KR102208238B1 - 경량형 유니버셜 조인트 어셈블리 - Google Patents

경량형 유니버셜 조인트 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유니버셜 조인트 어셈블리에 관한 것으로서, 상세하게는 슬립 조인트; 샤프트 조인트; 제1 요크; 및 제2 요크; 를 포함하고, Al, Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Cr, Zn, Ti 및 Ni을 포함하며 Si 및 Cu의 중량비가 1:0.01 내지 0.1인 알루미늄 합금 소재로 형성됨으로써, 중량이 절감되면서도 상온 및 고온에서의 내구성과 강도를 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

경량형 유니버셜 조인트 어셈블리{Light Type Universal Joint Assembly}
본 발명은 유니버셜 조인트 어셈블리에 관한 것으로서, 차량의 경량화 도모와 함께 강성, 내열성 및 내부식성을 향상시킬 수 있는 유니버셜 조인트 어셈블리에 관한 것이다.
도 1은 종래의 자동차 조향 장치의 조향력 전달 구성을 나타낸 사시도이다.
일반적으로, 자동차 조향 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 운전자가 스티어링 휠(10)을 원하는 방향으로 회전시키면 스티어링 휠(10)에 스티어링 컬럼 장치(20)를 매개로 연결된 스티어링 컬럼 샤프트(15)가 회전하며, 스티어링 컬럼 샤프트(15)는 유니버셜 조인트 어셈블리(30)를 매개로 미도시의 랙과 피니언 기어(Rack and Pinion Gear)로 구성된 기어박스(80)에 회전력을 전달한다.
여기서, 스티어링 컬럼 장치(20)는, 스티어링 휠(10)의 운전자의 체형에 맞도록 틸트 인(Tilt-in) 및 틸트 아웃(Tilt-out) 조정하는 틸팅 동작과 텔레 인(Tele-in) 및 텔레 아웃(Tele-out) 조정하는 텔레 동작이 가능하도록 하는 구성이다.
한편, 유니버셜 조인트 어셈블리(30)는, 도 1에 참조된 바와 같이, 샤프트 조인트(Shaft Joint)(50)와 슬립 조인트(Slip Joint)(60)로 이루어져, 미도시의 현가 장치의 작동에 따른 차체의 요동을 슬립운동을 통해 흡수하면서 스티어링 휠(10)의 회전력 전달 방향을 가변하여 기어박스(80)로 전달할 수 있다.
이때, 기어박스(80)는 랙과 피니언 기어(Rack and Pinion Gear)에 의해 조향축의 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 랙바(Rack Bar)(미도시)로 전달하며, 랙바는 타이어의 너클(Knuckle)과 연결된 타이로드(90)에 힘을 전달하여 자동차의 진행방향을 변경할 수 있도록 한다.
이와 같은 유니버셜 조인트 어셈블리(30)는, 도 1에 참조된 바와 같이, 운전 중 운전자가 스티어링 휠(10)을 통하여 제공하는 회전력을 타이어에 이르기까지 지속적으로 전달하는 매개 역할을 함은 물론, 주행 중 타이어를 통하여 노면으로부터 제공되는 진동 또는 충격을 완충시키거나 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.
따라서, 유니버셜 조인트 어셈블리(30)는 그 설계의 중요 요소로서 강성 및 내구성이 향상될 것이 요구되나, 강성을 증가시킬 경우 내구성이 향상될 수 있지만 자동차의 중량이 증가되고, 자동차의 중량에 설계의 초점을 맞출 경우 강성이 저하되는 문제가 발생한 바, 최근에는, 내부식성과 내열성을 갖추면서도 경량의 재질을 이용한 제품 제조 연구가 활발하게 진행되고 있다.
특히, 최근에는 경량화를 위한 소재로 알루미늄 합금 소재가 각광받고 있으나, 이는 기존 주철 재질에 비하여 고온강도, 강성 및 피로성질이 떨어지는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 10-0643949호 (2006.11.10. 공고)
본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 제품의 내구성이 향상된 유니버셜 조인트 어셈블리를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 자동차의 중량 증가를 방지할 수 있는 유니버셜 조인트 어셈블리를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 고온에 노출되는 환경에서도 우수한 강성을 유지할 수 있는 유니버셜 조인트 어셈블리를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 일단부가 소정 길이의 중공을 가진 튜브 형태로 구비되는 슬립 조인트; 상기 슬립 조인트의 상기 일단부에 타단부가 삽입되어 결합될 수 있는 샤프트 조인트; 상기 샤프트 조인트의 일단에 구비되는 제1 요크; 및 상기 슬립 조인트의 타단에 구비되는 제2 요크; 를 포함하고, Al, Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Cr, Zn, Ti 및 Ni을 포함하는 알루미늄 합금 소재로 형성되는, 차량용 경량 유니버셜 조인트 어셈블리가 제공된다.
또한, 상기 슬립 조인트 및 상기 샤프트 조인트의 항복강도가 260 내지 300Nm이고, 하기 수학식 1에 따른 항복강도 하락률이 0.1 내지 25%일 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018131764915-pat00001
(상기 수학식 1에서, 내구시험후 항복강도는 순차적으로 180 ℃에서 20시간 노출시키고 20℃에서 380시간 노출시키는 것을 2 내지 3회 반복하여 수행후 측정된 항복강도를 의미함)
삭제
또한, 상기 알루미늄 합금은 총 중량 100중량%에 있어서, Si 1 내지 1.3중량%, Fe 0.05 내지 0.4중량%, Cu 0.01 내지 0.1중량%, Mn 0.05 내지 1중량%, Mg 0.8 내지 1.3중량%, Cr 0.1 내지 0.3중량%, Zn 0.001 내지 0.2중량%, Ti 0.01 내지 0.05중량%, Ni 0.4 내지 0.6중량%, 잔부 Al 및 불가피 불순물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 합금은 총 중량 100중량%에 있어서, Si 1 내지 1.1중량%, Fe 0.05 내지 0.1중량%, Cu 0.03 내지 0.09중량%, Mn 0.05 내지 0.1중량%, Mg 1.25 내지 1.3중량%, Cr 0.1 내지 0.2중량%, Zn 0.001 내지 0.01중량%, Ti 0.01 내지 0.05중량%, Ni 0.4 내지 0.5중량%, 잔부 Al 및 불가피 불순물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 요크 및 상기 제2 요크는, 총 중량 100중량%에 대하여, Si 1 내지 1.3중량%, Fe 0.05 내지 0.4중량%, Cu 0.01 내지 0.1중량%, Mn 0.05 내지 1중량%, Mg 0.8 내지 1.3중량%, Cr 0.1 내지 0.3중량%, Zn 0.001 내지 0.2중량%, Ti 0.01 내지 0.05중량%, Ni 0.4 내지 0.6중량%, 잔부 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금으로 형성되고, 상기 슬립 조인트 및 상기 샤프트 조인트는, 총 중량 100중량%에 대하여, Si 1 내지 1.1중량%, Fe 0.05 내지 0.1중량%, Cu 0.03 내지 0.09중량%, Mn 0.05 내지 0.1중량%, Mg 1.25 내지 1.3중량%, Cr 0.1 내지 0.2중량%, Zn 0.001 내지 0.01중량%, Ti 0.01 내지 0.05중량%, Ni 0.4 내지 0.5중량%, 잔부 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 알루미늄 합금의 상온 인장강도가 350 내지 450MPa이고, 고온노출후 인장강도가 150 내지 250MPa일 수 있다.
