KR20180126916A - 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트 - Google Patents

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KR20180126916A KR1020170062016A KR20170062016A KR20180126916A KR 20180126916 A KR20180126916 A KR 20180126916A KR 1020170062016 A KR1020170062016 A KR 1020170062016A KR 20170062016 A KR20170062016 A KR 20170062016A KR 20180126916 A KR20180126916 A KR 20180126916A
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Abstract

본 발명은 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트에 관한 것으로, 본 발명은 십자형의 몸체; 상기 몸체의 길이방향의 각 단부의 외주면 일부에 배치되는 베어링; 상기 몸체의 길이방향의 각 단부와 상기 베어링을 커버하며, 내측면 어느 일부에 리테이너 홈이 형성된 베어링 캡; 외측이 상기 리테이너 홈에 삽입되고 내측이 상기 단턱부에 배치되며 상기 베어링 캡과 함께 상기 베어링을 지지하는 리테이너; 및 상기 몸체의 길이방향으로 상기 몸체 및 상기 베어링과 상기 베어링 캡의 사이에 배치되어 상기 베어링의 일단과 대면하는 외경부와, 중앙에 미리 정해진 넓이로 관통된 홀이 형성되고 상기 외경부에 대하여 오목한 오목부를 포함하며 상기 오목부는 상기 몸체의 끝단과 대면하고 오일이 수용되도록 홈이 형성된 내경부를 포함하고 마찰 또는 진동을 저감시키는 와셔;를 포함한다.
본 발명은 유니버설 조인트 내부에 배치되는 와셔에 오일이 일부 수용될 수 있는 홈이 형성되므로, 유니버설 조인트의 고속회전시 언밸런스 량을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은 와셔의 홈에 비산되는 오일을 일부 수용하고 수집하여 베어링에 다시 공급할 수 있으므로, 유니버설 조인트의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

고속열차의 구동축용 유니버설 조인트{Universal Joint for Drive Shaft of High Speed Train}
본 발명은 유니버설 조인트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속철도차량의 구동축에 사용되는 고속철도차량의 구동축용 유니버설 조인트에 관한 것이다.
일반적으로, 유니버설 조인트는 관계 위치가 끊임없이 변화하는 두 개의 동력 전달 축을 연결한 커플링을 말한다. 예컨대, 트랜스미션과 샤프트, 샤프트로부터 파이널 드라이브로 동력을 전달하기 위해서는 이들을 연결해야하지만, 엔진은 진동하고 리어 액슬은 또 상하로 진동하기 때문에 고정할 수 없으므로, 이 때문에 회전하면서 자유롭게 움직이는 이음새가 있어야 하는데 이것을 유니버설 조인트라고 한다. 다시 말해, 유니버설 조인트는 축의 각도의 변화가 있더라도 동력을 전달하는 조인트를 말한다.
현재 고속열차에 사용되는 구동축을 국산화하기 위해 개발하는 과정에서, 이에 사용되는 유니버설 조인트의 국내모델 역시 요구되고 있다.
한편, 대한민국 등록실용신안 제20-0177772호(2000.04.15.공고)는 자동차용 유니버설조인트의 십자축베어링구조를 개시하였다.
하지만, 대한민국 등록실용신안 제20-0177772호(2000.04.15.공고)에 개시된 충격완충와셔는 충격을 완충시킬 뿐, 고속회전시 베어링에 도포된 오일의 비산을 방해하고 결국 유니버설 조인트의 언밸런스가 발생하였다.
KR 10-1057621 B1
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 고속열차에 적용되는 요구강도를 만족하고 고속회전시 내부 구성들의 유격을 감안하여 언밸런스 량을 최소화할 수 있는 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 유니버설 조인트 내부에 배치되는 와셔에 홈을 형성하여 고속회전시 비산되는 오일을 일부 수용하고 수집하여 베어링에 다시 공급할 수 있는 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 고속철도차량의 구동축용 유니버설 조인트는, 십자형의 중공홀이 형성되고, 외면 일부가 외부로 돌출된 단턱부, 및 어느 한 단턱부와 그와 이웃하는 단턱부 사이에는 상기 단턱부보다 더 돌출된 리브를 포함하는 십자형의 몸체; 상기 몸체의 길이방향의 각 단부의 외주면 일부에 배치되는 베어링; 상기 몸체의 길이방향의 각 단부와 상기 베어링을 커버하며, 내측면 어느 일부에 리테이너 홈이 형성된 베어링 캡; 외측이 상기 리테이너 홈에 삽입되고 내측이 상기 단턱부에 배치되며 상기 베어링 캡과 함께 상기 베어링을 지지하는 리테이너; 및 상기 몸체의 길이방향으로 상기 몸체 및 상기 베어링과 상기 베어링 캡의 사이에 배치되어 상기 베어링의 일단과 대면하는 외경부와, 중앙에 미리 정해진 넓이로 관통된 홀이 형성되고 상기 외경부에 대하여 오목한 오목부를 포함하며 상기 오목부는 상기 몸체의 끝단과 대면하고 오일이 수용되도록 홈이 형성된 내경부를 포함하고 마찰 또는 진동을 저감시키는 와셔;를 포함하며, 상기 내경부는, 상기 오목부는 최외곽을 따라 상기 외경부보다 오목한 깊이로 형성된 제1홈; 및 상기 제1홈와 상기 홀을 오목한 나선 형태의 곡선으로 연결하도록 상기 홀의 가장자리를 따라 복수 개가 배열되는 제2홈;을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 와셔는 탄성 재질의 합성수지일 수 있다.
