KR100695447B1 - 유니버설 조인트에 사용되는 슬립 조인트 - Google Patents

유니버설 조인트에 사용되는 슬립 조인트 Download PDF

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KR100695447B1
KR100695447B1 KR1020050100330A KR20050100330A KR100695447B1 KR 100695447 B1 KR100695447 B1 KR 100695447B1 KR 1020050100330 A KR1020050100330 A KR 1020050100330A KR 20050100330 A KR20050100330 A KR 20050100330A KR 100695447 B1 KR100695447 B1 KR 100695447B1
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Abstract

본 발명은 유니버설 조인트의 슬립 조인트에 관한 것이다.
본 발명은 구동축에서 피동축으로 회전력을 전달할 뿐만 아니라 상기 구동축과 상기 피동축 사이의 축 방향 힘을 흡수하는 슬립 조인트를 포함하는 자동차의 조향장치에 있어서, 상기 자동차의 주행 방향을 조절하기 위하여 운전자가 조향력 가하는 조향휠; 상기 조향휠의 회전을 직선 운동으로 전환하는 기어부; 상기 조향휠과 상기 기어부 사이에 설치되어 회전 운동을 전달하는 조향축; 및 상기 기어부의 상기 직선 운동을 전달받아 바퀴에 전달하여 상기 바퀴를 조향시키는 링크 구조를 포함하되, 상기 조향축은 상기 구동축에 연결되고, 길이 방향으로 외주면에 형성된 핀 가이드 홈을 구비한 샤프트; 상기 피동축에 연결되고, 상기 샤프트가 삽입되는 중공의 배관 형상을 가지며 내주면에는 상기 핀 가이드 홈과 마주보도록 조립되어 상기 핀 가이드 홈과 길이 방향으로 원기둥형 공간을 형성하는 파이프 홈을 구비한 파이프; 상기 파이프 홈에 안착되는 볼; 상기 볼과 밀착되도록 상기 핀 가이드 홈과 상기 볼 사이에 구비되는 볼 가이드; 및 상기 볼 가이드 및 상기 볼을 상기 파이프 홈으로 밀착시키는 스프링 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬립 조인트가 구비된 조향장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 볼을 이용한 슬립 조인트에 있어서 볼과 파이프 및 볼과 샤프트 사이의 유격을 제거하여 진동과 소음을 감소시키는 유니버설 조인트의 슬립 조인트를 제공하는 것이다.
조향, 슬립 조인트, 유니버설 조인트

Description

유니버설 조인트에 사용되는 슬립 조인트{Slip Joint for Use in Universal Joint}
도 1은 종래의 유니버설 조인트를 도시한 평면도,
도 2는 종래의 유니버설 조인트를 도시한 도 1의 A-A' 단면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유니버설 조인트에 구비된 슬립 조인트의 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유니버설 조인트에 구비된 슬립 조인트의 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유니버설 조인트에 구비된 슬립 조인트의 일부 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 유니버설 조인트 101: 요크 조인트
102: 스파이더 103: 요크
104: 슬립 조인트 105: 샤프트
106: 파이프 200: 샤프트 홈
201: 파이프 홈 203: 볼 부시
204: 볼 300: 스프링 핀
301: 제 1 볼 가이드 302: 제 2 볼 가이드
303: 핀 가이드 홈 400: 볼 부시 스토퍼
본 발명은 유니버설 조인트의 슬립 조인트에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 볼을 이용한 슬립 조인트에 있어서 볼과 파이프 및 볼과 샤프트 사이의 유격을 제거하여 진동과 소음을 감소시키는 유니버설 조인트의 슬립 조인트에 관한 것이다.
자동차의 안전성을 증대하고 운전자의 조작 편의성을 향상하기 위해서 자동차에는 다양한 장치가 설치되는데, 그 중에서 조향장치는 운전자가 조향 핸들을 돌려 자동차의 진행 방향을 자유로이 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 자동차의 앞 바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치다.
조향장치는 운전자가 조향휠을 원하는 방향으로 회전시키면 조향휠에 연결된 조향축이 회전하며 조향축은 유니버설 조인트를 통하여 랙과 피니언 기어로 구성되는 기어박스에 회전력을 전달한다.
