JP6364105B2 - 自動車用ユニバーサルジョイントのスライドケージ - Google Patents

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Description

本発明は、自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージに関するものであって、さらに詳細には、ユニバーサルジョイントがスリップ動作するか、または回転トルクを伝達するときスライディングケージに装着されたニードルベアリングが弾力的に接触して動作することができながら、シャフトジョイントとパイプジョイントがスムーズにスライド移動できるように構成された自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージに関するものである。
一般的に自動車には運転手が車両の進行方向を変えるため、ステアリング機構が提供されている。調香装置は運転席前方に設置されて運転者が回転させることができるように行われたステアリング・ホイールと、上記ステアリングホイールの下部に設置されるステアリングコラムや、上記ステアリングホイールの回転運動を直進運動へと転換させると同時にステアリング力を増大させてタイヤの方向を変更させるギヤボックスと、上記ステアリングコラムに渡された回転力をギアボックスに伝えるためのユニバーサルジョイントを含む。
ユニバーサルジョイントはシャフトジョイントと、このシャフトジョイントにスリップ移動可能で、回転トルクを伝達できるように組み立てされるパイプジョイントで構成される。
シャフト・ジョイントの外周面の長さ方向ではセレーションが形成され、パイプジョイントの内側にはセレーションと対応されるスプールラインが形成されてシャフトジョイントはパイプジョイントと歯車結合で連結されて軸方向にスリップ移動させることができ、回転トルクを伝達できるようになる。
このようにシャフトジョイントとパイプジョイントを組立てる時シャフトジョイントとパイプジョイントがさらになだらかで、円滑にスリップ移動できるようにシャフトジョイントの末端部外側にはボールベアリングやボールベアリングやニードルベアリングの組み合わせで装着されたスライディングケージ(sliding cage)を組み立てる。
そしてスライディングケージに組み合わされたベアリングの表面にオイルやグリースなどのような潤滑剤を塗布して、このようなシャフトジョイントをパイプジョイントの内部に挿入し、組立することになる。
しかし、スライディングケージがボールベアリングやボールベアリングとニードルベアリングの組み合わせで成ればユニバーサルジョイントがスムーズにスリップ移動することはできるが、ボールベアリングは点接触するのでボールによってシャフトジョイントに圧痕が発生する可能性があって、それではステアリング装置を使用する際にノイズが発生したり、ステアリング性能が低下する問題が発生する。
このような短所を解消するための先行技術として韓国公開特許10-2014-0039660号が提案されている。
上記の先行技術はステアリング装置の回転トルクに対するスリップ部の圧痕の発生を無くしながら、ステアリング性能を優秀に維持できるようにボールベアリングの代わりに円柱形状で行われたニードルベアリングを提供する仕組みになっている。
しかし、上記ニードルベアリングはシャフトジョイントがパイプジョイントの内部を沿ってスリップ作動する時又はステアリングホイールの作動によってユニバーサルジョイントが回転する場合、ニードルベアリング外全体面がパイプジョイントの内部面とミ面接触する構造なので摩擦係数が高く形成される短所がある。
そのような理由でユニバーサルジョイントのスリップ作動及び回転作動がスムーズに行われないのでステアリング装置のステアリング性能を良好に維持することはできない。
また、ステアリング装置の使用時間が累積し、摩擦抵抗やトルクの伝達によってニードルベアリングは摩耗されるため、これによってステアリング装置を使用する際、ステアリングホイールの回転方向遊撃が高まって騒音の発生はもちろん、ステアリング性能を低下する。
韓国公開特許10-2014-0039660号公報
本発明は上記のような従来の問題点を解決するために提案されたもので、本発明の目的は、ユニバーサルジョイントがスリップ作動したり、又は回転トルクを伝達する際にスライディングケージの中で装着されたニードルベアリングが弾力的に接触しながら作動できるように構成される自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージを提供することである。
本発明のもう一つの目的はシャフトジョイントとパイプジョイントが円滑にスライド移動できる自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージを提供することである。
本発明が提案する自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージは自動車用ステアリング装置を構成するユニバーサルジョイントに提供され、軸方向にスリップ移動できるように行われ、トルクを伝達できるように組み立てられるスライディングケージである。
