KR100683937B1 - 유니버셜 조인트 - Google Patents

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KR100683937B1
KR100683937B1 KR1020050103853A KR20050103853A KR100683937B1 KR 100683937 B1 KR100683937 B1 KR 100683937B1 KR 1020050103853 A KR1020050103853 A KR 1020050103853A KR 20050103853 A KR20050103853 A KR 20050103853A KR 100683937 B1 KR100683937 B1 KR 100683937B1
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성재복
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    • F16D3/2052—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part having two pins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

본 발명에 따른 유니버셜 조인트는, 축부의 끝단에 내측으로부터 볼홈과 경사홈이 연속하여 형성되고, 상기 볼홈과 경사홈의 외측면에는 조립 삽입구가 외측에서 내측으로 관통 형성되며, 상기 볼홈의 양쪽에 두 개의 슬롯이 축방향으로 길게 형성된 제 1 샤프트와; 상기 제 1 샤프트에 대응되는 축부의 끝단에 상기 조립 삽입구를 통과하여 상기 볼홈의 내측으로 삽입되어 안착되는 조인트 볼이 형성된 제 2 샤프트와; 상기 제 1 샤프트와 제 2 샤프트의 축방향과 직교하는 방향에서 상기 양쪽 슬롯 및 조인트 볼을 관통하여 설치된 조인트 축을 포함하여 구성됨으로써, 조립 구조가 간단하고, 주요 부분의 가공이 용이해지며, 조인트 연결 구조의 신뢰성이 향상됨과 아울러 내구성도 향상될 수 있는 효과를 갖게 된다.
모형 자동차, 조인트 축, 조인트 볼, 조립 삽입구, 슬롯, 축홀, 추진축

Description

유니버셜 조인트{UNIVERSAL JOINT}
도 1은 종래 유니버셜 조인트의 연결 전 상태의 사시도,
도 2는 종래 유니버셜 조인트가 연결된 상태의 일부 절개도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 연결전 상태의 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 일부가 도시된 평면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 연결 상태도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 내부 연결 구조를 보인 상세도,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 연결 상태도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 내부 연결 구조를 보인 상세도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 제 1 샤프트 52 : 축부
54 : 조인트부 55 : 플랜지부
56 : 볼홈 56a : 경계부
57 : 경사홈 58 : 조립 삽입구
59 : 슬롯 60 : 제 2 샤프트
62 : 축부 64 : 조인트 볼
65 : 축홀 70 : 조인트 축
75 : 접촉 링
본 발명은 모형 자동차 등에 이용되는 유니버셜 조인트에 관한 것으로서, 특히 가공 생산이 용이하면서도 내구성이 향상되고, 또한 동력 전달의 원활성을 확보할 수 있도록 한 유니버셜 조인트에 관한 것이다.
일반적으로 유니버셜 조인트는 변속기의 출력축과 차동장치 사이에 구비되는 추진축을 연결하는 장치로서, 서로 연결된 두 축이 만나는 각의 변화가 가능하면서 동력 전달이 이루어지게 하는 경우에 사용된다.
도 1은 종래 유니버셜 조인트의 연결 전 상태의 사시도이고, 도 2는 종래 유니버셜 조인트가 연결된 상태의 일부 절개도로서, 일반적으로 모형 자동차 등에서 사용되고 있는 것을 도시한 것이다.
이에 도시된 바와 같이 종래 유니버셜 조인트는, 변속기의 출력축에 상당하는 제 1 샤프트(10)와 추진축에 상당하는 제 2 샤프트(20)를 연결하게 된다. 여기서 제 2 샤프트(20)와 차동장치 쪽과 연결되는 유니버셜 조인트 부분은 생략하기로 한다.
먼저, 상기 제 1 샤프트(10)는 축부(12)의 한쪽 끝단에 제 2 샤프트(20)의 끝부분이 삽입될 수 있도록 홈 구조를 갖는 조인트부(14)가 형성되되, 이 조인트부(14)는 내측으로부터 볼홈(16)과 경사홈(17)이 형성된다.
