KR100474208B1 - 차량용동력전달장치및그등속유니버설조인트 - Google Patents

차량용동력전달장치및그등속유니버설조인트 Download PDF

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Abstract

등속 유니버설 조인트의 케이지(4)의 내부면(4b)의 원통면(4b')을 길게 하여, 케이지(4)와 내부부재(2)의 축방향 간극(S1, S2)을 차량의 발진시에 발생하는 엔진의 진동을 흡수할 수 있도록 크게 하여, 차량의 발진시에 발생하는 엔진의 진동을 흡수하여 차체에 대한 진동의 전달을 방지한다.

Description

차량용 동력 전달장치 및 그 등속 유니버설 조인트
본 발명은, 차량의 엔진 동력을 차륜에 전달하는 역할을 하고 있는 동력 전달장치 및 그 등속 유니버설 조인트에 관한 것이다.
차량의 엔진 동력을 차륜에 전달하는 동력 전달장치는 엔진과 차륜의 상대위치관계의 변화에 의한 각도와 축방향의 변위에 대응할 수 있는 필요가 있다. 그 때문에, 도 8에 표시하는 바와 같이, 엔진측과 차륜측 사이에 개재되는 구동축(A)은 일단이 슬라이드식 등속 유니버설 조인트(B)를 개재하여 디퍼런셜(C)과 연결되고, 타단이 고정형 등속 유니버설 조인트(D)를 개재하여 차륜(E)과 연결되어 있다.
일반적으로, 차량의 동력 전달장치에 사용되는 슬라이드식 등속 유니버설 조인트(B)로서는, 더블오프셋형 등속 유니버설 조인트나 트리포트형 등속 유니버설 조인트가 있다.
더블오프셋형 등속 유니버설 조인트는, 도 9에 표시하는 바와 같이, 축선에 평행한 복수의 직선형상 가이드홈(1a)이 있는 원통형 구멍(1b)을 구비하는 외부부재(1)와, 외부부재(1)의 가이드홈(1a)과 동수의 축선에 평행한 직선형 가이드홈(2a)을 구비하고, 또, 적어도 일부를 부분적으로 구형으로 한 외부면(2b)을 구비하는 내부부재(2)와, 외부부재(1)의 가이드홈(1a)과 내부부재(2)의 가이드홈(2a)이 협동하여 형성하는 볼트랙을 개재하여 토크를 전달하는 복수의 볼(3)과, 각 볼(3)을 각각 수용하는 볼 포켓(4a)을 구비하고, 또, 내부부재(2)의 부분적으로 구형인 외부면(2b)과 외부부재(1)의 원통형 구멍(1b)에서 각각 접촉 안내되고, 볼 중심선의 양측에서 연결축선방향으로 등거리 오프셋된 곡률중심을 갖는 부분적으로 구형인 내부면(4b) 및 외부면(4c)을 구비한 케이지(4)로 구성되고, 외부부재(1)와 내부부재(2) 사이에 작동각이 부여된 경우, 케이지(4)에 의해 볼(3)을 작동각의 이등분면 상에 제어되어 등속성을 유지하는 구조로 되어 있다.
이러한 종류의 등속 유니버설 조인트에 있어서, 조인트 내부의 미끄럼저항을 감소하여, 외부부재(1)와 내부부재(2) 사이에서 각도 변위를 가진 상태에서 축방향 변위가 원활하게 되는 것으로서 도 10에 표시하는 것이 있다(일본국 실공소63-2665호 공보 참조).
이러한 등속 유니버설 조인트에서는 케이지(4)의 내부면(4b)이 축방향 중앙부의 원통면(4b')과 그 양측에 연속하여 형성된 부분적으로 원통형인 표면(4b"1, 4b"2)으로 이루어져 있고, 부분적으로 원통형인 표면(4b"1, 4b"2)의 곡률반경(Rc1, Rc2)은 내부부재(2)의 외부면(2b)의 곡률반경(Ri)과 외관상 동일하다. 케이지(4)의 외부면(4c)의 곡률중심(O4)은 볼 중심선(P)에 대하여 축방향으로 오프셋되어 있고, 내부면(4b)의 축방향의 중심(O3)(내부부재(2)의 외부면(2b)의 곡률중심과 일치한다)은, 볼 중심선(P)에 대하여 외부면(4c)의 곡률중심(O4)과 반대측으로 등거리 오프셋되어 있다. 그리고, 부분적으로 원통형인 표면(4b"1, 4b"2)의 곡률중심(O1, O2)은, 내부면(4b)의 축방향의 중심(O3)으로부터 양측으로 등거리 오프셋되어 있고, 이에 의해서 케이지(4)의 내부면(4b)과 내부부재(2)의 외부면(2b) 사이에 축방향 간극(S1, S2)이 형성되어 있다. 또한, 볼(3)과 케이지(4)의 볼 포켓(4a)과의 사이에는 볼(3)의 원활한 작동을 확보하기 위해서 약간의 포켓간극(S3)(5∼50㎛)이 형성되어 있다.
