KR100662220B1

KR100662220B1 - 등속자재 조인트

Info

Publication number: KR100662220B1
Application number: KR1020000065282A
Authority: KR
Inventors: 쿠라히사아키; 테라다켄지; 고토타쯔히로; 사카구치아키오; 이시구로시게요시; 요시다카주히코; 수기야마타쯔로
Original assignee: 엔티엔 가부시키가이샤
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2006-12-28
Also published as: US6478682B1; US20030130045A1; FR2856446A1; US20040209693A1; FR2856446B1; FR2800817B1; KR20010051442A; FR2800817A1; FR2856445B1; US6719635B2; US6579188B1; US7052400B2; FR2856445A1

Abstract

각축(22)의 외주면에 환형의 지지링(32)이 외측에서 끼워져 있다. 이 지지링(32)과 롤러(34)는 복수의 니들롤러(36)를 통해 유닛화되고, 상대회전가능한 롤러조립체를 구성하고 있다. 각축(22)의 외주면은 종단면에서 보면 각축(22)의 축선과 평행한 스트레이트형상이고, 횡단면에서 보면 장축이 조인트의 축선에 직교하는 대략 타원형상이다. 지지링(32)의 내주면은 원호상 볼록단면을 갖는다. 이것과 각축(22)의 횡단면형상이 대략 타원형상이고, 각축(22)과 지지링(32)사이에 소정의 간극이 설치되어 있으므로, 지지링(32)은 각축(22)의 축방향에서의 이동이 가능할 뿐만 아니라, 각축(22)에 대해서 경사요동가능하다.

Description

등속자재 조인트{CONSTANT VELOCITY UNIVERSAL JOINT}

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 트리포드형 등속자재 조인트를 나타내며, (A)는 일부를 단면으로 한 단면도, (B)는 각축에 수직인 단면도, (C)는 지지링의 단면도이다.

도 2의 (A)는 도 1의 등속자재 조인트의 종단면도로서 작동각을 취한 상태를 나타내며, (B)는 (A)에 있어서의 트리포드부재의 모식적 측면도이다.

도 3은 지지링의 확대단면도이다.

도 4의 (A)는 각축과 롤러조립체의 관계를 나타낸 등속자재 조인트의 종단면도이고, (B)는 각축과 롤러조립체의 평면도이다.

도 5는 각축의 횡단면도이다.

도 6의 (A)는 각축의 축방향의 단면도로서 각축과 롤러조립체를 나타낸 것이고, (B)는 각축에 수직인 단면도로서 각축과 지지링을 나타낸다.

도 7의 (A)는 각축의 축방향의 단면도로서 각축과 롤러조립체를 나타낸 것이고, (B)는 각축에 수직인 단면도로서 각축과 지지링을 나타낸다.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 트리포트형 등속자재 조인트를 나타낸 것이고, (A)는 일부를 단면으로 한 단면도, (B)는 각축에 수직인 단면도이다.

도 9의 (A)는 도 8의 등속자재 조인트의 종단면도로서 작동각을 취한 상태를 나타낸 것이고, (B)는 (A)에 있어서의 트리포드부재의 모식적 측면도이다.

도 10은 지지링의 확대단면도이다.

도 11의 (A)는 트리포드부재와 롤러조립체의 단면도이고, (B)는 평면도이다.

도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 트리포드형 등속자재 조인트를 나타내며, (A)는 일부를 단면으로 한 끝면도, (B)는 각축에 수직인 단면도이다.

도 13은 등속자재 조인트의 종단면도로서 작동각을 취한 상태를 나타낸다.

도 14는 지지링의 확대단면도이다.

도 15는 각축의 횡단면도이다.

도 16은 각축의 횡단면도이다.

도 17은 각축의 횡단면도이다.

도 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 트리포드형 등속자재 조인트를 나타내며, (A)는 일부를 단면한 끝면도, (B)는 (A)에 있어서의 각축에 수직인 단면도, (C)는 접촉타원을 설명하기 위한 지지링의 단면도이다.

도 19의 (A)는 도 18의 등속자재 조인트의 종단면도로서 작동각을 취한 상태를 나타내며, (B)는 (A)에 있어서의 트리포드부재의 모식적 측면도이다.

도 20은 본 발명의 제5실시예에 따른 트리포드형 등속자재 조인트를 나타내며, (A)는 일부를 단면한 끝면도, (B)는 (A)에 있어서의 각축에 수직인 단면도, (C)는 작동각을 취한 상태를 나타낸 종단면도이다.

도 21은 도 20에 있어서의 지지링의 확대단면도이다.

도 22는 본 발명의 제6실시예에 따른 트리포드형 등속자재 조인트를 나타내 며, (A)는 일부를 단면으로 한 끝면도, (B)는 (A)의 주요부분 확대횡단면도이다.

도 23은 도 22에 있어서의 지지링과 각축의 접촉위치에 발생하는 부하분력(F)을 설명하기 위한 도이다.

도 24는 본 발명의 제7실시예에 따른 트리포드형 등소자재 조인트를 나타내며, (A)는 횡단면도, (B)는 (A)의 주요부분 확대횡단면도, (C)는 외측 롤러와 내측 롤러의 접촉위치에 발생하는 부하분력(F)을 설명하기 위한 도이다.

도 25는 플라즈마침탄을 행하는 경우의 처리조건을 나타낸 도이다.

도 26은 롤러기구의 부분확대단면도이다.

도 27은 변형예에 따른 롤러기구의 부분확대단면도이다.

도 28은 다른 변형예에 따른 롤러기구의 부분확대단면도, (B)는 (A)에 있어서의 X부의 확대도이다.

도 29의 (A)는 다른 변형예에 따른 롤러기구의 부분확대단면도, (B)는 (A)에 있어서의 Y부의 확대도이다.

도 30은 걸림링을 나타낸 부분 단면도이다.

도 31은 다른 변형예에 따른 롤러기구의 부분 확대단면도이다.

도 32는 다른 변형예에 따른 롤러기구의 부분 확대단면도이다.

도 33은 다른 변형예에 따른 롤러기구의 부분 확대단면도이다.

도 34는 니들롤러의 단면을 나타낸 부분 측면도이다.

본 발명은 자동차나 각종 산업기계 등의 동력전달장치에 사용되는 등속자재 조인트에 관한 것으로, 특히 트리포드형 등속자재 조인트(tripod type constant velocity universal joint)에 관한 것이다.

예를 들면, 자동차의 엔진으로부터 차륜에 회전동력을 전달하는 동력전달장치의 하나의 요소로서(드라이브샤프트나 프로펠라샤프트의 연결용 조인트로서), 트리포드형 등속자재 조인트가 이용되고 있다.

트리포드형 등속자재 조인트는 일반적으로 내주부에 축방향의 3개의 트랙홈이 형성되고, 각 트랙홈의 양측에 각각 축방향의 롤러안내면을 갖는 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축(trunnion)을 보유하고, 각 각축에 각각 롤러를 회전가능하게 설치한 트리포드부재(tripod member)를 주체로 해서 구성된다. 트리포드부재의 각축과 외측 조인트부재의 롤러안내면이 롤러를 통해 회전방향으로 끼워맞춰짐으로써, 구동측으로부터 종동측으로 회전토오크가 등속으로 전달된다. 또, 각 롤러가 각축에 대해서 회전하면서 롤러안내면상을 전동함으로써, 외측 조인트부재와 트리포드부재사이의 상대적인 축방향변위나 각도변위가 흡수되는 동시에, 외측 조인트부재와 트리포드부재가 작동각을 취하면서 회전토오크를 전달할 때의 회전방향위상의 변화에 따른 각 각축의 롤러안내면에 대한 축방향변위가 흡수된다.

트리포드형 등속자재 조인트로서는, 상기 롤러를 복수의 니들롤러를 통해 각축의 원통상 외주면에 장착한 것도 있지만, 외측 조인트부재와 트리포드부재가 작동각을 취하면서 회전토오크를 전달할 때 각축의 기울기에 따라 각 롤러와 롤러안 내면이 서로 사교(斜交)된 관계로 되므로, 양자사이에 미끄러짐이 발생해서 그때의 슬라이딩저항에 의해 각 롤러의 원활한 전동이 방해되어 유기(誘起)스러스트(induced thrust)가 커진다라는 문제가 있다. 또, 각 롤러와 롤러안내면사이의 슬라이딩저항에 의해, 외측 조인트부재와 트리포드부재가 축방향으로 상대변위할 때의 슬라이드저항이 커진다라는 문제가 있다. 이러한 유기스러스트나 슬라이드저항은 차체의 진동이나 소음의 발생원인이 되고, 자동차의 NVH성능에 영향을 준다. 이들 유기스러스트나 슬라이드저항이 관여하는 자동차의 대표적인 NVH현상으로서, 전자와의 관련에서는 주행중의 차체의 횡진동, 후자와의 관련에서는 AT차에 있어서의 정지시의 D레인지의 아이들링 진동현상이 있다. 자동차의 NVH문제는 조인트의 유기스러스트나 슬라이드저항의 크기를 작게 하는 것이 해결의 포인트이다. 일반적으로, 조인트의 유기스러스트나 슬라이드저항은 작동각(operating angle)의 크기에 의존하는 경향이 있다. 이 때문에, 예를 들면 등속자재 조인트를 자동차의 드라이브샤프트에 적용하는 경우, 작동각을 크게 할 수 없다라는 설계상의 제약으로 이어진다. 따라서, 자동차의 바퀴설계의 자유도를 높이는 데에도 유기스러스트나 슬라이드저항의 저위안정화가 요구된다.

종래로부터, 롤러와 롤러안내면의 사교(斜交)상태를 해소해서, 유기스러스트나 슬라이드저항의 저감을 꾀하기 위해, 각축에 대한 롤러의 경사요동(tilitng movement)을 가능하게 하는 기구(롤러기구)를 구비한 트리포드형 등속자재 조인트가 여러가지 제안되고 실용화되고 있다. 이러한 종류의 트리포드형 등속자재 조인트로서 예를 들면 롤러안내면에 안내되는 외측 롤러와, 각축의 외주면에 복수의 니 들롤러를 통해 회전가능하게 지지된 내측롤러를 구비한 구성이 알려져 있다. 이 구성은 다시 이하의 a)∼d)로 크게 나눌 수 있다.

a)외측 롤러의 외주면을 볼록한 구상(곡률중심이 각축의 축선상에 있고「완전구면」, 곡률중심이 각축의 축선에서 외경측으로 오프세트되어 있는 소위 「트러스면」의 쌍방을 포함.), 내주면을 원통상, 내측 롤러의 외주면을 볼록한 구상으로 하고, 외측 롤러의 원통상의 내주면과 내측 롤러의 볼록한 구상의 외주면사이의 미끄러짐에 의해 외측 롤러의 경사요동을 가능하게 한 것(일본국 특공평 3-1529호 등).

b)외측 롤러의 외주면을 볼록구상(완전구면, 트러스면의 쌍방을 포함), 내주면을 내측 롤러의 외주면과 선접촉하는 형상, 내측 롤러의 외주면을 볼록한 구상으로 하고, 외측 롤러의 내주면과 내측 롤러의 볼록한 구상의 외주면사이의 미끄러짐에 의해, 외측 롤러의 경사요동을 가능하게 하고, 또한, 유기스러스트나 슬라이드저항을 한층 저감하기 위해, 외측 롤러의 내주면을 내측 롤러의 외주면과의 접촉위치에서 각축 선단측을 향한 부하분력을 발생시키는 형상으로 한 것(특개평 9-14280호 등).

c)롤러안내면을 평탄면, 외측 롤러의 외주면을 원통상, 내주면을 오목구상, 내측 롤러의 외주면을 볼록 구상으로 하고, 외측 롤러의 오목구상의 내주면과 내측 롤러의 볼록구상의 외주면사이의 미끄러짐에 의해 외측 롤러의 경사요동을 가능하게 한 것(특원평 8-4073호, 특원평 8-138335호).

d)상기 c)의 구성에 추가하여, 롤러안내면과 각축의 축선을 작동각이 0°의 상태로 서로 비평행하게 한 것(특개평 11-13779호).

또, 이러한 종류의 트리포드형 등속자재 조인트로서, e)각축의 외주면을 볼록구상(각축의 축선상에 곡률중심을 갖는 완전구면)으로 형성하는 동시에, 롤러를 복수의 니들롤러를 통해 지지링에 조립해서 롤러조립체를 구성하고, 지지링의 원통상의 내주면을 각축의 볼록구상의 외주면에 외측에서 끼워진 구성이 알려져 있다(특공평 7-117108호, 특허 2623216호 등). 복수의 니들롤러는 유지기가 없는 소위 full complement의 상태로 배치된다. 이 구성에 의하면, 지지링의 원통상의 내주면과 각축의 볼록구상의 외주면사이의 미끄러짐에 의해 롤러를 포함하는 롤러조립체의 경사요동이 가능하게 된다.

이러한 종류의 롤러기구를 구비한 등속자재 조인트는, 롤러와 지지링이 이들 축선방향으로 상대이동하는 것을 걸림수단으로 양측에서 규제함으로써, 롤러기구의 조립체로서의 일체성을 확보하고 있다. 한편, 이러한 종류의 등속자재 조인트가 작동각을 취하면서 회전토오크를 전달할 때, 각축에 대한 롤러기구의 경사요동 및 축방향이동에 의해 지지링의 내주면과 각축의 외주면사이에 미끄러짐이 발생하고, 그 미끄럼마찰력에 기인해서 걸림수단에 롤러 및 지지링의 축선방향을 향한 축방향 반복하중(이하, 간단히 「축방향 하중」이라 함)이 작용한다. 따라서, 걸림수단은 이 축방향하중을 견딜 수 있는 강도(굽힘피로나 균열피로 등에 대한 강도)를 갖는 것이 필요하게 된다. 또, 걸림수단은 롤러 또는 지지링의 끝면, 또한 롤러를 지지링에 대해서 니들롤러로 회전가능하게 지지하는 경우에는 니들 롤러의 끝면모두 미끄럼접촉하므로, 그 접촉면의 피로수명도 문제가 된다.

본 발명의 목적은 이러한 종류의 트리포드형 등속자재 조인트의 유기스러스트나 슬라이드저항을 한층 저감 및 안정화하는 것을 도모하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 이러한 종류의 트리포드형 등속자재 조인트에 있어서, 각 구성부품의 전동피로수명을 높이고, 또 꼬임피로, 균열 등에 대한 강도를 높임으로써, 현상태의 사이즈를 유지한 채로, 보다 내구성이나 강도가 우수한 트리포드형 등속자재 조인트를 제공하고, 또, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서, 보다 소형의 트리포드형 등속자재 조인트를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상술한 롤러기구를 구비한 트리포드형 등속자재 조인트에 있어서, 걸림수단, 특히 롤러 또는 지지링에 장착되는 걸림링의 축방향 하중에 대한 피로강도를 높이고, 또 접촉면의 피로수명을 높임으로써 현상의 사이즈를 유지한 상태에서 보다 내구성이나 강도가 우수한 트리포드형 등속자재 조인트를 제공하고, 또, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서 보다 소형의 트리포드형 등속자재 조인트를 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 원주방향으로 서로 향하도록 배치된 롤러안내면을 갖는 3개의 트랙홈이 형성된 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 구비한 트리포드부재와, 상기 트랙홈에 삽입된 롤러와, 상기 각축에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 구비하고, 상기 롤러가 상기 롤러안내면을 따라 외측 조인트부재의 축방향으로 이동가능한 등속 자재 조인트에 있어서, 상기 롤러의 외주면이 각축의 축선상에 곡률중심을 갖는 부분구면이고, 또한, 상기 롤러안내면이 외측 조인트부재의 축선과 평행한 부분원통면이고, 이것에 의해, 상기 롤러가 상기 트랙홈안에서 경사가능한 구성을 제공한다.

상기 구성에 있어서, 상기 지지링의 내주면은 원호상 볼록단면이고, 상기 각축의 외주면은 종단면에서는 스트레이트형상이고, 또한 횡단면에서는 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 상기 지지링의 내주면과 접촉하는 동시에 조인트의 축선방향으로 상기 지지링의 내주면과의 사이에 간극을 형성하는 형상이다. 각축의 횡단면형상에 대해서, 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 상기 지지링의 내주면과 접촉하는 동시에 조인트의 축선방향으로 상기 지지링의 내주면사이에 간극을 형성하는 형상이란, 바꿔말하면, 트리포드부재의 축방향으로 서로 마주 향한 면부분이 상호방향으로, 즉, 가상원통면보다 소경측으로 퇴피하고 있는 형상을 의미한다. 그 하나의 구체예로서 타원형을 들 수 있다(청구항 3∼5). 지지링의 볼록한 원호의 곡률반경은 트리포드형 등속자재 조인트 특유의 축중심선의 선회운동에 기인하는 각축의 기울기를 흡수하기 위해, 조인트의 원주방향에 있어서, 2∼3°정도의 각축의 기울기를 허용할 수 있는 크기로 하는 것이 바람직하다.

또, 각축의 횡단면을 장축이 조인트의 축선에 직교하는 대략 타원형으로 할 수 있다. 대략 타원형이란, 원래 뜻의 타원에 한정되지 않고, 일반적으로 계란형, 장원형이라고 칭하는 형상을 포함하는 것으로 한다. 보다 구체적으로는, 각축의 횡단면형상이나 지지링의 내주면형상에 대해서 청구항 4∼6에 기재하는 구성을 채용 함으로써, 지지링과의 접촉면압이 완화되고, 각축의 강도저하도 피할 수 있다. 게다가, 작동각이 소정의 각도범위까지는 지지링을 경사지게 하지 않고 각축이 경사질 수 있으므로, 롤러가 경사지는 일없이 원활하게 롤러안내면을 전동할 수 있다. 종래 롤러의 기울기를 규제하는 목적으로 외측 조인트부재의 트랙홈에 설치한 플랜지를 설치하지 않는 것이므로, 외측 조인트부재의 경량화, 가공의 간소화가 도모될 뿐만 아니라, 롤러와 플랜지의 미끄럼접촉을 원인으로 하는 슬라이드저항이 완전히 없어지는 결과, 슬라이드저항을 한층 감소하고 유기스러스트를 저감하는 것이 달성된다.

또, 각축의 외주면과 지지링의 내주면사이에 형성되는 조인트의 원주방향의 간극을 각축의 대략 타원형 횡단면의 장축반경을 a로 했을 때 0.001a이상으로 할 수 있다. 이것에 의해, 트리포드형 등속자재 조인트에 특유의 현상인 트리포드부재의 선회(whirling)에 기인하는 각축의 기울기를 흡수할 수 있으므로, 조인트 횡단면내에서의 롤러조립체를 기울게 하는 요인이 해소된다.

또, 상기 지지링의 내주면을 원통형으로 할 수 있다. 횡단면이 대략 타원형상의 각축의 외주면에 내주면이 원통형의 지지링이 외측에서 끼워지므로, 양자의 접촉이 각축의 축선방향에서의 선접촉이 되어 면압이 저하하는 점에서 유리하다. 이 경우, 지지링에 대해서 각축이 기울어 질 수 있는 각도는 제한되지만, 상술한 바와 같이, 롤러가 트랙홈안에서 기울어질 수 있는 구조이므로, 보다 큰 작동각 하에서는 롤러가 경사진 상태로 트랙홈을 따라 이동하게 된다.

또, 상기 각축의 외주면을 원통형으로 하고, 상기 지지링의 내주면의 모선의 중앙부를 볼록 원호로 구성할 수 있다. 각축의 원통형의 외주면에 원형의 지지링이 외측에서 끼워짐으로써, 양자의 접촉이 각축의 원주방향에서의 선접촉이 되므로, 면압이 저하하는 점에서 유리하다. 이 경우에도, 지지링에 대해서 각축이 기울어질 수 있는 각도는 한정되지만, 상술한 바와 같이, 롤러가 트랙홈안에서 기울어질 수 있으므로, 보다 큰 작동각 하에서는 롤러가 경사진 상태로 트랙홈을 따라 이동하게 된다.

이상의 구성에 있어서, 지지링과 롤러사이에 복수의 전동체를 배치해서, 지지링과 롤러를 상대회전가능하게 할 수 있다. 상기 전동체로서는 예를 들면 니들롤러를 사용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 조인트가 작동각을 취한 상태에서 토오크를 전달할 때의 각축의 기울기를 롤러의 기울기에 의해 흡수시킬 수 있다. 따라서, 슬라이드저항의 저감 나아가서는 유기스러스트의 저감에 기여한다. 본 발명의 등속자재 조인트는 특히 자동차의 드라이브샤프트용에 적용하면 슬라이드저항이나 유기스러스트의 크기가 관여하는 자동차의 NVH성능의 개선에 기여할 수 있고, 차량바퀴의 설계의 자유도도 높아진다.

또, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 원주방향으로 서로 향하여 배치된 롤러안내면을 갖는 3개의 트랙홈이 형성된 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 구비한 트리포드부재와, 상기 트랙홈에 삽입된 롤러와, 상기 각축에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 구비하고, 상기 롤러가 상기 롤러안내면을 따라 외측 조인트부재의 축방향으로 이동가능한 등 속자재 조인트에 있어서, 상기 지지링의 내주면이 원통형이고, 또한, 각축의 외주면이 종단면에서는 만곡형상이고, 또한, 횡단면에서는 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 상기 지지링의 내주면과 접촉하는 동시에 조인트의 축선방향으로 상기 지지링의 내주면고의 사이에 간극을 형성하는 형상인 구성을 제공한다.

각축의 횡단면형상에 대해서, 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 상기 지지링의 내주면과 접촉하는 동시에 조인트의 축선방향으로 상기 지지링의 내주면과의 사이에 간극을 형성하는 형상이란 바꿔말하면, 트리포드부재의 축방향으로 서로 마주 향한 면부분이 상호방향으로, 즉, 가상원통면보다 소경측으로 퇴피하고 있는 형상을 의미한다. 그 하나의 구체예로서 타원형을 들 수 있다.

종래 원형이었던 각축의 횡단면형상을 상기의 형상으로 함으로써, 조인트가 작동각을 취했을 때, 롤러조립체의 자세를 바꾸지 않고, 각축이 외측 조인트부재에 대해서 기울어질 수 있다. 또한, 각축의 외주면과 지지링의 접촉타원이 횡길이로부터 점에 가까워지므로, 롤러조립체를 경사질 수 있게 하는 마찰모멘트가 저감한다. 따라서, 롤러조립체의 자세가 항상 안정되고, 롤러가 롤러안내면과 평행하게 유지되므로 원활하게 전동할 수 있다. 이것에 의해, 슬라이드저항의 저감 나아가서는 유기스러스트의 저감에 기여한다. 그리고, 각축의 근원부의 단면계수가 증가하는 것에 의한 각축의 굽힘강도가 향상한다라는 이점도 있다. 또, 지지링의 내주면은 전체길이에 걸쳐 원통형일 필요는 없고, 각축과 접촉하는 중앙부분만 원통형으로 하고, 양단부는 각축이 경사졌을 때 간섭을 피하기 위한 여유부를 형성해도 좋다.