또한 상기 조인트부(14)는 후술할 제 2 샤프트(20)의 조인트 축(26)이 삽입될 수 있도록 끝단으로부터 내측 방향으로 개방된 구조를 갖는 슬릿(slit)(18)이 형성되고, 상기 볼홈(16) 내부로 삽입되는 제 2 샤프트(20)의 조인트 볼(24)이 이탈하지 않도록 후술할 조인트 핀(30)이 관통되는 복수개의 핀홀(19)이 형성된다.
다음, 상기 제 2 샤프트(20)는 축부(22)의 한쪽 끝단에 조인트 볼(24)이 형성되고, 상기 조인트 볼(24)의 양쪽에는 상기 축부(12)와 직교되는 방향으로 조인트 축(26)이 돌출된다. 따라서 상기 조인트 볼(24)은 상기 제 1 샤프트(10)의 볼홈(16) 내부에 삽입되고, 상기 조인트 축(26)은 상기 제 1 샤프트(10)의 슬릿(18)에 삽입된 상태로 있게 된다.
한편, 상기 제 2 샤프트(20)의 다른 쪽 끝단에도 차동 장치 등의 다른 축과 유니버셜 조인트 구조로 연결되도록 조인트 볼(28) 및 조인트 축이 구비된다.
다음, 상기 조인트 핀(30)은 상기 제 2 샤프트(20)의 조인트 볼(24)이 상기 제 1 샤프트(10)의 볼홈(16)에 삽입된 상태에서 상기 핀홀(19)에 각각 삽입됨으로써 상기 조인트 볼(24)이 상기 볼홈(16)에서 이탈하지 않도록 연결하게 된다.
이와 같은 종래 기술의 유니버셜 조인트는 일정 각도 내에서 제 1 샤프트(10) 축을 중심으로 제 2 샤프트(20) 축이 자유롭게 움직이면서 제 1 샤프트(10) 축을 통해 전달되는 회전 동력을 차동장치 등에 전달할 수 있게 된다.
그러나 상기한 바와 같은 종래 기술의 유니버셜 조인트는, 상기 제 1 샤프트(10)의 볼홈(16)에 삽입된 제 2 샤프트(20)의 조인트 볼(24)이 이탈하지 않도록 조인트 핀(30)을 이용하게 되는데, 상기 조인트 핀(30)이 삽입되는 핀홀(19)은 직경이 작은 미세한 구멍으로서 가공이 쉽지 않을 뿐만 아니라 잘못 가공되면 제 1 샤프트(10)로부터 제 2 샤프트(20)가 쉽게 이탈하게 되거나, 제 1 샤프트(10)에 연결된 제 2 샤프트(20)의 움직임이 자유롭지 못하여 유니버셜 조인트 기능이 현저히 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
특히 상기한 종래의 유니버셜 조인트는, 구형인 조인트 볼(24)에 직선형인 조인트 핀(30)이 접촉되어 지지할 때 점접촉 방식으로 지지하기 때문에 조인트 볼(24)을 지지하여 조인트를 연결하는 구조가 취약하여, 조인트 핀(30)이 쉽게 마모될 수 있는 등 전체적으로 조인트의 내구성이 취약한 문제점도 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 두 샤프트의 측면 조립 구조로 가공 및 조립성을 향상시킴과 아울러 내구 성능도 향상시킬 수 있는 유니버셜 조인트를 제공하는 데 목적이 있다.