이 등속 유니버설 조인트에 있어서는, 축방향 간극(S1, S2)의 존재로 인해 내부부재(2)와 케이지(4)와의 상대적인 축방향의 비교적 작은 이동이 가능하게 되고, 또, 포켓간극(S3)의 존재에 의해 볼(3)이 원활하게 작동되기 때문에, 조인트의 축방향의 미끄럼 저항의 저감이 달성된다.
그래서, 종래의 차량의 동력 전달장치는 구동축을 디퍼런셜과 연결하는 등속 유니버설 조인트로서 도 10에 도시된 등속 유니버설 조인트를 사용하며, 이 등속 유니버설 조인트의 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2) 및 볼(3)과 케이지(4)의 볼 포켓(4a) 사이의 포켓간극(S3)을 이용하여 엔진으로부터의 진동을 흡수하여 차체 각부에 전달되지 않도록 하고 있다.
그러나, 종래의 차량의 동력 전달장치에 사용되는 도 10에 표시하는 등속 유니버설 조인트는 차량의 주행 중이나 정지시의 공회전상태와 같이 엔진 자체의 진동이 작은 경우에는 그 진동을 흡수할 수 있지만, 가속개시시와 같이 관성력이 작용하여 엔진이나 디퍼런셜이 크게 작동되었을 때에는 그 움직임을 흡수할 수 없다. 이것은 도 11에 의해 확인할 수 있다.
도 11은, 차량의 가속개시시에 있어서의 엔진의 진동을 측정한 결과를 표시한다. 이 엔진 진동의 측정에 있어서는 차체에 엔진과의 좌우방향의 거리를 측정하는 센서를 설치하고, 또, 차량을 정지상태(공회전 상태)에서 발진하여 일정속도에 도달할 때까지 가속시키고, 이때의 센서의 측정치를 연속적으로 판독한다. 이 결과, 차량의 정지상태(공회전 상태)에서는, 엔진은 미소한 움직임으로 진동하고 있으며, 차량의 가속개시시는 엔진의 진동이 큰 것을 알았다. 이것은, 차량의 가속개시시에 차량에 관성력이 작용하여 엔진이 차체에 대해서 크게 작용하기 때문이다. 따라서, 차량의 정지시의 공회전 중에는 도 10에 표시하는 등속 유니버설 조인트에서도 엔진 자체의 진동이 작기 때문에 엔진의 진동을 흡수할 수 있지만, 차량을 가속개시시킬 때에는, 도 10에 표시하는 등속 유니버설 조인트에서는 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2)이 작기 때문에, 엔진의 진동을 흡수할 수 없다.
이와 같이, 등속 유니버설 조인트로 차량의 가속개시시에 발생하는 엔진의 진동을 흡수할 수 없으면, 그 엔진의 움직임이 차체에 전달되어 차량의 승차감을 나쁘게 한다.
본 발명의 주요한 목적은 차량의 가속개시시에 관성력에 의해 차체에 대하여 엔진이 크게 움직였을 때에도 그 엔진의 진동을 흡수하는 것에 있다.
본 발명의 한 측면에 의하면, 등속 유니버설 조인트는 축선에 평행한 복수의 직선형 가이드홈을 형성한 원통형 구멍을 구비하는 외부부재와, 이 외부부재의 가이드홈과 동수의 축선에 평행한 직선형 가이드홈을 보유하고, 또, 적어도 일부를 부분적으로 구형으로 한 외부면을 구비하는 내부부재와, 상기 외부부재의 가이드홈과 상기 내부부재의 가이드홈이 협동하여 형성하는 볼트랙에 배치된 토크를 전달하는 복수의 볼과, 상기 각 볼을 각각 수용하는 볼 포켓을 구비하고, 또, 상기 내부부재의 부분적으로 구형인 외부면과 상기 외부부재의 원통형 구멍에서 각각 접촉안내되어, 볼 중심선의 양측에서 조인트 축선방향으로 등거리 오프셋된 곡률중심을 갖는 부분적으로 구형인 내부면 및 외부면을 구비한 케이지로 이루어지고, 상기 볼과 상기 케이지의 볼 포켓의 사이에, 축방향으로 포켓간극이 형성되고, 또, 상기 케이지의 내부면이, 그 중앙부의 축방향으로 차량의 가속개시시에 발생하는 엔진의 진동을 흡수할 수 있는 길이의 원통면과, 그 원통면의 양측에 연속해 있는 부분적으로 원통형인 표면으로 형성되어 있다.