롤러조립체는 각축과 외측 조인트부재사이에 끼워져서 토오크를 전달하는 역 할을 하는 것이지만, 이러한 종류의 등속자재 조인트에 있어서의 토오크의 전달방향은 항상 조인트의 축선에 직교하는 방향이므로, 상기 토오크의 전달방향에 있어서 각축과 지지링이 접하고 있음으로써 토오크의 전달은 가능하고, 조인트의 축선방향에 있어서 양자간에 간극이 있어도 토오크전달에 지장을 주는 일은 없다.

상기 구성에 있어서, 각축의 횡단면을 장축이 조인트의 축선에 직교하는 타원형으로 할 수 있다. 여기에서, 타원형이란 말그대로 타원에 한정되지 않고, 일반적으로 계란형, 장원형 등이라고 불리는 형상을 포함하는 것으로 한다.

보다 구체적으로는, 청구항 3∼5에 기재한 각축의 횡단면형상을 채용함으로써, 지지링과의 접촉면압이 완화되고, 각축의 강도저하도 피할 수 있다. 게다가, 지지링을 경사지게 하는 일없이 각축이 경사질 수 있으므로, 롤러가 기울어지는 일없이 원활하게 롤러안내면을 전동할 수 있다. 따라서, 롤러의 기울기를 규제하는 목적으로 외측 조인트부재의 트랙홈에 설치하는 플랜지를 생략할 수 있다. 플랜지를 생략함으로써, 외측 조인트부재의 경량화, 가공의 간소화가 도모될 뿐만 아니라, 롤러와 플랜지의 미끄럼접촉을 원인으로 하는 슬라이드저항이 완전히 없어지는 결과, 슬라이드저항이 한층 감소하고 유기스러스트의 저감이 달성된다.

또, 각축의 종단면에 있어서의 만곡형상의 곡률반경을 1.1a∼8.7a로 할 수 있다. 이것에 의해, 트리포드형 등속조인트에 특유의 현상인 트리포드부재의 선회에 기인하는 각축의 기울기를 흡수할 수 있으므로, 조인트횡단면내에서의 롤러조립체를 경사시키는 요인이 해소되고, 자동차의 NVH성능의 향상에 기여한다.

또, 각축의 외주면은 지지링의 내주면과 접촉하는 영역을 포함하는 소정 범 위만 연삭해도 된다. 상기 소정범위는 가공오차 등을 감안해서 접촉영역보다 어느 정도 넓게 설정하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 소정범위이외의 부분은 연삭을 행하지 않고 단조마무리상태로 남겨도 좋고, 이것에 의해 가공시간의 단축, 비용저감이 가능하게 된다.

또, 롤러의 외주면과 외측 조인트부재의 롤러안내면이 앵귤러접촉하는 구성으로 할 수 있다. 롤러와 롤러안내면이 앵귤러접촉함으로써, 롤러가 흔들리기 어렵게 되어 그 자세가 일층 안정되므로, 롤러가 외측 조인트부재의 축방향으로 이동할 때에 롤러안내면상을 보다 적은 저항으로 원활하게 전동한다. 이러한 앵귤러접촉을 실현하기 위한 구체적인 구성으로서, 롤러의 외주면의 모선을 볼록원호로 하고, 또한 롤러안내면의 단면형상을 테이퍼형상 또는 고딕아치형상으로 하는 것을 예시할 수 있다.

이상의 구성에 있어서, 지지링과 롤러사이에 복수의 전동체를 배치해서 지지링과 롤러를 상대회전가능하게 함으로써, 롤러가 각축의 둘레를 원활하게 회전할 수 있고, 슬라이드저항이 저감된다. 전동체로서는 니들롤러 또는 볼을 채용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 조인트가 작동각을 취했을 때, 롤러조립체의 자세를 바꾸는 일없이, 각축이 외측조인트부재에 대해서 기울어질 수 있다. 게다가, 각축의 외주면과 지지링의 접촉타원이 횡길이에서 점에 가까워지므로, 롤러조립체를 기울이도록 하는 마찰모멘트가 저감된다. 따라서, 롤러조립체의 자세가 항상 안정되고, 롤러가 롤러안내면과 평행하게 유지되므로 원활하게 전동할 수 있다. 이것에 의해, 슬라이드저항의 저감 나아가서는 유기스러스트의 저감에 기여한다. 그리고, 각축의 근원부의 단면계수가 증가함에 의한 각축의 굽힘강도가 향상한다라는 이점도 있다.

본 발명의 등속자재 조인트는 특히 자동차의 드라이브샤프트용에 적용하면 슬라이드저항이나 유기스러스트의 크기가 관여하는 자동차의 NVH성능의 개선에 기여할 수 있고, 차량바퀴설계의 자유도도 높아진다.

또, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 내주부에 축방향의 3개의 트랙홈이 형성되고, 각 트랙홈의 양측에 각각 축방향의 롤러안내면을 갖는 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 갖는 트리포드부재와, 트리포드부재의 각 각축에 각각 장착된 롤러기구를 구비하고, 롤러기구는 각축에 대해서 경사요동가능하고, 롤러안내면을 따라 외측 조인트부재의 축선과 평행한 방향으로 안내되는 롤러를 갖는 등속자재 조인트에 있어서, 적어도 1개의 구성부품의 연화저항특성값(R)을 소정 범위내로 규제한 구성을 제공한다.

본 출원인은 많은 실험의 결과, 상기 등속자재 조인트의 구성부품의 내구성, 특히 트리포드부재나 외측 조인트부재의 내구성을 상기 연화저항특성값(R)을 이용함으로써 정밀도좋게 관리할 수 있는 것을 발견했다.

트리포드부재를 예로 들면, 그 내구성에 영향을 미치는 인자로서, 각축의 외주면의 전동피로, 각축의 기단부의 꼬임피로, 세레이션부(또는 스플라인부)의 꼬임피로 등을 들 수 있다. 각축의 외주면은 니들롤러의 외주면과 구름접촉하고, 또는 롤러조립체의 지지링의 내주면과 구름 및 미끄럼접촉하므로, 전동피로가 문제가 된다. 각축의 기단부나 세레이션부는 토오크전달시에 꼬임응력이 집중하고, 또한 이 들의 부분은 통상 비연삭의 상태로 남겨지므로, 꼬임피로가 문제가 된다. 또, 외측 조인트부재를 예로 들면, 그 내구성에 영향을 미치는 인자로서 트랙홈의 롤러안내면의 전동피로 등을 들 수 있다. 롤러안내면은 롤러의 외주면과 구름 및 미끄럼접촉하므로, 전동피로가 문제가 된다. 또, 외측 조인트부재는 롤러를 통해 조인트하중을 받으므로, 균열강도도 문제가 된다. 그리고, 롤러기구를 구성하는 부품에 대해서도 상대부재와 구름접촉이나 미끄럼접촉을 발생하는 부위의 전동피로가 문제가 된다.

일반적으로, 강재료의 피로강도가 표면경도와 상관있는 것은 잘 알려져 있고, 강재료에 열처리 등을 실시해서 표면경화층을 형성하고, 그 표면경화층의 표면경도를 관리함으로써, 소정의 피로강도를 확보하는 것이 행해지고 있다. 그러나, 본 출원인에 의한 실험의 결과에서는 피로강도는 표면경도보다 표면으로부터 소정 깊이까지의 영역의 연화저항특성(어느 정도의 고온이 되어도 재료가 연화하기 어려운 성질)과 보다 밀접한 상관을 갖는 것이 인정되었다. 그리고, 그 연화저항특성은 소정 표면으로부터 깊이 0.5mm이내의 영역에서의 최고경도에 의해 바르게 평가할 수 있고(연화저항특성값(R)), 이 연화저항특성값(R)을 피로강도의 평가지수로서 사용할 수 있는 것을 알 수 있었다. 여기에서, 「연화저항특성값(R)」은 구성부품을 담금질한 후에 200℃×2시간의 뜨임을 행해서 표면으로부터 깊이 0.5mm이내의 영역에서의 최고 비커스경도(Hv)의 값으로서 나타낸다. 이 연화저항특성값(R)을 소정 범위내로 규제함으로써, 구성부품의 전동피로수명을 높이고, 또 꼬임피로 등에 대한 강도를 높일 수 있다.

구성부품을 탄소함유량 0.15∼0.40wt%의 강으로 형성하고, 소정 표면의 바로 아래에 침탄담금질·뜨임에 의한 표층부를 형성하는 경우에는, 연화저항특성값(R)을 705＜R≤820, 바람직하게는 710＜R≤815의 범위내로 규제함으로써 바람직한 결과를 얻을 수 있다.

구성부품을 탄소함유량 0.15∼0.40wt%의 강으로 형성하고, 소정 표면의 바로 아래에 침탄질화담금질·뜨임에 의한 표층부를 형성하는 경우에도, 연화저항특성값(R)을 705＜R≤820, 바람직하게는 710＜R≤815의 범위내로 규제함으로써 바람직한 결과를 얻을 수 있다.

또, 구성부품을 탄소함유량 0.45∼0.60wt%의 강으로 형성하고, 소정 표면의 바로 아래에 고주파담금질·뜨임에 의한 표층부를 형성하는 경우에는, 연화저항특성값(R)을 630＜R≤820, 바람직하게는 640＜R≤810의 범위내로 규제함으로써 바람직한 결과를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 구성부품, 특히 트리포드부재나 외측 조인트부재의 재료, 표면 및 그 하층부의 성상이 최적화되고, 전동피로수명이나 꼬임피로 등에 대한 강도가 향상하므로, 현상의 사이즈를 유지한 상태에서 보다 내구성이나 강도가 우수한 트리포드형 등속자재 조인트를 제공하고, 또, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서 보다 소형의 트리포드형 등속자재 조인트를 제공할 수 있다.

또, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 내주부에 축방향의 3개의 트랙홈이 형성되고, 각 트랙홈의 양측에 각각 축방향의 롤러안내면을 갖는 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 가즌 트리포드부재와, 트리포드부재의 각 각축에 각각 장착된 롤러기구를 구비하고, 롤러기구는 각축에 대해서 경사요동가능하고, 롤러안내면을 따라 외측 조인트부재의 축선과 평행한 방향으로 안내되는 롤러를 갖는 등속자재 조인트에 있어서, 적어도 하나의 구성부품의 표층부에 있어서의 잔류 오스테나이트량(γR(vol%))이 20≤γR≤40인 구성을 제공한다.

일반적으로, 구름접촉면의 대표적인 피로형태로서 박리(피로박리)가 있다. 즉, 구름운동에 동반하는 반복응력이 접촉면에 가해지면 구름부에 균열이 발생하고, 이것이 박리로 진전해서 전동피로수명에 이르는 것이 알려져 있다. 많은 실험과 경험으로부터, 박리의 최초의 기점인 균열의 대부분은 접촉면으로부터 조금 내부로 들어간 부분에 발생하는 것이 관찰되고 있다. 또, 윤활제속에 금속마찰분말 등의 이물이 혼입하기 쉬운 조건하에서는 이물의 박힘에 의한 압흔을 기점으로 하는 박리, 윤활유막이 불충분하기 때문에 발생하는 필링이나 스미어링, 및 이들을 기점으로 하는 갈라짐(표면기점형 손상)에 의해 접촉면이 본래적인 박리와 동일한 손상형태를 이루어서 전동피로수명에 이르는 것이 관찰되고 있다. 후자의 경우, 접촉면의 전동피로수명은 청정한 윤활제에 의한 윤활조건하에 비해 짧아진다.

한편, 이러한 종류의 등속자재 조인트는 구성부품의 접촉면의 표면거칠기가 통상의 구름베어링에 비해 크고, 또한 롤러가 각축에 대해서 경사요동할 때에, 롤러기구의 지지링과 각축의 접촉부, 또는 롤러기구의 내측 롤러와 외측 롤러의 접촉부 등에 미끄럼이 발생한다. 그 때문에 접촉부에서의 마모분말의 발생이 있고, 이것이 윤활제속에 혼입하고, 접촉면에 박혀 압흔의 생성이나 윤활유막의 형성저해의 요인이 되어 상기 표면기점형 손상이 발생하기 쉬운 경향이 있다.

본 발명에 의하면, 적어도 하나의 구성부품의 표층부에 있어서의 잔류오스테나이트량(γR(vol%))을 20≤γR≤40의 범위내로 규제했으므로, 표층부의 균열민감성이 개선되고, 상기 표면기점형 손상이 발생하기 어렵게 된다. 이것은 다음의 이유에 의한다. 즉, 잔류오스테나이트는 경도가 비교적 낮고(재료중의 탄소함유량에 따라서도 다르지만, 예를 들면 Hv300정도이다.), 접촉면에 이물박힘에 의한 압흔이 형성되어도 표층부안으로 분산한 오스테나이트입자가 압흔둘레가장자리에서 용이하게 소성변형해서 표층부에서의 응력집중을 완화하고, 균열전파를 지연시킨다. 또, 잔류오스테나이트는 표층부에 가해지는 변형에너지에 의해 마텐자이트변태를 일으켜서 경화한다. 그 때문에, 표층부에 잔류오스테나이트를 적절량 포함시킴으로써 표층부의 균열민감성을 개선하고, 상기 표면기점형 손상의 발생을 억제해서 전동피로수명을 향상시킬 수 있다. 표층부의 잔류오스테나이트량(γR(vol%))이 20vol%미만이면, 표층부의 균열민감성을 충분히 개선할 수 없고, 반대로 표층부의 잔류오스테나이트량(γR(vol%))이 40vol%를 초과해도 균열민감성의 개선은 그이상 기대할 수 없는 한편, 표면경도가 저하하여 오히려 전동피로수명을 저하시키는 결과로 된다. 따라서, 표층부의 잔류오스테나이트량(γR(vol%)은 20≤γR≤40의 범위내로 하는 것이 좋다. 또, 본 발명에 있어서의 표층부는 구성부품의 적어도 접촉면의 바로 아래에 형성하면 좋고, 접촉면의 바로 아래에만 표층부를 형성한 구성, 접촉면 및 그 주변의 표면의 바로 아래에 표층부를 형성한 구성, 구성부품의 전체표면의 바로 아래에 표층부를 형성한 구성을 포함한다.

예를 들면, 외측 조인트부재, 트리포드부재, 및 롤러기구를 구성하는 부품 중 적어도 하나를 탄소함유량0.15∼0.40wt%의 강으로 형성하는 동시에, 침탄담금질·뜨임에 의한 표층부(침탄층), 또는 침탄질화담금질·뜨임에 의한 표층부(침탄질화층)를 형성하고, 또한 표층부의 잔류오스테나이트량(γR(vol%))을 20≤γR≤40의 범위내로 규제한 구성으로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 해당 구성부품의 표층부는 균열민감성이 개선되고, 전동피로에 대한 내구성이 우수한 조직이 되는 한편, 심부는 인성을 가진 조직이 된다. 따라서, 해당 구성부품은 높은 전동피로수명과 균열강도 등을 겸비한 것으로 된다. 특히, 침탄질화 담금질·뜨임에 의한 표층부(침탄질화층)를 형성한 구성에서는 이 효과가 현저하다. 즉, 표층부에 적절한 조건에서의 질소를 복합시키면, 질소의 침입에 의해 잔류오스테나이트나 기지(매트릭스)의 마텐자이트가 열에 대해서 안정하게 되고, 열변화하기 어려운 조직으로 되고, 전동피로에 대한 높은 내성이나 균열 등에 대한 높은 강도가 얻어진다. 또, 트리포드부재의 각축의 기단부나 세레이션부는 토오크전달시에 꼬임응력이 집중하고, 또한 이들 부분은 통상 비연삭의 상태로 남겨지므로, 꼬임피로가 문제가 되지만, 침탄질화층을 형성함으로써 담금질성이 개선되고 이들 부위의 표면경도가 상승해서 꼬임피로강도도 향상한다.

예를 들면, 롤러기구를 구성하는 부품 중 적어도 하나를 탄소함유량 0.95∼1.10wt%의 강으로 형성하는 동시에, 접촉면의 바로 아래에 질화담금질·뜨임에 의해 표층부에 질화층(질소를 많이 고용한 층)을 형성하고, 또한, 표층부의 잔류오스테나이트량(γR(vol%))을 20≤γR≤40의 범위내로 규제한 구성으로 할 수 있다. 상술한 구성과 동일하게, 해당 구성부품의 표층부의 균열민감성이 개선되고, 전동피로강도가 우수한 조직이 되는 동시에, 내부에까지 균등하게 담금질되므로, 고하중하에서의 변형이 적어지는 이점이 있다. 따라서, 해당 구성부품은 높은 전동피로수명과 내하중변형성 등을 겸비한 것이 된다.

상기 구성에 있어서, 외측 조인트부재 및 트리포드부재 중 적어도 한 쪽의 연화저항특성값(R)을 전술한 이유에 의해 705＜R≤820, 바람직하게는 710≤R≤815의 범위내로 규제하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 구성부품의 재료, 표층부의 성상이 최적화되고, 전동피로수명, 특히 마모분말 등의 이물박힘에 의한 표면기점형 손상에 대한 내성이 향상하므로, 현상의 사이즈를 유지한 상태로 보다 내구성이나 강도가 우수한 트리포드형 등속자재 조인트를 제공하고, 또, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서 보다 소형의 트리포드형 등속자재 조인트를 제공할 수 있다.

또, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 내주부에 축방향의 3개의 트랙홈이 형성되고, 각 트랙홈의 양측에 각각 축방향의 롤러안내면을 갖는 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 갖는 트리포드부재와, 트리포드부재의 각 각축에 각각 장착된 롤러기구를 구비하고, 롤러기구는 각축에 대해서 경사요동가능하고, 롤러안내면을 따라 외측 조인트부재의 축선과 평행한 방향으로 안내되는 롤러를 갖는 등속자재 조인트에 있어서, 적어도 하나의 구성부품의 표층부가 마텐자이트의 기지속으로 탄화물을 분산시킨 조직을 갖는 구성을 제공한다. 이 구성에는 표층부만이 상기 조직을 갖는 것, 표면으로부터 내부에 걸쳐 상기 조직을 갖는 것이 포함된다.

일반적으로, 구름접촉면의 대표적인 피로형태로서 박리(피로박리)가 있다. 즉, 구름운동에 동반하는 반복응력이 접촉면에 가해지면 구름부에 균열이 발생하고, 그것이 박리로 진전해서 전동피로수명에 이르는 것이 알려져 있다. 많은 실험과 경험으로부터, 박리의 최초의 기점인 균열의 대부분은 접촉면으로부터 조금 내부로 들어간 부분에 발생하는 것이 관찰되고 있다. 또, 윤활제속에 금속마모분말 등의 이물이 혼입하기 쉬운 조건하에서는, 이물박힘에 의한 압흔을 기점으로 하는 박리, 윤활유막이 불충분하기 때문에 발생하는 필링이나 스미어링, 및 이들을 기점으로 하는 균열(표면기점형 손상)에 의해 접촉면이 본래적인 박리와 동일한 손상현태를 이루어서 전동피로수명에 이르는 것이 관찰되고 있다. 후자의 경우, 접촉면의 전동피로수명은 청정한 윤활제에 의한 윤활조건하에 비해 짧아진다.

한편, 이러한 종류의 등속자재 조인트는 구성부품의 접촉면의 표면거칠기가 통상의 구름베어링에 비해 크고, 게다가 롤러가 각축에 대해서 경사요동할 때에, 롤러기구의 지지링과 각축의 접촉부, 또는 롤러기구의 내측 롤러와 외측 롤러의 접촉부 등에 미끄럼이 발생한다. 이 때문에, 접촉부에서의 마모분말의 발생이 있고, 이것이 윤활제속으로 혼입하고, 접촉면에 박혀져 압흔의 생성이나 윤활유막의 형성저해의 요인이 되고, 상기 표면기저형 손상이 발생하기 쉬운 경향이 있다.

본 발명에 의하면, 구성부품의 적어도 표층부의 조직을 마텐자이트의 기지(매트릭스)속으로 탄화물을 분산시킨 것으로 했으므로, 표면경도가 높아지고, 접촉면의 내마모성이 향상해서 박리가 억제되는 동시에, 접촉면에 이물박힘에 의한 압흔이 발생하기 어렵고, 상기 표면기점형 소상도 억제된다. 그 때문에 접촉면의 전 동피로수명이 향상한다.

상기 조직은 구성부품을 탄소함유량0.80wt%이상의 강재료, 예를 들면 고탄소 크롬강으로 형성하고, 초벌 담금질·뜨임을 행함으로써 형성할 수 있다. 이 구성에 의하면, 접촉면은 박리나 표면기점형 손상에 대해서 높은 내성을 나타내며, 또, 내부에까지 균등하게 담금질되므로 고하중하에서의 변형도 적어진다. 따라서, 해당 구성부품은 높은 전동피로수명과 내하중변형성 등을 겸비한 것이 된다. 고탄소크롬강으로서는 베어링강 SUJ1, SUJ2, SUJ3, SUJ4, SUJ5 등을 이용할 수 있다.

