KR100793141B1 - 유니버설 조인트 - Google Patents

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KR100793141B1
KR100793141B1 KR1020027000899A KR20027000899A KR100793141B1 KR 100793141 B1 KR100793141 B1 KR 100793141B1 KR 1020027000899 A KR1020027000899 A KR 1020027000899A KR 20027000899 A KR20027000899 A KR 20027000899A KR 100793141 B1 KR100793141 B1 KR 100793141B1
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멜코르 다우말 카스텔론
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멜코르 다우말 카스텔론
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Abstract

제 1 포크를 포함하고 있는 축의 단부중 하나는 가로장 연결로 이것과 제 2 포크를 연결하는 다른 방향에서 맞물릴 수 있는 2개의 축으로 되어있다. 제 2 포크는 축중 하나의 제 2 포크, 중간판, 및 제 2 베어링판에 구성요소로 형성된 제 1 베어링판을 구성하는 축변위장치에 의해 서로 기계적으로 연결된다. 제 1 베어링판은 이것과 제 2 베어링판에 구성요소로 형성된 컬럼으로 만들어진다. 중간판은 상기 컬럼 (19,20,21)을 수용하는 통과 구멍과 다른축의 제 2 포크와 이것에 구성요소로 형성된 컬럼을 구성하고 있다. 상기 제 1 베어링판과 중간판 사이의 상대적 간격은 각 축의 포크들 사이의 가능한 변위를 정의한다.

Description

유니버설 조인트{IMPROVED UNIVERSAL JOINT}
소위 유니버설 조인트라고 알려진 구동장치는 그들 사이의 각 운동을 가능하게 하기 위해, 상이한 상대적인 위치에 정열된 2개 축의 회전 운동을 구동하기 위한 것으로 알려져 있다.
상기 장치는, 특히 조향 조립에서 다양한 기계적 부품들이 고정되고 작동되어야하는 자동차 내부의 특수한 결합구조 때문에 일체(monolithic) 세로축에 의한 동작을 구동시킬 수 없는 자동차의 조향 컬럼(steering column)에 관해서, 그들이 작동할 때와 동시에 바퀴를 구동시킬 때 회전 운동을 바퀴에 구동시키는 자동차 분야에서 전형적으로 사용된다.
본 발명으로 제공되는 개량된 유니버설 조인트는 상이한 방향에서 맞물림이 가능한 2개 축의 회전 운동을 구동하기 위한 것이다. 이것을 실현하기 위해, 상기 축의 일단에는 가로장(crosspiece)의 암(arm)의 단부를 수용하기 위한 구멍(hole)이 있는 제 1 포크가 있다. 상기 가로장은 제 2 포크의 단부와 상기 제 1 포크를 경첩 방식으로(hingedly) 연결한다.
본 발명의 주요 특징은 축의 제 2 포크가 축변위장치에 의해서 서로가 기계적으로 연결된다는 것이다. 상기 축변위장치는 기계적 시스템의 작동상의 장애와 고장 또는 가혹한 결과에 의한 파손까지도 초래할 수 있는 외부 충격의 영향을 줄이기 위해 설계된다.
조향핸들컬럼을 위한 특별한 응용에 있어서, 여기서 1차로 설명된 것과 같이 유니버설 조인트의 사용은 움직임이 톱니받침(rack)으로부터 자동차의 조향핸들컬럼에 전달되는 것을 유리하게 방지하는 것을 가능하게 하여 조향부로부터 컬럼을 분리시킨다.
본 발명의 또다른 이점은 축 포크 사이에 존재하는 유극(play) 때문에 조립을 현저하게 촉진시키는 축 포크의 간격(clearance)을 변경시키는 가능성으로, 이는 좀더 편리한 방식으로 기계적인 조립이 이루어지도록 하여 항상 완전한 구동을 보장한다.
좀더 구체적으로는, 본 발명의 유니버설 조인트의 축변위장치는 축들중 하나의 제 2 포크에 구성요소로서 결합되는 제 1 베어링판으로 이루어져 있다. 또한, 축변위장치는 상기 제 1 베어링판에 평행하는 중간판으로 구성되어 있다. 마지막으로 이에 평행하는 제 2 베어링판으로 되어 있다.
