KR101645504B1

KR101645504B1 - 유니버설 조인트의 니들베어링 1차 압입 및 코킹장치용 요크 지지 장치

Info

Publication number: KR101645504B1
Application number: KR1020150141069A
Authority: KR
Inventors: 지운수; 신주섭
Original assignee: 지운수; 신주섭
Priority date: 2015-10-07
Filing date: 2015-10-07
Publication date: 2016-08-04

Abstract

본 발명은, 유니버설 조인트의 니들베어링 1차 압입 및 코킹장치용 요크 지지 장치에 관한 것으로서, 서보모터 압입 시스템과 유공압 동기제어 코킹장치에 의해 니들 베어링의 압입 및 코킹시 요크 날개에 전해지는 외력이 동일하게 배분되도록 하고, 십자형 스파이더 플로팅 부재 및 상부 클램프 플로팅 부재에 의해 요크의 가공형상 및 가공 오차에 관계없이 니들 베어링을 용이하게 조립할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 제1요크(1a)의 양측에 위치되어 니들베어링(4)을 압입하는 서보모터 압입시스템(20)과; 상기 제1요크(1a)에 니들베어링(4)을 압입하는 동안 상기 제1요크(1a)를 정위치에 안착시키는 안착 지그 부재(40);를 포함하여 이루어지는 유니버설 조인트의 니들 베어링 1차 압입 및 코킹장치용 요크 지지 장치에 있어서, 상기 니들베어링(4)을 압입할 때 상기 제1요크(1a)의 날개부(1')가 변형되지 않도록 상기 제1요크(1a)의 날개부(1') 내측(1'')을 지지하는 테이퍼 클램핑 지그(41)와; 코킹 작업시 유공압시스템을 랙(21e)과 피니언(21f)으로 연결하여 동기제어함으로써 니들베어링(4)을 양쪽에서 동시에 압입하도록 하는 유공압 동기제어 코킹장치(21)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유니버설 조인트의 니들베어링 1차 압입 및 코킹장치용 요크 지지 장치{Yoke Support Unit for 1st Needle Bearing Indentation and Caulking Apparatus of Universal Joint}

본 발명은 유니버설 조인트를 제작할 때 요크에 조립되는 십자형 스파이더의 연결축 양쪽 축단에 니들베어링을 삽입하여 결합시킨 후, 요크의 날개부 축공 주위에 코킹을 하여 니들베어링이 이탈되지 않도록 하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 요크의 날개부 내측을 지지해주는 테이퍼 클램핑 지그부, 니들베어링을 압입하는 서보모터 압입시스템, 유공압 실린더를 동기제어 하는 유공압 동기제어 코킹장치가 서로 동조 작동하도록 하여, 십자형 스파이더의 샤프트 양쪽 축단부가 니들베어링의 캡 내부 단면과 밀착되어 유격발생이 최소화되도록 함으로써, 차량의 조향장치에 장착시 운전자가 최상의 핸들링 느낌을 받을 수 있도록 한 유니버설 조인트의 니들베어링 1차 압입 및 코킹장치용 요크 지지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 유니버설 조인트는 관절 구조를 이용하여 서로 다른 두 축선을 연결하여 동력을 전달하는 동력전달부품으로서, 자동차의 프로펠러 샤프트나 드라이브 샤프트 등의 연결부, 자동차의 조향장치 등에 널리 적용되고 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따라 제조된 유니버설 조인트를 도시한 것으로서, 서로 다른 축선을 갖는 한 쌍의 제1요크(1a) 및 제2요크(1b)를 구비하고 있고, 이들 요크의 날개부(1')에 형성된 축공(2) 사이에는 제1요크(1a)와 제2요크(1b)를 연결하는 십자형 스파이더(3)가 구비되며, 니들베어링(4)은 요크의 날개부(1')의 양측에서 각각 압입된다.

또한 한 쌍의 요크날개 외면에, 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 코킹부(C)를 형성하여 압입된 니들베어링(4)이 이탈되지 않도록 하고 있다.

그런데, 한 쌍의 제1요크(1a) 및 제2요크(1b)에 각각 형성된 축공은 서로 직각 방향에 위치하고 있어, 한 번에 4개의 니들베어링(4)을 동시에 압입 및 코킹하기가 매우 어렵다.

이에 따라 서로 다른 클램핑 지그를 구비한 두 대의 장비를 사용하여 1차와 2차로 나누어 유니버설 조인트 조립 작업을 수행하게 된다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 1차 조립장비에서 제1요크(1a)의 축공에 십자형 스파이더(3)를 끼운 후, 한 쌍의 니들베어링(4)을 제1요크(1a)의 양측에서 압입 및 코킹하여 조립한다.

