KR20070101017A - 유니버셜 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유니버셜 조인트는, 축부의 끝단에서 내측 방향으로 볼홈이 형성된 제 1 샤프트와, 상기 제 1 샤프트의 볼홈의 내측으로 삽입되는 조인트 볼이 형성된 제 2 샤프트를 포함하고; 상기 제 1 샤프트의 볼홈에는 상기 조인트 볼이 강제 압입된 상태로 삽입되어 이탈하지 않도록 하는 지지돌기 또는 압입홈부가 구비됨으로써, 조립 구조가 간단하고, 조인트 연결 구조의 신뢰성이 향상됨과 아울러 장시간 사용에도 마모 발생 등을 최소화하여 내구성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

모형 자동차, 조인트 축, 조인트 볼, 볼홈, 압입, 돌기, 홈부, 추진축

Description

유니버셜 조인트{Universal joint}

도 1은 종래 유니버셜 조인트의 연결 전 상태의 사시도,

도 2는 종래 유니버셜 조인트가 연결된 상태의 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 제 1 샤프트가 도시된 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 연결 전 상태의 단면도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트가 연결된 상태의 단면도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 제 1 샤프트가 도시된 단면도,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 연결 전 상태의 단면도,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트가 연결된 상태의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 제 1 샤프트 52 : 축부

54 : 조인트부 55 : 플랜지부

56 : 볼홈 57 : 경사홈

58 : 슬릿 60 : 제 2 샤프트

62 : 축부 64 : 조인트 볼

65 : 축홀 70 : 백업 볼

80 : 지지돌기 90 : 압입홈부

본 발명은 모형 자동차 등에 이용되는 유니버셜 조인트에 관한 것으로서, 특히 돌기 또는 홈부를 이용하여 조인트 볼을 압입하여 결합함으로써 구조가 간단하면서도 내구성이 향상될 수 있도록 한 유니버셜 조인트에 관한 것이다.

일반적으로 유니버셜 조인트는 변속기의 출력축과 차동장치 사이에 구비되는 추진축을 연결하는 장치로서, 서로 연결된 두 축이 만나는 각의 변화가 가능하면서 동력 전달이 이루어지게 하는 경우에 사용된다.

도 1은 종래 유니버셜 조인트의 연결 전 상태의 사시도이고, 도 2는 종래 유니버셜 조인트가 연결된 상태의 일부 절개도로서, 일반적으로 모형 자동차 등에서 사용되고 있는 것을 도시한 것이다.

종래 유니버셜 조인트는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 변속기의 출력축에 상당하는 제 1 샤프트(10)와 추진축에 상당하는 제 2 샤프트(20)를 연결하게 된 다. 여기서 제 2 샤프트(20)와 차동장치 쪽과 연결되는 유니버셜 조인트 부분은 생략하고 제 1 샤프트(10)와 제 2 샤프트(20)에 대하여 설명하면 다음과 같다.

상기 제 1 샤프트(10)는 축부(12)의 한쪽 끝단에 제 2 샤프트(20)의 끝부분이 삽입될 수 있도록 홈 구조를 갖는 조인트부(14)가 형성되되, 이 조인트부(14)는 내측으로부터 볼홈(16)과 경사홈(17)이 형성된다.

또한 상기 조인트부(14)는 후술할 제 2 샤프트(20)의 조인트 축(26)이 삽입될 수 있도록 끝단으로부터 내측 방향으로 개방된 구조를 갖는 슬릿(slit)(18)이 형성되고, 상기 볼홈(16) 내부로 삽입되는 제 2 샤프트(20)의 조인트 볼(24)이 이탈하지 않도록 아래에 설명할 조인트 핀(30)이 관통되는 복수개의 핀홀(19)이 형성된다.

상기 제 2 샤프트(20)는 축부(22)의 한쪽 끝단에 조인트 볼(24)이 형성되고, 상기 조인트 볼(24)의 양쪽에는 상기 축부(12)와 직교되는 방향으로 조인트 축(26)이 돌출된다. 따라서 상기 조인트 볼(24)은 상기 제 1 샤프트(10)의 볼홈(16) 내부에 삽입되고, 상기 조인트 축(26)은 상기 제 1 샤프트(10)의 슬릿(18)에 삽입된 상태로 있게 된다.

