KR20010078231A - 유니버설 조인트 - Google Patents

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KR20010078231A
KR20010078231A KR1020010004786A KR20010004786A KR20010078231A KR 20010078231 A KR20010078231 A KR 20010078231A KR 1020010004786 A KR1020010004786 A KR 1020010004786A KR 20010004786 A KR20010004786 A KR 20010004786A KR 20010078231 A KR20010078231 A KR 20010078231A
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로버트에이. 웨너
토마스제이. 올덴버그
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살바토르엔. 그루피도
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Abstract

유니버설 조인트는 관통하여 연장하는 구멍을 갖는 레그를 구비한 요크를 포함한다. 구멍은 환형 그루브를 포함한다. 유니버설 조인트는 또한 트러니언을 갖는 십자체와, 구멍에 위치되고 트러니언에 장착된 베어링 컵과, 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 외부링을 포함하는 보유부재를 포함한다. 보유부재는 베어링 컵과 편향적으로 결합하도록 제 1 표면을 넘어 축상으로 연장하고 구멍 내에 배치되는 스프링 탭을 포함한다. 보유부재의 제 2 표면은 그루브 내에 적어도 부분적으로 배치된다.

Description

유니버설 조인트{UNIVERSAL JOINT}
본 발명은 자동차의 구동라인에 사용하기 위한 유니버설 조인트에 관한 것이다. 더 구체적으로 본 발명은 요크에 베어링 컵을 고착시키기 위한 보유부재(retention member)가 장착된 유니버설 조인트에 관한 것이다.
공지된 바와 같이, 유니버설 조인트는 한 쌍의 회전축을 상호연결시키고 그들 사이의 각도 변화를 허용하기 위한 자동차 구동라인 분야에 사용된다. 많은 종래의 유니버설 조인트는 회전축에 고착된 한 쌍의 분기형 요크를 포함한다. 분기형 요크는 단독 굴대(independent axes) 주위에서 회전에 적합하게 스파이더(spider) 또는 십자체(cruciform)에 의해 상호연결된다. 스파이더는 분기형 요크에 형성된 한 쌍의 정렬된 보어에 장착된 서로 마주하는 쌍의 축상으로 정렬된 트러니언(trunnion)을 갖는 4개의 직교하는 트러니언을 포함한다. 전형적으로, 베어링 컵은 각각의 보어에 고착되고 베어링 조립체는 각각의 요크가 하나의 한 쌍의 트러니언에 대한 선회구동이 적합하게 지지되도록 상기 베어링 컵에 보유된다.
요크 각각의 회전굴대(rotary axis)가 스파이더의 회전굴대에 대해 중앙으로 정렬되는 방식으로 베어링 컵을 요크에 고착시키기 위한 다양한 보유방법(retention method)이 개발되었다. 종래 베어링 컵 보유방법은 그루브(groove), 접시워셔(belleville washer) 및 스냅 링(snap ring)의 사용을 포함한다. 그러나, 이러한 방법은, 예를 들어, 과도한 가공요구, 제한된 보수능력 및 고가의 제조비용과 같은 하나 이상의 단점을 갖는다. 특히, 한 형태의 종래 유니버설 조인트는 베어링 컵을 축상으로 보유하기 위해 요크에 형성된 보어로 가공된 주연 그루브(circumferential groove)에 안착된 평면 스냅 링을 사용한다. 그러나, 각 부품의 치수 변동에 기인하여, 베어링 컵과 스냅 링 사이의 과도한 간극은 조립을 확보하기 위해 누적된다. 따라서, 접시워셔는 상기 베어링 컵과 스냅 링 사이에 배치되어 상기 베어링을 예압(preload)시키고 또한 요크 내에서 십자체를 중심에 맞춘다.
다른 유니버설 조인트 보유장치는 부품들에서 치수변동을 보상하도록 시도되었지만 보수능력을 희생시킨다. 종래 유니버설 조인트와 관련된 베어링 컵 보유 배열체 및 방법의 다양한 예는 미국 특허 제 3,062,026 호, 제 3,178,907 호, 제 4,000,628 호에 개시되어 있다.
따라서, 본 발명은 종래 유니버설 조인트의 제작 및 후속 보수와 관련된 단점을 극복하도록 지향된다. 그러므로, 본 발명의 목적은 용이하게 보수가능한 유니버설 조인트 조립체를 제작하기 위해 요구되는 부품수와 비용을 감소시키는 데 있다.