(여기서, 상온 인장강도는 10 내지 35℃에서 측정된 인장강도이고, 고온노출후 인장강도는 200℃에서 300시간 노출시킨 후 측정된 인장강도를 의미함)
또한, 상기 슬립 조인트 및 상기 샤프트 조인트는 고온노출후 인장강도가 170 내지 250MPa인 알루미늄 합금 소재로 형성될 수 있다.
(여기서, 고온노출후 인장강도는 200℃에서 300시간 노출시킨 후 측정된 인장강도를 의미함)
또한, 상기 제1 요크에 연결되는 제1 스파이더; 및 상기 제2 요크에 연결되는 제2 스파이더; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬립 조인트의 중공에 설치되되, 상기 샤프트 조인트의 타단부 외주면에 형성된 제1 베어링홈과 상기 슬립 조인트의 중공 내주면에 형성된 제2 베어링홈에 동시에 개재된 리테이너를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬립 조인트의 상기 일단부에 결합되는 더스트 캡을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 차량용 경량 유니버셜 조인트 어셈블리는 스티어링 휠을 통하여 제공되는 회전력을 기어박스에 전달할 수 있다.
본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 일 실시예는, 내열성 및 내부식성이 향상됨으로써 제품의 내구성을 크게 향상시키는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 일 실시예는, 경량의 알루미늄 재질을 포함하도록 구비됨으로써 제품의 중량을 현저히 절감하는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 일 실시예는, 고온 내환경성이 우수하여, 고온 환경하에서도 우수한 강성을 나타내는 효과를 가진다.
도 1은 종래의 자동차 조향 장치의 조향력 전달 구성을 나타낸 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 일 실시예를 나타낸 사시도이고,
도 3은 도 2의 구성 중 샤프트 조인트와 슬립 조인트의 결합 모습을 나타낸 부분 사시도이고,
도 4 및 5는 본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리를 제조하기 위한 일 제조예의 알루미늄 합금 소재의 조직을 현미경을 이용하여 관찰한 결과이고,
도 6은 본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 일 실시예의 경량화 정도를 평가한 결과이다.
이하, 본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 일 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 구성 중 샤프트 조인트와 슬립 조인트의 결합 모습을 나타낸 부분 사시도이다.
본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 일 실시예는, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 슬립 조인트(Slip Joint)(200)와 샤프트 조인트(Shaft Joint)(205)를 포함한다.
샤프트 조인트(205)의 일단에는 제1 요크(210)가 일체로 구비되고, 슬립 조인트(200)의 타단에는 제2 요크(220)가 일체로 구비될 수 있다.
제1 요크(210)는 제1 스파이더(231)를 매개로 제1 핀치볼트요크(101)와 연결되고, 제2 요크(220)는 제2 스파이더(232)를 매개로 제2 핀치볼트요크(102)와 연결된다. 제1 핀치볼트요크(101)는 스티어링 컬럼 샤프트(조향축, 300)와 연결되고, 제2 핀치볼트요크(102)는 기어박스측 피니언 샤프트(400)와 결합된다.
제1 스파이더(231)는 십자 형태(+)로서 샤프트 조인트(205)의 일단에 형성된 제1 요크(210)와 제1 핀치볼트요크(101)를 연결하여 샤프트 조인트(205)와 스티어링 컬럼 샤프트(300)의 결합을 매개한다.
아울러, 제2 스파이더(232)는 동일한 십자 형태(+)로서 슬립 조인트(200)의 타단에 형성된 제2 요크(220)와 제2 핀치볼트요크(102)를 연결하여 슬립 조인트(200)와 기어박스의 결합을 매개한다.
도 2에 참조된 바와 같이, 슬립 조인트(200)의 일단부는 소정 길이의 중공을 가진 튜브 형태로 구비되어, 샤프트 조인트(205)의 타단부가 삽입되어 결합될 수 있다.
이와 같이 결합된 슬립 조인트(200) 및 샤프트 조인트(205)는 양단부에서 제공되는 외력(예를 들면, 스티어링 컬럼 샤프트(300) 측에서 전달되는 회전력 및 미도시의 현가 장치의 작동에 의하여 기어박스 측에서 전달되는 축 방향 외력)에 따라 회전력 전달이 가능함과 동시에 길이방향으로 슬립 가능하다.
이를 위해, 샤프트 조인트(205)의 타단부 외주면에는 제1 베어링홈(207)이 구비되고, 슬립 조인트(200)의 중공 내주면에는 제2 베어링홈(미도시)이 구비될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 일 실시예는, 슬립 조인트(200)의 중공에 설치되되, 샤프트 조인트(205)의 타단부 외주면에 형성된 제1 베어링홈(207)과 슬립 조인트의 중공 내주면에 형성된 제2 베어링홈(미도시)에 동시에 개재된 리테이너(미도시)를 더 포함할 수 있다. 리테이너는, 샤프트 조인트(205)와 슬립 조인트(200) 사이의 슬립을 안내함과 동시에, 샤프트 조인트(205)와 슬립 조인트(200)에 제공된 회전력에 의하여 양자를 동시에 회전시키는 역할을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 일 실시예는, 도 3에 참조된 바와 같이, 리테이너의 외부 이탈을 방지함과 동시에 외부로부터 이물질의 유입을 방지하는 더스트 캡(203)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리는 Al(알루미늄), Si(규소), Fe(철), Cu(구리), Mn(망간), Mg(마그네슘), Cr(크롬), Zn(아연), Ti(티타늄) 및 Ni(니켈)을 포함하는 알루미늄 합금으로 형성된다.
