KR100816394B1

KR100816394B1 - 유니버셜 조인트의 슬립조인트

Info

Publication number: KR100816394B1
Application number: KR1020040029405A
Authority: KR
Inventors: 이두의
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: KR20050104447A

Abstract

본 발명은 조향칼럼측과 연결되는 제1샤프트와; 기어박스측에 연결되고, 상기 제1샤프트와 소정 거리로 이격되어 배치되는 제2샤프트와; 상기 제1샤프트와 제2샤프트를 외측에서 감싸도록 설치되고 제1샤프트와 제2샤프트가 동일선상에 놓이도록 지지하며, 제2샤프트와 연결되는 측의 선단에는 축방향으로 가이드홈이 형성된 연결튜브와; 상기 제1샤프트를 연결튜브에 고정시키는 제1몰딩재와; 상기 제2샤프트를 고정시키되 상기 제1몰딩재보다 강도가 약해지도록 더 작은 직경을 갖는 제2몰딩재와; 상기 제2샤프트에 압입되어 상기 가이드홈의 입구부에 배치되되, 상기 가이드홈의 폭보다 큰 직경을 갖는 핀;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 슬립조인트에 관한 것이다.

유니버셜 조인트, 튜브, 샤프트, 스프링, 슬립조인트

Description

유니버셜 조인트의 슬립조인트{Slip joint of Universial joint}

도 1은 종래의 유니버셜 조인트의 슬립조인트의 분리사시도이다.

도 2는 종래의 유니버셜 조인트의 슬립조인트가 에너지를 흡수하는 과정을 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 유니버셜 조인트의 슬립조인트의 분리사시도이다.

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 유니버셜 조인트의 슬립조인트가 에너지를 흡수하는 과정을 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 제1샤프트 120 : 제2샤프트

113,123 : 몰딩홀 125 : 핀홀

130 : 연결튜브 132 : 가이드홈

135,136 : 관통공 140 : 제1몰딩재

150 : 제2몰딩재 160 : 핀

본 발명은 유니버셜 조인트의 슬립조인트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전력을 전달함과 동시에 축방향으로 수축되면서 충격에너지를 흡수할 수 있는 유니버셜 조인트의 슬립조인트에 관한 것이다.

일반적으로 유니버셜 조인트는 임의의 각도로 기울어진 채 설치되어 그 사이에서 회전력을 전달하는 것으로, 양단측에 각각 설치되는 요크조인트(Yoke Joint)와, 이의 사이에 연결 설치되어 회전력을 전달함과 동시에 축방향으로 유동되는 슬립조인트(Slip Joint)를 구비한다.

종래(일본 공개특허공보 평10-258694호)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 원형봉 형태의 제1샤프트(10) 및 제2샤프트(20)와, 제1샤프트 및 제2샤프트가 동일 선상에 놓이도록 지지한 연결튜브(30)와, 연결튜브(30)를 제1샤프트 및 제2샤프트(20)의 단부에 각각 고정하기 위한 고정수단을 구비하여 구성된다.

제1샤프트(10) 및 제2샤프트(20)의 외측 단부에는 조향칼럼 및 조향기어축의 연결을 위한 요크부(11,21)가 각각 구비되고, 내측 단부에는 경사단면(12,22)이 소정의 경사 각도로 각자 형성되어 있다.

상기한 경사단면(12,22)은 제1샤프트(10) 및 제2샤프트(20)가 동일 선상에 놓여진 상태에서 면접촉 되도록 하고, 일정간격이 유지되어 있다.

상기한 경사단면(12,22)의 경사각은 제2샤프트(20)의 직선 이동을 고려하여 45도 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기한 경사단면(12,22)의 경사각을 46도 이상으로 형성할 경우 충돌하중에 의한 이동이나 파단 효과가 급격하게 내려간다.

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연결튜브(30)는 양측에 길이 방향의 노치부(32,33)가 각각 형성되고, 중간에 연결부(34)가 형성되어 있으며, 연결튜브(30)의 내경은 제1샤프트(10) 및 제2샤프트(20)의 직경보다 크게 형성되고, 연결튜브(30)의 양측 내부에 제1샤프트(10) 및 제2샤프트(20)가 소정 길이로 삽입되게 된다.

연결부(34)의 파단하중은 경사단면(12,22)의 경사각과 리벳(40)의 강도 등을 고려하고, 이에 따라 그 폭과 넓이를 조정한다.

고정수단은, 제1샤프트(10) 및 제2샤프트(20)의 단부에 결합된 연결튜브(30)의 양측에 형성된 리벳구멍에 각자 삽입되고서, 제1샤프트(10) 및 제2샤프트(20)의 단부에 형성된 통공에 각각 체결되는 다수의 리벳(40)으로 구성되어 있다.

연결튜브(30)의 리벳구멍은 적당한 간격을 두고 형성되고, 따라서 제1샤프트(10) 및 제2샤프트(20)의 경사단면(12,22)의 사이에 소정의 간격이 유지되도록 해준다.

