KR101035088B1 - 베어링 컵 리테이너와 마찰 접합부를 갖는 유니버셜 조인트 - Google Patents

베어링 컵 리테이너와 마찰 접합부를 갖는 유니버셜 조인트 Download PDF

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Abstract

유니버셜 조인트와 유니버셜 조인트의 조립 방법이 개시되어 있다. 한 쌍의 회전축들을 연결하기 위한 유니버셜 조인트는 십자대에 의하여 서로 연결된 한 쌍의 파이퍼케이트 요크들을 포함한다. 십자대는 직교하는 네 개의 트러니언들을 포함하며, 각 트러니언에는 윤활 통로가 형성된다. 쓰러스트 와셔는 윤활 통로의 내부 표면에 접촉되어 베어링을 각 트러니언 상에 구속시킨다.

Description

베어링 컵 리테이너와 마찰 접합부를 갖는 유니버셜 조인트{UNIVERSAL JOINT WITH FRICTION FIT AND BEARING CUP RETAINER}
도 1은 본 발명에 따른 유니버셜 조인트를 설명하기 위한 사시도이다.
도 2는 상기 도 1에 도시한 유니버셜 조인트의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 트루니언과 베어링 컵 어셈블리를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 쓰러스트 와셔를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시한 쓰러스트 와셔의 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시한 쓰러스트 와셔의 측 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시한 쓰러스트 와셔를 포함하는 유니버셜 조인트를 설명하기 위한 측 단면도이다.
도 8은 본 발명에 다른 실시예에 따른 쓰러스트 와셔를 설명하기 위한 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시한 쓰러스트 와셔의 평면도이다.
도 10은 도 8에 도시한 쓰러스트 와셔의 측 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시한 쓰러스트 와셔를 포함하는 유니버셜 조인트를 설명하 기 위한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쓰러스트 와셔를 설명하기 위한 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시한 쓰러스트 와셔를 포함하는 유니버셜 조인트를 설명하기 위한 부분 측 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쓰러스트 와셔를 설명하기 위한 사시도이다.
도 15는 도 14에 도시한 쓰러스트 와셔를 포함하는 유니버셜 조인트를 설명하기 위한 부분 측 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10：유니버셜 조인트 12：제1 샤프트
14：제2 샤프트 16：제1 요크
18：제2 요크 20：십자대
22, 32：레그 24, 34：내측 표면
26, 36：외측 표면 27：저널
28, 38：구멍 30：엔드 캡
40：환형 홈 42：중심허브
44：제1 트러니언 46：제2 트러니언
48：제1 베어링 컵 어셈블리 50：제2 베어링 컵 어셈블리
52：베어링 컵 54, 200, 300, 400：쓰러스트 와셔
56：롤러 베어링 58：씰 와셔
60：탄성 씰 62：튜브형 세그먼트
64：엔드 세그먼트 66, 74：외측벽면
68：내측벽면 70, 88：외부표면
72, 90：내부표면 76：베어링 표면
78：원주 플랜지 세그먼트 82：디스크 세그먼트
84：핑거부 86：중심구멍
92：윤활 통로 94：돌출부
96：외접면 98：내접면
100：단부 표면 102：내주벽면
104：외주벽면 105：윤활 홈
106：딤플 202, 402：프로그
304, 408：바브
본 발명은 일반적으로 내연기관 이송수단(motor vehicle)의 드라이브 라인에 이용되는 유니버셜 조인트(universal joint)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 베어링 컵 어셈블리를 십자대 트러니언(cruciform trunnion)에 지속적으로 구속할 수 있는 유니버셜 조인트에 관한 것이다.