축변위장치의 제 1 베어링판은 유도고정컬럼으로 되어 있다. 상기 컬럼들은 컬럼 단부의 하나에 의해서 제 1 베어링에 구성요소로서 결합된다. 번갈아, 이들 컬럼들은 또한 그들의 반대쪽 단부에 의해서 상기 제 2 베어링판에 구성요소로서 결합된다.
언급된 중간판은 상기한 유도고정컬럼들을 가로질러 수용하기 적합한 구멍을 통해 이루어져 있다. 또한, 상기 중간판은 한쪽 단부에 의해서 구성요소로서 결합되고 또다른쪽 단부에 의해서 다른 축의 제 2 포크에 구성요소로서 결합되는 컬럼이 있다.
알려진 정도로는, 상기 제 1 베어링판과 상기 중간판 사이의 상대적 간격은 위에서 언급된 장점을 제공하는 각각의 축의 포크들 사이의 변위를 정의한다. 그래서, 뜻밖의 외부의 압력의 경우에, 시스템은 반응하여 2개의 베어링판에 고정된 유도고정컬럼들과 상대적인 중간판에 고정된 컬럼들에 의해 만들어진 조립품을 옮김으로써 균형을 유지한다. 따라서, 낮은 작동 하중과 높은 꼬임 강성으로, 운전 시스템 그 자체에 대한 외부의 인자에 의해 발생되는 어떤 움직임을 지지하는 축의 포크들 사이에 상대적인 움직임이 있다.
또한, 본 발명은 기계적 부분이 유니버설 조인트의 역동적인 기능에 영향을 줄수 있는 먼지, 부유물 및 다른 외부 인자로부터 격리되도록 축변위장치 주위를 덮는 구부릴 수 있는(flexible) 보호 소자(element)의 준비 가능성을 고찰하게 한다. 실시예에서, 상기 보호 소자는 장치를 둘러싼 고무튜브가 될 것이고, 번갈아 적당한 방법으로 소자의 움직임을 허용한다.
게다가, 본 발명의 유니버설 조인트의 축변위장치에는 외부 압력의 경우에 각 축의 포크들 사이의 간격을 유지시키려는 경향이 있는 바이어스 수단이 갖추어져 있어서 사고시에 하중의 지지를 허용한다.
바람직하게는, 축변위장치의 제 1 베어링판은 그들의 단부중 하나에 의해 구성요소로서 판에 형성된 3개 원주의 유도고정컬럼으로 이루어진다. 그들의 반대쪽 단부는 상기 제 2 베어링판에 스크류로 고정된다. 유도고정컬럼은 조립품의 무게를 줄이기 위해 속이 빈 막대이다.
중간판은 유도고정컬럼이 상기 통과 구멍을 통하여 제어된 통과를 허용하고, 이 구멍에 끼워 그 활주성을 향상시키게 하는 마찰 부시로 되어 있다. 상대적으로, 중간판의 통과 구멍은 상기 컬럼의 원할한 통과를 허용하기 위해 알맞은 표면 처리가 되어 있다. 상기 특징 때문에, 무부하 및 매우 낮은 활주 응력의 토크 변속이 이루어진다.
반면에, 중간판에 구성요소로서 구성된 컬럼은 상기 제 2 베어링판의 구멍을 통하여 통과하는 중간판에 고정된 원통체로 만들어져 있다.
비록, 어떤 특유한 종단면도를 포함하는 가능성도 있을지라도, 제 1 베어링판, 중간판 또는 제 2 베어링판은 모서리가 둥근 사각형 또는 삼각형 종단면도가 될 수도 있다.
여기서 설명된 것과 같이 조인트는 위에서 언급한 것과 같이 판의 선호하는 기하학적 구조 때문에, 아주 간단하고 비용이 적게 드는 효과적인 구동 방법을 얻는 것이 가능하다.
본 발명의 더욱 상세한 특징은 바람직한 세부사항을 도식적으로 나타내고 있는 해당 첨부도면을 참고하는 다음의 설명으로부터 명백하다. 이들 상세한 설명은 실용적인 실시예의 가능한 경우를 참고한 실예에 의해 주어지나, 이것은 발표된 상세한 설명에 한정되지 않는다; 따라서, 이 설명은 설명의 관점에서 그리고 어떠한 형태의 제한없이 고려되어야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 유니버설 조인트의 사시도이다.
