KR101166753B1 - 구성요소 사이의 개선된 연결 - Google Patents

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Abstract

조립체가 웅형 구성요소(1)와 이에 기계적인 연결이 이루어지는 자형 구성요소(2)로 구성되고, 자형 구성요소(2)는 웅형 구성요소(1)의 단부가 적어도 부분적으로 삽입될 수 있게 되어 있다. 자형 구성요소(2)는 웅형 구성요소(1)의 둘레에 자형 구성요소(2)를 고정할 수 있도록 조여질 수 있는 고정핀(8)이 삽입되는 적어도 하나의 통공을 갖는다. 웅형 구성요소(1)에 재가되고 적어도 하나의 차단영역과 개방영역(17)을 갖는 가이드(12)가 제공되고, 개방영역은 웅형 구성요소(1)와 자형 구성요소(2)가 정확히 정렬되었을 때 고정핀(8)이 삽입될 수 있도록 자형 구성요소(2)의 적어도 하나의 통공(7)과 정렬되며, 차단영역은 웅형 구성요소가 부정확한 정렬상태에서 자형 구성요소에 삽입될 때 고정핀이 삽입되는 것을 방지한다. 가이드(12)는 조립중에 웅형 및 자형 구성요소의 정확한 정렬이 이루어지도록 보조한다.
Figure R1020057012715
유니버셜 조인트, 하프 샤프트, 요크, 고정핀, 가이드 브라킷.

Description

구성요소 사이의 개선된 연결 {IMPROVED CONNECTION BETWEEN COMPONENTS}
본 발명은 두 구성요소의 부정확한 조립 또는 상호연결을 방지하는 구성요소 사이의 개선된 연결에 관한 것이다. 구성요소는 샤프트 조인트에 연결하기 위한 요크 구성요소에 삽입되는 샤프트와 같은 파워 스티어링 조립체의 웅형(雄形) 구성요소와 자형(雌形) 구성요소일 수 있다.
샤프트의 일측단부를 이러한 샤프트에 결합되는 요크내에 삽입하는 것이 알려져 있다. 전형적으로 일측부를 따라서 개방되어 있으며 내경이 삽입되는 샤프트 보다 큰 요크는 개방측이 폐쇄되고 이 요크를 샤프트의 단부에 고정될 수 있도록 하는 고정컬러 또는 고정볼트에 의하여 조여진다. 중요한 것은 샤프트가 요크에서 정확한 깊이에 삽입됨으로서 샤프트와 요크의 전체조합이 정확한 길이를 갖도록 하고 조인트가 기계적으로 결합될 수 있도록 하는 것이다.
대부분의 조립과정에서 조인트를 제작하는 작업자는 샤프트가 요크내에 얼마나 삽입되어야 하는지를 알 수 없다. 부분적으로만 결합된 상태에서 조이는 것은 조인트의 고장이 유발되도록 한다.
한가지 알려진 방법으로서는 샤프트가 삽입될 때 요크내에 놓이는 단부로부터의 거리에서 샤프트의 둘레에 요구를 형성하는 방법이 있다. 샤프트가 정확히 삽 입되었을 때 샤프트의 요구내에 부분적으로 놓이는 요크를 통하여 핀치 볼트를 관통시킨다. 만약 샤프트가 요크에서 약간 멀리 떨어져 있거나 이로부터 벗어나 있는 경우 샤프트에 의하여 핀이 관통하는 것이 차단되므로 핀이 삽입될 수 없다.
이러한 방법이 좋은 것으로 확인되었으나 샤프트가 핀이 이러한 샤프트의 단부를 통과할 수 있을 정도에서 샤프트가 요크에 삽입되는 경우 문제점이 야기된다. 즉, 샤프트는 핀이 통과하는 지점에 이르지 못한다. 조립자는 핀이 통과하였으므로 샤프트가 정확히 삽입되었다고 생각하고 실제로는 핀이 요구측으로 삽입되지 않고 샤프트의 단부를 가로질러 지나간 사실을 인식하지 못한다.
