JP2019082245A

JP2019082245A - 振動低減軸

Info

Publication number: JP2019082245A
Application number: JP2018167125A
Authority: JP
Inventors: デ−クワンキム，; Dae Kwan Kim
Original assignee: Korea Aerospace Research Institute KARI
Current assignee: Korea Aerospace Research Institute KARI
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2019-05-30
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: US11118621B2; US20190128315A1; KR101925596B1; JP6634488B2

Abstract

【課題】本発明は、軸の振動を低減させる振動低減軸を提供する。【解決手段】内部中空の円筒状のアウトシャフトからなる振動低減軸であって、アウトシャフトは、軸の長さ方向に互いに離間して配置される第１部材１１０及び第２部材１２０と、第１部材１１０及び第２部材１２０の間に配置される振動低減領域１５０と、を含み、振動低減領域１５０には、第１部材１１０と第２部材１２０を軸方向に連結する多数の連結部材１５１が互いに離間して配置される。【選択図】図５

Description

本発明は、回転運動によって発生する振動を低減させる装置であって、回転運動の伝達のために用いられるギア及び回転軸（Ｓｈａｆｔ）に適用される技術であり、特に、ベベルギア（ＢｅｖｅｌＧｅａｒ）のようにギアの面積が小さく、振動低減装置及び振動低減ギアを適用することが困難な条件の場合に、振動低減機能のある回転軸を適用することにより、回転により発生する振動を低減させることができる技術に関する。

ギアは回転トルクを二つの軸以上に対して伝達し、ギア比により回転速度及びトルクの伝達比を調節する機能をする機械要素であり、ノイズ、振動の原因となるかみ合い伝達誤差が生成される欠点も存在する。

回転トルクの伝達だけでなく、駆動軸から伝達される振動も同様に伝達され、バックラッシュ（Ｂａｃｋｌａｓｈ）などのギアによる振動が発生して回転機構システムの振動及び騒音を誘発させることになり、これは性能の低下及び寿命の短縮をもたらすこともある。

これを解決するために、従来技術である韓国登録特許第１０−１２７０９４５号で回転動力が伝達されるギア軸に溝及び粘弾性材料を用いてＩｓｏｌａｔｉｏｎＭｏｄｅを発生させ、これにより不要な高周波振動を低減させる技術が適用された。

しかし、前記従来技術は、ギア装置に適用するためには、一定以上の平面面積を有する一般ギアでなければならないが、ベベルギアのように、ギアの面積が狭かったり厚かったりする形のギアには、その技術を適用するのに制限が生ずるようになる。

韓国登録特許第１０−１２７０９４５号公報

本発明は、従来技術の問題点である軸の振動を低減させる振動低減軸を提供し、特にベベルギアのように狭い面積を有したり厚い形を有したりするギアに対して適用可能な軸の構造を提供することが目的である。

本発明は、回転伝達を目的とするギア装置システムで高周波振動を低減させようとする場合、ギア面積が狭かったり厚かったりする形のギア装置システムに適用できるようにすることを目的とし、特に、振動安定性が非常に要求される人工衛星用通信アンテナの回転ジンバル（Ｇｉｍｂａｌ）装置及び回転運動を有するカメラ装置などに適用することができる技術を提供することを目的とする。

本発明は、内部中空の円筒状のアウトシャフトからなる振動低減軸であって、前記アウトシャフトは、軸の長さ方向に互いに離間して配置される第１部材１１０及び第２部材１２０と、前記第１部材及び前記第２部材の間に配置される振動低減領域１５０と、を含み、前記振動低減領域には、前記第１部材と前記第２部材を軸方向に連結する多数の連結部材１５１が互いに離間して配置される振動低減軸を提供する。

前記連結部材の一端は、前記第１部材または前記第２部材のいずれかに一体に結合され、前記連結部材の他端は、前記第１部材または前記第２部材の他の一つにダンピング材を媒介として結合することができる。

前記振動低減領域には、前記第１部材に一端が取り付けられ、他端には突起１５５ａが形成された第１ストッパー１５５、及び前記第２部材に一端が取り付けられ、他端には前記突起１５５ａを収容する溝１５６ａが形成された第２ストッパー１５６が配置され、前記第１ストッパーの前記他端と前記第２ストッパーの前記他端は、所定の間隔ｄで離間される。