운전자가 조작하는 조향휠의 회전 중심에 연결되는 조향축은 일반적으로 두 개의 요크 조인트와 하나의 슬립 조인트를 포함하여 구성된다. 요크 조인트는 두 축이 일정한 각도를 가지고 교차하고 있을 때 흔히 사용되는 이음 수단이며, 일정한 각도로 교차한 두 축의 각도가 운전 중에 변하여도 무방하도록 설계되는데, 대 략 30도 이내에서 조향축의 굴절이 가능하다. 한편, 슬립 조인트는 조향축의 회전력을 전달하되 조향축 방향으로 작용하는 힘을 흡수하도록 축이 신축되는 기능을 가진다.
도 1은 종래의 유니버설 조인트를 도시한 평면도이다. 도시한 것과 같이 유니버설 조인트(100)는 스파이더(102), 요크(103), 샤프트(105) 및 파이프(106)를 포함하여 구성된다.
도시한 것과 같이 유니버설 조인트(100)는 일측 단에서 타측 단으로 회전력을 전달할 수 있도록 슬립 조인트(104)와 그 양단의 요크 조인트(101)로 구분된다.
먼저, 요크 조인트(101)는 두 개의 요크(103)를 서로 교합 되도록 배치하고, 그 사이에 십자형의 스파이더(102)를 설치하여 소정의 각도 이하로 굴절된 상태에서도 회전력을 전달한다.
또한, 유니버설 조인트(100)의 일단과 타단에 구비된 요크 조인트(101)의 사이에 설치되는 슬립 조인트(104)는 회전력을 전달함과 동시에 축 방향으로 슬립 가능하도록 중공의 파이프(106)와 이의 내부에 삽입되는 샤프트(105)로 분할 형성된다.
도 2는 종래의 유니버설 조인트를 도시한 도 1의 A-A' 단면도이다. 도시한 것과 같이 슬립 조인트(104)는 샤프트(105), 파이프(106), 샤프트 홈(200), 파이프 홈(201), 볼 부시(203) 및 볼(204)을 포함하여 구성된다.
도시한 것과 같이 샤프트(105)의 외주면에는 샤프트 홈(200)이 구성되며, 파이프(106)의 내주면에는 파이프 홈(201)이 구성된다. 샤프트 홈(200)과 파이프 홈(201)은 서로 마주보도록 구성되어 한 쌍의 샤프트 홈(200)과 파이프 홈(201)이 원기둥형 공간을 형성한다. 또한, 파이프 홈(201)은 파이프(106)의 내주면에 형성되는데, 슬립 조인트(104)의 길이 방향으로 구성되며, 샤프트 홈(200)도 파이프 홈(201)을 따라서 길이 방향으로 형성된다.
한편, 볼 부시(203)는 샤프트(105)의 외주면과 파이프(106)의 내주면 사이에 삽입되는 구조인데, 볼(204)이 안착된다. 따라서, 볼 부시(203)를 파이프(106)와 샤프트(105) 사이에 삽입하면 샤프트 홈(200)과 파이프 홈(201)이 형성한 원기둥형 공간에 볼(204)도 함께 삽입되는데, 볼(204)은 파이프 홈(201)과 샤프트 홈(200)에 밀착되어 있어서, 샤프트(105)가 회전하면 파이프(106)가 회전하는 구조이다. 결국, 구동축(107)의 회전력을 피동축(108)으로 전달한다.
