KR101279543B1 - 롤 스테이킹 유니버설 조인트 및 롤 스테이킹 유니버설 조인트의 조립방법 - Google Patents

롤 스테이킹 유니버설 조인트 및 롤 스테이킹 유니버설 조인트의 조립방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 롤 스테이킹 유니버설 조인트(100)는 요오크(120)의 장착홀(125) 모서리(127)를 롤 스테이킹 공정으로 챔퍼링함으로써 스냅링 없이도 베어링(130)의 이탈이 방지될 뿐만 아니라, 각 요오크(120)의 기동 토오크를 동일하게 함으로써 회전력을 전달할 때, 진동이 발생하는 현상을 방지하도록 한 것이다.
또한, 본 발명에 의한 롤 스테이킹 유니버설 조인트의 조립방법은 롤 스테이킹 머신(200)을 이용하여 상기 장착홀(125)의 모서리를 챔퍼링 하도록 한 것이다.

Description

롤 스테이킹 유니버설 조인트 및 롤 스테이킹 유니버설 조인트의 조립방법{Roll staking universal joint and manufacture method of roll staking universal joint}
본 발명은 롤 스테이킹 유니버설 조인트 및 롤 스테이킹 유니버설 조인트의 조립방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 요오크에 스파이더를 조립할 때에 스냅링으로 마감하지 않고, 롤 스테이킹 공정에 의해 마감하는 것을 특징으로 하는 롤 스테이킹 유니버설 조인트 및 롤 스테이킹 유니버설 조인트의 조립방법에 관한 것이다.
이하, 첨부되는 도면과 관련하여 배경기술을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 의한 유니버설 조인트를 도시한 사시도, 도 2는 종래의 기술에 의한 유니버설 조인트로서 장착홀이 스냅링으로 마감된 상태를 도시한 단면도, 도 3은 종래의 기술에 의한 유니버설 조인트의 일부를 절개하여 도시한 것으로서, 스냅링 홈 사이의 거리가 규정값을 초과하여 스냅링과 베어링 캡 사이에 간격이 형성된 상태를 도시한 국부 단면도, 도 4는 종래의 기술에 의한 유니버설 조인트의 일부를 절개하여 도시한 것으로서, 스냅링 홈 사이의 거리가 규정값에 미달되어 스냅링이 베어링 캡을 압박하고 있는 상태를 도시한 국부 단면도, 도 5는 종래의 기술에 의한 유니버설 조인트의 조립방법을 도시한 블록도로서 함께 설명한다.
일반적으로 유니버설 조인트(1)는 평행하지 않는 회전축을 연결할 때 사용하는 기계요소로서, 자동차에서 트랜스 미션에 연결된 회전축에 연결되어 차륜에 연결된 회전축으로 회전력을 전달하는 데 사용한다.
이러한 유니버설 조인트(1)는 4개의 축(13)이 십자형으로 연결된 스파이더(10)와, 상기 축(13)에서 일직선으로 대응되는 양쪽의 축(13)에 장착되는 요오크(20)와, 상기 축(13)과 요오크(20) 사이에 개재되는 베어링(30)과, 상기 베어링(30)의 이탈이 방지되도록 상기 요오크(20)에 장착되는 스냅링(40)으로 구성된다. 상기 요오크(20)는 상기 스파이더(10)의 양측에 장착되어 상호 직각 방향으로 회동하도록 구성된다.
상기 요오크(20)는 상기 스파이더(10)에서 일직선으로 대응되는 양측의 축(13)에 장착되는데, 축 형상의 바디(23)로부터 일측방으로 평행하게 연장된 두 개의 아암(21)과, 상기 아암(21)에 대응되도록 형성되어 상기 베어링(30)이 끼워지는 장착홀(25)이 구성된 것이다. 그리고, 상기 장착홀(25)에는 상기 스냅링(40)이 끼워지는 스냅링 홈(27)이 형성된다.
상기 베어링(30)은 상기 축(13)의 둘레에 위치하는 니이들(33)과, 상기 니이들(33)과 축(13)을 동시에 수용하는 베어링캡(35)으로 구성된다. 상기 베어링캡(35)은 축방향으로만 개방된 용기 형상이다.
상기 유니버설 조인트(1)는 각 요오크(20)가 스파이더(10)의 축(13)에 지지되어, 상호 직각 방향으로 회동 가능하게 됨으로써, 평행하지 않는 회전축을 연결하여 회전력을 전달할 수 있다.
상기 종래기술에 의한 유니버설 조인트(1)의 조립방법을 살펴보면 다음과 같다.