바람직하게, 상기 와셔의 재질은 폴리에테르 에테르케톤(Polyether Etherketon)일 수 있다.
바람직하게, 상기 제3홈은 가상의 연장선이 상기 와셔의 중심을 포함하는 서로 동일한 곡률을 가질 수 있다.
바람직하게, 상기 베어링 캡의 내측면의 적어도 일부는 오일을 수용하도록 오일홈이 형성될 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 오일홈은, 상기 베어링 캡의 내측 천정면에 형성되고, 상기 중공홀과 대응하는 부분에 형성된 제1오일홈; 및 상기 제1오일홈과 이격되어 상기 베어링 캡의 내측 천정면에 형성되고, 상기 베어링 캡의 내주면과 인접하게 형성된 제2오일홈;을 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 단턱부의 외주면과 상기 베어링 캡 사이에 배치되어 상기 베어링으로부터 오일의 유출을 방지하고 상기 단턱부의 외주면에 도포된 오일 및 이물질을 제거하는 스크래퍼 실;을 더 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게, 상기 스크래퍼 실은, 상기 단턱부와 이격되어 배치된 실링부재; 및 일측이 상기 실링부재로부터 연장되고, 타측이 상기 단턱부의 외주면에 접하는 스크래퍼;를 포함할 수 있다.
본 발명은 유니버설 조인트 내부에 배치되는 와셔에 오일이 일부 수용될 수 있는 홈이 형성되므로, 유니버설 조인트의 고속회전시 언밸런스 량을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명은 와셔의 홈에 비산되는 오일을 일부 수용하고 수집하여 베어링에 다시 공급할 수 있으므로, 유니버설 조인트의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트의 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A´에서의 단면도이다.
도 4는 도 3의 B-B´에서의 단면도이다.
도 5는 도 4의 C-C´에서의 단면도이다.
도 6은 도 3의 D에서의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트의 와셔의 평면도이다.
도 8은 도 7의 E-E´에서의 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 “연결”, “결합” 또는 “접속”된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 “연결”, “결합” 또는 “접속”될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 고속철도차량의 구동축용 유니버설 조인트를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트의 평면도이며, 도 3은 도 2의 A-A´에서의 단면도이고, 도 4는 도 3의 B-B´에서의 단면도이며, 도 5는 도 4의 C-C´에서의 단면도이고, 도 6은 도 3의 D에서의 확대도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 발명의 일실시예에 따른 고속철도차량의 구동축용 유니버설 조인트는 몸체(100)와 베어링(200), 베어링 캡(300), 리테이너(400) 및 와셔(500)를 포함할 수 있.
도 3과 도 4를 참조하면, 몸체(100)는 십자형으로 형성되고 십자형의 중공홀(110)이 형성될 수 있다. 십자형의 몸체(100)는 외면 일부가 돌출될 수 있고, 바람직하게는 끝단부보다 상대적으로 중앙에 가까운 부분의 외주면 일부가 돌출되어 단턱부(120)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서는 몸체(100)가 십자형으로 형성되므로, 몸체(100)의 끝단부는 4개로 정의될 수 있으나, 그 개수를 특별히 한정하지 않는다. 또한, 어느 한 단턱부(120)와 그와 이웃하는 단턱부(120) 사이에는 단턱부(120)보다 외부로 더 돌출된 리브(130)를 포함할 수 있다.
몸체(100)의 끝단부 외주면에는 베어링(200)이 배치될 수 있다. 즉, 몸체(100)의 길이방향의 각 끝단부 외주면 일부에 베어링(200)이 배치됨으로써, 회전시 몸체(100)와 후술하는 베어링 캡(300)의 마찰을 저감시킬 수 있다.
베어링 캡(300)은 몸체(100)의 길이방향의 끝단부와 베어링(200)을 커버할 수 있다. 베어링 캡(300)은 내측면 어느 일부에 후술하는 리테이너(400)가 배치되도록 리테이너 홈(310)이 오목하게 형성될 수 있다.