본 발명은 한 쌍의 회전축을 상호연결하기 위한 유니버설 조인트에 관련된다. 상기 유니버설 조인트는 관통하여 연장하는 구멍을 갖는 레그(leg)를 구비한 요크를 포함한다. 상기 구멍은 환상의 그루브를 포함한다. 상기 유니버설 조인트는 트러니언을 갖는 십자체와, 상기 구멍에 위치되고 상기 트러니언 상에 장착된 베어링 컵과, 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 외부링을 포함하는 보유부재를 포함한다. 상기 보유부재는 상기 제 1 표면을 넘어 축상으로 연장하고 상기 구멍 내에 배치된 스프링 탭(spring tab)을 더 포함하여, 상기 스프링 탭은 상기 베어링 컵과편향적으로 결합한다. 상기 보유부재의 제 2 표면은 적어도 부분적으로는 상기 그루브 내에 배치된다.
본 발명의 적용가능한 다른 분야는 이 후에 제공된 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 상세한 설명 및 특정예는 본 발명의 사상 및 요지 내에서 다양한 변경 및 수정이 상세한 설명으로부터 기술분야의 당업자에게 명백해질 것이기 때문에 단지 예시의 목적으로 의도된다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명은 상세한 설명과 첨부도면으로부터 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 유니버설 조인트의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 유니버설 조인트의 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 원리에 따른 보유부재의 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 보유부재의 단면도.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 유니버설 조인트와 관련된 하나의 요크의 부분단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 유니버설 조인트 12, 14 : 축
16, 18 : 요크 20 : 십자체
30, 40 : 환형 그루브 44, 46 : 트러니언
48, 50 : 베어링 컵 60 : 보유부재
72 : 스프링 탭
일반적으로, 본 발명은 회전축을 그들 사이의 각도 변화를 허용하는 방식으로 상호연결하기 위한 자동차 구동라인 분야에 사용된 형태의 유니버설 조인트에 관한 것이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 유니버설 조인트(10)는 제 1 축(12)과 제 2 축(14)을 연결시킨다. 일반적으로, 유니버설 조인트(10)는 제 1 축(12)의 단부에 부착된 제 1 요크(16)와, 제 2 축(14)의 단부에 부착된 제 2 요크(18)와, 제 1 요크(16)를 제 2 요크(18)에 상호연결시키는 십자체(20)를 포함한다. 제 1 요크(16)는 분기되고, 라인 "A"에 의해 표시된 바와 같이, 제 1 축(12)의 회전굴대에 대해 바람직하게 대칭인 한 쌍의 측방으로 이격된 레그(22)를 포함한다. 레그(22)는 내측면(24)과 외측면(26)을 포함하고 구멍(28)은 이들 사이에서 연장한다. 구멍(28)은, 라인 "B"에 의해 표시된 바와 같이, 관통하며 제 1 축(12)의 회전축(A)에 대해직교하는 제 1 트러니언 굴대에 정렬된다. 각각의 구멍(28)은 관통보어이고 내측면(24)과 외측면(26) 사이에 위치된 환형 링 그루브(30)를 포함한다.
제 2 요크(18)는 분기되고, 라인 "B"에 의해 표시된 바와 같이, 제 2 축(14)의 회전굴대에 대해 바람직하게 대칭인 한 쌍의 측방으로 이격된 레그(32)를 포함한다. 레그(32)는 내측면(34)과 외측면(36)을 포함하고 구멍(38)은 이들 사이에서 연장한다. 구멍(38)은, 라인 "Z"에 의해 표시된 바와 같이, 관통하며 제 2 축(14)의 회전축(B)에 대해 직교하는 제 2 트러니언 굴대에 정렬된다. 구멍(38)은 관통보어이고 내측면(34)과 외측면(36) 사이에 형성된 환형 그루브(40)를 포함한다. 구멍(28, 38)의 형상과 치수는 그들 사이에 사용된 십차편(20)의 특정 치수에 따라 동일하거나 또는 상이할 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 또한, 환형 링 그루브(30, 40)는 가공, 주조 또는 유사한 기술에 의해 형성될 수 있다는 것을 인식하여야 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 십자체(20)는 한 쌍의 제 1 트러니언(44)과 한 쌍의 제 2 트러니언(46)이 연장하고 있는 중앙허브(42)를 포함한다. 제 1 트러니언(44)은 제 2 트러니언(46)에 대해 직교한다. 제 1 트러니언(44)은 제 1 트러니언 굴대(Y)에 축상으로 정렬되도록 제 1 요크(16)의 레그(22) 내의 구멍(28)으로 삽입에 적합하게 채택된다. 유사하게, 제 2 트러니언(46)은 제 2 트러니언 굴대(Z)에 축상으로 정렬되도록 제 2 요크(18)의 레그(32) 내의 구멍(38)으로 삽입에 적합하게 채택된다. 제 1 트러니언(44) 및 제 2 트러니언(46)이 제 1 요크 및 제 2 요크(16, 18)에 각각 장착된 상태에서, 트러니언 굴대(Y, Z)는, 평면 "C"에의해 도 1에 표시된 바와 같이, 십자체(20)의 회전굴대를 교차적으로 가로지르는 공통평면을 통과한다. 유니버설 조인트(10)는 또한 구멍(28)에 장착되도록 채택된 한 쌍의 제 1 베어링 컵(48)과, 구멍(38)에 장착되도록 채택된 한 쌍의 제 2 베어링 컵(50)을 포함한다. 제 1 베어링 컵(48)은 구멍(28)에 제 1 트러니언(44)을 수용하고 회전가능하게 지지하기 위해 제공된다. 유사하게, 제 2 베어링 컵(50)은 구멍(38)에 제 2 트러니언(46)을 수용하고 회전가능하게 지지하기 위해 제공된다. 도시된 바와 같이, 각각의 베어링 컵(48, 50)은 엔드 세그먼트(51; end segment)에 의해 폐쇄된 관형 슬리브 세그먼트(49)를 포함한다. 롤러 베어링 조립체(52)는 트러니언(44, 46)을 내부에 회전가능하게 지지하기 위해 상기 슬리브 세그먼트에 장착된다. 부가적으로, 환형 탄성 밀봉체(54)는 각각의 베어링 컵(48, 50)의 슬리브 세그먼트(49)의 개방단부에 대해 밀봉 상태를 제공하기 위해 각각의 트러니언(44, 46) 상에 장착된다.