상기 알루미늄 합금에 있어서, Si 및 Cu의 중량비는 1:0.01 내지 0.1이다. 상기 함량범위 내에서 우수한 강도를 유지하면서 고온안정성 및 고온에서의 내구성이 향상되어, 우수한 고온강도를 나타낼 수 있다. Si:Cu의 중량비가 1:0.01 내지 0.1을 초과하여 Cu 성분이 많은 경우에는 고온에서의 안정성이 현저하게 저하되어 고온 취성이 발생하고 고온에서의 강도 및 내구성이 저하되며, 반대로 Si:Cu의 중량비가 1:0.01 내지 0.1 미만으로 Si 성분이 많은 경우에는 고온 강도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 알루미늄 합금에 있어서, Ni 및 Mn의 중량비는 1:0.08 내지 2.5인 것이 바람직하다. 상기 함량범위 내에서 우수한 고온강도 및 고온 내구성을 나타낼 수 있다. Ni:Mn의 중량비가 1:0.08 내지 2.5를 초과하여 Mn 성분이 많거나 반대로 Ni:Mn의 중량비가 1:0.08 내지 2.5 미만으로 Ni 성분이 많은 경우에는 고온강도가 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
바람직하게는, 상기 알루미늄 합금은 총 중량 100중량%에 있어서, Si 1 내지 1.3중량%, Fe 0.05 내지 0.4중량%, Cu 0.01 내지 0.1중량%, Mn 0.05 내지 1중량%, Mg 0.8 내지 1.3중량%, Cr 0.1 내지 0.3중량%, Zn 0.001 내지 0.2중량%, Ti 0.01 내지 0.05중량%, Ni 0.4 내지 0.6중량%, 잔부 Al 및 불가피 불순물로 함유될 수 있다. Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Cr, Zn, Ti 및 Ni 성분의 함량이 상기의 범위 내에 포함되는 경우에, 상기 알루미늄 합금으로 형성되는 유니버셜 조인트 어셈블리의 강도, 내구성, 내열성 및 내환경성이 모두 우수하게 되는 장점이 있다.
보다 바람직하게는, 상기 알루미늄 합금은 총 중량 100중량%에 있어서, Si 1 내지 1.1중량%, Fe 0.05 내지 0.1중량%, Cu 0.03 내지 0.09중량%, Mn 0.05 내지 0.1중량%, Mg 1.25 내지 1.3중량%, Cr 0.1 내지 0.2중량%, Zn 0.001 내지 0.01중량%, Ti 0.01 내지 0.05중량%, Ni 0.4 내지 0.5중량%, 잔부 Al 및 불가피 불순물로 함유될 수 있다. Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Cr, Zn, Ti 및 Ni 성분의 함량이 상기의 범위 내에 포함되는 경우에, 상기 알루미늄 합금으로 형성되는 유니버셜 조인트 어셈블리의 강도, 내구성, 내열성 및 내환경성이 모두 우수하게 되면서 고온하에서의 강도 및 회전내구성이 극대화되는 장점이 있다. 본 발명의 일실시예의 유니버셜 조인트 어셈블리는 스티어링 휠을 통하여 제공되는 회전력을 기어박스에 전달하기 위한 것으로 샤프트 조인트(205)와 슬립 조인트(200)는 고온 환경 하에 가해지는 회전력에 대하여 우수한 내구성을 가질 것이 요구되며 상기 유니버셜 조인트 어셈블리의 다른 구성요소에 비하여 파손율이 높은 구성요소인 바, 유니버셜 조인트 어셈블리의 손상 및 파손을 저감시키기 위하여 샤프트 조인트(205)와 슬립 조인트(200)는 Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Cr, Zn, Ti 및 Ni 성분의 함량이 상기의 범위 내에 포함되는 알루미늄 합금으로 형성되는 것이 좋다.
Si는 용탕의 유동성, 수축공동, 내열 균열성 및 내마모성을 향상시키기 위하여 첨가된다. 상기 알루미늄 합금 총 100중량%에 있어서, Si는 1 내지 1.3중량%, 바람직하게는 1 내지 1.1중량%로 포함될 수 있다. Si 함량이 1중량% 미만이면 알루미늄 합금의 주조성이 저하되고, 1.3중량% 초과이면 인성, 신율, 내열성 및 가공성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
Fe는 알루미늄 합금의 가공성 및 강도를 우수하게 하기 위하여 첨가된다. 상기 알루미늄 합금 총 100중량%에 있어서, Fe는 0.05 내지 0.4중량%, 바람직하게는 0.05 내지 0.1중량%으로 포함될 수 있다. Fe 함량이 0.05중량% 미만이면 첨가로 인한 효과를 나타내기 어렵고, 0.4중량% 초과이면 알루미늄 합금의 무게가 증대하고 인성, 내식성 및 신율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
Cu는 알루미늄 합금의 강도 및 내열성을 향상시키고 절삭성을 개선하기 위하여 첨가된다. 상기 알루미늄 합금 총 100중량%에 있어서, Cu는 0.01 내지 0.1중량%, 바람직하게는 0.03 내지 0.09중량%로 포함될 수 있다. Cu 함량이 0.01중량% 미만이면 첨가로 인한 효과를 나타내기 어렵고, 0.1중량% 초과이면 알루미늄 합금의 내식성이 현저하게 저하되고 열간 취성이 발생할 수 있다.