본 발명의 또다른 측면으로는, 차량의 동력 전달장치는, 구동축의 일단을 슬라이드식 등속 유니버설 조인트를 개재하여 엔진측과 연결하고, 타단을 고정식 등속 유니버설 조인트를 개재하여 차륜측에 연결하도록 한 것으로, 상기 슬라이드식 등속 유니버설 조인트가 상술한 구성을 구비하고 있다.
본 발명에 의하면, 케이지의 내부면의 원통면을 차량의 가속개시시에 발생하는 엔진의 진동을 흡수할 수 있는 길이로 형성함으로써, 케이지와 내부부재 사이에 큰 축방향 간극이 형성되고, 이 축방향 간극에 의해 차량의 주행 중이나 정지시의 공회전 중의 엔진 자체의 미소한 진동뿐만 아니라, 차량의 가속개시시에 발생하는 차체에 대한 엔진의 진동을 흡수할 수 있어, 차체에 대한 진동의 전달이 방지된다.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 차량의 동력 전달장치에 사용되는 등속 유니버설 조인트 내부의 주요부의 확대단면도를 표시하고 있고, 각 부재의 명칭과 부호는 이미 설명한 도 9 및 도 10에 표시하는 것과 동일하므로, 그 중복부분의 설명을 생략한다.
차량의 가속개시시에 발생하는 차체에 대한 엔진의 진동을 흡수하고자 하면, 등속 유니버설 조인트의 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2)을 크게 할 필요가 있다.
그래서, 본 발명의 차량의 동력 전달장치에 사용되는 등속 유니버설 조인트는, 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2)을 크게 하기 때문에, 케이지(4)의 내부면(4b) 원통면(4b')의 축방향 길이를 현행에 비해서 매우 길게 한 것이다. 이에 의해서, 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2)이, 차량의 가속개시시에 발생하는 차체에 대한 엔진의 진동을 흡수할 수 있도록 크게 되었다. 즉, 현재의 약 1㎜로부터 2∼4㎜로 확대하였다.
본 발명의 차량의 동력 전달장치는, 등속 유니버설 조인트의 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2)을 크게 함으로써, 차량의 주행 중이나 정지시의 공회전 중의 엔진 자체의 미소한 진동 뿐만 아니라, 차량의 가속개시시에 발생하는 차체에 대한 엔진의 진동도 축방향 간극(S1, S2)에서 흡수되어 차체에 대한 진동의 전달이 방지된다.
도 3은 본 발명제품과 현행제품의 차량의 동력 전달장치를 적용한 차량의 가속개시시에 있어서의 차체(플로어)의 진동량을 측정한 결과를 표시한다. 이 측정에 있어서는, 차체(플로어)에 진동을 측정하는 센서를 설치하고, 또, 차량을 정지상태(공회전 중)에서 발진하여 일정 속도에 도달할 때까지 가속시키고, 이때의 센서의 측정치를 연속적으로 판독한다. 이 결과, 본 발명제품은 현행제품에 비해서 가속개시시의 차체(플로어)의 진동량이 매우 작아, 차량의 가속개시시에 발생하는 차체에 대한 엔진 진동의 흡수에 매우 우수하다는 것이 분명하다.
그런데, 등속 유니버설 조인트의 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2)을 크게 하기 위하여 케이지(4)의 내부면(4b) 원통면(4b')의 축방향 길이를 길게 하면, 차량의 가속개시시에 발생하는 차체에 대한 엔진의 진동을 흡수할 수 있지만, 차량에 대한 조립시에 외부부재(1)와 내부부재(2) 사이에 작동각이 부여된 상태에서, 외부부재(1)의 안쪽으로 내부부재(2)가 밀어 넣어지면, 볼(3)이 쐐기효과에 의해 잠겨져서 조인트가 작동하지 않게 되는 불편함이 발생한다. 즉, 등속 유니버설 조인트는 볼 중심선(P)에 대하여 축방향으로 등거리 오프셋된 부분적으로 구형인 내부면(4b) 및 외부면(4c)을 구비한 케이지(4)에 의해 볼(3)이 작동각의 이등분면상에 제어되는 구조이기 때문에, 외부부재(1)와 내부부재(2) 사이에 작동각이 부여된 상태에서, 내부부재(2)를 외부부재(1)의 안쪽으로 밀어 넣어 볼 중심선(P)에 대한 케이지(4)의 내부면(4b)과 외부면(4c)의 오프셋량의 차가 크게 다르면, 볼(3)은 볼 중심선(P)으로부터 어긋나서 외부부재(1)의 가이드홈(1a)과 내부부재(2)의 가이드홈(2a) 사이의 볼(3)이 존재할 수 없는 영역에 밀어 넣어져 볼(3)의 잠김현상이 발생한다. 그 때문에, 차량에 대한 조립시에 등속 유니버설 조인트가 잠겨져서 조립이 곤란하게 되는 경우가 있다. 또, 운전시에서 실제 차량에서 확인하더라도 전혀 볼(3)의 잠김현상은 발생하지 않는다.