또, 상기 조직은 구성부품을 탄소함유량 0.15∼0.40wt%의 강재료, 예를 들면 침탄용 강으로 형성하고, 고농도침탄 담금질·뜨임을 행함으로써 형성할 수 있다. 여기에서의 고농도침탄은 표층부의 매트릭스속에 고용하는 C농도를 예를 들면 1.5∼4.0wt%로 높이는 처리이다. 심부의 경도를 좌우하는 모재의 탄소함유량은 피로강도확보의 관점에서 0.15∼0.40wt%의 범위내로 하는 것이 바람직하다. 모재의 탄소함유량이 0.15wt%보다 낮아지면, 침탄에 필요한 시간이 길어지게 되는 동시에, 심부의 경도가 부족하고, 만족할 만한 피로강도가 얻어지지 못한다. 반대로, 침탄함유량이 0.4wt%보다 많아지면, 심부의 경도가 상승하고, 인성이 현저하게 저하하고 동시에 비틀림도 증가한다. 이 구성에 의하면, 표층부는 박리나 표면기점형 손상에 대해서 높은 내성을 나타내는 조직이 되고, 또한 심부는 인성을 갖는 조직이 된다. 따라서, 해당 구성부품은 높은 전동피로수명과 균열강도 등을 겸비한 것이 된다. 침탄용 강으로서는 SCr415, SCr420, SCr430, SCr435, SCr440, SCM415, SCM420, SCM430, SCM435, SCM440, SNCM220, SNCM415, SNCM420, SNCM815 등을 이용할 수 있 다. 또, 침탄처리로서, 가스침탄, 플라즈마침탄을 채용할 수 있다. 가스침탄을 채용하는 경우, 침탄가스속의 카본포텐셜을 예를 들면 1.5∼4.0wt%이상으로 높여 고농도침탄을 행한다. 플라즈마침탄은 진공분위기속에서 로체(爐體)를 양극, 비처리물을 음극으로 하고, 그 양자사이에 직류고전압의 플라즈마방전을 침탄가스속의 C를 매체로 함으로써 발생시키고, C를 이온화(C+)한 상태에서 비처리물의 표층부의 매트릭스속으로 침입시키는 처리이다. 플라즈마침탄은 비평형상태하에서의 침탄이고, 가스침탄에 비해 표층부의 높은 C농도를 단시간에 얻을 수 있고, 또한, 그 농도분포가 균일하므로, 표층부속에 적절량의 탄화물을 균일하게 석출시킬 수 있는 이점이 있다. 또, 플라즈마침탄을 채용하는 경우, 침탄용 강속의 Mo, Cr의 함유량을 통상보다 많게 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 해서 마텐자이트기지속에 탄화물을 석출시킴으로써, 접촉면의 표면경도를 HRC60∼68, 바람직하게는 HRC63∼68로 할 수 있다. 여기에서 「HRC」는 록웰경도의 C스케일을 나타내고 있다. 접촉면의 표면경도가 HRC60미만이면 전동피로수명의 향상으로 이어지지 않고, 반대로 인성을 고려하면 HRC68이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 구성부품의 재료, 적어도 표층부의 조직이 최적화되고, 전동피로수명이나 균열강도 등이 향상하므로, 현상의 사이즈를 유지한 상태에서 보다 내구성이나 강도가 우수한 트리포드형 등속자재 조인트를 제공하고, 또, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서 보다 소형의 트리포드형 등속자재 조인트를 제공할 수 있다.

이상의 발명에 있어서의 등속자재 조인트의 롤러기구로서, 롤러안내면에 안내되는 롤러와, 각축의 외주면에 외측에서 끼워져서 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 갖고, 지지링의 내주면은 원호상 볼록단면이고, 각축의 외주면은 종단면에서는 스트레이트형상이고, 횡단면에서는 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 지지링의 내주면과 접촉하고, 또한 조인트의 축선방향으로 지지링의 내주면과의 사이에 간극을 형성하도록 되어 있는 구성을 채용할 수 있다. 이 구성에서는 롤러 및 지지링을 포함하는 롤러조립체가 각축에 대해서 유닛으로서 경사요동한다. 여기에서, 경사요동이란 각축의 축선을 포함하는 평면내에서 각축의 축선에 대해서 지지링 및 롤러의 축선이 경사진 것을 의미한다.

각축의 횡단면형상에 대해서, 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 지지링의 내주면과 접촉하는 동시에 조인트의 축선방향으로 지지링의 내주면과의 사이에 간극을 형성하는 형상이란, 바꿔말하면, 트리포드부재의 축방향으로 서로 마주 향한 면부분이 상호방향으로, 즉, 가상원통면보다 소경측으로 퇴피하고 있는 형상을 의미한다. 그 하나의 구체예로서 대략 타원형을 들 수 있다. 「대략 타원형」에는 말뜻대로의 타원형외에, 일반적으로 계란형, 장원형 등이라고 불리는 형상도 포함된다.

종래 문(門)형이었던 각축의 단면형상을 상기 형상으로 함으로써, 조인트가 작동각을 취했을 때, 롤러조립체의 자세를 바꾸지 않고, 각축이 외측조인트부재에 대해서 경사질 수 있다. 또한, 각축의 외주면과 지지링의 접촉타원이 종래의 횡길이로부터 점에 가까워지므로, 롤러조립체를 경사지도록 하는 마찰모멘트가 저감한 다. 따라서, 롤러조립체의 자세가 항상 안정되고, 롤러가 롤러안내면과 평행하게 유지되므로 원활하게 전동할 수 있다. 이것에 의해 슬라이드저항의 저감 나아가서는 유기스러스트의 저감에 기여한다.

또, 롤러조립체는 각축과 외측 조인트부재사이에 끼워져서 토오크를 전달하는 역할을 하고 있는 것이지만, 이러한 종류의 등속자재 조인트에 있어서의 토오크의 전달방향은 항상 조인트의 축선에 직교하는 방향이므로, 해당 토오크의 전달방향에 있어서 각축과 지지링이 접하고 있는 것에 의해 토오크의 전달은 가능하고, 조인트의 축선방향에 있어서 양자간에 간극이 있어도 토오크전달에 지장을 초래하는 일은 없다.

상기 구성에 있어서, 지지링의 내주면의 모선을 중앙부의 원호부와 양단부의 여유부로 구성할 수 있다. 원호부의 곡률반경은 2∼3°정도의 각축의 기울기를 허용할 수 있는 크기로 하는 것이 바람직하다. 또, 지지링과 롤러사이에 복수의 전동체를 배치해서 지지링과 롤러를 상대회전가능하게 할 수 있고, 그 전동체로서 니들로러를 이용할 수 있다. 그리고, 롤러의 외주면을 구상(완전 구면 또는 트러스면)으로 형성하고, 이 롤러의 구상외주면을 외측조인트부재의 롤러안내면과 앵귤러접촉시킨 구성으로 할 수 있다. 롤러와 롤러안내면을 앵귤러접촉시킴으로써 롤러가 흔들리기 어렵게 되어 그 자세가 일층 안정되므로, 롤러가 외측 조인트부재의 축방향으로 이동할 때에 롤러안내면상을 보다 적은 저항으로 원활하게 전동한다. 이러한 앵귤러접촉을 실현하기 위한 구체적인 구성으로서 롤러안내면의 단면형상을 테이퍼형상 또는 고딕아치형상으로 하는 것을 들 수 있다.

한편, 상기 구성의 등속자재 조인트의 경우, 각축의 외주면과 지지링의 내주면의 접촉부의 접촉면압이 다른 구성에 비해 높아지고, 각축의 외주면의 전동피로수명이 낮아지는 경향이 있다. 또, 다른 구성에 비해 각축의 기단부에 응력집중이 발생하기 쉽고, 기단부의 피로강도가 낮아지는 경향이 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 각축의 외주면이나 기단부표면의 연화저항특성값(R)을 소정 범위로 규제해서 외주면의 전동피로수명을 높이고, 또 기단부의 꼬임피로강도 등을 높이는 것은 특히 이 구성의 등속자재 조인트에 있어서 유용하다.

또, 이상의 발명에 있어서의 등속자재 조인트의 롤러기구로서 롤러안내면으로 안내되는 롤러와, 각축의 외주면에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 보유하고, 각축의 외주면은 볼록구상이고, 지지링의 내주면은 원통상 또는 원추상인 구성을 채용할 수 있다. 이 구성에서는 롤러 및 지지링을 포함하는 롤러조립체가 각축에 대해서 유닛으로서 경사요동한다.

그리고, 이상의 발명에 있어서의 등속자재 조인트의 롤러기구로서, 롤러안내면에 안내되는 외측 롤러와, 각축에 회전가능하게 지지되고, 외측 롤러의 내주면에 끼워맞춰진 내측 롤러를 보유하고, 내측 롤러의 외주면은 볼록구상이고, 외측 롤러의 내주면은 내측 롤러의 외주면과의 접촉위치에서 각축선단측을 향한 부하분력을 발생시키는 형상으로 되어 있는 구성을 채용할 수 있다. 이 구성에서는 외측 롤러가 각축에 대해서 경사요동한다. 여기에서 경사요동이란 각축의 축선을 포함하는 평면내에서 각축의 축선에 대해서 외측 롤러의 축선이 경사진 것을 의미한다.

보다 구체적으로는 외측 롤러의 내주면의 형상으로서 본 출원인에 의한 일본 국 특개평 9-14280호에 나타낸 여러가지 형상을 채용할 수 있다. 즉, 외측 롤러의 내주면의 형상으로서 각축선단측을 향해 점차 지름이 축소된 원추상, 각축의 외주면의 모선중심에 대해서 각축기단측에 오프셋트된 점을 모선중심으로 하는 오목구면(특개평 9-14280호, 도 3의 형상), 각축의 외주면의 모선중심에 대해서 각축선단측에 오프셋트된 점을 모선중심으로 하는 볼록구면(특개평 9-14280호, 도 4의 형상), 각축선단측을 향해 지름이 축소된 원추테이퍼면과 볼록구면의 합성면(특개평 9-14280호, 도 5의 형상), 원통면과 볼록구면의 합성면(특개평 9-14280호, 도 6의 형상) 등, 여러가지 형상을 채용할 수 있다. 단, 제조공정을 간략화할 수 있는 관점에서 외측 롤러의 내주면은 각축선단측을 향해 점차 지름이 축소된 원추상으로 하는 것이 바람직하다. 그 경우, 지지체의 내주면의 경사각을 0.1°∼3°, 바람직하게는 0.1°∼1°의 범위내의 값으로 설정하는 것이 유기스러스트를 효과적으로 저감, 안정화하는 관점에서 바람직하다.

이상의 구성에 있어서, 각축의 외주면이나 롤러안내면 등의 접촉면에는 미소한 오목부를 무수하게 불규칙적으로 형성해도 좋다. 접촉면에 형성된 미소 오목부가 오일고임의 역할을 하고, 접촉면에 있어서의 유막형성이 촉진되므로 윤활성이 개선되고, 접촉면의 전동피로수명이 향상한다. 미소 오목부는 예를 들면 크기가 수10㎛정도, 깊이 1㎛정도의 것이다. 접촉면의 연마조건을 바꿈으로써 임의의 크기, 깊이, 수의 미소 오목부를 형성하는 것이 가능하다. 또, 접촉면에만 선택적으로 미소 오목부를 형성하는 것이 곤란한 경우에는 그 구성부품의 접촉면의 주변부를 포함하고 또는 전체면에 미소 오목부를 형성해도 좋다.

또, 각축의 외주면이나 롤러안내면 등의 접촉면에는 화성처리피막을 하지층으로 하는 고체윤활피막을 형성해도 좋다. 고체윤활피막에 의해 접촉면의 마찰저항이 경감되고, 윤활성이 개선되므로, 접촉면의 전동피로수명이 향상한다. 하지층이 되는 화성처리피막은 고체윤활피막의 접촉면에 대한 밀착성을 높이는 목적으로 형성된다. 화성처리피막으로서는 예를 들면 인산망간처리피막, 인산철처리피막, 인산아연처리피막 등을 들 수 있다. 또, 고체윤활피막으로서는, 이황산몰리브덴피막, PTFE피막 등을 들 수 있다. 또, 처리전의 접촉면(모재표면)의 표면거칠기는 처리후의 효과에 영향을 주므로, 적당한 오일고임의 작용이 얻어지도록 접촉면의 표면거칠기를 Ra0.2∼0.8로 마무리가공해 두는 것이 바람직하다. 또, 접촉면에만 선택적으로 피막처리를 실시하는 것이 곤란한 경우에는, 그 구성부품의 저촉면의 주변부를 포함해서 또는 전체표면에 피막처리를 실시해도 좋다.

또, 각축의 외주면이나 롤러안내면 등의 접촉면에는 상온침황처리를 실시해도 좋다. 침황처리는 강의 표면에 유황을 침투시켜 황화철을 생성시키는 표면처리법이다. 침황처리를 실시함으로써 표면의 마찰저항이 경감되므로, 초기친밀성이 개선되고, 전동피로수명의 향상외에, NVH특성도 안정된다. 또, 상온침황처리에 의하면, 예를 들면 30∼40℃×10∼30분의 조건에서 처리를 행하므로, 표면경화층의 경도저하도 일어나지 않는다. 처리전이 접촉면의 표면거칠기는 처리후의 효과에 영향을 주므로, 적당한 오일고임의 작용이 얻어지도록 접촉면의 표면거칠기를 Ra0.2∼0.8로 마무리가공해 두는 것이 바람직하다.

또, 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 내주부에 축방향의 3개의 트랙홈 이 형성되고, 각 트랙홈의 양측에 각각 축방향의 롤러안내면을 갖는 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 갖는 트리포드부재와, 트리포드부재의 각 각축에 각각 장착된 롤러기구를 구비하고, 롤러기구는 롤러안내면을 따라 외측조인트부재의 축선과 평행한 방향으로 안내되는 롤러와, 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링과, 롤러와 지지링이 이들 축선방향으로 상대이동하는 것을 양측에서 각각 규제하는 걸림수단을 포함하고, 각축의 축선에 대해서 경동 및 축방향이동가능한 등속자재 조인트에 있어서, 적어도 한 쪽의 걸림수단이 롤러 또는 지지링에 장착된 걸림링을 보유하고, 걸림링의 두께W가 0.5mm≤W≤1.2mm이고, 또한, 걸림링의 표면경도가 HRC43이상, HRC53이하인 구성을 제공한다.

여기에서, 「적어도 한 쪽의 걸림수단이 롤러 또는 지지링에 장착된 걸림링을 갖는」구성에는 한 쪽의 걸림수단을 걸림링으로 하고, 다른 쪽의 걸림수단을 롤러 또는 지지링에 일체적으로 설치된 걸림플랜지로 한 구성, 양측의 걸림수단을 쌍방모두 걸림링으로 한 구성이 포함된다. 또한, 적어도 한 쪽의 걸림수단을 걸림링과 다른 걸림요소로 구성한 것, 예를 들면, 걸림링과 걸림플랜지로 구성한 것도 포함된다. 또, 「걸림링」에는 완전한 링형상의 일체링외에 일부를 슬릿에 의해 분할한 분할링도 포함된다.

걸림링의 두께W를 0.5mm≤W≤1.2mm로 한 이유는 다음에 있다. 상술한 바와 같이, 걸림링은 롤러(또는 지지링)나 니들롤러를 통해 축방향 반복하중을 받지만, 이 축방향하중에 대한 대응성을 높이고, 피로강도를 높이는 관점에서 걸림링에 적당한 인성을 가지게 하는 것이 중요하다. 즉, 걸림링에 적당한 인성을 부여함으로 써, 걸림링에 가해지는 축방향하중이 분산되고, 그 결과, 걸림링의 피로강도가 향상한다. 또, 이러한 종류의 등속자재 조인트에서는 걸림링을 축경, 확경시키면서 롤러 또는 지지링에 장착하는 경우가 대부분이고, 조립성의 점에서도 걸림링에 적당한 인성을 부여하는 것이 바람직하다. 그리고, 제조공정의 간략화를 도모하는 관점에서 걸림링의 성형가공성도 배려하는 것이 바람직하다. 걸림링의 두께W를 0.5mm≤W≤1.2mm의 범위내의 값으로 함으로써, 걸림링에 적당한 인성을 부여하고, 축방향하중에 대한 피로강도를 향상시키고, 동시에 롤러 또는 지지링에 대한 조립성을 높일 수 있다. 또, 걸림링의 성형가공성도 양호하게 된다.

한편, 걸림링의 표면은 축방향하중에 대한 피로강도를 높이고, 또 접촉면의 피로수명을 높이는 관점에서 적당한 경도를 부여하고, 양호한 내마모성을 확보하는 것이 바람직하다. 걸림링의 표면경도를 HRC43∼HRC53의 범위내로 한 것은 이러한 이유에 의한다. 여기에서 「HRC」는 록웰경도의 C스케일을 나타내고 있다. 표면경도가 HRC43미만이면, 접촉면의 피로수명을 충분히 확보할 수 없고, 표면경도가 HRC53을 초과하면 인성이 저하해서 축방향하중에 대한 피로강도, 조립성의 점에서 불리하게 된다.

이상의 구성에 있어서, 걸림링의 적어도 표층부가 마텐자이트의 기지속에 구상탄화물을 포함하는 조직을 갖는 구성으로 할 수 있다. 여기에서, 「적어도 표층부가 마텐자이트의 기지속에 구상탄화물을 포하하는 조직을 갖는」에는 표층부만이 상기 조직을 갖는 것, 표면에서 내부에 걸쳐 상기 조직을 갖는 것이 포함된다.

이 구성에 의하면, 걸림링의 적어도 표층부의 조직을 마텐자이트의 기지(매 트릭스)속에 구상탄화물을 포함하는 것으로 했으므로, 일반구조용 강에 비해 높은 내마모성이 얻어져서 접촉면의 피로수명이 향상한다.

상기 구상탄화물은 Fe3C를 주체로 하는 탄화물이고, 이러한 구상탄화물을 마텐자이트기지속에 포함하는 조직은 적어도 표층부에 공석점이상(0.8wt%이상)의 탄소(C)를 함유시키고, 담금질·뜨임을 행함으로써 형성할 수 있다.

보다 구체적으로는, 걸림링을 탄소공구강으로 형성하고, 또한, 마텐자이트의 기지속의 구상탄화물량을 0.3∼0.6wt%로 할 수 있다. 이 구성에 의하면, 마텐자이트의 기지속에 가늘게 구상화된 적당량의 탄화물이 포함되므로, 높은 내마모성이 얻어지는 동시에, 기지는 현저히 경화되지 않고 적당한 인성을 가진 조직이 된다. 그 때문에 걸림링의 접촉면의 피로수명이 향상하는 동시에, 축방향하중에 대한 피로강도도 향상한다. 또, 걸림링에 적당한 인성이 확보됨으로써, 롤러 또는 지지링에 대한 조립성도 양호하게 된다. 여기에서, 마텐자이트의 기지속의 구상 탄화물량은 0.3∼0.6wt%의 범위내로 규제하는 것이 바람직하다. 구상 탄화물량이 0.3wt%미만이면 내마모성 향상효과가 충분히 얻어지지 않고, 반대로 구상 탄화물량이 0.6wt%를 초과하면 기지의 인성이 지나치게 낮아져 축방향하중에 대한 피로강도나 조립성이 불충분하게 될 가능성이 있다. 공구탄소강으로서는, SK3, SK4, SK5, SK6 등을 이용할 수 있다.

또는, 걸림링을 스프링강으로 형성할 수 있다. 이 구성에 의하면, 높은 표면경도를 유지하면서 높은 탄성한도가 얻어지므로, 걸림링의 접촉면의 피로수명이 향상하는 동시에, 축방향하중에 대한 피로강도도 향상한다. 또, 높은 탄성한도가 얻 어짐으로써, 걸림링의 조립성이 일층 향상하고, 조립작업의 자동화, 그것에 의한 제조비용의 저감에도 유효하다. 스프링강의 종류는 특별히 한정되지 않고, 열간성형스프링강, 냉간성형스프링강 중에서 사용조건이나 조인트사이즈 등에 따라 적당한 것을 선택해서 이용할 수 있고, 예를 들면 열간성형스프링강SUP4 등을 이용할 수 있다.

또, 걸림링을 고경선재(高硬線材)로 형성할 수 있다. 이상의 구성에 비해 내마모성은 약간 뒤떨어지지만, 높은 탄성한도가 얻어짐으로써, 걸림링에 가해지는 축방향하중이 분산되고, 그 결과, 축방향하중에 대한 높은 피로강도가 얻어진다. 또, 고경선재는 비교적 염가인 동시에, 조립성의 개선도 유효하다. 고경선재로서 예를 들면 SWRH 등을 이용할 수 있다.

이상의 구성에 있어서, 걸림링은 롤러 또는 지지링에 덜컹거림없이 장착되어 있는 것이 바람직ㅎ다. 여기에서, 「덜컹거림없이」란 걸림링이 롤러 또는 지지링에 적어도 지름방향으로 덜컹거림없는 상태에서 조립되어 있는 것을 말한다. 바람직하게는 지름방향의 덜컹거림뿐만 아니라, 축방향덜컹거림도 업애는 것이 좋다. 이 구성에 의하면, 걸림링이 롤러 또는 지지링에 덜컹거림없이 장착되어 있는 것에 의해, 걸림링이 롤러 또는 지지링으로부터 받는 축방향하중의 작용영역(하중점)이 안정되고, 그 결과 축방향하중에 대한 피로강도가 향상한다. 또, 하중점의 변동이 억제됨으로써 걸림링과 롤러 또는 지지링의 접촉면의 피로수명도 향상한다.

그리고, 다른 쪽의 걸림수단을 롤러 또는 지지링에 일체적으로 설치된 걸림플랜지로 함으로써, 이 부위에 걸림링을 장착하는 경우의 조립공차를 배제할 수 있 으므로, 양측의 걸림수단과 롤러 또는 지지링사이의 축방향간극을 반감할 수 있다. 이것에 의해, 상기 효과를 일층 현저한 것으로 할 수 있다.

이상의 구성에 있어서, 걸림수단(걸림링 및/또는 걸림플랜지)의 적어도 접촉면에는 미소한 오목부를 무수하고 불규칙적으로 형성해도 좋다. 접촉면에 형성된 미소한 오목부가 오일고임의 역할을 하고, 접촉면에 있어서의 유막형성이 촉진되므로, 윤활성이 개선되고, 접촉면의 피로수명이 향상한다. 미소한 오목부는 예를 들면 크기가 수 10㎛정도, 깊이가 1㎛정도의 것이다. 접촉면의 연마조건을 바꿈으로써, 임의의 크기, 깊이, 수의 미소한 오목부를 형성하는 것이 가능하다. 접촉면에만 선택적으로 미소한 오목부를 형성하는 것이 곤란한 경우에는, 접촉면의 주변부를 포함해서 또는 걸림링이나 롤러 또는 지지링의 전체표면에 미소한 오목부를 형성해도 좋다.

또, 걸림수단(걸림링 및/또는 걸림플랜지)의 적어도 접촉면에는 화성처리피막을 하지층으로 하는 고체윤활피막을 형성해도 좋다. 고체윤활피막에 의해 접촉면의 마찰저항이 경감되고, 윤활성이 개선되므로, 접촉면의 피로수명이 향상한다. 하지층이 되는 화성처리피막은 고체윤활피막의 접촉면에 대한 밀착성을 높이는 목적으로 형성된다. 화성처리피막으로서는 예를 들면, 인산망간처리피막, 인산철처리피막, 인산아연처리피막 등을 들 수 있다. 또, 고체윤활피막으로서는, 이황화몰리브덴피막, PTFE피막 등을 들 수 있다. 또, 처리전의 접촉면(모재표면)의 표면거칠기는 처리후의 효과에 영향을 미치므로, 적당한 오일고임의 작용이 얻어지도록 접촉면의 표면거칠기를 Ra0.2∼0.8로 마무리가공해 두는 것이 바람직하다. 접촉면에만 선택적으로 피막처리를 실시하는 것이 곤란한 경우에는, 접촉면의 주변부를 포함해서 또는 걸림링이나 롤러 또는 지지링의 전체표면에 피막처리를 실시해도 좋다.

