KR101559822B1 - 유니버셜 조인트의 결합 구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향장치 중 샤프트와 요크 간의 조립시 오조립을 쉽게 인식하도록 그 구조가 개선된 유니버셜 조인트의 결합 구조체에 관한 것이다.
그 구성은 세레이션 홀이 형성되고, 조인트 회전 동작 가능한 요크와; 세레이션 홀에 수용되는 일단부에 테이퍼지게 형성된 테이퍼부가 형성되며, 볼트를 매개로 요크에 구속되도록 결합되는 샤프트;로 구성된다.
이에 따르면 본 발명은 조립 작업 중 또는 차량 출고 전에 조향 장치의 오조립상태를 용이하게 식별할 수 있으므로, 안전사고를 예방할 수 있으며 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Description

유니버셜 조인트의 결합 구조체{Apparatus for preventing misassembling of a universal joint}

본 발명은 유니버셜 조인트의 결합 구조체에 관한 것으로, 특히 요크와 샤프트의 오조립을 방지함과 아울러, 오조립시 쉽게 인식할 수 있도록 그 구조가 개선된 유니버셜 조인트의 결합 구조체에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 스티어링 시스템은 운전자의 조작에 의해 회전 동작되는 스티어링 휠과, 스티어링 휠과 함께 연동 회전되는 스티어링 칼럼과, 스티어링 칼럼의 회전력을 직선 운동으로 변환하여 타이로드로 전달하기 위한 스티어링 기어박스와, 스티어링 칼럼과 스티어링 기어박스를 연결하는 스티어링 조인트를 포함하여 구성된다.

여기서, 스티어링 조인트는 유니버셜 조인트로 구성되어 양단에 요크가 배치되고, 요크는 스티어링 칼럼 및 스티어링 기어박스의 샤프트와 결합된다.

한편, 요크와 샤프트의 결합구조에 대해 보다 상세히 설명하면, 요크에는 세레이션 홀과 볼트 조립공이 형성되고, 볼트 조립공은 세레이션 홀에 직각인 방향으로 세레이션 홀과 연결되도록 형성된다.

그리고, 세레이션 홀에는 샤프트의 단부가 삽입되며, 샤프트의 단부에는 세레이션홈과 볼트 결합홈이 형성되고, 그 중 볼트 결합홈은 원주 방향을 따라 외주면 둘레에 오목하게 파여진 형태로 형성된다.

따라서, 요크의 세레이션 홀으로 샤프트의 단부를 완전히 삽입시킨 후, 요크의 볼트 조립공으로 (핀치)볼트를 조립시키면, 볼트는 샤프트의 볼트 결합홈을 통과하면서 구속되어 조립이 되며, 이로 인해 세레이션 홀으로 삽입된 샤프트의 단부 이탈이 방지되면서 요크와 샤프트의 조립이 완료된다.

본 발명의 목적은 조향장치의 유니버셜 조인트의 조립시 샤프트와 요크 간의 오조립 발생을 쉽게 인식할 수 있도록 함으로써, 안전사고를 예방하고 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 유니버셜 조인트의 결합 구조체를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유니버셜 조인트의 결합 구조체는, 세레이션 홀이 형성되고, 조인트 회전 동작 가능한 요크와; 상기 세레이션 홀에 수용되는 일단부에 전체적으로 테이퍼진 테이퍼부가 형성되며, 볼트를 매개로 상기 요크에 구속되도록 결합되는 샤프트;를 구비하되, 상기 샤프트는 단부 외주면에 호형상의 볼트 결합홈이 형성되고, 상기 볼트 결합홈의 좌,우 양측으로 볼트 체결홈 보다 외경이 큰 제 1,2대경부가 형성되며, 상기 제 2대경부의 단부로부터 연장되게 형성되고 상기 테이퍼부가 단부로 갈수록 전체가 좁아지는 형태로 형성되고, 상기 테이퍼부는 전체적으로 일정하게 테이퍼진 캡부재가 결합수단을 매개로 상호 착탈가능하게 결합되어 이루어지는 구조로서, 상기 볼트 결합홈이 아닌 상기　테이퍼부에 상기 볼트가 조립되는 오조립이 발생하더라도, 조립상의 상기 테이퍼부의 조립 각도에 상관없이, 상기 캡부재가 볼트로부터 용이하게 일방향 해제되는 미끄러짐 작동에 따라 헛돌게 되어 오조립 상태를 쉽게 인식할 수 있게 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 샤프트의 단부로부터 연장 형성되는 내부 몸체를 구비하며, 상기 결합수단은 상기 내부 몸체의 외주면에 수나사산이 형성되고, 상기 캡부재에 상기 수나사산과 대응되도록 내주면에 암나사산이 형성된 중공부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 테이퍼부는, 상기 샤프트의 단부로부터 연장 형성되고 중앙 내주면에 암나사산을 갖는 체결공이 형성된 몸체부를 구비하며, 상기 캡부재는 상기 몸체부의 체결공에 체결되도록 외주면에 수나사산을 갖는 돌출부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 테이퍼부는, 상기 샤프트의 단부의 중앙 내주면에 암나사산이 형성된 체결공을 구비하며, 상기 캡부재는 상기 체결공에 체결되도록 외주면에 수나사산을 갖는 돌출부가 형성된 것을 특징으로 한다.