본 발명의 목적은 이러한 문제점을 개선하는데 있다.
본 발명은 기계적인 연결이 이루어지도록 함께 연결되는 웅형 구성요소와 자형 구성요소로 구성되는 조립체를 제공하는 바, 자형 구성요소는 웅형 구성요소의 단부가 부분적으로 삽입될 수 있게 되어 있고, 이 자형 구성요소는 웅형 구성요소의 둘레에 자형 구성요소를 고정할 수 있도록 조여질 수 있는 고정핀이 삽입되는 적어도 하나의 통공을 가지며, 또한 웅형 구성요소에 재가되고 적어도 하나의 차단영역과 개방영역을 갖는 가이드 브라킷이 제공되고, 개방영역은 웅형 구성요소와 자형 구성요소가 정확히 정렬되었을 때 고정핀이 통공으로 삽입될 수 있도록 자형 구성요소의 적어도 하나의 통공과 정렬되며, 차단영역은 웅형 구성요소가 부정확한 정렬상태에서 자형 구성요소에 삽입될 때 고정핀이 삽입되는 것을 방지한다.
구성요소들의 구성은 제1 및 제2 구성요소가 정확히 정렬된 경우 또는 제1 및 제2 구성요소가 완전히 분리된 경우에만 고정핀이 개방영역을 통하여 통공측으로 삽입될 수 있게 되어 있으며, 차단영역은 이러한 경우 이외에는 고정핀의 삽입을 방지할 수 있게 되어 있다.
웅형 구성요소는 웅형단부를 갖는 하프 샤프트일 수 있다. 자형 구성요소는 웅형 구성요소의 단부가 삽입되는 요크로 구성될 수 있다. 이는 유니버셜 조인트의 일부일 수 있다. 물론, 두 구성요소는 다른 형태, 예를 들어 축, 또는 축과 허브 또는 기어 사이의 견고한 조인트를 구성하는 다른 형태일 수 있다. 이들은 스티어링 휠에 로드 휠을 연결하는 파워 스티어링 시스템의 일부를 구성할 수 있다.
자형 구성요소는 웅형 구성요소의 일부가 삽입되는 통공을 갖는다. 이는 원통형이거나 부분원통형일 수 있다. 이러한 통공은 두개로 자형 구성요소에 형성된 슬로트의 양측에 서로 대향하며 슬로트를 폐쇄하도록 슬로트의 양측에서 핀이 강제로 조여져 자형 구성요소를 웅형 구성요소에 고정될 수 있도록 한다. 슬로트를 효과적으로 폐쇄함으로서 웅형 구성요소의 일부가 결합되는 자형 구성요소의 내부크기를 줄일 수 있다.
두개의 통공은 고정핀이 집접 통과하는 두개의 개방통공으로 구성될 수 있으며 너트가 고정핀의 헤드에 대향된 고정핀의 단부에 결합될 수 있도록 제공되고 이러한 너트를 조임으로서 웅형 구성요소의 단부 둘레에 자형 구성요소를 고정시킬 수 있다.
또한 들 통공중의 하나에는 고정핀의 일측단부에 형성된 나선에 결합될 수 있는 내부나선이 구비될 수 있다. 따라서, 너트를 사용하지 않아 조립을 단순화할 수 있다.
가이드 브라킷은 웅형 및 자형 구성요소로부터 분리되거나 웅형 구성요소에 일체로 구성된 부분, 예를 들어 단부에 억지끼워 맞춤된 가이드 브라킷으로 구성될 수 있다. 또한, 또는 부가적으로, 웅형 구성요소에는 직경이 큰 대경부가 구비되어 두 구성요소가 조립될 때 가이드 브라킷이 이러한 대경부와 자형 구성요소 사이에 고정될 수 있다.