또, 걸림수단(걸림링 및/또는 걸림플랜지)의 적어도 접촉면에는 상온침황처리를 실시해도 좋다. 침황처리는 강의 표면에 유황을 침투시키고, 황화철을 생성시키는 표면처리법이다. 침황처리를 실시함으로써, 표면의 마찰저항이 경감되므로, 초기친밀성이 개선되고, 접촉피로수명의 향상이 되는 것외에, NVH특성도 안정된다. 또, 상온침황처리에 의하면, 예를 들면 30∼40℃×10∼30분의 조건으로 처리를 행하므로, 표면경화층의 경도저하도 일어나지 않는다. 처리전의 접촉면의 표면거칠기는 처리후의 효과에 영향을 미치므로, 적당한 오일고임의 작용이 얻어지도록 접촉면의 표면거칠기를 Ra0.2∼0.8로 마무리가동해 두는 것이 바람직하다. 접촉면에만 선택적으로 침황처리를 실시하는 것이 곤란한 경우에는, 접촉면의 주변부를 포함해서 또는 걸림링이나 롤러 또는 지지링의 전체표면에 침황처리를 실시해도 좋다.

또, 걸림수단(걸림링 및/또는 걸림플랜지)의 적어도 접촉면에는 숏 피닝처리를 실시해도 좋다. 숏입자의 크기, 투사속도, 투사량 등을 적절히 조정해서 접촉면에 미소한 딤플을 형성하고, 미소한 딤플에 오일고임의 역할을 가지게 함으로써, 윤활성의 개선을 도모할 수 있다. 또, 숏 피닝처리에 의해 표면조직이 미세화되는 동시에, 표면에 잔류압축응력이 발생하므로, 축방향하중에 대한 피로강도나 접촉면의 피로수명의 향상에 효과적이다. 접촉면에만 선택적으로 숏 피닝처리를 실시하는 것이 곤란한 경우에는, 접촉면의 주변부를 포함해서 또는 걸림링이나 롤러 또는 지지링의 전체표면에 숏 피닝처리를 실시해도 좋다.

본 발명에 있어서의 등속자재 조인트의 롤러기구로서, 롤러안내면에 안내되는 롤러와, 각축의 외주면에 외측에서 끼워져서 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 보유하고, 지지링의 내주면은 원호상 볼록단면이고, 각축의 외주면은 종단면에서 스트레이트형상이고, 횡단면에서 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 지지링의 내주면과 접촉하고, 또한 조인트의 축선방향으로 지지링의 내주면과의 사이에 간극을 형성하도록 되어 있는 구성을 채용할 수 있다. 또는 본 발명에 있어서의 등속자재 조인트의 롤러기구로서, 롤러안내면에 안내되는 롤러와, 각축의 외주면에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 보유하고, 각축의 외주면은 볼록구상이고, 지지링의 내주면은 원통상 또는 원추상인 구성을 채용할 수 있다. 이들 구성의 상세는 상술한 것과 같으므로, 설명을 생략한다.

본 발명에 의하면, 걸림수단, 특히 롤러 또는 지지링에 장착되는 걸림링의 축방향하중에 대한 피로강도나 접촉면의 피로수명이 향상하므로, 현상의 사이즈를 유지한 상태로부터 내구성이나 강도가 우수한 트리포드형 등속자재 조인트를 제공하고, 또, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서 보다 소형의 트리포드형 등속자재 조인트를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 트리포드형 등속자재 조인트를 나타내고 있다. 도 1의 (A)는 조인트의 끝면(일부 단면)을 나타내고, 도 2의 (A)는 작동각(θ)을 취한 상태의 조인트의 종단면을 나타낸다. 등속자재 조인트부재(10)와 트리포드부재(20)를 주체로 해서 구성되고, 연결해야 할 2축의 한 쪽이 외측 조 인트부재(10)와 연결되고, 다른 쪽이 트리포드부재(20)와 연결된다.

외측 조인트부재(10)는 내주면에 축방향으로 연장하는 3개의 트랙홈(12)을 갖는다. 각 트랙홈(12)의 원주방향으로 마주 향한 측벽에 롤러안내면(14)이 형성되어 있다. 트리포드부재(20)는 반경방향으로 돌출한 3개의 각축(22)을 갖는다. 각 각축(22)은 롤러(34)를 지지하고, 이 롤러(34)가 외측 조인트부재(10)의 트랙홈(12)안에 수용된다. 각 트랙홈(12)의 조인트원주방향으로 대향하는 롤러안내면(14)은 외측 조인트부재(10)의 축선에 평행한 원통면의 일부를 구성한다. 롤러(34)의 외주면은 각축(22)의 축선상에 곡률중심을 둔 부분구면이다. 따라서 롤러(34)는 트랙홈(12)안에서 경사가능하다.

각축(22)의 외주면에 환형의 지지링(32)이 외측에서 끼워져 있다. 이 지지링(32)과 롤러(34)는 복수의 니들롤러(36)를 통해 유닛화되고, 상대회전가능한 롤러조립체를 구성하고 있다. 즉 지지링(32)의 원통형 외주면을 내측궤도면으로 하고, 롤러(34)의 원통형 내주면을 외측 궤도면으로 해서 이들 내외궤도면사이에 니들롤러(36)가 전동가능하게 끼워진다. 도 1의 (B)에 나타내듯이, 니들롤러(36)는 가능한한 많은 롤러를 넣은 유지기가 없는 소위 full complement상태에서 조립되어 있다. 부호 33, 35로 나타낸 것은 니들롤러(36)의 빠짐방지를 위해 롤러(34)의 내주면에 형성한 환형 홈에 장착한 한 쌍의 와셔이다. 이들 와셔(33, 35)는 원주방향의 일개소에서 분단되어 있으며(도 4의 (B)참조), 탄성적으로 축경시킨 상태로 롤러(34)의 내주면의 환형홈에 장착하도록 되어 있다.

각축(22)의 외주면은 종단면(도 1의 (A) 및 도 2의 (A))에서 보면 각축(22) 의 축선과 평행한 스트레이트형상이고, 횡단면(도 1의 (B))에서 보면 장축이 조인트의 축선에 직교하는 대략 타원형상이다. 각축(22)의 횡단면형상은 비부하측 즉 트리포드부재(20)의 축방향으로 본 두께를 부하측에 비해 감소시킨 형상이다. 바꿔말하면, 각축(22)의 횡단면형상은 트리포드부재(20)의 축방향으로 서로 마주 향한 면이 상호방향으로 즉, 가상원통면보다 소경측으로 퇴피한 형상이다.

지지링(32)의 내주면은 원호상 볼록단면을 갖는다. 즉, 내주면의 모선이 반경(r)의 볼록원호이다.(도 1의 (C)). 이것과, 각축(22)의 횡단면형상이 상술한 바와 같이 대략 타원형상이고, 각축(22)과 지지링(32)사이에 소정의 간극이 설치되어 있는 점에 있어서, 지지링(32)은 각축(22)의 축방향에서의 이동이 가능할 뿐만 아니라, 각축(22)에 대해서 경사요동가능하다. 또, 상술한 대로 지지링(32)과 롤러(34)는 니들롤러(36)를 통해 상대회전가능하게 유닛화되어 있으므로, 각축(22)에 대해서 지지링(32)과 롤러(34)가 유닛으로 해서 경사요동가능한 관계에 있다. 여기에서, 경사란 각축(22)의 축선을 포함하는 평면내에서 각축(22)의 축선에 대해서 지지링(32) 및 롤러(34)의 축선이 기울어지는 것을 말한다(도 2의 (A)참조).

종래의 조인트의 경우, 각축의 외주면이 전체둘레에 걸쳐 지지링의 내주면과 접하므로, 접촉타원이 원주방향으로 연장한 횡장형상을 이룬다. 그 때문에, 외측조인트부재에 대해서 각축이 기울어질 때, 각축의 움직임에 동반해서 지지링을 나아가서는 롤러를 기울이게 하도록 작용하는 마찰모멘트가 발생한다. 이것에 대해서, 도 1에 나타낸 조인트는 각축(22)의 횡단면이 대략 타원상이고, 지지링(32)의 내주면의 모선이 반경(r)의 볼록원호인 점에서, 도 1의 (C)에 파선으로 나타내듯이 양 자의 접촉타원은 점에 가까운 것이 되고, 동시에 면적도 작아진다. 따라서 롤러조립체(32 34)를 기울어지게 하는 힘이 종래의 것에 비하면 매우 낮고, 롤러(34)의 자세의 안정화가 더한층 향상한다.

지지링(32)은 도 3에 나타내듯이, 중앙의 원호부(32a)와 그 양측의 여유부(32b)의 조합으로 형성할 수도 있다. 여유부(32b)는 도 2의 (A)와 같이 작동각(θ)을 취했을 때의 각축(22)과의 간섭을 피하기 위한 부분이고, 원호부(32a)의 끝에서 지지링(32)의 단부를 향해서 서서히 확경한 직선 또는 곡선으로 구성한다. 여기에서 여유부(32b)를 원추각(α)=50°의 원추면의 일부로 한 경우가 예시되어 있다. 원호부(32a)는 지지링(32)에 대한 각축(22)의 2∼3°정도의 기울기를 허용하기 위해 예를 들면 30mm정도크기의 곡률반경(r)으로 한다.

트리포드형 등속자재 조인트는, 기구상, 외측 조인트부재(10)가 1회전할 때 트리포드부재(20)는 외측 조인트부재(10)의 중심에 대해서 3번 선회한다. 이때 부호 e(도 2의 (A))로 나타내는 편심량은 작동각(θ)에 비례해서 증가한다. 그리고, 3개의 각축(22)은 120°씩 이간하고 있지만, 작동각(θ)을 취하면, 도 2의 (B)에 나타내듯이, 도 2의 (B)에 상측에 나타내고 있는 수직인 각축(22)을 기본으로서 고려하면, 다른 2개의 각축(22)은 일점쇄선으로 나타낸 작동각이 0일때의 이들 축선으로부터 약간 기운다. 그 기울기는 작동각(θ)이 예를 들면 약 23°일 때 2∼3°정도로 된다. 이 기울기가 지지링(32)의 내주면의 원호부(32a)의 곡률에 의해 무리없이 허용되므로, 각축(22)과 지지링(32)의 접촉부에 있어서의 면압이 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다. 또, 도 2의 (B)는 도 2의 (A)의 좌측면에서 본 트리 포드부재(20)의 3개의 각축(22)을 모식적으로 도시한 것으로 실선이 각축을 나타내고 있다. 그리고, 이러한 트리포드부재(20)의 선회에 기인하는 각축(22)의 기울기를 흡수할 수 있는 간극을 각축(22)의 장축지름(2a)과 지지링(32)의 내경사이에 설치한다. 이 간극의 구체적 수치는 표 1에 예시된다.

이 실시예의 등속자재 조인트에서는, 횡단면이 대략 타원형상의 각축(22)과 원형의 지지링(32)이 접촉해서 토오크를 전달하는 점으로부터, 면압의 완화를 꾀할 필요가 있다. 이 점에 대해서 도 4를 참조하면서 설명한다. 또, 도 4의 (B)에 있어서, 지면의 상하방향이 부하측이고, 좌우방향이 비부하측이다.

조인트가 작동각(θ)을 취한 상태에서 토오크를 전달할 때, 도 4의 (A)에 나타내듯이, 각축(22)은 지지링(32)에 대해서 작동각(θ)의 범위내에서 왕복요동한다. 이 때, 비부하측에 대해서는 각축(22)과 지지링(32)사이에 비교적 큰 간극이 존재하므로, 각축(22)이 지지링(32)과 간섭하는 일없이 요동할 수 있다. 그러나, 부하측에 대해서는 작동각(θ)이 커져서 각축(22)의 기울기가 커짐에 따라 각축(22)의 외견의 곡률이 커지고, 지지링(32)의 내경보다 큰 곡률이 되면 각축(22)과 지지링(32)이 2점 접촉이 되기에 이른다. 그러면, 그 이후에는 각축만이 자유롭게 기울 수는 없고, 지지링(32)을 나아가서는 롤러조립체(32, 34)를 기울게 하는 것이 된다. 따라서, 소정의 각도범위내에서는 각축(22)만이 지지링(32)과 간섭하는 일없이 기울어질 수 있도록 각축(22)의 횡단면형상, 특히 부하측의 형상을 결정한다.

구체적으로는, 최대작동각(θmax)을 25°로 했을 때, 각축(22)의 횡단면의 대략 타원형상의 장축반경(a)과 단축반경(b)(도 5 참조) 및 지지링 내주면의 곡률반경(r)(도 1의 (C) 및 도 3참조)을 다음과 같이 설정하면, 최대작동각까지 지지링(32)이 기울어지지 않도록 하는 동시에, 각축(22)과 지지링(32)사이의 면압을 최소로 할 수 있다.

r=1.369a

b/a=0.759

지지링의 내주면의 곡률반경(r)의 추장범위를 0.5r∼1.5r 즉 0.684a∼2.053a로 했을 때, 타원도(b/a)는 0.836∼0.647로 된다.

상술의 설정에서는, 형상적으로는 가능하지만, 자동차에서의 실사용이 되면 각축(22)/지지링(32)사이의 면압이 너무 높은 것이 염려된다. 그 때문에, 자동차용도에 있어서의 상용작동각역에서 저진동을 구할 경우, 롤러조립체(32, 34)가 기울지 않는 각도를 내리면 면압도 내려가서 사용가능하게 된다. 예를 들면, 상용작동각(θ)을 5°를 초과하고 15°미만의 범위로 했을 때, 지지링내주면의 곡률반경(r) 및 타원도(b/a)의 최적값 및 추장범위는 표 2에 나타낸 대로이다.

상술의 실시예는 횡단면을 대략 원호형상으로 한 각축(22)과, 내주면을 볼록원호단면으로 한 지지링(32)의 조합을 기본으로 한 것이지만, 이이외의 조합을 채용할 수도 있다. 예를 들면 도 6 및 도 7에 나타내듯이 각축(22)과 지지링(32)을 선접촉시킴으로써 면압을 낮게 할 수 있다. 도 6의 실시예는 횡단면을 타원형상으로 한 각축(22)에 내주면을 원통형으로 한 지지링(32)을 외측에서 끼운 것이다. 이 경우, 양자는 축방향으로 선접촉하는 관계에 있다. 또, 도 7의 실시예는 외주면을 원통형으로 한 각축(22)에 내주면을 볼록원호단면으로 한 지지링(32)을 외측에서 끼운 것이다. 이 경우, 양자는 원주방향으로 선접촉하는 관계에 있다. 이들은 모두 롤러(34)를 트랙홈(12)안에서 경사가능하게 함으로써 채용할 수 있도록 된 구성이다. 즉, 각축(22)이 지지링(32)에 대해서 기울어 질 수 있는 각도가 한정되어 있으므로, 조인트가 작동각을 취한 상태에서 토오크를 전달할 때에 롤러조립체(32, 34)가 기울어지게 되지만, 이러한 기울기는 롤러(34)가 트랙홈(12)안에서 기우는 것에 의해 허용된다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 트리포드형 등속자재 조인트를 나타내고 있다. 여기에서, 도 8의 (A)는 조인트의 끝면도(일부를 단면)이고, 도 8의 (B)는 각축에 수직인 단면을 나타내고, 도 9는 작동각(θ)을 취한 상태의 조인트의 종단면을 나타낸다. 등속자재 조인트는 외측조인트부재(10)와 트리포드부재(20)를 주체로서 구성되고, 연결해야할 2축의 한 쪽이 외측 조인트부재(10)와 연결되고, 다른 쪽이 트리포드부재(20)와 연결된다.

도 8에 나타내듯이, 외측 조인트부재(10)는 내주면에 축방향으로 연장하는 3개의 트랙홈(12)을 갖는다. 각 트랙홈(12)의 원주방향으로 마주 향한 측벽에 롤러안내면(14)이 형성되어 있다. 트리포드부재(20)는 반경방향으로 돌출한 3개의 각축(22)을 갖고, 각 각축(22)에는 롤러(34)가 부착되어 있고, 이 롤러(34)가 외측조인트부재(10)의 트랙홈(12)안에 수용된다. 롤러(34)의 외주면은 롤러안내면(14)에 적합한 단면형상을 보유하고 있다.

롤러(34)의 외주면은 축선으로부터 반경방향으로 떨어진 위치에 곡률중심을 갖는 원호를 모선으로 한 볼록곡면이고, 롤러안내면(14)의 단면형상은 고딕아치형상으로, 이것에 의해 롤러(34)와 롤러안내면(14)이 앵귤러접촉한다. 도 8의 (A)에 두 개의 접촉위치를 일점쇄선으로 나타내고 있다. 도시는 생략했지만, 구면상의 롤러외주면에 대해서 롤러안내면(14)의 단면형상을 테이퍼형상으로 해도 양자의 앵귤러접촉이 실현된다. 이렇게 롤러(34)와 롤러안내면(14)이 앵귤러접촉하는 구성을 채용함으로써, 롤러(34)가 진동하기 어렵게 되므로 자세가 안정된다. 또, 앵귤러접촉을 채용하지 않는 경우에는 예를 들면, 롤러안내면(14)을 축선이 외측 조인트부재(10)의 축선과 평행한 원통면의 일부로 구성하고, 그 단면형상을 롤러(34)의 외주면의 모선에 대응하는 원호로 할 수도 있다.

각축(22)의 외주면에 지지링(32)이 외측에서 끼워져 있다. 이 지지링(32)과 롤러(34)는 복수의 니들롤러(36)를 통해 유닛화되고, 상대회전가능한 롤러조립체를 구성하고 있다. 즉, 지지링(32)의 원통형 외주면을 내측궤도면으로 하고, 롤러(34)의 원통형 내주면을 외측궤도면으로 해서, 이들 내외궤도면사이에 니들롤러(36)가 전동가능하게 끼워진다. 도 8의 (B)에 나타내듯이, 니들롤러(36)는 가능한한 많은 롤러를 넣은 유지기가 없는 소위, full complement상태에서 조립되어 있다. 부호 33, 35로 나타낸 것은, 니들롤러(36)의 빠짐방지를 위해 롤러(34)의 내주면에 형성한 환형홈에 장착한 한 쌍의 와셔이다. 이들 와셔(33, 35)는 원주방향의 한 부분에 분리되어 있고(도 11의 (B)참조), 탄성적으로 축경시킨 상태로 롤러(34)안에 삽입하고, 탄성적으로 확개하려고 하는 힘을 이용해서 환형 홈에 장착한다.

각축(22)의 외주면은 종단면(도 8의 (A) 또는 도 9의 (A))에서 보면, 중앙부 가 외측으로 불룩한 볼록곡선, 예를 들면 곡률반경(R)의 볼록원호이고, 횡단면(도 8의 (B))에서 보면, 장축이 조인트의 축선에 직교하는 타원형상이다. 바꿔말하면, 각축의 횡단면형상은 트리포드부재(20)의 축방향으로 마주 향한 면이 상호방향으로, 즉 가상원통면보다 소경측으로 퇴피하고 있다.

도 10에 나타내듯이, 지지링(32)의 내주면은 원통형이다. 이것과, 각축(22)의 종단면형상이 상술과 같이 볼록곡선상이므로, 지지링(32)은 각축(22)의 축방향에서의 이동이 가능할 뿐만 아니라, 각축(22)에 대해서 경사요동가능하다. 또, 상술한 바와 같이 지지링(32)과 롤러(34)는 니들롤러(36)를 통해 상대회전가능하게 유닛화되어 있으므로, 각축(22)에 대해서 지지링(32)과 롤러(34)가 유닛으로서 경사요동가능한 관계에 있다. 여기에서, 경사란, 각축(22)의 축선을 포함하는 평면내에서 각축(22)의 축선에 대해서 지지링(32) 및 롤러(34)의 축선이 기우는 것을 말한다.(도 9의 (A) 참조).

지지링(32)의 내주면을 대략 전체길이에 걸쳐 원통형으로 하는 것도 가능하지만, 여기에서는 지지링(32)의 내주면의 모선은 중앙의 원통부(32a)와 그 양측의 여유부(32b)의 조합으로 형성되어 있다. 여유부(32b)는 도 9의 (A) 및 도 11의 (A)에 나타내듯이, 조인트가 작동각(θ)을 취했을 때의 각축(22)과의 간섭을 피하기 위한 부분이고, 원통부(32a)의 끝에서 지지링(32)의 끝부를 향해 서서히 확경한 직선 또는 곡선으로 구성한다. 여기에서는 여유부(32b)를 원추각(α)=50°의 원추면의 일부로 한 경우를 예시하고 있다.

트리포드형 등속자재 조인트에서는 기구상, 외측 조인트부재(10)가 1회전할 때 트리포드부재(20)는 외측조인트부재(10)의 중심에 대해서 3회 선회한다. 이때 부호 e는 (도 9의 (A))에서 나타내는 편심량은 작동각(θ)에 비례해서 증가한다. 그리고, 3개의 각축(22)은 120°씩 이간하고 있지만, 작동각(θ)을 취하면, 도 9의 (B)에 나타내듯이, 도 9(B)의 상측에 나타내고 있는 수직인 각축(22)을 기본으로 해서 생각하면, 다른 2개의 각축(22)은 2점쇄선으로 나타내는 작동각이 0일 때의 이들 축선에 약간 기운다. 그 기울기는 작동각(θ)이 예를 들면 약 23°일 때 2∼3°정도로 된다. 이 기울기가 각축(22)의 외주면의 곡률에 의해 무리없이 허용되므로, 각축(22)과 지지링(32)의 접촉부에 있어서의 면압이 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다.

