KR101304499B1 - 자동차용 조향축의 유니버셜 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한 쌍의 요크 사이에 십자축이 조립된 유니버셜 조인트로서, 십자축의 일단과 베어링컵 사이에 플라스틱재의 캡부재와 스틸 재의 콘부재를 적층 삽입하고 구조적으로 상기 콘부재에 대하여 상기 베어링컵의 중심에 위치시키도록 돌출부를 형성하여, 상기 십자축의 회전 중심이 항시 중앙으로 이동하려는 복귀력이 작동하도록 함으로써, 항상 원할한 작동이 이루어지고, 마찰 및 마모가 예방되어 내구성을 증대시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 조향축의 유니버셜 조인트{Joint of steering shaft for automobile}

본 발명은 자동차용 조향축의 유니버셜 조인트에 대한 것으로, 특히, 한 쌍의 요크 사이에 십자축을 조립하되, 장기간 작동되어도 중심선들의 교차점과 십자축의 중심을 일치시켜 항상 원할한 작동이 이루어지고, 마찰계수를 낮추어 꺽임 토크를 낮추고 측방향 유격을 최소화할 수 있도록 한 자동차용 조향축의 유니버셜 조인트에 관련한 것이다.

일반적으로, 유니버셜 조인트라 하면, 알려진 바와 같이 동력을 전달하는 두 개의 축이 서로 평행하거나 동일선 상에 위치하지 않고 일정각을 이루는 상태로 연결될 경우에 효율적인 동력 전달을 위하여 사용하는 기구이다.

이는 도 1에 예시된 바와 같이, 입력축(10, 조향 컬럼측)과 출력축(20, 조인트 측)이 일정각도를 유지한 채 양축을 연결하고 있는 것으로서, 도 1에서 보듯이 입력축(10)에 마련된 ㄷ자형 요크(11)의 축구멍(12)과 출력축(20)에 마련된 ㄷ자형 요크(21)의 축구멍(미도시)에 열십자(十) 모양의 십자축(30) 축부(31)들을 끼워 조립한다. 이때 상기한 십자축(30)의 축부 (31)들 끝에는 구동을 원할하게 하고, 마찰/마모를 감소시키고자 도 1에서 보는 바와 같이 니들이나 볼을 포함하는 베어링들을 개입시킨다.

한편, 유니버셜 조인트에서는 입력축(10)의 중심선(C1)과 출력축(20)의 중심선(C2) 그리고 십자축(30)의 중심(C)이 일치해야 가장 이상적인 동력전달이 이루어진다.

이와 같이 십자축(30)의 중심(C)이 입력축(10)의 중심선(C1)과 출력축(20)의 중심선(C2)이 만나는 교차점으로부터 벗어나지 않도록 하기 웨해서는 베어링의 베어링컵 안쪽면으로 십자축(30)의 축부(31) 끝이 밀착되도록 조립하되, 조립시점에서 치수공차를 개선하여 센터 맞춤(입력축과 출력축의 중심선 교차점과 십자축의 중심을 맞추는 것)을 세밀하게 조립하는 것이다.

그러나 유니버셜 조인트의 작동시에는 일정각을 이루는 상태로 동력이 전달되기 때문에 조립할 때의 센터 맞춤이 그대로 유지된다는 보장이 없다. 더욱이 십자축(30)의 축부(31) 끝은 베어링컵의 안쪽면에 닿아 마찰/마모를 유발하여 기능을 저하시키고 소음을 발생시키는 등의 단점을 내포하고 있는 것이다.

