KR101526548B1 - 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파이프조인트에 조립되어 슬립 이동을 원활하게 할 수 있는 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트에 관한 것이다.
본 발명의 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트는 자동차용 조향장치의 유니버설조인트를 구성하는 파이프조인트에 축방향으로 슬립이동 가능하도록 조립되는 샤프트부와 요크부로 이루어진 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트를 포함하고,
상기 샤프트부에는 슬립부시가 제공되고, 상기 슬립부시는 샤프트부에 삽입되는 슬리브와, 이 슬리브에서 돌출되는 장착부에 형성되어 파이프조인트의 내면과 접촉되는 마찰부재로 이루어진 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트를 제공한다.

Description

자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트{SHAFT JOINT OF UNIVERSAL JOINT FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 원활하게 작동될 수 있는 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에는 운전자가 차량의 진행방향을 바꾸기 위하여 조향장치가 제공된다.
상기 조향장치는 운전석 전방에 설치되어 운전자가 회전시킬 수 있도록 이루어진 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠의 하부에 설치되는 스티어링 칼럼과, 상기 스티어링 휠의 회전운동을 직진운동으로 전환시킴과 동시에 조향력을 증대시켜 타이어의 방향을 변경시키는 기어박스와, 상기 스티어링 칼럼에 전달된 회전력을 기어박스로 전달하기 위한 유니버설 조인트를 포함한다.
상기 유니버설 조인트는 샤프트조인트와, 이 샤프트조인트에 슬립 이동 가능하면서 회전토크를 전달할 수 있는 상태로 조립되는 파이프조인트로 구성된다.
상기 샤프트조인트의 외주면 길이방향으로는 세레이션이 형성되고, 파이프조인트의 내측에는 상기 세레이션과 대응되는 스플라인이 형성되어 샤프트조인트는 파이프조인트에 치차 결합으로 연결되어 회전토크를 전달할 수 있으면서 축 방향으로 슬립이동 할 수 있게 된다.
그리고 상기 샤프트조인트와 파이프조인트의 각 단부에는 고정홀이 뚫린 요크부가 각각 제공되어 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결할 수 있도록 되어있으며, 각각의 스파이더가 조립된 샤프트조인트의 요크부는 스티어링 칼럼에 조립되고 파이프조인트의 요크부는 기어박스에 연결된다.
이러한 자동차용 유니버설 조인트는 냉간단조 등을 이용하여 샤프트조인트 및 파이프조인트는 각각의 요크부가 일체형으로 이루어진 구조로 성형하고 있다.
이와 같이 요크부가 일체로 형성된 자동차용 유니버설 조인트의 선행기술로서 공개특허 10-2006-0116099호, 공개특허 10-2011-0045311호가 알려져 있다.
상기 선행기술은 소정의 길이와 외경을 갖는 소재를 금형의 역할을 수행하는 다이스에 삽입하고 펀치로 가압 소성 변형시키는 방법으로 요크부가 일체형으로 이루어진 샤프트조인트와 파이프조인트를 성형하게 된다.
그리고 이렇게 제조된 샤프트조인트와 파이프조인트는 강도 유지를 위하여 필요한 열처리를 할 수 있다.
이렇게 제조된 샤프트조인트와 파이프조인트는 서로 조립하여 사용하게 되는데, 조립 시 샤프트조인트와 파이프조인트가 더욱 원활하면서도 부드럽게 슬립이동 할 수 있도록 샤프트조인트의 스플라인에 볼베어링 또는 볼베어링과 니들베어링의 조합으로 이루어진 슬립부시를 조립하고 그 표면에 오일이나 그리스 등을 도포하고 이러한 샤프트조인트를 파이프조인트에 조립할 수도 있다.
