KR102242401B1 - 자동차용 유니버설 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유니버설 조인트에 제공되어 슬립 작동하거나 또는 회전토크를 전달하는 슬라이딩케이지의 조립된 상태를 견고하게 유지할 수 있도록 구성된 자동차용 유니버설 조인트관한 것이다.
본 발명의 자동차용 유니버설조인트는 외주면을 따라서 스플라인이 형성된 샤프트부 및 이 샤프트부의 일측단에 형성되는 요크부로 이루어진 샤프트조인트; 상기 샤프트조인트의 샤프트부가 내부로 슬라이드 이동 가능 하면서 내주면에 상기 스플라인과 대응되는 세레이션이 형성된 파이프부 및 이 파이프의 일측단에 형성된 다른 요크부를 갖는 파이프조인트; 상기 샤프트조인트의 끝단부 외측면에 끼워져 상기 파이프조인트의 내부 축방향으로 슬립이동 가능하도록 이루어지면서 토크를 전달할 수 있도록 구성된 슬라이딩케이지; 상기 샤프트조인트의 고정홀에 조립되어 슬라이딩게이지를 샤프트조인트에서 빠져나오지 않도록 고정하는 고정부; 를 포함하는 자동차용 유니버설 조인트를 제공한다.

Description

자동차용 유니버설 조인트{UNIVERSAL JOINT FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 유니버설 조인트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유니버설 조인트에 제공되어 슬립 작동하거나 또는 회전토크를 전달하는 슬라이딩케이지의 조립된 상태를 견고하게 유지할 수 있도록 구성된 자동차용 유니버설 조인트관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 운전자가 차량의 진행방향을 바꾸기 위하여 조향장치가 제공된다. 조향장치는 운전석 전방에 설치되어 운전자가 회전시킬 수 있도록 이루어진 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠의 하부에 설치되는 스티어링 칼럼과, 상기 스티어링 휠의 회전운동을 직진운동으로 전환시킴과 동시에 조향력을 증대시켜 타이어의 방향을 변경시키는 기어박스와, 상기 스티어링 칼럼에 전달된 회전력을 기어박스로 전달하기 위한 유니버설 조인트를 포함한다.

유니버설 조인트는 샤프트조인트와, 이 샤프트조인트에 슬립 이동 가능하면서 회전토크를 전달할 수 있도록 조립되는 파이프조인트로 구성된다.

샤프트조인트의 외주면 길이방향으로는 세레이션이 형성되고, 파이프조인트의 내측에는 세레이션과 대응되는 스플라인이 형성되어 샤프트조인트는 파이프조인트에 치차 결합으로 연결되어 축 방향으로 슬립이동 할 수 있으면서 회전토크를 전달할 수 있게 된다.

이와 같이 샤프트조인트와 파이프조인트를 조립할 때 샤프트조인트와 파이프조인트가 더욱 부드럽고 원활하게 슬립이동 할 수 있도록 샤프트조인트의 끝단부 외측 면에는 슬라이딩케이지(sliding cage)를 조립할 수 있다.

슬라이딩케이지는 샤프트조인트의 외측면에 슬라이드 이동 가능하게 끼워질 수 있도록 이루어지고, 그 외측 면에는 파이프조인트의 내측면에 구름 접촉되는 베어링이 제공된 구조로 이루어진다.

이러한 슬라이딩케이지의 표면에는 오일이나 그리스 등과 같은 윤활제를 도포하고, 슬라이딩케이지가 조립된 샤프트조인트를 파이프조인트 내부에 축 방향으로 삽입하여 조립하게 된다.

그러나 슬라이딩케이지는 스냅링 등으로 고정되므로 자동차의 운행 중 비포장도로를 주행하거나 또는 과속방지턱 등을 통과할 때 유니버설 조인트에 충격 등이 가해지면 슬라이딩케이지도 같이 충격이 전달되면서 스냅링에 이탈되어 빠져나올 수 있다.

또한 조향장치의 사용시간이 누적되면서 슬라이딩케이지가 슬라이드 이동하면서 스냅링에 계속 충격을 가하므로 스냅링이 변형될 수도 있다.

이로 인하여 조향장치에 노이즈가 발생하가나 조향성능 저하 및 조향불능 등과 같은 문제가 발생할 수 있다.

대한민국공개특허 제10-2014-0039660호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 샤프트조인트에 제공되어 슬립이동 및 회전토크를 전달하는 슬라이딩케이지의 조립된 상태를 견고하게 유지할 수 있도록 구성된 자동차용 유니버설 조인트를 제공하는데 있다.