이어서 2차 조립장비에서, 상기 십자형 스파이더(3) 연결축의 나머지 축단이 제2요크(1b)의 축공(2)에 끼워지도록 하고, 또 다른 한 쌍의 니들베어링을 제2요크(1b)에 압입 및 코킹하여 조립한다.

상기 제1요크(1a) 및 제2요크(1b)에 각각 압입되는 니들베어링(4)은, 제1요크(1a) 및 제2요크(1b)가 각 설비의 클램핑 지그에 의해 고정된 상태에서 요크의 양측에서 공급된다.

또한 상기 니들베어링(4)은 서보모터 압입시스템에 의해 압입되고, 코킹은 유공압 시스템에 의해 이루어진다.

한편, 상기 제1요크(1a) 및 제2요크(1b)는, 주조 및 단조, 프레스 등에 의해 제조된 후, 절삭공구에 의해 다시 절삭가공을 하게 된다.

즉, 제1요크(1a)와 제2요크(1b)가 각 로트(Lot)별로 생산되고 있기 때문에, 요크의 형상 및 절삭가공 품질이 생산시점마다 달라지는 문제점이 있다.

만일 상기 요크에 형상 및 가공오차가 발생하게 되면, 니들베어링(4)이 요크의 날개부(1')에 형성된 축공(2)과 그 중심이 일치하지 않게 되어, 압입시 조립 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.

이러한 문제점은 현행의 요크 제조 및 가공 특성상 피할 수가 없다.

한편, 종래의 유니버설조인트용 니들베어링 압입 및 코킹장치는, 니들베어링을 압입 및 코킹할 때, 서보시스템 및 유공압 실린더 구조의 장치를 요크의 좌, 우측에 배치하여 개별적으로 작동시키고 있다.

이에 따라 양쪽 요크 날개부(1')의 축공(2)에 니들베어링(4)을 압입 및 코킹할 때, 각각의 기구부가 진입하는 속도와 힘을 정확히 동시에 배분하지 못하는 문제점이 있다.

이로 인해, 니들베어링(4)의 압입 및 코킹 작업시 십자형 스파이더(3)의 중심이 이탈되고 서로 다른 압입 및 코킹 충격량이 요크 날개부(1')에 전해져 스프링 백(Spring Back) 현상이 발생하게 된다.

즉, 요크 날개부(1')가 수축했다가 다시 벌어지게 됨에 따라, 십자형 스파이더(3) 양쪽 축단(3a)(3b)과 니들베어링(4) 캡 내부 단면 사이의 유격이 커지게 되는 현상이 발생한다.

이에 따라, 코킹펀치(21)의 날과 요크 날개 내측(1'')을 지지해주는 클램핑 지지부가 자주 파손되어, 유지보수 비용이 증가하게 되고, 제조원가가 상승하게 되는 문제점이 지적되고 있다.

한편, 유니버설 조인트의 조립과 관련한 선행기술을 조사한 결과 다수의 특허문헌이 검색되었으며, 그 중 일부를 소개하면 다음과 같다.

특허문헌 1은, 유니버설 조인트의 요크를 지지 고정하는 요크지지수단과; 제 1 실린더에 의해 작동되는 제 1 피스톤의 단부에 베어링을 압입하여 요크의 연결공에 삽입시키는 압입로드가 결합된 압입수단과; 제 2 실린더에 의해 작동되는 제 2 피스톤의 단부에 베어링이 삽입된 요크의 연결공 주변 하측을 가압하여 코킹하는 제 1 코킹조가 결합된 제 1 코킹수단과; 제 3 실린더에 의해 작동되는 제 3 피스톤의 단부에 니들베어링이 삽입된 요크의 연결공 주위 상측을 가압하여 코킹하는 제 2 코킹조가 결합된 제 2 코킹수단이 포함되어 구성됨으로써, 어떤 각도로 교차하고 있는 두 개의 축이 서로 연동되도록 연결하는 유니버설 조인트에 니들베어링을 압입하여 결합함과 아울러, 압입된 니들베어링 이탈을 방지하는 코킹작업이 병행되도록 한 유니버설 조인트의 베어링 압입 및 코킹장치에 대하여 기재하고 있다.

특허문헌 2는, 유니버설 조인트에 볼베어링을 가결합 한 상태에서 유니버설 조인트의 축 하단에 스냅링을 결합하여 볼베어링이 축으로부터 이탈되지 않도록 조립하는 유니버설 조인트의 볼베어링 조립 및 검사장치에 대하여 기재하고 있다.

