KR910006835B1 - 개량된 플랜지 요우크 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

개량된 플랜지 요우크
제1도는 공지 기술에 의한 플랜지 요우크의 정면도이고,
제2도는 공지 기술에 의한 제1도의 플랜지 요우크의 배면도이고,
제3도는 본 발명에 의한 플랜지 요우크의 정면도이며,
제4도는 제3도의 플랜지 요우크의 배면도임.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
40, 140 : 균형공 30, 130 : 파일럿 링
141 : 균형패드
본 발명은 통상의 유니버설 조인트 어셈블리에 관한 것으로, 특히 플랜지 요우크에 관한 것이다. 차량구동장치에 사용되는 유니버설 조인트 어셈블리는 실질적인 비틀림 부하(토션:tortion) 조건하에서 빠르게 회전하도록 설계되어 있다. 기술적으로 잘 알려져 있는 바와 같이, 요우크 부재와 같은 유니버설 조인트 어셈블리의 부품은 적절한 성능을 발휘하도록 주의해서 균형을 맞추어야 한다. 플랜지 요우크와 같은 부품은 그 회전축으로부터 거리가 상당히 떨어져 위치해 있고 질량비가 상대적으로 높기 때문에 균형을 맞추는 것이 특히 중요하다.
플랜지 요우크와 같은 유니버설 조인트를 구성하는 각개의 부품은 조립하기에 앞서 균형을 맞춘다. 요우크의 균형을 맞추는 전형적인 방법으로는 "무거운" 쪽의 초과질량을 제거하기 위하여, 완성된 요우크에 구멍을 뚫는 방법이 있다. 실제로, 이 방법은 플랜지 후면상의 외주면 근처에 깊이가 얕은 균형용 구멍(균형공)을 다수 천공하는 것이다. 통상적인 실시방법은 균형공을 플랜지 둘레를 향하여 바깥쪽으로 방사상으로 뚫되 플랜지의 회전중심에서 가급적 멀리하여 그 효과를 높이는 방법이었다.
플랜지 요우크를 균형화하는 공지방법에는 몇가지 문제점이 있다. 균형공의 깊이는 플랜지의 두께로 인하여 제한을 받게되며, 균형공의 직경은 플랜지 후면상의 짝을 이루는 플랜지 파일럿 링에 닿지 않을 만큼 작아야 한다. 따라서 직경이 작고, 깊이가 얕은 균형공 한두개로는, 플랜지의 무거운 쪽의 질량을 충분히 감소시키지 못하는 경우가 발생하여, 플랜지 둘레에 효과가 크지 않은 곳에 구멍을 더 뚫어야만 하는 경우가 발생한다.
주철과 같이 중량이 더 가볍고 밀도가 낮은 재료가 많이 사용된 경우에는, 균형화 작업에 있어서 더욱 큰 균형공을 많이 뚫어서 초과질량을 많이 제거해야만 한다. 따라서 제작자들은 추가로 중량을 감소시킬 수 있는 여지가 거의 없기 때문에 밀도가 보다 낮은 재료를 사용하는데 있어서 잠재적인 문제점을 갖게 된다. 이러한 문제들을 경감시키기 위해서는 균형을 맞추기에 앞서 필요로 하는 것보다 더욱 정밀한 편차를 유지하기 위하여 주조나 기계작업과 같은 제작초기 단계에서 더욱 세심한 주의를 기울여야만 하며 이와 함께 추가의 비용과 노력을 필요로 한다.
본 발명은 균형공을, 초과질량을 제거하기에 최적인 위치에 천공이 가능토록 한 플랜지 요우크이다. 최적위치에서는 직경이 더욱 크고 더욱 깊은 균형공을 뚫을 수 있다. 본 발명은 제작초기 단계에서 허용된 오차에 제한받지 않으면서 제작할 수 있는 효과를 제공한다. 즉, 만일 보다 가벼운 재료를 사용할 때는 오히려 허용오차에 무관하게 할 수도 있다.