그러나 슬립부시가 볼베어링이나 볼베어링과 니들베어링의 조합으로 이루어지면 유니버설 조인트가 부드럽게 슬립이동 할 수는 있지만 볼베어링은 점접촉을 하므로 볼에 의하여 샤프트 조인트에 압흔이 발생할 수 있고, 그러면 조향장치를 사용할 때 노이즈가 발생하가나 조향성능이 저하되는 문제가 발생한다.
또한 조향장치의 사용시간이 누적에 따라 마찰로 인하여 볼베어링은 마모되므로 이로 인하여 조향장치를 사용할 때 스티어링 휠의 회전방향 유격이 그만큼 커져 소음이 발생함을 물론 조향성능을 저하시킨다.
한국공개특허 제10-2006-0116099호 한국공개특허 제10-2011-0045311호
본 발명은 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 파이프조인트에 조립되어 슬립 이동을 원활하게 할 수 있는 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트를 제공하는데 있다.
본 발명이 제안하는 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트는 자동차용 조향장치의 유니버설조인트를 구성하는 파이프조인트에 축방향으로 슬립이동 가능하도록 조립되는 샤프트부와 요크부로 이루어진 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트를 포함하고,
상기 샤프트부에는 슬립부시가 제공되고, 상기 슬립부시는 샤프트부에 삽입되는 슬리브와, 이 슬리브에서 돌출되는 장착부에 형성되어 파이프조인트의 내면과 접촉되는 마찰부재로 이루어진 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트를 제공한다.
상기 마찰부재는 니들베어링으로 이루어지고, 니들베어링의 외측면에는 돌기가 형성된다.
상기 돌기는 일정 높이를 갖는 제1돌기와, 상기 제1돌기보다 더 높게 돌출되는 제2돌기로 이루어지며, 상기 돌기는 나선형의 형상으로 이루어진다.
상기 돌기는 니들베어링의 양쪽 끝단부 쪽으로 위치한 것은 니들베어링의 끝단부 쪽으로 가면서 점차적으로 높이가 낮아지도록 구성된다.
상기 장착부에는 길이방향으로 홈이 형성된다.
본 발명에 의한 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트는 슬립부시에 니들베어링이 제공되어 파이프조인트와의 마찰저항을 최소화하여 유니버설조인트의 동작을 부드럽게 할 수 있다.
또한 니들베어링 표면에는 나선형 돌기가 형성되고 이 돌기들 사이에 윤활제가 공급되어 마찰계수가 최소화 되므로 유니버설 조인트의 작동이 부드러워 우수한 조향력을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트를 설명하기 위하여 샤프트조인트의 성형이 완료된 상태의 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트에 조립되는 슬립부시의 사시도이다.
도 3은 도 2의 슬립부시에 제공된 니들베어링의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트에 파이프조인트가 조립되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 조립단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트는 도 1 에서와 같이 냉간단조 등을 이용하여 샤프트부(100)와 요크부(200)가 일체로 이루어지면서 샤프트부(100)에는 세레이션(110)을 성형하여 샤프트조인트(S)를 마련할 수 있다.
샤프트조인트(S)의 세레이션(110)에 뒤에서 설명되는 슬립부시(500)를 끼워 고정할 수 있도록 샤프트부(100)의 끝단부에 스냅링 고정홈(120)이 형성된다.
샤프트조인트(S)의 성형이 완료되면 세레이션(110)의 내구성, 내마모성 및 표면경도를 높일 수 있도록 샤프트부(100)에는 열처리를 할 수 있다.
또한 샤프트조인트(S)의 요크부(200)에는 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하기 위하여 연결홀(210)을 형성한다. 상기 연결홀(210)의 가공은 통상적인 절삭가공 방법 등을 이용하여 형성할 수 있다.
한편 도 4에서와 같이 본 발명에 따른 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트에 조립되는 상대부품인 파이프조인트는, 소재를 통상적인 냉간 다단단조 방식으로 성형하여 파이프부(300) 내부에 상기 샤프트조인트(S)의 세레이션(110)과 대응되는 스플라인(310)을 성형하면서 파이프부(300)와 요크부(400)가 일체로 이루어진 파이프조인트(P)를 성형하여 마련할 수 있다.
