KR20230168026A - 유니버셜 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추가적인 부재 없이 동축의 일단과 이에 대응하여 피동축의 일단에 구비된 결합 부재만으로 동축과 피동축 간에 각도 차이를 유지하고 견고하게 결합하여 동력을 온전하게 전달하기 할 수 있는 유니버셜 조인트에 관한 것으로, 제1축부, 및 상기 제1축부의 일단에 구비되는 조인트키부를 포함하고, 상기 조인트키부는 조인트몸체, 및 상기 조인트몸체 상에 돌출된 조인트암을 포함하는 피동축; 및 제2축부, 및 상기 조인트키부와 대응되도록 상기 제2축부 일단에 구비되는 조인트홀더부를 포함하고, 상기 조인트홀더부는 상기 피동축의 조인트몸체가 삽입되는 몸체수용부, 상기 피동축의 조인트암이 삽입되는 암슬롯, 및 상기 피동축의 제1축부가 삽입될 수 있는 축슬롯을 포함하는 동축;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유니버셜 조인트{UNIVERSAL JOINT}

본 발명은 동력 전달이 이뤄지는 각종 기계 장치에서 구동축과 피구동축이 나란하지 않은 경우에도 피구동체에 효율적으로 동력을 전달하기 위해 사용되는 축이음 방식인 유니버셜 조인트에 관한 것이다.

구동원으로부터 제공되는 회전 토오크를 피구동체에 전달하기 위한 축이음 방식에는 여러 가지가 있다. 그중에서도 유니버셜 조인트는 구동축과 피구동축의 회전 중심이 일치하지 않을 경우에 사용되는 축이음 방식이다.

상기 유니버셜 조인트는 두 축의 중심축이 최대로 대략 30도 정도의 각도로 교차할 때 사용하는 축이음 방식으로서 일반적으로 두 개의 축 사이에 핀을 위치시키고 두 축을 핀에 각각 연결한 구조를 갖는다.

그러나 상기한 종래의 축이음 방식(예를 들어, 유니버셜 조인트)은 축을 연결하기 위하여 다수의 기계요소들을 필요로 하므로 그 구조가 복잡하며 조립 자체도 쉽지 않다.

이를테면 기존의 유니버셜 조인트의 경우 유형에 따라 핀이 빠지는 것을 방지하기 위해 조인트 커버, 슬리브, 클램프 링 등의 추가적인 체결 요소가 사용되며, 동시에 원활한 회전을 위해 베어링 등이 추가된다.

더욱이 토오크를 전달하는 동안 구동축과 피구동축을 연결하는 핀이 마모되고 손상될 수 있는 문제가 있다.

다음으로 종래의 축이음 방식(예를 들어, 유니버셜 조인트)의 사용 실시 예를 살펴보면 물질 이송용 펌프, 자동차의 동력 전달부, 각종 기계 제품의 구동부 등 다양한 분야와 환경에서 사용되며, 그 크기에서도 매우 다양하다.

특히, 상기한 축이음 방식(예를 들어, 유니버셜 조인트)의 역할(구동원으로부터 제공되는 회전 토오크를 피구동체에 전달)을 고려할 때, 진동이 지속되고 마찰이 발생하며, 경우에 따라서는 고온과 고압 등의 열악한 환경에서 사용되는 것이 일반적이다.

따라서 제작이 용이하고 복잡하지 않으면서도 다양한 열악한 환경에서 구동원으로부터 제공되는 회전 토오크를 피구동체에 효율적으로 전달할 수 있는 구조가 필수적이다.

이를테면 물질 이송용 펌프에 사용되는 축이음은 고온의 물질을 이송하기 위해 내열성을 갖춘 부재로 구성되어야 하며 점성 물질을 이송하기 위해 고압으로 밀어낼 수 있는 내구성이 요구된다.

또한 미소한 기계 제품에 사용되는 축이음은 역할(구동원으로부터 제공되는 회전 토오크를 피구동체에 전달)을 다하면서도 미소 제품에 맞추어 작은 크기로 제작될 수 있어야 한다.

그러나 전술한 바와 같이 상기한 종래의 축이음 방식(예를 들어, 유니버셜 조인트)들은 축을 연결하기 위하여 다수의 다양한 부재를 필요로 하므로 열악한 환경 조건에서 제 기능을 다 하지 못하거나 목적하는 미소한 크기로 제작하기에는 그 구조가 복잡하여 가공이 어렵거나 조립 자체도 쉽지 않은 경우가 많다.