일반적으로, 유니버셜 조인트는 내연기관 이송수단의 드라이브 라인에 이용되어 한 쌍의 회전 샤프트(rotary shaft)들을 서로 연결하고, 소정의 각도로 기울어진 회전 샤프트들을 연동시킨다. 보편적인 유니버셜 조인트는 로터리 샤프트에 고정된 한 쌍의 바이퍼케이트 요크(bifurcated yoke)들을 포함한다. 상기 바이퍼 케이트 요크들은 독립축(independent axis)들로부터 회전하기 위하여 스파이터(spider) 또는 십자대(cruciform)에 의하여 서로 연결된다. 상기 십자대는 직교하는 네 개의 트러니언들을 포함한다. 이 경우, 동일축선 상에 대향된 방향으로 배치된 트러니언들이 각기 한 쌍이 되어 전체적으로 두 쌍의 트러니언들이 존재한다. 두 쌍의 트러니언들은 바이퍼케이트 요크에 형성된 두 쌍의 홀들에 각각 장착된다. 전형적으로 베어링 컵은 베어링 어셈블리를 내장하여 상기 각 홀들에 장착된다. 따라서 각 요크들은 한 쌍의 트러니언들 중 하나에 대하여 피벗 이동이 가능하다. 또한, 쓰러스트 와셔(thrust washer)는 상기 트러니언과 상기 베어링 컵 사이에 배치되어 상기 트러니언과 상기 베어링 컵 사이에서 발생할 수 있는 방사 방향의 추력을 흡수한다.
유니버셜 조인트를 조립할 경우, 상기 바이퍼케이트 요크에 상기 베어링 어셈블리들을 결합하는 것은 어렵다. 전형적으로 각 베어링 어셈블리, 쓰러스트 와서 그리고 베어링 컵들은 한 트러니언 상에 배치되지만 자주 이탈되곤 한다. 또한, 상기 조립 공정에서, 상기 베어링 컵과 베어링 어셈블리가 충돌하여 상기 트러니언으로부터 이탈되기도 한다. 그리고 상기 조립 공정에서 상기 부품들이 중력에 의해서도 이탈되기도 한다. 따라서 베어링이 오염되거나 생산성의 급감될 수 있다. 때문 에, 몇몇 경우 이송과 취급 도중에 상기 베어링 컵 어셈블리들을 계속 적소에 계속 구속시키기 위하여 끈, 네트 또는 다른 포장재를 이용하기도 한다. 최종 사용자는 이러한 포장재들을 풀어서 버리게 되는데. 이는 시간 및 비용적 손실을 초래한다. 따라서 소모적적인 다른 장치를 이용하지 않더라도 베어링 컵 어셈블리들을 트러니언들 상에 계속 구속될 수 있는 유니버셜 조인트가 절실히 요구된다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은 소모적적인 다른 장치를 이용하지 않더라도 베어링 컵 어셈블리들을 트러니언들 상에 계속 구속할 수 있는 유니버셜 조인트 조립 방법을 제공하는 것이다 .
또한, 본 발명의 다른 목적은 소모적적인 다른 장치를 이용하지 않더라도 베어링 컵 어셈블리들을 트러니언들 상에 계속 구속할 수 있는 유니버셜 조인트 조립 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 한 쌍의 회전축들을 연결하기 위한 유니버셜 조인트에 관한 것이다. 보다 상세하게 설명하면, 유니버셜 조인트는 십자대에 의하여 연결된 한 쌍의 바이퍼케이트 요크들을 포함한다. 십자대는 각기 윤활 통로가 형성되고 직교하는 네 개의 트러니언들을 포함한다. 쓰러스트 와셔는 유로의 내부 표면이 베어링 어셈블리를 각 트러니언에 구속할 수 있도록 한다. 유니버셜 조인트는 일반적으로 내연기관 이송수단(motor vehicle) 드라이브 라인에 이용되어 소정의 각도로 기울어진 회전 샤프트들을 상호 결합시켜 연동시키는 역할을 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 유니버셜 조인트 및 유니버셜 조인트의 조립 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 유니버셜 조인트를 설명하기 위한 사시도이며, 도 2는 도 1에 도시한 유니버셜 조인트의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 유니버셜 조인트(10)는 제1 샤프트(12)와 제2 샤프트를 연결한다. 일반적으로, 유니버셜 조인트(10)는 제1 샤프트(12)의 일단에 고정된 제1 요크(first yoke,16), 제2 샤프트(14)의 일단에 고정된 제2 요크(18), 및 제1 요크(16)와 제2 요크(18)를 상호 결합시키는 십자대(20)를 포함한다. 제1 요크(16)는 두 갈래로 갈라져서 양 측부에 각각 하나씩 배치된 한 쌍의 레그(leg, 22)들을 포함한다. 한 쌍의 레그(22)들은 제1 샤프트(12)의 회전축선이며 참조 부호 "A"로 표시된 기준축선에 대하여 서로 대칭인 것이 바람직하다. 레그(22)들은 내측 표면(inboard surface, 24)과 외측 표면(outboard surface, 26)을 포함하며, 내측 표면(24)과 외측 표면(26) 사이에서 저널(journal, 27)이 연장된다. 구멍(aperture, 28)들은 한 쌍의 엔드 캡(end cap, 30)들이 파스너(fastener, 31)에 의하여 레그(22)들에 각각 연결되어 형성된다. 엔드 캡(30)과 저널(27)이 합쳐져서 구멍(28)들이 형성된다. 구멍(28)들은 "Y"로 표시된 제1 트러니언 축선 상에 정렬된다. 이 경우, 제1 트러니언 축선은 제1 샤프트(12)의 회전축선 "A"를 수직하게 교차한다.