본 발명의 플랜지 요우크의 전면에는 2개의 러크(lug)가 축방향으로 공급되어 있고 각 러그에는 십자형 지지공(bearing cross hole)이 있다. 플랜지의 후면에는 두 개의 러그중 어느 하나의 아래쪽에 러그의 방사형 외부 표면의 안쪽으로 방사상으로 위치한 균형공이 천공되어 있다. 선택된 실시예에 있어서, 플랜지 요우크에는 균형공이 뚫려진 러그 밑에 균형패드가 공급되어 있다. 구멍은 플랜지를 완전히 통과하여 러그속에 까지 연장해도 좋다. 본 발명은 주철재 플랜지 요우크에 특히 적합하다.
본 발명을 충분히 이해하고 평가하기 위하여 이하, 도면에 도시한 공지 기술에 대하여 설명한다. 제1도 및 제2도에는 전형적인 공지 기술에 따른 단조강 플랜지 요우크를 도시하였다. 요우크(10)에는 원형의 플랜지(12)가 있고, 이 플랜지(10)은 전면(11)과 후면(13)으로 되어 있다. 요우크(10)에는 회전가능한 세로축(18)이 설치되어 있다.
플랜지의 전면(11)상에는 플랜지 전면과 수직하고 방사상으로 이격 장착된 러그(16)가 2개 공급되어 있다. 각 러그에는 십자형 저널 트러니언(journal cross trunnion)을 끼우게 되어 있는 십자형 지지공(22)이 공급되어 있다. 각 러그(16)의 외부 표면에는 베어링의 바깥쪽 주행면을 지지하는 덮개나사(cap screw)를 끼우게 되어 있는, 암나사가 제공된 구멍(23)이 제공되어 있다.
플랜지의 전면(11)중 각 러그(16)에 인접한 부분은 방사형 외측면(31)이다. 각 러그(16)는 토션을 지지하기 위한 브리지(bridge)(35)와 결합되어 있다. 공지된 바와 같이, 러그(16) 사이에 공급된 브리지(35)의 양쪽에는 대칭형으로 노치(notch)(43)가 제공되어 유니버설 조인트가 최대각으로 될 수 있게 한다.
제2도를 참조하면, 공지된 바와 같이, 상대편(마주보는) 플랜지와 일치시키거나 중심을 맞추기 위한 파일럿 링(pilot ring)(30)이 공급되어 있다. 파일럿 링(30)은 1/6 인치에서 1/8인치 단계별로 있으므로 마주보는 2개의 플랜지를 상호 맞추는데 있어서 플랜지의 직경에 따라 얼마든지 가능하다. 상대 플랜지를 장착하기 위한 장착공(14)은 원주(15)상에 중심을 두는 볼트구멍으로서 이격되게 설치되어 있다. 장착공(14)는 플랜지(12)을 완전히 관통하여 연장되어 있다. 후면(13)상에는 브리지(35)의 아래쪽에 리세스(recess)(36)을 설치하여 변속기에 상대 플랜지를 장착하기 위한 출력샤프트 장착용 넛트를 끼울 수 있도록 하거나 축의 피니언(pinion)에 상대 플랜지를 장착하기 위한 피니언 샤프트 장착넛트를 끼울 수 있게 되어 있다.
또한 후면(13) 상에는 균형공(40)이 제공되어 있는데, 이 균형공들은 요우크(10)가 축(18) 주위를 회전할 때 균형을 맞출 수 있는 위치를 전략적으로 선택하여 위치시킨 것이다. 이것에 관한 통상의 방법중 하나는 균형공(40)은 대체로 방사상 외측으로 위치시키되 가능한 러그(16)상에서 반지름 방향으로 가장 먼쪽으로 위치시키는 것이다. 이것은 가장 일반적인 방법으로서, 회전축(18)으로부터 멀수록 균형공의 효과가 기하학적으로 증가하기 때문이다. 균형공(40)을 설치할 때 주의할 점은, 균형공의 깊이가 플랜지를 완전히 관통하지 않을 정도로 하여 요우크에 구조적 결함을 발생치 않게 해야 한다. 공지 기술에 있어서는 요우크의 회전 균형에 필요한 것보다 초과하는 중량을 감소시키기 위하여 여러개의 균형공을 천공하였다.