따라서 최소의 결합 부재와 간단한 방법으로 결합할 수 있으며, 제작이 용이하고 복잡하지 않으면서도 다양한 열악한 환경에서 구동원으로부터 제공되는 회전 토오크를 피구동체에 효율적으로 전달할 수 있는 축이음 구조를 개발하는 것은 본 기술 분야에 있어서 지속적인 과제라고 할 수 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 추가적인 부재 없이 동축의 일단과 이에 대응하여 피동축의 일단에 구비된 결합 부재만으로 동축과 피동축 간에 각도 차이를 유지하고 견고하게 결합하여 동력을 온전하게 전달 할 수 있는 유니버셜 조인트를 제공하기 위한 것이다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명인 유니버셜 조인트는 구성으로 제1축부, 및 상기 제1축부의 일단에 구비되는 조인트키부를 포함하고, 상기 조인트키부는 조인트몸체, 및 상기 조인트몸체 상에 돌출된 조인트암을 포함하는 피동축; 및 제2축부, 및 상기 조인트키부와 대응되도록 상기 제2축부 일단에 구비되는 조인트홀더부를 포함하고, 상기 조인트홀더부는 상기 피동축의 조인트몸체가 삽입되는 몸체수용부, 상기 피동축의 조인트암이 삽입되는 암슬롯, 및 상기 피동축의 제1축부가 삽입될 수 있는 축슬롯을 포함하는 동축;을 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 피동축과 상기 동축은, 상기 조인트키부의 조인트암이 상기 조인트홀더부의 암슬롯에 삽입된 후, 회전하여 결합을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 조인트홀더부의 암슬롯에 삽입된 상기 조인트키부의 조인트암은, 상기 제2축부의 축 방향에 수직인 축을 중심으로 회전하여 상기 피동축과 상기 동축을 결합할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 조인트몸체는, 상기 제1축부의 일단에 연장되어 구비되며, 끝 단이 곡면일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 조인트암은, 상기 제1축부의 축 방향에 수직인 축 방향으로 돌출된 기둥 형상으로 구비되며, 상기 조인트암을 돌출된 축 방향에 수직으로 자른 횡단면은, 상기 횡단면 상에서 상기 조인트암이 상기 암슬롯에 삽입되는 방향에 수직인 방향으로의 폭을 제2폭(L2)이라 하고, 상기 조인트암이 상기 암슬롯에 삽입된 후 회전하였을 때 상기 횡단면 상에서 상기 조인트암이 상기 암슬롯에 삽입되는 방향에 수직인 방향으로의 폭을 제1폭(L1)이라 할 때, 상기 제1폭(L1)이 상기 제2폭(L2)보다 긴 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 조인트암은, 상기 제1축부의 축 방향에 수직인 축 방향으로 돌출된 기둥 형상으로 구비되며, 상기 조인트암을 돌출된 축 방향에 수직으로 자른 횡단면은, 상기 횡단면 상에서 상기 제1축부의 축 방향으로의 폭보다 이에 수직인 축 방향으로의 폭이 더 넓은 직사각형이며 일 변 이상이 라운딩 처리된 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 조인트암은, 상기 조인트몸체 상에 2 이상 구비될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 암슬롯은, 상기 조인트암이 상기 암슬롯에 삽입된 후 회전하면, 상기 조인트암이 상기 암슬롯에서 분리되는 것을 방지하는 조인트암걸림부를 구비하며, 상기 조인트암걸림부의 슬롯 폭(W1)은 하기 식1로 표현되는 것일 수 있다.

[식1]

조인트암의 제2폭(L2) ≤ W1 < 조인트암의 제1폭(L1)

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 암슬롯은, 상기 조인트암걸림부에서 상기 제2축부 방향으로 연장되어 위치하며, 상기 조인트암이 회전할 수 있는 조인트암회전부를 포함하며, 상기 조인트암회전부는 슬롯의 폭이 상기 조인트암의 제1폭(L1) 이상인 소정의 구간을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 조인트암회전부의 슬롯의 깊이(H)는 상기 조인트암의 제1폭(L1) 이상일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 암슬롯은 2 이상일 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 있어서, 상기 축슬롯은 2 이상일 수 있다.

본 발명은 상술한 구성 및 결합 관계에 따라 매우 간단한 구조로 동축과 피동축 간에 각도 차이를 유지하면서도 견고한 결합을 형성하는 장점이 있으며, 추가적인 결합 부재가 요구되지 않으므로 본 발명인 유니버셜 조인트는 동력 장치에 사용되어 외부 진동이 지속적으로 발생하는 구동 환경하에서도 동축과 피동축의 분리 가능성이 희박한 장점이 있다.

또한 고온 등의 열악한 환경에서도 사용 가능한 부재로만 구성할 수 있으므로 사용 환경의 제약이 종래 기술과 비교하여 현저하게 적은 장점이 있다.

또한 결합 방법이 간단하여 유니버셜 조인트의 체결과 분리가 용이하며, 이에 따라 유지 및 보수가 편리하다.