볼(204)은 처음에는 파이프 홈(201)과 샤프트 홈(200)에 밀착되어 있으나, 시간이 지남에 따라 마찰과 마모로 인하여 파이프 홈(201)과 볼(204) 사이 및 샤프트 홈(200)과 볼(204) 사이에 유격이 발생한다. 유격은 파이프(106)와 샤프트(105) 사이에 진동과 소음을 발생시킬 뿐만 아니라 조향 정밀도를 떨어뜨리는 문제점을 야기한다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 볼을 이용한 슬립 조인트에 있어서 볼과 파이프 및 볼과 샤프트 사이의 유격을 제거하여 진동과 소음을 감소시키는 유니버설 조인트의 슬립 조인트를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 구동축에서 피동축으로 회전력을 전달할 뿐만 아니라 상기 구동축과 상기 피동축 사이의 축 방향 힘을 흡수하는 슬립 조인트에 있어서, 상기 구동축에 연결되고, 길이 방향으로 외주면에 형성된 핀 가이드 홈을 구비한 샤프트; 상기 피동축에 연결되고, 상기 샤프트가 삽입되는 중공의 배관 형상을 가지며 내주면에는 상기 핀 가이드 홈과 마주보도록 조립되어 상기 핀 가이드 홈과 원기둥형 공간을 형성하는 파이프 홈을 구비한 파이프; 상기 파이프 홈에 안착되는 볼; 상기 볼과 밀착되도록 상기 핀 가이드 홈과 상기 볼 사이에 구비되는 볼 가이드; 및 상기 볼 가이드 및 상기 볼을 상기 파이프 홈으로 밀착시키는 스프링 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬립 조인트를 제공한다.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 구동축에서 피동축으로 회전력을 전달할 뿐만 아니라 상기 구동축과 상기 피동축 사이의 축 방향 힘을 흡수하는 슬립 조인트를 포함하는 자동차의 조향장치에 있어서, 상기 자동차의 주행 방향을 조절하기 위하여 운전자가 조향력 가하는 조향휠; 상기 조향휠의 회전을 직선 운동으로 전환하는 기어부; 상기 조향휠과 상기 기어부 사이에 설치되어 회전 운동을 전달하는 조향축; 및 상기 기어부의 상기 직선 운동을 전달받아 바퀴에 전달하여 상기 바퀴를 조향시키는 링크 구조를 포함하되, 상기 조향축은 상기 구동축에 연결되고, 길이 방향으로 외주면에 형성된 핀 가이드 홈을 구비한 샤프트; 상기 피동축에 연결되고, 상기 샤프트가 삽입되는 중공의 배관 형상을 가지며 내주면에는 상기 핀 가이드 홈과 마주보도록 조립되어 상기 핀 가이드 홈과 길이 방향으로 원기둥형 공간을 형성하는 파이프 홈을 구비한 파이프; 상기 파이프 홈에 안착되는 볼; 상기 볼과 밀착되도록 상기 핀 가이드 홈과 상기 볼 사이에 구비되는 볼 가이드; 및 상기 볼 가이드 및 상기 볼을 상기 파이프 홈으로 밀착시키는 스프링 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬립 조인트가 구비된 조향장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유니버설 조인트에 구비된 슬립 조인트의 단면도이다. 본 발명에 따른 슬립 조인트(104)는 샤프트(105), 파이프(106), 샤프트 홈(200), 파이프 홈(201), 볼 부시(203), 볼(204), 스프링 핀(300), 제 1 볼 가이드(301), 제 2 볼 가이드(302) 및 핀 가이드 홈(303)을 포함하여 구성된다.
도시한 것과 같이 샤프트(105)의 좌측 외주면에는 샤프트 홈(200)이 구성되며, 파이프(106)의 좌측 내주면에는 파이프 홈(201)이 구성된다. 샤프트 홈(200)과 파이프 홈(201)은 서로 마주보도록 조립되어 한 쌍의 샤프트 홈(200)과 파이프 홈(201)이 원기둥형 공간을 형성한다.
한편, 파이프(106)의 우측 내주면에는 파이프 홈(201)이 구성되며, 샤프트(105)의 우측 외주면에는 핀 가이드 홈(303)이 구비된다. 파이프 홈(201)과 핀 가이드 홈(303)은 서로 마주보도록 구성되어 한 쌍의 파이프 홈(201)과 핀 가이드 홈 (303)은 공간을 만든다.