제2 요크(18)는 두 갈래로 갈라져서 양 측부에 각각 하나씩 배치된 한 쌍의 레그(32)들을 포함한다. 한 쌍의 레그(32)들은 제2 샤프트(14)의 회전축선이며 "B"로 표시된 기준축선에 대하여 서로 대칭인 것이 바람직하다. 레그(32)들은 내측 표면(34)과 외측 표면(36)을 포함하며, 내측 표면(34)과 외측 표면(36) 사이에서 구멍(38)이 연장된다. 구멍(38)들은 "Z"로 표시된 제2 트러니언 축선 상에 정렬된다. 이 경우, 제2 트러니언 축선은 제2 샤프트(14)의 회전축선 "B"를 수직하게 교차한다. 구멍(38)들은 내측 표면(34)과 외측 표면(36) 사이에 형성된 환형 홈(40)을 포함하는 관통홀(throughbores)들이다. 이 경우, 구멍(28, 38)들의 형상과 직경은 그 안에 삽입될 십자대(20)의 특정 부위의 직경과 같거나 대응하게 선택하는 것이 바람직하다. 또한, 환형 링 형상의 홈(40)들은 기계 가공이나 주조 또는 이와 유사한 가공 방법으로 형성하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 십자대(20)는 한 쌍의 제1 트러니언(first trunnion, 44)들과 한 쌍의 제2 트러니언(46)들 사이에 연장된 중심허브(central hub, 42)를 포함한다. 제1 트러니언(44)들은 제2 트러니언(46)들에 대하여 수직하다. 제1 트러니언(44)들은 제1 요크(16)의 레그(22)들에 형성된 구멍(28)들에 삽입되어, 제1 트러니언 축선인 "Y"축선 방향으로 정렬된다. 이와 유사하게, 제2 트러니언(46)들은 제2 요크(18)의 레그(32)들에 형성된 구멍(38)들에 삽입되어, 제2 트러니언 축선인 "Z"축선 방향으로 정렬된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 요크(16, 18)들에 제1 및 제2 트러니언(44, 46)들이 설치된 경우, "Y" 및 "Z"트러니언 축선들은 십자대(20)의 회전 축선을 수직하게 교차하는 평면 "C"상을 통과하 는 것이 바람직하다.
또한, 유니버셜 조인트(10)는 구멍(28)들에 장착 가능하도록 제작된 한 쌍의 제1 베어링 컵 어셈블리(48)들 및 구멍(38)들에 장착 가능하도록 제작된 한 쌍의 제2 베어링 컵 어셈블리(50)들을 포함한다. 제1 베어링 컵 어셈블리(48)들은 구멍(28)들 안에서 제1 트러니언(44)들이 회전 가능하도록 지지 및 수용한다. 이와 유사하게, 제2 베어링 컵 어셈블리(50)들은 구멍(38)들 안에서 제2 트러니언(46)들이 회전 가능하도록 지지 및 수용한다. 중복된 설명을 피하기 위하여 이하, 제1 베어링 컵 어셈블리(48)들의 구성 요소들에 대하여 자세하게 설명하지만, 제1 베어링 컵 어셈블리(48)들과 실질적으로 동일한 제2 베어링 컵 어셈블리(50)들에 대해서도 이해할 수 있을 것이다.