上記スライディングケージはスリーブと、上記スリーブの外側面長さ方向に沿って間隔を保ちながら形成される複数の装着部と、上記装着部に設置されるニードルベアリングとボールベアリングを含む自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージを提供する。
上記ボールベアリングとニードルベアリングは同じの装着部に一緒に設置されるか、またはそれぞれの装着部に別途設置される。
上記のボールベアリングとニードルベアリングが同じ装着部に一緒に設置された場合、上記ニードルベアリングは装着部の中央部に設置され、上記のボールベアリングはニードルベアリングの両末端部にそれぞれ設置される。
上記ニードルベアリングは円筒型の棒形で成立し, 円筒の周りに沿って支持溝が形成された本体と、上記本体に形成された支持溝に組立される弾性部材から成る。
上記支持溝の床面は一字の形で、床面から延長される両側面は外向斜面から成る。
上記の支持溝はスパイラル形で、上記弾性部材はコイルスプリングの形から成る。
上記弾性部材は支持溝の床面及び両側から若干の間隔を浮かべた状態で装着される。
上記ニードルベアリング本体の両末端部断面の直径は本体断面の直径より小さく形成され、ニードルベアリング本体の両末端部曲面から成る。
本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングのケージはニードルベアリング本体の外側面に沿ってコイルスプリングから成った弾性部材が提供され,ユニバーサルジョイントがスリップ作動したり、トルクが作用する時、弾性部材が弾力的にパイプジョイントの内側面と接触しながら作動することで、ニードルベアリングとパイプジョイントの内側面の間に遊撃が発生しないので、ステアリング装置の性能低下を防止し、ステアリング装置の使用時間が累積されてもステイアリング性能を最初の良好な状態に維持することができる。
また、ニードルベアリングの両側末端に形成されたボールベアリングによってシャフトジョイントとパイプジョイントのスライド移動をさらに円滑にすることができる。
本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージが装着されたユニバーサルジョイントの組立図である。 本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージの斜視図である。 本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージの正面図である。 本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージに提供されたニードルベアリングの正面図である。 図4のニードルベアリングを分解した状態の正面図である。 図4の部分拡大断面図である。 本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージがユニバーサルジョイントに組み立てられた状態の断面図である。 本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージを構成するニードルベアリングがパイプジョイントの内側面に弾力的に接触されることを説明するための作動状態図である。 本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージが設置されたニードルベアリングやボールベアリングを多様な方法で設置したことを説明するための例示図である。 本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージが設置されたニードルベアリングやボールベアリングを多様な方法で設置したことを説明するための例示図である。 本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージが設置されたニードルベアリングやボールベアリングを多様な方法で設置したことを説明するための例示図である。
以下、本発明の望ましい実施例を添付した図を参照してより詳細に説明する。
図1は、本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージが装着されたユニバーサルジョイントの組立図で、図2及び図３は、本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージの斜視図と正面図であり、図4及び図５は本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージに提供されたニードルベアリングの正面図と分解図で、図6は、図4の部分拡大断面図、図7は、本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージがユニバーサルジョイントに組み立てられた状態の断面図、図8は、本発明による自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージを構成するニードルベアリングがパイプジョイントの内側面に弾力的に接触されることを説明するための作動状態図を示す。
図示した通り、自動車用ユニバーサルジョイントはシャフトジョイント(S)と、このシャフトジョイント(S)と結合する部品であるパイプジョイント(P)及び上記シャフトジョイント(S)と結合するスライディングケージ(500)を含む。