가이드 브라킷은 견고한 구조물일 수 있다. 이는 차단영역과 개방영역을 형성토록 스탬핑가공된 금속시이트로 구성될 수 있다. 개방영역은 가이드 브라킷에 형성되는 윈도우로 구성될 수 있다. 개방부가 스탬핑가공 또는 그밖에 다른 가공방법에 의하여 형성되고 이에 웅형 구성요소의 단부가 가압되어 삽입된다. 개방부는 웅형 구성요소에 결합되는 하나 이상의 탄성 돌편을 가지므로서 가이드 브라킷이 하프 샤프트로부터 당기어 분리할 때 보다 적은 힘을 가하여 삽입될 수 있다.
가이드 브라킷은 U-형의 브라킷일 수 있으며 이 가이드 브라킷의 기부에 샤프트의 단부가 삽입되고 U-형 브라킷의 두 직립부는 차단영역과 개방영역을 형성한다. 이들 개방영역은 외형이 원형으로서 직경이 고정핀의 축 직경과 동일하다.
각 직립부에서 개방영역의 중심은 기부의 개방부 중심으로부터 치우치게 오프셋트되어 있어 개방부에 대하여 수직선으로 그린 가상선은 기부의 개방부 중심으로부터 연장된 유사한 라인과 교차하지 않는다. 오프셋트 크기는 자형 구성요소에 형성된 슬로트의 중심과 자형 구성요소의 축선의 상대적인 위치에 일치하도록 선택되어야 한다. 직립부의 두 윈도우는 동일한 크기로 그러나 기부에 형성된 개방부의 중심축선의 양측으로 오프셋트되어야 한다. 이는 웅형 및 자형 구성요소가 180°의 간격을 둔 두 회전각의 한 위치에 결합될 수 있도록 한다.
따라서 두 개방영역이 제공될 수 있으며, 고정핀이 요크에 대한 하프 샤프트의 각도방향에 따라서 일측 또는 타측 개방영역을 통하여 관통될 수 있다. 물론, 만약 하프 샤프트가 일측 각도방향으로만 요크에 삽입될 수 있다면 단 하나의 개방영역과 차단영역만이 필요하게 되며, 가이드 브라킷은 L-형으로 구성될 수 있다.
두개의 윈도우가 각각 직립부에 하나씩 제공되는 경우, 이들은 조립되었을 때 핀이 단 하나의 윈도우를 통하여 관통하도록 오프셋트될 수 있다. 또한 이들은 핀이 양측 윈도우를 관통하도록 정렬될 수 있다.
수정실시형태에서, 가이드 브라킷의 각 직립부는 두개의 개방영역을 갖는다. 직립부의 각 개방영역은 다른 직립부의 개방영역에 대향되어 웅형 및 자형 구성요소가 함께 결합될 때 각 직립부의 윈도우를 통하여 고정핀이 관통할 수 있게 된다.
직립부에서 두 윈도우 중의 하나는 고정핀이 그대로 관통하고 다른 하나는 고정핀이 관통할 때 변형되는 형상으로 구성될 수 있다. 이는 단 하나의 윈도우에만 내측으로 연장되는 돌편을 제공함으로서 달성된다.
이와 같은 방법으로 윈도우를 제공함으로서 고정핀이 하나의 통공(변형되지 않는 통공)을 통하여 용이하게 삽입될 수 있다. 이는 조립체가 조립되었을 때 고정핀이 삽입되어야 하는 방향으로의 조절이 이루어질 수 있도록 한다. 하나의 통공을 통하여 원활하게 통과한 후에 고정핀이 다른 통공을 통하여서는 강제로 통과하게 됨으로서 자형 구성요소가 안내되고 지지될 수 있다.
제2관점에 따라서, 본 발명은 본 발명의 제1관점에 따른 조립체를 제공하기 위하여 웅형 구성요소 및 자형 구성요소와 조합하여 사용하기 위한 가이드 브라킷을 제공한다.
제3관점에 따라서, 본 발명은 조립시에 웅형 구성요소와 자형 구성요소를 정렬시키는데 도움이 되도록 웅형 구성요소 및 자형 구성요소와 조합하여 사용하기 위한 가이드 브라킷을 제공하며, 가이드 브라킷은 웅형 구성요소의 단부를 삽입하기 위한 개방부를 포함하는 기부와 적어도 두개의 직립부를 갖는 U-형 브라킷으로 구성되고, 각 직립부에는 고정핀이 관통하는 개방영역을 포함한다.
