KR20160002425U - 유니버셜 조인트의 결합 구조체 - Google Patents

유니버셜 조인트의 결합 구조체 Download PDF

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KR20160002425U
KR20160002425U KR2020160003081U KR20160003081U KR20160002425U KR 20160002425 U KR20160002425 U KR 20160002425U KR 2020160003081 U KR2020160003081 U KR 2020160003081U KR 20160003081 U KR20160003081 U KR 20160003081U KR 20160002425 U KR20160002425 U KR 20160002425U
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김태영
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남양공업주식회사
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Abstract

본 고안의 유니버셜 조인트의 결합 구조체는, 세레이션 홀이 형성되고, 조인트 회전 동작 가능한 요크; 단부가 상기 요크의 세레이션 홀에 수용되고, 볼트를 매개로 상기 요크에 구속되도록 결합되는 샤프트; 상기 볼트와의 접촉시 슬립 회전하도록 중공의 링 형태이며, 외주면이 단부 측으로 좁아지는 테이퍼 형태로 형성된 슬립부재; 및 상기 샤프트의 내부에 형성되고 내주면에 나사산이 형성된 중공부와, 상기 슬립부재를 관통하여 상기 중공부에 나사 결합되도록 단부 외주면에 나사산이 형성된 체결부재를 구성된 고정수단;를 포함하되, 상기 체결부재는 상기 중공부에 나사결합되는 체결부와, 상기 체결부와 외경 폭이 다른 단턱이 형성되고 상기 슬립부재를 관통하도록 결합되는 결합부와, 상기 슬립부재의 외측면과 접촉되어 상기 슬립부재를 상기 샤프트측으로 고정시키기 위한 고정부로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

유니버셜 조인트의 결합 구조체{Apparatus for preventing misassembling of a universal joint}
본 고안은 유니버셜 조인트의 결합 구조체에 관한 것으로, 특히 요크와 샤프트의 오조립을 방지함과 아울러, 오조립시 슬립부재의 슬립 회전에 의해 쉽게 인식할 수 있도록 그 구조가 개선된 유니버셜 조인트의 결합 구조체에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 스티어링 시스템은 운전자의 조작에 의해 회전 동작되는 스티어링 휠과, 스티어링 휠과 함께 연동 회전되는 스티어링 칼럼과, 스티어링 칼럼의 회전력을 직선 운동으로 변환하여 타이로드로 전달하기 위한 스티어링 기어박스와, 스티어링 칼럼과 스티어링 기어박스를 연결하는 스티어링 조인트를 포함하여 구성된다.
여기서, 스티어링 조인트는 유니버셜 조인트로 구성되어 양단에 요크가 배치되고, 요크는 스티어링 칼럼 및 스티어링 기어박스의 샤프트와 결합된다.
한편, 요크와 샤프트의 결합구조에 대해 보다 상세히 설명하면, 요크에는 세레이션 홀과 볼트 조립공이 형성되고, 볼트 조립공은 세레이션 홀에 직각인 방향으로 세레이션 홀과 연결되도록 형성된다.
그리고, 세레이션 홀에는 샤프트의 단부가 삽입되며, 샤프트의 단부에는 세레이션홈과 볼트 결합홈이 형성되고, 그 중 볼트 결합홈은 원주 방향을 따라 외주면 둘레에 오목하게 파여진 형태로 형성된다.
따라서, 요크의 세레이션 홀으로 샤프트의 단부를 완전히 삽입시킨 후, 요크의 볼트 조립공으로 (핀치)볼트를 조립시키면, 볼트는 샤프트의 볼트 결합홈을 통과하면서 구속되어 조립이 되며, 이로 인해 세레이션 홀으로 삽입된 샤프트의 단부 이탈이 방지되면서 요크와 샤프트의 조립이 완료된다.
그러나, 요크의 세레이션 홀측으로 샤프트의 단부를 완전히 삽입시키지 않은 상태에서 볼트를 조립시키게 되면, 볼트가 조립 정위치(샤프트의 볼트 결합홈)에 조립되지 못하고 오조립이 되기 때문에 샤프트가 볼트에 의해 구속되지 않은 상태가 된다.