도 2, 도 3 및 도 7을 참조하면, 각각의 베어링 컵 어셈블리(48)는 베어링 컵(bearing cup, 52), 쓰러스트 와셔(thrust washer, 54), 롤러 베어링(56)들, 씰 와셔(seal washer, 58), 그리고 탄성 씰(elastomeric seal,60)을 포함한다. 베어링 컵(52)은 내부가 실질적으로 공동인 중공형 실린더 형상을 갖는다. 베어링 컵(52)은 엔드 세그먼트(end segment, 64)에 의하여 일단부가 막히고, 실질적으로 실린더 형상을 갖는 튜브형 세그먼트(tubular segment, 62)를 포함한다. 튜브형 세그먼트(62)는 외측벽면(outer wall surface, 66)과 내측벽면(inner wall surface, 68)을 포함한다. 엔드 세그먼트(64)는 외부표면(outer surface, 70)과 내부표면(outer surface, 72)을 포함한다. 롤러 베어링(56)들은 베어링 컵(52)과 트러니언(44) 사이에서 상대적 회전 운동이 일어날 수 있도록 트러니언(44)의 내측벽 면(68)과 외측벽면(74) 사이에 배치된다. 롤러 베어링(56)들은 트러니언(44)들의 "Y"축선에 평행한 축선 상에서 회전 가능한 방향으로 배치되고, 이 축선에 대하여 원주 배열을 갖도록 정렬된다. 각 롤러 베어링(56)의 일단은 쓰러스트 와셔(54)의 원주 플랜지 세그먼트(circumferential flange segment, 78) 상에 형성된 베어링 표면(bearing surface, 76)에 대하여 회전 가능하도록 지지된다. 롤러 베어링(56)들의 타단(opposite end)들은 씰 와셔(58)에 의하여 이탈이 방지되고 씰(60)에 의하여 구속된다. 씰(60)은 베어링 컵 어셈블리(48) 내부의 윤활유(lubricant)가 누설되는 방지하고, 롤러 베어링(56)들이 오염되는 것을 방지하기 위하여 트러니언(44)의 외측벽면(74)과 베어링 컵(52)의 외측벽면(66) 사이에 개재된다.
도 4 내지 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 쓰러스트 와셔(54)는 원주 플랜지 (78)가 연장되는 디스크 세그먼트(disk segment, 82)를 포함한다. 복수개의 핑거부(finger portion, 84)들은 디스크 세그먼트(82)로부터 연장되고, 중심구멍(central aperture, 86)을 기준으로 원주방향으로 배열된다. 각 핑거부(84)들은 각 트러니언에 마련된 윤활 통로(lubricant passage, 92)의 내부표면(90)과 만나는 외부표면(88)을 포함한다. 돌출부(protrusion, 94)는 각 핑거부(84)가 윤활 통로(92)의 내부표면(90)에 기울어지게 접하도록 외부표면(88) 상에 배치된다. 부속품(fitting, 도시되지 않음)들은 윤활 통로(92)와 연통되도록 십자대(20)의 중심허브(42) 상에 장착된다. 상기 부속품들은 롤러 베어링(56)들을 윤활하고 또한, 상대적 유동이 발생하는 표면들 사이에 윤활막을 형성하기 위하여 윤활 통로(92)에 윤활유를 공급한다.
디스크 세그먼트(82)는 베어링 컵(52)의 내부표면(72)을 마주보게 접촉하는 외접면(outer face surface, 96)을 포함한다. 또한, 디스크 세그먼트(82)는 트러니언(44)의 단부표면(end surface, 100)을 마주보게 접촉하는 내접면(inner face surface, 98)을 포함한다. 내접면(98)과 외접면(96)들은 실질적으로 평행하여, 디스크 세그먼트(82)는 균일한 두께를 갖는다. 게다가, 쓰러스트 와셔(54)는 플랜지 세그먼트(78)에 의하여 정의되는 내주벽면(circumferential inner wall surface, 102)과 외주벽면(circumferential outer wall surface, 103)을 포함한다. 내주벽면(102)은 트러니언(44)의 외측벽면(74)을 마주보게 접촉한다. 외주벽면(103)은 베어링 컵(52)의 내측벽면(68)에 접촉한다. 챔버(chamber, 104)는 외접면(96)과 외주벽면(103)을 상호 연결한다. 이와 같이, 쓰러스트 와셔(54)는 베어링 컵(52)과 트러니언(44)을 정렬한다.