연결튜브(30)는 양측에 노치부(32,33)를 형성하지 않는 원통형으로 실시하는 것도 가능하지만, 리벳(40)의 파단과 동시에 파단되기 어려워지고, 충돌하중의 흡수 및 차단효과가 낮아진다. 따라서 일시적인 충돌하중을 받는 순간에 파단이 원활히 이루어지도록, 연결튜브(30)의 양측에 노치부(32.33)를 각각 형성하고 연결부(34)를 형성하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 구성의 유니버셜 조인트의 슬립조인트는 조향칼럼과 조향기어축 사이에 연결설치되지만 도 2에 도시된 바와 같이, 차량 충돌에 의하여 제2샤프트(20)에 소정 이상의 충돌력(f1)이 화살표 방향으로 더해지면, 제2샤프트(20)의 경사단면(22)과 제1샤프트(10)의 경사단면(12)에 의하여 리벳(40)이 파단됨과 더불어 제1샤프트(10)와 제2샤프트(20)를 연결한 연결튜브(30)의 연결부(34)가 파단된다. 이때 경사단면(12,22)의 경사각에 의하여 충돌력(f1)과 회전모멘트(f2)가 작용하여 제2샤프트는 f1+f2의 합력(F)의 방향으로 소정의 각도를 이루면서 회전이탈하고 제2샤프트(20)의 충돌하중이 제1샤프트(10)에 전달되지 않으면서 도중에 흡수 및 차단되는 것이다.

즉, 제1샤프트(10)와 제2샤프트(20)의 단부에 경사단면을 형성하여 충돌에너지가 전달될 때 경사단면에 의하여 제2샤프트(20)의 충돌에너지가 제1샤프트(10)에 전달되지 않도록 하고, 연결튜브(30)의 양측면에 노치를 형성하여 제2샤프트(20)가 축선상을 이탈할 때 쉽게 벌어지도록 하여 이탈이 용이해지도록 한 구조이다.

그러나 상기한 경사단면은 충돌에너지를 흡수하는 구조라기보다는 충돌에너지의 방향을 바꾸는 것으로, 충돌시 축방향으로부터 위치를 벗어난 제1샤프트(10)와 제2샤프트(20)에 의해 주변의 다른 구성품을 심각하게 파손시킬 우려가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하고, 샤프트의 결합구조를 단순하게 하고 2단계로 충돌에너지를 흡수할 수 있도록 함으로써 충돌에 의한 충돌에너지가 운전자 등에게 전달될 때 효과적으로 흡수되어 안전성을 향상시키고자 한다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 조향칼럼측과 연결되는 제1샤프트와; 기어박스측에 연결되고, 상기 제1샤프트와 소정 거리로 이격되어 배치되는 제2샤프트와; 상기 제1샤프트와 제2샤프트를 외측에서 감싸도록 설치되고 제1샤프트와 제2샤프트가 동일선상에 놓이도록 지지하며, 제2샤프트와 연결되는 측의 선단에는 축방향으로 가이드홈이 형성된 연결튜브와; 상기 제1샤프트를 연결튜브에 고정시키는 제1몰딩재와; 상기 제2샤프트를 고정시키되 상기 제1몰딩재보다 강도가 약해지도록 더 작은 직경을 갖는 제2몰딩재와; 상기 제2샤프트에 압입되어 상기 가이드홈의 입구부에 배치되되, 상기 가이드홈의 폭보다 큰 직경을 갖는 핀;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 슬립조인트를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 소정의 길이를 갖는 원형 봉상의 제1샤프트(110) 및 제2샤프트(120)가 구비되고, 이들 제1샤프트(110) 및 제2샤프트(120)가 동일 선상에 놓이도록 연결 지지하는 연결튜브(130)와, 이 연결튜브(130)를 제1샤프트(110) 및 제2샤프트(120)의 단부에 고정하기 위한 고정수단으로 구성된다. 그리고 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)는 연결튜브(130)와 연결되어 구동력을 전달할 수 있는 상호 교합되는 임의의 구조로 이루어지나, 본 발명에서는 톱니형태의 세레이션 연결을 적용하되 이에 국한되는 것은 아니다.

제1샤프트(110) 및 제2샤프트(120)의 외측 단부에는 조향칼럼과 조향기어를 연결하기 위한 요크(200,210)가 각각 구비된다.

연결튜브(130)는 소정의 길이를 갖는 원통체로서 내주면에 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)가 치합될 수 있도록 세레이션이 형성되고, 연결튜브(130)의 양측으로 제1샤프트와 제2샤프트가 소정 길이로 삽입되어 세레이션 연결된다. 연결튜브(130)에 삽입된 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120) 사이에는 소정의 간격이 유지되고, 이렇게 유지된 간격을 고정하기 위하여 연결튜브(130)에는 관통공(135,136)이 양측으로 소정 간격을 두고 형성되며, 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)에는 상기한 관통공(135,136)에 대응되는 몰딩홀(113,123)이 형성되고, 이 몰딩홀(113,123)에 제1몰딩재(140) 및 제2몰딩재(150)를 채운 후 경화시켜 제1,2샤프트(110,120)와 연결튜브(130)가 고정된다.