シャフトジョイント(S)はシャフト部(100)とヨーク部(200)から成り立ち、シャフト部(100)の外側面には円周方向で多数のセレーション(1１0)が形成されて、ヨーク部
(200)にはスパイダーのような他のジョイントと連結するために連結ホール(201)が形成される。
シャフトジョイント(S)の末端部外側面にはスライディングケージ(500)が固定設置され、このスライディングケージ(500)を図示されていないスナップリングで固定できるようにシャフト部(100)の末端部にスナップリング固定溝(120)が形成される。
シャフトジョイント(S)と結合する部品であるパイプジョイント(P)はパイプ部(300)とヨーク部(400)から成って、パイプ部(300)内部面は上記シャフトジョイント(S)のセレーション(110)と対応するスプールライン(310)が形成されて、ヨーク部(400)にはスパイダーのような他のジョイントをと連結するために連結溝(410)が形成される。
パイプジョイント(P)のスプールライン(310)はパイプ部(300)を整形しながらその内部自体がスプールライン(310)を成形する方法にすることができる。
パイプジョイント(P)パイプ部(300)の端部周り面には固定溝(320)が形成されて、被固定体などに固定できるようになっている。
上記のようなシャフトジョイント(S)のシャフト部(110)をパイプジョイント(P)のパイプ部(300)内部に差し入れ組み立てユニバーサルジョイントを構成することになるが、このようなユニバーサルジョイントを車に装着して使用する際に軸方向へスムーズにスリップ移動できるようにシャフト部(100)にはスライディングケージ(500)がさらにもっと組み立てされことができる。
スライディングケージ(500)はシャフトジョイント(S)のシャフト部(100)外側に挿入固定されるスリーブ(510)と、上記スリーブ(510)の外側面長さ方向に沿って間隔を保ちながら突出される複数の装着部(520)と、上記装着部(520)に固定設置されてパイプジョイント(P)の内面と線接触されるニードルベアリング(600)及び上記ニードルベアリング(600)の末端部の両方に組み立てされるボールベアリング(700)を含む。
上記スリーブ(510)は円筒型の形状で、上記装着部(520)は円柱形状で、このような装着部(520)には、支持溝が形成され、この支持溝にニードルベアリング(600)やボールベアリング(700)を強く挿げて装着できるようになっている。
また、装着部(520)には長さ方向に沿って溝(530)が形成されてグリースやオイルのような潤滑剤が流れるか保存されことができるように構成される。
上記ニードルベアリング(600)はニードルベアリング本体(610)と、ニードルベアリング本体(610)の外側面に装着する弾性部材(620)を含む。
ニードルベアリング本体(610)は円筒型の棒形で、その周りに沿って支持溝(630)が形成され、この支持溝(630)に弾性部材(620)が差し入れて装着される。支持溝(630)は螺旋の形に形成され、弾性部材(620)は螺旋形態の支持溝(630)と同じ形のコイルスプリング形象で成る。
上記の支持溝(630)は床面(640)と、この床面(640)の双方から上部まで延長する側面(650)から成り立ち、床面(640)は一字の形で、両側面（６５０）は外向斜面から成る。
支持溝(630)の側面(650)を外向斜面に形成することでユニバーサルジョイントのシャフ・ジョイント(S)とパイプジョイント(P)がスリップ作動したり、トルクが作用する時にニードルベアリングの弾性部材(620)が弾力的に少しずつ流動できるスペースを付与することになる。
さらに、上記弾性部材(620)は支持溝(630)の床面(640)及び両側(650)から若干の間隔を浮かべた状態で装着するように形成されるが、これによってシャフトジョイント(S)とパイプジョイント(P)が軸方向にスリップ移動したり、又は回転してトルクを伝達する際にニードルベアリングの弾性部材(620)が弾力を受けながら流動できるようになる。
実質的に本発明ではシャフトジョイント(S)とパイプジョイント(P)がスリップ作動したり、トルクを伝達する際にニードルベアリングの弾性部材(620)とボールベアリング(700)はパイプジョイント(P)の内側面に弾力的に接触するようになっている。
したがって、ユニバーサルジョイントのシャフトジョイント(S)とパイプジョイント(P)がスリップ作動したり、又は回転トルクを伝達する場合、ニードルベアリングの弾性部材(620)の外向弾力が常に作用し、弾性部材(620)の外側前全体面が弾力的にパイプジョイント(P)の内側面に線接触しながらスリップ運動したり回転トルクを伝達するため、摩擦係数を最小化しながらニードルベアリング(600)とパイプジョイント(P)の内部面間の遊撃の発生を無くす。
これによって、ニードルベアリングとパイプジョイント(P)内側面の間に遊撃が発生しないので、ステアリング装置の性能低下を防止し、ステアリング装置の使用時間が累積してもステアリング性能を常に最初の状態のような良好な状態に維持することができる。