이와 같이, 샤프트가 볼트에 의해 구속되지 않게 되면, 샤프트가 세레이션 홀로부터 빠질 우려가 있는데, 만약 주행 중 샤프트가 세레이션 홀로부터 빠지게 되면 스티어링 조인트를 통한 조향력의 전달이 불가능하게 되며 이는 결국 사고의 원인이 된다.
샤프트의 조립 도중에 이탈되는 경우에는 쉽게 오조립을 인식할 수 있지만, 볼트의 체결 토오크력에 따라 나사산이 세레이션 홈 부위와 억지 나사 결합될 수 있다. 이 경우에는 차체 조립이 완료된 후에도 오조립을 인식하지 못하는 경우가 발생하게 된다. 이로 인해 대형 안전 사고의 위험이 있다.
본 고안의 목적은 조향장치의 유니버셜 조인트의 조립시 샤프트와 요크 간의 오조립 발생을 쉽게 인식할 수 있도록 함으로써, 안전사고를 예방하고 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 유니버셜 조인트의 결합 구조체를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 유니버셜 조인트의 결합 구조체는, 세레이션 홀이 형성되고, 조인트 회전 동작 가능한 요크; 단부가 상기 요크의 세레이션 홀에 수용되고, 볼트를 매개로 상기 요크에 구속되도록 결합되는 샤프트; 상기 볼트와의 접촉시 슬립 회전하도록 중공의 링 형태이며, 외주면이 단부 측으로 좁아지는 테이퍼 형태로 형성된 슬립부재; 및 상기 샤프트의 내부에 형성되고 내주면에 나사산이 형성된 중공부와, 상기 슬립부재를 관통하여 상기 중공부에 나사 결합되도록 단부 외주면에 나사산이 형성된 체결부재를 구성된 고정수단;를 포함하되, 상기 체결부재는 상기 중공부에 나사결합되는 체결부와, 상기 체결부와 외경 폭이 다른 단턱이 형성되고 상기 슬립부재를 관통하도록 결합되는 결합부와, 상기 슬립부재의 외측면과 접촉되어 상기 슬립부재를 상기 샤프트측으로 고정시키기 위한 고정부로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 슬립부재의 단부 형태는 이중 각도로 경사진 이중 테이퍼 형태인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 슬립부재의 단부 형태는 단부측으로 갈수로 좁아지는 라운드 형태인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 체결부재의 결합부 길이는 상기 슬립부재의 길이보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 슬립부재는 상기 고정부와 접촉되는 일측 단부에 외측으로 돌출된 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 결합 구조체.
본 고안은 조향 샤프트와 요크 간의 조립시 오조립을 쉽게 인식하도록 그 구조가 개선된 것인 바, 이에 따르면 본 고안은 조립 작업 중 또는 차량 출고 전에 조향 장치의 오조립상태를 용이하게 식별할 수 있으므로, 안전사고를 예방할 수 있으며 제품 신뢰성을 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.
또한, 본 고안은 샤프트의 단부에 슬립부재가 고정수단을 매개로 체결되어 있으므로 슬립부재의 이탈을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 체결부재와 슬립부재 간의 결합구조 특성상 슬립부재의 슬립 회전에 제약을 갖지 않는 이점을 갖는다.
도 1은 본 고안에 따른 유니버셜 조인트의 결합 구조체의 일 실시 예를 나타낸 결합 상태도.
도 2는 본 고안 샤프트와 요크의 연결 상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 고안 주요부분에 대한 분해 사시도.
도 4는 본 고안 체결부재를 매개로 한 샤프트와 슬립부재의 결합 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 고안 샤프트와 요크의 오조립 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 고안 슬립부재의 다른 형태를 나타낸 분해 사시도.
도 7은 도 6의 결합상태를 나타낸 사시도.
도 8은 본 고안 슬립부재의 또 다른 형태를 나타낸 분해 사시도.
도 9는 도 8의 결합상태 단면도.