한편, 상기 제 2 샤프트(20)의 다른 쪽 끝단에도 차동 장치 등의 다른 축과 유니버셜 조인트 구조로 연결되도록 조인트 볼(28) 및 조인트 축이 구비된다.

상기 조인트 핀(30)은 상기 제 2 샤프트(20)의 조인트 볼(24)이 상기 제 1 샤프트(10)의 볼홈(16)에 삽입된 상태에서 상기 핀홀(19)에 각각 삽입됨으로써 상기 조인트 볼(24)이 상기 볼홈(16)에서 이탈하지 않도록 연결하게 된다.

이와 같은 종래 기술의 유니버셜 조인트는 일정 각도 내에서 제 1 샤프트(10) 축을 중심으로 제 2 샤프트(20) 축이 자유롭게 움직이면서 제 1 샤프트(10) 축을 통해 전달되는 회전 동력을 차동장치 등에 전달할 수 있게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술의 유니버셜 조인트는, 상기 제 1 샤프트(10)의 볼홈(16)에 삽입된 제 2 샤프트(20)의 조인트 볼(24)이 이탈하지 않도록 조인트 핀(30)을 이용하게 되는데, 상기 조인트 핀(30)이 삽입되는 핀홀(19)은 직경이 작은 미세한 구멍으로서 가공이 쉽지 않을 뿐만 아니라 잘못 가공되면 제 1 샤프트(10)로부터 제 2 샤프트(20)가 쉽게 이탈하게 되거나, 제 1 샤프트(10)에 연결된 제 2 샤프트(20)의 움직임이 자유롭지 못하여 유니버셜 조인트 기능이 현저히 떨어질 수 있는 문제점이 있다.

특히 상기한 종래의 유니버셜 조인트는, 구형인 조인트 볼(24)에 직선형인 조인트 핀(30)이 접촉되어 지지할 때 점접촉 방식으로 지지하기 때문에 조인트 볼(24)의 지지 구조가 취약하여, 조인트 핀(30)이 쉽게 마모될 수 있는 등 전체적으로 조인트의 내구성이 떨어지는 문제점도 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 조인트 볼이 삽입되는 부분에 볼을 지지하는 지지돌기나 압입홈부를 형성하여 압입하여 결합할 수 있도록 구성함으로써 전체적인 구조를 간단히 하면서 내구 성능을 향상시킬 수 있는 유니버셜 조인트를 제공하는 데 목적이 있다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 유니버셜 조인트는, 축부의 끝단에서 내측 방향으로 볼홈이 형성된 제 1 샤프트와, 상기 제 1 샤프트의 볼홈의 내측으로 삽입되는 조인트 볼이 형성된 제 2 샤프트를 포함하고; 상기 제 1 샤프트의 볼홈에는 상기 조인트 볼이 강제 압입된 상태로 삽입되어 이탈하지 않도록 하는 압입 고정수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 압입 고정수단은 상기 볼홈의 입구 쪽에 형성되어 상기 조인트 볼이 빠지는 것을 방지하는 지지돌기로 구성될 수 있다.

이때, 상기 지지돌기는 상기 볼홈의 내측면에 원형 링 형상으로 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 압입 고정수단은 상기 볼홈의 내측면에 형성되어 상기 조인트 볼의 일부가 끼워진 상태에서 빠지는 것을 방지하는 압입홈부로 구성될 수 있다.

이때, 상기 압입홈부의 깊이를 이루는 반경은 상기 조인트 볼의 둘레 반경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 제 1 샤프트가 도시된 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 연결 전 상태의 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트가 연결된 상태의 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트는, 크게 제 1 샤프트(50)와, 상기 제 1 샤프트(50)와 유니버셜 조인트 방식으로 연결되는 제 2 샤프트(60)로 구성된다.