또한, 볼 부시(203)는 샤프트(105)의 외주면과 파이프(106)의 내주면 사이에 삽입되는 구조이며 볼 부시(203)의 일측에는 볼(204)이 안착되어 있다. 따라서, 볼 부시(203)를 파이프(106)와 샤프트(105) 사이에 삽입하면 원기둥형 공간에 볼(204)도 함께 삽입된다. 도면상에서 샤프트(105)의 좌측에 구비된 볼(204)은 파이프 홈(201)과 샤프트 홈(200)에 밀착되어 있어서, 샤프트(105)가 회전하면 파이프(106)가 회전하여 결국 구동축(107)의 회전력을 피동축(108)으로 전달하게 된다.
한편, 샤프트(105)의 우측에 구비된 핀 가이드 홈(303)에 있어서 볼(204)과 핀 가이드 홈(303) 사이에 제 1 볼 가이드(301) 및 제 2 볼 가이드(302)가 구비되는데, 도시한 것과 같이 제 1 볼 가이드(301)는 볼(204)의 상부면과 접해 있고, 제 2 볼 가이드(302)는 볼(204)의 하부면과 접해 있다. 또한, 스프링 핀(300)이 핀 가이드 홈(303)과 제 1 볼 가이드(301) 및 제 2 볼 가이드(302) 사이에 구비되는데, 스프링 핀(300)은 제 1 볼 가이드(301)와 제 2 볼 가이드(302)를 샤프트(105)의 외주면 방향으로 밀어내는 기능을 한다.
상기 제 1 볼 가이드(301) 및 제 2 볼 가이드(302)는 상기 볼(204)의 외주면을 따라 제 1 볼홈(305)이 형성되어 있으며, 상기 스프링 핀(300)이 안착되는 제 2 볼홈(307)이 형성되어 있다.
스프링 핀(300)은 금속 재질의 판을 말아서 형성하고 중공의 파이프 형상으로 되어 있으며 일단에서 타단으로 연속적인 절개부를 가지며, 제 1 및 2 볼 가이드(301, 302)와 핀 가이드 홈(303)의 내주면 사이에 끼워지는 일종의 압축 탄성체이다.
스프링 핀(300)은 제 1 볼 가이드(301)와 제 2 볼 가이드(302)를 파이프(106)의 외주면 방향으로 밀어냄으로써 볼(204)과 파이프 홈(201) 사이 및 볼(204) 과 제 1, 2 볼 가이드(301, 302) 사이의 유격을 제거한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유니버설 조인트에 구비된 슬립 조인트의 사시도이다. 도시한 것과 같이 슬립 조인트(104)는 샤프트(105), 파이프(106), 파이프 홈(201), 볼 부시(203), 볼(204), 스프링 핀(300), 제 1 볼 가이드(301), 제 2 볼 가이드(302), 핀 가이드 홈(303) 및 볼 부시 스토퍼(400)를 포함하여 구성된다.
제 1 볼 가이드(301) 및 제 2 볼 가이드(302)는 슬립 조인트(104)의 길이 방향으로 구비되고, 스프링 핀(300)도 슬립 조인트(104)의 길이 방향으로 핀 가이드 홈(303)에 삽입되는 구조를 가지며, 볼(204)은 파이프 홈(201)과 샤프트 홈(200) 및 제 1 볼 가이드(301)와 제 2 볼 가이드(302)에 밀착되어 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유니버설 조인트에 구비된 슬립 조인트(104)의 일부 단면도이다. 도시한 것과 같이 슬립 조인트(104)는 샤프트(105), 파이프(106), 볼 부시(203) 및 볼 부시 스토퍼(400)를 포함하여 구성된다.
도시한 것과 같이 샤프트(105)의 일단에는 볼 부시 스토퍼(400)가 구비되는데, 볼 부시 스토퍼(400)는 볼 부시(203)가 샤프트(105)에서 방출되지 않도록 한다.
