KR100450799B1 - 스티어링기둥을위한카던조인트 - Google Patents

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Abstract

카던 조인트(cardan joint)는 볼트를 제거하고 수컷과 암컷의 끝부분들에 축 동작(axial motion)을 막기 위한 장치와, 예를들면 공장에서나 샤프트가 수리되는 경우 같은 상태하에서 샤프트의 조립을 편하게 하기 위하여 부품들을 연결하기 위한 장치를 제공하도록 설계되었다.
축 동작을 방지하기 위한 장치는 기본적으로 수컷부분의 외면(外面)과 암컷부분의 내면의 공간 설계로 구성되고, 수컷부분은 실제로 암컷부분과 유사한 약간 휜 한쪽 끝에서 돌출부를 가진다.

Description

스티어링 기둥을 위한 카던 조인트{A CARDAN JOINT FOR STEERING COLUMNS}
본 발명은 기계분야에 속하는 것으로서, 보다 구체적으로는 스티어링 기둥(steering column)의 한 부분에 있어서 스티어링 기둥에 특별히 응용되는 동력 차량 분야에 관한 것이다. 여기에서 운동은 한 개의 부품으로 된 길이 방향의 샤프트를 경유하여 전달될 수는 없지만, 소유자를 위한 최대한의 공간이 제공되는 현대의 동력 차량의 기계적인 특성으로 인하여 예를들면, 스티어링(steering) 등과 같이 운동을 전달하는 물체들은 운전자의 위치와 스티어링 케이싱이 엔진에 대해 상대적으로 연결되며, 이러한 연결은 대개 차량의 앞부분에 운동을 전달하는 물체들이 설치되도록 방향을 바꾸는 것이 필요하다.
카던 조인트는 또한, 전달된 동작이 필요한 지점에 도달할 때까지 다양하게 다양하게 방향을 바꾸어야 하는 경우에는 언제나, 다른 종류의 차량에 대해서도 응용될 수 있다.
공지된 기술적 해결책으로, 샤프트의 한쪽 끝(수나사 역활을 하는 부분이라고 불리움)이 샤프트의 다른쪽 끝(암나사 역활을 하는 부분이라고 불리움)으로 삽입되는 스티어링 샤프트(steering shaft)로 이루어지며, 선택적으로 탄력있는 조인트 등과 같은 진동 방지 장치가 2개의 샤프트 장치 사이에 끼워진다. 2개의 샤프트 장치 사이의 상대적인 운동은 볼트가 끼워질 수 있는 구멍이 형성되어 있다면 2개의 샤프트를 함께 고정시키는 볼트에 의하여 방지된다.
볼트는 또한 분리된 샤프트의 끝 부분들 사이의 토션으로 인한 힘(torsionalforce)을 보충하고, 또한 상기 양끝 부분들 사이의 축방향으로의 운동을 방지하며, 이는 선택적으로 보다 작거나 또는 보다 작은 저항에 정확하게 의존하도록 되어 있어 충돌 시 안정 장치로서 역활을 한다.
고려될 수 있는 또 다른 기술적 측면으로, 상기 분리된 2개의 스티어링 샤프트의 조립과 분해가 용이하다는 점이다. 이러한 점은 카던 조인트의 신뢰성과 안정성에 불리하게 영향을 미치도록 허용되어서는 아니되며, 이는 충돌이 발생하기 전에는 카던 조인트는 어떤 장치가 다른 장치로 분리되지 않고, 예를 들어 내부에서 수나사 역활을 하는 부분이 그것을 둘러싸고 있는 암나사 역활을 하는 부분으로 부분으로부터 분리되지 않고, 축상의 힘(axial forces)을 견딜 수 있어야 하기 때문이다.
다른 목적들도 또한 충족되어져야 하는데, 예컨대 카던 조인트를 갖춘 트랜스미션 샤프트(transmission shaft)는 샤프트의 한쪽 끝에 위치한 장치나 부품에서 발생한 진동을 증폭시키거나 차량의 소유자에게 전달해서는 안되며, 결과적으로 트랜스미션 샤프트는 반드시 샤프트의 작동에 영향을 미칠 수 있는 수많은 진동 및 동작(movements)을 흡수할 수 있고, 이로 인하여 차량에 탑승한 사람에게 고통을 유발시킬 수 있는 사용자는 샤프트와 접촉하고 있는 다른 장치에 대한 소음, 진동 및 흔들림을 방지할 수 있도록 충격 흡수 장치(anti-vibration elements)와 통합되어야 한다.
첨부된 도면의 도 1과 도 1의 3-3으로 표시된 부분(첫번째 구역에 해당)의단면을 도시한 도3 및 4-4로 표시된 부분(두 번째 구역에 해당)의 단면을 도시한 도 4에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 카던 조인트는 관 모양의 부품(12), 상기 관모양의 부품(12)의 한쪽 끝이 내부에 부분적으로 끼워지고 다른 요오크에 연결하기 위한 유니버셜 조인트(16)를 결합하기 위하여 한쪽 끝 또는 날개(15a)에 원형의 리세스가 형성된 통합된 요오크(15), 불필요한 진동을 방지하기 위하여 관 모양의 부품(12)과 요오크의 몸체(13)에 끼워지는 충격 흡수 장치(14)를 포함하고, 충격 흡수 장치(14)는 관 모양의 부품(12)과 요오크 몸체(13)를 길이 방향으로 부분적으로 덮고 있으며 또한 요오크 몸체(13)에 끼워지는 관 모양의 부품(12)을 회전하지 못하도록 결합하고 축 상의 힘을 보충하기 위하여 단면적의 변화가 길이 방향 및 측면의 표면상에서 이루어지도록 설치되는 것을 특징으로 한다. 