상기에서 제 1 샤프트(50)는 통상 모형 자동차 등에서 변속기의 출력축 부분에 해당하거나 이와 연결되는 부분이고, 상기 제 2 샤프트(60)는 차동 장치 등에 동력을 전달하는 추진축에 해당하는 부분이다. 물론, 이와 같은 연결 구성은 하나의 예시에 불과하고 이외에도 회전 동력을 전달할 때 각도가 변화될 수 있는 기계 기구이면 다양하게 적용 가능함은 물론이다.

이와 같은 본 발명에 따른 유니버셜 조인트의 각 구성 부분에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 제 1 샤프트(50)는 축부(52)의 끝단에 확장된 원통 구조를 갖는 조인트부(54)가 형성되는데, 이 조인트부(54)의 내측에는 상기 제 2 샤프트(60)가 삽입되어 연결되는 경사홈(57)과 볼홈(56)이 연속하여 형성된다.

여기서 상기 볼홈(56)은 제 2 샤프트(60)의 조인트 볼(64)이 안착되는 부분이고, 상기 경사홈(57)은 제 2 샤프트(60)가 일정 각도 내에서 유동하면서 간섭이 발생하지 않도록 확장된 구조를 갖는 부분이다.

또한 상기 조인트부(54)는 그 끝단부에 확장된 구조의 플랜지부(55)를 갖고, 그 양측면에 후술할 상기 제 2 샤프트(60)의 조인트 축(26)이 삽입되도록 슬릿(58)이 길게 형성된다.

특히, 상기 볼홈(56)의 내측면에는 후술할 조인트 볼(64)이 강제 압입되어 삽입된 다음, 빠지지 않도록 하는 압입 고정수단이 구비되는데, 본 실시예에서는 볼홈(56)의 입구쪽에 돌출되게 형성되는 지지돌기(80)를 예시한다.

상기 지지돌기(80)는 원형 링 구조로 돌출되는 것이 바람직하고, 실시 조건에 따라서는 원형 링이 끊어진 모양으로 복수의 지지돌기가 형성된 구조로 구성하는 것도 가능하다.

이와 같은 지지돌기(80)는 상기 조인트 볼(64)을 압입 기계를 이용하여 강제로 압입한 후에는 상기 조인트 볼이 빠지지 않을 정도로 돌출되는 것이 바람직한데, 상기 볼홈(56)의 내측면으로부터 높이가 0.2mm ~ 0.3mm 정도가 되도록 형성되는 것이 좋다.

다음, 상기 제 2 샤프트(60)는 상기 제 1 샤프트(50)에 대응되는 축부(62)의 끝단에 상기 볼홈(56)의 내측으로 강제 압입되어 안착되는 조인트 볼(64)이 구비된다.

상기 조인트 볼(64)의 양쪽에는 상기 제 1 샤프트(50)의 슬릿(58)에 삽입되어 결합되도록 축부(62)와 직교하는 방향으로 조인트 축(65)이 돌출된다.

한편, 상기 제 1 샤프트(50)의 볼홈(56)의 내측 중앙부에는 상기 조인트 볼(64)의 끝단부에 접촉하어 구름운동하면서 상기 조인트 볼(64)이 움직일 때 저항을 줄일 수 있도록 하는 백업 볼(70)이 구비된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 조립과정을 설명하면 다음과 같다.

상기 제 1 샤프트(50)의 볼홈(56)의 내측에 백업 볼(70)을 삽입한다.

이후 제 2 샤프트(60)의 조인트 볼(64)을 제 1 샤프트(50)의 볼홈(56)의 앞쪽에 위치시킨 상태에서, 압입 기계를 이용하여 제 2 샤프트(60)를 제 1 샤프트(50) 쪽으로 이동시키면, 상기 조인트 볼(64)이 지지돌기(80)를 넘어 볼홈(56)의 내측으로 강제 삽입된다.

이후 상기 조인트 볼(64)은 상기 지지돌기(80)의 안쪽 부분에 강제 압입된 상태로 결합되어 안착되게 되므로, 상기 볼홈(56)에서 이탈하지 않고 안정되게 결합된 상태에서, 제 2 샤프트(60)가 제 1 샤프트(50)에 대하여 일정 각도 내에서 자유롭게 움직이면서 회전 동력을 전달할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 제 1 샤프트가 도시된 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 연결 전 상태의 단면도이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트가 연결된 상태의 단면도이다.

