 돌출부의 표면을 따라서 도포되어 있으며,
   상기 제1샤프트는;
   중공부보다 외경이 작으며 끝단부에 스플라인 치형이 형성된 제1연장부와;
   상기 중공부와 제1연장부를 연결하며 그 외경이 중공부에서 제1연장부로 갈수록 순차적으로 작아지는 연결부를 포함하며,
   연결부와 제1연장부 내부에는 중공부와 연통되어 제1샤프트의 길이방향을 따라 형성되는 연통부가 마련되고,
   연통부의 끝단에는 개방부가 마련되어, 중공부 내부의 공기나 연기가 외부로 빠져 나갈 수 있도록 하고,
   상기 중공부 입구 외측을 둘러싸는 부트를 더 포함하되,
   상기 부트에는 제1걸림링이 설치되고,
   중실부의 단부에는 제2걸림링이 수용되는 제2걸림링 수용홈이 마련되며,
   중실부가 중공부로부터 플런징되어 중공부의 이탈 방향으로 이동하는 경우, 제1걸림링과 제2걸림링이 상호 걸림으로써 중공부로부터 중실부가 이탈되는 것을 방지하되,
   상기 제1걸림링은 부트에 설치되는 설치링과, 설치링에서 연장되어 중공부 안쪽방향으로 들어가도록 마련되는 연장링을 포함하고,
   상기 중공부 안쪽에 마련되며 상기 중실부의 제2걸림링과 대면 가능한 경사면을 더 포함하며,
   상기 중실부가 중공부 안쪽으로 이동하는 경우, 상기 제2걸림링이 경사면에 접촉되어 그 이동이 제한되는 것을 특징으로 하는 구동 샤프트.
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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