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본 발명은 조향 샤프트와 요크 간의 조립시 오조립을 쉽게 인식하도록 그 구조가 개선된 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 조립 작업 중 또는 차량 출고 전에 조향 장치의 오조립상태를 용이하게 식별할 수 있으므로, 안전사고를 예방할 수 있으며 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 테이퍼부가 착탈식 결합구조로 형성된 경우에는 과도한 볼트의 체결력에 의해 오조립되더라도 일방향으로만 조향이 가능하게 되므로, 사용자가 오조립을 쉽게 인식할 수 있는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 유니버셜 조인트의 결합 구조체의 제 1실시 예를 나타낸 결합 상태도.
도 2는 본 발명 샤프트의 테이퍼부를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명 샤프트와 요크의 연결 과정를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명 샤프트와 요크간의 결합 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명 샤프트와 요크의 오조립 상태를 나타낸 단면도.
도 6a,6b는 본 발명 테이퍼부의 다른 형태를 갖는 제 2실시 예의 결합 전,후 상태를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명 제 2실시 예의 테이퍼부의 결합상태 단면도.
도 8은 본 발명 제 2실시 예의 결합상태도.
도 9는 본 발명에 따른 유니버셜 조인트의 결합 구조체의 제 3실시 예를 나타낸 분해 사시도.
도 10은 도 9의 결합상태를 나타낸 사시도.
도 11은 도 10의 단면도.
도 12는 본 발명 테이퍼부의 또 다른 형태를 나타낸 제 4실시 예를 보인 사시도.

하지만, 요크의 세레이션 홀측으로 샤프트의 단부를 완전히 삽입시키지 않은 상태에서 볼트를 조립시키게 되면, 볼트가 조립 정위치(샤프트의 볼트 결합홈)에 조립되지 못하고 오조립이 되기 때문에 샤프트가 볼트에 의해 구속되지 않은 상태가 된다.

이와 같이, 샤프트가 볼트에 의해 구속되지 않게 되면, 샤프트가 세레이션 홀로부터 빠질 우려가 있는데, 만약 주행 중 샤프트가 세레이션 홀로부터 빠지게 되면 스티어링 조인트를 통한 조향력의 전달이 불가능하게 되며 이는 결국 사고의 원인이 된다.

샤프트의 조립 도중에 이탈되는 경우에는 쉽게 오조립을 인식할 수 있지만, 볼트의 체결 토오크력에 따라 나사산이 세레이션 홈 부위와 억지 나사 결합될 수 있다. 이 경우에는 차체 조립이 완료된 후에도 오조립을 인식하지 못하는 경우가 발생하게 된다.

이로 인해 대형 안전 사고의 위험이 있으므로, 본 발명은 조향 장치의 조립 공정중 또는 조립된 직후에 유니버셜 조인트의 오조립 상태를 쉽게 인식할 수 있도록 한 것이다.

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.

여기서 샤프트는 요크와 결합되는 스티어링 컬럼 샤프트이거나, 스티어링 기어박스측 피니언 샤프트를 채택할 수 있으며, 이하 "샤프트"로 혼용하기로 한다.

먼저 스티어링 컬럼 샤프트에 해당하는 것을 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 유니버셜 조인트의 결합 구조체는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 그 구성은 세레이션 홀(110)이 형성되고, 조인트 회전 동작 가능한 요크(100)와; 세레이션 홀(110)에 수용되는 일단부에 테이퍼지게 형성된 테이퍼부(400)가 형성되며, 볼트(150)를 매개로 요크(100)에 구속되도록 결합되는 샤프트(15);로 구성된다.

즉, 본 발명은 샤프트(15)와 요크(100)의 오조립시 볼트(150)가 테이퍼부(400)에 접촉되도록 결합되는 구조를 갖는다.

더 상세히 설명하면, 요크(100)는 세레이션 홀(110)의 직각방향으로 볼트(150)가 관통되도록 볼트 조립공(120)이 형성되어 있다.

볼트 조립공(120)은 공지의 구조와 동일하게 세레이션 홀(110)과 연통되도록 형성된다.

이로 인해 세레이션 홀(110) 내부에 수용되는 샤프트(15)의 전체 길이가 기존에 비해 길어지게 되므로, 길어지게 된 길이만큼 요크(100)의 세레이션 홀(110) 깊이를 조정하는 것이 바람직하다.