본 발명의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 입력축의 요크와 출력축의 요크 사이에 십자축을 조립하되, 십자축의 축부에 개입시키는 베어링의 베어링컵 사이에 베어링의 축 방향으로 힘이 작용하는 탄성부재를 개입시켜 십자축이 항상 중앙으로 이동하려는 복귀력이 작동하도록 하고자 하는데 있으며, 더 나가서 장기간 작동되어도 중심선들의 교차점과 십자축의 중심을 일치시켜 항상 원할한 작동이 이루어지고, 마찰 및 마모가 예방되어 수명이 오래갈 수 있도록 하는데 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차용 조향축의 유니버셜 조인트는,
입력축과 출력축에 각각 형성된 한 쌍의 요크 사이에 십자축이 조립된 유니버셜 조인트에 있어서,
상기 십자축의 일단과 베어링컵 사이에는 플라스틱재의 캡부재와 스틸 재의 콘부재가 적층 삽입되고,
상기 콘부재의 십자축과 대면하는 부위로 돌출부가 형성되며,
상기 돌출부는 상기 십자축의 회전중심이 상기 입력축과 출력축의 중심선이 교차하는 중앙으로 이동하도록 복귀력을 작용하여, 항상 원할한 작동이 이루어지고, 마찰 및 마모가 예방되어 내구성을 증대시키도록 구성되되,
상기 베어링컵에는 캡부재가 삽입되도록 제1수용홈이 형성되고, 상기 캡부재에는 콘부재가 삽입되도록 제2수용홈이 형성되며, 제1,2수용홈과 캡부재 및 콘부재는 사다리꼴 형상으로 형성되며,
상기 돌출부는 반구 형상으로 복수개 형성되는 것을 특징으로 한다.

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본 발명은 이로써, 유니버셜 조인트의 구성 요소의 전체적인 조립 상태에서 십자축의 회전 중심이 항시 중앙으로 이동하려는 복귀력이 작동하도록 함으로써, 항상 원할한 작동이 이루어지고, 마찰 및 마모가 예방되어 내구성을 증대시킬 수 있도록 구성되게 되는 것이다.

도 1은 종래의 자동차용 조향장치에서의 유니버셜 조인트를 보인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 유니버셜 조인트의 십자축 및 그 내부를 예시한 단면 구조도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명은 도면에 예시된 바와 같이, 일예로, 자동차의 스티어링 장치에 편성되고, 핸들축의 움직임을 스티어링 기어에 전달하는 데 사용되는 자동차용 조향장치에서의 유니버셜 조인트의 일환으로 안출된 것이다.
또한, 본 발명의 유니버셜 조인트는 도 1에 도시된 종래의 자동차용 조향장치에서의 유니버셜 조인트와 동일한 구성과 기능을 갖는 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트는, 각각이 두 갈래로 형성되는 한 쌍의 요크(11, 21)와, 각 요크(11, 21)의 양단부에 동심상으로 오목 형성되는 원공과, 상호 개구를 대향시킨 상태로 상기 각 원공의 내측에 내감고정된 바닥이 있는 베어링컵(50)과, 4개의 축부(31)가 상기 베어링컵(50) 내에 삽입되는 십자축(30)을 구비하는 구성으로 되어 있다.

또, 본 발명은, 입력축(10)과 출력축(20)에 각각 형성된 한 쌍의 요크(11,21) 사이에 십자축(30)이 조립되며, 상기 십자축(30)의 일단과 베어링컵(50) 사이에는 플라스틱재의 캡부재(41)와 스틸 재의 콘부재(43)가 적층 삽입되고, 상기 콘부재(43)의 십자축(30)과 대면하는 부위로 돌출부(43a)가 형성되며, 상기 돌출부(43a)는 상기 십자축(30)의 회전중심(C)이 상기 입력축(10)과 출력축(20)의 중심선(C1, C2)이 교차하는 중앙으로 이동하도록 복귀력을 작용하여, 항상 원할한 작동이 이루어지고, 마찰 및 마모가 예방되어 내구성을 증대시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 베어링컵(50)에는 캡부재(41)가 삽입되도록 제1수용홈(50a)이 형성되고, 상기 캡부재(41)에는 콘부재(43)가 삽입되도록 제2수용홈(41a)이 형성되며, 제1,2수용홈(50a, 41a)과 캡부재(41) 및 콘부재(43)는 사다리꼴 형상으로 형성된다. 이에 따라, 상기 베어링컵(50)의 제1수용홈(50a)을 기준으로 캡부재(41) 및 콘부재(43)가 중심이 일치되도록 설치된다.