유니버설 조인트(10)를 조립하기 위하여, 하나의 베어링 컵(48)은 대응하는 구멍(28)으로 삽입하기 전에 하나의 제 1 트러니언(44)에 장착되어 상기 트러니언의 종단면은 대응하는 베어링 컵의 엔드 세그먼트(51)와 인접하여 결합하는 상태로 배치된다. 대체적으로, 트러니언(44, 46)은 대응하는 구멍(28, 38)에 장착된 후에 베어링 컵(48, 50)은 구멍(28, 38)에 장착된다. 요크(16, 18)와 관련하여 사용된 십자체 정렬과 보유장치를 설명하기 위하여, 이제 도 3, 도 4 및 도 5를 참조한다. 그러나, 하기 설명이 제 1 요크(16)에 대한 십자체(20)의 보유에 특별히 관련되지만, 유사한 과정은 제 2 요크(18)를 사용하기 위해 응시된다는 것을 이해할 수 있다.
일단, 제 1 축(12)의 회전굴대(A)가 제 2 축(14)의 회전굴대(B)와 동축으로 정렬되면, 보유부재(60)는 상술된 부품들을 서로에 대해 보유하도록 각각의 베어링 컵(48)과 협력한다. 도 3을 참조하면, 보유부재(60)는 상부면(64)과 하부면(66)을 갖는 일반적인 평면인 "C"자형 외부링(62)을 포함한다. 외부링은 제 1 단부 및 제 2 단부(68, 70)에서 종단하고, 하기에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 보유부재(60)의 장착을 용이하게 하기 위해 관통하여 연장하는 구멍(71)을 포함한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 보유부재(60)는 외부링(62)의 하부면(66)에 의해 한정된 평면 이상의 거리(74)를 연장하는 다수의 방사상으로 지향된 수령형 스프링 탭(72)을 더 포함한다. 작동동안 영구 변형에 대한 내성을 제공하기 위하여, 보유부재(60)는 스프링강과 같은 탄성재료로 바람직하게 제작된다. 또한, 기술분야의 숙련된 당업자는 단일 스프링 탭(72)이 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않고 도면에 예시된 다수 대신에 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 바람직한 실시예는 스프링 탭(72)을 일반적인 직사각형의 평면형 부품으로서 예시하였지만, 다른 기하학적 설계가 본 발명의 요지 내에서 응시된다는 것을 이해할 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 유니버설 조인트(10)는 조립된 상태로 제공된다. 바람직하게, 보유부재(60)는 구멍(71)과 협력하여 작용하고 구멍(28) 내에서 보유부재(60)를 배치시키는 공구(도시하지 않음)를 사용하여 외부링(62)의 외경을감소시킴으로써 장착된다. 보유부재(60)는 스프링 탭(72)이 축상으로 압축되고 베어링 컵(48)의 엔드 세그먼트(51)와 편향적으로 결합될 때까지 구멍(28) 내에 삽입된다. 보유부재(60)가 링 그루브(40)에 인접하여 위치된 후, 상기 공구는 제거되고 외부링(62)은 링 그루브(40)로 확장한다. 기술분야의 숙련된 당업자는 상기 스프링 탭이 베어링 컵(48)의 엔드 세그먼트(51)와 결합하기 전에 스프링 탭 배향을 예시하기 위하여 요소(72A)로서 점선 표현으로 예시되고 기울어진 장착상태일 때 요소(72)로서 실선 형태로 예시된 것을 이해할 것이다. 기술분야의 숙련된 당업자는 장착전에, 스프링 탭(72A)이 이 전에 설명된 부품 간극의 "축적"(stack-up) 또는 가중(summation)을 보상하기 위하여 거리(74)를 연장한다는 것을 더 이해할 것이다. 따라서, 거리(74)가 가변을 보상하기 위해 고려할 뿐만 아니라 베어링 컵 상의 유익한 예압을 부여하기에 충분히 큰 것을 확보하도록 주의가 요구된다.