샤프트(15)는 단부 외주면에 볼트 결합홈(15b)이 형성되고, 볼트 결합홈(15b)의 좌,우 양측으로 볼트 결합홈(15b)보다 외경이 큰 제 1,2대경부(15a,15c)가 형성되어 있다.

테이퍼부(400)는 샤프트(15)와 요크(100)의 조립성을 향상시키기 위해서 단부측으로 갈수록 좁아지는 테이퍼 형태로 형성된다.

또한, 테이퍼부(400)의 단부 형태가 다양한 형태(이중 테이퍼구조, 라운드구조등)로 적용될 수 있다.

이때, 요크(100)의 세레이션 홀(110)은 테이퍼진 테이퍼부(400)와 유격 공간을 갖도록 형성함으로써, 샤프트(15)를 세레이션 홀(110) 내부에 진입시킬 때 진입이 용이하게 이루어져 조립성을 향상시킴과 아울러, 오조립시 테이퍼부(400)와 볼트(150)의 접촉 면적을 축소시켜 슬립 효과를 얻을 수 있다.

또한, 테이퍼부(400)는 볼트(150)와의 접촉시 볼트(150)의 체결 토오크력에 대한 변형 방지 및 슬립 회전에 따른 마찰 저항 등을 고려하여 금속 소재를 채택하는 것이 바람직하나, 굳이 이 소재에만 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 제 2실시 예는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 테이퍼부(400)가 샤프트(15)의 제 2대경부(15c)로부터 외측으로 연장 형성되는 내부 몸체(410)와, 내부 몸체(410)의 외측에 결합수단을 매개로 상호 착탈 가능하게 결합되는 캡부재(420)로 구성된 것이다.

그 결합수단은 내부 몸체(410)의 외주면에 수나사산이 형성되고, 캡부재(420)에 수나사산과 대응되도록 내주면에 암나사산이 형성된 중공부가 형성된 것이다.

이는 테이퍼부(400)에 볼트가 체결되는 과정에서 과도한 체결 토오크에 의해 오조립되어 조향이 되더라도, 일방향으로만 조향되고, 타방향으로 조향 동작시 캡부재(420)와 내부 몸체(410)의 나사 결합이 해제되어 분리됨에 따라 조향 능력을 상실하도록 한 것이다.

이 경우, 우측 방향으로만 조향이 이루어지고, 좌측 방향 조향시 내부 몸체(410)와 캡부재(420)의 체결 상태가 해제됨에 따라 헛돌게 되어 오조립 상태를 쉽게 인식할 수 있게 된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 유니버셜 조인트의 결합 구조체는, 스티어링 컬럼(10)과 조인트 어셈블리(20)간의 정상적인 조립과정을 먼저 설명하면, 스티어링 컬럼(10)중 로워 컬럼의 샤프트(15) 단부를 요크(100)의 세레이션 홀(110) 내부로 완전히 진입시키면, 샤프트(15)의 테이퍼부(400)가 요크(100)의 세레이션 홀(110)의 내벽과 밀착되도록 접촉된다.

이후에, 기존의 볼트(150)를 이용한 결합방식과 동일하게, 볼트(150)를 볼트 조립공(120)을 통해 세레이션 홀(110) 내부로 진입시키면, 볼트(150)가 샤프트(15)의 볼트 결합홈(15b)에 위치하게 되어 세레이션 홀(110)로부터 샤프트(15)가 이탈되지 않도록 구속된다.

상기한 조립과정은 샤프트(15)가 요크(100)의 세레이션 홀(110) 내부의 정 위치에 조립된 경우이며, 이 경우에는 정상적인 조립이 이루어지게 된다.

이와 반대로, 샤프트(15)의 테이퍼부(400)가 세레이션 홀(110) 내에 완전히 진입되지 못하고 오조립된 경우에는, 도 5에서와 같이 볼트(150)의 체결시 볼트(150)가 테이퍼부(400)의 외주면에 선 접촉되므로, 유격 공간이 발생하게 되고 볼트(150)와 테이퍼부(400)의 접촉 면적이 축소되므로 슬립 회전이 가능하게 되어 조향 동작시 샤프트가 세레이션 홀(110) 내에서 헛돌게 된다.

또한, 테이퍼부(400)가 착탈식 결합방식인 캡부재(420)와 내부 몸체(410)로 구성된 경우, 볼트(150)의 과도한 토크 체결력에 의해 테이퍼부(400)의 외주면이 볼트(150)의 나사산에 의해 변형되어 볼트(150)와 체결되더라도, 우측방향으로만 조향이 이루어지고 좌측 방향 조향시 결합상태가 해제되면서 샤프트(15)의 테이퍼부(400)가 세레이션 홀(110) 내에서 헛돌게 되어 오조립 상태를 인식할 수 있게 된다.