상기 스플라인(310)은 파이프부(300)를 성형하면서 그 내부 자체가 스플라인(310) 형상으로 성형할 수 있다.
이러한 파이프조인트(P)는 본 발명의 샤프트조인트(S)와 조립하여 이를 피고정체에 고정할 수 있도록 파이프조인트(P)의 둘레 면을 따라서 고정홈(320)을 형성하고, 요크부(400)에는 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하기 위하여 연결홀(410)이 형성된다.
상기와 같은 샤프트조인트(S)는 파이프조인트(P)와 조립하여 유니버설 조인트를 구성하게 되는데, 이러한 유니버설 조인트를 차량에 장착하여 사용할 때 축 방향으로 부드럽게 슬립이동 할 수 있도록 샤프트부(100)에는 슬립부시(500)가 조립된다.
본 발명에 제공된 슬립부시(500)는 샤프트조인트(S)의 샤프트부(100) 외측에 삽입되는 슬리브(510)와, 상기 슬리브(510)에 고정되어 파이프조인트의 내면과 접촉되는 마찰부재를 포함한다. 상기 마찰부재는 니들베어링(520)으로 이루어진다.
이렇게 마찰부재가 니들베어링(520)으로 이루어지면 볼 베어링을 사용할 때의 단점인 회전 토크에 의한 압흔이 발생하지 않으며, 파이프조인트(P)의 파이프부(300)와 선접촉하면서 작동하여 양호한 슬립감을 제공한다.
니들베어링(520)의 조립을 위하여 슬리브(510)의 외측면 원주 방향으로는 간격을 유지하며 원통형의 돌기형상으로 이루어진 장착부(530)가 형성되고, 이 장착부(530)에는 니들베어링(520)이 억지끼움 방식으로 삽입 될 수 있도록 장착홈이 형성되어있다.
상기 장착부(530)에는 길이방향으로 홈(540)이 형성되어 그리스와 같은 윤활제가 저장될 수 있도록 되어있다.
이렇게 니들베어링(520)이 고정 지지된 슬리브(510)는 샤프트조인트(S)의 샤프트부(100) 일측 끝단부에 형성된 스냅링 고정홈(120)에 도시되지 않은 스냅링을 이용하여 고정할 수 있다.
상기 니들베어링(520)은 샤프트부(100)의 원주방향을 따라서 일정한 간격을 유지하며 복수 열로 배치되고, 각 열의 니들베어링(520)은 간격을 유지하며 2개 또는 3개 이상으로 이루어진다.
이와 같이 각 열의 니들베어링(520)은 간격을 유지하며 슬리브(510)에 형성된 장착부(530)에 각각 고정 설치되는데, 이렇게 니들베어링(520)을 복수개로 제공하는 이유는, 예를 들어 니들베어링이 한 개로 이루어질 경우 유니버설조인트가 슬립 시 어느 한 부분에 마찰이 집중되어 유니버설조인트의 직진성에 영향을 줄 수 있지만, 복수개로 이루어질 경우 마찰력이 한 부분에 집중되는 것을 방지하여 슬립이 부드럽게 이루어진다.
특히 상기 니들 베어링(520)의 외측면에는 도 2 내지 도 4에서와 같이 돌기(550)가 형성되며, 이러한 돌기(550)로 인하여 니들베어링(520)에 그리스와 같은 윤활제 등을 도포하였을 경우 돌기(550)들 사이에 윤활제가 수용되어 부드럽게 슬립 이동할 수 있다.
상기 돌기(550)는 나선형의 형상으로 이루어지며, 일정 높이를 갖는 제1돌기(550a)와, 상기 제1돌기(550a)들 사이에 형성되면서 제1돌기(550a)보다 더 높게 돌출되는 제2돌기(550b)로 이루어진다.