KR 10-2000-0056090 A KR 10-1039971 B1

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 니들베어링을 압입하는 서보모터 압입시스템 및 유공압 시스템을 동기제어하는 장치를 이용함으로써, 요크의 축공 주위의 압입 및 코킹시 요크 날개에 전해지는 외력이 동일하게 배분되도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 요크의 날개 내측을 지지해주는 클램프부를 테이퍼 형상으로 형성하여 외력에 의해 요크 날개부에 발생하는 스프링 백 현상이 발생하지 않도록 함으로써, 십자형 스파이더의 양축단과 니들베어링 캡 내부 단면과의 유격을 최소화하여 고품질의 유니버설 조인트를 생산할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 요크 내부에 삽입되는 십자형 스파이더를 지지하는 십자형 스파이더 플로팅부재가 일정 범위 내에서 상,하로 움직일 수 있도록 함으로써, 요크의 형상 및 가공 오차에 관계없이, 니들베어링 압입시 니들베어링의 중심이 십자형 스파이더의 양축단 중심 및 요크 축공의 중심과 일치할 수 있도록 하여 니들베어링이 축공에 무리없이 삽입되도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 요크의 양측에 위치되어 니들베어링을 압입하는 서보모터 압입시스템과; 상기 요크에 니들베어링을 압입하는 동안 상기 요크를 정위치에 안착시키는 안착 지그 부재;를 포함하여 이루어지는 유니버설 조인트의 니들 베어링 1차 압입 및 코킹장치용 요크 지지 장치에 있어서, 상기 니들베어링을 압입할 때 상기 요크의 날개부가 변형되지 않도록 상기 요크의 날개부 내측을 지지하는 테이퍼 클램핑 지그와; 코킹 압입부(21a)와 동기 제어부(21d)를 랙(21e)과 피니언(21f)으로 연결하여 동기제어함으로써, 양쪽에 구비된 코킹 펀치 홀더(21b)를 동시에 이동시켜, 코킹 펀치 홀더(21b)의 선단에 구비된 코킹펀치(21c)가 니들베어링(4)을 양쪽에서 동시에 압입할 수 있도록 하는 유공압 동기제어 코킹장치(21)와; 상기 안착 지그 부재(40)의 상부에 수직으로 구비되어 제1요크(1a)의 십자형 스파이더(3)를 지지함과 동시에, 상기 니들베어링(4)을 압입할 때 제1요크(1a)의 십자형 스파이더(3)가 일정 범위 내에서 상,하로 유동할 수 있도록 하는 십자형 스파이더 플로팅 부재(40')를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

또한, 상기 테이퍼 클램핑 지그(41)의 상부에 수직으로 구비되어, 상기 니들베어링(4)을 압입할 때 상기 안착 지그 부재(40)에 안착되는 제1요크(1a)를 클램핑하는 테이퍼 클램핑 지그부(41)가 상,하로 유동할 수 있도록 함으로써, 제1요크(1a)의 축공(2) 중심이 니들베어링(4)의 중심 및 십자형 스파이더(3)의 양 축단부(3a)(3b) 중심과 일치하도록 하는 상부 클램프 플로팅 부재(42)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 요크의 날개부를 지지하는 테이퍼 클램핑 지그부가 가공 공차의 크고 작음에 관계없이 날개 내측을 강력하게 지지해주므로, 니들베어링 압입시 십자형 스파이더의 양축단과 니들베어링 캡 내부 단면 사이의 유격 발생이 최소화되는 효과가 있다.

또한, 종래의 제한된 스트로크의 기구부 사용으로 인하여 요크 날개 내측의 공차 변화에 대응하지 못하여 발생하는 요크 날개부의 변형 및 스프링 백 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 유공압 시스템을 랙과 피니언으로 연결한 유공압 동기제어 코킹장치에 의해, 요크 양 날개부의 축공 주위를 동일한 압력과 속도로 동시에 코킹할 수 있는 효과가 있다.