이를 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명은 도 1과 길이 방향의 중간 부분의 단면을 나타내는 도 3 및 관모양의 부품(12)의 한 쪽 끝부분의 단면을 도시한 도 4에 도시된 것처럼 통합된 요오크(15)는 다른 요오크(19)와 연결하기 위하여 유니버셜 조인트(16)를 포함하며 다시 유니버셜 조인트(16)는 베어링 하우징(20)과 결합되어 있다. 도 3및 도 4에서 도시된 것처럼 요오크 몸체(13)의 횡단면은 도 3 및 도 4에서 도시된 것처럼 길이 방향의 어떤 부분에서도 그 횡단면적은 상하단이 각각 평평한 베이스로 형성되고 측면이 곡면으로 형성되어 있지만 관 모양의 부품(12)는 도 3에 도시된 것처럼 횡단면이 원통형(12a)으로 나타나지만 관 모양의 부품(12)이 요오크의 몸체(13)와 연결되는 끝 부분에서는 도 4에 도시된 것처럼 횡단면이 직사각형(12b)으로 나타난다. 이러한 횡단면의 변화는 아래에서 설명하는 것처럼 관 모양의 부품(12)의회전을 방지하기 위한 것으로서 길이 방향에 대하여 측면 상에서 이루어진다. 충격 흡수 장치는 도 5에 도시된 것처럼 요오크 몸체(13)과 관 모양의 부품(12)의 사이에 끼워지며 길이 방향으로 부분적으로 설치되어 있다.
본 발명에 따른 카던 조인트의 장점은 기본적으로 볼트의 제거이며, 수나사 역활과 암 나사 역활을 하는 끝 부분에 축 상의 운동을 방지하는 수단 및 수나사 역활 분과 암나사 역활 부분을 결합하는 수단을 제공하는 것에 의하여, 어떤 조건에서도, 예를들면 공장에서나 또는 샤프트가 수리되는 경우와 같은 상황, 샤프트의 조립을 용이하게 하는 것이다.
축상의 운동을 방지하는 장치는 기본적으로 수나사 역활을 하는 부분의 바깥쪽 면과 암나사 역활을 하는 부분의 안쪽 면의 공간설계로 이루어지며, 수나사 역활을 하는 부분은 한쪽 끝에 돌출부를 가지며, 암나사 역활을 하는 부분과 실질적으로 유사한 약간 휜 구조(warped configuration)를 가지고 있어, 수나사 역활을 하는 부분이 암나사 역활을 하는 부분의 내부로 적당한 힘으로(force-fitted) 끼워질 수 있고 정상적인 작동 상태에서 비정상적인 수준에 도달하는 힘이 가해지지 않는 경우에는 수나사 역활을 하는 부분은 외부로 빠져나올 수 없도록 설치되어 있다. 상기에서 언급된 모든 것은 상기 돌출부에 작동에 의하여 보충되고, 이러한 돌출부는 이중으로 안쪽으로 겹쳐진 플랜지에 의하여 형성되며, 수나사 역활을 하는 부분이 암 나사 역활을 하는 부분의 내부의 앞쪽으로 돌출되는 것을 방지한다.
연결 장치는 특정한 위치(a single position)(정확한 위치)에 암나사 역활을 하는 부분의 내부로 수나사 역활을 하는 부분을 삽입하는 것을 이용하는 암나사 역활을 하는 부분의 단면의 변화에 해당하는 수나사 부분의 단면의 변화를 통하여 얻어진다.
기타 본 발명의 특성과 세부사항은 도면을 참조한 하기의 설명들로부터 명백해질 것이다.
제 1도 : 카던 조인트(cardan joint)의 수직 단면도
제 2도 : 제 1도에 있어서의 2-2 를 경유하는 부분 단면도
제 3도 : 제 1도에 있어서의 3-3 을 경유하는 부분 단면도
제 4도 : 제 1도에 있어서의 4-4 를 경유하는 부분 단면도
제 5도 : 제 1도에 있어서의 6-6 을 경유하는 부분 단면도
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
11 : 카던 조인트 12 : 관(管) 모양의 부품
12a : 원통형의 부분 12b : 직사각형의 면
13 : 요오크 몸체 13a : 평평한 베이스
13b : 구부러진 면 14 : 충격 흡수장치
15 : 통합된 요오크 15a : 요오크 15의 날개
16 : 유니버설 조인트 17 : 탄력있는 조인트
18 : 베어링 19 : 요오크
20 : 베어링 하우징 21 : 휘어진 구역
22 : 돌출부