베어링 캡(300)은 몸체(100)의 끝단부를 바라보는 내측면의 적어도 일부에 오일홈(320)이 형성될 수 있다. 오일홈(320)은 제1오일홈(321)과 제2오일홈(322)을 포함할 수 있다.
제1오일홈(321)은 베어링 캡(300)의 내측 천정면 중 중공홀(110)과 대응하는 위치에 형성될 수 있다.
제2오일홈(322)은 베어링 캡(300)의 내측 천정면에 형성되되, 제1오일홈(321)과 이격되어 형성될 수 있다. 이때, 제2오일홈(322)은 베어링 캡(300)의 내주면과 인접하게 형성될 수 있다.
리테이너(400)는 원형으로 형성될 수 있다. 자세히 설명하면, 리테이너(400)는 중앙이 몸체(100)의 끝단부의 외경과 대응하여 천공된 도넛 형상으로 형성되고, 상기 중앙부(미부호)는 몸체(100)가 관통할 수 있다. 즉, 리테이너(400)는 내측이 몸체(100)의 외주면과 접하고 일면이 단턱부(120)에 지지되며 외측은 베어링 캡(300)의 리테이너 홈(310)에 삽입됨으로써, 베어링(200)을 베어링 캡(300)과 함께 지지할 수 있다. 다시 말해, 베어링(200)은 이탈이 방지될 수 있다.
도 4와 도 5를 참조하면, 와셔(500)는 몸체(100)의 길이방향으로 몸체(100)의 끝단부에 배치될 수 있다. 다시 말해, 와셔(500)는 몸체(100)와 베어링 캡(300)의 사이 또는 베어링(200)과 베어링 캡(300)의 사이에 배치됨으로써, 몸체(100) 및 베어링(200)이 각각 베어링 캡(300)과의 마찰 또는 진동되는 것을 저감시킬 수 있다. 와셔(500)에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트는 스크래퍼 실(600)을 더 포함할 수 있다.
스크래퍼 실(600)은 베어링(200) 부분에 도포되는 오일이 외부로 유출되는 것을 방지할 뿐 아니라, 단턱부(120)의 외주면을 긁어냄으로써 단턱부(120)의 외주면에 도포된 오일과 상기 오일에 점착된 먼지 등의 이물질을 제거할 수 있다.
스크래퍼 실(600)은 실링부재(610)와 스크래퍼(620)를 포함할 수 있다.
실링부재(610)는 리테이너(400)가 배치된 단턱부(120)와 이격될 수 있고, 리테이너(400)보다 몸체(100)의 끝단부로부터 멀리 배치될 수 있다. 실링부재(610)는 몸체(100)와 베어링 캡(300) 및 리테이너(400)가 형성하는 내부공간에 수용된 오일의 유출을 방지할 수 있다.
스크래퍼(620)는 일측이 실링부재(610)로부터 연장되고, 타측이 단턱부(120)의 외주면과 접할 수 있다. 본 발명의 일실시예가 회전 등에 의해 요동칠 때 스크래퍼 실(600)은 몸체(100)의 길이방향을 따라 일부 이동되며, 이때, 스크래퍼(620)의 타측은 단턱부(120)의 외주면에 도포된 오일과 상기 오일에 점착된 이물질 등을 긁어낼 수 있다.
다시 도 5와 도 7 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트는 와셔(500)를 포함할 수 있다.
와셔(500)는 몸체(100)의 중앙을 향한 면에 외경부(510)와 내경부(520)를 포함할 수 있고, 반대면은 평평하게 형성될 수 있다. 와셔(500)는 탄성 재질의 합성수지로 형성되는 것이 바람직하고, 몸체(100)와 베어링 캡(300) 또는 베어링(200)과 베어링 캡(300) 사이의 마찰 또는 진동을 저감시킬 수 있다. 더욱 바람직하게, 와셔(500)는 폴리에테르 에테르케톤(Polyether Etherketon) 재질로 형성될 수 있다.
외경부(510)는 몸체(100)의 길이방향으로 몸체(100)와 베어링 캡(300) 사이 또는 베어링(200)과 베어링 캡(300) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 외경부(510)는 베어링(200)의 끝단과 대면하도록 배치될 수 있다.
내경부(520)는 중앙에 미리 정해진 넓이로 관통된 홀(521)이 형성될 수 있다. 내경부(520)는 외경부(510)와 홀(521) 사이에 외경부(510)보다 오목하게 형성된 오목부(미부호)가 마련될 수 있다. 내경부(520), 즉 상기 오목부는 몸체(100)의 끝단과 대면할 수 있고, 오일이 수용되도록 제1 내지 제2홈(522, 523)이 형성될 수 있다.