상기 요오크(20)의 장착홀(25)에 스냅링 홈(27)을 가공하는 스냅링 홈 가공단계가 이루어진다.
그리고, 상기 요오크(20)의 대응되는 장착홀(25)에 상기 스파이더(10)의 대응되는 축(13)을 각각 끼워넣는 스파이더 조립단계가 이루어진다. 상기 스파이더 조립단계를 통해 스파이더(20)의 양쪽에 요오크(20)가 회동하도록 조립됨은 물론이다.
그리고, 상기 장착홀(25)에 상기 베어링(30)을 삽입하면서 상기 축(13)의 종단에 끼우는 베어링 삽입단계가 이루어진다.
그리고, 상기 베어링(30)이 이탈하지 않도록 상기 스냅링 홈(27)에 스냅링(40)을 끼우는 스냅링 체결단계가 이루어진다.
상기 배경기술에 의하면, 도 3에 도시한 것처럼, 스냅링 홈과 스냅링 홈 사이의 거리 L을 정확하게 가공한다는 것은 매우 어려운 공정이다. 따라서, 상기 L이 규정값 이상이 되어, 스냅링과 베어링 캡 사이에 간격 P가 생길 경우, 요오크의 회전이 원활하게 되어 기동 토오크가 작아진다. 또한, 도 4에 도시한 것처럼, 상기 L이 규정값 이하가 되어, 스랩링이 베어링 캡을 압박할 경우, 상기 베어링 캡이 상기 스파이더의 축과 니이들을 압박하게 되어 요오크의 회전이 원활하지 않게 되어 기동 토오크가 도 3의 경우에 비해서 커질 수밖에 없다. 따라서, 대응되는 요오크의 기동 토오크가 상이하게 되면, 유니버설 조인트의 회전 시, 진동이 발생하게 되는 문제점이 있었다.
상기 기동 토오크는 도 1에 도시한 것처럼, 대응되는 각 요오크가 회전하는데 필요한 회전력을 일컫는데, 대응되는 각 요오크의 기동 토오크가 상이할 경우, 각가속도의 편차에 의해 진동이 발생한다. 이러한 현상은 해당 업종에서 익히 알려진 사실이며 유니버설 조인트를 조립하고 나서 각 요오크의 기동 토오크를 측정하는 것은 기정 사실이므로 자세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 스냅링 홈을 가공한 후, 스냅링을 체결하는 공정이 번거로울 뿐만 아니라, 스냅링 체결 시, 다양한 두께의 스냅링을 조립하면서 매 번 기동 토오크를 측정하면서 조정해야 하는 문제점이 있었다. 즉, 기동 토오크가 기준값 보다 클 경우에는 얇은 스냅링으로 교체함으로써 스냅링 홈 간의 거리 L을 크게 하고, 기동 토오크가 기준값 보다 작을 경우에는 두꺼운 스냅링으로 교체함으로써 L을 작게 함으로써 기동 토오크 값을 크게 할 수 있다. 이처럼, 스냅링 체결 시, 숙련자에 의해 기동 토오크를 제어함으로써 생산 시간이 많이 지연되어 생산 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 상기 스냅링은 장시간 사용 시, 마모 되어서 기동 토오크의 변동을 유발하게 되어 자연히 진동을 발생시키는 원인이 되는 문제점이 있었다.