Mn은 알루미늄 합금의 강도 및 고온강도를 현저하게 향상시키고 인성 저하를 방지하며, 유해 화합물인 Al-Fe-Si의 정출을 억제한다. 상기 알루미늄 합금 총 100중량%에 있어서, Mn은 0.05 내지 1중량%, 바람직하게는 0.05 내지 0.1중량%로 포함될 수 있다. Mn 함량이 0.05중량% 미만이면 알루미늄 합금의 강도 및 고온강도가 저하되고, 1중량%를 초과하면 고온내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
Mg는 알루미늄 합금의 강도, 내식성 및 절삭성을 향상시킨다. 상기 알루미늄 합금 총 100중량%에 있어서, Mg는 1.25 내지 1.3중량%로 포함될 수 있다. Mg 함량이 1.25중량% 미만이면 알루미늄 합금의 강도가 저하되고, 1.3중량% 초과이면 활성화 산화물을 발생시켜 유동성이 저하되고 인성 및 고온내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
Cr은 부식성 및 고온강도를 향상시키기 위해 첨가된다. 상기 알루미늄 합금 총 100중량%에 있어서, Cr은 0.1 내지 0.3중량%, 바람직하게는 0.1 내지 0.2중량%로 포함될 수 있다. Cr 함량이 0.1중량% 미만이면 알루미늄 합금의 강도 및 내열성이 저하되고, 0.3중량% 초과이면 강도, 인성 및 기계가공성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
Zn은 알루미늄 합금의 기계가공성을 향상시키기 위해 첨가된다. 상기 알루미늄 합금 총 100중량%에 있어서, Zn은 0.001 내지 0.2중량%, 바람직하게는 0.001 내지 0.01중량%로 포함될 수 있다. Zn 함량이 0.001중량% 미만이면 첨가로 인한 효과를 나타내기 어렵고, 0.2중량% 초과이면 내식성이 현저하게 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
Ti는 결정립을 미세화시켜 알루미늄 합금의 주조성 및 기계적 성질을 향상시킨다. 상기 알루미늄 합금 총 100중량%에 있어서, Ti는 0.01 내지 0.05중량%로 포함될 수 있다. Ti 함량이 0.01중량% 미만이면 알루미늄 합금의 유연성 및 내구성이 저하되고, 0.05중량% 초과이면 강도가 저하되고 취성이 증가하며, Al-Si-Ti 화합물이 정출되어 인성이 현저히 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
Ni는 알루미늄 합금의 가공성을 개선하고 고온강도 및 고온내구성을 향상시키기 위해 첨가된다. 상기 알루미늄 합금 총 100중량%에 있어서, Ni는 0.4 내지 0.5중량%로 포함될 수 있다. Ni 함량이 0.4중량% 미만이면 첨가로 인한 효과를 나타내기 어렵고, 0.5중량% 초과이면 강도가 저하되고 내식성이 현저하게 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 경량이면서 상온 및 고온에서 우수한 내구성과 강도를 나타내는 유니버셜 조인트 어셈블리를 제공하기 위한 것으로, 이를 위하여는 그를 형성하는 소재인 상기 알루미늄 합금의 상온 인장강도가 350 내지 450MPa이고, 고온노출후 인장강도가 150 내지 250MPa인 것이 바람직하다. 상기 상온 인장강도는 10 내지 35℃에서 측정된 인장강도이고, 상기 고온노출후 인장강도는 200℃에서 300시간 노출시킨 후 측정된 인장강도를 의미한다. 상기 알루미늄 합금의 상온 인장강도가 350MPa 미만이면 그를 소재로 하여 형성되는 유니버셜 조인트 어셈블리의 강도가 저하되고, 고온노출후 인장강도가 150MPa 미만이면 차량용으로 적용되기 부적합한 문제가 발생할 수 있다. 상기 알루미늄 합금의 상온 인장강도 및 고온노출후 인장강도는 높을수록 바람직하나, 전술한 범위를 초과하면서 동시에 열내구성 및 회전내구성을 우수하게 하기는 어려운 점이 있다.
우수한 내구성을 갖는 유니버셜 조인트 어셈블리를 제공하는 본 발명의 목적을 고려할 때, 본 발명의 일실시예의 유니버셜 조인트 어셈블리의 샤프트 조인트(205)와 슬립 조인트(200)는 고온노출후 인장강도가 170 내지 250MPa인 알루미늄 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 유니버셜 조인트 어셈블리에 있어서, 샤프트 조인트(205)와 슬립 조인트(200)는 긴 장축에 회전력이 가해져 다른 구성요소에 비하여 변형되기 쉬운 문제가 있고, 내부에 중공이 형성되는 슬립 조인트(200)의 변형이 더 쉽게 발생하는 경향이 있다. 차량에 적용되기 위한 유니버셜 조인트 어셈블리에 있어서, 샤프트 조인트(205) 및 슬립 조인트(200)의 변형 또는 파손의 방지를 위하여는, 유니버셜 조인트 어셈블리의 다른 구성요소를 형성하는 알루미늄 합금보다 높은 강도를 가지는 알루미늄 합금으로 샤프트 조인트(205) 및 슬립 조인트(200)를 형성되게 하는 것이 바람직하다.
성형 가공된 유니버셜 조인트 어셈블리의 항복강도는 260 내지 300Nm이고, 하기 수학식 1에 따른 항복강도 하락률은 25% 이하일 수 있다. 바람직하게는, 하기 수학식 1에 따른 항복강도 하락률은 0.1 내지 20%일 수 있다.
Figure 112018131764915-pat00002
상기 항복강도는 유니버셜 조인트 어셈블리를 수평방향으로 하여, 일단부는 고정시키고 타단부에 회전토크를 가하면서 변형이 발생하는 지점에 가해진 회전토크를 측정한 것이다. 상기 유니버셜 조인트 어셈블리의 일단부 및 타단부는 제1 요크 및 제2 요크일 수 있다. 또는 그에 더 연결되는 핀치볼트 요크일 수 있다. 항복강도의 측정시 온도는 특별히 한정되지 않으며, 10 내지 35℃의 상온일 수 있다. 상기 내구시험후 항복강도는 유니버셜 조인트 어셈블리를 순차적으로 180 ℃에서 20시간 노출시키고 20℃에서 380시간 노출시키는 것을 한 싸이클로 하여, 2 내지 3회 싸이클을 반복 수행후 측정된 항복강도를 의미한다.