또, 등속 유니버설 조인트의 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2)이 큰 경우, 내부부재(2)의 축방향 간극(S2)쪽으로의 편심량도 크게 되어, 볼(3)과 내부부재(2)의 가이드홈(2a)과의 접촉부가 내부부재(2)의 편심량만큼 내부부재(2)의 안쪽 끝면으로 어긋나기 때문에, 외부부재(1)와 내부부재(2) 사이에 큰 작동각이 부여된 경우, 그 접촉부가 내부부재(2)의 가이드홈(2a)의 안쪽 끝면을 벗어나서, 등속 유니버설 조인트의 정상적인 기능이 손상되는 경우가 있다.
그래서, 차량에 대한 조립시의 외부부재(1)와 내부부재(2) 사이에 작동각이 부여된 상태에 있어서의 내부부재(2)를 외부부재(1)의 안쪽으로 밀어 넣은 경우의 볼(3)의 잠김을 해소하기 위해서, 도 1에 표시하는 바와 같이, 내부부재(2)의 외부면(2b)과 케이지(4)의 내부면(4b)의 중심위치가 일치한 정적상태에 있어서의 볼 중심선(P)에 대한 케이지(4)의 외부면(4c)의 오프셋량(f1)보다 내부면(4b)의 오프셋량(f2)을 크게 하고(f1＜f2), 도 2에 표시하는 바와 같이, 내부부재(2)를 외부부재(1)의 원통형 구멍(1b)의 안쪽으로 밀어 넣은 상태에서, 케이지(4)의 외부면(4c)의 오프셋량(f1)과 내부면(4b)의 오프셋량(볼 중심선(P)으로부터의 케이지(4)와 내부부재(2)의 접촉위치의 길이)(f2')가 거의 동일하게 되도록 하였다. 이에 의해서, 차량에 대한 조립시에 있어서, 외부부재(1)와 내부부재(2) 사이에 작동각이 부여된 상태에서 내부부재(2)를 외부부재(1)의 안쪽에 밀어 넣어도 볼(3)은 볼 중심선(P)에 위치하여 잠겨지는 일은 없다.
이와 같이, 등속 유니버설 조인트의 내부부재(2)를 외부부재(1)의 원통형 구멍(1b)의 안쪽으로 밀어 넣은 상태에서 케이지(4)의 외부면(4c)의 오프셋량(f1)과 내부면(4b)의 오프셋량(f2')이 거의 등거리가 되도록 하여, 등속 유니버설 조인트의 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2)이 큰 경우에 발생하는 차량에 대한 조립시에 있어서의 내부부재(2)를 외부부재(1)의 안쪽에 밀어 넣은 경우의 볼(3)의 잠김현상이 해소되어, 차체에 대한 조립도 극히 원활하게 실시된다.
도 4 ∼ 도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 차량의 동력 전달장치에 사용되는 등속 유니버설 조인트의 주요부의 확대단면도를 표시하고 있으며, 모두 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2)이 큰 경우에 발생하는 차량에 대한 조립시에 있어서의 내부부재(2)를 외부부재(1)의 안쪽으로 밀어 넣은 경우의 볼(3)의 잠김현상을 해소하기 위해서, 케이지(4)의 내부면(4b)의 외부부재(1) 안쪽에 위치하는 부분적으로 원통형인 표면(4b"1)의 곡률반경(Rc1) 보다 외부부재(1)의 입구측에 위치하는 부분적으로 원통형인 표면(4b"2)의 곡률반경(Rc2)을 크게 설정하고(Rc1＜Rc2), 이에 의해서, 케이지(4)의 내부면(4b)을 외부부재(1)의 안쪽과 입구측에서 비대칭형으로 한 것이다.