또한, 코킹작업시 요크 날개에 편하중이 발생하지 않도록 함으로써, 클램프 장치 및 코킹펀치의 파손을 방지할 수 있고, 고품질의 제품을 안정적으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 니들베어링 압입시 십자형 스파이더를 지지하는 지그 부재가 십자형 스파이더 플로팅 부재에 의해 일정 범위 내에서 상,하로 움직이게 함으로써, 요크의 가공 오차와 무관하게 요크의 축공에 니들베어링이 원활하게 삽입되도록 하여 제품의 불량률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따라 제조된 유니버설 조인트의 조립 사시도.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 유니버설 조인트의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 니들베어링 1차 압입 및 코킹장치용 요크 지지 장치의 조립 사시도.
도 4는 본 발명의 요부인 테이퍼 클램핑 지그 및 안착 지그 부재의 확대 사시도.
도 5는 본 발명의 요부인 테이퍼 클램핑 지그 및 안착 지그 부재의 단면도.
도 6은 본 발명의 요부인 테이퍼 클램핑 지그 및 상부 클램프 플로팅 부재의 사시도.
도 7은 본 발명의 요부인 유공압 동기제어 코킹장치의 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 1차 니들베어링 압입 및 코킹장치 용 요크 지지 장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 니들베어링 압입 및 코킹장치용 요크 지지 장치는, 제1요크(1a)에 십자형 스파이더(3) 및 니들 베어링(4)을 조립하기 위한 것으로서, 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제1요크(1a)의 양측에 위치하며 코킹 장치 내부의 니들베어링 압입 로드(20')를 좌, 우로 이동시켜 니들베어링(4)을 압입하는 서보모터 압입시스템과(20)과; 상기 제1요크(1a)에 니들베어링(4)을 압입하는 동안 상기 제1요크(1a)를 지지 및 고정하는 안착 지그 부재(40)와; 코킹 펀치 홀더(21b)를 좌, 우로 이동시킴과 동시에 이에 부착된 코킹펀치(21c)를 이용하여 동시에 코킹함으로써, 상기 요크(1a)에 압입된 니들베어링(4)이 이탈되지 않도록 하는 랙(21f)과 피니언(21e)이 연결된 유공압 동기제어 코킹장치(21)와; 상기 니들베어링(4)을 압입할 때 상기 제1요크(1a)의 날개부(1')가 변형되지 않도록 상기 제1요크(1a)의 날개 내측(1'')을 지지하는 테이퍼 클램핑 지그부(41);를 포함하여 구성된다.

상기 니들베어링(4)을 압입하는 서보모터 압입시스템(20)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1요크(1a)를 중심으로 좌, 우 대칭으로 배치되어 좌, 우 서보모터에 의한 동기제어를 함으로써, 니들베어링(4)을 제1요크(1a)의 축공(2)에 동시에 압입하여 십자형 스파이더(3)의 양 축단(3a)(3b)에 결합시킨다.

이때 상기 서보 모터에 의해 좌, 우 이동하는 니들베어링 압입 로드(20')가 니들베어링(4)을 밀어, 니들베어링(4)의 캡 내부 단면이 십자형 스파이더(3)의 양 축단(3a)(3b)에 밀착되는 순간에, 로드셀(30)이 힘을 전달받아 원하는 압력에서 정지 및 후퇴 운동을 하게 된다.

이에 따라, 상기 니들베어링(4)의 캡 내부 단면과 십자형 스파이더(3)의 양 축단면(3a)(3b) 사이의 유격 발생이 최소화될 수 있다.

상기 니들베어링(4)의 압입이 완료되면, 유공압 동기제어 코킹장치(21)가 랙(21e)과 피니언(21f)(도 3 및 도 7 참조)에 의해 좌, 우에서 동시에 진입한다.

이때 코킹펀치가(21c)가 상기 제1요크(1a)의 양 날개부(1') 축공(2) 주위에 동일한 압력과 속도로 동시에 코킹하게 된다.

이에 따라 편하중이 발생하지 않게 되고, 상기 니들베어링(4)의 캡 내부 단면이 십자형 스파이더(3) 양 축단면(3a)(3b)과의 밀착 간극을 유지하면서 요크 날개부(1')의 축공(2)에서 이탈되지 않도록 고정하게 된다.

상기 테이퍼 클램핑 지그부(41)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 니들베어링(4)이 압입되는 동안 제1요크(1a)의 양 날개 안쪽 사이에 위치되어, 가압시 외력에 의해 상기 제1요크(1a)의 날개부(1')가 변형되지 않도록 일정한 각도의 테이퍼로 제1요크(1a)의 날개 내측(1'')을 지지하는 역할을 한다.

이때 테이퍼 클램핑 지그부(41)와 제1요크(1a)의 날개 내측(1'')이 한 몸으로 조합되어, 외부 충격시 요크 날개의 변형, 즉 스프링 백으로 인한 유격발생을 방지함으로써 고품질의 제품 생산이 가능하게 된다.