상기 항복강도가 260Nm 미만이면, 회전에 의한 뒤틀림으로 인하여 유니버셜 조인트 어셈블리가 손상되어, 차량용으로 적용하기 적합하지 못한 문제가 발생할 수 있다. 상기 항복강도가 260 내지 300Nm를 만족하더라도 상기 항복강도 하락률이 25% 미만이면, 차량에 적용된 경우의 회전내구성이 좋지 않아 유니버셜 조인트 어셈블리가 빠르게 손상되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 항복강도는 형성되는 유니버셜 조인트 어셈블리의 강도를 고려하면 높을수록 바람직하나, 300Nm을 초과하면서 동시에 열내구성을 우수하게 하기는 어려운 점이 있다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예 및 비교예에 의거하여 좀 더 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환 및 균등한 타 실시예로 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
<알루미늄 합금의 제조>
유니버셜 조인트 어셈블리의 제조를 위한 소재인 알루미늄 합금은 합금용해-탈GAS-주조-균질열처리 공정을 통해 5inch 빌렛으로 제조하였다. 용해 및 주조에는 틸팅 반사로, 홀딩로, GBF 탈GAS처리기, 전자교반기 및 에어슬립 주조기를 이용하였다. 시간 전 도가니로 및 탕도의 청결상태를 확인하고 잉곳트를 장입 전 예열하여 수분을 제거하였다.
[제조예 1]
하기 표 1에 기재된 대로의 성분비가 되도록 원료물질을 투입하고 교반하면서 주조속도 103 내지 135mm/min, 냉각수량 13 내지 17l/min, 초기용해온도 760℃, 후기용해온도 655℃ 조건으로 유지시간 16분으로 하여 용해 및 주조하였다. 하기 표 1에서, 성분비는 제조되는 알루미늄 합금 총 100w중량%에 대한 각 성분별 중량함량(중량%)을 나타낸 것이다. 용해시에는 성분분석하여 성분비를 확인하고, 필요에 따라 추가적으로 원료물질을 추가하여 성분별 함량을 조절하였으며, 이후 20분간 탈GAS 처리하고 입자미세화제를 투입하였다. 슬래그를 제거하고 출탕하여 알루미늄 합금을 주조하였으며, 에어 슬립에 의해 주조된 직경 5inch 빌렛에 대해 표면검사 및 UT 검사를 시행하였다. 균질열처리는 열풍순환식 가열로를 이용하여 535℃ 9시간 유지로 수행하였다.
[제조예 2 내지 5]
각 제조예별로 하기 표 1에 기재된 대로의 성분비가 되도록 원료물질을 투입한 것을 제외하면, 상기 제조예 1과 동일한 방법으로 알루미늄 합금을 제조하고 검사를 시행하였다.
구분 성분비(중량%) 표면검사 UT
검사
Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Ni
제조예1 1.167 0.129 0.058 0.676 1.017 0.185 0.0007 0.0559 0.473 이상
없음		 양호
제조예2 1.095 0.084 0.06 0.074 1.276 0.171 0.005 0.03 0.453 이상없음 양호
제조예3 0.605 0.078 0.195 0.078 1.076 0.122 0.008 0.021 0.46 이상없음 양호
제조예4 0.7 0.5 0.1 0.4 0.6 0.25 0.2 0.1 - 이상없음 양호
제조예5 0.55 0.2 0.15 0.05 0.9 0.1 0.15 0.01 - 이상없음 양호
<알루미늄 합금의 성능평가를 위한 시편 제작>
각 제조예별로 제조된 알루미늄 합금의 성능평가를 위하여 상온인장시험, 고온인장시험 등을 수행하였다. 성능평가를 위한 시편 형상 및 크기는 KS B 0801 시험편의 서브사이즈로 시험규격에 맞게 제작하여 진행하였다. 알루미늄 합금의 압출은 1,250ton 직접압출기 및 고주파 가열로를 이용하여 ￠20 RBE 형상으로 실시하였으며, 빌렛온도 520℃, 컨테이너온도 450℃, 압출속도는 ram speed 3.5mm로 작업하였다. 시효처리는 일반적인 T6 열처리를 수행하였다.
<알루미늄 합금의 미세조직 평가>
제조된 알루미늄 압출재에 대하여, 광학현미경(OM), 주사전자현미경(SEM), 에너지분산분석기(EDS)를 활용하여 미세조직을 관찰하였다. 각 제조예별 제작된 시편을 SiC paper #500, #1200, #2400 로 물리적 연마를 실시한 뒤, 1㎛ diamond suspension을 사용하여 최종 연마를 실시하였고, 폴튼 용액(Poulton's etching solution)을 사용하여 에칭을 진행하였다. 이후 현미경을 이용하여 조직을 관찰하고 그 결과를 도 4에 나타냈다. 도 4에서, (A)는 제조예 1, (B)는 제조예 2, (C)는 제조예 3, (D)는 제조예 4, (E)는 제조예 5의 시편 관찰결과이다.
도 4를 참조하면, 제조예 4의 경우 제품 표면에 약 200 내지 300㎛의 Grain Growth가 발생하고, 중심부에서는 10 내지 20㎛로 나타났다. 제조예 1 내지 3 은 표면에 Grain Growth가 발생하지 않고 양호한 조직을 나타냈으며, 중심부에서도 약 5㎛ 의 Grain size로 미세한 조직이 나타난 것을 확인할 수 있다.
각 제조예별 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 관찰한 결과는 도 5에 나타냈다. 도 5에서, (A)는 제조예 1, (B)는 제조예 2, (C)는 제조예 3, (D)는 제조예 4, (E)는 제조예 5의 시편 관찰결과이다.
도 5를 참조하면, Ni 성분의 유무에 따라 White상 분포도가 증대되고 상의 크기가 더 작게 나타나는 것을 확인할 수 있다. EDS를 이용하여 white 상을 분석한 결과, Si, Mn, Fe, Cu, Cr, Ni 성분이 나타났고, J.Mat.Pro 프로그램으로 계산한 결과 Al3Ni 또는 Al3Ni2상이 생성된 것으로 보인다. Ni이 0.4±0.1중량% 함유되는 경우 Al3Ni 또는 Al3Ni2공정조직이 나타나며, 854℃에서 생성되는 석출물의 영향으로 고온에서의 내열특성이 향상될 것으로 보인다.