즉, 도 4에 표시하는 구성은 케이지(4) 내부면(4b)의 부분적으로 원통형인 표면(4b"1,4b"2)의 곡률중심(O1, O2)이 내부부재(2)의 외부면(2b) 곡률중심(O3) 보다 축방향 및 직경방향에서 서로 반대측으로 오프셋되어 있고, 이에 의해서 케이지(4)내부면(4b)의 부분적으로 원통형인 표면(4b"1)의 곡률반경(Rc1)보다 부분적으로 원통형인 표면(4b"2)의 곡률반경(Rc2)이 크게 설정되어 있다.
도 5에 표시하는 구성은 케이지(4) 내부면(4b)의 부분적으로 원통형인 표면(4b"1, 4b"2)의 곡률중심(O1, O2)이 내부부재(2)의 외부면(2b) 곡률중심(O3) 보다 직경방향에 서로 반대측으로 오프셋되어 있고, 이에 의해서 케이지(4) 내부면(4b)의 부분적으로 원통형인 표면(4b"1)의 곡률반경(Rc1) 보다 부분적으로 원통형인 표면(4b"2)의 곡률반경(Rc2)이 크게 설정되어 있다.
도 6에 표시하는 구성은 케이지(4) 내부면(4b)의 부분적으로 원통형인 표면(4b"2)의 곡률중심(O2)이 부분적으로 원통형인 표면(4b"1)의 곡률중심(O1)보다 직경방향으로 크게 오프셋되고, 또한, 내부부재(2)의 외부면(2b)의 곡률중심(O3)으로부터 축방향으로 외부부재(1)의 입구측으로 오프셋되어 있고, 이에 의해서 케이지(4)의 내부면(4b)의 부분적으로 원통형인 표면(4b"1)의 곡률반경(Rc1)보다 부분적으로 원통형인 표면(4b"2)의 곡률반경(Rc2)이 크게 설정되어 있다.
이와 같이, 케이지(4) 내부면(4b)의 부분적으로 원통형인 표면(4b"1)의 곡률반경(Rc1) 보다 부분적으로 원통형인 표면(4b"2)의 곡률반경(Rc2)을 크게 설정하여 케이지(4)의 내부면(4b)을 외부부재(1)의 안쪽과 입구쪽에서 비대칭형으로 하는 것에 의해, 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2)을, 양쪽으로 차량의 발진시에 발생하는 엔진의 진동을 충분히 흡수할 수 있는 크기로 확보화면서, 외부부재(1)의 안쪽의 축방향 간극(S1)을 현행의 것과 거의 동일한 크기로 한다. 이에 의해서, 내부부재(2)를 외부부재(1)의 안쪽으로 밀어 넣어도 축방향 간극(S1)이 현행의 것과 거의 동일하여 케이지(4)의 외부면(4c)과 내부면(4b)의 오프셋량은 거의 동등해지므로, 볼(3)은 볼 중심선(P)에 위치하여 잠겨지지 않는다.
도 7은 케이지(4)와 내부부재(2) 사이의 축방향 간극(S1, S2)이 큰 경우에 있어서, 외부부재(1)와 내부부재(2) 사이에 큰 작동각이 부여된 경우에 발생하는 볼(3)과 내부부재(2)의 가이드홈(2a)과의 접촉부(G)의 내부부재(2)의 가이드홈(2a)의 안쪽 끝면으로부터의 벗어남을 해소하므로, 외부부재(1)와 내부부재(2) 사이에 큰 작동각이 부여된 상태를 표시하고 있고, 내부부재(2)의 가이드홈(2a)의 길이(L)를 내부부재(2)의 외부면(2b)의 곡률중심(O3)에 대하여 외부부재(1)의 안쪽을 입구측보다 거의 축방향 간극(S2)에 상당하게 크게 설정하고(안쪽 길이 L1＞입구측 길이 L2), 이에 의해서, 외부부재(1)와 내부부재(2) 사이에 큰 작동각이 부여되어 내부부재(2)가 외부부재(1)의 입구측으로 축방향 간극(S2)만큼 편심하여도, 볼(3)과 내부부재(2) 가이드홈(2a)의 접촉부(G)는 내부부재(2)의 가이드홈(2a)의 안쪽 단면으로부터 벗어나지 않고, 토크 전달기능을 종래와 같이 확보할 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이, 등속 유니버설 조인트의 케이지의 내부면의 원통면을 길게 하여 케이지와 내부부재 사이의 축방향 간극을 크게 형성함으로써, 차량의 주행 중이나 정지시의 공회전 중의 엔진 자체가 미소한 진동뿐만 아니라, 차량의 가속개시시에 발생하는 차체에 대한 엔진의 진동을 흡수할 수 있어, 차체에 대한 진동의 전달이 방지되어 조용하고 승차감이 양호한 차량이 얻어짐과 동시에, 등속 유니버설 조인트의 일부만을 변경하므로, 현행의 것에 대해서 비용 상승을 억제할 수 있어 실용성이 우수하다.