따라서, 작업자는 샤프트(15)와 요크(100) 간의 조립 상태가 오조립 상태임을 용이하게 인식할 수 있게 되며, 다시 샤프트(15)를 정상 조립 위치로 이동시킨 후에 조립할 수 있다.

한편, 도 9 내지 도 11은 본 발명 테이퍼부(400)의 제 3실시 예를 보인 도면이다.

여기서 공통적인 구성요소인 샤프트 및 샤프트에 형성된 구성요소를 제외한 나머지 구성요소에 대한 도면부호는 앞의 선 실시 예와 다른 도면 부호를 기재하기로 한다.

그 구성은 제 2대경부(15c)로부터 연장되게 형성되고 중앙 내주면에 암나사산이 형성된 체결공(435)이 형성된 몸체부(430)와, 몸체부(430)의 체결공(435)에 체결되도록 외주면에 수나사산을 갖는 돌출부(445)가 형성된 캡부재(440)로 구성된 것이다.

테이퍼부(400)를 구성하는 몸체부(430)와 캡부재(440)는 앞서 설명한 선 실시 예의 결합방식과 동일한 나사 결합 방식으로 결합되며, 다만 암,수의 형태가 앞의 선 실시 예와 서로 상반된 구조로 형성된 것이다.

이의 조립과정과 작용은 앞서 설명한 선 실시 예와 유사하므로, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 도 12는 본 발명의 제 4실시 예를 보인 사시도로서, 그 구성은 앞서 설명한 본 발명의 제 2실시 예의 몸체부가 생략되고 제 2대경부(15c)의 내부에 체결공(435)이 형성되고, 그 체결공(435)에 캡부재(440)의 돌출부(445)가 체결되는 구성으로 된 것이다.

이는, 테이퍼부(400)의 구조가 상이하더라도 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 범위내에서 실현 가능한 기술적 사상의 변형 예를 나타낸 것이다.

상기한 바와 같이 설명한 본 발명의 실시 예들은 샤프트와 요크(100)의 오조립을 조립 작업 중 또는 차량 출고 전에 용이하게 식별할 수 있으므로, 오조립을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 스티어링 컬럼 15 : 샤프트
15a,15c : 제 1,2대경부 15b : 볼트 결합홈
100 : 요크 110 : 세레이션 홀
120 : 볼트 조립공 400 : 테이퍼부
410 : 내부 몸체 420 : 캡부재
430 : 몸체부 435 : 체결공
440 : 캡부재 445 : 돌출부

Claims (6)

1. 세레이션 홀이 형성되고, 조인트 회전 동작 가능한 요크와;
   상기 세레이션 홀에 수용되는 일단부에 전체적으로 테이퍼진 테이퍼부가 형성되며, 볼트를 매개로 상기 요크에 구속되도록 결합되는 샤프트;를 구비하되,
   상기 샤프트는 단부 외주면에 호형상의 볼트 결합홈이 형성되고, 상기 볼트 결합홈의 좌,우 양측으로 볼트 체결홈 보다 외경이 큰 제 1,2대경부가 형성되며,
   상기 제 2대경부의 단부로부터 연장되게 형성되고 상기 테이퍼부가 단부로 갈수록 전체가 좁아지는 형태로 형성되고,
   상기 테이퍼부는 전체적으로 일정하게 테이퍼진 캡부재가 결합수단을 매개로 상호 착탈가능하게 결합되어 이루어지는 구조로서, 상기 볼트 결합홈이 아닌 상기　테이퍼부에 상기 볼트가 조립되는 오조립이 발생하더라도, 조립상의 상기 테이퍼부의 조립 각도에 상관없이, 상기 캡부재가 볼트로부터 용이하게 일방향 해제되는 미끄러짐 작동에 따라 헛돌게 되어 오조립 상태를 쉽게 인식할 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 결합 구조체.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 샤프트의 단부로부터 연장 형성되는 내부 몸체를 구비하며,
   상기 결합수단은 상기 내부 몸체의 외주면에 수나사산이 형성되고,
   상기 캡부재에 상기 수나사산과 대응되도록 내주면에 암나사산이 형성된 중공부가 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 결합 구조체.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 테이퍼부는,
   상기 샤프트의 단부로부터 연장 형성되고 중앙 내주면에 암나사산을 갖는 체결공이 형성된 몸체부를 구비하며,
   상기 캡부재는 상기 몸체부의 체결공에 체결되도록 외주면에 수나사산을 갖는 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 결합 구조체.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 테이퍼부는,
   상기 샤프트의 단부의 중앙 내주면에 암나사산이 형성된 체결공을 구비하며,
   상기 캡부재는 상기 체결공에 체결되도록 외주면에 수나사산을 갖는 돌출부가 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 결합 구조체.
6. 삭제

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