본 발명에 의한 롤 스테이킹 유니버설 조인트는, 4개의 축이 십자형으로 연결된 스파이더와, 상기 축에서 일직선으로 대응되는 양쪽의 축에 장착되는 요오크와, 상기 축과 요오크 사이에 개재되는 베어링을 포함하고, 상기 요오크는 상기 스파이더의 양측에 장착되어 상호 직각 방향으로 회동하도록 구성되고, 상기 요오크는 축 형상의 바디로부터 일측방으로 평행하게 연장된 두 개의 아암과, 상기 아암에 대응되도록 형성되어 상기 베어링이 끼워지는 장착홀이 구성되고, 상기 베어링은 상기 축의 둘레에 위치하는 니이들과, 상기 니이들과 축을 동시에 수용하는 베어링캡을 포함하는 유니버설 조인트에 있어서; 상기 장착홀의 외측에 형성된 모서리에 롤 스테이킹 공정에 의해 성형된 챔퍼링이 내측으로 돌출되어 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 롤 스테이킹 유니버설 조인트의 조립방법은, 4개의 축이 십자형으로 연결된 스파이더와, 상기 축에서 일직선으로 대응되는 양쪽의 축에 장착되는 요오크와, 상기 축과 요오크 사이에 개재되는 베어링을 포함하고, 상기 요오크는 상기 스파이더의 양측에 장착되어 상호 직각 방향으로 회동하도록 구성되고, 상기 요오크는 축 형상의 바디로부터 일측방으로 평행하게 연장된 두 개의 아암과, 상기 아암에 대응되도록 형성되어 상기 베어링이 끼워지는 장착홀이 구성되는 유니버설 조인트가 구비되고; 상기 바디를 좌우측에서 잡아주는 척과, 상기 양쪽 척 사이의 상하방에 수직으로 지지되어 상기 베어링 캡을 가압하여 지지하는 심압대와, 상기 심압대 둘레에 상기 장착홀의 모서리를 가압하여 챔퍼링하는 롤 성형기가 구성되는 롤 스테이킹 머신이 구비되고; 상기 요오크의 대응되는 장착홀에 상기 스파이더의 대응되는 축을 각각 끼워넣는 스파이더 조립단계와, 상기 장착홀에 상기 베어링을 삽입하면서 상기 축의 종단에 끼우는 베어링 삽입단계와, 상기 각 요오크의 바디를 상기 양쪽의 척에 물려서 상기 심압대가 상하방에서 양쪽 장착홀을 통해서 상기 베어링을 가압하여 지지하고, 상기 롤 성형기가 상기 장착홀의 모서리를 따라 회전하면서 가압하여 내측으로 돌출된 챔퍼링이 형성되도록 하는 롤 스테이킹 단계가 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 롤 스테이킹 유니버설 조인트 및 롤 스테이킹 유니버설 조인트의 조립방법에 의하면, 요오크의 장착홀에 스냅링 홈을 가공하는 단계를 생략할 수 있고, 스냅링을 체결하는 단계도 생략할 수 있으므로 작업이 쉬워지고 신속한 효과가 있다.
또한, 스냅링이 마모되면서 기동 토오크가 변동되는 현상을 방지할 수 있고, 다양한 두께의 스냅링을 상기 스냅링 홈에 끼워가면서 기동 토오크를 제어하는 번거로움을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 심압대가 상하방에서 각각 전진하여 양측 베어링을 지지한 상태에서 상기 롤 성형기의 볼이 장착홀의 모서리에 터치된 상태에서 동일 회수로 회전하면서 동일한 힘으로 가압할 경우, 양측 요오크의 챔퍼링은 동일한 형상으로서 내측방으로 돌출된다. 따라서, 상기 챔퍼링은 양측의 대응되는 베어링 캡을 동일한 힘으로 압박하게 되어 각 요오크는 동일한 기동 토오크를 가지게 됨으로써, 회전력 전달 시, 기동 토오크의 차이로 인한 진동 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 의한 유니버설 조인트를 도시한 사시도.
도 2는 종래의 기술에 의한 유니버설 조인트로서 장착홀이 스냅링으로 마감된 상태를 도시한 단면도.
도 3은 종래의 기술에 의한 유니버설 조인트의 일부를 절개하여 도시한 것으로서, 스냅링 홈 사이의 거리가 규정값을 초과하여 스냅링과 베어링 캡 사이에 간격이 형성된 상태를 도시한 국부 단면도.
도 4는 종래의 기술에 의한 유니버설 조인트의 일부를 절개하여 도시한 것으로서, 스냅링 홈 사이의 거리가 규정값에 미달되어 스냅링이 베어링 캡을 압박하고 있는 상태를 도시한 국부 단면도.
도 5는 종래의 기술에 의한 유니버설 조인트의 조립방법을 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 기술에 의한 롤 스테이킹 유니버설 조인트가 롤 스테이킹 머신에 의해 가공되는 상태를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 기술에 의한 롤 스테이킹 유니버설 조인트를 도시한 단면도.
도 8은 도 7의 Y부를 도시한 확대도.
도 9는 본 발명의 기술에 의한 롤 스테이킹 유니버설 조인트의 조립방법을 도시한 블록도.
이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명을 살펴 보면 다음과 같다.
도 6은 본 발명의 기술에 의한 롤 스테이킹 유니버설 조인트가 롤 스테이킹 머신에 의해 가공되는 상태를 도시한 단면도, 도 7은 본 발명의 기술에 의한 롤 스테이킹 유니버설 조인트를 도시한 단면도, 도 8은 도 7의 Y부를 도시한 확대도, 도 9는 본 발명의 기술에 의한 롤 스테이킹 유니버설 조인트의 조립방법을 도시한 블록도로서 함께 설명한다.
일반적으로 유니버설 조인트(100)는 평행하지 않는 회전축을 연결할 때 사용하는 기계요소로서, 자동차에서 트랜스 미션에 연결된 회전축에 연결되어 차륜에 연결된 회전축으로 회전력을 전달하는 데 사용한다.