이는 본 발명의 제1관점의 가이드 브라킷의 상기 언급된 특징들을 포함한다.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 구성요소가 조립된 것을 보인 사시도.
도 2는 조립전의 구성요소를 분해하여 보인 도 1과 유사한 사시도.
도 3(a)(b)는 조립체의 가이드 브라킷을 상이한 방향에서 본 사시도.
도 4(a)(b)는 다른 조립체의 일부를 구성하는 다른 가이드 브라킷을 상이한 방향에서 본 사시도.
스티어링조립체는 이 실시예에서 하프 샤프트(1)인 웅형 구성요소를 포함하며, 이는 요크(2)와 같은 자형 구성요소에 연결될 수 있게 되어 있다. 하프 샤프트 는 직경방향으로 대향된 두개의 평면부(3)(도면에서는 하나만 보임)를 갖는다. 또한 샤프트의 단부로부터 간격을 두고 있으며 두 평면부의 평면에 대하여 직각으로 연장된 요구(4)가 형성되어 있다. 요크(2)는 하프 샤프트의 단부의 단면에 대하여 보상적인 단면을 갖는 원통형 요구(5)를 포함하며, 이 요구(5)에는 두 구성요소(1)(2)가 연결될 때 샤프트의 단부가 삽입된다.
요구(5)가 형성된 요크(2)의 벽에는 이 요구의 개방단부로부터 연장된 기다란 슬로트(6)가 형성되어 있다. 이 슬로트는 요구(5)가 일측부를 따라서 개방되게 하며 요크에서 개방부의 양측에 각각 하나씩 볼트삽입을 위한 두개의 통공이 형성되어 있다. 도면에서는 단 하나의 통공(7)만이 보이고 있다. 적어도 하나의 통공은 단부폐쇄공이며 개방통공인 타측 통공(7)을 통하여 관통하는 고정핀(8)의 나선단부가 결합되는 내부나선을 갖는다. 이와 같이, 헤드(9)와 나선동체(10)를 갖는 고정핀(8)은 개방통공을 관통하여 요크(2)의 슬로트(6)에 의하여 형성된 개방부를 지나 나선이 형성된 통공에 이르게 된다. 고정핀(8)은 단부가 폐쇄된 통공에 결합됨으로서 요크(2)의 개방부측을 폐쇄한다. 이와 같은 방법으로 고정핀(8)을 고정시킴으로서 하프 샤프트의 단부가 요크에 삽입될 때 이 하프 샤프트의 단부 둘레에서 요크(2)가 고정될 수 있도록 한다.
하프 샤프트(1)가 요크(2)의 요구(5)에 정확한 깊이로 삽입될 수 있도록 하기 위하여, 개방된 통공과 단부폐쇄형의 통공은 하프 샤프트(1)의 요구(4)가 고정핀(8)이 지나는 진로와 정렬되지 않는 한 고정핀(8)이 개방부를 가로질러 통과할 수 없도록 배열된다.
또한 하프 샤프트(1)가 요크(2)에 결합되기 전에 이 하프 샤프트의 단부에 고정되는 가이드 브라킷(12)이 제공된다. 이 가이드 브라킷(12)은 요크(2)에 대한 샤프트(1)의 정확한 정렬이 이루어질 수 있도록 하는데 도움을 준다.
가이드 브라킷(12)은 첨부된 도면의 도 3(a)및 도 3(b)에 상세히 도시되어 있다. 이는 U-형 브라킷을 구성토록 두 라인을 따라서 직각으로 절곡된 금속시이트로 구성된다. U-형 브라킷으로 구성되는 가이드 브라킷(12)의 기부(13)는 하프 샤프트의 단부의 단면과 동일한 형상의 개방부(16)를 포함한다. 이러한 개방부(16)에는 그 내측으로 두개의 기다란 돌편(16a)(16b)이 돌출되어 있으며 이들은 기부(13)가 평면부의 단부에 이를 때까지 기부(13)가 하프 샤프트의 단부측에 가압될 때 탄력적으로 변형된다. 돌편(16a)(16b)은 가이드 브라킷(12)이 분리되는 것을 방지한다.