이하 제3도 및 제4도에 도시한 본 발명의 선택된 실시예에 대하여 기술한다. 제3도를 참조하면, 주철재 플랜지 요우크(110)는 전면(111)과 후면(113)으로 된 원형 플랜지(112)가 있고 이 요우크는 세로축(118)를 중심으로 회전 가능하게 되어 있다. 또한 요우크(110)에는 플랜지 전면(111)에서 축방향으로 뻗어 연장되고, 세로축(118)에 대해 대칭적으로 위치한 2개의 러그(116)이 있다. 각 러그에는 십자형 지지공(122)와 덮개나사(cap screw) 구멍(123)이 있다. 러그(116)은 추가의 토션(비틀림 응력)을 제공하기 위하여 전형적인 단조강 요우크의 러그보다 두께가 더 두껍다.
각 러그(116)에서 플랜지 전면(111)에 인접한 부분은 방사형 표면(131)으로 되어 있다. 러그는 러그를 지지하는 브리지(135)와 결합되어 있다. 공지 기술에서와 같이, 러그(116) 사이에 공급된 브리지(135)의 양쪽에는 대칭형으로 노치(143)가 제공되어 유니버설 조인트가 최대각으로 될 수 있게 한다.
제4도를 참조하면, 플랜지 후면(113)에는 파일럿 링(130)이 있다. 장착공(114)은 플랜지의 외주면에 인접하고 원주(115)상에 중심을 두는 볼트구멍으로서 이격되게 설치되어 있다. 플랜지 후면(113)에는 출력샤프트 또는 피니언 샤프트 장착용 넛트를 끼우기 위한 리세스(136)가 브리지(135)밑에 제공되어 있다.
플랜지 후면(113)에는 4개의 균형패드(141)가 있고 이것들은 보통 타원형의 리세스(136)의 모서리에 위치한다. 각 패드(141)는 플랜지 후면(113)의 축방향의 최외측 표면으로부터 약 1/8인치의 거리(144)의 리세스(136)속에 들어간다. (그림 3참조). 각 패드는 육안으로 식별 가능하고 적절한 천공점의 위치를 신속하게 찾을 수 있게 한다. 각 패드(141)는 대체로 각 러그(116)의 한면 밑에 있으며, 축방향으로 연장되어 조를 이루는 러그의 겹쳐져서 보통 접촉부위에서는 러그와 분간할 수 없게 된다. 균형공(140)은 요우크(110)가 세로축(118)을 중심으로 회전할때의 균형을 맞추기 위하여, 균형패드(141) 중의 하나에 전략적으로 선택하여 위치시킨다. 요우크의 무거운 쪽이 패드(141)들 사이에 있는 경우에는 다른 한 개의 패드(141)들 사이에 있는 경우에는 다른 한 개의 패드(141)에 또 하나의 균형공(140')을 뚫을 수도 있다. 무게점이 2개의 패드(141)의 중간에 있지 않는 경우에는 균형공(140)과 균형공(140')의 구멍의 크기와 깊이를 서로 상이하게 할수도 있다.
제1도 및 제2도에 도시한 공지 기술과 대비하여 보면, 균형공(140)은 러그의 외측표면 중 반경방향으로 가장 바깥쪽 표면(131) 상에 반경방향으로 안쪽에 위치하게 된다는 점에 주목하여야 한다. 이러한 개념은 공지 기술과는 상반되는 것으로서, 균형공(140)의 위치를 회전축(118)에 더욱 가깝게 하면 방사상으로 좀더 바깥쪽에 위치한 비슷한 크기의 균형공에 비하여 효과가 감소된다. 요우크의 구조적 완전성을 확실히 유지하기 위해 각 균형공의 외주면에서 러그의 외측 표면(131)까지의 거리를 균형공의 반지름보다 더 크거나 같도록 한다.