또한 종래 기술 대비 요구되는 결합 부재가 적으므로, 가공이 용이하고 생산 비용이 절감되어 경쟁력이 우수한 장점이 있으며, 사출만으로 제작이 가능하여 종래 기술에서 제작에 한계를 가졌던 미소 물품에도 제작되어 사용될 수 있는 장점이 있다.

도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니버셜 조인트의 사시도이다.
도2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니버셜 조인트의 결합 방식을 순서대로 나타낸 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니버셜 조인트의 피동축을 III 축에서 바라본 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니버셜 조인트의 피동축을 II 축에서 바라본 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니버셜 조인트의 피동축을 I 축에서 바라본 도면이다.
도6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니버셜 조인트의 동축을 II 축에서 바라본 도면이다.
도7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니버셜 조인트의 동축을 III 축에서 바라본 도면이다.
도8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니버셜 조인트의 동축을 I 축에서 바라본 도면이다.
도9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니버셜 조인트를 II 축에서 바라본 도면으로, 동축에 결합한 피동축의 회전 방식을 나타낸 도면이다.
도10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유니버셜 조인트를 III 축에서 바라본 도면으로, 동축에 결합한 피동축의 회전 방식을 나타낸 도면이다.

본 명세서는 본 발명의 권리범위를 명확히 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 실시할 수 있도록, 본 발명의 원리를 설명하고, 실시 예들을 개시한다. 개시된 실시 예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는 “포함하다” 또는 “포함할 수 있다” 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시 예에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에서 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어, 결합되어” 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “직접 연결되어” 있다거나 “직접 결합되어” 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 동축, 피동축 등의 용어는 동력을 전달하기 위해 사용되며 조인트 결합을 형성하는 두 축에 있어서 어느 하나의 축을 명확히 지칭하기 위해 사용된 것으로 이해되어야 하며, 본 명세서에서 사용되는 동축이 반드시 동축 일단에는 동력원이 구비되는 축으로 해석 된다거나 피동축이 반드시 피동축 일단에는 동력원이 구비될 수 없음을 나타내기 위해 사용된 것으로 해석되어서는 안 된다. 따라서 후술할 내용으로 동축 일단에는 조인트홀더부가 구비될 수 있으며, 피동축 일단에는 조인트키부가 구비될 수 있다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

우선 본 발명은 펌프, 자동차 등 동력 전달이 이뤄지는 각종 기계 장치에서 동축(200)과 피동축(100)이 나란하지 않은 경우에도 동력을 온전하게 전달하기 위해 사용되는 유니버셜 조인트에 관한 것이다.

구체적으로 추가적인 연결 부재 없이 동축(200)의 일단과 이에 대응하여 피동축(100)의 일단에 구비된 결합 부재만으로 동축(200)과 피동축(100) 간에 각도 차이를 유지하고 견고하게 결합하여 동력을 온전하게 전달 할 수 있는 유니버셜 조인트에 관한 것이다.

이를 위해, 도1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 유니버셜 조인트는 구성으로 제1축부(110), 및 상기 제1축부(110)의 일단에 구비되는 조인트키부(120)를 포함하는 피동축(100); 및 상기 조인트키부(120)와 대응되도록 상기 제2축부(210) 일단에 구비되는 조인트홀더부(220)를 포함하는 동축(200);을 포함할 수 있다.

이때, 상기 피동축(100)의 조인트키부(120)는 조인트몸체(121), 및 상기 조인트몸체(121) 상에 돌출된 조인트암(122)을 포함할 수 있으며, 상기 동축(200)의 조인트홀더부(220)는 상기 피동축(100)의 조인트몸체(121)가 삽입되는 몸체수용부(221), 상기 피동축(100)의 조인트암(122)이 삽입되는 암슬롯(222), 및 상기 피동축(100)의 제1축부(110)가 삽입될 수 있는 축슬롯(223)을 포함할 수 있다.

다음으로, 상기 피동축(100)과 상기 동축(200)은, 상기 조인트키부(120)의 조인트암(122)이 상기 조인트홀더부(220)의 암슬롯(222)에 삽입된 후, 회전하여 결합을 형성할 수 있다.

일 예시로 도1 및 도2를 참조하면, 상기 조인트키부(120)의 조인트암(122)이 상기 조인트홀더부(220)의 암슬롯(222)에 소정의 각도를 이루며 삽입되며, 이후 상기 암슬롯(222)에 삽입된 조인트암(122)은, 상기 조인트암(122)의 중심을 회전의 중심으로 하고 상기 제2축부(210)의 축(도1에서 I-축) 방향에 수직인 축(도1에서 II-축)을 회전축으로 회전하여 상기 피동축(100)과 상기 동축(200)을 결합할 수 있다.

이처럼 본 발명의 실시 예에 따른 유니버셜 조인트는 상기 조인트암(122)을 상기 조인트암슬롯(122)에 삽입하고 회전하는 매우 간단한 방법으로 상기 피동축(100)과 상기 동축(200)을 결합할 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 전술한 결합 방식을 토대로 본 발명의 각 구성을 상세히 설명하기로 한다.