또한, 연결튜브(130)의 기어박스측(도면상 좌측) 단부에는 축방향으로 소정 길이를 갖는 한 쌍의 가이드홈(132)이 형성되고, 연결튜브(130)에 삽입 고정된 제2샤프트(120)에는 가이드홈(132)의 입구부와 접하는 핀홀(125)이 형성된다. 그리고 이 핀홀(125)에는 핀(160)이 압입된다. 상기 핀(160)은 제2샤프트(120)의 지름보다 긴 것을 사용함으로써 핀(160)이 제2샤프트(120)의 반경방향 외측으로 돌출되고, 이 돌출된 부분이 가이드홈(132)의 입구부에 위치된다. 상기 가이드홈(132)의 폭은 핀(160)의 지름보다 작게 하여 제2샤프트(120)가 제2몰딩재(150)의 파단에 의하여 축방향으로 밀릴 때 강제로 확장되면서 에너지를 흡수한다.

상기에서, 제1몰딩재(140)의 직경을 제2몰딩재(150)의 직경보다 크게 하는데, 이것은 제2샤프트(120)를 통해 충돌에너지가 전달될 때 제2몰딩재(150)부터 먼저 파단되도록 한 것이다. 즉 제1몰딩재(140)가 제2몰딩재(150)보다 강도가 크므로 당연히 제2몰딩재(150)부터 파단이 된다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 유니버셜 조인트의 슬립조인트의 충돌에너지 흡수과정을 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 차량의 충돌 등에 의하여 기어박스측으로부터 충돌에너지가 제1샤프트(110)의 제1몰딩재(140)와 제2샤프트(120)의 제2몰딩재(150)로 전달되고, 이 충격에너지에 의하여 강도가 약한 제2샤프트(120)의 제2몰딩재(150)가 먼저 파단되면서 일부 에너지가 흡수된다. 제2몰딩재(150)가 파단되면 제2샤프트(120)는 연결튜브(130)를 따라 축방향으로 밀리게 되고, 이때 제2샤프트(120)에 설치된 핀(160)이 도 5에 도시된 바와 같이 가이드홈(132)을 따라 이동되면서 마찰력에 의하여 다시 한번 에너지가 흡수된다.

핀(160)이 가이드홈(132)을 따라 밀려 들어가 가이드홈(132)의 안쪽 끝에 위치되면 충돌에너지가 제1몰딩재(140)에 집중되어 제1몰딩재(140)가 파단되면서 다시 한번 충돌에너지가 흡수되고, 이때 제2샤프트(120)의 단부가 대향측 제1샤프트(110)의 단부에 접하면서 나머지 충돌에너지가 제1샤프트(110)에 전달된다.

상기한 바와 같이, 기어박스측으로부터 제1,2샤프트(110,120)에 전달된 충돌에너지는 제2몰딩재(150)와, 가이드홈(132)을 따라 마찰되면서 밀리는 핀(160) 및, 제1몰딩재(140)에 의하여 순차적으로 흡수되어 최종적으로 제1샤프트(110)에 전달된다. 즉 제1몰딩재와 제2몰딩재가 순차적으로 파단되면서 2단계로 충돌에너지의 흡수가 일어난다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 유니버셜 조인트의 슬립조인트는 충돌에너지를 흡수할 때 제1몰딩재와 제2몰딩재가 순차적으로 파단되도록 함으로써 2단 충격흡수에 따른 충격에너지 흡수율이 높아지게 되고, 핀이 가이드홈을 따라 마찰되면서 충격을 흡수하므로 2단 충격흡수 과정이 연속적이다. 즉 충격흡수과정을 그래프로 표시할 경우 대략 선형으로 나타난다.

Claims

조향칼럼측과 연결되는 제1샤프트와; 기어박스측에 연결되고, 상기 제1샤프트와 이격되게 배치되는 제2샤프트와; 상기 제1샤프트와 제2샤프트를 외측에서 감싸도록 설치되고 제1샤프트와 제2샤프트가 동일선상에 놓이도록 지지하며, 제2샤프트와 연결되는 측의 선단에는 축방향으로 가이드홈이 형성된 연결튜브와; 상기 제1샤프트를 연결튜브에 고정시키는 제1몰딩재와; 상기 제2샤프트를 고정시키되 상기 제1몰딩재보다 강도가 약해지도록 더 작은 직경을 갖는 제2몰딩재와; 상기 제2샤프트에 압입되어 상기 가이드홈의 입구부에 배치되되, 상기 가이드홈의 폭보다 큰 직경을 갖는 핀;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 슬립조인트.
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