KR100410920B1 - 조향축의 광각 등속 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 레이 아웃에 상관없이 넓은 범위의 축간 절각에서 사용될 수 있는 광각 등속 조인트에 관한 것이다. 본 발명에 따른 광각 등속 조인트는 단부에 각각 볼이 제공되는 한 쌍의 요크와; 상기 요크들의 볼이 서로 마주하여 각각 수용되는 한 쌍의 구면 홈이 상기 볼의 궤적을 따라서 호형으로 형성되는 회전 부시와; 상기 요크에 형성된 볼과 결합되어, 상기 2개의 요크들중 한 쪽의 운동을 다른 쪽으로 전달하는 탄성체와; 상기 한 쌍의 요크를 서로 결합시키며, 내부에 상기 회전 부시가 수용되는 한 쌍의 케이싱 부재를 포함한다.

Description

조향축의 광각 등속 조인트{Wide angle joint for steering shaft}

본 발명은 조향축의 조인트에 관한 것이고, 보다 상세하게는 보다 축간 절각이 자유로이 변화될 수 있는 구조를 가지는 조향축의 등속 광각 조인트에 관한 것이다.

일반적으로, 조향축의 조향 링키지는 그 형식에 따라서 그 구성이 약간씩 다르지만, 섹터축과 너클 아암을 연결하는 몇 개의 링크와 로드 그리고 볼 조인트 등으로 구성된다.

일반적으로, 자동차의 조향 장치는 조향 휠, 조향 축, 조향 기어로 크게 나눌 수 있으며, 조향 축은 조향 휠과 조향 기어를 연결하여 회전 운동을 전달하는 기능을 한다. 일반적으로 사용되는 조향 축은 차량의 레이 아웃에 의하여 여러 개의 링크로 이루어지며, 각각의 링크들은 유니버셜 조인트에 의하여 서로 연결된다.

유니버셜 조인트는 도 1에 도시된 바와 같이, 2의 요크(21a,21b)와 1개의 스파이더(22)로 구성되며, 이러한 유니버셜 조인트는 이론적으로 축간 절각이 90°미만인 영역까지 설정될 수 있으나, 실제로는 형상적인 제약으로 인하여 최대 35°까지로 제한된다.

따라서, 승용차와 같은 차량에 사용되는 유니버셜 조인트는 각도를 넓히기 위하여 2개가 서로 결합되어 사용되고 있으며, 차량의 레이 아웃이 곤란한 경우에는 3개까지 사용할 수도 있다.

또한, 유니버셜 조인트는 등속 회전 운동을 비등속 회전 운동으로 바꾸어 전달하고, 이는 운전자에게 조향시에 조향 핸들의 조향력이 각도별로 다르게 느낄 수 있도록 하며, 차량의 핸들링 성능을 저하시키는 요인으로 작용한다. 따라서, 조향 장치의 설계시에 각각의 축간 절각과 유니버셜 조인트의 위상각을 적절히 조합하여이러한 비등속 회전 운동의 효과를 최소화하도록 설정한다.

2개의 유니버셜 조인트를 사용하고 각각의 절각을 동일하게 설정하면, 이론적으로 조향 토오크 변동율이 0으로 되는 것으로 알려졌다. 이러한 원리를 이용하여 2개의 유니버셜 조인트를 일체화하고 축간 절각을 동일한 것이 광각 등속 조인트이다. 이러한 종래의 광각 등속 조인트는 2개의 유니버셜 조인트를 일체화한 것이기 때문에, 축간 절각이 최대 70°인 영역까지 사용할 수 있다. 이러한 광각 등속 조인트는 2 내지 3개의 유니버셜 조인트로 조향 토오크 변동율을 적절히 감소시킬 수 없는 경우에 사용된다.

이러한 광각 등속 조인트는 단부에 볼 형상을 가지는 2개의 요크, 2개의 접합용 요크, 2개의 스파이더, 각각 4개의 결합용 볼트 및 너트, 플라스틱 부시 등으로 구성된다. 플라스틱 회전 부시는 2개의 결합용 요크 내부에 장착되며, 상대적으로 회전 운동을 할 수 있도록 되어 있다. 또한, 단부에 볼 형상을 가지는 2개의 요크의 볼 부분을 고정하는 구조(볼 조인트의 구조와 유사)를 가지며, 이는 축간 절각을 동일하게 그리고 일정하게 유지하는 기능을 한다.

그러나, 상기된 바와 같은 종래의 광각 등속 조인트는 축간 절각이 고정형으로 되어 있어 변경이 불가능하고, 따라서, 차량의 레이 아웃상 적정한 축간 절각이 설정될 경우, 이러한 설정에 적정한 것으로 대체되어야 한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 차량의 레이 아웃에 상관없이 넓은 범위의 축간 절각에서 사용될 수 있는 광각 등속 조인트를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 조향축의 훅 조인트를 도시한 분해 사시도.