또, 등속 유니버설 조인트의 케이지와 내부부재 사이의 축방향 간극이 큰 경우에 발생하는 내부부재를 외부부재의 원통형 구멍의 안쪽에 밀어 넣은 경우의 볼의 잠김현상을 해소하도록 함으로써, 차체에 대한 조립도 매우 원활하게 실시된다.
또, 내부부재의 가이드홈의 길이를 외부부재의 안쪽에 거의 축방향 간극의 증가분에 상당하게 길게 하는 것에 의해 작동각 부여시의 토크 전달기능도 종래와 마찬가지로 확보할 수 있음과 아울러, 내부부재의 외부부재 입구측의 가이드홈의 길이를 축방향 간극의 증가분에 상당하게 짧게 하는 것에 의해 내부부재의 전체 길이를 종래제품의 전체 길이와 동일하게 설정하는 것이 가능하게 되어, 비용 상승을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 차량의 동력 전달장치에 사용되는 등속 유니버설 조인트의 정적상태에서의 주요부를 확대한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 차량의 동력 전달장치에 사용되는 등속 유니버설 조인트의 정적상태에서의 주요부의 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명제품과 현행제품의 차량의 가속개시시에 있어서의 차체의 진동량의 비교를 표시하는 선도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 차량의 동력 전달장치에 사용되는 등속 유니버설 조인트의 주요부의 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 관한 차량의 동력 전달장치에 사용되는 등속 유니버설 조인트의 주요부의 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 차량의 동력 전달장치에 사용되는 등속 유니버설 조인트의 주요부의 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 차량의 동력 전달장치에 사용되는 등속 유니버설 조인트의 주요부의 확대 단면도로서, 외부부재와 내부부재 사이에 큰 작동각이 부여된 상태를 표시한다.
도 8은 차량의 동력 전달장치의 한 예를 표시하는 도면이다.
도 9는 차량의 동력 전달장치에 사용되는 일반적인 더블오프셋형 등속 유니버설 조인트의 구조를 표시하는 단면도이다.
도 10은 조인트 내부의 미끄럼저항을 작게 한 종래의 등속 유니버설 조인트의 주요부의 확대 단면도이다.
도 11은 차량의 가속개시시에 있어서의 엔진의 진동을 표시하는 선도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
(1) ------------------------ 외부부재,
(1a, 2a) ------------------- 가이드홈,
(2) ------------------------ 내부부재,
(3) ------------------------ 볼,
(4) ------------------------ 케이지,
(4a) ----------------------- 볼 포켓,
(4b"1, 4b"2) ---------------- 부분적으로 원통형인 표면,
(P) ------------------------ 볼 중심선,
(S1, S2, S3) ---------------- 축방향 간극.

Claims (31)

  1. 차량용 구동 시스템에서 두 개의 회전축을 서로 연결하는 등속 유니버설 조인트로서,
    원통형 내부면에 복수의 축선방향으로 연장하는 가이드 홈이 형성된 원통형구멍을 가지며, 회전축들 중 하나와 연결되는 외부부재;
    적어도 부분적으로 구형인 외부면을 가지고, 상기 외부부재의 가이드 홈과 같은 수의 축선방향으로 연장하는 가이드 홈이 외부면에 형성되어 있으며, 회전축들 중 나머지 하나와 연결되는 내부부재;
    상기 외부부재 및 내부부재의 한 쌍의 마주보는 가이드 홈에 의해 형성된 볼 트랙에 하나씩 수용되는, 토크 전달을 위한 복수의 볼(ball); 및,
    각각의 볼들을 수용하는 볼 포켓(ball pocket)을 가지고 있는 케이지(cage)를 포함하고,
    상기 케이지는, 곡률중심이 볼 중심선의 양측으로 동일한 거리만큼 조인트의 축선방향으로 오프셋(offset)되어 있는 부분적으로 구형인 내부면 및 외부면을 가지고 있고, 케이지의 부분적으로 구형인 표면은 상기 내부부재의 부분적으로 구형인 외부면 및 상기 외부부재의 원통형 구멍과 접촉하여 각각 안내되며, 상기 볼이 원활하게 구를 수 있도록 상기 볼과 상기 케이지의 볼 포켓 사이에 포켓 간극이 축선방향으로 형성되어 있고, 상기 케이지의 내부면은 원통형 표면부로 이루어져 있고, 부분적으로 구형인 내부면은 상기 원통형 표면부의 양측에 연결되어 있으며, 상기 원통형 표면부는, 케이지에 대한 내부부재의 상대이동을 허용하도록 케이지 중심부의 축선방향으로 2∼4mm의 길이를 가지고, 내부부재의 외부면 부분이 케이지의 부분적으로 원통형인 표면의 부분들 중 하나와 맞물려, 차량의 가속 개시중에 발생되는 엔진의 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  2. 제 1항에 있어서, 볼과 케이지의 볼 포켓 사이의 포켓 간극은 5㎛∼50㎛인 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  3. 제 2항에 있어서, 내부부재가 외부부재의 최내측으로 밀어 넣어졌을때, 볼 중심선에 대한 케이지의 내부면과 외부면의 오프셋량이 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  4. 제 2항에 있어서, 내부부재의 외부면과 케이지의 내부면의 중심위치가 서로 일치하는 상태에서, 케이지의 내부면에 대한 볼 중심선으로부터의 오프셋량이 케이지의 외부면에 대해서 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  5. 