이러한 유니버설 조인트(100)는 4개의 축(113)이 십자형으로 연결된 스파이더(110)와, 상기 축(113)에서 일직선으로 대응되는 양쪽의 축(113)에 장착되는 요오크(120)와, 상기 축(113)과 요오크(120) 사이에 개재되는 베어링(130)으로 구성된다. 상기 요오크(120)는 상기 스파이더(110)의 양측에 장착되어 상호 직각 방향으로 회동하도록 구성된다.
상기 요오크(120)는 상기 스파이더(110)에서 일직선으로 대응되는 양측의 축(113)에 장착되는데, 축 형상의 바디(123)로부터 일측방으로 평행하게 연장된 두 개의 아암(121)과, 상기 아암(121)에 대응되도록 형성되어 상기 베어링(130)이 끼워지는 장착홀(125)이 구성된 것이다.
상기 베어링(130)은 상기 축(113)의 둘레에 위치하는 니이들(133)과, 상기 니이들(133)과 축(113)을 동시에 수용하는 베어링캡(135)으로 구성된다. 상기 베어링캡(135)은 축방향으로만 개방된 용기 형상이다.
상기 유니버설 조인트(100)는 각 요오크(120)가 스파이더(110)의 축(113)에 지지되어, 상호 직각 방향으로 회동 가능하게 됨으로써, 평행하지 않는 회전축을 연결하여 회전력을 전달할 수 있다.
본 발명에서는 상기 유니버설 조인트(100)에 있어서, 상기 장착홀(125)의 외측에 형성된 모서리(127)에 내측으로 돌출되는 챔퍼링(140)을 롤 스테이킹 공정으로 형성하여, 상기 베어링(130)의 이탈이 방지되도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의한 본 발명의 조립방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 조립이 가능하도록 하는 롤 스테이킹 머신(200)을 살펴보면 다음과 같다.
상기 각 요오크(120)의 바디(123)를 좌우측에서 잡아주는 척(210)이 구성되고, 상기 양쪽 척(210) 사이의 상하방에 수직으로 지지되어 상기 베어링 캡(135)을 가압하여 지지하는 심압대(220)가 구성된다.
그리고 상기 심압대(220) 둘레에는 상기 장착홀(125)의 모서리(127)를 가압하여 챔퍼링하는 롤 성형기(230)가 구성된다.
상기 롤 성형기(230)는 볼펜의 심처럼 볼(235)이 노출되어 형성된 것으로서 상기 장착홀(125)의 모서리(127)에 접촉한 상태에서 상기 모서리(127)를 따라 회전하면서 가압하도록 장착된다.
상기 척(210)은 일측 장착홀(125)과 상대측 장착홀(125)의 축심이 수직이 되도록 한 상태를 유지할 수 있도록 고정될 수 있도록 작동된다.
따라서, 상기 롤 스테이킹 머신(200)에 의한 본 발명의 조립방법을 살펴보면, 상기 요오크(120)의 대응되는 장착홀(125)에 상기 스파이더(110)의 대응되는 축(113)을 각각 끼워넣는 스파이더 조립단계가 이루어진다. 상기 스파이더 조립단계를 통해 스파이더(120)의 양쪽에 요오크(120)가 회동하도록 조립됨은 물론이다.
그리고, 상기 장착홀(125)에 상기 베어링(130)을 삽입하면서 상기 축(113)의 종단에 끼우는 베어링 삽입단계가 이루어진다.
그리고, 상기 각 요오크(120)의 바디(123)를 양쪽의 척(210)에 물려서 상기 심압대(220)가 상하방에서 양쪽 장착홀(125)을 통해서 상기 베어링(130)을 가압하여 지지하고, 상기 롤 성형기(230)가 상기 장착홀(125)의 모서리(127)를 따라 회전하면서 가압하여 내측으로 돌출된 챔퍼링(140)이 형성되도록 하는 롤 스테이킹 단계가 이루어진다.
상기 공정이 완료되면, 상기 심압대(220)와 롤 성형기(230)가 후진한 상태에서 상기 척(210)이 180도 회전하게 된다. 그러면, 롤 스테이킹 되지 않은 요오크(120)의 장착홀(125)이 상하방을 향하게 된다. 이 상태에서 상기 롤 스테이킹 단계가 반복되어 작업이 종료된다.
상기 구성과 조립방법에 의한 본 발명에 의하면, 상기 장착홀(125)에 스냅링 홈을 가공하는 단계를 생략할 수 있고, 스냅링을 체결하는 단계도 생략할 수 있으므로 작업이 쉬워지고 신속한 이점이 있다.