본 발명에 따른 바람직한 실시 예로서 제시된 제 1도를 참조하며, 카던 조인트(11)는 관 모양의 부품(12) 또는 수나사 역활을 하는 부분, 관 모양의 부품(12)이 내부로 끼워지는 통합된 요오크(15)의 요오크 몸체(13) 또는 암나사 역활을 하는 부분을 포함하고, 요오크 몸체(13)는 유니버셜 조인트(16), 탄력있는 조인트(17) 및 베어링(18)을 통하여 통합된 요오크(15)에 연결되고 다른 요오크(19)에 운동(또는 동력)을 전달한다. 도 1에 도시된 것처럼 관모양의 부품(12)은 암나사와 같은 역활을 하는 요오크 몸체(13)의 내부로 끼워지는 수나사와 같은 역활을 하며, 관모양의 부품(12)과 요오크 몸체(13) 사이에는 불필요한 진동을 방지하기 위한 수단으로서 충격 흡수 장치(14)가 끼워져 있다. 제 1도의 3-3 부분의 단면을 나타내는 제3도 및 제 1도의 4-4부분의 단면을 나타내는 제4도에서 도시된 것처럼 요오크 몸체(13)의 평평한 상하 베이스(13a)와 구부려진 면(13b) 및 관모양의 부품(12)의 한쪽 끝 부분에 형성된 직사각형의 면(12b)으로 인하여, 관모양의 부품(a tubular element)(12)은 요오크의 몸체(13)의 내부로 단지 특정한 위치에만 삽입될 수 있다.
도 1에서 도시되어 있는 것처럼 관 모양의 부품(12)에 의한 운동(motion)은충격 흡수 장치(14)를 경유하여 통합된 요크(15)에게 전달되고 다시 요오크(19)로 전달된다. 운동의 방향은 상황에 따라 다양하게 될 수 있다. 즉 이러한 운동은 반드시 직선 방향이 될 필요는 없으며 종래의 분리된 스프어링 샤프트(steering shafts)에서 처럼 불규칙한 선을 따라 운동을 할 수도 있다.
트랜스미션 샤프트에서 원하지 않는 진동을 방지하기 위하여 충격 흡수장치(14)는 요오크 몸체(13)와 관 모양의 부품(12) 사이에 설치된다. 요오크 몸체(13) 내부의 특정한 위치(a single position)에 관 모양의 부품(12)의 조립을 쉽게 하고, 요오크 몸체(13)와 관 모양의 부품(12)이 회전할 때 상대적인 상대적인 이동을 방지하기 위하여, 본 발명에 있어서는 도 3 및 도 4에서 도시되어 있는 것처럼, 관 모양의 부품(12)과 요오크 몸체(13)의 단면의 형상은 길이 방향으로 다양하다.
도 3에 도시된 것처럼, 앞서 언급한 단면적의 형태로서 요오크 몸체(13)의 횡단면은 상, 하층부의 평평한 베이스(13a)로 이루어지며, 반면에 양쪽의 측면은 원주 형태의 구부러진 면(13b)으로 이루어지고, 충격 흡수 장치(14)는 관 모양의 부품(12)의 원통형 부분(12a)과 평평한 베이스(13a) 및 구부러진 양면(13b) 사이에 삽입된다.
도 1의 4-4로 표시된 부분의 단면에 해당하는 도 4도에 도시된 것처럼, 통합된 요오크(15)의 몸체(13)는 같은 모양을 하고 있는 반면, 몸체(13) 내부에 끼워지는 관 모양의 부품(12)은 관 모양의 부품(12)의 끝에 설치된 돌출부(22)에 의하여 고정된 직사각형의 단면(12b)를 가지고, 정상적인 상태 하에서 충격 흡수장치(14)상의 요오크 몸체(13)의 상대적인 운동이 허용되고, 요오크 몸체(13)와 충격 흡수 장치(14)의 불필요한 상대적인 운동을 방지한다. 따라서, 요오크 몸체(13)와 충격 흡수 장치(14)의 끝 부분에는 관 모양의 부품(12)과 요오크 몸체(13) 사이에 기계적 걸쇠(a mechanical catch) 역활을 하는 휘어진 구역(a curved zone)(21)의 구조로 되어 있으며, 이는 충격 흡수 장치(14)가 요오크 몸체(13)와 관 모양의 부품(12) 사이에 설치되어 있으므로 관 모양의 부품(12)으로부터 다른 요오크(19)에 전달되는 진동이 없다면 필요한 경우에만 설치된다.
도 4 및 도 5에 도시된 것처럼, 세로 축의 길이 방향으로 관 모양의 부품(12)과 요오크 몸체(13)의 단면 형태의 변화는, 주어진 축상의 힘을 고려하여, 관 모양의 부품(12)과 요오크 몸체(13) 사이에 기계적 걸쇠가 설치되고, 이러한 특별한 조건 아래에서, 심지어 충격 흡수 장치(14)가 손상된 상태에 있을지라도 신뢰할 수 있는 회전의 전달이 보장된다.
관 모양의 부품(12)의 한 쪽 끝의 앞쪽에 이중으로 겹쳐진 플랜지 형태로 된 돌출부(22)와 함께 작용하도록 된 휘어진 구역(21)의 특별한 형상은 요오크 몸체(13)와 관련하여 관 모양의 부품(12)이 분해될 때 바깥 방향 및 안쪽 방향(파괴) 양쪽으로의 축의 지지력(axial retention)을 안전하게 유지되도록 하고, 추가적인 효과로서 에너지가 흡수된다.
본 발명은 위에서 상세히 설명한 것처럼, 간단하고 효율적인 구조로서 분해 및 결합이 용이하고 볼트의 사용의 필요성을 없게 하고 아울러 불필요한 소음과 진동이 전달되는 것을 방지하는 효과를 가진다.

