KR200217981Y1 - 요오크 유닛 - Google Patents

Abstract

두 축선이 소정의 각도로 배열된 두 개의 샤프트를 연결하기 위한 요오크 유닛이 개시된다. 상기 요오크 유닛은 샤프트를 수납하는 요오크부, 상기 요오크부에 수납된 샤프트를 이동가능하게 고정시키는 볼트, 상기 볼트의 둘레에 외삽되는 원통형 리테이너 및 상기 요오크부의 슬롯을 통해 상기 리테이너에 결합되는 인써터를 구비한다. 상기 요오크부에 샤프트를 삽입한 상태에서 상기 샤프트의 홈에 배치되도록 원통형 리테이너를 요오크부의 관통공 내로 삽입 연장시킨 후, 볼트를 상기 원통형 리테이너 내로 관통 연장시켜 상기 요오크부중 하나에 나사결합시켜 조립한다. 원통형 리테이너를 이용하여 샤프트가 그 축선 방향으로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상기 요크부의 슬롯에 인써터를 삽입시키므로써 외부적인 충격이 가해지거나 볼트 체결시 22∼33(N-m)의 체결 토오크를 주는 경우 핀패스 게이지(pin pass gauge)가 지름 15.976㎜인 축을 통과시켰을 때 인서터가 없으면 변형으로 인하여 통과되지 않으며, 이를 사용하지 않기 때문에 슬롯의 폭이 일정하게 유지될 수 있다. 원통형 리테이너에 의해 체결부재와 샤프트 사이의 마찰을 제거함으로써, 체결부재와 샤프트의 마모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 금속끼리의 접촉에 의한 소음 및 국부적인 전기적 부식을 감소시킬 수 있다.

Description

요오크 유닛{YOKE UNIT}

본 고안은 요오크 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차용 조향핸들의 회전력 전달에 사용되는 요오크 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 요오크 유닛은 두 개의 샤프트를 연결하는데 사용된다. 상기 요오크 유닛은 직선으로 배열된 두 개의 샤프트를 연결하기 위한 요오크 유닛과 축선이 소정의 각도를 이루도록 배열된 두 개의 샤프트를 연결하기 위한 요오크 유닛이 있다.

상기 직선의 두 샤프트를 연결하기 위한 요오크 유닛은 플랜지 이음에 주로 이용되며, 소정의 각도로 배열된 두 개의 샤프트를 연결하기 위한 요오크 유닛은 유니버셜 조인트가 주로 이용된다.

특히, 유니버셜 조인트로서 이용되는 요오크 유닛은 두 개의 요오크 유닛이 스파이더(spider)에 의해 상호 이동가능하게 결합되는 구성을 취하고 있는데, 스티어링 샤프트와 연결되는 요오크를 스테이크(stake) 요오크 유닛이라 하며, 커넥팅 샤프트와 연결되는 요오크를 클램프(clamp) 요오크 유닛이라 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 클램프 요오크 유닛(10)의 사시도로, 도 1에는 회전력을 전달하는 샤프트(20)와 클램프 요오크 유닛(10)이 분리되어 있다. 도 1로 나타낸 바와 같이, 종래 기술에 따른 클램프 요오크 유닛(10)는, 한 쌍의 요오크부(12, 14), 상기 요오크부(12, 14)에서 일방향으로 평행하게 연장되는 날개부(12a, 14a), 그리고 상기 샤프트(20)가 상기 요오크부(12, 14)에 삽입된 상태에서 상기 요오크부(12, 14)를 가로질러 연장되어 상기 샤프트(20)에 상기 요오크부(12, 14)를 연결 고정하는 체결부재를 구비한다.

상기 날개부(12a, 14a)에는 관통공이 형성되어 있고, 이 관통공에는 스파이더가 결합된다. 상기 체결부재는 볼트(18)와, 이 볼트에 의해 나사결합되도록 조향핸들의 방향에 따라 상기 요오크부(12, 14)중 어느 하나에 탭핑가공된 암나사부를 포함한다.