쓰러스트 와셔(54)는 시리즈 단위의 윤활 홈(lubrication groove, 105)들을 포함하며, 상기 윤활 홈들은 중심구멍(86)으로부터 플랜지 세그먼트(78)의 내주벽면(102)까지 방사상으로 연장된다. 홈(105)들은 실린더 형상의 벽면이 되도록 아치형으로 형성된다. 보다 바람직하게는, 홈(105)들은 동일한 간격으로 이격되고, 디스크 세그먼트(82)에서 파이 형상을 갖는 부분들의 개수와 동일한 개수만큼 더 형성된다. 게다가, 디스크 세그먼트(82)에서 파이 형상을 갖는 부분들 상에는 복수개의 만입부(indentation) 또는 딤플(dimple, 106)들이 형성된다. 딤플(106)들은 불규칙하게 형성되어도 되나, 두개의 원주열(circumferential row)을 따라서 정렬되도록 형성되는 것이 바람직하다. 딤플(106)들은 내부에 윤활유를 수용하여 트러니 언 단부표면(100)의 많은 부분에 지속적으로 윤활유를 공급한다. 또한, 딤플(106)들에는 작업 표면(operating surface)으로부터 제거된 오염물질들이 수용되기도 한다. 포켓(pocket, 107)은 컵(52)안에 형성되어, 유니버셜 조인트가 작동되는 동안 리저버 내에 윤활유를 구속시키는 용도로 이용된다.
유니버셜 조인트(10)를 조립하기 위해서 제1 베어링 컵 어셈블리(48)들과 제2 베어링 컵 어셈블리(50)들을 각각의 트러니언 상에 설치한다. 상기 장착 공정 동안 핑거부(84)들은 윤활 통로(92) 내부에 축방향으로 배치된다. 돌출부(94)들은 윤활 통로(92)의 내부표면(90)에 접촉하여 트러니언(44)과 핑거부(84) 사이에 마찰 접합(friction fit)을 발생시킨다. 이러한 방식으로, 쓰러스트 와셔(54)와 롤러 베어링(56)들이 트러니언(44) 상에 구속된다. 보다 상세하게는, 씰(60)이 씰 와셔(58), 롤러 베어링(56)들, 그리고 쓰러스트 와셔(54)에 축방향으로 힘을 가함으로써 베어링 컵(52)의 부하가 감소하거나 이탈력이 부가되더라도 씰(60)은 이탈되지 않는다.
도 8 및 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쓰러스트 와셔(200)를 설명하기 위한 도면들이다. 쓰러스트 와셔(200)는 상술한 쓰러스트 와셔(54)와 실질적으로 동일하다. 하지만, 본 실시예에 따른 쓰러스트 와셔(200)는 핑거부(84)들 대신에, 전체적으로 컵 형상을 갖으며 디스크 세그먼트(82)로부터 연장된 프로그(prong,202)를 포함한다. 프로그(202)는 측벽(side wall, 204)과 단벽(end wall, 206)을 포함하며, 전체적으로 실린더 형상을 갖는다. 측벽(204)에는 단벽(206)으로부터 디스크 세그먼트(82)까지 연장된 복수개의 슬롯(slot, 208)들이 형성된다. 구멍(210)은 그 내부로 윤활유가 흘러가도록 단벽(206)을 관통하게 형성된다. 측벽(204)에 남아있는 각 부분들은 측벽(204)의 외부표면(214)으로부터 방사상으로 돌출된 돌출부(212)를 포함한다. 돌출부(212)는 쓰러스트 와셔(54)의 프로그(202) 중 적어도 한 부분을 윤활 통로(92)의 내부표면(90)에 바이어스 되도록 접촉시킨다. 따라서, 제1 베어링 컵 어셈블리(48)는 트러니언(44) 상에 구속된다.