첫째로 도1 및 도3 내지 도5를 참조하여 상기 피동축(100)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도1에 따르면, 상기 피동축(100)은 제1축부(110), 및 상기 제1축부(110)의 일단에서 연장되어 마련되며 상기 피동축(100)과 상기 동축(200) 간의 조인트 결합에 있어서 키 역할을 하는 조인트키부(120)를 포함할 수 있다.

우선 상기 제1축부(110)는 동력을 전달하는 기계 장치에서 통상적으로 사용되는 축으로, 두께 및 길이 등의 구체적인 형상은 제한되지 않고, 본 발명인 유니버셜 조인트가 사용되는 환경이나 상태에 맞추어 채택되는 것으로 이해되어야 한다.

다음으로 도1 및 도3에 따르면, 상기 조인트키부(120)는 조인트몸체(121)와 조인트암(122)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 조인트몸체(121)는 상기 조인트키부(120)에서 몸통 역할을 하는 것으로 상기 제1축부(110)의 일단에 연장되어 구비되며, 끝 단은 곡면으로 구비된 것일 수 있다.

구체적으로 상기 조인트몸체(121)의 끝 단의 곡면은 상기 조인트몸체(121)가 상기 조인트홀더부(220)의 몸체수용부(221)에 삽입된 후 상기 피동축(100)과 상기 동축(200) 간에 형성하는 각도 차이나 각도 변화에 수월하게 대응하도록 구비되는 것이며, 일 예시로 상기 조인트몸체(121)의 끝 단은 반구(hemisphere) 형태의 곡면일 수 있다.

다음으로 상기 조인트암(122)은 상기 조인트키부(120)에서 키 역할을 하기 위해서 상기 조인트몸체(121) 상에 돌출된 것이다.

구체적으로 상기 조인트암(122)은 후술할 소정의 형상으로 인해, 상기 조인트홀더부(220)의 암슬롯(222)을 출입하기 위해서는 상기 피동축(100)과 동축(200)이 상기 조인트암(122)이 암슬롯(222)에 삽일 될 때의 각도를 유지하여야만 한다.

반면, 상기 암슬롯(222)에 삽입된 조인트암(122)이 상기 제2축부(210)의 축(도1에서 I-축) 방향에 수직인 축(도1에서 II-축)을 회전축으로 회전하면, 상기 피동축(100)과 상기 동축(200) 간의 각도가 삽입 시의 각도와 달라지며, 후술할 암슬롯(222)의 조인트암걸림부(222(a))에 의해 조인트암(122)의 출입이 제한되므로 상기 피동축(100)과 동축(200)을 연결하는 키 역할을 수행하게 된다.

다음으로 상기 조인트암(122)은 상기 제1축부(110)의 축(도1에서 I-축) 방향에 수직인 축(도1에서 II-축) 방향으로 돌출된 기둥 형상으로 구비될 수 있다.

또한, 도1 및 도4를 참조하여, 상기 조인암을 돌출된 축(도1에서 II-축) 방향에 수직으로 자른 횡단면(도4에서 I-III 평면)은, 상기 횡단면 상에서 상기 조인트암(122)이 상기 암슬롯(222)에 삽입되는 방향(도1에서 동축(200)을 기준으로 I-축 방향)에 수직인 방향(도1에서 동축(200)을 기준으로 III-축 방향)으로의 폭을 제2폭(L2)이라 하고, 상기 조인트암(122)이 상기 암슬롯(222)에 삽입된 후 상기 제2축부(210)의 축(도1에서 I-축) 방향에 수직인 축(도1에서 II-축)을 회전축으로 하여 회전하였을 때 상기 횡단면 상에서 상기 조인트암(122)이 상기 암슬롯(222)에 삽입되는 방향에 수직인 방향으로 가질 수 있는 폭을 제1폭(L1)이라 총칭할 때, 상기 제1폭(L1)이 상기 제2폭(L2)보다 긴 도형일 수 있다.

다만 이에 제한되지 않고, 상기 돌출된 기둥 형상을 축에 수직으로 자른 횡단면은, 원처럼 회전하였을 때 상기 암슬롯(222)을 통과하는 폭이 달라지지 않는 경우를 제외하고, 상기 횡단면 상에서 일측으로 연장된 도형으로 상기 조인트암(122)의 회전에 따라 상기 암슬롯(222)을 통과하는 폭이 달라지는 것이라면 본 발명에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.

예를 들어, 도1 및 도4를 참조하여, 상기 조인트암(122)을 돌출된 축(도1에서 II-축) 방향에 수직으로 자른 횡단면(도4에서 I-III 평면)은 피동축(100)에 있어서 I-축 방향으로의 폭보다 III-축 방향으로의 폭이 더 넓게 연장된 직사각형일 수 있으며, 이외에도 상기 피동축(200)(100)의 III-축 방향으로 장축을 갖는 타원 등일 수 있다.