그러므로, 유니버설 조인트(10)의 형상 및 작동은 종래 기술 이상의 제조상 및 기능상 장점을 제공한다는 것을 이해하여야 한다. 특히, 본 발명의 유니버설 조인트(10)는 보유부재를 사용하여 부품갯수를 감소시키며, 이에 의해서 조립을 용이하게 하고 제조비용을 절감시킨다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 명세서에 설명되고 도면에 예시되었지만, 청구범위에서 정의된 바와 같은 본 발명의 요지로부터 벗어남이 없이 다양한 변경은 이루어질 수 있고 등가의 요소들은 그들의 요소에 대체될 수 있다는 것을 기술분야의 숙련된 당업자들에 의해서 이해될 것이다. 부가적으로, 많은 수정은 본 발명의 실질적인 요지로부터 벗어남이 없이 본 발명의 교시에 특정 상황 및 재료를 채택하도록 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명을 수행하기 위해 응시된 가장 양호한 모드로서 도면에 의해 예시되고 명세서에 설명된 특정 실시예에 제한되지 않지만 본 발명은 첨부된 청구범위의 설명에 일치하는 실시예를 포함한다는 것으로 의도된다.
본 발명에 따른 유니버설 조인트에 의하면 종래 유니버설 조인트의 제작 및 후속 보수와 관련된 단점을 극복할 수 있으며, 용이하게 보수가능한 유니버설 조인트 조립체를 제작하기 위해 요구되는 부품수와 비용을 감소시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 레그를 관통하여 연장하며 환형 그루브를 포함하는 구멍을 포함하는 요크와,
    트러니언을 갖는 십자체와,
    상기 트러니언 상에 장착되어 상기 구멍에 위치한 베어링 컵과,
    제 1 표면과 제 2 표면을 갖는 외부링을 포함하는 보유부재를 포함하는 유니버설 조인트로서,
    상기 보유부재는 상기 그루브 내에 배치되고 상기 베어링 컵과 편향적으로 결합하도록 상기 제 1 표면을 넘어 축상으로 연장하는 스프링 탭을 더 포함하며,
    상기 보유부재의 상기 제 1 표면은 상기 그루브에 적어도 부분적으로 배치되는 유니버설 조인트.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보유부재는 상기 외부링으로부터 방사상으로 연장하는 다수의 수렴형 스프링 탭을 포함하는 유니버설 조인트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 베어링 컵은 슬리브 세그먼트와 엔드 세그먼트를 포함하고, 상기 스프링 탭은 상기 베어링 컵의 상기 엔드 세그먼트와 편향적으로 결합하는 유니버설 조인트.
  4. 제 1 회전굴대에 대하여 회전하게 되고, 제 1 환형 그루브를 포함하는 제 1관통보어를 각각 갖는 한 쌍의 제 1 레그를 포함하는 제 1 요크와,
    제 2 회전굴대에 대하여 회전하게 되고, 제 2 환형 그루브를 포함하는 제 2 관통보어를 각각 갖는 한 쌍의 제 2 레그를 포함하는 제 2 요크와,
    한 쌍의 제 1 트러니언과 한 쌍의 제 2 트러니언을 갖는 십자체와,
    상기 제 1 트러니언에 장착되고 상기 제 1 관통보어에 위치한 한 쌍의 제 1 베어링 컵과,
    상기 제 2 트러니언에 장착되고 상기 제 2 관통보어에 위치한 한 쌍의 제 2 베어링 컵과,
    상기 제 1 환형 그루브 및 제 2 환형 그루브에 위치한 보유부재를 포함하는 유니버설 조인트로서,
    각각의 상기 보유부재는 상기 제 1 베어링 컵 및 제 2 베어링 컵과 편향적으로 결합하는 방사상 축상으로 연장하는 스프링 탭을 포함하고,
    상기 제 1 요크의 상기 회전굴대는 상기 제 2 요크의 상기 회전굴대에 대해 정렬되는 유니버설 조인트.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 스프링 탭은 상기 제 1 및 제 2 베어링 컵의 엔드 세그먼트와 편향적으로 결합하는 유니버설 조인트.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 보유부재는 상기 외부링으로부터 방사상으로 수렴식으로 연장하는 다수의 스프링 탭을 포함하는 유니버설 조인트.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 스프링 탭은 부품의 치수상 가변을 고려하여 상기 제 1 표면에 의해 한정된 평면 이상의 예정된 거리를 연장하는 유니버설 조인트.
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