<알루미늄 합금의 강도 평가>
25℃ 상온에서 시험규격 KS B 0802에 따라 인장시험을 수행하였다. 시험속도 5mm/min에서 진행하였다. 시험은 각 제조예별로 세 개의 시편을 이용하여 측정하였으며, 평균을 구하고 그 결과를 하기 표 2에 나타냈다.
　구분 인장강도(MPa) 항복강도(MPa) 연신율(%)
제조예1 372.7 350.3 18.8
제조예2 407.2 387.4 16.1
제조예3 314.2 272.6 21.6
제조예4 338.8 319.6 18.4
제조예5 339.9 313.8 20.5
표 2를 보면, 본 발명에 따른 바람직한 함량비 범위로 제조된 제조예 1 및 제조예 2의 상온에서의 인장강도는 350MPa 이상으로, 다른 제조예들에 비해 강도가 현저히 우수하게 나타난 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 각 제조예별로 내열특성의 확인을 위하여 KS D 0026 규격에 따른 고온인장시험을 수행하고 그 결과를 하기 표 3에 나타냈다.
　구분 인장강도(MPa) 항복강도(MPa)
제조예1 287.3 281.1
제조예2 315.89 308
제조예3 230.1 215.8
제조예4 247.7 245.2
제조예5 268.1 255.2
표 3을 보면, 본 발명에 따른 바람직한 함량비 범위로 제조된 제조예 1 및 제조예 2의 고온에서의 인장강도 및 항복강도는 280MPa 이상으로, 다른 제조예들에 비해 고온에서의 강도도 현저히 우수하게 나타난 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 자동차에 적용하기 위한 최적화된 알루미늄 합금을 선정하기 위한 시험의 일환으로, 각 제조예들에 대하여 고온노출시험을 수행하였다. 고온노출시험은 200℃의 온도에서 각각 100시간, 200시간, 300시간, 400시간, 500시간, 600시간의 시간을 가열한 후 상온에서 속도 2mm/min로 인장시험을 진행하고 그 결과를 하기 표 4에 나타냈다.
구분 상온 100hr 200hr 300hr 400hr 500hr 600hr
UTS
(MPa)
　
　
　		 제조예1 372.7 275.8 269.8 166.1 167.9 148.3 158.8
제조예2 407.2 317.8 238.2 186.4 173.8 173.2 172.8
제조예3 314.2 314.8 235.8 168.4 159 141.8 141
제조예4 335.9 216.9 218.2 131.8 128.2 105.7 115.5
제조예5 339.9 339.5 250.6 183.6 172.4 153.8 154.3
YS
(MPa)
　
　
　		 제조예1 350.3 215.5 210.6 112.8 124 101.4 107.8
제조예2 387.4 241.9 193 118 109 105.1 103.4
제조예3 272.6 248.1 180.5 112.3 115.7 95.1 94.3
제조예4 313.8 162.9 163.2 87.9 94.4 71.2 78.5
제조예5 313.3 259.6 198 122.7 123.2 101 100
표 4를 보면, 각 제조예별 항복강도(Yield point strength YS) 및 인장강도(Ultimate tensile strength; UTS)는 노출시간이 300시간이 될때까지는 급격하게 감소하다가, 300시간 이후로는 강도저하의 하락율이 현저히 감소하여 강도 저하가 거의 나타나지 않는 것으로 나타났다. 이를 고려하면, 자동차용 유니버셜 조인트 어셈블리에 적용하기 위한 알루미늄 합금 소재는 노출시간 300시간까지의 고온노출 후 인장강도를 극대화할 수 있는 것이 중요한 것을 확인할 수 있다.
표 4를 보면, 제조예 4를 제외한 다른 모든 제조예들의 300시간 고온노출후 인장강도가 150MPa 이상으로 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 제조예 2의 300시간 고온노출후 인장강도가 가장 우수하였다.
<알루미늄 합금 소재의 유니버셜 조인트 어셈블리 제조>
하기 표 5에 기재된 대로 각 제조예의 알루미늄 합금 소재를 적용하여 압출성형함으로써 일례에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 각 구성을 제조하였다. 이 때, 유니버셜 조인트 어셈블리의 구성은 전술한 일 실시예를 도시한 도 2를 참조하여 설명하면 슬립 조인트, 샤프트 조인트, 제1 요크, 제2 요크, 제1 핀치볼트요크 및 제2 핀치볼트요크를 포함하는 구성이 될 수 있다. 하기 표 5에서, 실시예 2의 경우 슬립 조인트 및 샤프트 조인트는 제조예 2의 알루미늄 합금으로 형성되고 나머지 구성들은 제조예 1의 알루미늄 합금으로 형성된 유니버셜 조인트 어셈블리를 의미한다. 제조예 3의 알루미늄 합금의 경우, 상온에서의 인장강도가 다른 제조예들에 비해 현저히 낮아 제외하였다.
슬립
조인트		 샤프트
조인트		 제1요크 제2요크 제1핀치
볼트요크		 제2핀치
볼트요크
실시예1 제조예1 제조예1 제조예1 제조예1 제조예1 제조예1
실시예2 제조예2 제조예2 제조예1 제조예1 제조예1 제조예1
비교예1 제조예4 제조예4 제조예4 제조예4 제조예4 제조예4
비교예2 제조예5 제조예5 제조예5 제조예5 제조예5 제조예5
상기 표 5에 기재된 대로 알루미늄 합금 소재를 적용하여 각 구성을 제조하였다. 샤프트 조인트의 일 말단은 제1 요크가 조립후 코깅되어 연결되고, 상기 제1 요크는 제1 스파이더를 통해 제1 핀치볼트요크와 조립체결되도록 하고, 슬립 조인트의 타 말단은 제2 요크가 조립후 코깅되어 연결되고, 상기 제2 요크는 제2 스파이더를 통해 제2 핀치볼트요크와 조립체결되도록 한 후, 상기 샤프트 조인트의 타 말단과 상기 슬립 조인트의 일 말단을 조립후 사출수지를 주입하여 각 실시예 및 비교예의 유니버셜 조인트 어셈블리를 완성하였다.