이때, 상기 조인트암(122)은 본 발명인 유니버셜 조인트의 일 실시 예가 목적하는 상기 피동축(100)과 상기 동축(200) 간의 각도 차이 또는 각도 변화에 대응하기 위해 돌출된 일면 이상이 곡면을 갖도록 라운딩 처리된 것일 수 있다.

이때, 도1 및 도5를 참조하면, 상기 조인트암(122)은 상기 조인트몸체(121) 상에 2 이상 구비될 수 있으며, 바람직하게는 상기 2 이상의 조인트암(122)은 상기 피동축(100)의 축(도1에서 I-축)을 중심으로 하여 상기 조인트몸체(121) 상에 대칭되도록 위치할 수 있다.

이하에서는 도1 및 도6 내지 도8을 참조하여, 상기 동축(200)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도1에 따르면, 상기 동축(200)은 제2축부(210) 및 상기 피동축(100)의 조인트키부(120)와 대응되도록 상기 제2축부(210)의 일단에 구비되는 조인트홀더부(220)를 포함할 수 있다.

우선 상기 동축(200)은 전술한 피동축(100)과 마찬가지로 동력을 전달하는 기계 장치에서 통상적으로 사용되는 축으로, 두께 및 길이 등의 구체적인 형상은 제한되지 않고, 본 발명인 유니버셜 조인트의 일 실시 예가 사용되는 환경이나 상태에 맞추어 채택되는 것으로 이해되어야 한다.

다음으로 도1을 참조하면 상기 조인트홀더부(220)는 몸체수용부(221), 암슬롯(222) 및 축슬롯(223)을 포함할 수 있다.

이때 상기 몸체수용부(221)는 상기 피동축(100)의 조인트키부(120)에서 몸체에 해당하는 조인트몸체(121)가 삽입되는 공간으로, 상기 조인트홀더부(220)의 끝 단에서 제2축부(210) 방향으로 소정의 깊이로 함몰되어 구비된다.

도8을 참조하면, 상기 몸체수용부(221)는 몸체수용부밑면(221(a))과 몸체수용부측면(221(b))으로 구분할 수 있으며, 상기 몸체수용부밑면(221(a))은 상기 조인트몸체(121)의 끝 단의 곡면에 대응하여 함몰된 곡면으로 구비될 수 있다.

예를 들어 상기 몸체수용부밑면(221(a))은 상기 제2축부(210) 방향으로 함몰된 반구 형태의 곡면으로 구비될 수 있다.

또한 상기 몸체수용부측면(221(b))은 상기 조인트몸체(121)의 곡면에 대응하여 상기 조인트홀더부(220)의 외측 방향으로 함몰된 곡면으로 라운딩 처리될 수 있다.

다음으로 도1 및 도6을 참조하면, 상기 암슬롯(222)은 상기 피동축(100)의 조인트암(122)이 삽입되며, 이후 전술한 바와 같이 상기 조인트암(122)이 상기 제2축부(210)의 축(도1에서 I-축) 방향에 수직인 축(도1에서 II-축)을 중심으로 회전하면 상기 피동축(100)과 상기 동축(200)이 결합을 형성할 수 있도록 소정의 형상으로 구비될 수 있다.

구체적으로 상기 암슬롯(222)은 상기 몸체수용부(221)에서 상기 조인트홀더부(220)의 외측면 방향으로 연통되어 구비되며, 동시에 상기 조인트홀더부(220)의 끝 단에서 상기 제2축부(210) 방향으로 함몰되어 구비될 수 있다.

또한 상기 암슬롯(222)은 조인트암걸림부(222(a)) 및 조인트암회전부(222(b))를 포함할 수 있다.

구체적으로 상기 조인트암걸림부(222(a))는 상기 조인트암(122)이 상기 암슬롯(222)에 삽입된 후 회전하면, 상기 조인트암(122)이 상기 암슬롯(222)에서 분리되지 않게 하며, 상기 암슬롯(222) 내에서 상기 조인트홀더부(220)의 끝 단을 포함하여 소정의 깊이에 구비될 수 있다.

다음으로 상기 조인트암회전부(222(b))는 상기 조인트암걸림부(222(a))에서 상기 제2축부(210) 방향으로 연장되어 위치하며, 상기 조인트암(122)이 상기 암슬롯(222) 내에서 상기 제2축부(210)의 축(도1에서 I-축) 방향에 수직인 축(도1에서 II-축)을 중심으로 회전할 수 있도록 소정의 공간을 구비할 수 있다.