종래의 조인트의 경우, 각축의 외주면이 전체둘레에 걸쳐 지지링의 내주면과 접하기 때문에, 접촉타원이 원주방향으로 연장한 횡장형상을 이룬다. 그 때문에, 외측 조인트부재에 대해서 각축이 기울 때, 각축의 움직임에 동반해서 지지링을 나아가서는 롤러를 기울게 하도록 작용하는 마찰모멘트가 발생한다. 이것에 대해서, 도 8에 나타낸 실시예에서는, 각축(22)의 횡단면이 타원형이고, 지지링(32)의 내주면이 원통형이므로, 양자의 접촉타원은 도 10에 2점쇄선으로 나타내듯이 점에 가가운 것이 되고, 동시에 면적도 작아진다. 따라서, 작동각을 취한 상태에서 토오크를 전달할 때, 롤러조립체(32, 34)를 기울이도록 하는 힘이 종래의 것에 비하면 매우 저감되어 롤러(34)의 자세의 안정성이 한층 향상한다.

그리고, 종래의 조인트에서는, 롤러의 기울기를 규제하는 목적으로, 트랙홈의 안측 즉 외측 조인트부재의 횡단면에서 보아 대경측에 롤러의 끝면과 대향한 플 랜지를 형성하고 있다. 그러나 상기 각 실시예, 또는 이하에 서술하는 실시예에 있어서는 롤러를 기울게 하는 요인이 줄어들게 되므로, 반드시 이러한 플랜지를 설치할 필요는 없고, 플랜지를 생략할 수 있다. 그 결과, 롤러가 어느 원인으로 일시적으로 진동한다 해도 플랜지에 접촉해서 미끄럼접촉을 발생시키는 염려가 완전히 없어진다.

도 12 내지 도 14는 상술의 실시예에 있어서의 니들롤러(36)디신에 볼(36')을 전동체로서 사용한 실시예를 나타낸다. 볼(36')의 사용에 따른 지지링(32)의 외주면 및 롤러(34)의 내주면에 궤도면을 형성한 점과, 와셔(33, 35)를 가지지 않는 대신에 지지링(32')과 롤러(34')에 볼(36')의 조립을 위한 수용구멍(33', 35')을 설치한 점을 제외하고, 도 8 내지 도 11에 관련해서 이미 서술한 경우와 기본적으로 다른 것은 없다.

이 실시예의 등속자재 조인트에 있어서는, 도 11에 나타내듯이, 횡단면이 타원형의 각축(22)과 원형의 지지링(32)이 접촉해서 토오크를 전달하는 점에서 양자간의 접촉부에 있어서의 면압의 완화를 꾀하는 것이 바람직하다. 이하, 그것을 위한 구체적인 수단에 대해서 설명한다. 또, 도 11의 (B)에 있어서, 지면의 상하방향이 토오크전달방향이고, 지면의 좌우방향이 비부하측이 된다.

조인트가 작동각(θ)을 취한 상태에서 토오크를 전달할 때, 도 11에 2점쇄선으로 나타내듯이, 각축(22)은 지지링(32)에 대해서 작동각(θ)의 범위내에서 왕복요동한다. 이때, 비부하측에 대해서는 각축(22)과 지지링(32)사이에 비교적 큰 간극이 존재하므로, 각축(22)이 지지링(32)고 간섭하는 일없이 요동할 수 있다. 그러 나, 부하측에 대해서는, 작동각(θ)이 커져서 각축(22)의 기울기가 커짐에 따라 도 11의 (B)에 2점쇄선으로 나타내고 있듯이 각축(22)의 외견의 곡률이 커지고, 지지링(32)의 내경보다 큰 곡률이 되면 각축(22)과 지지링(32)이 2점 접촉이 되기에 이른다. 그러면, 그 이후는 각축(22)만이 자유롭게 기울 수는 없고, 지지링(32)을 나아가서는 롤러조립체(32, 34)를 기울게 하게 된다. 따라서, 소정의 각도범위내에서는 각축(22)만이 지지링(32)과 간섭하는 일없이 기울 수 있도록 각축(22)의 횡단면형상, 특히 부하측의 형상을 결정한다.

구체적으로는 최대작동각(θmax)을 25°로 했을 때, 도 15에 나타내듯이, 각축(22)의 타원형 횡단면의 장축반경(a)과 단축반경(b) 및 각축(22)의 종단면에 있어서의 외주면의 곡률반경(R)을 다음과 같이 설정하면, 조인트가 최대작동각을 취해도 지지링(32)이 기울어지지 않도록 하는 동시에, 각축(22)과 지지링(32)사이의 접촉타원을 작동각0°일 때에 원에 가까워질 수 있다.(최소 타원).

b/a=0.841

R=2.380a

곡률반경(R)의 추장범위를 0.5R∼1.5R 즉 1.190a∼3.570a로 했을 때, 타원도(b/a)는 0.983∼0.669가 된다.

상술의 설정에서는 그러나, 형상적으로는 가능하지만 자동차에서의 실사용이 되면 각축(22)/지지링(32)사이의 면압이 너무 높아질 염려가 있다. 그 때문에, 자동차용도에 있어서의 상용작동각역에서 저진동을 구하는 경우에는 롤러조립체(32, 34)가 기울어지지 않는 정도까지 작동각을 내리면 면압도 낮아지고, 실사용가능하 게 된다. 예를 들면, 상용작동각(θ)을 10°를 초과해서 20°미만의 범위로 했을 때, 지지링내주면의 곡률반경(R) 및 타원도(b/a)이 최적값 및 추장범위는 표 3에 나타낸 대로이다.

전술한 대로, 각축(22)의 타원형 횡단면의 타원도(b/a)가 작을 수록, 보다 큰 작동각을 취해도 롤러조립체(32, 34)를 기울이게 하는 일없이 각축(22)이 기울어 질 수 있지만, 그 반면, 접촉부의 면압이 올라가고, 각축(22)의 강도도 내려간다. 그래서, 도 16에 나타낸 실시예는 각축(22)의 횡단면형상을 지지링(32)과 접촉하는 영역 즉 접촉영역(β)에 대해서만 타원도(b1/a1)를 크게 하고, 다른 비접촉영역에 대해서는 최대작동각에서 간섭하지 않을 정도의 타원도(b2/a2)로 한 복합타원형상으로 한 것이다. 예를 들면, 상용작동각(θmax)을 15°로 하고, 각축(22)의 외주면의 곡률반경(R)을 3.888a로 한 경우, 접촉영역의 타원도(b1/a1)를 0.894로 하고, 비접촉영역의 타원도(b2/a2)를 0.704로 한다. 또, 도 16에서는 도면의 하측에만 접촉영역(β)의 표시를 나타내고 있지만, 각축(22)의 횡단면은 대칭형이므로 도면의 상측에도 접촉영역이 존재하는 것은 말할 필요도 없다.

또, 도 17에 나타낸 실시예는 상기 접촉영역(β)을 단일 타원으로 구성하는 것은 아니고, 타원도(b/a)를 연속적으로 변화시킨 것이다. 예를 들면, 상기와 동일하게 상용작동각(θmax)을 15°로 하고, 각축(22)의 외주면의 곡률반경(R)을 3.888a로 한 경우, 접촉영역에서는 장축과 교차하는 위치의 타원도를 1.0으로 하고, 그 위치에서 멀어짐에 따라 타원도를 서서히 낮춰가고, 비접촉영역에서는 타원도를 0.704로 한다. 또는 접촉영역, 비접촉영역에 관계없이 장축측에서 단축측으로 타원도를 1.0에서 0.704까지 서서히 낮춘 형상으로 해도 좋다. 도 17은 접촉영역의 장축과 교차하는 위치에서는 타원도를 1.0으로 하고, 그 위치에서 멀어짐에 따라 예를 들면 도시하듯이 소정의 각도마다 곡률반경을 점차 감소시키는 경우를 예시하고 있다.

상술과 같이 각축(22)의 횡단면형상이 타원형이므로, 정밀도가 요구되는 부하측 접촉영역(β)만 연삭을 실시하는 범위로 하고, 그이외의 비접촉영역에 대해서는 정규의 타원(도 17에 2점쇄선으로 나타냄)에서 내경측으로 퇴피한 형상으로 가공해 두고, 연삭여유부분으로 할 수도 있다. 또, 이 연삭여유부분은 반드시 절삭이나 기타가공을 적극적으로 실시함으로써 형성할 필요는 없고, 각축의 단조시에 해당 형상으로 형성해서 단조마무리상태로 해도 좋고, 이것에 의해 가공시간단축, 비용저감으로도 된다.

도 18 및 도 19는 본 발명의 제4실시예에 따른 트리포드형 등속자재 조인트의 형상을 나타내고 있다. 도 18의 (A)는 조인트의 횡단면을 나타내고 도 18의 (B)는 각축에 수직인 단면을 나타내고, 도 18의 (C)는 지지링의 단면을 나타내고, 도 19는 작동각(θ)을 취한 상태의 조인트의 종단면을 나타내고 있다.

도 18에 나타내듯이, 등속자재 조인트는 외측 조인트부재(10)와 트리포드부재(20)를 주체로서 구성되고, 연결해야 할 2축의 한 쪽이 외측 조인트부재(10)와 연결되고, 다른 쪽이 트리포드부재(20)와 연결된다.

외측 조인트부재(10)는 내주부에 축방향으로 연장하는 3개의 트랙홈(12)을 갖는다. 각 트랙홈(12)의 원주방향으로 마주 향한 측벽에 각각 롤러안내면(14)이 형성되어 있다. 트리포드부재(20)는 반경방향으로 돌출한 3개의 각축(22)을 가지고, 각 각축(22)에는 롤러(34)가 부착되어 있고, 이 롤러(34)가 외측 조인트부재(10)의 트랙홈(12)안에 수용된다. 롤러(34)의 외주면(34a)은 롤러안내면(14)에 적합한 볼록곡면이다.

여기에서는, 롤러(34)의 외주면(34a)은 각축(22)의 축선으로부터 반경방향으로 떨어진 위치에 곡률중심을 갖는 원호를 모선으로 한 볼록곡면이고, 롤러안내면(14)의 단면형상은 고딕아치형상으로, 이것에 의해 롤러(34)의 외주면(34a)과 롤러안내면(14)이 앵귤러접촉을 이룬다. 도 18의 (A)에 두 개의 접촉위치를 일점쇄선으로 나타내고 있다. 구상의 롤러외주면에 대해서 롤러안내면(14)의 단면형상을 테이퍼형상으로 해도 양자의 앵귤러접촉이 실현된다. 이렇게 롤러(34)의 외주면(34a)과 롤러안내면(14)이 앵귤러접촉을 이루는 구성을 채용함으로써, 롤러가 진동하기 어렵게 되므로 자세가 안정된다. 또, 앵귤러접촉을 채용하지 않는 경우에는 예를 들면, 롤러안내면(14)을 축선이 외측 조인트부재(10)의 축선과 평행한 원통면의 일부로 구성하고 그 단면형상을 롤러(34)의 외주면(34a)의 모선에 대응하는 원호로 할 수도 있다.

각축(22)의 외주면(22a)에 지지링(32)이 외측에서 끼워져 있다. 이 지지링(32)과 롤러(34)는 복수의 니들롤러(36)를 통해 조립(유닛화)되고, 상대회전가능한 롤러조립체를 구성하고 있다. 즉, 지지링(32)의 원통형 외주면을 내측궤도면으로 하고, 롤러(34)의 원통형 내주면을 외측궤도면으로 해서, 이들 내외궤도면사이에 니들롤러(36)가 전동가능하게 끼워진다. 도 18의 (B)에 나타내듯이, 니들롤 러(36)는 가능한한 많은 롤러를 넣은 유지기가 없는 소위, full complement상태에서 조립되어 있다. 부호 33, 35로 나타낸 것은, 니들롤러(36)의 빠짐방지를 위해 롤러(34)의 내주면에 형성한 환형홈에 장착한 한 쌍의 걸림링이다.

각축(22)의 외주면(22a)은 종단면(도 8의 (A))에서 보면 각축(22)의 축선과 평행한 스트레이트형상이고, 횡단면(도 8의 (B))에서 보면, 장축이 조인트의 축선에 직교하는 타원형상이다. 바꿔말하면, 각축의 횡단면형상은 트리포드부재(20)의 축방향에서 본 두께를 감소시켜 대략 타원상으로 되어 있다. 바꿔말하면, 각축의 단면형상은 트리포드부재의 축방향으로 서루 마주 향한 면이 상호방향으로, 즉 가상원통면보다 소경측으로 퇴피하고 있다.

지지링(32)의 내주면(32c)은 원호상 볼록단면을 갖는다. 즉, 내주면(32c)의 모선이 반경(r)의 볼록원호이다.(도 18의 (C)). 이것과, 각축(22)의 단면형상이 상술과 같이 대략 타원형상이고, 각축(22)과 지지링(32)사이에는 소정의 간극이 설치되어 있는 점에 있어서, 지지링(32)은 각축(22)의 축방향에서의 이동이 가능할 뿐만 아니라, 각축(22)에 대해서 경사요동가능하다. 또, 상술한 바와 같이 지지링(32)과 롤러(34)는 니들롤러(36)를 통해 상대회전가능하게 유닛화되어 있으므로, 각축(22)에 대해서 지지링(32)과 롤러(34)가 유닛으로서 경사요동가능한 관계에 있다. 여기에서, 경사란, 각축(22)의 축선을 포함하는 평면내에서 각축(22)의 축선에 대해서 지지링(32) 및 롤러(34)의 축선이 기우는 것을 말한다.(도 19 참조).

이러한 종류의 종래 조인트의 경우, 각축의 외주면이 전체둘레에 걸쳐 지지 링의 내주면과 접하므로, 접촉타원이 원주방향으로 연장한 횡장형상을 이룬다. 그 때문에, 외측조인트부재에 대해서 각축이 기울 때, 각축의 움직임에 따라 지지링을 나아가서는 롤러를 기울어지도록 작용하는 마찰모멘트가 발생한다. 이것에 대해서, 도 18에 나타낸 실시예에서는 각축(22)의 횡단면이 대략 타원상이고, 지지링(32)의 내주면(32c)의 횡단면이 원호상 볼록단면이므로, 도 18의 (C)에 파선으로 나타내듯이, 양자의 접촉타원은 점에 가까운 것이 되고, 동시에 면적도 작아진다. 따라서, 롤러조립체(32, 34, 36)를 기울어지게 하는 힘이 종래의 것에 비하면 매우 저감되고, 롤러(34)의 자세의 안정성이 일층 향상한다.

상기 구성에 있어서, 트리포드부재(20)는 탄소함유량 0.15∼0.40wt%의 강재료로부터, 단조가공→기계가공→침탄담금질·뜨임→각축(22)의 외주면(22a)의 연삭가공이라는 주요공정을 거쳐 제조된다. 완성후의 트리포드부재(20)에 있어서의 각축(22)의 외주면(22a)이나 기타 표면을 기준으로 하는 연화특성저항값(R)은 705＜R≤820, 바람직하게는 710≤R≤810의 범위내로 규제되어 있다. 그 때문에, 트리포드부재(20)는 각축(22)의 외주면(22a)의 전동피로수명이 높고, 또 각축(22)의 기단부나 세레이션부(또는 스플라인부)의 꼬임피로강도 등이 높고, 우수한 내구성과 강도를 갖는다.

또, 상기 공정중의 침탄담금질·뜨임대신에 침탄질화 담금질·뜨임을 채용하면, 전동피로수명이나 꼬임피로강도 등의 향상에 의해 효과적이다.

또, 침탄담금질·뜨임에 의해 형성된 표층부(침탄층), 또는 침탄질화 담금질·뜨임에 의해 형성된 표층부(침탄질화층)의 잔류오스테나이트량을 20∼40vol%의 범위내로 적정화함으로써, 표면의 균열민감성을 개선해서 전동피로수명을 일층 높일 수 있다.

또는, 트리포드부재(20)는 탄소함유량 0.45∼0.60wt%의 강재료로, 단조가공→기계가공→고주파 담금질·뜨임→각축(22)의 외주면(22a)의 연삭가공이라는 주요공정을 거쳐 제조할 수도 있다. 이 경우, 완성후의 트리포드부재(20)에 있어서의 각축(22)의 외주면(22a)이나 기타 표면을 기준으로 하는 연화특성저항값(R)은 630＜R≤820, 바람직하게는 640≤R≤810의 범위내로 규제된다. 그 때문에, 트리포드부재(20)는 각축(22)의 외주면(22a)의 전동피로수명이 높고, 또 각축(22)의 기단부나 세레이션부(또는 스플라인부)의 꼬임피로강도 등이 높고, 우수한 내구성과 강도를 갖는다. 또, 고주파 담금질·뜨임은 각축(22)의 외주면(22a)이나 기단부의 전체에 걸쳐 행해도 좋고, 또는, 각축(22)의 축선을 포함하고, 트리포드부재(20)의 축선과 직교하는 평면내의 위치를 중심으로 하는 주변영역에만 국부적으로 행해도 좋다. 침탄 담금질·뜨임, 침탄질화 담금질·뜨임의 경우도, 방탄, 방질을 행함으로써, 이러한 국부적인 처리가 가능하다.

외측조인트부재(10)는 탄소함유량 0.15∼0.40wt%의 강재료로, 단조가공→기계가공→침탄 담금질·뜨임→축부(10a)(도 19의 (A)참조)의 연삭가공이라는 주요공정을 거쳐 제조된다. 침탄 담금질·뜨임대신에, 친탄질화 담금질·뜨임 또는 고주파 담금질·뜨임을 채용할 수도 있다. 연화저항특성값(R)의 규제나 기타 사항은 트리포드부재(20)에 준하므로, 중복하는 기재를 생략한다.

또, 트리포드부재(20)의 각축(22)의 외주면(22a)이나 외측 조인트부재(10)의 롤러안내면(14)에는 전술한 미소오목부, 화성처리피막을 하지층으로 하는 고체윤활피막을 형성해도 좋다. 또, 상온침황처리를 실시해도 좋다.

그리고, 상술한 주요공정을 거친 후, 트리포드부재(20)의 각축(22)의 외주면(22a), 기단부, 및 세레이션부(또는 스플라인부) 중 적어도 1개소, 외측 조인트부재(10)의 롤러안내면(14) 및 축부(10a)(특히 세레이션부 또는 스플라인부) 중 적어도 일개소에 숏 피닝처리를 실시해도 좋다. 숏 피닝처리를 실시함으로써, 표면조직이 미세화되는 동시에, 표면에 잔류압축응력이 발생한다. 그 때문에, 전동피로수명이 향상하고, 또 꼬임피로 등에 대한 강도가 향상한다. 또, 침탄층 또는 침탄질화층을 형성한 경우에서는 숏입자가 높은 충돌에너지에 의해 표층부의 잔류오스테니아트가 마텐자이트변태를 일으킨다. 이것에 의해, 잔류압축응력이 더욱 증가하고, 동시에 표면에 미소딤플이 형성되어 오일고임이 되고, 내마모성의 향상, 전동피로수명이나 꼬임피로강도의 향상에 일층 효과적이다. 특히, 잔류오스테나이트량이 많은 침탄질화층에서는 그 경향이 현저하다.

이 실시예의 등속자재 조인트는 트리포드부재(20)나 외측 조인트부재(10)의 재료, 표면 및 그 하층부의 성상이 최적화되고, 전동피로수명의 향상이나 꼬임피로 등에 대한 강도향상이 도모되고 있는 결과, 현상의 동일사이즈의 등속자재 조인트와 비교해서, 우수한 내구성이나 강도를 갖는다. 또, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서 보다 소형화를 꾀할 수 있다.

도 20 및 도 21은 본 발명의 제5실시예에 따른 트리포드형 등속자재 조인트를 나타내고 있다. 이 제5실시예는 지지링(32)의 내주면(32c)의 모선이 상술한 제4 실시예에서는 단일의 원호로 형성되어 있는 것에 비해, 중앙의 원호부(32a)와 그 양측의 여유부(32b)의 조합으로 형성되어 있는 점에서만 상위하다. 여유부(32b)는 도 20의 (C)와 같이 작동각(θ)을 취했을 때의 각축(22)과의 간섭을 피하기 위한 부분이고, 원호부(32a)의 끝에서 지지링(32)의 단부를 향해 서서히 확경한 직선 또는 곡선으로 구성한다. 여기에서는, 여유부(32b)를 원추각(α)=50°의 원추면의 일부로 한 경우가 예시되어 있다. 원호부(32a)는 지지링(32)에 대한 각축(22)의 2∼3°정도의 기울기를 허용하므로, 예를 들면 30mm정도의 큰 곡률반경(r)으로 한다. 트리포드형 등속자재 조인트에서는 기구상, 외측 조인트부재(10)가 1회전할 때 트리포드부재(20)는 외측 조인트부재(10)의 중심에 대해서 3회 선회한다. 이 때 부호 e(도 19의 (A))로 나타내는 편심량은 작동각(θ)에 비례해서 증가한다. 그리고, 3개의 각축(22)은 120°씩 이간하고 있지만, 작동각(θ)을 취하면 도 19의 (B)에 나타내듯이, 도면의 상측에 나타내고 있는 수직인 각축(22)을 기본으로 해서 고려하면, 다른 2개의 각축(22)은 일점쇄선으로 나타낸 작동각이 0°일 때의 이들 축선으로부터 약간 기운다. 이 기울기는 작동각(θ)이 예를 들면 약 23°일 때 2∼3°정도가 된다. 이 기울기가 지지링(32)의 내주면(32c)의 원호부(32a)의 곡률에 의해 무리없이 허용되므로, 각축(22)과 지지링(32)의 접촉부에 있어서의 면압이 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다. 또, 도 19의 (B)는 도 19의 (A)의 좌측면에서 본 트리포드부재(20)의 3개의 각축(22)을 모식적으로 도시한 것으로 실선이 각축을 나타내고 있다.

이 실시예에 있어서도 트리포드부재(20)나 외측 조인트부재(10)는 이들의 재 료, 표면 및 하층부의 성상이 최적화되고, 전동피로수명의 향상이나 꼬임피로 등에 대한 강도향상이 꾀해지고 있다. 그 때문에, 이 실시예의 등속자재 조인트는 현상의 동일사이즈의 등속자재 조인트와 비교해서 우수한 내구성이나 강도를 갖는다. 또, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서 보다 소형화를 꾀하는 것이 가능하다.

도 22 및 도 23은 본 발명의 제6실시예에 따른 트리포드형 등속자재 조인트를 나타내고 있다. 또, 도 22는 조인트의 작동각이 0°이고, 또한 조인트에 회전토오크가 부하되고 있지 않을 때의 상태를 나타내고 있다.

이 실시예의 트리포드형 등속자재 조인트는 연결해야 할 2축의 한 쪽에 결합되는 외측조인트부재(1)와, 다른 쪽에 결합되는 트리포드부재(2)를 구비하고 있다.

외측조인트부재(1)는 대략 컵상의 외관을 이루고, 축방향으로 연장하는 3개의 트랙홈(1a)이 내주부의 원주등배위치에 형성되어 있다. 각 트랙홈(1a)의 양측에는 각각 롤러안내면(1a1)이 설치되어 있다.