Claims (3)

  1. 다른 요오크로 연결하기 위한 유니버설 조인트와 결합하기 위하여 끝 부분 또는 날개가 원형의 리세스(a circular recesses)로 형성된 통합된 요오크;
    한쪽 끝의 일부분이 상기 통합된 요오크의 내부로 끼워지는 관 모양의 부품; 불필요한 진동을 방지하기 위하여 요오크의 몸체와 상기 관 모양의 부품 사이에 끼워져서 길이 방향으로 측면에 부분적으로 설치된 충격 흡수 장치를 포함하고,
    상기에서 축에 작용하는 힘을 보충하고 상기 요오크 몸체의 내부에 상기 관 모양의 부품의 끝 부분이 회전하지 못하도록 결합하기 위하여 관 모양의 부품의 횡단면은 길이 방향으로 측면에 대하여 변하고, 상기 관 모양의 부품과 요오크 몸체의 결합은 각각의 끝 부분에 의하여 형성되고, 끝 부분에서 바깥쪽으로 휘어져 플랜지 형태로 된 돌출부와 함께 관 모양의 부품과 요오크 몸체 사이에 기계적인 잠금쇠 또는 걸쇠로서 역할을 하는 휘어진 구역에서 마무리가 되는 것을 특징으로 하는 스티어링 기둥을 위한 카던 조인트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 관 모양의 부품은 요오크의 몸체에 끼워진 중간 부분에 해당하는 첫 번째 영역에서는 원형의 단면적으로 되고 통합된 요오크의 날개와 가까운 곳인 요오크의 몸체에 끼워지는 두 번째 영역에서는 둥근 모서리(rounded corners)를 가진 직사각형의 단면으로 변하는 것을 특징으로 하는 스티어링 기둥을 위한 카던 조인트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    통합된 요오크는 요오크 몸체와 관 모양의 부품이 결합하는 중간 부분에 해당하는 첫 번째 영역에서 길이 방향에 대하여 수직으로 절단된 단면은 평평하게 상하로 형성된 베이스와 원형의 측면을 가진 모양이 되고, 요오크 몸체와 관 모양의 부품이 결합하는 끝 부분에 해당하는 요오크 날개 근처의 두 번째 영역에서 단면은 측면의 모양이 보다 작은 반지름을 가진 원형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스티어링 기둥을 위한 카던 조인트.
KR1019960019869A 1995-06-16 1996-06-04 스티어링기둥을위한카던조인트 KR100450799B1 (ko)

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