KR100683937B1 - 유니버셜 조인트 - Google Patents
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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
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)
- 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.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1 샤프트에서 상기 볼홈과 경사홈의 경계 부분은 상기 조인트 볼의 최대 외경보다 작게 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
- 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.
- 청구항 1에 있어서,상기 조립 삽입구는 상기 제 1 샤프트의 양쪽에서 내측 방향으로 모두 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
- 청구항 1에 있어서,상기 조립 삽입구는 상기 제 1 샤프트의 한쪽에서 내측 방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트.
- 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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