이때, 상기 조인트암걸림부(222(a))의 슬롯 폭(W1)은 하기 식1로 표현될 수 있다. (여기서 슬롯의 폭이란 슬롯을 이루는 슬롯 벽 사이의 거리를 의미하는 것으로, 예를 들어 도6에 도시된 W1 및 W2가 슬롯 폭의 일 예시일 수 있다)

[식1]

조인트암의 제2폭(L2) ≤ W1 < 조인트암의 제1폭(L1)

구체적으로 상기 조인트암걸림부(222(a))의 슬롯 폭(W1)이 상기 조인트암(122)의 제2폭(L2)보다 넓으므로 상기 조인트암(122)은 상기 조인트암걸림부(222(a))를 통과할 수 있다.

반면, 회전으로 상기 조인트암(122)이 상기 암슬롯(222)에 삽입되는 방향(일 예시로 도1에서 동축(200)의 I-축 방향)에 수직인 방향(일 예시로 도1에서 동축(200)의 III-축 방향)으로의 폭이 제1폭(L1)이 되면 더 이상 상기 조인트암걸림부(222(a))를 통과할 수 없게 된다.

따라서 상기 조인트암걸림부(222(a))에 의해, 상기 조인트암(122)은 소정의 각도로 상기 암슬롯(222)에 삽입될 수 있으나, 삽입 후 회전하면, 더 이상 초기의 삽입 방향으로는 출입을 할 수 없게 된다.

예를 들어, 도2, 도4 및 도6을 참조하면, 상기 조인트암(122)은 제2폭(L2)으로 상기 암슬롯(222)에 출입할 수 있으며, 이때, 상기 피동축(100)과 상기 동축(200)은 수직으로 위치한다.

이후 상기 조인트암(122)이 암슬롯(222)의 조인트암회전부(222(b)) 내에서 회전하여 상기 피동축(100)과 상기 동축(200)의 축을 정렬하면, 상기 조인트암(122)의 제1폭(L1)은 더 이상 조인트암걸림부(222(a))의 슬릿 폭(W1)을 통과할 수 없게 되어, 상기 피동축(100)과 상기 동축(200) 간에 견고한 결합이 형성된다.

다음으로, 상기 조인트암걸림부(222(a))에서 상기 제2축부(210) 방향으로 연장되는 상기 조인트암회전부(222(b))의 슬롯 깊이(H)는 상기 조인트암(122)의 제1폭(L1) 이상일 수 있다.

이는 상기 조인트암(122)이 상기 조인트암회전부(222(b)) 내에서 상기 제2축부(210)의 축(도1에서 I-축) 방향에 수직인 축(도1에서 II-축)을 중심으로 회전하기 위한 요건으로 이해될 수 있다.

다음으로 도1, 도6 및 도10을 참조하면, 상기 조인트암회전부(222(b))는 슬롯의 폭이 상기 조인트암(122)의 제1폭(L1) 이상인 소정의 구간을 포함할 수 있다.

이는 도10에 도시된 바와 같이 피동축(100)이 동축(200)의 I-II 평면상에서 소정의 각도로 회전하기 위한 것으로, 목적하는 회전 각도를 고려하여 다양한 형태로 구비될 수 있다. (상기 피동축(100)이 동축(200)의 I-III 평면상에서만 회전하고 I-II 평면상에서는 회전할 수 없도록 고정된 경우도 물론 포함하는 개념으로 이해되어야 한다)

예를 들어 도6을 참조하면, 상기 조인트암회전부(222(b))는 온전한 원의 형태가 아니며, 슬롯의 폭이 상기 조인트암(122)의 제1폭(L1) 이상의 너비(W2)를 갖는 소정의 직선 구간을 포함하고 있으나 이에 제한되지 않고 소정의 구간이 슬롯의 폭이 상기 조인트암(122)의 제1폭(L1) 이상의 너비(W2)를 갖는다는 전제하에 곡선 등 다양한 형태로 구비될 수 있다.

다음으로 도9를 참조하면, 상기 조인트암회전부(222(b))는 전술한 슬롯의 폭과 슬롯의 깊이에 대한 요건을 포함하여, 상기 조인트암회전부(222(b))에 삽입된 암슬롯(222)이 원활하게 회전할 수 있도록 라운딩 처리될 수 있다.

다음으로 도1 및 도8을 참조하면 상기 암슬롯(222)은 상기 조인트홀더부(220) 내에 2 이상 구비될 수 있으며, 바람직하게는 상기 조인트암(122)에 대응하여 상기 제2축의 축을 중심으로 하여 대칭이 되도록 구비될 수 있다.

다음으로 도1, 도7, 도8 및 도9를 참조하여 상기 축슬롯(223)을 설명하기로 한다.