도 2는 도 1의 유니버설 조인트의 정면도이다.
도 3과 4는 도 2에 도시된 조립도에 의한 구동축에 상응하는 포크의 단면도이다.
도 5는 도 1의 유니버설 조인트의 평면도이다.
본 특허 출원에서 인용된 여러 부분의 상세한 리스트는 아래와 같다:
(1) 구동축에 상응하는 제 1 포크;
(2) 구동축에 상응하는 제 1 포크의 연장;
(3) 구동축에 상응하는 제 1 포크의 하우징;
(4) 피동축에 상응하는 제 1 포크;
(5) 피동축에 상응하는 제 1 포크의 연장;
(6) 피동축에 상응하는 제 1 포크의 하우징;
(7) 구동축의 포크의 구멍;
(8) 피동축의 포크의 구멍;
(9) 구동축 포크들의 가로장의 암의 단부;
(10) 피동축 포크들의 가로장의 암의 단부;
(11) 구동축 포크들의 가로장;
(12) 피동축 포크들의 가로장;
(13) 구동축에 상응하는 제 2 포크;
(14) 피동축에 상응하는 제 2 포크;
(15) 축변위장치;
(16) 제 1 베어링판;
(17) 중간판;
(18) 제 2 베어링판;
(19,20,21) 유도고정컬럼들;
(22,23,24) 유도고정컬럼들의 단부;
(25,26,27) 유도고정컬럼의 반대편 단부:
(28) 중앙 원통형 컬럼;
(28a) 중앙 원통형 컬럼의 통과를 가능하게 하는 제 2 베어링판의 중앙 부시;
(29) 중앙 원통형 컬럼의 단부;
(30) 중앙 원통형 컬럼의 반대편 단부;
(31) 축변위장치의 보호 소자;
(32) 바이어스 수단;
(33) 유도고정컬럼들의 통과를 가능하게 하는 중간판의 부시;
(s) 제 1 베어링판과 중간판 사이의 간격.
도면에 도시된 조립품은 명료성을 위해 도시하지 않은 제 1 축 즉, 구동축을 수용하기에 알맞은 제 1 포크 (1)를 포함한다. 구동축의 단부는 적당하게 알맞은 하우징 (3)이 있는 상기 제 1 포크 (1)의 연장 (2) 안으로 끼워 넣어진다.
조립품의 반대 단부에 역시 명료성을 위해 도시하지 않은 제 2 축 즉, 피동 축을 유사하게 끼워넣는 또다른 제 1 포크 (4)가 마련되어 있다. 상기 피동축의 단부는 이를 위한 적당한 하우징 (6)이 있는 제 1 포크 (4)의 연장 (5)에 유사한 방법으로 끼워넣어진다.
양 축의 제 1 포크(1,4)는 대응하는 제 1 포크 (1, 4)를, 구동 및 피동축의 제 2 포크 (13,14)의 단부와 경첩 방식으로 상호 결합하고 있는 각각의 가로장 (11,12)의 암의 단부들 (9,10)이 끼워넣어진 구멍들 (7,8)이 준비되어 있다.
제 2 포크 (13,14) 모두는 본 명세서에 첨부된 도면의 참조번호 (15)에 의해 일반적으로 표시된 축변위장치에 의해서 서로 기계적으로 결합된다.
상기 축변위장치 (15)는 기계적 시스템의 정상 동작에 거꾸로 영향을 주는 외부 충격의 효과를 줄이기 위해 제 2 포크 (13,14)의 간격 사이에 주어진 유극을 확립하는 기능을 하여, 간격 사이에 생긴 유극 덕분에 축들의 조립을 용이하게 한다.
상기 축변위장치 (15)는 구성요소로서 구동축의 제 2 포크 (13)에 형성된 제 1 베어링판 (16)과 제 1 베어링판 (16)에 평행한 중간판 (17) 및 중간판 (17)에 평행한 제 2 베어링판 (18)으로 되어 있다.
제 1 베어링판 (16)은 여기에 그들의 단부 (22,23,24)에 의해서 구성요소로서 형성된 3개의 유도고정컬럼 (19, 20, 21)으로 이루어져 있다. 또한 상기 유도고정컬럼 (19,20,21)은 그들의 반대편 단부 (25,26,27)에 의해 제 2 베어링판 (18)에 구성요소로서 형성된다. 그 단부 (25,26,27)의 고정은 나사에 의해 고정되는 한편, 유도고정컬럼 (19,20,21)은 조립품의 무게를 감소시키기 위하여 고체 막대 또는 속이 빈 막대일 수도 있다.