도 12 및 도 13은, 또 다른 실시예에 따른 쓰러스트 와셔(300)를 설명하기 위한 도면이다. 쓰러스트 와셔(300)는 상술한 쓰러스트 와셔(200, 54)들과 실질적으로 동일하다. 따라서, 이하 실질적으로 다른 내용에 대해서만 설명한다. 쓰러스트 와셔(300)는 디스크 세그먼트(82)로부터 연장된 복수개의 핑거(finger, 302)들을 포함한다. 핑거(302)들은 원주 배열을 갖도록 배치되어 전체적으로는 콘(cone) 형상이 이룬다. 각 핑거(302)들은 방사상으로 돌출된 바브(barb, 304)들을 포함한다. 바브(304)들은 소정의 각도로 기울어지게 배치되어, 핑거(302)들을 윤활 통로(92) 내부로 삽입할 경우 상대적으로 적은 힘이 요구된다. 하지만, 윤활 통로(92)로부터 핑거(302)들을 빼낼 경우에는 상대적으로 매우 큰 힘이 요구된다. 바브(304)들은 윤활 통로(92)로부터 핑거(302)들을 빼내려할 경우, 이를 저지하는 힘을 증가시키는 역할을 수행한다. 더욱이, 콘 형상의 핑거(302)들은 베어링 컵 어셈블리의 조립을 용이하게 하는 정렬 기능을 제공하기도 한다. 콘의 제일 작은 부분은 내부표면(90)에 닿지 않을 크기로 제작된다. 콘의 제일 큰 부분은 내부표면(90)에 닿아 베어링 컵 어셈블리를 트러니언에 구속한다.
또한, 쓰러스트 와셔(300)는 방사상으로 연장되어 컵(52)의 저면에 형성된 홈(recess, 310) 안에 배치되는 플랜지(flange, 308)를 포함한다. 플랜지(308)는 컵(52) 안에 스냅-핏(snap-fit) 연결 방식으로 설치된다. 플랜지(308)를 홈(recess, 310)에 삽입할 경우, 쓰러스트 와셔(300)는 삽입 초기에 컵(52) 내부에서 변형되었다가, 플랜지(308)가 홈(310) 안에 완전히 들어가게 되면 다시 원형으로 복귀된다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쓰러스트 와셔(400)를 설명하기 위한 도면들이다. 쓰러스트 와셔(400)는 디스크 세그먼트(82)로부터 연장되는 프로그(402)를 포함한다. 프로그(402)는 두 갈래로 갈라져서 한 쌍의 핑거(406)들이 마련된 바이퍼케이트 단부(bifurcated end, 404)를 포함한다. 각 핑거(406)는 방사상으로 돌출된 바브(408)를 포함한다. 각 바브(408)는 원뿔면(conical lead surface, 410), 실린더형 외부면(cylindrical outer surface, 412), 그리고 후면(back surface, 414)을 포함한다. 후면(414)은 윤활 통로(92) 내부에 형성된 홈(groove, 416)의 일부분에 접한다.
쓰러스트 와셔(400)를 윤활 통로(92) 내부에 설치하는 동안, 핑거(406)들은 서로를 가압하여 원뿔면(410)이 윤활 통로(92)의 내부표면(90)에 접한다. 쓰러스트 와셔(400)는 사출 성형된 플라스틱과 같은 탄성 재료로 구성되기 때문에, 핑거(406)들은 바브(408)들이 홈(416)에 삽입되는 경우에서와 같이 원래 형상으로 탄성 확장된다. 후면(414)은 홈(416)에 스냅-핏 연결 방식으로 삽입된다.