상기 축슬롯(223)은 상기 조인트암(122)이 상기 암슬롯(222)에 삽입될 때, 상기 피동축(100)과 상기 동축(200)이 나란하지 않으며, 이에 따라 상기 조인트암(122)이 상기 암슬롯(222)에 삽입되기 위해서는 상기 피동축(100)이 소정의 각도로 상기 조인트홀더부(220)에 삽입되어야 하는 점에서 구비된 슬롯이다.

따라서 상기 축슬롯(223)은 상기 제1축부(110)와 상기 암슬롯(222)의 돌출 방향의 관계에 대응되도록 상기 조인트홀더부(220)의 일측에 구비된다.

예를 들어 도1 및 도8을 참조하면, 상기 암슬롯(222)은 상기 제1축부(110)의 조인트몸체(121) 상에 상기 제1축부(110)와 수직인 방향으로 돌출되므로, 상기 축슬롯(223)은 상기 암슬롯(222)과 상기 제2축부(210)의 축을 중심으로 하여 수직인 위치에 구비될 수 있으며, 상기 몸체수용부(221)에서 상기 조인트홀더부(220)의 외측면으로 연통하여 구비될 수 있다.

다음으로 도7을 참조하면, 상기 축슬롯(223)은 축슬롯상부(223(a))와 축슬롯하부(223(b))로 구분할 수 있으며, 상기 축슬롯상부(223(a))의 폭은 상기 제1축의 직경의 크기를 하한으로 할 수 있다.

또한 상기 축슬롯하부(223(b))는 상기 제1축부(110)의 외주면에 맞추어 소정의 곡률을 갖도록 구비될 수 있다.

다음으로 도1, 도8 및 도9를 참조하면, 상기 축슬롯(223)은 상기 피동축(100)이 동축(200)의 I-III 평면상에서 충분히 회전할 수 있도록 상기 조인트홀더부(220) 상에 2 이상 구비되는 것이 바람직하다.

이하에서는 도1, 도2, 도9 및 도10을 참조하여 본 발명인 유니버셜 조인트의 결합 방식을 정리하고, 구동 방식을 설명하기로 한다.

도1 및 도2를 참조하면, 본 발명인 유니버셜 조인트는 결합 방식의 일 예시로 상기 피동축(100)이 동축(200)과 수직을 이루어 상기 피동축(100)의 조인트암(122)이 상기 동축(200)의 암슬롯(222)에 삽입되며, 이후 상기 피동축(100)이 상기 제2축부(210)의 축 방향에 수직인 축을 중심으로 회전하여 상기 피동축(100)과 동축(200)을 결합하는 것일 수 있다.

도9를 참조하면, 상기 결합된 유니버셜 조인트는 상기 조인트암(122)이 회전할 수 있도록 상기 암슬롯(222)에 마련된 상기 조인트암회전부(222(b)) 및 상기 조인트홀더부(220)에 상기 제1축부(110)가 일부 삽입될 수 있도록 마련된 축슬롯(223)에 의해 상기 동축(200)의 I-III 평면상에서 상기 동축(200)과 피동축(100)이 소정의 각도를 형성할 수 있음을 알 수 있다.

도10을 참조하면, 상기 결합된 유니버셜 조인트는 상기 암슬롯(222)에 상기 제1폭(L1)보다 넓은 폭을 갖는 소정의 구간이 마련된 것으로 인해 상기 동축(200)의 I-II 평면상에서 상기 동축(200)과 피동축(100)이 소정의 각도를 형성할 수 있다.

즉 본 발명인 유니버셜 조인트의 일 실시 예는, 상기 피동축(100)을 상기 동축(200)에 특정 방향으로 삽입 후 회전하는 매우 간단한 방법으로 상기 피동축(100)과 동축(200)을 견고하게 결합할 수 있으며, 동시에 상기 피동축(100)과 동축(200) 간에 소정의 각도를 형성할 수 있는 점에서 상기 동축(200)과 나란하지 않은 축 방향으로도 우수하게 동력을 전달할 수 있음을 알 수 있다.

또한 상기 피동축(100)과 동축(200)의 일단에 구비된 결합 부재(조인트키부(120) 및 조인트홀더부(220))만으로 유니버셜 조인트의 기능을 수행할 수 있는 점에서 본 발명인 유니버셜 조인트는 동력 장치에 사용되어 외부 진동이 지속적으로 발생하는 구동 환경하에서도 피동축(100)과 동축(200)의 분리 가능성이 매우 희박함을 쉽게 예상할 수 있다.

또한, 동시에 제작 해야하는 부재가 적은 점에서 가공이 용이한 점과 생산 및 유지가 비용에 있어서 경쟁력이 있음을 쉽게 예상할 수 있다.