제 2항에 있어서, 케이지의 내부면은 축선방향 단면에서 보아 비대칭이고, 외부부재의 원통형 구멍 입구측에 위치한 케이지의 내부면 부분의 곡률반경은 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 부분의 곡률반경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  6. 제 2항에 있어서, 내부부재의 가이드홈 중, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 단부로 연장하는 부분은, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 입구측에 위치한 단부로 연장하는 부분보다 더 긴 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  7. 제 2항에 있어서, 케이지의 내부면 중, 원통형 표면의 양측에 위치한 부분적으로 구형인 표면은 비대칭인 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  8. 제 7항에 있어서, 내부부재의 가이드홈 중, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 단부로 연장하는 부분은, 내부부재의 외부면의 곡률중심로부터 외부부재의 원통형 구멍의 입구측에 위치한 단부로 연장하는 부분보다 더 긴 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  9. 제 2항에 있어서, 케이지의 내부면 중, 원통형 표면의 양측에 위치한 부분적으로 구형인 표면은 대칭인 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  10. 제 9항에 있어서, 내부부재가 외부부재의 최내측으로 밀어 넣어졌을때, 볼 중심선에 대한 케이지의 내부면과 외부면의 오프셋량이 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  11. 제 9항에 있어서, 케이지의 내부면은 축선항향 단면에서 보아 비대칭이고, 외부부재의 원통형 구멍 입구측에 위치한 케이지의 내부면 부분의 곡률반경은 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 부분의 곡률반경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  12. 제 9항에 있어서, 내부부재의 가이드홈 중, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 단부로 연장하는 부분은, 내부부재의 외부면의 곡률중심로부터 외부부재의 원통형 구멍의 입구측에 위치한 단부로 연장하는 부분보다 더 긴 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  13. 제 9항에 있어서, 내부부재의 외부면과 케이지의 내부면의 중심 위치가 서로 일치하는 상태에서, 케이지의 내부면에 대한 볼 중심선으로부터의 오프셋량이 케이지의 외부면에 대해서보다 더 큰 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  14. 제 1항에 있어서, 케이지의 내부면 중, 원통형 표면의 양측에 위치한 부분적으로 구형인 표면은 대칭인 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  15. 제 14항에 있어서, 내부부재가 외부부재의 최내측으로 밀어 넣어졌을때, 볼 중심선에 대한 케이지의 내부면과 외부면의 오프셋량이 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  16. 제 14항에 있어서, 내부부재의 외부면과 케이지의 내부면의 중심 위치가 서로 일치하는 상태에서, 케이지의 내부면에 대한 볼 중심선으로부터의 오프셋량이 케이지의 외부면에 대해서보다 더 큰 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  17. 제 14항에 있어서, 내부부재의 가이드홈 중, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 단부로 연장하는 부분은, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 입구측에 위치한 단부로 연장하는 부분보다 더 긴 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  18. 제 14항에 있어서, 케이지의 내부면은 축선방향 단면에서 보아 비대칭이고, 외부부재의 원통형 구멍 입구측에 위치한 케이지의 내부면 부분의 곡률반경은 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 부분의 곡률반경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  19. 제 1항에 있어서, 케이지의 내부면 중, 원통형 표면의 양측에 위치한 부분적으로 구형인 표면은 비대칭인 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  20. 제 19항에 있어서, 케이지의 내부면은 축선방향 단면에서 보아 비대칭이고, 외부부재의 원통형 구멍 입구측에 위치한 케이지의 내부면 부분의 곡률반경은 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 부분의 곡률반경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  21. 제 19항에 있어서, 내부부재의 외부면과 케이지의 내부면의 중심 위치가 서로 일치하는 상태에서, 케이지의 내부면에 대한 볼 중심선으로부터의 오프셋량이 케이지의 외부면에 대해서보다 더 큰 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  22. 