베어링 컵 어셈블리(48, 50)들을 트루니언(44, 46)들 상에 설치할 경우, 베어링 컵 어셈블리들은 레그 구멍(leg aperture, 28, 38)으로 삽입된다. 그 후에, 십자대(20)를 중심부에 배치하고, 균형을 유지하면서 레그(22, 23)들에 결합한다. 요크(16, 18)들을 십자대(20)에 고정하기 위한 방법은 다양하다. 한 방법으로서, 베어링 컵(52)의 외측벽면(outer wall surface, 70)에 형성된 원주 구멍(circumferential groove, 124) 안에 스냅 링(snap ring, 122)을 장착한다. 스냅 링(122)은 내측 표면(24)에 접하여 베어링 어셈블리를 구속한다. 다르게는, 스택킹(stacking) 또는 피닝(peening)과 같은 공정을 이용하여 구멍(28)들을 둘러싸는 외측 표면(26)의 여러 부분들을 형성하여 베어링 컵(52)의 외부단면(outer end surface, 70)에 접하는 영역을 마련할 수도 있다. 또 다른 방법은, 베어링 컵과 레그 사이에 연장된 통로 내부에 용융된 레진(molten resin)을 사출할 수도 있다. 용융된 레진은 굳어져서 베어링 컵을 레그의 구멍 안에 구속한다. 또 다른 구속 방법으로서, 레그(22)들로부터 연장된 돌출부(도시되지 않음)를 이용할 수 있다. 이 경우, 돌출부는 베어링 컵(52)의 외부단면(70)에 대항되게 스냅 링(122)에 접촉되도록 변형될 수 있다. 상술한 바와 같은 조립 방법들은 본 출원인이 출원한 미국 특허 제6,280,335호, 제6,162,126호 및 제6,336,868호 등에 상세하게 나타나 있다.
전술한 설명들은 본 발명의 단지 몇몇 실시예들에 대한 내용이다. 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 쓰러스트 와셔를 트러니언에 마찰 접합시켜 베어링 컵이 트러니언으로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 유니버셜 조인트의 베어링 컵이 트러니언으로부터 이탈되어 베어링이 오염되는 것과 같은 에러를 크게 감소시킬 수 있다.
또한, 스냅-핏과 같은 간단한 방법으로 쓰러스트 와셔를 트러니언에 결합할 수 있어 유니버셜 조인트를 신속 및 용이하게 조립할 수 있으며, 나아가 생산성 및 정비성 또한 크게 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (25)

  1. 내부를 관통하는 구멍이 형성된 레그를 포함하는 요크;
    실질적인 실린더 형상부를 갖는 트러니언, 단부 표면(end face)과 상기 단부 표면에 연통되도록 상기 트러니언을 적어도 일부분 관통하는 윤활 통로를 갖는 상기 실질적인 실린더 형상부 및 상기 트러니언을 포함하는 십자대;
    상기 실질적인 실린더 형상부 상에 회전 가능하도록 배치되는 베어링; 및
    실질적으로 평탄한 디스크 세그먼트와 상기 디스크 세그먼트로부터 돌출된 프로그를 포함하는 쓰러스트 와셔를 구비하되, 상기 디스크 세그먼트는 상기 트러니언의 상기 단부 표면에 접하고, 상기 프로그는 상기 베어링을 상기 트러니언 상에 구속하기 위하여 상기 윤활 통로의 내부 표면에 접하는 것을 특징으로 하며,
    상기 프로그는 서로 이격되며 개별적으로 변형될 수 있는 복수개의 핑거부들을 포함하고 상기 핑거부와 상기 트러니언 사이에 마찰 접합을 발생시키는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 프로그의 핑거부는 상기 윤활 통로의 내부 표면에 바이어스 되도록 접하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프로그의 상기 핑거부는, 상기 트러니언 상에 상기 쓰러스트 와셔를 배치할 때, 상기 핑거부의 탄성적인 변형을 허용하도록 적어도 일부분이 변형되는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 핑거부들 중에서 적어도 하나는 방사상으로 연장되며 상기 윤활 통로의 상기 내부 표면에 접하는 바브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 윤활 통로는 상기 트러니언의 단부 표면으로부터 파생되며 상기 내부 표면에 위치하는 걸쇠(detent)를 포함하고, 상기 바브는 상기 걸쇠 내부에 배치되어 상기 트러니언으로부터 상기 베어링이 이탈되는 것을 저지하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 서로 이격된 복수개의 핑거들은 상기 디스크 세그먼트를 통하여 연장된 구멍에 대하여 원주 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 원주 방향으로 배치된 핑거들은 상기 프로그를 실질적으로 콘 형상을 갖도록 한정하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 서로 이격된 핑거들은 서로 이격되고 방사방향으로 연장된 복수개의 바브들을 포함하며,