트리포드부재(2)는 반경방향으로 돌출한 3개의 각축(2a)을 원주등배위치에 갖는다. 각 각축(2a)의 외주면(2a1)은 볼록구상으로 형성되고, 그 외주면(2a1)에 지지링(3), 복수의 니들롤러(4), 및 롤러(5)를 조립한 롤러조립체(A)가 장착되어 있다.

도 22의 (B)에 확대해서 나타내듯이, 롤러조립체(A)는 지지링(3)의 원통상의 외주면(3a)과 롤러(5)의 원통상의 내주면(5a)사이에 복수의 니들롤러(4)를 전동가능하게 끼워 설치하고 롤러(5)의 내주면(5a)에 끼워부착한 한 쌍의 스냅지지링(6) 에 의해 지지링(3) 및 니들로러(4)의 양단을 걸어 롤러(5)에 대한 지지링(3) 및 니들롤러(4)의 축방향이동(각축(2a)의 축선(Z)방향으로의 이동)을 규제한 것이다. 지지링(3)의 양단면 및 니들롤러(4)의 양단면과, 한 쌍의 스냅지지링(6)사이에는 약간의 축방향간극(δ)이 있다. 도면에서는 축방향간극(δ)의 크기를 실제보다 많이 과장해서 나타내고 있다. 또, 지지링(3)의 끝면과 스냅지지링(6)사이의 축방향간극과, 니들롤러(4)의 끝면과 스냅지지링(6)사이의 축방향간극은 설계상, 같은 값으로 설정하는 경우도 있고, 다른 값으로 설정하는 경우도 있지만, 도면에서는 양자의 경우를 구별하는 일없이 축방향간극(δ)으로서 나타내고 있다. 또한, 지지링(3)의 외주면(3a) 및 롤러(5)의 내주면(5a)과 니들롤러(4)의 전동면사이에는 약간의 반경방향간극이 있다.

지지링(3)의 내주면(3b)은 각축(2a)의 구상의 외주면(2a1)에 끼워맞춰진다. 이 실시예에 있어서, 지지링(3)의 내주면(3b)은 각축(2a)의 선단측을 향해 점차 지름이 축소된 원추상이고, 각축(2a)의 외주면(2a1)과 선접촉한다. 이것에 의해 롤러조립체(A)의 각축(2a)에 대한 경사요동이 허용된다. 지지링(3)의 내주면(3b)의 경사각(α)은 예를 들면 0.1°∼3°, 바람직하게는 0.1°∼1°로 아주 적고, 이 실시예에서는 α=0.5°로 설정하고 있다. 도면에서는 내주면(3b)의 경사의 정도를 상당히 과장해서 나타내고 있다.

롤러(5)의 외주면(5b)의 모선은 각축(2a)의 중심에서 외측으로 오프셋된 점을 중심으로 하는 원호이다.

이 실시예에 있어서, 외측조인트부재(1)의 롤러안내면(1a1)의 단면형상은 2 원호상(고딕아치상)으로 되어 있다. 이 때문에, 롤러안내면(1a1)과 롤러(5)의 외주면(5b)은 2점(p, q)에서 앵귤러접촉한다. 앵귤러접촉점(p, q)은 롤러(5)의 외주면(5b)의 중심을 포함하고, 각축(2a)의 축선(Z)과 직교하는 중심선에 대해서 축선(Z)방향으로 등거리만큼 반대측으로 떨어진 위치에 있다. 또, 롤러안내면(1a1)의 단면형상은 V자상 또는 포물선상 등이어도 좋다. 또, 이 실시예에 있어서, 트랙홈(1a)에 롤러안내면(1a1)과 근접해서 윗면(1a2)이 설치되고, 이 윗면(1a2)에 의해 롤러(5)의 각축선단측의 끝면(5c)이 안내된다.

지지링(3)의 내주면(3b)이 각축선단측을 향해 점차 지름이 축소된 원추상으로 되어 있으므로, 이 조인트에 회전토오크가 부하되면, 도 23에 나타내듯이(내주면(3b)의 경사의 정도를 도 22보다 더욱 과장해서 나타내고 있다.), 지지링(3)의 내주면(3b)과 각축(2a)의 외주면(2a1)의 접촉위치(S)에 각축서단측을 향한 부하분력(F)이 발생한다. 이 부하분력(F)은 지지링(3) 및 니들롤러(4)를 각축선단측에 밀어 올리도록 작용해서, 지지링(3) 및 니들롤러(4)를 각축선단측의 와셔(6)에 밀착한 상태로 한다. 그 때문에, 지지링(3)의 내주면(3b)과 각축(2a)의 외주면(2a1)의 접촉위치(S)가 안정된다. 또, 이 부하분력(F)은 지지링(3) 및 니들로러(4)를 통해 롤러(5)를 각축선단측으로 밀어 올리도록 작용해서 롤러안내면(1a1)에 대한 롤러(5)의 자세를 안정시킨다. 이러한 접촉위치(S)의 안정화와 롤러(5)의 자세안정화가 어울려서 유기스러스트가 효과적으로 감소되고, 또 안정화된다. 또한, 지지링(3)의 내주면(3b)은 원통상으로 해도 좋다.

트리포드부재(2)나 외측조인트부재(1)는 상술한 실시예와 동일하게, 이들 재 료, 표면 및 하층부의 성상이 최적화되고, 전동피로수명의 향상이나 꼬임피로 등에 대한 강도향상이 꾀해진다. 그 때문에, 이 실시예의 등속자재 조인트는 현상의 동일사이즈의 등속자재 조인트와 비교해서 우수한 내구성이나 강도를 갖는다. 또, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서 보다 소형화를 꾀하는 것이 가능하다.

도 24는 본 발명의 제7실시예를 나타내고 있다. 또, 도 24는 조인트의 작동각이 0°일 때의 상태를 나타내고 있다.

도 24에 나타내듯이, 이 실시예의 등속자재 조인트는 연결해야 할 2축의 한 쪽에 결합되는 외측조인트부재(1')와, 다른 쪽에 결합되는 트리포드부재(2')를 구비하고 있다. 외측조인트부재(1')는 대략 컵상의 외관을 이루고, 축방향으로 연장하는 3개의 트랙홈(1a')이 내주부의 원주등배위치에 형성되어 있다. 각 트랙홈(1a')의 양측에는 각각 롤러안내면(1a'1)이 설치되어 있다. 트리포드부재(2')는 반경방향으로 돌출한 3개의 각축(2a')을 원주등배위치에 갖는다. 각 각축(2a')의 원통상의 외주면에는 복수의 니들롤러(7')를 통해 내측롤러(3')가 회전가능하게 끼워맞춰지고, 또한 그 외측에 외측롤러(4')가 회전가능하게 끼워맞춰져 있다.

도 24의 (B)에 확대해서 나타내듯이, 니들로러(7') 및 내측롤러(3')는 이들의 일단이 각축(2a')의 선단부에 장착된 빠짐방지 지지링(8')과 고정링(9')에 의해 걸리고, 타단이 각축(2a')의 기단부에 장착된 와셔(10')에 의해 걸려지고, 각축(2a')의 축선(Z)방향으로의 이동이 규제되어 있다. 실제로는 니들롤러(7') 및 내측롤러(3')와, 빠짐방지 지지링(8') 및 와셔(10')사이에는 약간의 축방향간극(δ')이 있다. 도면에서는, 축방향간극(δ')의 크기가 실제보다 약간 과장되어 있다. 또, 각축(2a')의 외주면 및 내측롤러(3')의 내주면(3a')와 니들로러(7')사이에는 약간의 반경방향간극이 있다. 내측로러(3')의 내주면(3a')은 원통상, 외주면(3b')는 볼록구상이다. 이 실시예에 있어서, 외주면(3b')의 모선은 내측 롤러(3')의 반경중심(O2')로부터 소정량만큼 외측으로 오프셋된 점(O1')을 중심으로 하는 반경(r1)의 원호이다. 반경(r1)은 외주면(3b')의 최대반경(r2)보다 작다.

외측 롤러(4')는 내측 롤러(3')의 외주면(3b')에 끼워맞춰진다. 이 실시예에 있어서, 외측롤러(4')의 내주면(4a')은 각축(2a')의 선단측을 향해 점차 지름이 축소된 원추상이고, 내측 롤러(3')의 외주면(3b')과 선접촉한다. 이것에 의해, 외측롤러(4')의 각축(2a')에 대한 경사요동이 허용된다. 내주면(4a')의 경사각은 예를 들면 0.1°∼3°로 약간 작은 것이고, 이 실시예에서는 0.3°∼0.7°로 설정하고 있다. 도면에서는, 내주면(4a')의 경사가 좀 과장되어 있다. 외측롤러(4')의 외주면(4b')의 모선은 점(O1')보다 더 외측으로 오프셋된 점(O3')을 중심으로 하는 반경(r3)의 원호이다.

이 실시예에 있어서, 외측조인트부재(1')의 롤러안내면(1a'1)의 단면형상은 2원호상(고딕아치상)으로 되어 있다. 이 때문에, 롤러안내면(1a'1)과 외측롤러(4')의 외주면(4b')은 2점(p', q')에서 앵귤러접촉한다. 앵귤러접촉점(p', q')은 외측롤러(4')의 외주면(4b')의 중심(O3')을 포함하고, 각축(2a')의 축선(Z)과 직교하는 중심선에 대해서 축선(Z)방향으로 등거리만큼 반대측으로 떨어진 위치에 있다. 또, 롤러안면(1a'1)의 단면형상은 V자상 또는 포물선상 등이어도 좋다.

외측롤러(4')의 내주면(4a')이 각축선단측을 향해 점차 지름이 축소된 원추상으로 되어 있으므로, 도 24의 (C)에 나타내듯이, 내측 롤러(3')의 외주면(3b')과의 접촉위치(S')에 각축선단측을 향한 부하분력(F)이 발생한다. 이 부하분력(F)은 외측롤러(4')를 각축선단측으로 밀어올리도록 작용해서 비부하측의 롤러안내면(1a'1)에 있어서의 B부의 접촉면압을 감소시킨다. 또, 접촉위치(S')에는 부하분력(F)의 반력으로서 각축기단측(도 24에서 하측)을 향한 힘이 발생한다. 이 반력은 내측롤러(3')를 각축기단측으로 밀어내리도록 작용해서 내측롤러(3') 및 니들롤러(7')의 각축(2a')에 대한 축방향이동을 억제한다. 그 결과, 도 24의 (B)에 나타내듯이, 내측롤러(3') 및 니들롤러(7')는 하측의 와셔(10')에 밀착된 상태로 되고, 축방향간극(δ)에 기인하는 접촉위치(S')의 변동이 억제된다. 이러한 비부하측의 롤러안내면(1a'1)에 있어서의 B부의 접촉면압감소와 접촉위치(S')의 안정화가 어울려서 유기스러스트가 효과적으로 감소되고, 또 안정화된다. 또, 외측롤러(4')의 내주면(4a')은 원통상으로 해도 좋다.

트리포드부재(2')나 외측조인트부재(1')는 상술한 실시예와 동일하게, 이들의 재료, 표면 및 그 하층부의 성상이 최적화되고, 전동피로수명의 향상이나 꼬임피로 등에 대한 강도향상이 꾀해지고 있다. 그 때문에, 이 실시예의 등속자재 조인트는 현상의 동일사이즈의 등속자재 조인트와 비교해서 우수한 내구성이나 강도를 갖는다. 또, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서 보다 소형화를 꾀할 수 있다.

또, 여기에서 설명한 구성부품의 재료, 표면 및 하층부의 성상의 최적화에 의한 개량은 도 18 내지 도 24에 나타낸 구성의 등속자재 조인트에 한정되지 않고, 도 1 내지 도 17에 나타낸 구성의 등속자재 조인트에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또, 롤러안내면을 평탄면, 외측롤러의 외주면을 원통상, 내주면을 오목구상, 내측롤러의 외주면을 볼록구상으로 하고, 외측롤러의 오목구상의 내주면과 내측롤러의 볼록구상의 외주면사이의 미끄러짐에 의해, 외측롤러의 경사요동을 가능하게 한 등속자재 조인트(특원평 8-4073호, 특원평 8-138335호), 또한 롤러안내면과 각축의 축선을 작동각이 0°인 상태에서 서로 비평행하게 한 등속자재 조인트(특개평 11-13779호)에도 동일하게 적용할 수 있다.

표 4, 표 5는 도 18에 나타낸 등속자재 조인트의 트리포드부재에 대해서 행한 실험의 결과를 나타내고 있다.

먼저, 주요성분함유량이 여러가지 다른 강재료를 이용해서 트리포드부재를 형성하고(시료 No1∼No17), 950℃×8시간의 침탄 담금질후, 200℃×2시간의 뜨임을 행해서, 각축의 외주면의 연화특성저항값(R)(외주면으로부터 깊이 0.5mm이내의 영역에서의 최고비커스경도(Hv)을 실측했다. 그 결과를 표 4에 나타낸다. 또, 각축의 외주면에는 침탄담금질·뜨임후, 연삭가공을 실시하고 있고, 상기의 「깊이 0.5mm」는 연삭가공후의 표면을 기준으로 하고 있다. 다음에, 각 시료에 대해서 내구성, 단조가공성을 평가했다. 그 중, 6종류의 시료에 대한 평가와 연화저항특성값(R(Hv))의 실측값 및 추측값(추측값에 대해서는 후술함)의 관계를 도 5에 나타낸다. 평가항목의 ◎는 목표특성을 충분히 만족할 수 것, ○는 목표특 성을 만족할 수 있는 것, △는 목표특성을 만족할 수 없는 것을 나타내고 있다.

표 5에 나타낸 결과에서, 침탄 담금질·뜨임품의 경우, 연화특성저항값(R)을 705＜R≤820, 바람직하게는 710≤R≤815의 범위내로 규제함으로써, 내구성 및 단조가공성모두 만족할 수 있는 결과가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다. 연화특성저항값(R)이 705이하이면, 내구성의 점에서 바람직한 결과가 얻어지지 않고, 또, 연화특성저항값(R)이 820을 넘으면 단조가공성의 점에서 바람직한 결과가 얻어지지 않는다.

한편, 심부의 경도를 좌우하는 모재의 탄소함유량은 피로강도확보의 관점에서 0.15∼0.40wt%의 범위내로 하는 것이 바람직하다. 모재의 탄소함유량이 0.15wt%보다 낮아지면, 침탄에 요하는 시간이 길어지게 되는 동시에 심부의 경도가 부족하고, 만족할 만한 피로강도가 얻어지지 않는다. 반대로, 탄소함유량이 0.4wt%보다 많아지면, 심부의 경도가 필요이상으로 상승해서 인성이 현저히 저하하고, 동시에 뒤틀림도 증가한다.

이상에 의해, 각축부재나 외측조인트부재 등의 구성부품을 침탄 담금질·뜨임품으로 하는 경우에는, 이들 부품을 탄소함유량 0.15∼0.40wt%의 강으로 형성하고, 또한, 연화저항특성값(R)을 705＜R≤820, 바람직하게는 710≤R≤815의 범위내로 규제하는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 전동피로수명이나 피로강도 등을 높여 내구성을 향상시키고, 동시에 단조가공성도 확보할 수 있다. 그리고, 연화저항특성값(R)을 상기 범위로 규제함으로써, 재료의 담금질성도 좋아지고, 종래보다 깊은 담금질이 가능하게 되므로, 피로강도 등의 향상에 일층 효과적이다.

상술한 연화저항특성값(R)은 실측에 의해 구해도 좋지만, 이하에 나타낸 회귀식(a)을 이용해서 비교적 정밀도좋게 추정할 수 있다.

R(추정값)=713.4+{20.7×Si(%)}+{12.3×Mn(%)}+{6.4×Ni(%)}-{(14.8×Cr(%)}+{159.0×Mo(%)} …(a)

상기 회귀식(a)은 표 4에 나타낸 17종류의 시료(시료 No1∼No17)의 연화특성저항값(R)(실측값)과 각 시료의 주요성분 원소함유율(wt%)의 중회귀분석을 행해 구한 것이다. 이 예에서는 주요 성분원소로서 Si, Mn, Ni, Cr, Mo를 선정하고, 탄소(C)에 대해서는 탄소에 의해 어느 시료도 함유율이 균등하게 되므로 변수에서 제외했다.

표 5에 나타내듯이, 상기 회귀식(a)으로 구한 연화특성저항값(R)의 추정값은 실측값과 근사하고 있고, 이 추정값(R)을 705＜R≤820, 바람직하게는 710≤R≤815의 범위내로 규제함으로써, 내구성 및 단조가공성을 간단하고 또한 비교적 정밀도좋게 평가하는 것이 가능하게 된다.

또, 각축부재나 외측조인트부재 등의 구성부품을 침탄질화담금질·뜨임품으로 할 수 있고, 그 경우, 모재의 탄소함유량, 연화저항특성값(R)(실측값 또는 추정값)를 침탄담금질·뜨임품과 마찬가지로 규제하므로써, 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 게다가, 침탄질화담금질·뜨임품에서는, 표층부(침탄질화층)의 잔류오스테나이트량이 적당하게 증가하고, 균열민감성이 개선되므로, 전동피로수명의 향상에 한층 효과적이다. 또한, 각축의 기단부나 세레이션부의 표면경도가 상승하고, 꼬임피로강도 등도 향상한다.

또한, 침탄담금질·뜨임, 침탄질화담금질·뜨임을 행하는 경우, 표 4에서 나타내는 강재료 외, 표 8에서 나타내는 각종 강재료를 사용할 수 있다.

표 6, 표 7은, 도 18에서 나타내는 실시예의 등속자재조인트의 트리포드부재에 대해서 행한 다른 시험의 결과를 나타내고 있다. 우선, 주요성분함유량이 각종 다른 강재료를 이용하여 트리포드부재를 형성하고(시료No1 내지 No18), 10KHz×170KW×3초의 고주파담금질 후, 200℃×2시간의 뜨임을 행하여, 각축의 외주면의 연화특성저항치(R)(외주면으로부터 깊이 0.5mm이내의 영역에서의 최고비커스경도(Hv)를 실측하였다. 그 결과를 표 6에 나타낸다. 또, 각축의 외주면에는, 고주파담금질·뜨임 후, 연삭가공을 실시하고 있고, 상기 「깊이0.5mm」는 연삭가공 후의 표면을 기준으로 하고 있다. 다음에, 각 시료에 대해서, 내구성, 단조가공성을 평가하였다. 그 중, 7종류의 시료에 대한 평가와 연화저항특성값(R(Hv))의 실측값 및 추측값(추측값에 대해서는 후술한다)과의 관계를 표 7에 나타낸다. 평가항목의 ◎는 목표특성을 충분히 만족할 수 있는 것, Ｏ는 목표특성을 만족할 수 있는 것, Δ는 목표특성을 만족할 수 없는 것을 표시하고 있다.

표 7에서 나타내는 결과로부터, 고주파담금질·뜨임품의 경우, 연화특성저항치(R)를 630〈 R ≤ 820, 바람직하게는 640≤R≤810의 범위 내로 규제하므로써, 내구성 및 단조가공성 모두 만족할 수 있는 결과가 얻어지는 것이 확인가능하였다. 연화특성저항치(R)가 630이하이면, 내구성의 점에서 바람직한 결과가 얻어지지 않고, 또한 연화특성저항치(R)가 820을 넘으면 단조가공성의 점에서 바람직한 결과가 얻어지지 않는다.

한편, 고주파담금질에 의해 충분한 표면경도를 얻기 위해서는, 모재의 탄소함유량을 0.45 내지 0.60wt%의 범위 내로 할 필요가 있다.

이상에 의해, 각축부재나 외측조인트부재 등의 구성부품을 고주파담금질·뜨임품으로 하는 경우는, 이들 부품을 탄소함유량 0.45 내지 0.60wt%의 강으로 형성하고, 또한, 연화저항특성값(R)를 630〈R≤820, 바람직하게는 640≤R≤810의 범위 내로 규제하는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 전동피로수명이나 피로강도 등을 높이고 내구성을 향상시키며, 동시에 단조가공성도 확보할 수 있다. 또한, 고주파담금질·뜨임에 의해, 표면에 잔류압축응력이 발생하므로, 전동피로수명이나 피로강도의 향상에 한층 효과적이다.

상기 연화저항특성값(R)은, 실측에 의해서 구하여도 좋지만, 이하에 나타내는 회귀식(b)을 이용하여 비교적 정밀도 좋게 추정할 수 있다.

R(추정값)=378.0+{516.2×C(%)}+{83.2×Si(%)}+{31.8×Mn(%)}+

{29.1×Ni(%)}-{132.6×Cr(%)}+{167.9×Mo(%)}ㆍㆍㆍ(b)

상기 회귀식(b)는, 표 6에 나타내는 18종류의 시료(시료No1 내지 No18)의 연화특성저항치(R)(실측값)와 각 시료의 주요성분원소함유량(%)과의 중회귀분석을 행하여 구한 것이다. 이 예에서는, 주요성분원소로서 C, Si, Mn, Ni, Cr, Mo을 선정하고 있다.

표 6에서 나타내는 바와 같이, 상기 회귀식(b)에서 구한 연화특성저항치(R)의 추정값은, 실측값와 아주 근사하고, 이 추정값(R)를 630〈R≤820, 바람직하게는 640≤R≤810의 범위 내로 규제하므로써, 내구성 및 단조가공성을 간이하고 또한 비 교적 정밀도 좋게 평가할 수 있다.

또한, 고주파담금질·뜨임을 행하는 경우, 표 6에서 나타내는 강재료 외, 표 9에서 나타내는 각종 강재료를 사용할 수 있다.

또, 상기는 각축부재에 대해서 행한 시험의 결과이지만, 외측조인트부재, 롤러, 지지링 등의 그 외의 구성부품에 관해서도 마찬가지의 결과가 얻어졌다. 또한, 다른 실시예의 등속자재조인트에 관해서도 마찬가지의 결과가 얻어졌다.