また、ニードルベアリング(600)と結合する弾性部材(620)がパイプジョイント(P)内側面の間のギャップを補い、シャフトジョイント(S)とパイプジョイント(P)にトルクが加えられた状態にスライド移動するとき圧縮状態の弾性部材(620)とボールベアリング(700)がパイプジョイント(P)に形成されたスプールライン(310)に弾力的に一緒に接触しながらスライド移動が進行できる。
そしてシャフトジョイント(S)とパイプジョイント(P)にトルクが加えられる場合にそれぞれトルクは１次にニードルベアリング(600)に装着された弾性部材(620)に伝えられ、２次にのニードルベアリング(600)の両側に位置したボールベアリング(700)に伝えられ、3次にニードルベアリング(600)の本体(610)に伝えられる。
そしてこの時、ニードルベアリング(600)の本体(610)によってボールベアリング(700)の圧痕は防止できる。 つまり、シャフトジョイント(S)とパイプジョイント(P)にトルクが加えられる場合、スライド円滑性はボールベアリング(700)が主に担当し、圧痕予防はニードルベアリング(600)が担当することになる。
上記ニードルベアリング(600)の本体(610)両端部の外径(B)は本体の外径(A)より小さくなってシャフトジョイント(S)がパイプジョイント(P)に沿ってスリップ移動する時にニードルベアリング(600)先端部の摩擦抵抗を低減できるようになっている。
また、ニードルベアリング(600)の本体(610)の両側末端部は曲面(660)で、ニードルベアリング(600)を装着部(520)に強く挿げて装着する方がもっと容易になっている。
上記のようにニードルベアリング(600)やボールベアリング(700)が装着されたスライディングケージ(500)はシャフトジョイント(S)のシャフト部(100)の末端部に差し込んで組み立てることになり、スナップリング固定溝(120)に図示されていないスナップリングを利用して組み立てられた状態を維持するようになっている。
上記ニードルベアリング(600)及びボールベアリング(700)は、本実施例のように同じ装着部(520)に一緒に設置されるか、または図9a乃至9cのように一つの装着部にはニードルベアリング(600)を設置し、これと隣接する別の装着部にはボールベアリング(700)を設置するような方式で設置することもできる。 この時ボールベアリング(700)は2つまたはそれ以上の複数が間隔を保ちながら設置されることができる。
上記のような自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージはシャフトジョイント(S)のシャフト部(100)の末端部にスライディングケージ(500)を組み立てて、その一側端をパイプジョイント(P)の内側に挿入して組立することになる。
このように組み立てられたシャフトジョイント(S)やパイプジョイント(P)はセレーション(110)とスプールライン(310)はスライディングケージ(500)を通じて回転トルクを伝達することができながら、軸方向にスリップ移動も可能な状態になる。
そしてシャフトジョイント(S)のヨーク部(200)に形成される連結溝(210)にスパイダーのような他のジョイントを連結して自動車のステアリング装置を構成するステアリングコラムに組み立てて、パイプジョイント(P)のヨーク部(400)に形成された連結溝(410)にはスパイダーのような他のジョイントを連結して自動車のステアリング装置を構成するギヤボックスに組み立てて使用することになる。
この時、スライディングケージ(500)に提供されたニードルベアリング(600)はニードル本体(610)外側にコイルスプリングから成った弾性部材(620)が提供される構造なので、シャフトジョイント(S)とパイプジョイント(P)がスリップ作動したり、又は回転トルクを伝達する場合、ニードルベアリングの弾性部材(620)の外側全体面が弾力的にパイプジョイント(P)の内側面に線接触されながらスリップ運動したり、回転トルクを伝達することになる。
即ち、ユニバーサルジョイントにトルクが加わっていない状態では、図6のようにニードルベアリング(600)の弾性部材(620)はニードルベアリング本体(610)の支持溝(630)に接触しないまま支持溝に間隔を維持した状態で位置し、その際、ニードルベアリング(600)の弾性部材(620)外側面(外径)はパイプジョイント(P)のスプールライン(310)内側面に接触してパイプジョイント(P)はシャフトのジョイント(S)に沿ってスリップ移動ができるようになる。この時ボールベアリング(700)によってシャフトジョイント(S)とパイプジョイント(P)はより円滑にスライド移動することができるようになる。
そして図8のようにステアリング装置の回転でユニバーサルジョイントにトルクが加えられれば、シャフトジョイント(S)とパイプジョイント(P)にトルクが作用して、それによってニードルベアリング(600)の弾性部材(620)の外径をパイプジョイント(P)のスプールライン(310)内側面が加圧してニードルベアリング(600)の弾性部材(620)を圧縮しながらニードルベアリング本体(610)及び弾性部材(620)の表面にパイプジョイント(P)のスプールライン(310)内側面が密着しながら回転トルクを伝達することになる。 このように弾性部材(620)の外向弾性力を受けながらパイプジョイント(P)は面接触しながら、トルクを伝達するため、圧痕は発生せず、この時弾性部材(620)はニードルベアリング本体(610)の支持溝(630)に完全に密着せず間隔を維持した状態に位置する。