<유니버셜 조인트 어셈블리의 경량화 평가>
경량화 평가기준은 제작된 실시예 및 비교예의 중량이 기존 스틸(steel) 소재 인텀 샤프트 대비 25% 이상 가벼워진 것으로 하였다. 평가를 위하여, 본 발명에 따른 실시예 1의 알루미늄 인텀 샤프트와, 그와 같은 R-MDPS 타입의 스틸 인텀 샤프트를 다른 비교예로 선정하고 중량을 비교하여 평가하고 그 결과를 도 6에 나타냈다. 도 6에서, (A)는 실시예 1, (B)는 비교예로 추가된 스틸 인텀 샤프트의 중량평가 결과를 나타낸 것이다.
도 6을 보면, 스틸 인텀 샤프트의 중량은 1,085g이고, 실시예 1의 중량은 795g로 측정되었으며, 이를 비교하면 본 발명에 따라 제조된 실시예 1이 기존 스틸소재 샤프트 대비 26.64% 경량화되어, 경량화된 정도가 평가기준을 달성하여 우수한 것을 확인할 수 있다.
<유니버셜 조인트 어셈블리의 성능평가>
실시예 1 및 2, 비교예 1 및 2에 대하여, 하기 시험방법대로 시험하여 성능을 평가하였다. 각 시험은 내구시험을 수행하지 않고 상온에서 수행한 것과, 내구시험을 수행한 것에 대하여 각각 수행하여 결과를 평가하였으며, 내구시험 조건은 각 실시예 및 비교예의 유니버셜 조인트 어셈블리를 순차적으로 180 ℃에서 20시간 노출시키고 20℃에서 380시간 노출시키는 것을 한 싸이클로 하여 2 내지 3회 싸이클을 반복하되, 20℃에서의 노출은 염수분무 노출로 수행하는 것으로 하였다. 비틀림 피로내구 평가 및 회전내구 평가의 경우, 그 결과평가는 아무 이상 없음을 ◎(매우양호)로, 육안으로 판별이 힘든 미세한 압흔 등 변형 발생시 ○(양호), 육안으로 바로 판별되는 큰 변형을 △(보통), 깨짐 등의 파손 발생시 X(나쁨)으로 하였다.
1. 비틀림 강도 평가
각 실시예 및 비교예의 유니버셜 조인트 어셈블리를 수평방향으로 하여 일단은 고정시키고 타단에 회전토크를 가하면서 변형이 발생하는 지점에 가해진 회전토크를 측정하여 평가를 수행하였다. 결과는 하기 표 6에 항복강도(Nm)로 나타냈다.
2. 비틀림 피로내구 평가
각 실시예 및 비교예의 유니버셜 조인트 어셈블리를 수평방향으로 하여 양 말단의 요크에 상대 샤프트를 체결하고, 체결부 한쪽 끝단부를 고정한 후에 실차각 상당 기준으로 장착하여 부하토크 ±29.4Nm, 속도 2.3Hz에서 100만회를 수행하여 파손, 변형 및 외관상 유해한 이상이 없는 것을 기준으로 양호성을 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 6에 피로내구도로 나타냈다.
3. 회전내구 평가
각 실시예 및 비교예의 유니버셜 조인트 어셈블리를 수평방향으로 하여 양 말단의 요크에 상대 샤프트를 체결하고. 체결부 한 쪽 끝단부를 고정한 후에 실차각 상당 기준으로 장착하여 부하토크 ±20Nm, 속도 0.53Hz에서 100만회를 수행하여 파손, 변형 및 외관상 유해한 이상이 없는 것을 기준으로 양호성을 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 6에 회전내구도로 나타냈다.
상온 내구시험후
항복강도 (Nm) 피로내구도 회전내구도 항복강도 (Nm) 피로내구도 회전내구도
실시예1 279.3 ◎ ◎ 216.2 ○ ◎
실시예2 283.3 ◎ ◎ 224.1 ◎ ◎
비교예1 296.2 ○ △ 211.3 X △
비교예2 297 ○ ○ 215.1 △ △
표 6에서, 실시예들 및 비교예들에서 파손 또는 손상이 발생하는 부위는 슬립 조인트 및 샤프트 조인트인 것으로 나타났다.
표 6을 보면, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2 모두 상온에서의 항복강도는 260Nm 이상으로 우수하게 나타났으며, 각각에 대하여 상기 수학식 1에 따라 계산한 항복강도 하락률은 순서대로 22.6%, 20.9%, 28.7%, 27.6%로 나타났다. 항복강도 하락률이 25% 이하인 실시예 1 및 2의 경우, 내구시험을 거친 뒤에도 피로내구도 및 회전내구도의 저하가 거의 나타나지 않고, 내구시험을 거친 뒤에도 우수한 피로내구도 및 회전내구도를 나타낸 반면, 항복강도 하락률이 25% 초과인 비교예 1 및 2의 경우에는 내구시험을 거친 뒤의 피로내구도 및 회전내구도가 유의미하게 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 극한환경에 노출된 후의 급격한 강도저하가 내구성에 영향을 미친 것으로 보이며, 이러한 요인에 의한 내구의 저하를 방지하기 위하여는 항복강도 하락률이 25% 이하인 것이 바람직한 것으로 보인다.
유사하게, 비교예 1의 경우 그 소재인 알루미늄 합금의 상온 인장강도는 고온에 노출된 후 급격하게 저하되며, 300시간 고온노출후 인장강도는 상온 인장강도대비 60%를 초과하여 저하된 값으로 150MPa 미만인 것으로 나타났는데, 고온노출후 인장강도가 150MPa 미만인 비교예 1은 내구시험후 피로내구도 특성저하가 현저하게 나타났으며, 회전내구도의 경우에도 파손은 발생하지 않았으나 변형정도는 내구시험 수행 전에 비해 커지는 것으로 나타났다.