또는, 도 18에 나타내는 형태의 등속자재조인트에 있어서, 트리포드부재(20)는 탄소함유량 0.15 내지 0.40wt%의 강재료로부터, 단조가공→기계가공→침탄질화담금질·뜨임→각축(22)의 외주면(22a)의 연삭가공이라 하는 주요공정을 경유하여 제조된다. 트리포드부재(20)의 표면의 바로 아래에는, 침탄질화담금질·뜨임에 의한 표층부(침탄질화층)이 형성되고, 그 표층부의 잔류오스테나이트량γR(vo1%)이 20≤γR≤40의 범위 내로 규제되어 있다. 또, 표층부(침탄질화층)는 적어도 각축(22)의 외주면(22a)의 바로 밑에 형성되면 좋다. 또한, 이 실시예에 있어서, 완성 후의 트리포드부재(20)에 있어서의 각축(22)의 외주면(22a)이나 그 외의 표면을 기준으로 하는 연화특성저항치(R)는, 705〈R≤820, 바람직하게는 710≤R≤810의 범위 내로 규제되어 있다.

또, 상기 공정 중의 침탄질화담금질·뜨임에 대신하여, 침탄담금질·뜨임을 채용하고, 침탄담금질·뜨임에 의한 표층부(침탄층)의 잔류오스테나이트량γR(vo1%)를 20≤γr≤40의 범위 내로 규제하여도 좋다.

외측조인트부재(10)는 탄소함유량 0.15 내지 0.40wt%의 강재료로부터, 단조 가공→기계가공→침탄질화담금질·뜨임→축부(10a)의 연삭가공이라 하는 주요공정을 경유하여 제조된다. 침탄질화담금질·뜨임에 대신하여, 침탄담금질·뜨임을 채용할 수 있다. 그 외의 사항은 트리포드부재(20)에 준하므로, 중복개재를 생략한다.

롤러조립체를 구성하는 지지링(32), 롤러(34), 및 니들롤러(36)는, 탄소함유량 0.95 내지 1.10wt%의 강재료, 예컨대 SUJ2 등의 베어링강으로부터, 단조가공→기계가공→질화담금질·뜨임→연삭가공이라 하는 주요공정을 경유하여 제조된다. 또한, 이들 구성부품의 표면의 바로 밑에는, 질화담금질·뜨임에 의해 표층부에 질화층(질소를 고용한 층)이 형성되고, 그 표층부의 잔류오스테나이트량γR(vo1%)이 20≤γR≤40의 범위 내로 규제되어 있다. 또, 이들 구성부품의 재료, 제조공정, 그 외의 사항은, 상기 트리포드부재(20)나 외측조인트부재(10)에 준한 것으로 하여도 좋다.

또한, 트리포드부재(20), 외측조인트부재(10), 지지링(32), 롤러(34), 니들롤러(36)의 접촉면에는, 상기 미소오목부, 화성처리피막을 하지층으로 하는 고체윤활피막을 형성하여도 좋다. 또한, 상온침황처리를 실시하여도 좋다.

게다가, 상기 주요공정을 경유한 후, 트리포드부재(20)의 각축(20)의 외주면(22a), 기단부, 및 세레이션부(또는 스플라인부) 중 적어도 1부분, 외측조인트부재(10)의 롤러안내면(14) 및 축부(10a)(특히 세레이션부 또는 스플라인부) 중 적어도 일부분에 숏 피닝처리를 실시하여도 좋다. 숏 피닝처리를 실시하므로써, 표면조직이 미세화됨과 동시에, 표면에 잔류압축응력이 발생한다. 그 때문에, 전동피 로수명이나 꼬임피로에 대한 강도가 향상한다. 또한, 숏 입자가 높은 충돌에너지에 의해, 표층부의 잔류오스테나이트가 마텐자이트변태를 일으킨다. 이것에 의해, 잔류압축응력이 더욱 증가하고, 동시에 미소 딤플이 형성되어서 오일고임이 되고, 내마모성의 향상, 전동피로수명이나 꼬임피로강도의 향상에 한층 효과적이다. 특히, 잔류오스테나이트량이 많은 침탄질화층에서는 그 경향이 현저하다.

이 실시예의 등속자재조인트는, 구성부품의 재료, 표층부의 성상이 최적화되고, 전동피로수명의 향상이나 균열 등의 강도향상이 도모되고 있는 결과, 현상의 동일 사이즈의 등속자재조인트와 비교하여, 우수한 내구성이나 강도를 보유한다. 또한, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서, 보다 컴팩트화를 도모할 수 있다.

여기서 설명한, 구성부품의 재료, 표층부의 성상의 최적화에 의한 개량은 도 18에 나타내는 구성의 등속자재조인트에 한정하지 않고, 도 20 내지 도 24에 나타내는 구성의 등속자재조인트, 도 1 내지 도 17에 나타내는 구성의 등속자재조인트에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 롤러안내면을 평탄면, 외측롤러의 외주면을 원통상, 내주면을 오목구상, 내측롤러의 외주면을 볼록구상으로 하고, 외측롤러의 오목구상의 내주면과 내측롤러의 볼록구상의 외주면과의 사이의 미끄러짐에 의해서, 외측롤러의 경사요동을 가능하게 한 등속자재조인트(특원평8-4073, 특원평8-138335호), 게다가 롤러안내면과 각축의 축선을 작동각이 0의 상태로 서로 비평행하게 한 등속자재조인트(특개평11-13779호)에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

도 18에 나타내는 형태의 등속자재조인트에 있어서, 트리포드부재에 침탄질 화담금질·뜨임에 의한 표층부(침탄질화층)을 형성하여, 전동피로수명시험을 행하였다. 표층부의 잔류오스테나이트량(vo1%)을 20미만, 20, 22, 25, 28, 30, 35, 40, 40을 넘긴 것을 각종류마다 복수개씩 제작하고(시료 No18 내지 26), 이들을 등속자재조인트에 조립하고, 동력순환식 내구시험에서, 동일조건 하에서 운전하였다. 그리고, 각축의 외주면의 손상(박리, 마모 등)이 일정정도를 넘은 운전시간을 수명으로 하고, 각종류마다 와이블평가를 행하였다. 그 결과를 표 10에 정리해서 나타낸다. 평가항목의 ◎는 목표시간을 충분히 만족할 수 있는 것, ○는 목표시간을 만족할 수 있는 것, △는 목표시간을 만족할 수 없는 것을 표시하고 있다.

표10에 표시한 결과에서부터 알 수 있듯이, 표층부의 잔류 오스테나이트량 γR을 20vol% 이상, 40vol% 이하로 규제함으로써 양호한 전동피로 수명이 얻어지고, 특히 25vol% 이상, 35vol% 이하의 범위에서 바람직한 결과가 얻어지는 것을 확인할 수 있다.

또, 상기한 것은 트리포드부재에 대해서 행한 시험결과지만, 외측 조인트부재, 롤러기구를 구성하는 부품(롤러, 니들롤러)등의 다른 구성부재에 대해서도 마찬가지의 결과가 얻어졌다. 또한, 다른 형태의 등속자재 조인트에 있어서도 동일한 결과가 얻어졌다. 이러한 시험결과는 생략한다.

그리고, 연화저항특성값 R에 관한 시험을 행하였더니, 표4, 표5에 표시한 결과와 동일한 결과가 얻어졌다. 연화저항특성값R에 관한 사항은 표4, 표5, 표8에 관련해서 이미 설명한 사항과 동일하기 때문에, 중복되는 기재를 생략한다.

또한, 롤러기구를 구성하는 부품에 질화 담금질ㆍ뜨임을 행하는 경우, 고탄 소 크롬강을 이용할 수 있는데, 보다 구체적으로는 표11에 표시한 각종 베어링강을 사용할 수 있다.

또는, 도18에 표시한 형태의 등속자재 조인트에 있어서, 트리포드 부재(20)는 예를 들면 탄소함유량 0.15~0.40중량%의 침탄용 강에서 단조가공 → 기계가공 → 고농도 침탄 담금질ㆍ뜨임 → 각축(22)의 외주면(22a)의 연삭가공의 주요공정을 경유하여 제조된다. 도25는 침탄용 강 SCM420재를 사용하여, 플라즈마 침탄을 행하는 경우의 처리조건을 예시하고 있다(도25에 있어서, 예를 들면 920℃ ×3.5시간, 890℃×1.5시간의 공정에서 침탄이 행해짐). 트리포드부재(20)의 표면의 바로아래에는 고농도 침탄 담금질ㆍ뜨임에 의한 표층부(침탄층)가 형성되고, 그 표층부는 마텐자이트 기지중에 탄화물이 분산된 조직을 보유한다. 또는, 트리포드부재(20)를 SUJ2 등의 베어링강으로 형성하고, 초벌 담금질ㆍ뜨임을 행하여도 좋다. 이 경우의 처리조건은 예를 들면 840℃ ×30분(가열) → 110℃(유냉) → 180℃ ×100분(뜨임)으로 할 수 있다. 각축(22)의 외주면(22a)은 연삭량이 커지게 될 가능성이 있기 때문에, 내부까지 담금질하는 후자의 구성이 효과적이다.

이 때, 상기의 탄화물은 구체적으로는 Fe3C를 주체로 하는 탄화물이고, 이와 같은 탄화물을 마텐자이트 기재중에 분산시킨 조직은 적어도 표층부에 공석점 이상(0.8중량% 이상)의 탄소C를 함유시켜, 담금질ㆍ뜨임을 행함으로써 형성할 수 있다. 특히, 구성부품의 형성공정에서 구상화 뜨임을 행하거나 강재료의 성분함유량이나 열처리조건을 적당하게 조정함으로써 상기 탄화물을 구상화하는 것이 가능한데, 이러한 경우보다 바람직한 결과가 얻어진다.

외측 조인트부재(10)는 예를 들면 탄소함유량 0.15~0.40중량%의 강재료에서, 단조가공 → 기계가공 →침탄 담금질ㆍ뜨임 → 축부(10a)의 연삭가공이라는 주요공정을 경유하여 제조된다. 침탄 담금질ㆍ뜨임 대신에 침탄 질화 담금질ㆍ뜨임을 채용할 수도 있다.

롤러조립체를 구성하는 지지링(32), 롤러(34), 및 니들롤러(36)은 예를 들면 탄소함유량이 0.15~0.40중량%의 침탄용 강재료에서, 단조가공 → 기계가공 →고농도 침탄 담금질ㆍ뜨임 →연삭가공이라는 주요공정을 경유하여 제조된다. 이러한 구성부품 표면의 바로아래에는 고농도 침탄 담금질ㆍ뜨임에 의한 표층부(침탄층)가 형성되고, 이 표층부는 마텐자이트기지중에 탄화물이 분산한 조직을 갖는다. 또는 이러한 구성부품을 SUJ2등의 베어링강으로 형성하고, 초벌 담금질ㆍ뜨임을 행하여도 좋다. 이 외의 사항은 트리포드부재(20)에 준하기 때문에, 설명을 생략한다.

또한, 트리포드부재(20), 외측 조인트부재(10), 지지링(32), 롤러(34), 니들롤러(36)의 접촉면에는 상기한 미소오목부, 화성처리피막을 하지층으로 하는 고체윤활피막을 형성하여도 좋다. 그리고, 상온침황처리를 실시하여도 좋다.

더욱이, 상기한 주요공정을 행한 다음, 트리포드부재(20)의 각축(22)의 외주면(22a), 기단부, 및 세레이션부(또는 스플라인부)중 1개소 이상, 외측 조인트부재 (10)의 롤러안내면(14) 및 축부(특히 세레이션부 또는 스플라인부)중 1개소 이상에 숏 피닝 처리를 실시하여도 좋다. 숏 피닝처리를 실시함으로써, 표면조직이 미세화되는 것과 동시에, 표면에 잔류압축응력이 발생한다. 이 때문에, 전동피로 수명이나 꼬임피로에 대한 강도가 향상된다.

이 실시예의 등속자재 조인트는 구성부품의 재료, 표층부의 성상이 최적화되고, 전동피로나 꼬임 등에 대한 강도향상이 도모되기 때문에, 현상의 동크기의 등속자재 조인트와 비교해서 우수한 내구성이나 강도를 갖게 된다. 또한, 현상품과 동등이상의 내구성이나 강도를 확보하면서, 콤팩트화를 도모할 수 있게 된다.

여기서 설명된, 구성부품의 재료, 표층부의 성상의 최적화에 의한 개량은 도18에 표시한 구성의 등속자재 조인트에 한정되지 않고, 도20~24에 표시한 구성의 등속자재 조인트, 도1~도17에 표시한 구성의 등속자재 조인트에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 롤러안내면을 평탄면, 외측 롤러의 외주면을 원통상, 내주면을 오목구상, 내측롤러의 외주면을 볼록구상으로 하고, 외측롤러의 오목구상의 내주면과 내측롤러의 볼록구상의 외주면의 사이의 미끄러짐에 의하여, 외측롤러의 경사 요동을 자유롭게 한 등속자재 조인트(특원평 8-4073호, 특원평 8-138335호), 롤러 안내면과 각축의 축선을 작동각이 0°의 상태에서 서로 비평행으로 한 등속자재 조인트(특개평 11-13779호)에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

구성부품의 표층부의 조직을 마르덴사이트의 기재중에 탄화물을 분산시킨 것에 의한 효과를 확인하기 위해서, 이하의 시험을 행하였다. 시험은 실시예, 비교예모두 도18에 표시한 형태의 등속자재 조인트를 대상으로 하고, 트리포드부재의 재질, 열처리방법을 이하에 표시하였다.

실시예1: 트리포드부재를 SCK420강으로 형성하고, 고농도 침탄 담금질ㆍ뜨임을 행하였다.

실시예2: 트리포드부재를 SUJ2강으로 형성하고, 초벌 담금질ㆍ뜨임을 행하였 다.

비교예: 트리포트부재를 SCM420강으로 형성하고, 일반적인 침탄 담금질ㆍ뜨임을 행하였다.

(시험조건)

토오크: 686Nm, 회전수: 250rpm, 작동각θ: 10deg, 시험시간: 300h

이상의 조건에서 시험을 행하고, 트리포드부재의 각축의 외주면의 전동피로 수명에 대하여 평가하였다. 그 결과를 표12에 표시한다. 평가항목의 O는 목표시간을 만족시킬 수 있는 것을 표시하고, △는 목표시간을 만족시키지 않는 것을 표시하고 있다.

표12에 표시한 결과로부터, 실시예1 및 실시예2의 구성, 즉 표층부의 조직을 마르덴사이트의 기재중에 탄화물을 분산시킨 구성으로 함으로써, 양호한 전동피로 수명이 얻어지는 것을 확인할 수 있다.

또, 상기한 것은 트리포드부재에 대한 것이지만, 외측 조인트부재 등의 다른 구성부품에 대해서도 동일한 결과가 얻어졌다. 그리고, 다른 형태에 있어서도 마찬가지의 결과가 얻어졌다. 이들의 시험결과의 기재는 생략한다.

도18에 있어서, 각축(22)의 외주면(22a)에 지지링(32)이 외측에서 끼워져 있다.

이 지지링(32)과 롤러(34)는 복수의 니들롤러(36)를 통하여 조립(일체화)되고, 상대회전가능한 롤러기구(롤러조립체)(A)를 구성하고 있다. 즉, 도26에 확대 표시하듯이, 지지링(32)의 원통형 외주면을 내측궤도면으로 하고, 롤러(34)의 원통 형 내주면을 외측궤도면으로 하고, 이들의 내외궤도면 사이에 복수의 니들롤러(3 6)를 전동이 자유롭게 끼워서 장착시키고 있다. 그리고, 지지링(32), 롤러(34), 및 니들롤러(36)가 이들 축선방향으로 상대이동하는 것을 규제하기 위해서, 롤러기구(A)의 축방향 양측에 각각 걸림수단이 설치되어 있다. 이 실시예에 있어서, 양측의 걸림수단은 걸림링(33, 35)으로 구성되고, 각각 롤러(34)의 단부내주에 설치된 원주홈(34c, 34d)에 끼워맞춰진다. 걸림링(33, 35)의 폭W은 0.5mm ≤ W ≤ 1.2mm의 범위내로 설정되고, 또 표면경도는 HRC7~HR57의 범위내에 설정되어 있다. 이것에 의해, 지지링(32)이나 니들롤러(36)로부터의 축방향하중에 대한 피로강도를 높이고, 또 지지링(32)이나 니들롤러(36)의 접촉에 따른 접촉면의 피로수명을 향상시킬 수 있다. 걸림링(33, 35)을 원주홈(34c, 34d)에 끼워맞추는 경우에는 걸림링(33, 35)을 탄성적으로 축경시켜, 롤러(34)의 단부내주에 조립하고, 원주홈(34c, 34d)의 형성위치까지 밀어넣는다. 이렇게 하면, 걸림링(33, 35)은 원주홈(34c, 34d)의 형성위치에 도달한 시점에서 탄성적으로 확경복원되고, 원주홈(34c, 34d)에 끼워지게 된다. 이렇게 하여, 롤러(34)에 장착된 걸림링(33, 34)은 지지링(32)의 단면, 니들롤러(36)의 단면과 접촉함으로써, 이들의 부재가 롤러(34)에 대하여 축방향으로 상대이동하는 것을 규제한다. 또, 걸림링(33, 35)은 예를 들면 일부를 잘라서 분할한 분할링이다.

상기 구성에 있어서, 걸림링(33, 35)에, 상기한 각종의 재질개선이나 표면개질을 행함으로 해서, 지지링(32)이나 니들롤러(36)로부터의 축방향 하중에 대한 피로강도가 한층더 높아기고, 또 지지링(32)이나 니들롤러(36)의 접촉에 따른 접촉면 의 피로수명을 한층 향상시킬 수가 있다. 게다가, 걸림링(33, 35)을 롤러(34)의 원주홈(34c, 35d)에 덜컹거림 없이 장착함으로써 이 효과를 보다 더 높일 수가 있다. 본 실시예에서는, 걸림링(33, 35)의 외주를 원주홈(34c, 34d)의 홈바닥에 체결대로 끼워맞춤으로써 걸림링(33, 35)과 롤러(34) 사이의 지름방향 덜컹거림을 없애고 있다.

도27~도33은 롤러기구A의 다른 구성예를 표시하고 있다.

도27에 표시한 실시예는 롤러기구A의 한 쪽의 걸림수단을 걸림링(33)으로 구성하고, 다른 쪽의 걸림수단을 걸림플랜지(34e)로 구성한 것이다. 걸림링(33)는 롤러(34)의 한 쪽의 단부내주에 설치된 원주홈(34c)에 끼워져 부착된다.

또한, 걸림플랜지(34e)는 롤러(34)의 다른 쪽의 단부에 일체로 설치된다. 걸림링(33)은 예를 들면 원주홈(34c)의 홈바닥에 있는 체결대로 끼워맞춤으로써 롤러(34) 사이의 지름방향 덜컹거림을 방지할 수 있다. 걸림플랜지(34e)는 롤러(34)와 일체로 설치되어 있기때문에, 롤러(34) 사이에 축방향 덜컹거림 및 지름방향 덜컹거림은 없다. 도26에 표시한 실시예에 비해서, 다른 쪽의 걸림수단을 걸림링으로 구성함으로써 조립공차를 배제하고, 지지링(32) 및 니들롤러(36) 사이의 축방향 간극을 반감시킬 수 있는 이점이 있다. 또, 걸림플랜지(34e)의 형성부위는 롤러(34)의 각축기단측을 향하고 있는 단부, 각축선단쪽으로 향하고 있는 단부중 어느 것이라도 좋지만, 본 실시에에서는 롤러(34)의 각축기단쪽으로 향하고 있는 부위에 걸림플랜지(34e)를 설치되어 있다. 폭W이나 표면경도 등의 그 밖의 사항은 도26에 표시한 실시예에 준한다.

도28에 표시한 실시예는 도26에 표시한 실시예와 마찬가지로, 롤러기구A의 축방향 양쪽의 걸림수단을 걸림링(33, 35)으로 구성된 것이지만, 본 실시예에서는 걸림링(33, 35)에 바깥 방향으로 확경하는 방향의 테이퍼(테이퍼각β)를 갖는 계부(33a, 35a)를 설치하고, 단부(33a, 35a)를 롤러(34)의 단부내주에 체결대로 끼워맞춰지고 있다. 이것으로, 걸림링(3, 35)과 롤러(34) 사이의 지름방향 덜컹거림을 방지할 수 있다. 또한, 지지링(32)이나 니들롤러(36)에서의 축방향 하중을 계단부(33a, 35a)와 롤러(34)의 단부내주와의 접촉부(S')에서 받을 수 있으므로, 걸림링(33, 35)의 굽힘피로방지에도 효과적이다. 뿐만 아니라, 걸림링(33, 35)의 외주와 원주홈(34c, 34d)의 홈바닥 사이에는 미세한 반경방향 간극이 있다. 또, 걸림링(33, 35)은 예를 들면 일부를 나누어 분할한 분할링이다. 폭W이나 표면경도 등, 이 외의 사항은 도26에 표시한 실시예에 준한다.

도29에 표시한 실시예는 걸림링(33, 35)의 외주와 원주홈(34c, 34d)의 측벽에 서로 테이퍼 끼워맞춰지는 테이퍼면(33b, 35b, 34c, 34d)을 설치한 것이다. 걸림링(33, 35)의 테이퍼면(33b, 35b)을 원주홈(34c, 34d)의 테이퍼면(34c1, 34d1)에 체결대로 감합함으로써, 걸림링(33, 35)와 롤러(34) 사이의 지름방향 덜컹거림 및 축방향 덜컹거림을 방지할 수 있다. 걸림링(33, 35)dms 분할링로 go도 좋지만, 도30에 표시한 일체링로 구성할 수 있다. 즉, 걸림링(33(35))의 환형부(33c(35c))를 자연상태에서 경사상으로 형성시켜 두고, 롤러(34)의 원주홈(34c(34d))의 형성위치까지 삽입시킨 후, 축방향힘(P)을 가하여 환형부(33c(35c))를 탄성적으로 기립변형시킨다. 그렇게 하면, 환형부(33c(35c))의 외주가 확경해서 원주홈(34c(34d)) 에 끼워넣어지고, 이것에 의해 걸림링(33, 35)이 롤러(34)의 원주홈(34c(34d))에 끼워맞춰져 고정된다. 폭W이나 경도 등, 이외의 사항은 도26에 표시한 실시에에 준한다.