또한 본 발명은 동력 전달 각도를 확대하여 넓은 각도 회전시에도 원활하게 동력을 전달할 수 있도록 하는 유니버셜 조인트를 제공하는 데 다른 목적이 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 유니버셜 조인트는, 축부의 끝 단에 내측으로부터 볼홈과 경사홈이 연속하여 형성되고, 상기 볼홈과 경사홈의 외측면에는 조립 삽입구가 외측에서 내측으로 관통 형성되며, 상기 볼홈의 양쪽에 두 개의 슬롯이 축방향으로 길게 형성된 제 1 샤프트와; 상기 제 1 샤프트에 대응되는 축부의 끝단에 상기 조립 삽입구를 통과하여 상기 볼홈의 내측으로 삽입되어 안착되는 조인트 볼이 형성된 제 2 샤프트와; 상기 제 1 샤프트와 제 2 샤프트의 축방향과 직교하는 방향에서 상기 양쪽 슬롯 및 조인트 볼을 관통하여 설치된 조인트 축을 포함한 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 제 1 샤프트에서 상기 볼홈과 경사홈의 경계 부분은 상기 조인트 볼의 최대 외경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 조립 삽입구는 상기 조인트 볼이 삽입되도록 원형 구조를 갖는 볼 삽입구와, 상기 제 2 샤프트의 축부가 삽입되도록 직선형 구조를 갖는 축 삽입구로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 조립 삽입구는 상기 제 1 샤프트의 양쪽에서 내측 방향으로 모두 형성되거나, 상기 제 1 샤프트의 한쪽에서 내측 방향으로 형성될 수 있다.
상기 제 2 샤프트는 조인트 볼과 축부가 만나는 부분에 상대적으로 다른 축부보다 외경이 축소되게 형성된 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트가 도시된 도면으로서, 도 3은 유니버셜 조인트의 연결전 상태의 사시도, 도 4는 유니버셜 조인 트의 일부가 도시된 평면도, 도 5는 유니버셜 조인트의 연결 상태도, 도 6은 유니버셜 조인트의 내부 연결 구조를 보인 상세도이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트는, 크게 제 1 샤프트(50)와, 상기 제 1 샤프트(50)와 유니버셜 조인트 방식으로 연결되는 제 2 샤프트(60)와, 상기 제 1 샤프트(50)와 제 2 샤프트(60)를 연결하는 조인트 축(70)으로 구성된다.
상기에서 제 1 샤프트(50)는 통상 모형 자동차 등에서 변속기의 출력축 부분에 해당하거나 이와 연결되는 부분이고, 상기 제 2 샤프트(60)는 차동 장치 등에 동력을 전달하는 추진축에 해당하는 부분이다. 물론, 이와 같은 연결 구성은 하나의 예시에 불과하고 이외에도 회전 동력을 전달할 때 각도가 변화될 수 있는 기계이면 다양하게 적용 가능함은 물론이다.
이와 같은 본 발명에 따른 유니버셜 조인트의 각 구성 부분에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 제 1 샤프트(50)는 축부(52)의 끝단에 확장된 원통 구조를 갖는 조인트부(54)가 형성되는데, 이 조인트부(54)의 내측에는 상기 제 2 샤프트(60)가 삽입되어 연결되는 볼홈(56)과 경사홈(57)이 연속하여 형성된다.
여기서 상기 볼홈(56)은 제 2 샤프트(60)의 조인트 볼(64)이 안착되는 부분이고, 상기 경사홈(57)은 제 2 샤프트(60)가 일정 각도 내에서 유동할 수 있도록 간섭을 배제할 수 있도록 형성된 부분이다. 특히, 상기 볼홈(56)과 경사홈(57)의 경계 부분(이하 경계부(56a))은 상기 제 2 샤프트(60)의 조인트 볼(64)의 최대 외 경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 경계부(56a)가 상기 조인트 볼(64)의 최대 외경보다 작게 형성되는 이유는 상기 조인트 볼(64)이 볼홈(56)에 삽입된 상태에서 이탈하지 않도록 지지하기 위한 것이다.
또한 상기 조인트부(54)는 도 3에 도시된 바와 같이 그 외측면에서 내측으로 관통되어 상기 볼홈(56)과 경사홈(57)으로 연결되는 조립 삽입구(58)가 형성된다.
상기 조립 삽입구(58)는 종래와 다르게 상기 제 2 샤프트(60)가 축방향으로 삽입되는 구조가 아닌 조인트부(54)의 측방향에서 삽입되어 조립되도록 하는 구조이다.
따라서 상기 조립 삽입구(58)는 상기 제 2 샤프트(60)의 조인트 볼(64)이 삽입되도록 원형 홀 구조를 갖는 볼 삽입구(58a)와, 상기 제 2 샤프트(60)의 축부(62)가 삽입되도록 직선형 홀 구조를 갖는 축 삽입구(58b)로 이루어진다.