そして作用していたトルクが解除されれば、弾性部材(620)は外向弾力により元の状態に復元されるプロセスを繰り返すが、これによって弾性部材(620)はユニバーサルジョイントのスリップ作動やトルクが作用しても支持溝(630)に接触されず、若干の間隔を浮かべた状態で弾力的に位置することになる。
これによってユニバーサルジョイントは弾性部材(620)の弾性力をいつも受けながら作動するので、ニードルベアリング(600)とパイプジョイント(P)内部面の間に発生できる遊撃が発生せず、ステアリング装置の性能低下を防止してステアリング装置の使用時間が累積してもステアリング性能を常に最初の状態のような良好な状態に維持することができる。
このような作動の時、ニードルベアリング(600)の両方端部にはボールベアリング(700)が装着されているので、シャフトジョイント(S)とパイプジョイント(P)が軸方向にスリップ移動する時、ボールベアリング(700)によってより円滑にスライド移動することができる。
上記では本発明の望ましい実施例が例示の目的で説明されているが、これに制限されてなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内でいろいろと変形して実施することも可能である。
S：シャフトジョイント
P：パイプジョイント
１００：シャフト部
１１０：セレーション
１２０：スナップリング固定溝
２００、４００：ヨーク部
２１０、４１０：連結溝
３００：パイプ部
３１０：スプールライン
３２０：固定溝
５００：スライディングケージ
５１０：スリーブ
５２０：装着部
５３０：溝
６００：ニードルベアリンング
６１０：本体
６２０：弾性部材
６３０：支持溝
６４０：床面
６５０：側面
６６０：曲面
７００：ボールベアリング

Claims (8)

  1. 自動車用ステアリング装置を構成するユニバーサルジョイントに提供され、軸方向にスリップ移動できるように形成されながら、トルクを伝達できるように組み立てられたスライディングケージで、
    上記スライディングケージはスリーブと、上記スリーブの外側面の長さ方向に沿って間隔を保ちながら形成される複数の装着部と、上記装着部に設置されるニードルベアリング及びボールベアリングを含み、
    上記ニードルベアリングは円筒型の棒形で、円周に沿って支持溝が形成された本体と、上記本体に形成された支持溝に組立される弾性部材から成ることを特徴とする自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージ。
  2. 請求項１において、
    上記ボールベアリングとニードルベアリングは同じ装着部に一緒に設置されるか、またはそれぞれの装着部に別に設置されることを特徴とする自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージ。
  3. 請求項１において、
    上記のボールベアリングとニードルベアリングが同じ装着部に一緒に設置され、上記ニードルベアリングは装着部の中央に設置され、上記のボールベアリングはニードルベアリングの両末端部の方にそれぞれ設置されることを特徴とする自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージ。
  4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージにおいて、
    上記支持溝の床面は一字の形で、床面から延長する両側面は外向斜面から成ることを特徴とする自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージ。
  5. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージにおいて、
    上記の支持溝は螺旋形態で、上記弾性部材はコイルスプリングの形であることを特徴とする自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージ。
  6. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージにおいて、
    上記弾性部材は支持溝の床面及び両側面から浮かべた状態で装着されることを特徴とする自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージ。
  7. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージにおいて、
    上記ニードルベアリング本体の両末端部断面の直径は本体断面の直径より小さいことを特徴とする自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージ。
  8. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージにおいて、
    上記ニードルベアリング本体の両末端部は曲面であることを特徴とする自動車用ユニバーサルジョイントのスライディングケージ。
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