本発明は、回転伝達を目的とするギア装置システムで高周波振動を低減させようとした場合、ギア面積が狭かったり厚かったりする形のギア装置システムに適用できるようにすることを目的とし、特に、振動安定性が非常に要求される人工衛星用通信アンテナの回転ジンバル（Ｇｉｍｂａｌ）装置及び回転運動を有するカメラ装置などに効果的に適用可能である。

本発明の一実施例に係る振動低減軸にベベルギアが装着された図である。本発明の一実施例に係る振動低減軸にベベルギアが装着された図である。本発明の一実施例に係る振動低減軸の外観斜視図である。本発明の一実施例に係る振動低減軸の縦断面図である。本発明に係る振動低減軸の一部を展開した展開図である。図４の振動低減軸でインナーシャフトなど、一部構成が追加された縦断面図である。図４の振動低減軸でインナーシャフトなど、一部構成が追加された縦断面図である。本発明の他の実施例に係る振動低減軸の展開図である。

図１と図２は、本発明の一実施例に係る振動低減軸１００にベベルギアＧが装着された図である。

本発明は、ギアに回転を伝達する軸に主に用いられる振動低減装置であり、特に前記で説明したように、ベベルギアに効果的な構造である。ただし、必ずしもベベルギアにのみ使用することを前提するものではなく、回転動力を伝達する軸であれば適用可能である。図１と図２は、その一例として、ベベルギアが軸の一端に備えられた形態を示しており、ベベルギアが軸に連結される様子は、図１のように締結部位に直径が減少した領域を置いたり、または図２のように回転軸をそのまま連結したりすることもできる。

図３は、本発明の一実施例に係る振動低減軸の外観斜視図であり、図４は、本発明の一実施例に係る振動低減軸の縦断面図であり、図５は、本発明に係る振動低減軸の一部を展開した展開図である。すなわち、図５は、図３の軸の縦方向に切って展開した図である。

本発明の実施例に係る振動低減軸１００は、まず内部が中空である円筒状のアウトシャフトからなり、前記アウトシャフトは、軸の長さ方向に互いに離間して配置される第１部材１１０及び第２部材１２０と、前記第１部材１１０及び第２部材１２０の間に配置される振動低減領域１５０とからなる。ここで、振動低減領域１５０は、軸の回転力伝達過程で伴われる振動を低減するために、本発明で特別に考案された領域である。前記振動低減領域１５０には、相互に離間された前記第１部材１１０と第２部材１２０を軸方向に連結し、かつ軸方向に延びる多数の連結部材１５１が配置され、各連結部材１５１は、互いに離間して配置される。このような連結部材１５１は、振動低減領域１５０で剛性を提供する役割を果たし、垂直方向作用力及び軸方向作用力に対する支持力を十分に確保するために必要な適切な断面積を有する。

軸方向のトルクに対して、第１部材１１０に変形が発生し、その結果として、前記連結部材１５１には弾性変形が発生する。このように連結部材１５１の弾性及び粘性運動により、本発明の振動低減軸１００で振動が低減されるのである。

そして、本発明は、連結部材１５１の降伏変形を防止するためにストッパー１５５，１５６を備えることができる。前記ストッパーは、振動低減領域１５０に上下に配置され、前記第１部材１１０に一端が取り付けられ、他端には突起１５５ａが形成された第１ストッパー１５５と、前記第２部材１２０に一端が取り付けられ、他端には前記突起１５５ａを収容する溝１５６ａが形成された第２ストッパー１５６とからなる。このとき、前記第１ストッパー１５５の他端と前記第２ストッパー１５６の他端は、所定の間隔ｄで離間された状態で、互いに接しないように構成されて前記連結部材１５１が弾性変形範囲内に存在するようになる。すなわち、前記連結部材１５１が変形により一定の範囲以上変形するようになると、第１ストッパー１５５の突起１５５ａと前記第２ストッパー１５６の溝１５６ａが連結部材１５１の降伏変形前に互いに接して、それ以上の変形を防ぐ役割をするようになる。連結部材１５１の剛性が十分な場合には、前記ストッパーは必要でないこともある。