도31에 표시한 실시예는 롤러기구(A)의 양쪽의 걸림수단을 걸림링(33', 35')으로 구성함과 동시에, 걸림링(33', 35')을 지지링(32)의 단부외주에 설치한 원주홈(32d, 32e)에 각각 끼워맞춘 것이다. 걸림링(33', 35')를 원주홈(32d, 34e)에 끼워맞출 때에는 걸림링(33', 35')을 탄성적으로 확경시켜, 지지링(32)의 단부외주에 끼워넣고, 원주홈(32d, 34e)의 형성위치까지 밀어넣는다. 이렇게 하면, 걸림링(33', 35')이 원주홈(32d, 34e)의 형성위치에 도달한 시점에서 탄성적으로 축경복원되어, 원주홈(32d, 34e)에 끼워넣는다. 이렇게 하여, 지지링(32)에 장착된 걸림링(33', 35')는 롤러(34)의 단면, 니들롤러(36)의 단면과 접촉함으로써, 이들 부재는 지지링(32)에 대하여 축방향으로 상대이동하는 것을 규제한다. 본 실시예에서는 걸림링(33', 35')의 내주를 원주홈(32d, 34e)의 홈바닥에 있는 체결대로 끼워맞춤함으로써 걸림링(33', 35')과 지지링(32) 사이의 지름방향 덜컹거림이 없어진다. 또, 걸림링(33', 35')은 예를 들면 일부를 나누어 분할한 분할링이다. 폭W은 표면경도 등 이외의 사항은 표26에 표시한 실시예에 준한다.

도32에 표시한 실시예는 롤러기구(A)의 양쪽의 걸림수단을 걸림링(33')으로 구성하고, 다른쪽의 걸림수단을 걸림플랜지(32f)로 구성한 것이다. 걸림링(33')는 지지링(32)의 한 쪽의 단부외주에 설치된 원주홈(32d)에 끼워맞춰진다. 또한, 걸림플랜지(32f)는 지지링(32)의 다른방향 쪽의 단부에 일체로 설치된다. 걸림링(33') 는 예를 들면 원주홈(32d)의 홈바닥에 있는 체결대로 끼워맞춰짐으로써, 지지링(32) 사이의 지름방향 덜컹거림을 제거할 수 있다. 걸림플랜지(32f)는 지지링(32)와 일체로 설치되어 있기 때문에, 지지링(32) 사이에 축방향 덜컹거림 및 지름방향 덜컹거림이 없다. 도31에 표시한 실시예에 비해서, 다른 방향쪽으, 걸림수단을 걸림링로 구성함으로 해서 조립공차를 배제하고, 롤러(34) 및 니들롤러(36) 사이의 축방향 간극을 반감시키는 이점이 있다. 또, 걸림플랜지(32f)의 형성부위는 지지링(32)의 각축기단쪽으로 향하고 있는 단부, 각축선단쪽으로 향하고 있는 단부 중 어느 것이라도 좋지만, 본 실시예에서는 지지링(32)의 각축기단쪽으로 향하고 있는 단부에 걸림플랜지(32f)를 설치한다. 폭W이나 표면경도 등, 그 외의 사항은 표26에 표시한 실시예에 준한다.

표33에 표시한 실시예는 롤러기구(A)의 한 쪽의 걸림수단을 걸림링(33) 및 걸림플랜지(32g)로 구성하고, 다른 쪽의 걸림수단을 걸림플랜지(34e)로 구성한 것이다. 걸림링(33)은 롤러(34)의 한 쪽의 단부내주에 설치된 원주홈(34c)에 결합된다. 또한, 걸림플랜지(32g)는 지지링(32)의 한 쪽의 단부에 일체로 설치된다. 걸림플랜지(34e)는 롤러(34)의 다른 방향쪽의 단부에 일체로 설치된다.

걸림링(32)는 예를 들면 원주홈(34c)의 홈바닥에 있는 체결대로 결합되는 것으로, 롤러(34) 사이의 지름방향 덜컹거림을 제거할 수 있다. 걸림플랜지(32g)는 지지링(32)와 일체로 설치되기 때문에, 지지링(32) 사이에 축방향 덜컹거림 및 지름방향 덜컹거림이 없다. 또한, 걸림플랜지(34e)는 롤러(34)와 일체로 설치되기 때문에, 롤러(34)와의 사이에 축방향 덜컹거림 및 지름방향 덜컹거림이 없다. 폭W이 나 표면경도 등, 이 외의 사항은 표26에 표시한 실시예에 준한다.

이상의 실시예에 있어서, 니들롤러(36)의 단면형상으로서, 도34에 표시한 각종 형상을 채용할 수 있다. 도34(A)는 니들롤러(36)의 단면을 곡률반경R'1의 반구면으로 한 것이고, 도34(B)는 니들롤러(36)의 단면을 곡률반경R'2의 일부구면으로 한 것이며, 도34(C)는 니들롤러(36)의 단면을 평탄면으로 하고, 각부에 챔퍼(cf)를 실시한 것, 도34(D)는 니들롤러(36)의 단면을 곡률반경R'3과 r'(R'3 〉r')의 복합구면으로 한 것이다.

상기한 롤러기구에 관한 다양한 구성은 도20~도23에 표시한 실시예의 등속자재 조인트, 도1~도17에 표시한 실시예의 등속자재 조인트도 마찬가지로 적용할 수 있다.

걸림링의 폭W을 소정범위내로 설정함으로써 얻어지는 효과, 표면경도를 소정의 범위내로 설정함으로써 얻어지는 효과를 확인하기 위해서, 이하의 시험을 행하였다.

[폭W의 설정에 관한 시험]

도18 및 도26에 표시한 구성에 있어서, 걸림링의 폭W을 0.5mm 미만, 0.8mm, 1.0mm, 1.2mm 넘게 설정하고, 하기 시험조건에서 시험을 행하여, 축방향 하중에 대한 피로강도, 롤러에 대한 조립성, 형성가공성에 대하여 평가하였다. 그 결과를 표13에 표시한다. 평가항목의 O는 목표특성을 만족시킬 수 있는 것을 나타내고, △는 목표특성을 만족시키지 않는 것을 나타낸다.

(시험조건)

토오크: 686Nm, 회전수: 250rpm, 작동각θ: 10deg, 시험시간: 300h

걸림링의 표면경도: HRC50

표13에 표시한 시험결과로 부터, 걸림링의 두께W를 0.5mm ≤ W ≤ 1.2mm의 범위내로 설정함으로써, 축방향 하중에 대한 피로강도, 롤러에 대한 조립성, 형성가공성모두 양호한 결과가 얻어지는 것을 확인할 수 있다.

[표면강도의 설정에 관한 시험]

도18 및 도26에 표시한 구성에 있어서, 걸림링의 표면경도를 HRC43 미만, HRC47, HRC50, HRC53 넘게 해서, 하기 시험조건에서 시험을 행하고, 축방향 하중에 대한 피로강도, 접촉면의 피로수명에 대해서 평가하였다. 그 결과를 표14에 표시한다. 평가항목의 평가항목의 O는 목표특성을 만족시킬 수 있는 것을 나타내고, △는 목표특성을 만족시키지 않는 것을 나타낸다.

(시험조건)

토오크: 686Nm, 회전수: 250rpm, 작동각θ: 10deg, 시험시간: 300h

걸림링 두께 W: 0.8mm

표14에 표시한 시험결과로 부터, 걸림링의 HRC43~HRC53의 범위내로 설정함으로써, 축방향 하중에 대한 피로강도, 접촉면의 피로수명와 동시에 양호한 결과가 얻어지는 것을 확인할 수 있다.

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Claims

원주방향으로 마주 향하게 배치된 롤러안내면을 갖는 3개의 트랙홈이 형성된 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 구비한 트리포드부재와, 상기 트랙홈에 삽입된 롤러와, 상기 각축에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 구비하고, 상기 롤러가 상기 롤러안내면을 따라 외측 조인트부재의 축방향으로 이동가능한 등속자재 조인트에 있어서,

상기 롤러의 외주면이 각축의 축선상에 곡률중심을 갖는 부분 구면이고, 또한, 상기 롤러안내면이 외측 조인트부재의 축선과 평행한 부분 원통면이고, 그것에 의해 상기 롤러가 상기 트랙홈안에서 경사가능한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제1항에 있어서, 상기 지지링의 내주면은 원호상 볼록단면이고, 상기 각축의 외주면은 종단면에 있어서는 스트레이트형상이고, 또한, 횡단면에 있어서는 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 상기 지지링의 내주면과 접촉하는 동시에 조인트의 축선방향으로 상기 지지링의 내주면과의 사이에 간극을 형성하는 형상인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제2항에 있어서, 각축의 횡단면을 장축이 조인트의 축선에 직교하는 대략 타원형으로 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제3항에 있어서, 상기 각축의 횡단면을 장축이 조인트의 축선에 직교하는 타원형으로 하고, 장축반경을 a, 단축반경을 b로 했을 때, b/a를 0.50∼0.95로 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제4항에 있어서, 상기 지지링의 내주면의 모선의 중앙부를 볼록원호로 하고, 그 곡률반경을 0.6a∼7.0a로 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제5항에 있어서, 상기 지지링의 내주면의 모선의 중앙부를 볼록원호로 하고, 그 곡률반경(r)을 2.8a∼2.9a로 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 조인트의 원주방향에 있어서, 각축의 외주면과 지지링의 내주면사이에 형성된 간극을 각축의 대략 타원형 횡단면의 장축반경을 a로 했을 때, 0.001a이상으로 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 지지링의 내주면이 원통형인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제1항에 있어서, 상기 각축의 외주면이 원통형이고, 상기 지지링의 내주면의 모선의 중앙부가 볼록원호인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제1항에 있어서, 지지링과 롤러사이에 복수의 전동체를 배치해서 지지링과 롤러를 상대회전가능하게 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제10항에 있어서, 상기 전동체가 니들롤러인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
원주방향으로 마주 향하게 배치된 롤러안내면을 갖는 3개의 트랙홈이 형성된 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 구비한 트리포드부재와, 상기 트랙홈에 삽입된 롤러와, 상기 각축에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 구비하고, 상기 롤러가 상기 롤러안내면을 따라 외측 조인트부재의 축방향으로 이동가능한 등속자재 조인트에 있어서,

상기 지지링의 내주면이 원통형이고, 또한, 각축의 외주면이 종단면에 있어서는 만곡형상이고, 또한 횡단면에 있어서는 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 상기 지지링의 내주면과 접촉하는 동시에 조인트의 축선방향으로 상기 지지링의 내주면사이에 간극을 형성하는 형상인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제12항에 있어서, 각축의 횡단면을 장축이 조인트의 축선과 직교하는 타원형으로 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제13항에 있어서, 각축의 타원형 횡단면의 장축반경을 a, 단축방경을 b로 했을 때, b/a를 0.50∼0.98로 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제13항에 있어서, 각축의 타원형 횡단면의 장축반경을 a, 단축반경을 b로 했을 때, 타원도(b/a)를 지지링의 내주면과 접촉하는 영역을 다른 영역보다 크게 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제13항에 있어서, 각축의 타원형 횡단면의 장축반경을 a, 단축반경을 b로 했을 때, 타원도(b/a)를 지지링과 접촉하는 부분에서 단축과 교차하는 부분까지를 정차 감소시킨 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제12항에서 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 각축의 종단면에 있어서의 만곡형상의 곡률반경을 1.1a∼8.7a로 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제12항에 있어서, 각축의 외주면 중 지지링과 접촉하는 부분만 연삭한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제12항에 있어서, 롤러의 외주면과 외측 조인트부재의 롤러안내면이 앵귤러접촉하는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제12항에 있어서, 지지링과 롤러사이에 복수의 니들롤러를 배치해서 지지링과 롤러를 상대회전가능하게 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제12항에 있어서, 지지링과 롤러사이에 복수의 볼을 배치해서 지지링과 롤러를 상대회전가능하게 한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
내주부에 축방향의 3개의 트랙홈이 형성되고, 각 트랙홈의 양측에 각각 축방향의 롤러안내면을 갖는 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 갖는 트리포드부재와, 상기 트리포드부재의 각 각축에 각각 장착된 롤러기구를 구비하고, 상기 롤러기구는 상기 각축에 대해서 경사요동가능하고, 상기 롤러안내면을 따라 외측 조인트부재의 축선과 평행한 방향으로 안내되는 롤러를 갖는 등속자재 조인트에 있어서,

1개이상의 구성부품의 연화저항특성값(R)을 소정범위내로 규제한 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제22항 있어서, 상기 구성부품이 탄소함유량 0.15∼0.40wt%의 강으로 형성되고, 소정표면의 바로 아래에 침탄담금질·뜨임에 의해 형성된 표층부를 갖고, 또한, 상기 연화저항특성값(R)이 비커스경도(Hv)로 705＜R≤820인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제22항 있어서, 상기 구성부품이 탄소함유량 0.15∼0.40wt%의 강으로 형성되고, 소정표면의 바로 아래에 침탄질화담금질·뜨임에 의해 형성된 표층부를 갖고, 또한, 상기 연화저항특성값(R)이 비커스경도(Hv)로 705＜R≤820인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제22항 있어서, 상기 구성부품이 탄소함유량 0.45∼0.60wt%의 강으로 형성되고, 소정표면의 바로 아래에 고주파 담금질·뜨임에 의해 형성된 표층부를 갖고, 또한, 상기 연화저항특성값(R)이 비커스경도(Hv)로 630＜R≤820인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러기구는 상기 롤러안내면에 안내되는 롤러와, 상기 각축의 외주면에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 보유하고, 상기 지지링의 내주면은 원호상 볼록단면이고, 상기 각축의 외주면은 종단면에 있어서는 스트레이트형상이고, 횡단면에 있어서는 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 상기 지지링의 내주면과 접촉하고, 또한 조인트의 축선방향으로 상기 지지링의 내주면과의 사이에 간극을 형성하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제26항에 있어서, 상기 각축의 횡단면이 조인트의 축선과 직교하는 장축을 가진 대략 타원형인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러기구는 상기 롤러안내면에 안내되는 롤러와, 상기 각축의 외주면에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 보유하고, 상기 각축의 외주면은 볼록구상이고, 상기 지지링의 내주면은 원통상 또는 원추상인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러기구는 상기 롤러안내면에 안내되는 외측롤러와, 상기 각축에 회전가능하게 지지되어 상기 외측롤러의 내주면에 끼워맞춰진 내측 롤러를 보유하고, 상기 내측롤러의 외주면은 볼록구상이고, 상기 외측롤러의 내주면은 상기 내측롤러의 외주면과의 접촉위치에서 각축선단측을 향한 부하분력을 발생시키는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제29항에 있어서, 상기 외측롤러의 내주면이 각축선단측을 향해 점차 지름이 축소된 원추상인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성부품이 트리포드부재인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성부품이 외측조인트부 재인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성부품의 소정표면에 미소한 오목부가 무수하게 불규칙적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성부품의 소정표면에 화성처리피막을 하지층으로 하는 고체윤활피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성부품의 소정표면에 상온침황처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
내주부에 축방향의 3개의 트랙홈이 형성되고, 각 트랙홈의 양측에 각각 축방향의 롤러안내면을 갖는 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 갖는 트리포드부재와, 상기 트리포드부재의 각 각축에 각각 장착된 롤러기구를 구비하고, 상기 롤러기구는 상기 각축에 대해서 경사요동가능하고, 상기 롤러안내면을 따라 외측 조인트부재의 축선과 평행한 방향으로 안내되는 롤러를 갖는 등속자재 조인트에 있어서,

1개이상의 구성부품의 표층부에 있어서의 잔류오스테나이트량(γ(vol%))이 20≤γR≤40인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제36항에 있어서, 상기 구성부품이 탄소함유량 0.15∼0.40wt%의 강으로 형성되고, 상기 표층부가 침탄층인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제36항에 있어서, 상기 구성부품이 탄소함유량 0.15∼0.40wt%의 강으로 형성되고, 상기 표층부가 침탄질화층인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제36항에 있어서, 상기 구성부품이 탄소함유량 0.95∼1.10wt%의 강으로 형성되고, 상기 표층부가 질화층인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제36항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러기구는 상기 롤러안내면에 안내되는 롤러와, 상기 각축의 외주면에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 보유하고, 상기 지지링의 내주면은 원호상 볼록단면이고, 상기 각축의 외주면은 종단면에 있어서는 스트레이트형상이고, 횡단면에 있어서는 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 상기 지지링의 내주면과 접촉하고, 또한, 조인트의 축선방향으로 상기 지지링의 내주면과의 사이에 간극을 형성하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제40항에 있어서, 상기 각축의 횡단면이 조인트의 축선과 직교하는 장축을 가진 대략 타원형인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제36항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러기구는 상기 롤러안내면에 안내되는 롤러와, 상기 각축의 외주면에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 보유하고, 상기 각축의 외주면은 볼록구상이고, 상기 지지링의 내주면은 원통상 또는 원추상인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제36항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러기구는 상기 롤러안내면에 안내되는 외측 롤러와, 상기 각축에 회전가능하게 지지되어 상기 외측롤러의 내주면에 끼워맞춰진 내측 롤러를 보유하고, 상기 내측롤러의 외주면은 볼록구상이고, 상기 외측롤러의 내주면은 상기 내측롤러의 외주면과의 접촉위치에서 각축선단측을 향한 부하분력을 발생시키는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제43항에 있어서, 상기 외측롤러의 내주면이 각축선단측을 향해 점차 지름이 축소된 원추상인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제36항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 접촉면에 미소한 오목부가 무수하게 불규칙적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제36항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 접촉면에 화성처리피막을 하지층으로 하는 고체윤활피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제36항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 접촉면에 상온침황처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
내주부에 축방향의 3개의 트랙홈이 형성되고, 각 트랙홈의 양측에 각각 축방향의 롤러안내면을 갖는 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 갖는 트리포드부재와, 상기 트리포드부재의 각 각축에 각각 장착된 롤러기구를 구비하고, 상기 롤러기구는 상기 각축에 대해서 경사요동가능하고, 상기 롤러안내면을 따라 외측 조인트부재의 축선과 평행한 방향으로 안내되는 롤러를 보유하는 등속자재 조인트에 있어서,

1개이상의 구성부품의 표층부가 마텐자이트의 기지속으로 탄화물을 분산시킨 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제48항에 있어서, 상기 탄화물이 구상 탄화물인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제48항에 있어서, 상기 구성부품이 탄소함유량 0.80wt%이상의 강재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제48항에 있어서, 상기 구성부품이 탄소함유량 0.15∼0.40wt%의 강재료로 형성되고, 또한 상기 표층부가 탄화층인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제48항에 있어서, 상기 구성부품의 적어도 접촉면의 표면경도가 HRC60∼68인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제48항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러기구는 상기 롤러안내면에 안내되는 롤러와, 상기 각축의 외주면에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 보유하고, 상기 지지링의 내주면은 원호상 볼록단면이고, 상기 각축의 외주면은 종단면에 있어서는 스트레이트형상이고, 횡단면에 있어서는 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 상기 지지링의 내주면과 접촉하고, 또한 조인트의 축선방향으로 상기 지지링의 내주면과의 사이에 간극을 형성하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제53항에 있어서, 상기 각축의 횡단면이 조인트의 축선과 직교하는 장축을 가진 대략 타원형인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제48항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러기구는 상기 롤러안내면에 안내되는 롤러와, 상기 각축의 외주면에 외측에서 끼워져서 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링을 보유하고, 상기 각축의 외주면은 볼록구상이고, 상기 지지링의 내주면은 원통상 또는 원추상인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제48항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러기구는 상기 롤러안내면에 안내되는 외측롤러와, 상기 각축에 회전가능하게 지지되어 상기 외측롤러의 내주면에 끼워맞춰진 내측 롤러를 보유하고, 상기 내측롤러의 외주면은 볼록구상이고, 상기 외측롤러의 내주면은 상기 내측롤러의 외주면과의 접촉위치에서 각축선단측을 향한 부하분력을 발생시키는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제56항에 있어서, 상기 외측롤러의 내주면이 각축선단측을 향해 점차 지름이 축소된 원추상인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제48항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성부품의 적어도 접촉면에 미소한 오목부가 무수하게 불규칙적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제48항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성부품의 적어도 접촉 면에 화성처리피막을 하지층으로 하는 고체윤활피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제48항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성부품의 적어도 접촉면에 상온침황처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
내주부에 축방향의 3개의 트랙홈이 형성되고, 각 트랙홈의 양측에 각각 축방향의 롤러안내면을 갖는 외측 조인트부재와, 반경방향으로 돌출한 3개의 각축을 갖는 트리포드부재와, 상기 트리포드부재의 각 각축에 각각 장착된 롤러기구를 구비하고, 상기 롤러기구는 상기 롤러안내면을 따라 외측 조인트부재의 축선과 평행한 방향으로 안내되는 롤러와, 상기 롤러를 회전가능하게 지지하는 지지링과, 상기 롤러와 지지링이 이들 축선방향으로 상대이동하는 것을 양측에서 각각 규제하는 걸림수단을 포함하고, 상기 각축의 축선에 대해서 경동 및 축방향이동가능한 등속자재 조인트에 있어서,

적어도 한 쪽의 상기 걸림수단이 상기 롤러 또는 지지링에 장착된 걸림링을 보유하고, 상기 걸림링의 두께(W)가 0.5mm≤W≤1.2mm이고, 또한 상기 걸림링의 표면경도가 HRC43 이상, HRC53이하인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제61항에 있어서, 상기 걸림링의 적어도 표층부가 마텐자이트의 기지속에 구상 탄화물을 포함하는 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제62항에 있어서, 상기 걸림링이 탄소공구강으로 형성되고, 상기 마텐자이트의 기지속의 구상탄화물량이 0.3∼0.6wt%인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제61항에 있어서, 상기 걸림링이 스프링강으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제61항에 있어서, 상기 걸림링이 경강선재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제61항에 있어서, 상기 걸림링이 상기 롤러 또는 지지링에 덜컹거림없이 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제61항에 있어서, 다른 쪽의 상기 걸림수단이 상기 롤러 또는 지지링에 일체적으로 설치된 걸림플랜지인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제61항에 있어서, 상기 걸림수단의 적어도 접촉면에 미소한 오목부가 무수하게 불규칙적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제61항에 있어서, 상기 걸림수단의 적어도 접촉면에 화성처리피막을 하지층 으로 하는 고체윤활피막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제61항에 있어서, 상기 걸림수단의 적어도 접촉면에 상온침황처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제61항에 있어서, 상기 걸림수단의 적어도 접촉면에 숏 피닝처리가 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제61항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지링의 내주면은 원호상 볼록단면이고, 상기 각축의 외주면은 종단면에 있어서는 스트레이트형상이고, 횡단면에 있어서는 조인트의 축선과 직교하는 방향으로 상기 지지링의 내주면과 접촉하고, 또한 조인트의 축선방향으로 상기 지지링의 내주면과의 사이에 간극을 형성하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제72항에 있어서, 상기 각축의 횡단면이 조인트의 축선과 직교하는 장축을 갖는 대략 타원형인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.
제61항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각축의 외주면은 볼록구상이고, 상기 지지링의 내주면은 원통상 또는 원추상인 것을 특징으로 하는 등속자재 조인트.