    상기 바브들은 상기 윤활 통로로부터 상기 핑거들을 분해하기 위하여 요구되는 힘보다 상기 윤활 통로로 상기 핑거들을 결합하기 위하여 요구되는 힘이 실질적으로 작도록 하는 각도로 배열된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 프로그는 측벽과 단벽을 갖으며 실질적으로 중공형 실린더인 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 실질적으로 중공형 실린더는 상기 측벽을 통하여 연장된 복수개의 슬롯(slot)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 측벽은 외부 표면을 포함하고, 상기 측벽의 적어도 한 부분은 상기 외부 표면으로부터 방사상으로 돌출된 돌출부를 포함하며, 상기 돌출부는 상기 윤활 통로의 상기 내부 표면에 접하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  13. 단부 표면과 상기 단부 표면을 관통하여 연장되는 윤활 통로를 갖는 실질적인 실린더 형상부를 포함하는 십자대의 트러니언 상에 베어링을 배치하는 단계;
    실질적으로 평평한 디스크 세그먼트와 상기 디스크 세그먼트로부터 연장된 프로그를 포함하는 쓰러스트 와셔를 상기 트러니언에 연결하는 단계;
    상기 윤활 통로로 상기 프로그를 삽입하는 단계;
    상기 프로그를 상기 윤활 통로의 내측 표면(internal surface)에 접촉시키되, 상기 프로그는 서로 이격되는 복수개의 핑거부들을 포함하고 상기 핑거부와 상기 트러니언 사이에 마찰 접합을 발생시켜, 상기 프로그의 상기 핑거부가 상기 윤활 통로의 내측 표면(internal surface)에 바이어스 되도록 접촉시키는 단계; 및
    상기 쓰러스트 와셔와 상기 베어링 상부에 베어링 컵을 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  14. 상기 13 항에 있어서, 상기 베어링 컵에 씰을 결합하고, 상기 씰의 적어도 한 부분을 상기 베어링에 근접시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  15. 상기 13 항에 있어서, 상기 프로그를 삽입하는 단계 전에 상기 쓰러스트 와셔와 상기 베어링의 상부에 베어링 컵을 배치하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  16. 상기 13 항에 있어서, 상기 트러니언의 단부 표면과 상기 디스크 세그먼트의 표면을 접촉시키는 단계를 더 포함하는 것을 트징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  17. 상기 16 항에 있어서, 상기 쓰러스트 와셔의 원주 플랜지의 내부 표면과 상기 트러니언의 상기 실질적인 실린더 형상부의 외부 표면을 접촉시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  18. 상기 13 항에 있어서, 상기 핑거부들은 상기 디스크 세그먼트로부터 외팔지지되고, 상기 윤활 통로에 삽입 시 상기 핑거부들 중 적어도 하나가 변형되는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  19. 상기 18 항에 있어서, 상기 핑거부들 중 적어도 하나는 방사상으로 연장되고 상기 윤활 통로의 내측 표면에 접촉하는 바브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  20. 상기 19 항에 있어서, 상기 윤활 통로는 상기 트러니언의 단부 표면으로부터 파생되고 상기 내측 표면상에 위치하는 걸쇠를 포함하고, 상기 바브는 상기 트러니언으로부터 상기 베어링이 이탈되는 것을 방지하기 위하여 상기 걸쇠 내에 배치된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  21. 상기 18 항에 있어서, 상기 서로 이격된 복수개의 핑거들은 상기 디스크 세그먼트를 관통하도록 연장된 구멍에 대하여 원주방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  22. 상기 21 항에 있어서, 상기 원주방향으로 배치된 핑거들은 상기 프로그가 상 기 실질적으로 원뿔 형상이 되도록 한정하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  23. 상기 13 항에 있어서, 상기 프로그는 복수개의 바브들이 방사상으로 연장된 외부 표면들을 포함하고, 상기 바브들은 상기 윤활 통로로부터 바브들이 이탈되는 것을 방지하기 위하여 기울어지게 배치된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  24. 상기 13 항에 있어서, 상기 프로그는 측벽과 단벽을 갖으며 실질적으로 중공형 실린더인 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
  25. 상기 24 항에 있어서, 상기 실질적으로 중공형 실린더는 상기 측벽을 통하여 연장된 복수개의 슬롯들을 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 조립방법.
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