본 발명이 제안하는 자동차용 유니버설 조인트는 외주면을 따라서 스플라인이 형성된 샤프트부 및 이 샤프트부의 일측단에 형성되는 요크부로 이루어진 샤프트조인트; 상기 샤프트조인트의 샤프트부가 내부로 슬라이드 이동 가능 하면서 내주면에 상기 스플라인과 대응되는 세레이션이 형성된 파이프부 및 이 파이프의 일측단에 형성된 다른 요크부를 갖는 파이프조인트; 상기 샤프트조인트의 끝단부 외측면에 끼워져 상기 파이프조인트의 내부 축방향으로 슬립이동 가능하도록 이루어지면서 토크를 전달할 수 있도록 구성된 슬라이딩케이지; 상기 샤프트조인트의 고정홀에 조립되어 슬라이딩게이지를 샤프트조인트에서 빠져나오지 않도록 고정하는 고정부; 를 포함하는 자동차용 유니버설 조인트를 제공한다.

상기 고정부는 샤프트조인트의 끝단부에 형성된 고정홀에 억지끼움으로 압입 고정되고, 상기 고정부의 외주면에는 고정홀과의 마찰력을 높여 고정부가 고정홀에 끼워진 상태를 견고하게 유지시키기 위하여 고정 돌기가 형성된다.

상기 고정 돌기는 고정홀의 길이방향에 대하여 5도 내지 10도의 각도로 경사지게 형성된다.

상기 고정부의 선단부는 테이퍼면으로 이루어지고 상기 고정 돌기는 테이퍼면까지 형성된다.

본 발명에 의한 자동차용 유니버설 조인트는 샤프트조인트에 조립된 슬라이딩케이지를 고정부가 견고하게 지지하여 슬라이딩케이지가 샤프트조인트에서 빠져나오는 것을 방지할 수 있다.

또한 고정부는 슬라이딩케이지의 고정홀에 억지끼움방식으로 결합되고, 고정부의 외주면을 따라서 형성된 고정 돌기로 인하여 고정홀에 끼워진 상태를 견고하게 유지할 수 있다.

그리고 고정 돌기는 경사지게 형성되어 슬라이딩케이지가 슬라이드 이동하면서 고정부에 직선방향으로 충격을 가해도 고정부가 그 상태를 견고하게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트를 구성하는 샤프트조인트에 슬라이딩케이지가 조립된 상태의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트에 있어서 슬라이딩케이지를 고정하는 고정부의 정면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 2의 A-A선 단면도 및 B-B선 단면도이다.
도 5는 도 4b의 C-C선 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트에 있어서 샤프트조인트가 다른 형태로 이루어진 것을 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트를 구성하는 샤프트조인트에 슬라이딩케이지가 조립된 상태의 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트에 있어서 슬라이딩케이지를 고정하는 고정부의 정면도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 2의 A-A선 단면도 및 B-B선 단면도이고, 도 5는 도 4b의 C-C선 단면도를 나타낸다.

도시된 바와 같이 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트는 샤프트조인트(S)와, 이 샤프트조인트(S)에 조립되는 상대부품인 파이프조인트(P) 및 상기 샤프트조인트(S) 일측 끝단부 외측면에 조립되는 슬라이딩케이지(500)를 포함한다.

샤프트조인트(S)는 샤프트부(100)와 요크부(200)로 이루어지고, 샤프트부(100) 외측면에는 원주 방향으로 다수의 세레이션(110)이 형성되고, 요크부(200)에는 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하기 위하여 연결홀(210)이 형성된다.

파이프조인트(P)는 파이프부(300)와 요크부(400)로 이루어지고, 파이프부(300) 내부면은 상기 샤프트조인트(S)의 세레이션(110)과 대응되는 스플라인(310)이 형성되고, 요크부(400)에는 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하기 위하여 연결홀(410)이 형성된다.

파이프조인트(P)의 스플라인(310)은 파이프부(300)를 성형하면서 그 내부 자체가 스플라인(310)을 성형하는 방식으로 마련할 수 있다.

그리고 파이프조인트(P) 파이프부(300)의 끝단부 둘레 면에는 고정홈(320)이 형성되어 조립된 자동차용 유니버설조인트를 피고정체에 고정할 수 있도록 되어있다.

이러한 자동차용 유니버설 조인트는 샤프트조인트(S)의 샤프트부(110)를 파이프조인트(P)의 파이프부(300) 내부에 끼워 유니버설 조인트를 구성하게 되는데, 이러한 유니버설 조인트를 차량에 장착하여 사용할 때 축 방향으로 부드럽게 슬립이동 할 수 있도록 샤프트부(100)에는 상기 슬라이딩케이지(500)가 더 조립될 수 있다.