図６と図７は、図４の振動低減軸１００でインナーシャフトなど、一部構成が追加された縦断面図であり、前記アウトシャフトの内部にアウトシャフトの内径よりも小さい外径を有するインナーシャフト１８０が配置された構造である。前記インナーシャフト１８０の一端は、前記第２部材１２０に一体に固定され、他端は、前記第１部材１１０に接することなく若干の隙間を有するようにする。そして、前記インナーシャフト１８０と前記アウトシャフトの間には、適切な位置に軸受１９５が具備され、前記軸受１９５を収容するために、前記アウトシャフトの内周面と前記インナーシャフト１８０の外周面には、それぞれ軸受収容溝が形成されてもよい。このとき、配置される前記軸受１９５は、軸方向に若干のスリップを許容するスリップ型（図７）であってもよく、スリップのない固定型（図６）であってもよい。図７は、軸受の収容溝の軸方向の幅が前記軸受の軸方向の長さよりもやや大きく隙間Ｓを置いて、前記軸受１９５の軸方向のスリップを許容する様子である。

図８は、本発明の他の実施例に係る振動低減軸の展開図である。

本実施例で図示した振動低減軸は、前述した振動低減軸の一部変更した図である。つまり、内部中空の円筒状にアウトシャフトが備えられ、軸の長さ方向に互いに離間された第１部材１１０と第２部材１２０が配置され、前記第１部材１１０と第２部材１２０との間の振動低減領域１５０に前記第１部材１１０と第２部材１２０を軸方向に連結する多数の連結部材１５１が互いに離間して配置される点は、前述のものと類似する。ただし、本実施例では、前記連結部材１５１の一端は、ダンピング素材を媒介として結合される点が差異点である。

つまり、前記連結部材１５１の一端は、前記第１部材１１０または第２部材１２０のいずれかに一体に結合され、前記連結部材１５１の他端１５１ａは、前記第１部材１１０または第２部材１２０の他方の一つにダンピング素材１５１ｂを媒介として結合することができる。ダンピング素材（ｄａｍｐｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌ）は、弾性を有する物質であり、振動減衰効果を最大化することができる素材がよい。

図８に図示された本実施例は、好ましくは、図６に示された固定型軸受である場合に適用されるのがよい。つまり、垂直方向の支持力は、図６に示された固定型軸受で支持し、分離された振動低減領域１５０にはダンピング素材１５１ｂを追加して減衰効果を極大化したものであり、分離された連結部材１５１を適用して、連結部材１５１の変形最小化も可能にしたものである。

１００…振動低減軸、１１０…第１部材、１２０…第２部材、１５０…振動低減領域、１５１…連結部材。

Claims

内部中空の円筒状のアウトシャフトからなる振動低減軸であって、
前記アウトシャフトは、
軸の長さ方向に互いに離間して配置される第１部材及び第２部材と、
前記第１部材及び前記第２部材の間に配置される振動低減領域と、を含み、
前記振動低減領域には、前記第１部材と前記第２部材を軸方向に連結する多数の連結部材が互いに離間して配置されることを特徴とする振動低減軸。
前記連結部材の一端は、前記第１部材または前記第２部材のいずれかに一体に結合され、
前記連結部材の他端は、前記第１部材または前記第２部材の他方の一つにダンピング素材を媒介として結合されることを特徴とする、請求項１に記載の振動低減軸。
前記振動低減領域には、
前記第１部材に一端が取り付けられ、他端には突起が形成された第１ストッパーと、
前記第２部材に一端が取り付けられ、他端には前記突起を収容する溝が形成された第２ストッパーと、が配置されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の振動低減軸。
前記第１ストッパーの前記他端と前記第２ストッパーの前記他端は、所定の間隔ｄで離間されることを特徴とする、請求項３に記載の振動低減軸。
前記アウトシャフトの内部には、前記アウトシャフトの内径よりも小さい外径を有するインナーシャフトが配置されることを特徴とする、請求項４に記載の振動低減軸。
前記インナーシャフトの一端は前記第２部材に一体に固定され、他端は前記第１部材に接しないことを特徴とする、請求項５に記載の振動低減軸。
前記インナーシャフトと前記アウトシャフトの間には軸受が備えられることを特徴とする、請求項６に記載の振動低減軸。
前記軸受を収容するために、前記アウトシャフトの内周面と前記インナーシャフトの外周面には、それぞれ軸受収容溝が形成されることを特徴とする、請求項７に記載の振動低減軸。
前記軸受収容溝は、前記軸受の軸方向のスリップを許容することを特徴とする、請求項８に記載の振動低減軸。
前記アウトシャフトにはベベルギアが装着されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の振動低減軸。