도 10은 본 고안 슬립부재와 체결부재의 다른 결합 예를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 1은 본 고안에 따른 유니버셜 조인트의 결합 구조체의 일 실시 예를 나타낸 결합 상태도이며, 도 2는 본 고안 샤프트와 요크의 연결 상태를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 고안 주요부분에 대한 분해 사시도이며, 도 4는 본 고안 체결부재를 매개로 한 샤프트와 슬립부재의 결합 상태를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 고안 샤프트와 요크의 오조립 상태를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 고안 슬립부재의 다른 형태를 나타낸 분해 사시도이고, 도 7은 도 6의 결합상태를 나타낸 사시도이며, 도 8은 본 고안 슬립부재의 또 다른 형태를 나타낸 분해 사시도이고, 도 9는 도 8의 결합상태 단면도이며, 도 10은 본 고안 슬립부재와 체결부재의 다른 결합 예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
본 고안은 조향 장치의 조립 공정중 또는 조립된 직후에 유니버셜 조인트의 오조립 상태를 쉽게 인식할 수 있도록 한 것이다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 고안자는 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 고안의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 고안의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
여기서 샤프트는 요크와 결합되는 스티어링 컬럼 샤프트이거나, 스티어링 기어박스측 피니언 샤프트를 채택할 수 있으며, 이하 "샤프트"로 혼용하기로 한다.
본 고안에 따른 유니버셜 조인트의 결합 구조체는, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명하면, 그 구성은 세레이션 홀(110)이 형성되고, 조인트 회전 동작 가능한 요크(100)와; 단부가 요크(100)의 세레이션 홀(110)에 수용되고, 볼트(150)를 매개로 요크(100)에 구속되도록 결합되며 내부에 암나사산을 갖는 중공부(15c)가 형성되는 샤프트(15)와; 세레이션 홀(110)에 수용되도록 샤프트(15)의 중공부(15c)에 체결되는 고정수단을 매개로 샤프트(15)의 단부에 밀착되게 결합되며, 볼트(150)와의 접촉시 슬립 회전되는 슬립부재(310):로 구성된다.
더 상세히 설명하면, 요크(100)는 세레이션 홀(110)의 직각방향으로 볼트(150)가 관통되도록 볼트 조립공(120)이 형성되어 있다.
볼트 조립공(120)은 공지의 구조와 동일하게 세레이션 홀(110)과 연통되도록 형성된다.
슬립부재(310)는 일측과 타측이 연통되는 중공(315)이 형성된 링 형태로 구성된다.
이로 인해 세레이션 홀(110) 내부에 수용되는 샤프트(15)의 전체 길이가 기존에 비해 길어지게 되므로, 샤프트(15)의 세레이션 부위를 축소시키고, 길어지게 된 길이만큼 요크(100)의 세레이션 홀(110) 깊이를 조정하는 것이 바람직하다.
샤프트(15)는 단부 외주면에 세레이션부(15a)와 볼트 결합홈(15b)이 형성되어 있다.
또한, 슬립부재(310)는 샤프트(15)가 요크(100)의 세레이션 홀(110) 내부로 용이하게 진입할 수 있도록 조립성을 향상시키기 위해서 단부측으로 갈수록 좁아지는 테이퍼 형태로 형성되는 것이 바람직하나, 굳이 이 구조에 한정하지는 아니한다.
이는 슬립부재(310)의 단부 형태가 다양한 형태(이중 테이퍼구조, 라운드구조등)로 적용될 수 있음을 의미한다.
이때, 요크(100)의 세레이션 홀(110)은 슬립부재(310)의 일단부 형상과 대응되는 형상으로 형성되거나, 이와 반대로 테이퍼진 슬립부재(310)와 공간을 갖도록 형성함으로써 슬립부재(310)와 볼트(150)의 접촉 면적을 축소시켜 슬립 효과를 증대시킬 수도 있다.
또한, 슬립부재(310)는 볼트(150)와의 접촉시 볼트(150)의 체결 토오크력에 대한 변형 방지 및 슬립 회전에 따른 마찰 저항 등을 고려하여 금속 소재를 채택하는 것이 바람직하나, 굳이 이 소재에만 한정되는 것은 아니다.