슬라이딩케이지(500)는 샤프트조인트(S)의 샤프트부(100) 외측에 삽입 고정되는 슬리브(510)와, 상기 슬리브(510)의 외측면 길이방향을 따라서 간격을 유지하며 돌출되는 복수개의 장착부(520)와, 상기 장착부(520)에 장착되어 파이프조인트(P)의 내면과 구름 접촉되는 베어링(530)으로 이루어진다.

베어링(530)은 니들베어링이나 볼베어링 또는 이들을 조합한 구조로 구성될 수 있다.

슬리브(510)는 파이프조인트(P)의 형상과 동일하게 이루어지고, 장착부(520)는 원기둥 형상으로 이루어지며, 이러한 장착부(520)에는 지지홈이 형성되어 베어링(530)이 억지끼움 방식으로 장착될 수 있도록 되어있다.

이러한 유니버설 조인트의 샤프트조인트(S)와 파이프조인트(P)가 슬립 작동하거나 또는 회전 토크를 전달할 경우 베어링(530)이 파이프조인트(P)의 내측면에 접촉되면서 슬립 운동하거나 회전 토크를 전달하므로 마찰계수를 최소화하게 된다.

이와 같이 슬리브(510)와 베어링(530)으로 구성된 슬라이딩케이지(500)는 샤프트조인트(S)의 샤프트부(100) 끝단부에 끼워 조립하게 되며, 조립된 슬라이딩케이지(500)를 빠져나오지 않도록 고정하기 위하여 고정부(600)가 제공된다.

고정부(600)는 샤프트조인트(S)의 샤프트부(100) 끝단면에 형성되는 고정홀(120)에 억지끼움 방식으로 압입하여 고정할 수 있다.

이렇게 고정홀(120)에 압입으로 고정된 고정부(600)에 슬라이딩케이지(500)에 장착된 베어링(530)이 걸려 슬라이딩케이지(500)는 샤프트조인트(S)에서 빠져나오지 않게 된다.

슬라이딩케이지(500)는 샤프트조인트(S)와 파이프조인트(P)가 슬립 작동하면서 고정부(600)에 지속적으로 접촉될 수 있으므로 그 충격이 누적되면서 고정부(600)가 조립된 상태를 유지하지 못하고 고정홀(120)에서 빠져나올 수 있다.

이를 방지하기 위하여 고정부(600)의 외주면에는 길이방향으로 따라서 간격을 유지하며 복수개의 고정 돌기(610)형성되는데, 이러한 고정 돌기(610)가 고정홀(120)과의 마찰력을 높여 주므로 고정부(600)가 고정홀(120)에 조립된 상태를 견고하게 유지시킬 수 있다.

또한 고정부(600)의 선단부는 테이퍼면(620)으로 이루어져 고정부(600)를 샤프트조인트(S)의 고정홀(120)에 쉽게 끼울 수 있도록 이루어지며, 이러한 테이퍼면(620)까지 고정 돌기(610)가 형성되어 고정부(600)를 고정홀(120)에 압입 시킬 때 고정 돌기(610) 선단부의 진입이 용이하게 이루어질 수 있도록 구성된다.

그리고 고정 돌기(610)는 고정홀(120)의 길이방향인 샤프트조인트(S)의 샤프트부(100)에 대하여 소정의 각도로 경사지게 형성되는데, 이에 따라 길이방향으로 슬립 이동하는 슬라이딩케이지(500)가 고정부(600)에 접촉하여 직선방향으로 힘이 작용하여도, 고정 돌기(610)가 경사진 방향으로 형성되어 있으므로 더욱 큰 저항력이 발휘되어 고정부(600)는 고정홀(120)에 끼워진 상태를 견고하게 유지할 수 있다.

고정 돌기(610)의 경사각도는 샤프트조인트(S)의 샤프트부(100)에 대하여 5도 내지 10도의 범위에서 형성될 수 있는데, 고정 돌기(610)의 경사각도가 5도 이하이면 직선방향으로 작용하는 힘에 대한 저항력이 약해지고, 10도 이상이면 각도가 너무 커 고정홀(120)에 긴밀하게 압입할 수 없으므로 고정 돌기(610)의 경사각도는 5도 내지 10도의 범위로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 실시예에서 샤프트조인트(S)의 샤프트부(100)는 중심부가 고정홀(120)과 연통되는 공간으로 이루어진 중공형의 샤프트조인트(S)로 이루어진 것으로 나타내고 있지만, 도 6과 같이 샤프트조인트(S)의 샤프트부(100)는 공간이 없고 고정홀(120)만 형성되어 있는 일반적인 샤프트조인트로 이루어질 수도 있다.