축변위장치 (15)의 중간판 (17)은 유도고정컬럼 (19,20,21)이 그곳을 가로질러 통과하는 것을 허용하는 통과 구멍을 가지고 있다. 중간판 (17)은 한쪽 단부에 의해서 구성요소로서 형성되고, 다른쪽 단부에 의해서는 피동축의 제 2 포크 (14)에 구성요소로서 형성된 중앙 원통형 컬럼 (28)이 있다. 상기 중앙 컬럼 (28)은 축변위장치 (15)의 제 2 베어링판 (18)에서 부시 (28a)를 끼워넣은 구멍을 통과한다.
도면 2를 참고하면, 제 1 베어링판 (16)과 중간판 (17)사이의 상대적 간격(s)은 각 축의 포크 (13,14)들 사이의 상대적 변위를 정의한다. 실시예에 의하면, 자동차 조향핸들 컬럼의 전형적인 적용으로 알려진 유효 간격은 약 34mm이다. 그러나, 이 최대 간격은 의도적인 적용뿐만 아니라 조인트의 기계적 요구에 따라서는 어떤 경우에는 100mm 이상의 수치를 가질 수도 있다.
먼지, 오물 및 다른 외부적 요인으로부터 움직이는 기계적 부분을 격리 보호하기 위해서, 축변위장치 (15) 주위를 덮는 유연한 보호 소자 (31)가 준비될 수도 있다. 실시예에 의하면, 베어링판 (16,18)과 중간판 (17)을 둘러싸는 고무튜브 (31)가 적절한 방법으로 그 상대적인 움직임이 가능하도록 하는 방법으로 준비될 수 있다.
상기 요소의 운동은 붕괴 압력으로부터 제 1 베어링판 (16)과 중간판 (17)사이의 간격(s)을 유지하기 위해, 압축 스프링의 형태인 바이어스 수단 (32)을 통해 제어될 수 있어 이들을 효과적인 방법으로 지지한다.
중간판 (17)을 통한 유도고정컬럼 (19,20,21)의 슬라이딩은 상기 판 (17)의 통과 구멍에 끼워진 부시 (33)에 의해 수행된다. 만약 부시가 준비되지 않는다면, 상기 중간판 (17)의 통과 구멍은 3개의 컬럼 (19,20,21)의 원활한 통과 허용과 무부하 및 매우 낮은 활주 응력의 토크 변속이 이루어지도록 그 내부면이 표면처리되어야 한다.
도시된 본 발명에 따른 개량된 유니버설 조인트의 바람직한 실시예에 있어서, 제 1 베어링판 (16), 중간판 (17) 및 제 2 베어링판 (18)은 모서리가 둥근 삼각형 형상을 가진다. 판 (16,17.18)을 정의하는 상기 3각의 모양의 정상의 부근에서 상기 유도고정컬럼 (22,23,24)이 연결된다.
여기서 설명된 것과 같은 유니버설 조인트는 유도고정컬럼 (19,20,21)과 베어링판 (16,18)에 상대적인 중간판 (17)을 가진 컬럼 (28)에 의해 형성된 조립품을 변위시킴으로써 균형을 이루는 시스템에 대한 외부 원인의 압력을 줄인다. 상술한 바와 같이, 이것은 서로 구성요소로서 결합된 제 1 베어링판 (16)과 고정 컬럼 (19,20,21) 및 구동축의 제 2 포크 (13) 때문이며, 그리고 한편 중앙 컬럼 (28)은 중간판 (17)과 다른 제 2 포크 (14)에 구성요소로서 결합된다. 따라서, 외부의 요인에 의해서, 구동 시스템에 발생된 어떤 움직임을 유리하게 줄이게 하는 양쪽 축의 포크들 (13,14) 사이에 상대적인 움직임이 있다.