상기 클램핑 지그부(41)는, 안착 지그 부재(40)의 십자형 스파이더 플로팅 부재(40')와 동조하여 작동된다.
상기 십자형 스파이더 플로팅(Floating) 부재(40')는, 도 5에 도시된 바와 같이, 안착 지그 부재(40)의 상부에 수직으로 구비되어 제1요크(1a)의 십자형 스파이더(3)를 지지함과 동시에, 니들베어링(4)을 압입할 때 제1요크(1a)의 십자형 스파이더(3)가 일정 범위 내에서 상,하로 유동할 수 있도록 한다.
또한, 상부 클램프 플로팅 부재(42)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 테이퍼 클램핑 지그(41)의 상부에 수직으로 구비되어, 니들베어링(4)을 압입할 때 안착 지그 부재(40)에 안착되는 제1요크(1a)를 클램핑하는 테이퍼 클램핑 지그(41)가 일정 범위 내에서 상,하로 유동할 수 있도록 한다.

상기 십자형 스파이더 플로팅 부재(40')가 십자형 스파이더(3)의 중심축이 일정한 공차범위 내에서 상, 하로 유동할 수 있도록 함으로써, 니들베어링(4) 압입시 니들베어링(4) 내부의 원주 방향으로 배열된 니들이 십자형 스파이더(3)의 양 축단면(3a)(3b) 외경과 충돌하지 않고 자연스럽게 압입될 수 있다.

이에 따라 부품의 파손이 방지되어 설비의 내구성을 향상시킴과 동시에 유지보수 비용을 절감할 수 있고, 오조립으로 인한 제품 불량을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며, 제조원가도 절감할 수가 있게 된다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되지 아니한다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

1...요크(Yoke)
1a...제1요크
1b...제2요크
1'...날개부
1''...날개 내측
2...축공
3...십자형 스파이더(Spider)
3a...축단부
3b...축단부
4...니들 베어링(Needle Bearing)
20...서보모터(Servo Motor) 압입시스템
20'...니들베어링 압입 로드(Rod)
21...유공압 동기제어 코킹장치
21a...코킹압입부
21b...코킹펀치 홀더(Caulking Punch Holder)
21c...코킹펀치(Caulking Punch)
21d...동기제어부(Synchronous Control Unit)
21e...랙(Rack)
21f...피니언(Pinion)
30...로드셀(Load Cell)
40...안착 지그(Jig) 부재
40'...십자형스파이더 플로팅(Floating) 부재
41...테이퍼 클램핑 지그(Taper Clamping Jig)
42...상부 클램프 플로팅(Clamp Floating) 부재
C...코킹부

Claims

삭제
제1요크(1a)의 양측에 위치되어 니들베어링(4)을 압입하는 서보모터 압입시스템(20)과; 상기 제1요크(1a)에 니들베어링(4)을 압입하는 동안 상기 제1요크(1a)를 정위치에 안착시키는 안착 지그 부재(40);를 포함하여 이루어지는 유니버설 조인트의 니들 베어링 1차 압입 및 코킹장치용 요크 지지 장치에 있어서,
상기 니들베어링(4)을 압입할 때, 상기 제1요크(1a)의 날개부(1')가 변형되지 않도록 상기 제1요크(1a)의 날개부(1') 내측(1'')을 지지하는 테이퍼 클램핑 지그(41)와;
코킹 압입부(21a)와 동기 제어부(21d)를 랙(21e)과 피니언(21f)으로 연결하여 동기제어함으로써, 양쪽에 구비된 코킹 펀치 홀더(21b)를 동시에 이동시켜, 코킹 펀치 홀더(21b)의 선단에 구비된 코킹펀치(21c)가 니들베어링(4)을 양쪽에서 동시에 압입할 수 있도록 하는 유공압 동기제어 코킹장치(21)와;
상기 안착 지그 부재(40)의 상부에 수직으로 구비되어 제1요크(1a)의 십자형 스파이더(3)를 지지함과 동시에, 상기 니들베어링(4)을 압입할 때 제1요크(1a)의 십자형 스파이더(3)가 일정 범위 내에서 상,하로 유동할 수 있도록 하는 십자형 스파이더 플로팅 부재(40')를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트의 니들베어링 1차 압입 및 코킹장치용 요크 지지 장치.
제2항에 있어서,
상기 테이퍼 클램핑 지그(41)의 상부에 수직으로 구비되어, 상기 니들베어링(4)을 압입할 때 상기 안착 지그 부재(40)에 안착되는 제1요크(1a)를 클램핑하는 테이퍼 클램핑 지그부(41)가 상,하로 유동할 수 있도록 함으로써, 제1요크(1a)의 축공(2) 중심이 니들베어링(4)의 중심 및 십자형 스파이더(3)의 양 축단부(3a)(3b) 중심과 일치하도록 하는 상부 클램프 플로팅 부재(42)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유니버설 조인트의 니들베어링 1차 압입 및 코킹장치용 요크 지지 장치.