보다 구체적으로는, 상기 요오크부(12, 14)의 어느 하나에는 상기 볼트(18)의 몸체가 통과하는 관통공이 형성되어 있고, 나머지 하나에는 상기 볼트(18)의 수나사부와 나사결합되는 암나사부가 형성되어 있다. 상기 샤프트(20)의 일단부 상면에는 소정의 깊이를 갖는 홈이 형성되어 있다.

상기 요오크부(12, 14)에 대한 상기 샤프트(20)의 연결시, 상기 샤프트(20)가 상기 요오크부(12, 14) 사이로 삽입된 후, 상기 요오크부(12, 14)의 관통공과 상기 샤프트(20)의 홈이 정열된 상태에서 체결부재의 볼트(18)가 상기 요오크부(12, 14)의 관통공을 통과하여 상기 샤프트(20)의 홈 위를 통과하여 상기 요오크부의 암나사부에 결합된다.

따라서, 상기 요오크부(12, 14)의 어느 하나에 형성된 관통공을 통과한 볼트(18)는 상기 요오크부의 다른 하나에 형성된 나사부에 나사결합됨으로써, 상기 요오크부(12, 14) 사이에 삽입된 상기 샤프트(20)는 견고하게 고정된다. 한편, 다른 일 샤프트(도시않됨)는 상기 스테이크 요오크 유닛과 결합되고, 이 스테이크 요오크 유닛은 상기 날개부(12a, 14a)의 관통공에 결합되는 스파이더에 의해 클램프 요오크 유닛(100)과 결합된다.

상술한 바와 같이 조립된 클램프 요오크 유닛(10)은, 상기 샤프트(20)가 다른 일 샤프트와 소정 각도를 이루도록 배열되어도 회전력을 전달하게 된다.

그러나, 상술한 클램프 요오크 유닛(10)은, 상기 샤프트(20)가 회전하는 동안에 상기 샤프트(20)와 상기 볼트(18)의 마찰로 인해 소음이 발생할 뿐만 아니라 마모를 유발하게 되는 문제점이 있다.

또한, 상기 볼트(18)의 체결시 상기 요크부(12, 14) 사이의 슬롯의 폭이 변형될 수 있는데, 이 경우 날개부(12a, 14a)가 상대적으로 심하게 변형되어 요오크 장치의 원할한 작동을 방해하게 된다.

따라서, 본 고안은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 고안의 목적은, 샤프트가 그 축선 방향으로 이동하는 것을 방지하는 한편, 샤프트의 회전시 샤프트와의 마찰로 인한 소음을 방지하거나 감소시킬 수 있는 요오크 유닛을 제공하는 것이다. 또한, 본 고안은 요오크부 사이의 간격을 균일하게 유지시키므로써 장치의 원할한 작동을 보장하는 요오크 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 요오크 유닛의 분해 사시도이다.

도 2는 본 고안의 제1 실시예에 따른 요오크 유닛의 분해 사시도이다.

도 3은 도 2의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 취한 단면도이다.

도 4는 도 2의 선 Ⅳ-Ⅳ를 따라 취한 단면도이다.

도 5는 본 고안의 제2 실시예에 따른 요오크 유닛의 분해 사시도이다.

도 6은 도 5에 도시된 원통형 리테이너와 인써터의 결합도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 500: 요오크 유닛 112, 114: 요오크부

115: 슬롯 116, 118: 날개부

122: 체결부재 124: 리테이너

200: 샤프트 300: 인써터(inserter)

310: 결합홈

상술한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 본 고안은, 상측부에 관통공이 형성되어 있으며, 제1 샤프트의 일단을 수납하고, 상부에는 소정의 슬롯이 형성되어 있는 요오크부; 상기 요오크부의 일측에 일체로 평행하게 연장되고, 상기 요오크부의 타측에 스파이더가 결합되는 관통공이 형성된 날개부; 상기 요오크부와 나사결합되어 상기 요오크부를 상기 제1 샤프트에 견고하게 고정시키기 위한 체결부재; 및 상기 요오크부의 상기 관통공에 삽입되어, 상기 제1 샤프트가 상기 요오크부내에서 그 축선방향으로 이동하는 것을 억제하기 위한 원통형 리테이너를 구비하는 요오크 유닛을 제공한다.