이와 같은 조립 삽입구(58)는 상기 조인트부(54)의 양 쪽 측면에 모두 형성되거나 어느 한 쪽 측면에만 형성하는 것도 가능하다. 본 실시예에서는 양쪽에 모두 형성된 구조를 예시하고, 한 쪽에만 형성된 구조는 후술할 다른 실시예에서 예시하고 있다.
또한 상기 조인트부(54)에는 상기 조인트 축(70)이 삽입될 수 있도록 상기 볼홈(56)의 양쪽에 두 개의 슬롯(59)이 축방향으로 길게 형성된다. 이때 슬롯(59)의 길이는 상기 조인트 축(70)이 움직이는 각도에 대하여 충분한 공간을 확보할 수 있을 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같은 상기 슬롯(59)은 상기 조인트부(54)에서 상기 조립 삽입구(58)와 그 위치를 달리하여 형성된다.
한편, 상기 조인트부(54)의 끝단부에는 확장된 구조의 플랜지부(55)를 갖는다.
다음, 상기 제 2 샤프트(60)는 상기 제 1 샤프트(50)에 대응되는 축부(62)의 끝단에 상기 조립 삽입구(58)를 통과하여 상기 볼홈(56)의 내측으로 삽입되어 안착되는 조인트 볼(64)이 형성된다.
상기 조인트 볼(64)에는 상기 조인트 축(70)이 관통하여 삽입될 수 있도록 축홀(65)이 형성된다. 상기 축홀(65)의 내경은 상기 조인트 축(70)이 압입되는 방식으로 삽입되어 상호 고정될 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다.
다음, 상기 조인트 축(70)은 일반적인 강재봉 구조로 형성되며, 상기한 바와 같이 상기 제 1 샤프트(50)와 제 2 샤프트(60)의 축방향과 직교하는 방향에서 상기 양쪽 슬롯(59) 및 조인트 볼(64)을 관통하여 설치된다.
한편, 상기 제 1 샤프트(50)의 볼홈(56)의 내측에는 상기 조인트 볼(64)의 선단부에 접촉하는 접촉 링(75)이 구비된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일 실시예에 따른 유니버셜 조인트의 작용을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 유니버셜 조인트의 조립 과정은 제 2 샤프트(60)를 제 1 샤프트(50)의 측면에 위치되는 조립 삽입구(58)에 삽입한 다음, 제 1 샤프트(50)의 슬롯(59)과 제 2 샤프트(60)의 축홀(65)을 일치시킨 다음, 조인트 축(70)을 한 쪽 슬롯(59)을 통해 삽입하여 상기 축홀(65)에 압입하여 고정한다.
이와 같이 조립된 유니버셜 조인트는 제 2 샤프트(60)의 조인트 볼(64)이 제 1 샤프트(50)의 볼홈(56) 내에 삽입된 상태에서 상기 조인트 축(70)에 의해 결합된 상태로 있게 되고, 상기 조인트 축(70)은 상기 제 2 샤프트(60)의 조인트 볼(64)이 고정된 상태에서 그 양단부가 상기 슬롯(59) 내에 위치됨으로서, 제 1 샤프트(50)에 대하여 제 2 샤프트(60)가 일정 각도 내에서 자유롭게 움직이면서 회전 동력을 전달할 수 있게 된다.
상기와 같이 본 발명의 유니버셜 조인트는 제 1 샤프트(50)의 측면으로 제 2 샤프트(60)를 삽입한 다음, 하나의 조인트 축(70)만을 이용하여 조립하게 되므로, 조립 구조가 간단해지고, 특히 도 6에 도시된 바와 같이 볼홈(56)과 경사홈(57) 사이의 경계부(56a)가 적어도 상기 조인트 볼(64)에 선접촉하면서 지지하게 되므로, 종래 조인트 핀에 의한 점접촉 지지방식보다 쉽게 마모되지 않아 내구성이 향상될 수 있게 된다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트가 도시된 도면으로서, 도 7은 유니버셜 조인트의 연결 상태도, 도 8은 유니버셜 조인트의 내부 연결 구조를 보인 상세도이다.