가이드 브라킷(12)의 두 직립부(14)(15)에는 각각 개방영역을 형성하는 원형 윈도우(17)(18)가 구비되어 있으며, 윈도우를 둘러싸고 있는 가이드 브라킷의 부분이 차단영역을 형성한다. 요크(2)에 대한 하프 샤프트(1)의 방향에 따라서(윈도우의 단면은 두 방향중 한 방향에서 하프 샤프트가 요크에 삽입될 수 있도록 한다) 윈도우(17)(18)의 하나가 요크(2)의 개방된 통공에 정렬되어 고정핀(8)이 통과할 수 있도록 할 것이다.
윈도우(17)(18)가 요크(2)에 형성된 요구(5)의 외부에 놓이므로 조립자는 하프 샤프트(1)가 요크(2)에 정확히 삽입되었음을 쉽게 알 수 있다. 따라서 조립과정중에 일어나는 착오의 수를 현저히 줄일 수 잇다.
다른 형태의 가이드 브라킷(20)이 첨부된 도면의 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시되어 있다. 이 가이드 브라킷(20)은 U-형 브라킷의 각 직립부(21)(22)가 각각 두개의 윈도우(23)(24) 및 윈도우(25)(26)를 갖는 것이 선행 실시형태와 다르다. 직립부(21)(22)의 한 윈도우(24)(26)는 핀이 방해받지 않고 통과할 수 있는 크기이다. 다른 윈도우(23)(25)에는 핀이 통과할 때 변형되는 내향 돌편(27)(28)이 구비되어 있다. 돌편을 갖는 일측 직립부의 윈도우는 돌편을 갖지 않은 타측 직립부의 윈도우와 일직선 상에 놓인다. 즉, 이들은 공통축선을 갖는다. 따라서, 고정핀은 돌편을 갖는 윈도우와 이러한 돌편을 갖지 않는 타측의 윈도우를 통하여 관통함으로서 각 단부에서 지지된다.
돌편을 갖는 윈도우를 제공하는 것은 고정핀이 삽입되는 방향을 조절하기 위한 것이다. 돌편은 고정핀이 타측 윈도우를 통과하기 전에 윈도우를 통하여 쉽게 통과하는 것을 방지하나, 고정핀이 타측 윈도우를 통하여 통과하는 경우 돌편이 변형되어 고정핀이 통과할 수 있도록 한다.
웅형 구성요소가 통과하는 개방부(29)에는 이러한 웅형 구성요소에서 브라킷의 중심을 맞추는데 도움이 될 수 있도록 일련의 부가적인 돌편, 이 실시형태의 경우 4개의 돌편이 구비되어 있음을 알 수 있다. 각 돌편은 가벼운 탄성을 갖는 내향부로 구성된다.
실제로, 가이드 브라킷(20)이 결합된 웅형 구성요소가 자형 구성요소에 삽입된다. 웅형 구성요소는 가이드 브라킷에 형성된 윈도우 쌍중의 한쌍이 자형 구성요소의 통공과 정렬될 때까지 회전된다. 이는 가이드 브라킷이 두 위치중에서 한 위치에 있는 것과 일치한다. 그리고 고정핀이 돌편을 갖지 않은 직립부의 윈도우로 삽입되고 자형 구성요소의 요구를 따라서 미끄럼 이동한다. 끝으로 고정핀은 돌편을 갖는 윈도우를 통하여 이동되면서 돌편을 변형시킨다. 두 구성요소를 고정하기 위하여 고정너트가 부가될 수 있다.
본 발명은 샤프트 조인트에 연결하기 위한 요크 구성요소에 삽입되는 샤프트와 같은 파워 스티어링 조립체의 웅형 구성요소와 자형 구성요소를 정확히 조립할 수 있도록 한다.