상기 원통형 리테이너는, 내열성, 내마모성 및 고탄성을 가진 합성수지로 제작한다.

상기 요오크 유닛은 상기 요오크부의 슬롯에 삽입되어 상기 원통형 리테이너와 결합되므로써 상기 요오크부의 슬롯의 간격을 일정하게 유지시켜 주는 인써터를 추가로 구비한다.

상기 요오크부중 어느 하나에 형성된 관통공에는 계단부가 형성되어 있으며, 상기 원통형 리테이너가 상기 요오크부중 다른 하나에 형성된 관통공을 관통 연장하여 상기 요오크부중 하나에 형성된 계단부까지 연장된다.

상기 체결부재는 상기 요오크부에 수용된 상기 원통형 리테이너를 관통 연장하여 상기 요오크부중 하나에 형성된 관통공에서 나사 결합한다.

이와 같이 구성된 본 고안에 따른 요오크 유닛은, 회전력을 전달하는 샤프트를 견고하게 연결 고정할 수 있다. 또한, 샤프트의 회전시 샤프트와 요오크부 사이의 마찰로 인한 소음을 방지하거나 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 샤프트를 연결할 경우, 요오크부의 슬롯의 간격을 일정하게 유지시켜 주므로 장치의 안정적인 작동을 보장해 준다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 실시예에 따른 요오크 유닛(100)에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 고안의 제1 실시예에 따른 요오크 유닛(100)의 사시도이다. 도 2로 나타낸 바와 같이, 본 고안의 제1 실시예에 따른 요오크 유닛(100)은 그 상측부에 관통공이 형성되어 있으며, 제1 샤프트(200)의 일단을 수납하는 요오크부(112, 114)를 구비한다. 상기 요오크부(112, 114)의 일측에는 날개부(116, 118)가 일체로 평행하게 형성된다. 상기 날개부(116, 118)의 말단부에는 스파이더가 결합되고, 이 스파이더는 스테이크 요오크 유닛과 결합되고, 이 스테이크 요오크 유닛은 제2 샤프트(스티어링 샤프트)와 연결된다. 이에 의해 상기 제1 샤프트(커넥팅 샤프트)(200)의 회전력은 제2 샤프트로 전달한다. 체결부재(122)는 상기 요오크부(112, 114)와 나사 결합되어 상기 요오크부(112, 114)를 상기 제1 샤프트(200)에 견고하게 고정시킨다. 상기 체결부재(122)는 볼트를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 요오크부(112, 114)는 일체로 형성되며 그 하부에는 상기 제1 샤프트(200)의 단면 형상과 동일한 형상을 갖는 공간이 형성되어 있으며, 그 상부에는 상기 공간과 연통하는 슬롯이 형성되어 있다. 한편, 상기 각각의 요오크부(112, 114)의 상부에는 관통공이 서로 대향되도록 형성되어 있다.

도 4로 나타낸 바와 같이, 상기 요오크부(112, 114)중 하나의 관통공(112)에는 계단부가 형성되어 있다. 상기 계단부를 기준으로 상기 관통공은 상호 다른 직경을 가진 부분들로 나누어진다. 이들중 소직경 부분의 관통공에는, 구체적으로 상기 요오크부(112, 114)중 어느 하나(112)의 외측으로 연장되는 관통공에는 나사부가 형성되어 있으며, 상기 관통공의 소직경 부분의 평균직경은 상기 체결부재(122), 즉 볼트의 평균직경과 동일하다.