또한, 상온 인장강도가 350MPa 이상으로 우수하게 나타났던 알루미늄 합금으로 제조된 실시예 1 및 2의 경우, 상온인장강도 350MPa 기준을 충족하지 못한 알루미늄 합금으로 제조된 비교예 1 및 2에 비하여 상온에서의 항복강도, 피로내구도 및 회전내구도가 모두 우수하게 나타난 것을 확인할 수 있다. 고온노출후 인장강도가 170MPa 이상인 알루미늄 합금으로 제조된 실시예 2의 경우, 내구시험 후에도 슬립 조인트 및 샤프트 조인트에 변형이 발생하지 않아, 고온환경에 빈번하게 노출되는 차량용으로 적용하는데 적합성이 현저히 우수한 것으로 나타났다.
이상, 본 발명에 따른 유니버셜 조인트 어셈블리의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 바람직한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.
101: 제1 핀치볼트요크
102: 제2 핀치볼트요크
200: 슬립 조인트
203: 더스트 캡
205: 샤프트 조인트
207: 제1 베어링홈
210: 제1 요크
220: 제2 요크
231: 제1 스파이더
232: 제2 스파이더
300: 스티어링 컬럼 샤프트
400: 피니언 샤프트

Claims (12)

  1. 일단부가 소정 길이의 중공을 가진 튜브 형태로 구비되는 슬립 조인트;
    상기 슬립 조인트의 상기 일단부에 타단부가 삽입되어 결합될 수 있는 샤프트 조인트;
    상기 샤프트 조인트의 일단에 구비되는 제1 요크;
    상기 슬립 조인트의 타단에 구비되는 제2 요크;
    십자 형태의 제1 스파이더를 매개로 상기 제1 요크에 연결되는 제1 핀치볼트요크; 및
    십자 형태의 제2 스파이더를 매개로 상기 제2 요크에 연결되는 제2 핀치볼트요크;를 포함하고,
    상기 슬립 조인트, 상기 샤프트 조인트, 상기 제1 요크, 상기 제2 요크, 상기 제1 핀치볼트요크 및 상기 제2 핀치볼트요크는, 총 중량 100중량%에 있어서, Si 1 내지 1.3중량%, Fe 0.05 내지 0.4중량%, Cu 0.01 내지 0.1중량%, Mn 0.05 내지 1중량%, Mg 0.8 내지 1.3중량%, Cr 0.1 내지 0.3중량%, Zn 0.001 내지 0.2중량%, Ti 0.01 내지 0.05중량%, Ni 0.4 내지 0.6중량%, 잔부 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금으로 형성되는, 차량용 경량 유니버셜 조인트 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬립 조인트 및 상기 샤프트 조인트의 항복강도가 260 내지 300Nm이고, 하기 수학식 1에 따른 항복강도 하락률이 0.1 내지 25%인, 차량용 경량 유니버셜 조인트 어셈블리.
    [수학식 1]
    Figure 112018131764915-pat00003

    (상기 수학식 1에서, 내구시험후 항복강도는 순차적으로 180 ℃에서 20시간 노출시키고 20℃에서 380시간 노출시키는 것을 2 내지 3회 반복하여 수행후 측정된 항복강도를 의미함)
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 일단부가 소정 길이의 중공을 가진 튜브 형태로 구비되는 슬립 조인트;
    상기 슬립 조인트의 상기 일단부에 타단부가 삽입되어 결합될 수 있는 샤프트 조인트;
    상기 샤프트 조인트의 일단에 구비되는 제1 요크;
    상기 슬립 조인트의 타단에 구비되는 제2 요크;
    십자 형태의 제1 스파이더를 매개로 상기 제1 요크에 연결되는 제1 핀치볼트요크; 및
    십자 형태의 제2 스파이더를 매개로 상기 제2 요크에 연결되는 제2 핀치볼트요크;를 포함하고,
    상기 제1 요크, 상기 제2 요크, 상기 제1 핀치볼트요크 및 상기 제2 핀치볼트요크는, 총 중량 100중량%에 대하여, Si 1 내지 1.3중량%, Fe 0.05 내지 0.4중량%, Cu 0.01 내지 0.1중량%, Mn 0.05 내지 1중량%, Mg 0.8 내지 1.3중량%, Cr 0.1 내지 0.3중량%, Zn 0.001 내지 0.2중량%, Ti 0.01 내지 0.05중량%, Ni 0.4 내지 0.6중량%, 잔부 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금으로 형성되고,
    상기 슬립 조인트 및 상기 샤프트 조인트는, 총 중량 100중량%에 대하여, Si 1 내지 1.1중량%, Fe 0.05 내지 0.1중량%, Cu 0.03 내지 0.09중량%, Mn 0.05 내지 0.1중량%, Mg 1.25 내지 1.3중량%, Cr 0.1 내지 0.2중량%, Zn 0.001 내지 0.01중량%, Ti 0.01 내지 0.05중량%, Ni 0.4 내지 0.5중량%, 잔부 Al 및 불가피 불순물을 포함하는 알루미늄 합금으로 형성되는, 차량용 경량 유니버셜 조인트 어셈블리.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 알루미늄 합금의 상온 인장강도가 350 내지 450MPa이고, 고온노출후 인장강도가 150 내지 250MPa인, 차량용 경량 유니버셜 조인트 어셈블리.
    (여기서, 상온 인장강도는 10 내지 35℃에서 측정된 인장강도이고, 고온노출후 인장강도는 200℃에서 300시간 노출시킨 후 측정된 인장강도를 의미함)
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬립 조인트 및 상기 샤프트 조인트는 고온노출후 인장강도가 170 내지 250MPa인 알루미늄 합금 소재로 형성되는, 차량용 경량 유니버셜 조인트 어셈블리.
    (여기서, 고온노출후 인장강도는 200℃에서 300시간 노출시킨 후 측정된 인장강도를 의미함)
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬립 조인트의 중공에 설치되되, 상기 샤프트 조인트의 타단부 외주면에 형성된 제1 베어링홈과 상기 슬립 조인트의 중공 내주면에 형성된 제2 베어링홈에 동시에 개재된 리테이너를 더 포함하는, 차량용 경량 유니버셜 조인트 어셈블리.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 슬립 조인트의 상기 일단부에 결합되는 더스트 캡을 더 포함하는, 차량용 경량 유니버셜 조인트 어셈블리.
  12. 청구항 1에 있어서,
    스티어링 휠을 통하여 제공되는 회전력을 기어박스에 전달하는 차량용 경량 유니버셜 조인트 어셈블리.
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