볼 부시 스토퍼(400)는 샤트프(105)의 외주면 일측과 파이프(106)의 내주면 사이에 구비되어 볼 부시(203)가 샤프트(105)에서 인출되지 않도록 한다. 도 5에서는 볼 부시 스토퍼(400)를 샤프트(105)의 외주면에 구성하였으나, 다른 실시예로 파이프(106)의 내주면에 구성할 수도 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 볼을 이용한 슬립 조인트에 있어서 볼과 파이프 및 볼과 샤프트 사이의 유격을 제거하여 진동과 소음을 감소시키는 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 구동축에서 피동축으로 회전력을 전달할 뿐만 아니라 상기 구동축과 상기 피동축 사이의 축 방향 힘을 흡수하는 슬립 조인트에 있어서,
    상기 구동축에 연결되고, 길이 방향으로 외주면에 형성된 핀 가이드 홈을 구비한 샤프트;
    상기 피동축에 연결되고, 상기 샤프트가 삽입되는 중공의 배관 형상을 가지며 내주면에는 상기 핀 가이드 홈과 마주보도록 조립되어 상기 핀 가이드 홈과 원기둥형 공간을 형성하는 파이프 홈을 구비한 파이프;
    상기 파이프 홈에 안착되는 볼;
    상기 볼과 밀착되도록 상기 핀 가이드 홈과 상기 볼 사이에 구비되는 볼 가이드; 및
    상기 볼 가이드 및 상기 볼을 상기 파이프 홈으로 밀착시키는 스프링 핀
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬립 조인트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    중공의 파이프 형상인 상기 스프링 핀은 금속 재질의 판을 말아서 형성되어 일단에서 타단으로 연속적인 절개부를 갖는 것을 특징으로 하는 슬립 조인트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼 가이드는 상기 볼의 외주면을 따르는 제 1 볼홈을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 슬립 조인트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼 가이드는 상기 스프링 핀이 안착되는 제 2 볼홈을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 슬립 조인트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프링 핀이 상기 볼을 상기 파이프 홈 측으로 용이하게 밀어내기 위해서 복수의 상기 볼 가이드를 구비한 것을 특징으로 하는 슬립 조인트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼, 상기 스프링 핀 및 상기 볼 가이드가 인출되지 못하도록 볼 부시 스토퍼를 상기 샤프트 및 상기 파이프 사이에 형성한 것을 특징으로 하는 슬립 조인트.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 구동축에서 피동축으로 회전력을 전달할 뿐만 아니라 상기 구동축과 상기 피동축 사이의 축 방향 힘을 흡수하는 슬립 조인트를 포함하는 자동차의 조향장치에 있어서,
    상기 자동차의 주행 방향을 조절하기 위하여 운전자가 조향력 가하는 조향휠;
    상기 조향휠의 회전을 직선 운동으로 전환하는 기어부;
    상기 조향휠과 상기 기어부 사이에 설치되어 회전 운동을 전달하는 조향축; 및
    상기 기어부의 상기 직선 운동을 전달받아 바퀴에 전달하여 상기 바퀴를 조향시키는 링크 구조를 포함하되,
    상기 조향축은
    상기 구동축에 연결되고, 길이 방향으로 외주면에 형성된 핀 가이드 홈을 구비한 샤프트;
    상기 피동축에 연결되고, 상기 샤프트가 삽입되는 중공의 배관 형상을 가지며 내주면에는 상기 핀 가이드 홈과 마주보도록 조립되어 상기 핀 가이드 홈과 길이 방향으로 원기둥형 공간을 형성하는 파이프 홈을 구비한 파이프;
    상기 파이프 홈에 안착되는 볼;
    상기 볼과 밀착되도록 상기 핀 가이드 홈과 상기 볼 사이에 구비되는 볼 가이드; 및
    상기 볼 가이드 및 상기 볼을 상기 파이프 홈으로 밀착시키는 스프링 핀
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 슬립 조인트가 구비된 조향장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    중공의 파이프 형상인 상기 스프링 핀은 금속 재질의 판을 말아서 형성되어 일단에서 타단으로 연속적인 절개부를 갖는 것을 특징으로 하는 슬립 조인트가 구비된 조향장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 볼, 상기 스프링 핀 및 상기 볼 가이드가 인출되지 못하도록 상기 샤프트 및 상기 파이프 사이에 형성된 볼 부시 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬립 조인트가 구비된 조향장치.
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KR101425882B1 (ko) * 2012-12-18 2014-08-04 전자부품연구원 브레이크 일체형 모터 조립체

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