한편, 상기 날개부(116, 118)는 상기 요오크부(112, 114) 각각의 일측에서 일방향으로 평행하게 연장된다. 상기 날개부(116, 118) 각각의 말단부에는 소정의 직경을 갖는 관통공이 형성되어 있다. 상기 날개부(116, 118)의 말단부에 각각 형성된 관통공은 모두 동일한 직경으로 형성된다.

상술한 바와 달리, 상기 날개부(116, 118)의 말단부에 각각 형성된 관통공은, 하나의 날개부(116)에서 다른 하나의 날개부(118) 쪽으로 그 내주면을 소정 각도로 경사진 테이퍼가공을 할 수도 있다. 따라서, 상기 날개부(116, 118)의 말단부에 형성된 관통공에 삽입되는 스파이더도 상기 관통공의 내주면에 형성된 테이퍼와 동일한 각도로 테이퍼 가공될 수 있다.

이와 같이 테이퍼진 스파이더를 사용하여 상기 스테이크 요오크 유닛을 상기 클램프 요오크 유닛(100)과 결합시키는 경우, 상기 날개부(116, 118)중 관통공의 직경이 큰 날개부(116)의 관통공으로 스파이더를 삽입시키고 나서, 상기 제2 샤프트와 상기 날개부(116, 118)중 다른 하나의 관통공(118)으로 삽입시켜 연결한다. 그 후, 상기 상기 날개부(116, 118)의 관통공으로부터의 스파이더의 분리를 방지하기 위해 스냅링 또는 키이가 억지끼워맞춤된다.

도 2 내지 도 4로 나타낸 바와 같이, 본 고안에 따르면, 상기 요오크 유닛(100)는, 상기 제1 샤프트(200)의 홈에 배치되도록 상기 요오크부(112, 114)의 상기 관통공에 삽입되어, 상기 제1 샤프트(200)가 상기 요오크부(112, 114)내에서 그 축선방향으로 이동 및 이에 의한 마찰소음을 억제하기 위한 원통형 리테이너(124)를 구비한다.

상기 원통형 리테이너(124)는, 내열성, 내마모성 및 고탄성을 가진 합성수지, 예컨대 나일론 6, 나일론 66, 폴리프로필렌, 또는 아세탈 수지로 제작할 수 있다. 상기 원통형 리테이너(124)는, 상기 요오크부(112, 114) 중 하나의 폭 보다 길이가 길며, 상기 한 쌍의 요오크부(112, 114)의 전체 폭 보다는 길이가 짧으며, 그 길이는 한 쌍의 요오크부(112, 114) 전체 폭의 2/3 내지 3/4 정도가 바람직하다.

상기 원통형 리테이너(124)로는, 일단부측의 주연부를 따라 플랜지가 형성된 리테이너 또는 일단부측에서 그로부터 일정 길이 만큼 떨어진 위치까지 주연부를 따라 테이퍼진 리테이너를 사용할 수도 있다. 또한, 상기 원통형 리테이너(124)는, 일체로 구성하거나, 두 개 이상의 부분으로 분할하여 구성할 수도 있다.

상기 원통형 리테이너(124)는 상기 요오크부(112, 114) 중 다른 하나(114)에 형성된 관통공을 관통 연장하여 상기 요오크부(112, 114) 중 하나(112)에 형성된 계단부까지 연장되도록 관통공에 수용되는 것이 바람직하다.

상기 체결부재(122)는 상기 요오크부(112, 114)에 수용된 상기 원통형 리테이너(124)를 관통 연장하여 상기 요오크부(112, 114)중 어느 하나(112)에 형성된 관통공과 나사 결합한다. 이때, 상기 체결부재(122)는 상기 요오크부(112, 114) 중 하나에 형성된 관통공의 소직경 부분과 나사결합됨으로써, 상기 요오크부(112, 114) 사이의 간격은 상기 원통형 리테이너(124)에 의해 일정하게 유지될 수 있다.