본 발명의 주요 장점은 균형공(140)의 깊이를 공지 기술에서보다 훨씬 더 깊게 할 수 있다는 것이다. 제3도를 참조하면, 균형공(140)은 플랜지(112)를 완전히 관통하여 러그(116)까지 연장되어 있음을 알 수 있다. 그렇게 하여도 요우크나 러그(116)에는 전혀 손상이 없다.
다른 방법으로는, 제4도에 점선으로 도시한 바와 같이, 각 러그(116)의 밑에 일반적으로 한 개씩 2개의 균형패드(142)를 공급할 수도 있다. 균형패드(141)과 균형패드(142)간에 기본적 차이점은 십자형 지지공(122)의 밑과 패드(141)의 각 조(組) 사이의 중심부분이다. 대형 균형패드(142)를 사용하는 경우, 균형패드(142)의 중심부분에 균형공을 천공할 때 지나치게 깊게 뚫어 균형공이 십자형 지지공(122)에 까지 연장되지 않도록 주의해야 한다.
본 발명에 의하면 요우크(10)를 단조강 대신에 주철로 제작하는 것도 가능하다. 주철 요우크(110)은 공지 기술상의 단조강 보다 질량은 10% 정도 더 크지만 주철의 비중이 단조강의 비중의 약90% 정도 밖에 안되기 때문에 주철의 중량은 단조강의 중량보다 결과적으로 가볍다. 주철의 중량은 입방인치당 약0.256파운드(0.256 PCI)인 반면, 단조강은 입방인치당 약 0.283파운드(0.283 PCI)이다.
요우크(110)에 사용하는 주철의 재료는 주물로 사용하는 퍼얼라이트질의(연성)철이다. (SAE 재료 규격 D7003[수정]). 주철의 인장강도는 100,000 PSI(평방인치당 파운드)이고 항복강도(Yield strength)는 70,000 PSI 이다. (2인치에서). 신장율은 3 내지 5%이며 탄성계수는 22-24×106PSI 이다. 록크웰 강도는 C20-30이고 브린넬 강도로는 229 285HN이다. 주철은 기계작업하기에 충분한 강도를 지니고 있다.
상술한 선택된 실시예는 본 발명의 청구범위내에서 가능하며, 본 발명의 취지와 범위를 한정하지 않는다.

Claims (5)

  1. 전면과 후면으로 된 원형 플랜지와 회전축을 포함하고, 플랜지 전면에서 축방향으로 연장되고 상기한 회전축에 대해 대칭적으로 위치한 2개의 러그를 포함하고, 상기 러그는 각각 방사상의 바깥쪽 표면을 갖고 있으며, 상기 축까지 관통하는 십자형 지지공을 포함하고, 상기 십자형 지지공이 정렬되어 있는 개량된 플랜지 요우크에 있어서, 상기한 플랜지면에 적어도 한 개의 균형공을 공급하고 이 균형공은 상기한 러그중 어느 하나의 밑에 위치하고 이 러그의 외측면 상에서 방사상 안쪽으로 설치된 것을 특징으로 하는 개량된 플랜지 요우크.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 플랜지의 후면에 다수의 볼트구멍이 축방향으로 이격설치되고, 상대 플랜지를 위치시키기 위한 파일럿 링을 공급하고 상기한 균형공은 파일럿 링에 대해 반경방향 안쪽으로 공급된 것을 특징으로 하는 개량된 플랜지 요우크.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 플랜지 후면상에 장착너트를 끼우기 위한 릴리프를 포함하고, 또한 각 러그 밑에 균형패드를 포함하고 균형패드에는 균형공이 포함된 것을 특징으로 하는 플랜지 요우크.
  4. 제3항에 있어서, 상기한 균형패드의 단면적이 상기한 러그 단면적과 유사한 것을 특징으로 하는 개량된 플랜지 요우크.
  5. 제1항, 제2항 및 제3항중 어느 하나에 있어서, 상기한 플랜지 요우크가 주철로 된 것을 특징으로 하는 개량된 플랜지 요우크.
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