또한, 스냅링이 마모되면서 기동 토오크가 변동되는 현상을 방지할 수 있고, 다양한 두께의 스냅링을 상기 스냅링 홈에 끼워가면서 기동 토오크를 제어하는 번거로움을 방지할 수 있다.
또한, 상기 심압대(220)가 상하방에서 각각 전진하여 양측 베어링(130)을 지지한 상태에서 상기 롤 성형기(230)의 볼(235)이 장착홀(125)의 모서리(127)에 터치된 상태에서 동일 회수로 회전하면서 동일한 힘으로 가압할 경우, 양측 요오크(120)의 챔퍼링(140)은 동일한 형상으로서 내측방으로 돌출된다. 이를 위해서 상기 양측 요오크(120)의 아암(121) 두께는 모두 동일하게 가공됨은 물론이다.
또한, 상기 챔퍼링(140)은 양측의 대응되는 베어링 캡(135)을 동일한 힘으로 압박하게 되어 각 요오크(120)는 동일한 기동 토오크를 가지게 된다. 따라서, 회전력 전달 시, 기동 토오크의 차이로 인한 진동 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.
110: 스파이더 113: 축
120: 요오크 121: 아암
123: 바디 125: 장착홀
127: 모서리 130: 베어링
133: 니이들 135: 베어링 캠
140: 챔퍼링 200: 롤 스테이킹 머신
210: 척 220: 심압대
230: 롤 성형기 235: 볼

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 4개의 축(113)이 십자형으로 연결된 스파이더(110)와,
    상기 축(113)에서 일직선으로 대응되는 양쪽의 축(113)에 장착되는 요오크(120)와,
    상기 축(113)과 요오크(120) 사이에 개재되는 베어링(130)을 포함하고, 상기 요오크(120)는 상기 스파이더(110)의 양측에 장착되어 상호 직각 방향으로 회동하도록 구성되고,
    상기 요오크(120)는 축 형상의 바디(123)로부터 일측방으로 평행하게 연장된 두 개의 아암(121)과,
    상기 아암(121)에 대응되도록 형성되어 상기 베어링(130)이 끼워지는 장착홀(125)이 구성되는 유니버설 조인트(100)가 구비되고;
    상기 바디(123)를 좌우측에서 잡아주는 척(210)과,
    상기 양쪽 척(210) 사이의 상하방에 수직으로 지지되어 상기 베어링 캡(135)을 가압하여 지지하는 심압대(220)와,
    상기 심압대(220) 둘레에 상기 장착홀(125)의 모서리(127)를 가압하여 챔퍼링하는 롤 성형기(230)가 구성되고,
    상기 롤 성형기(230)는 볼펜의 심처럼 볼(235)이 노출되어 형성된 것으로서상기 장착홀(125)의 모서리(127)에 접촉한 상태에서 상기 모서리(127)를 따라 회전하면서 가압하는 롤 성형기(230)가 구성된 롤 스테이킹 머신(200)이 구비되고;
    상기 요오크(120)의 대응되는 장착홀(125)에 상기 스파이더(110)의 대응되는 축(113)을 각각 끼워넣는 스파이더 조립단계와,
    상기 장착홀(125)에 상기 베어링(130)을 삽입하면서 상기 축(113)의 종단에 끼우는 베어링 삽입단계와,
    상기 각 요오크(120)의 바디(123)를 상기 양쪽의 척(210)에 물려서 상기 심압대(220)가 상하방에서 양쪽 장착홀(125)을 통해서 상기 베어링 캡(135)을 가압하여 지지하고, 상기 롤 성형기(230)가 상기 장착홀(125)로 진입하여 상기 볼(235)이 상기 장착홀(125)의 모서리(127)를 따라 회전하면서 가압하여 내측으로 돌출된 챔퍼링(140)이 형성되도록 하고, 상기 척(210)과 상기 롤 성형기(230)가 후진한 상태에서 상기 척(210)이 180도 회전한 후, 상기 심압대(220)가 챔퍼링이 형성되지 않은 장착홀(125)의 상기 베어링 캡(135)을 가압하여 지지하고, 상기 롤 성형기(230)가 상기 장착홀(125)로 진입하여 상기 볼(235)이 상기 장착홀(125)의 모서리(127)를 따라 회전하면서 가압하여 내측으로 돌출된 챔퍼링(140)이 형성되도록 하는 롤 스테이킹 단계가 이루어지는 것을 특징으로 하는 롤 스테이킹 유니버설 조인트의 조립방법.
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JP2009250256A (ja) 2008-04-01 2009-10-29 Toyota Motor Corp 等速継手

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