본 실시예를 설명함에 있어서 전술한 일 실시예의 구성과 동일 유사한 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 압입 고정수단은, 전술한 일 실시예에서 지지돌기(80)가 형성된 것과는 달리, 볼홈(56)의 중앙 부근에 압입홈부(90)가 형성된다.

즉, 상기 압입홈부(90)는 상기 볼홈(56)의 내주면에서 상기 조인트 볼(64)이 완전히 삽입된 후에 조인트 볼(64)이 볼홈(56)에 접촉되는 부분의 위치에 형성된다.

이와 같은 상기 볼홈(56)의 외경은 조인트 볼(64)의 외경보다는 약간 작게 형성되고, 상기 압입홈부(90)는 상기 조인트 볼(64)의 외경과 같거나 약간 크게 형성된다.

또한 상기 압입홈부(90)는 그 깊이를 이루는 반경은 상기 조인트 볼(64)의 둘레 반경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이 압입홈부(90)의 반경이 조인트 볼(64)의 반경보다 크게 형성되는 이유는, 압입홈부(90)의 반경이 조인트 볼(64)의 반경보다 작을 경우에 실제 조인트 볼(64)이 움직일 때 볼홈(56)의 내주면과 압입홈부(90)가 만나는 변곡점 부분에서 저항이 크게 형성될 수 있기 때문이다.

아울러, 상기 압입홈부(90)의 깊이는 0.2mm ~ 0.3mm 정도로 미세하게 가공하여 형성하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트도 전술한 일 실시예에서와 같이 조인트 볼(64)을 볼홈(56)에 강제 압입하는 방식으로 밀어 넣게 되면, 조인트 볼(64)의 최외곽 둘레면이 볼홈(56)의 압입홈부(90)에 삽입되어 안착되면서, 이탈하지 않게 된다.

이와 같이 상호 조립되면, 사익 제 2 샤프트(60)가 제 1 샤프트(50)에 대하여 일정 각도 내에서 자유롭게 움직이면서 회전 동력을 전달하게 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 유니버셜 조인트는, 조인트 볼이 삽입되는 부분에 지지돌기 또는 압입홈부로 이루어진 압입 고정수단을 구비하여 압입하여 조립할 수 있도록 구성됨으로써, 조립 구조가 간단하고, 종래에 가공이 어려웠던 핀홀 등이 삭제되므로 주요 부분의 가공이 용이해지는 이점이 있다.

또한 본 발명은 제 1 샤프트의 볼홈 내에 압입 고정수단을 형성하여 이에 결합되는 조인트 볼을 지지함으로써, 종래의 점접촉 지지방식과는 달리 선접촉 지지 방식으로 조인트 볼을 안정되게 지지하게 되므로, 조인트 연결 구조의 신뢰성이 향상됨과 아울러 장시간 사용에도 마모 발생 등을 최소화하여 내구성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 축부의 끝단에서 내측 방향으로 볼홈이 형성된 제 1 샤프트와, 상기 제 1 샤프트의 볼홈의 내측으로 삽입되는 조인트 볼이 형성된 제 2 샤프트를 포함하고;

   상기 제 1 샤프트의 볼홈에는 상기 조인트 볼이 강제 압입된 상태로 삽입되어 이탈하지 않도록 하는 압입 고정수단이 구비된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 압입 고정수단은 상기 볼홈의 입구 쪽에 형성되어 상기 조인트 볼이 빠지는 것을 방지하는 지지돌기로 구성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 지지돌기는 상기 볼홈의 내측면에 원형 링 형상으로 돌출된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 압입 고정수단은 상기 볼홈의 내측면에 형성되어 상기 조인트 볼의 일부가 끼워진 상태에서 빠지는 것을 방지하는 압입홈부로 구성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 압입홈부의 깊이를 이루는 반경은 상기 조인트 볼의 둘레 반경보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.

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