일단 첨부된 도면에 따라서 본 발명이 어떻게 구성되었는지를 충분하게 설명되었으므로, 변형례들이 첨부된 청구항에서 요약된 것과 같이 본 발명의 본질을 바꿀 수 있다면 어떠한 상세한 수정도 적절한 것으로 받아들여질 수 있음은 물론이 다. 이러한 의미에서, 조인트의 필요사항에 따라서 많은 유도고정컬럼의 배열은 본 발명의 창조적인 범위내에 있게 된다. 반면에, 제 1 베어링판, 중간판 또는 제 2 베어링판의 프로필은 조립품의 필요사항에 적합한 프로필이 될 것이다.

Claims (10)

  1. 축들의 단부에는 각 제 1 포크 (1, 4)와 제 2 포크 (13, 14)를 경첩 방식으로 결합시키는 중앙 가로장 (11, 12)의 암들의 단부 (9, 10)를 수용하는 구멍 (7, 8)을 갖는 제 1 포크 (1, 4)가 제공되는, 상이한 방향으로 마주볼 수 있는 2개축의 회전 운동을 구동하는 유니버설 조인트에 있어서,
    각 축의 상기 제 2 포크 (13, 14)는 축변위장치 (15)에 의해 서로 기계적으로 결합되고,
    상기 축변위장치 (15)는 구성요소로서 축들중 하나의 제 2 포크 (13)에 형성되는 제 1 베어링판 (16), 상기 제 1 베어링판 (16)에 평행한 중간판 (17), 및 제 2 베어링판 (18)을 구비하며,
    상기 제 1 베어링판 (16)에는 유도고정컬럼 (19, 20, 21)이 제공되는데, 이 유도고정컬럼 (19, 20, 21)은 유도고정컬럼의 한쪽 단부 (22, 23, 24)가 제 1 베어링판 (16) 내로 결합되어 형성되고, 반대편 단부 (25, 26, 27)가 상기 제 2 베어링판 (18) 내로 결합되어 형성되고,
    상기 중간판 (17)은 상기 유도고정컬럼 (19, 20, 21)이 중간판을 가로질러 통과하는 것을 허용하는 통과 구멍을 포함하며,
    중간판 (17)에는 컬럼 (28)이 제공되는데, 이 컬럼 (28)의 한쪽 단부 (29)가 중간판 (17) 내로 결합되어 형성되고 다른쪽 단부 (30)가 다른 축의 제 2 포크 (14) 내에 결합되어 형성되며,
    상기 제 1 베어링판 (16)과 상기 중간판 (17)사이의 상대적 간격(s)은 각 축의 포크들 (13, 14)사이의 변위를 정의하는 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 축변위장치 (15)에는 외부 응력이 작용할 경우에 제 1 베어링판 (16)과 중간판 (17) 사이의 간격(s)을 유지하는데 도움이 되는 바이어스 수단 (32)이 제공되는 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
  3. 제 1항에 있어서,
    제 1 베어링판 (16)은 3개의 원통형의 유도고정컬럼 (19,20,21)을 포함하며 이 유도고정컬럼의 한쪽 단부 (22,23,24)가 제 1 베어링판 내에 결합되어 형성되고, 반대쪽 단부 (25,26,27)가 제 2 베어링판 (18)에 나사로 고정된 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 3개의 원통형, 유도고정컬럼 (19,20,21)은 속이 빈 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 중간판 (17)에는 무부하 슬라이딩 향상과 마모 강도를 얻기 위하여, 상기 유도고정컬럼 (19,20,21)의 제어된 통로를 허용하는, 상기 통과 구멍에 끼워진 부시 (33)가 제공됨을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 중간판 (17)의 상기 통과 구멍은 상기 유도고정컬럼 (19,20,21)의 원활한 통과가 가능하도록 내부를 표면처리함을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
  7. 제 1항에 있어서,
    중간판 (17)에 결합되어 형성된 컬럼 (28)은 제 2 베어링판 (18)의 구멍을 통과하는 원통형 부재로 형성되는 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
  8. 제 1항에 있어서,
    적어도 제 1 베어링판 (16), 중간판 (17), 및 제 2 베어링판 (18)중 하나는 모서리가 둥근 사각형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
  9. 제 1항에 있어서,
    적어도 제 1 베어링판 (16), 중간판 (17), 및 제 2 베어링판 (18)중 하나는 모서리가 둥근 3각형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
  10. 제 1항에 있어서,
    축변위장치 (15)를 덮는 구부릴 수 있는 보호 소자 (31)로 이루어짐을 특징으로 하는 유니버설 조인트.
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