슬립부재(310)를 샤프트(15)에 결합시키는 고정수단은 샤프트(15)의 내부에 형성되고 내주면에 암나사산이 형성된 중공부(15c)와, 슬립부재(310)를 관통하여 중공부(15c)에 나사 결합되도록 단부 외주면에 나사산이 형성된 체결부재(320)를 구비한다.
체결부재(320)는 일단부에 형성되어 샤프트(15)의 중공부(15c)에 나사 결합되는 체결부(322)와, 체결부(322)와 외경 폭이 다른 단턱이 형성되고 슬립부재(310)의 중공(315)을 관통하도록 결합되는 결합부(324)와, 슬립부재(310)의 외측면과 접촉되어 슬립부재(310)를 샤프트측으로 고정시키기 위한 고정부(326)로 구성된다.
이때, 체결부재(320)의 결합부(324) 길이(ℓ2)는 슬립부재(310)의 길이(ℓ1)보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 체결부재(320)의 결합부(324)에 관통 결합된 슬립부재(310)가 도면에서 볼 때 좌,우 방향으로 움직일 수 있는 여유 공간을 둠으로써, 체결부재(320)의 체결 토오크에 의해 슬립부재(310)의 슬립 회전이 제한되는 것을 방지하기 위함이다.
즉, 체결부재(320)의 결합부(324) 길이가 슬립부재(310)의 길이보다 더 크게 여유 공차(ℓ1＜ℓ2)를 두게 되면, 체결부재(320)의 체결시 체결부재(320)의 고정부(326)가 슬립부재(310)의 외측면과 완전히 밀착되는 것을 예방할 수 있게 되어 슬립부재(310)의 슬립 회전을 방해하지 않게 된다.
미설명 부호 "320a"는 체결부재(320)의 고정부(326) 표면에 형성된 체결홈을 나타낸 것이며, 이는 체결부재(320)의 체결시 드라이버를 이용하여 체결부재(320)와 샤프트(15)의 체결이 가능하도록 형성된 십(＋)자 홈 형태로 형성된 것이다.
체결홈(320a)은 드라이버를 이용하는 것이 아니라, 육각 렌치를 이용하여 체결할 수 있도록 육각 홈 형태로 형성될 수도 있다.
또한, 체결부재(320)의 체결시 슬립부재(310)의 회전을 방해하지 않도록 하기 위해서 체결부재(320)의 고정부(326)와 슬립부재(310)의 접촉면적을 축소시킬 수 있다. 이를 위해 슬립부재(310)의 외측면에 외측으로 돌출된 형태의 돌기부(317)가 형성된다.
이러한 조립과정을 갖는 슬립부재(310)는 볼트(150)와의 접촉시 체결부재(320)의 결합부(324) 외주면 둘레를 따라 슬립 회전된다.
이러한 구성을 갖는 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 고안에 의한 유니버셜 조인트의 결합 구조체는, 먼저 샤프트(15)와 슬립부재(310)의 조립과정을 설명하면, 슬립부재(310)를 샤프트(15)의 단부에 밀착시킨 후에, 체결부재(320)를 슬립부재(310)의 중공(315)를 관통하여 샤프트(15)에 체결시킨다.
이때, 체결부재(320)의 체결부(322)는 샤프트(15)의 중공부(15c) 내주면에 나사결합되고, 결합부(324)는 슬립부재(310)의 중공(315)을 관통하여 결합되며, 고정부(326)는 슬립부재(310)의 외측면과 접촉되어 슬립부재(310)의 이탈을 방지하도록 결합된다.
스티어링 컬럼(10)과 조인트 어셈블리(20)간의 조립과정은, 스티어링 컬럼(10)중 로워 컬럼의 샤프트(15) 단부를 요크(100)의 세레이션 홀(110) 내부로 완전히 진입시키면, 샤프트(15)의 단부에 체결부재(320)를 매개로 결합된 슬립부재(310)가 요크(100)의 세레이션 홀(110)의 내벽과 밀착되도록 접촉된다.
이후에, 기존의 볼트(150)를 이용한 결합방식과 동일하게, 볼트(150)를 볼트 조립공(120)을 통해 세레이션 홀(110) 내부로 진입시키면, 볼트(150)가 샤프트(15)의 볼트 결합홈(15b)에 위치하게 되어 세레이션 홀(110)로부터 샤프트(15)가 이탈되지 않도록 구속된다.