상기와 같은 본 발명에 따른 유니버셜 조인트에서는 십자축(30)의 축부(31) 끝단면과 상기 콘부재(43)의 하측면 사이에 돌출부(43a)를 개입시켜, 마찰/마모를 극력 예방하며, 조립시 셋팅한 센터 맞춤의 상태가 장기간 유지되어, 장기간 사용 후에도 센터 맞춤 상태가 유지되고, 자동적인 센터 보상이 이루어질 수 있게 되도록 구성되어 있다.

상술한 바와 같이, 상기 캡부재(41)는 폴리아세탈 수지로 조성됨이 바람직하다.

부가적으로, 상기 돌출부(43a)는 탄력적인 압축 변형도를 도출할 수 있기 때문에, 작동 시, 각 돌출부(43a)에 걸리는 압축하중과 압축량과의 관계를 보다 매끄럽게 유도할 수 있게 됨으로써, 축방향에 나란히 배열되는 단면적 부위 사이의 단차를 적게 하여, 이에 수반하는 작동 시 압축하중에 수반하는 변형을 작게 하는 등의 효과와 함께, 유니버셜 조인트의 구성 요소의 전체적인 조립 상태에서 힘의 전달 시 발생하는 유격을 최소화 시킬 수 있다는 효과가 있는 것이다.

소결하여 볼 때, 본 발명에 따르면, 유니버셜 조인트의 십자축(30)을 개량 즉, 유니버셜 조인트의 구성 요소의 전체적인 조립 상태에서 힘의 전달 시 발생하는 유격을 최소화하여 입력축과 출력축의 축 중심선이 십자축(30)의 중심과 일치하도록 배려하여 동력전달 효과가 향상되고, 내구성이 향상되게 되는 것이다.

또한, 악 조건의 환경 하에서 장기간 사용해도 덜컹거리는 등의 이음 발생을 감소시키는 등의 장점을 구가할 수 있게 되는 장점을 창출하게 되는 것이다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명은 입력축의 요크(11, 21)와 출력축의 요크(11, 21) 사이에 십자축(30)을 조립하되, 십자축(30)의 축부(31)에 개입시키는 베어링의 베어링컵(50) 사이에 베어링의 축 방향으로 힘이 작용하는 탄성재의 캡부재(41), 콘부재(43) 및 돌출부(43a)를 개입시켜 십자축(30)이 항상 그 중심부로 이동하려는 복귀력이 작동하도록 하였기 때문에 장기간 작동되어도 중심선들의 교차점과 십자축(30)의 중심이 항상 일치하게 됨에 따라, 십자축(30)의 중심이 항상 입력축의 중심선과 출력축의 중심선이 만나는 교차점에 위치하므로 매우 원할한 작동이 이루어지게 되고, 마찰 마모가 적고, 특히 편중마모 현상이 없기 때문에 고장이 적게 되는 등의 매우 뛰어난 효과가 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (2)

1. 입력축과 출력축에 각각 형성된 한 쌍의 요크 사이에 십자축이 조립된 유니버셜 조인트에 있어서,
   상기 십자축의 일단과 베어링컵 사이에는 플라스틱재의 캡부재와 스틸 재의 콘부재가 적층 삽입되고,
   상기 베어링컵에는 캡부재가 삽입되도록 제1수용홈이 형성되고,
   상기 캡부재에는 콘부재가 삽입되도록 제2수용홈이 형성되며,
   제1,2수용홈과 캡부재 및 콘부재는 상기 십자축의 회전 중심이　항상 중심부로 이동하려는 복귀력이 작동하도록 종단면이 사다리꼴 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 조향축의 유니버셜 조인트.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 십자축의 회전중심이 상기 입력축과 출력축의 중심선이 교차하는 중앙으로 이동하도록 상기 콘부재의 십자축과 대면하는 부위로 복귀력을 작용하는 반구 형상의 돌출부가 복수개로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 조향축의 유니버셜 조인트.
   

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