본 실시예를 설명함에 있어서 전술한 일 실시예의 구성과 동일 유사한 부분에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 유니버셜 조인트는 전체적으로는 전술한 일 실시예의 구조와 같으나, 제 1 샤프트(50)에 형성되는 조립 삽입구(58)가 한 쪽에 만 형성되는 구성과, 제 2 샤프트(60)에 외경 축소부(62a)를 형성한 구성이 전술한 일 실시예와 다르다.
즉, 상기 조립 삽입구(58)는 상기 제 1 샤프트(50)의 한쪽에서 내측 방향으로 형성된다.
그리고 상기 제 2 샤프트(60)는 조인트 볼(64)과 축부(62)가 만나는 부분에 상대적으로 다른 축부(62)보다 외경이 축소된 외경 축소부(62a)가 형성된다. 이와 같이 축부(62)의 외경을 축소하는 이유는 도 8에서와 같이 제 1 샤프트(50)에 대하여 제 2 샤프트(60)의 동력 전달 각도를 확대하기 위한 것이다.
이와 같은 구조는 상기 외경 축소부(62a)를 형성함과 아울러 상기 제 1 샤프트(50)의 경계부(56a)를 센터 방향으로 더 돌출된 구조로 형성하는 것도 가능하게 된다.
따라서 상기 제 2 샤프트(60)가 움직일 때 상기 외경 축소부(62a)에 의해 제 1 샤프트(50)의 경계부(56a)와의 간섭이 줄어들게 되므로, 제 2 샤프트(60)가 회전 각도도 그만큼 커지게 되어 동력 전달 각도를 확대할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명에 따른 유니버셜 조인트는, 조인트 연결부분을 축방향이 아닌 측방향에서 삽입하여 조립함으로써 조립 구조가 간단하고, 종래에 가공이 어려웠던 핀홀 등이 삭제되므로 주요 부분의 가공이 용이해지는 이점이 있다.
특히, 본 발명은 제 1 샤프트 볼홈과 경사홈 사이에 경계부를 형성하여 제 2 샤프트의 조인트 볼을 지지함으로써 종래의 점접촉 지지방식과는 달리 선접촉 지지 방식으로 조인트 볼을 지지하게 되므로, 조인트 연결 구조의 신뢰성이 향상됨과 아울러 장시간 사용에도 마모 발생을 최소화하여 내구성도 향상될 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 2 샤프트의 축부에 내경 축소부를 형성함으로써 넓은 각도 회전시에도 원활하게 동력을 전달할 수 있는 이점을 제공하게 된다.

Claims (6)

  1. 축부의 끝단에 내측으로부터 볼홈과 경사홈이 연속하여 형성되고, 상기 볼홈과 경사홈의 외측면에는 조립 삽입구가 외측에서 내측으로 관통 형성되며, 상기 볼홈의 양쪽에 두 개의 슬롯이 축방향으로 길게 형성된 제 1 샤프트와;
    상기 제 1 샤프트에 대응되는 축부의 끝단에 상기 조립 삽입구를 통과하여 상기 볼홈의 내측으로 삽입되어 안착되는 조인트 볼이 형성된 제 2 샤프트와;
    상기 제 1 샤프트와 제 2 샤프트의 축방향과 직교하는 방향에서 상기 양쪽 슬롯 및 조인트 볼을 관통하여 설치된 조인트 축을 포함한 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 샤프트에서 상기 볼홈과 경사홈의 경계 부분은 상기 조인트 볼의 최대 외경보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 조립 삽입구는 상기 조인트 볼이 삽입되도록 원형 구조를 갖는 볼 삽입구와, 상기 제 2 샤프트의 축부가 삽입되도록 직선형 구조를 갖는 축 삽입구로 이루어진 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조립 삽입구는 상기 제 1 샤프트의 양쪽에서 내측 방향으로 모두 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조립 삽입구는 상기 제 1 샤프트의 한쪽에서 내측 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
  6. 청구항 1 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 샤프트는 조인트 볼과 축부가 만나는 부분에 상대적으로 다른 축부보다 외경이 축소되게 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
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