이때, 상기 요오크부(112, 114)는 그 사이에 삽입 배치된 상기 제1 샤프트(200)에 밀착되면서 서로를 향해 이동하기 때문에 상기 제1 샤프트(200)에 견고하게 고정된다.

한편, 도 5에는 본 고안의 제2 실시예에 따른 요오크 유닛(500)이 도시되어 있다. 본 고안의 제2 실시예에 따른 요오크 유닛(500)은 인써터(inserter; 300)를 추가로 구비한 구조를 갖고 있다.

본 고안의 제2 실시예에 따르면, 상기 인써터(300)는 상기 요오크부(112, 114)의 상부에 형성되는 슬롯(115)에 압입되므로써 상기 슬롯(115)의 간격을 일정하게 유지시키는 기능을 한다.

따라서, 볼트 체결시 또는 외부 충격 발생시 상기 슬롯(115)에 변형이 발생되는 것이 방지되므로 요오크 유닛(500)의 안정적인 작동이 보장될 수 있다.

도6에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 인써터(300)의 하부에는 결합홈(310)이 형성되어 있으며, 상기 결합홈(310)은 상기 원통형 리테이너(124)에 고정적으로 결합되도록 되어 있다.

상기 인써터(300)는 상기 요오크부(112, 114)와의 마찰등에 의한 충격이 완충될 수 있도록 합성수지로 제작되는 것이 바람직하다.

이하, 본 고안에 따른 요오크 유닛의 작동 관계를 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 고안에 따른 요오크 유닛을 조립할 시, 먼저 상기 제1 샤프트(200)를 상기 요오크부(112, 114) 사이의 공간내로 삽입한다. 이때, 상기 제1 샤프트(200)의 단부 상면에 형성된 홈이 상기 요오크부(112, 114)에 형성된 관통공과 일직선상에 위치하도록 상기 제1 샤프트(200)를 상기 요오크부(112, 114) 사이의 공간에 배치한다.

상기 요오크부(112, 114) 사이의 공간에 상기 제1 샤프트(200)를 배치한 후에는, 상기 요오크부(112, 114)에 형성된 관통공 내로 상기 원통형 리테이너(124)를 연장시켜, 그 선단부가 상기 요오크부(112, 114) 중 하나의 관통공에 형성된 계단부까지 도달하도록 밀어 넣는다. 한편, 상기 원통형 리테이너(124)를 상기 요오크부(112, 114)에 형성된 관통공 내로 삽입 연장시키는 동안에 상기 원통형 리테이너(124)가 상기 제1 샤프트(200)의 단부 상면에 형성된 홈을 가로질러 연장하도록 상기 요오크부(112, 114)에 대한 상기 제1 샤프트(200)의 위치를 조절하여야 한다.

이어서, 상기 요오크부(112, 114)의 상면에 형성된 슬롯을 통해 상기 인써터(300)를 압입시킨다. 이때, 상기 인써터(300)의 하부에 형성되어 있는 결합홈(310)을 상기 리테이너(124)의 둘레에 결합시킨다.

이어서, 상기 체결부재(122), 예컨대 볼트를 상기 원통형 리테이너(124) 내로 삽입 연장시킨 후, 상기 요오크부(112, 114) 중 하나(112)에 형성된 관통공과 나사 결합시킨다. 계속해서, 상기 볼트(122)를 조임으로써, 상기 요오크부(112, 114)가 서로를 향해 이동하면서 상기 제1 샤프트(200)에 견고하게 고정되도록 한다. 이때, 상기 요오크부(112, 114)가 상기 인써터(300)에 의해 그 이동이 제한될 때 까지 상기 볼트(122)를 조여준다.