이러한 장점들은 최소의 결합 부재와 간단한 방법으로 결합할 수 있는 유니버셜 조인트를 개발하는 것이 본 기술 분야에 있어서 지속적인 과제인 점을 고려할 때 매우 고무적이고 진보한 것이라고 할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정하기 위한 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

예를 들어 본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 이미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100...피동축 110...제1축부
120...조인트키부 121...조인트몸체
122...조인트암 200...동축
210...제2축부 220...조인트홀더부
221...몸체수용부 221(a)...몸체수용부밑면
221(b)...몸체수용부측면 222...암슬롯
222(a)...조인트암걸림부 222(b)...조인트암회전부
223...축슬롯 223(a)...축슬롯상부
223(b)...축슬롯하부

Claims (11)

1. 제1축부, 및 상기 제1축부의 일단에 구비되는 조인트키부를 포함하고,
   상기 조인트키부는 조인트몸체, 및 상기 조인트몸체 상에 돌출된 조인트암을 포함하는 피동축; 및
   제2축부, 및 상기 조인트키부와 대응되도록 상기 제2축부 일단에 구비되는 조인트홀더부를 포함하고,
   상기 조인트홀더부는 상기 피동축의 조인트몸체가 삽입되는 몸체수용부, 상기 피동축의 조인트암이 삽입되는 암슬롯, 및 상기 피동축의 제1축부가 삽입될 수 있는 축슬롯을 포함하는 동축;을 포함하며,
   상기 피동축과 상기 동축은, 상기 조인트키부의 조인트암이 상기 조인트홀더부의 암슬롯에 삽입된 후, 회전하여 결합을 형성하는 것을 특징으로 하는, 유니버셜 조인트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조인트홀더부의 암슬롯에 삽입된 상기 조인트키부의 조인트암은, 상기 제2축부의 축 방향에 수직인 축을 중심으로 회전하여 상기 피동축과 상기 동축을 결합하는 것을 특징으로 하는, 유니버셜 조인트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 조인트몸체는, 상기 제1축부의 일단에 연장되어 구비되며, 끝 단이 곡면인 것을 특징으로 하는, 유니버셜 조인트.
4. 제2항에 있어서,
   상기 조인트암은, 상기 제1축부의 축 방향에 수직인 축 방향으로 돌출된 기둥 형상으로 구비되며,
   상기 조인트암이 돌출된 축 방향에 수직으로 자른 횡단면은,
   상기 횡단면 상에서 상기 조인트암이 상기 암슬롯에 삽입되는 방향에 수직인 방향으로의 폭을 제2폭(L2)이라 하고,
   상기 조인트암이 상기 암슬롯에 삽입된 후 회전하였을 때 상기 횡단면 상에서 상기 조인트암이 상기 암슬롯에 삽입되는 방향에 수직인 방향으로의 폭을 제1폭(L1)이라 할 때, 상기 제1폭(L1)이 상기 제2폭(L2)보다 긴 것을 특징으로 하는, 유니버셜 조인트.
5. 제4항에 있어서,
   상기 조인트암은, 상기 제1축부의 축 방향에 수직인 축 방향으로 돌출된 기둥 형상으로 구비되며,
   상기 조인트암을 돌출된 축 방향에 수직으로 자른 횡단면은,
   상기 횡단면 상에서 상기 제1축부의 축 방향으로의 폭보다 이에 수직인 축 방향으로의 폭이 더 넓은 직사각형이며 일 변 이상이 라운딩 처리된 것을 특징으로 하는, 유니버셜 조인트.
6. 제1항에 있어서,
   상기 조인트암은, 상기 조인트몸체 상에 2 이상 구비되는 것을 특징으로 하는, 유니버셜 조인트.
7. 제4항에 있어서,
   상기 암슬롯은, 상기 조인트암이 상기 암슬롯에 삽입된 후 회전하면, 상기 조인트암이 상기 암슬롯에서 분리되는 것을 방지하는 조인트암걸림부를 구비하며,
   상기 조인트암걸림부의 슬롯의 폭(W1)은 하기 식1로 표현되는 것을 특징으로 하는, 유니버셜 조인트.
   [식1]
   조인트암의 제2폭(L2) ≤ W1 < 조인트암의 제1폭(L1)
8. 제7항에 있어서,
   상기 암슬롯은, 상기 조인트암걸림부에서 상기 제2축부 방향으로 연장되어 위치하며, 상기 조인트암이 회전할 수 있는 조인트암회전부를 포함하며,
   상기 조인트암회전부는 슬롯의 폭이 상기 조인트암의 제1폭(L1) 이상인 소정의 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는, 유니버셜 조인트.
9. 제8항에 있어서,
   상기 조인트암회전부의 슬롯 깊이(H)는 상기 조인트암의 제1폭(L1) 이상인 것을 특징으로 하는, 유니버셜 조인트.
10. 제1항에 있어서,
    상기 암슬롯은 2 이상인 것을 특징으로 하는, 유니버셜 조인트.
11. 제1항에 있어서,
    상기 축슬롯은 2 이상인 것을 특징으로 하는, 유니버셜 조인트.

Images