제1홈(522)은 상기 오목부의 최외곽을 따라 원형으로 외경부(510)보다 오목하게 형성될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제1홈(522)은 미리 정해진 넓이의 원의 형태로 형성될 수 있으나, 상기 넓이는 제작자의 의도에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
제2홈(523)은 제1홈(522)와 홀(521)을 연결할 수 있다. 제2홈(523)은 오목한 나선 형태의 곡선으로 형성되는 것이 바람직하고, 홀(521)의 가장자리를 따라 복수 개가 배열될 수 있다.
와셔()는 몸체() 또는 베어링()과 마주하는 부분의 높이가 서로 다르고 탄성재질로 형성되므로, 본 발명의 일실시예에 따른 고속열차 구동축용 유니버설 조인트의 고속 회전시 내부 구성들이 일부 유격을 가지며 충격 및 진동을 흡수 가능하다. 따라서, 본 발명에 따르면 유니버설 조인트의 언밸런스를 현저히 줄어들 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1홈(522)과 제2홈(523)은 상기 오목부보다 더 오목하게 형성된 것이 바람직하다.
복수 개의 제2홈(523)은 가상의 연장선이 와셔(500)의 중심을 지나가도록 서로 동일한 곡률을 가질 수 있다. 이때, 복수 개의 제2홈(523)은 등간격으로 배치될 수 있다.
제1 내지 제2홈(522, 523)은 오일을 일부 수용하며, 본 발명의 일실시예에 따른 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트가 회전시 오일의 비산 및 유출방지에 용이하다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 고속철도차량의 구동축용 유니버설 조인트를 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100 : 몸체 110 : 중공홀
120 : 단턱부 130 : 리브
200 : 베어링 300 : 베어링 캡
310 : 리테이너 홈 320 : 오일홈
321 : 제1오일홈 322 : 제2오일홈
400 : 리테이너 500 : 와셔
510 : 외경부 520 : 내경부
521 : 홀 522 : 제1홈
523 : 제2홈 600 : 스크래퍼 실
610 : 실링부재 620 : 스크래퍼

Claims (8)

  1. 십자형의 중공홀이 형성되고, 외면 일부가 외부로 돌출된 단턱부, 및 어느 한 단턱부와 그와 이웃하는 단턱부 사이에는 상기 단턱부보다 더 돌출된 리브를 포함하는 십자형의 몸체;
    상기 몸체의 길이방향의 각 단부의 외주면 일부에 배치되는 베어링;
    상기 몸체의 길이방향의 각 단부와 상기 베어링을 커버하며, 내측면 어느 일부에 리테이너 홈이 형성된 베어링 캡;
    외측이 상기 리테이너 홈에 삽입되고 내측이 상기 단턱부에 배치되며 상기 베어링 캡과 함께 상기 베어링을 지지하는 리테이너; 및
    상기 몸체의 길이방향으로 상기 몸체 및 상기 베어링과 상기 베어링 캡의 사이에 배치되어 상기 베어링의 일단과 대면하는 외경부와, 중앙에 미리 정해진 넓이로 관통된 홀이 형성되고 상기 외경부에 대하여 오목한 오목부를 포함하며 상기 오목부는 상기 몸체의 끝단과 대면하고 오일이 수용되도록 홈이 형성된 내경부를 포함하고 마찰 또는 진동을 저감시키는 와셔;
    를 포함하며,
    상기 내경부는,
    상기 오목부는 최외곽을 따라 상기 외경부보다 오목한 깊이로 형성된 제1홈; 및
    상기 제1홈와 상기 홀을 오목한 나선 형태의 곡선으로 연결하도록 상기 홀의 가장자리를 따라 복수 개가 배열되는 제2홈;
    을 포함하는 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 와셔는 탄성 재질의 합성수지인 것을 특징으로 하는 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 와셔의 재질은 폴리에테르 에테르케톤(Polyether Etherketon)인 것을 특징으로 하는 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제3홈은 가상의 연장선이 상기 와셔의 중심을 포함하는 서로 동일한 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 베어링 캡의 내측면의 적어도 일부는 오일을 수용하도록 오일홈이 형성된 것을 특징으로 하는 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 오일홈은,
    상기 베어링 캡의 내측 천정면에 형성되고, 상기 중공홀과 대응하는 부분에 형성된 제1오일홈; 및
    상기 제1오일홈과 이격되어 상기 베어링 캡의 내측 천정면에 형성되고, 상기 베어링 캡의 내주면과 인접하게 형성된 제2오일홈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 단턱부의 외주면과 상기 베어링 캡 사이에 배치되어 상기 베어링으로부터 오일의 유출을 방지하고 상기 단턱부의 외주면에 도포된 오일 및 이물질을 제거하는 스크래퍼 실;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 스크래퍼 실은,
    상기 단턱부와 이격되어 배치된 실링부재; 및
    일측이 상기 실링부재로부터 연장되고, 타측이 상기 단턱부의 외주면에 접하는 스크래퍼;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속열차의 구동축용 유니버설 조인트.
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