최종적으로, 상기 스파이더를 상기 날개부(116, 118) 중 하나에 형성된 관통공과 상기 제2 샤프트 및 상기 날개부(116, 118) 중 다른 하나에 형성된 관통공 순으로 관통 연장시켜, 본 고안에 따른 상기 요오크 유닛과 상기 제2 샤프트를 연결한다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 상기 요오크 유닛을 이용하여 상기 제1 샤프트(200)와 상기 제2 샤프트를 연결함으로써, 상기 제1 샤프트(200)와 상기 제2 샤프트가 소정의 각도를 이루도록 배열되더라도, 상기 제1 샤프트(200) 또는 상기 제2 샤프트의 회전력을 상기 제2 샤프트 또는 상기 제1 샤프트(200) 쪽으로 전달할 수 있다.

상술한 본 고안의 일실시예 따른 요오크 유닛는, 체결부재와 제1 샤프트 사이에 합성수지로 제조된 리테이너가 배치되기 때문에, 상기 제1 샤프트가 상기 요오크부 사이에서 그 축선 방향으로 이동 및 이에 의한 마찰 소음을 억제할 수 있다.

한편, 본 고안에 따른 요오크 유닛은, 샤프트의 회전시 샤프트와 요오크부 사이의 마찰로 인한 소음을 방지하거나 감소시킬 수 있으며, 국부적인 전기적 부식을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안의 요오크 유닛은, 상기 제1 샤프트를 요오크부에 연결하는 경우 조립이 용이하며, 그 결과 작업 능률을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.

아울러, 상기 요오크부의 슬롯에 삽입되는 인써터에 의해 상기 요오크부 간의 거리가 일정하게 유지되기 때문에, 볼트 체결시 또는 외부 충격 발생시 요오크부의 변형이 발생하여 날개부를 변형시키는 문제가 방지될 수 있다.

상술한 바와 같이 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 일 실시예를 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 본 고안의 청구범위는 상술한 실시예만으로 한정되지 않으며 변형 및 변경가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims (6)

1. 그 상측부에 관통공이 형성되어 있으며, 그 하부에는 제1 샤프트를 수납하는 수납공이 형성되어 있고, 그 상부에는 상기 수납공에 연통되는 슬롯이 형성되어 있는 요오크부;

   상기 요오크부의 일측에 일체로 평행하게 연장되고, 상기 요오크부의 타측에 스파이더가 결합되는 관통공이 형성된 날개부;

   상기 요오크부와 나사결합되어 상기 요오크부를 상기 제1 샤프트에 견고하게 고정시키기 위한 체결부재; 및

   상기 요오크부의 상기 관통공에 삽입되어, 상기 제1 샤프트가 상기 요오크부내에서 그 축선방향으로 이동하는 것을 억제하기 위한 원통형 리테이너;를 구비하는 것을 특징으로 하는 요오크 유닛.
2. 제 1항에 있어서, 상기 요오크부의 슬롯에 삽입되어 상기 요오크부 사이의 거리를 일정하게 유지시켜주는 인써터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 요오크 유닛.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 인써터는 합성수지재로 제조되며, 상기 요오크부의 슬롯에 압입되고, 상기 인써터의 하부에는 상기 원통형 리테이너와 결합되는 결합홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 요오크 유닛.
4. 제 1항에 있어서, 상기 원통형 리테이너는 내열성, 내마모성 및 고탄성을 가진 합성수지로 제작하는 것을 특징으로 하는 요오크 유닛.
5. 제 1항에 있어서, 상기 요오크부에 형성된 하나의 관통공에는 계단부가 형성되어 있으며, 상기 원통형 리테이너가 상기 요오크부에 형성된 다른 하나의 관통공을 관통 연장하여 상기 요오크부의 하나의 관통공에 형성된 계단부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 요오크 유닛.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 체결부재는 상기 요오크부에 수용된 상기 원통형 리테이너를 관통 연장하여 상기 요오크부의 하나의 관통공에서 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 요오크 유닛.