이러한 돌기(550)는 제1돌기(550a)의 돌출된 높이(A)보다 제2돌기(550b)의 돌출된 높이(B)가 더 높게 돌출되므로 실질적으로 제2돌기(550b)가 선접촉되면서 슬립이동 하게 되어 접촉면적을 최소화 하여 마찰저항을 최소화 할 수 있다.
즉, 유니버설조인트가 슬립 운동 시 접촉면이 최소화 되어 마찰 저항을 최소화 할 수 있어 부드러운 슬립운동이 가능하다.
또한 상기 돌기(550)는 니들베어링(520)의 양쪽 끝단부 쪽으로 위치되는 것은 니들베어링의 끝단부 쪽으로 가면서 점차적으로 높이가 낮아지도록 구성되어 샤프트조인트(S)가 파이프조인트(P)에서 슬립 이동할 때 마찰저항을 덜 받도록 되어있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 샤프트조인트(S)는 그 일측단을 파이프조인트(P)의 일축에 축방향으로 삽입하여 조립하게 되는데, 이렇게 조립된 샤프트조인트(S) 및 파이프조인트(P)는 세레이션(110)과 스플라인(310)은 슬립부시(500)를 통하여 회전토크를 전달할 수 있으면서 축 방향으로 슬립이동 가능한 상태가 된다.
이렇게 조립된 자동차용 유니버설 조인트는 샤프트조인트(S)의 요크부(200)에 형성된 연결홀(210)에 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하여 자동차의 조향장치를 구성하는 스티어링 칼럼에 조립하고, 파이프조인트(P)의 요크부(400)에 형성된 연결홀(410)에는 스파이더와 같은 다른 조인트를 연결하여 자동차의 조향장치를 구성하는 기어박스에 조립하여 사용하면 된다.
이때 샤프트조인트(S)의 샤프트부(100)에는 오일 또는 그리스와 같은 윤활제를 도포하여 사용하게 되는데, 이때 니들베어링(520)에 형성된 돌기(550)들 사이에 윤활제가 수용되어 잔류하므로 그 이후에 별도의 윤활제 공급이 없어도 충분한 윤활작용을 하여 샤프트부(100)와 파이프부(300)의 슬립이동 시 마찰계수를 낮추어 핸들의 조향성을 향상시킬 수 있다.
또한 장착부(530)에는 길이방향으로 형성된 홈(540)에도 윤활제가 수용되어 잔류하므로 노이즈가 발생하지 않고 조향성능을 더욱 양호하게 유지시킨다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.
S: 샤프트조인트 P: 파이프조인트
100: 샤프트부 110: 세레이션
120: 스냅링 고정홈 200, 400: 요크부
210, 410: 연결홀 300: 파이프부
310: 스플라인 320: 고정홈
500: 슬립부시 510: 슬리브
520: 니들베어링 530: 장착부
540: 홈 550: 돌기

Claims (7)

  1. 자동차용 조향장치의 유니버설조인트를 구성하는 파이프조인트에 축방향으로 슬립이동 가능하도록 조립되는 샤프트부와 요크부로 이루어진 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트를 포함하고,
    상기 샤프트부에는 슬립부시가 제공되고, 상기 슬립부시는 샤프트부에 삽입되는 슬리브와, 이 슬리브에서 돌출되는 장착부에 형성되어 파이프조인트의 내면과 접촉되는 마찰부재로 이루어지고,
    상기 마찰부재는 니들베어링으로 이루어지고, 상기 니들베어링의 외측면에는 돌기가 형성되고, 상기 돌기는 나선형으로 구성되고, 상기 돌기 중 일단이 니들베어링의 단부와 접하는 돌기는 그 높이가 니들베어링의 단부 방향을 따라 낮아지도록 구성된 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 장착부에는 길이방향으로 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 유니버설 조인트의 샤프트조인트.
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