상기한 조립과정은 샤프트(15)가 요크(100)의 세레이션 홀(110) 내부의 정 위치에 조립된 경우이며, 이 경우에는 정상적인 조립이 이루어지게 된다.
이와 반대로, 오조립된 경우에는, 샤프트(15)가 요크(100)의 세레이션 홀(110) 내에 완전히 진입되지 못한 경우, 도 에서와 같이 볼트(150)의 체결시 볼트(150)가 슬립부재(310)의 외주면에 접촉되고, 슬립부재(310)가 체결부재(320)의 결합부(324) 외주면을 따라 슬립 회전되어 세레이션 홀(110) 내에서 헛돌게 된다.
슬립부재(310)는 앞서 설명한 바와 같이 단부가 테이퍼진 형태로 형성되거나, 혹은 결합부(324)와의 결합시 여유 공차를 두거나, 중공부(315) 테두리 부위에 외측으로 돌출된 돌기부(317)를 형성할 경우 마찰 저항을 줄여서 슬립 효율을 향상시킬 수 있다.
따라서, 작업자는 샤프트(15)와 요크(100) 간의 조립 상태가 오조립 상태임을 용이하게 인식할 수 있게 되며, 다시 샤프트(15)를 정상 조립 위치로 이동시킨 후에 조립할 수 있다.
한편, 본 고안의 샤프트는 스티어링 기어박스의 피니언 샤프트에도 적용 가능하다.
상기한 바와 같이 설명한 본 고안은 샤프트(15)와 요크(100)의 오조립을 조립 작업 중 또는 차량 출고 전에 용이하게 식별할 수 있으므로, 오조립을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
10 : 스티어링 컬럼 15 : 샤프트
15b : 볼트 체결홈 15c : 중공부
100 : 요크 110 : 세레이션 홀
120 : 볼트 조립공 310 : 슬립부재
315 : 중공 317 : 돌기부
320 : 체결부재 322 : 체결부
324 : 결합부 326 : 고정부

Claims (5)

  1. 세레이션 홀이 형성되고, 조인트 회전 동작 가능한 요크;
    단부가 상기 요크의 세레이션 홀에 수용되고, 볼트를 매개로 상기 요크에 구속되도록 결합되는 샤프트;
    상기 볼트와의 접촉시 슬립 회전하도록 중공의 링 형태이며, 외주면이 단부 측으로 좁아지는 테이퍼 형태로 형성된 슬립부재; 및
    상기 샤프트의 내부에 형성되고 내주면에 나사산이 형성된 중공부와, 상기 슬립부재를 관통하여 상기 중공부에 나사 결합되도록 단부 외주면에 나사산이 형성된 체결부재를 구성된 고정수단;를 포함하되,
    상기 체결부재는 상기 중공부에 나사결합되는 체결부와, 상기 체결부와 외경 폭이 다른 단턱이 형성되고 상기 슬립부재를 관통하도록 결합되는 결합부와, 상기 슬립부재의 외측면과 접촉되어 상기 슬립부재를 상기 샤프트측으로 고정시키기 위한 고정부로 구성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 결합 구조체.　
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬립부재의 단부 형태는 이중 각도로 경사진 이중 테이퍼 형태인 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 결합 구조체.　
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬립부재의 단부 형태는 단부측으로 갈수로 좁아지는 라운드 형태인 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 결합 구조체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결부재의 결합부 길이는 상기 슬립부재의 길이보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 결합 구조체.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬립부재는 상기 고정부와 접촉되는 일측 단부에 외측으로 돌출된 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 결합 구조체.
KR2020160003081U 2016-06-07 2016-06-07 유니버셜 조인트의 결합 구조체 KR20160002425U (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106335588A (zh) * 2016-08-31 2017-01-18 浙江栋马童车股份有限公司 链式转向轴
CN112793695A (zh) * 2021-01-30 2021-05-14 上海鋆挚智能科技有限公司 一种调转车头的三轮车

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