상기와 같은 자동차용 유니버설 조인트는 샤프트조인트(S)의 샤프트부(100) 끝단부에 슬라이딩케이지(500)를 조립하고 샤프트조인트(S)의 고정홀(120)에 고정부(600)를 압입으로 끼워 조립한다.

그리고 파이프조인트(P)의 파이프부(300)에 슬라이딩케이지(500)가 조립된 샤프트조인트(S)를 끼워 조립한다.

이렇게 조립된 샤프트조인트(S) 및 파이프조인트(P)는 세레이션(110)과 스플라인(310)은 슬라이딩케이지(500)를 통하여 회전토크를 전달할 수 있으면서 축 방향으로 슬립이동 가능한 상태가 된다.

그리고 샤프트조인트(S)의 요크부(200)에 형성된 연결홀(210)에 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하여 자동차의 조향장치를 구성하는 스티어링 칼럼에 조립하고, 파이프조인트(P)의 요크부(400)에 형성된 연결홀(410)에는 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하여 자동차의 조향장치를 구성하는 기어박스에 조립하여 사용하게 된다.

이때 슬라이딩케이지(500)에 제공된 베어링(530)은 샤프트조인트(S)와 파이프조인트(P)가 슬립 작동하거나 또는 회전토크를 전달할 경우 파이프조인트(P)의 내측면에 접촉되면서 슬립 운동하거나 회전토크를 전달하게 된다.

즉, 유니버설 조인트에 토크가 가해지지 않은 상태에서는 베어링(530)은 파이프조인트(P)의 스플라인(310) 내측면에 접촉되어 파이프조인트(P)는 샤프트조인트(S)를 따라서 슬립이동 가능하게 된다. 이때 베어링(530)으로 인하여 샤프트조인트(S)와 파이프조인트(P)는 더욱 원활하게 슬라이드 이동할 수 있게 된다.

그리고 조향장치의 회전으로 유니버설 조인트에 토크가 가해하면, 샤프트조인트(S)와 파이프조인트(P)에 토크가 작용하고, 그로 인하여 베어링(530) 표면이 파이프조인트(P)의 스플라인(310) 내측면이 밀착되면서 회전 토크를 전달하게 된다.

그리고 상기 파이프조인트(P) 및 샤프트조인트(S)가 슬립 이동할 때, 슬라이딩케이지(500) 및 베어링(530)의 이동으로 인한 힘이 고정부(600)에 누적되어 작용하여도 고정부(600)가 억지 끼움으로 압입 고정되면서 경사지게 형성된 고정 돌기(610)들로 인하여 조립된 상태를 견고하게 유지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.

S: 샤프트조인트 P: 파이프조인트
100: 샤프트부 110: 세레이션
120: 고정홀 200, 400: 요크부
210, 410: 연결홀 300: 파이프부
310: 스플라인 320: 고정홈
500: 슬라이딩케이지 510: 슬리브
520: 장착부 530: 베어링
600: 고정부 610: 고정 돌기
620: 테이퍼면

Claims (5)

1. 외주면을 따라서 스플라인이 형성된 샤프트부 및 이 샤프트부의 일측단에 형성되는 요크부로 이루어진 샤프트조인트;
   상기 샤프트조인트의 샤프트부가 내부로 슬라이드 이동 가능 하면서 내주면에 상기 스플라인과 대응되는 세레이션이 형성된 파이프부 및 이 파이프의 일측단에 형성된 다른 요크부를 갖는 파이프조인트;
   상기 샤프트조인트의 끝단부 외측면에 끼워져 상기 파이프조인트의 내부 축방향으로 슬립이동 가능하도록 이루어지면서 토크를 전달할 수 있도록 구성된 슬라이딩케이지;
   상기 샤프트조인트의 끝단부에 형성된 고정홀에 억지끼움으로 조립되어 슬라이딩게이지를 샤프트조인트에서 빠져나오지 않도록 고정하는 고정부;
   를 포함하고,
   상기 고정부의 외주면에는 상기 고정홀과의 마찰력을 높여 고정부가 고정홀에 끼워진 상태를 견고하게 유지시키기 위하여 복수의 고정 돌기가 형성되고,
   상기 고정 돌기는 고정부의 외주면의 길이방향을 따라서 형성되고,
   상기 고정 돌기는 고정홀의 길이방향인 샤프트조인트의 샤프트부에 대하여 5도 내지 10도의 각도로 경사지게 형성된 자동차용 유니버설조인트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정부의 선단부는 테이퍼면으로 이루어지고 상기 고정 돌기는 테이퍼면까지 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 유니버설조인트.

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