제 19항에 있어서, 내부부재의 가이드홈 중, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 단부로 연장하는 부분은, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 입구측에 위치한 단부로 연장하는 부분보다 더 긴 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  23. 제 1항에 있어서, 내부부재가 외부부재의 최내측으로 밀어 넣어졌을 때, 볼 중심선에 대한 케이지의 내부면과 외부면의 오프셋량이 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  24. 제 23항에 있어서, 내부부재의 가이드홈 중, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 단부로 연장하는 부분은, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 입구측에 위치한 단부로 연장하는 부분보다 더 긴 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  25. 제 1항에 있어서, 내부부재의 외부면과 케이지의 내부면의 중심 위치가 서로 일치하는 상태에서, 케이지의 내부면에 대한 볼 중심선으로부터의 오프셋량이 케이지의 외부면에 대해서보다 더 큰 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  26. 제 1항에 있어서, 케이지의 내부면은 축선방향 단면에서 보아 비대칭이고, 외부부재의 원통형 구멍 입구측에 위치한 케이지의 내부면 부분의 곡률반경은 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 부분의 곡률반경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  27. 제 1항에 있어서, 내부부재의 가이드홈 중, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 단부로 연장하는 부분은, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 입구측에 위치한 단부로 연장하는 부분보다 더 긴 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  28. 구동축의 일단이 슬라이드식 등속 유니버설 조인트를 통해 엔진에 직접적으로 연결되어 있고, 구동축의 타단이 고정식 등속 유니버설 조인트를 통해 차륜에 연결되어 있는 차량용 동력 전달장치로서, 상기 슬라이드식 등속 유니버설 조인트는,
    원통형 내부면에 복수의 축선방향으로 연장하는 가이드 홈이 형성된 원통형 구멍을 가지며, 회전축들 중 하나와 연결되는 외부부재;
    적어도 부분적으로 구형인 외부면을 가지고, 상기 외부부재의 가이드 홈과 같은 수의 축선방향으로 연장하는 가이드 홈이 외부면에 형성되어 있으며, 회전축들 중 나머지 하나와 연결되는 내부부재;
    상기 외부부재 및 내부부재의 한 쌍의 마주보는 가이드 홈에 의해 형성된 볼 트랙에 히나씩 수용되는, 토크 전달을 위한 복수의 볼; 및,
    각각의 볼들을 수용하는 볼 포켓을 가지고 있는 케이지를 포함하고,
    상기 케이지는, 곡률중심이 볼 중심선의 반대측으로 동일한 거리만큼 조인트의 축선방향으로 오프셋되어 있는 부분적으로 구형인 내부면 및 외부면을 가지고 있고, 상기 케이지의 부분적으로 구형인 표면은 상기 내부부재의 부분적으로 구형인 외부면 및 상기 외부부재의 원통형 구멍과 접촉하여 각각 안내되고,
    상기 볼이 원활하게 구를 수 있도록 상기 볼과 상기 케이지의 볼 포켓 사이에 포켓 간극이 축선방향으로 형성되어 있고, 상기 케이지의 내부면은 원통형 표면 부로 이루어져 있고, 부분적으로 구형인 내부면은 상기 원통형 표면부의 양측에 연결되어 있으며, 상기 원통형 표면부는, 케이지에 대한 내부부재의 상대이동을 허용하도록 케이지 중심부의 축선방향으로 2∼4mm의 길이를 가지고, 이에 따라 내부부재의 외부면 부분이 케이지의 부분적으로 원통형인 표면들 중 하나와 맞물려, 차량의 가속개시중에 발생되는 엔진의 진동을 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달장치.
  29. 제 28항에 있어서, 슬라이드식 등속 유니버설 조인트의 볼과 케이지의 볼 포켓 사이의 포켓 간극은 5㎛∼50㎛인 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달장치.
  30. 제 29항에 있어서, 슬라이드식 등속 유니버설 조인트의 내부부재의 가이드홈 중, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 단부로 연장하는 부분은, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 입구측에 위치한 단부로 연장하는 부분보다 더 긴 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달장치.
  31. 제 28항에 있어서, 슬라이드식 등속 유니버설 조인트의 내부부재의 가이드홈 중, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 최내측에 위치한 단부로 연장하는 부분은, 내부부재 외부면의 곡률중심으로부터 외부부재의 원통형 구멍의 입구측에 위치한 단부로 연장하는 부분보다 더 긴 것을 특징으로 하는 차량용 동력 전달장치.
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KR910002638A (ko) * 1989-07-17 1991-02-25 수마 요시쓰기 등속자재 조인트(constant velocity joint)

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