Claims (15)

  1. 기계적인 연결이 이루어지도록 함께 연결되는 웅형 구성요소와 자형 구성요소로 구성되고, 자형 구성요소는 웅형 구성요소의 단부가 부분적으로 삽입될 수 있게 되어 있으며, 이 자형 구성요소가 웅형 구성요소의 둘레에 자형 구성요소를 고정할 수 있도록 조여질 수 있는 고정핀이 삽입되는 적어도 하나의 통공을 가지고, 웅형 구성요소에 결합되는 가이드 브라킷이 제공되는 조립체에 있어서,
    가이드 브라킷이 웅형 구성요소의 단부가 삽입되는 개방부를 포함하는 기부와 각각 두개의 개방영역이 형성된 직립부를 갖는 U-형 브라킷으로 구성되고, 대향된 각 개방영역은 고정핀이 통과할 수 있는 두쌍의 윈도우를 포함하며, 웅형 구성요소와 자형 구성요소가 정확히 정렬되었을 때 고정핀이 자형 구성요소의 통공으로 삽입될 수 있도록 적어도 하나의 개방영역이 자형 구성요소의 적어도 하나의 통공과 정렬되고, 가이드 브라킷이 웅형 구성요소가 부정확한 정렬상태에서 자형 구성요소에 삽입될 때 고정핀이 삽입되는 것을 방지하며, 각 쌍의 윈도우 중의 하나에 돌편이 구비되어 상기 돌편을 변형시키지 않고는 상기 고정핀이 윈도우를 통과하는 것을 방지함을 특징으로 하는 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 자형 구성요소가 자형 구성요소에 형성된 슬로트의 양측에 서로 대향하며 슬로트를 폐쇄하도록 슬로트의 양측에서 고정핀이 강제로 조여져 자형 구성요소를 웅형 구성요소에 고정될 수 있도록 하는 두개의 통공을 포함함을 특징으로 하는 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 가이드 브라킷이 웅형 및 자형 구성요소로부터 분리된 가이드 브라킷으로 구성됨을 특징으로 하는 조립체.
  4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 가이드 브라킷이 금속시이트로 구성됨을 특징으로 하는 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 개방영역이 가이드 브라킷에 형성되는 윈도우로 구성됨을 특징으로 하는 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 개방부가 스탬핑가공 또는 그밖에 다른 가공방법에 의하여 가이드 브라킷에 형성되고 이에 웅형 구성요소의 단부가 가압되어 삽입됨을 특징으로 하는 조립체.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 기부의 개방부가 웅형 구성요소에 결합되는 적어도 하나의 내향된 돌편을 포함함을 특징으로 하는 조립체.
  12. 제1항에 있어서, 가이드 브라킷이 견고한 구조물임을 특징으로 하는 조립체.
  13. 제1항에 있어서, 웅형 구성요소가 웅형단부를 갖는 하프 샤프트이고 자형 구성요소는 웅형 구성요소의 단부가 삽입되는 요크로 구성됨을 특징으로 하는 조립체.
  14. 삭제
  15. 조립시에 웅형 구성요소와 자형 구성요소를 정렬시키는데 도움이 되도록 웅형 구성요소 및 자형 구성요소와 조합하여 사용하기 위한 가이드 브라킷에 있어서,
    가이드 브라킷이 웅형 구성요소의 단부를 삽입하기 위한 개방부를 포함하는 기부와 적어도 두개의 직립부를 갖는 U-형 브라킷으로 구성되고, 각 직립부가 웅형 구성요소에 자형 구성요소를 고정시키는 고정핀이 통과할 수 있는 윈도우 쌍을 갖는 두 개방영역을 포함하고, 일측 직립부의 개방영역이 타측 직립부의 개방영역에 대향하며, 각 직립부의 적어도 하나의 윈도우에 돌편이 구비되어 돌편을 변형시키지 않고는 상기 고정핀이 윈도우를 통과하는 것을 방지함을 특징으로 하는 가이드 브라킷.
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