도 2는 본 발명의 조향축의 등속 광각 조인트를 도시한 도면.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 등속 광각 조인트의 작동 상태를 설명한 개략 단면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1a,1b : 요크 2a,2b : 케이싱

3 : 볼트 4 : 너트

5 : 핀 6 : 돌기

7 : 볼 8 : 회전 부시

9a,9b : 홈 10 : 탄성체

11 : 수용부 12 : 튜브

13 : 로드 14 : 스프링

상기된 바와 같은 목적은, 단부에 각각 볼이 제공되는 한 쌍의 요크와; 상기 요크들의 볼이 서로 마주하여 각각 수용되는 한 쌍의 구면 홈이 상기 볼의 궤적을 따라서 호형으로 형성되는 회전 부시와; 상기 요크에 형성된 볼과 결합되어, 상기 2개의 요크들중 한 쪽의 운동을 다른 쪽으로 전달하는 탄성체와; 상기 한 쌍의 요크를 서로 결합시키며, 내부에 상기 회전 부시가 수용되는 한 쌍의 케이싱 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 광각 등속 조인트에 의하여 달성될 수 있다.

상기에서, 상기 탄성체는 원통형 튜브와, 상기 튜브에 수용되는 로드와, 상기 튜브 내에 수용되어 상기 로드를 외측으로 가압하는 스프링을 포함한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 조향축의 등속 광각 조인트를 도시한 도면이며, 도 3a 내지 도 3c는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 등속 광각 조인트의 작동 상태를 설명한 개략 단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광각 등속 조인트는 볼트(3) 및 너트(4)에 의하여 서로 결합되는 한 쌍의 케이싱(2a,2b)에 핀(5)을 중심으로 한 쌍의 요크(1a,1b)들이 서로 결합된다. 요크(1a,1b)들은 서로 마주하는 면에 형성된 돌기(6)의 단부에 볼(7)이 형성된다.

이러한 요크(1a,1b)들에 형성된 볼(7)들은 도 3에 도시된 바와 같이케이싱(2a,2b) 내에 수용되는 회전 부시(8)에 형성된 홈(9a,9b)들에 수용된다. 회전 부시(8)에 형성된 홈(9a,9b)들은 서로 대칭으로 형성되며, 요크(1a,1b)들의 볼(7)이 서로 마주하여 수용되도록 구면으로 형성되며, 또한 요크(1a,1b)들이 핀(5)을 중심으로 선회될 때 볼(7)이 지나가는 궤적을 따라서 호형으로 형성된다.

한편, 회전 부시(8) 내에는 요크(1a,1b)들이 서로 상대적으로 등속 운동을 하도록 한 쪽 요크(1a 또는 1b)의 운동을 다른 쪽 요크(1b 또는 1a)에 전달하기 위한 탄성체(10)가 제공된다. 탄성체(10)는 회전 부시(10)에 형성된 수용부(11)에 수용되며, 원통형 튜브(12)와, 튜브(12)에 수용되는 로드(13)와, 튜브(12)에 수용되어 로드(13)를 가압하는 스프링(14)을 구비한다. 튜브(12)와 로드(13)의 단부에는 요크(1a,1b)들에 제공되는 볼(7)과 밀착 결합되도록 반구형 홈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기된 바와 같이 구성되는 것에 의하여, 한 쪽의 요크(1a 또는 1b)가 핀(5)을 중심으로 회전하면, 요크(1a 또는 1b)들의 볼(7)들은 회전 부시(8)에 형성된 홈(9a 또는 9b)을 따라서 이동하고, 회전 부시(8)의 수용부(11)에 수용된 탄성체(10)의 탄성력에 의하여 다른 쪽 요크(1b 또는 1a)의 볼(7)이 바깥쪽으로 가압된다. 이 때, 탄성체(10)의 양쪽 단부, 즉 튜브(12)의 단부 및 로드(13)의 단부가 요크(1a,1b)들에 제공되는 볼(7)과 결합되어 있으므로, 다른 쪽 요크(1b 또는 1b)는 탄성체(10)의 탄성력에 의하여 홈(9b 또는 9a)을 따라서 이동된다.

그러므로, 요크(1a,1b)들은 서로 동일한 위치에서 동일한 속도로 회전하여, 축간 절각을 동일하게 그리고 일정하게 유지할 수 있다.

상기된 바와 같은 구조를 가지는 본 발명에 따른 광각 등속 조인트에 의하면, 차량의 레이 아웃에 상관없이 넓은 범위의 축간 절각에서 사용될 수 있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해 기술하고 도시하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어남이 없이, 다양하게 변형 및 변경될 수 있다.

Claims (2)

1. 단부에 각각 볼이 제공되는 한 쌍의 요크와; 상기 요크들의 볼이 서로 마주하여 각각 수용되는 한 쌍의 구면 홈이 상기 볼의 궤적을 따라서 호형으로 형성되는 회전 부시와; 상기 요크에 형성된 볼과 결합되어, 상기 2개의 요크들중 한 쪽의 운동을 다른 쪽으로 전달하는 탄성체와; 상기 한 쌍의 요크를 서로 결합시키며, 내부에 상기 회전 부시가 수용되는 한 쌍의 케이싱 부재를 포함하며,

   상기 탄성체는 원통형 튜브와, 상기 튜브에 수용되는 로드와, 상기 튜브 내에 수용되어 상기 로드를 외측으로 가압하는 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 광각 등속 조인트.
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