KR101399128B1 - 차량의 고정형 볼타입 조인트 - Google Patents

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Abstract

이 발명은, 아우터레이스의 내구경과 이너레이스의 외구경의 형상 변경을 통하여 케이지와 아우터레이스간, 케이지와 이너레이스간의 마찰력을 감소시킬 수 있는, 차량의 고정형 볼타입 조인트에 관한 것으로서,
샤프트의 일단에 연결설치되는 이너레이스와, 상기 이너레이스의 외부에 설치되는 아우터레이스와, 상기 이너레이스의 회전동력을 상기 아우터레이스에 전달하기 위한 다수개의 볼과, 상기 볼을 지지하기 위한 케이지를 포함하여 이루어지며, 절각이 없는 경우에 볼이 위치하게 되는 Y축을 중심으로 내측에 형성되는 아우터레이스의 제1 내구반경은, 조인트중심을 기준으로 Y축을 제1 접촉각만큼 시계방향으로 회전시킨 경우에 Y축을 중심으로 외측에 형성되는 아우터레이스의 제2 내구반경 보다 작게 설정하며, 조인트중심을 기준으로 아우터레이스의 제2 내구반경의 중심으로부터 반시계방향으로 제1 회전각만큼 회전한 위치에 아우터레이스의 트랙반경중심을 형성하고, 절각이 없는 경우에 볼이 위치하게 되는 Y축을 중심으로 외측에 형성되는 이너레이스의 제1 외구반경은, 조인트중심을 기준으로 Y축을 제2 접촉각만큼 반시계방향으로 회전시킨 경우에 Y축을 중심으로 내측에 형성되는 이너레이스의 제2 외구반경 보다 크게 설정되며, 조인트중심을 기준으로 이너레이스의 제2 외구반경의 중심으로부터 반시계방향으로 제2 회전각만큼 회전한 위치에 이너레이스의 트랙반경중심을 형성하는 구조로 이루어진다.

Description

차량의 고정형 볼타입 조인트{Fixed ball type joint for vehicle}
이 발명은 차량의 고정형 볼타입 조인트에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 아우터레이스의 내구경과 이너레이스의 외구경의 형상 변경을 통하여 케이지와 아우터레이스간, 케이지와 이너레이스간의 마찰력을 감소시킬 수 있는, 차량의 고정형 볼타입 조인트에 관한 것이다.
일반적으로 조인트는 회전축의 각도가 서로 다른 회전축에 회전동력(토크)을 전달하기 위한 것으로서, 동력전달 각도가 작은 추진축의 경우에는 후크 조인트, 플렉시블 조인트 등이 사용되고, 동력전달 각도가 큰 전륜 구동차의 구동축의 경우에는 등속 조인트가 사용된다.
상기 등속 조인트는 구동축과 피동축의 교차각이 큰 경우에도 등속으로 원활하게 동력을 전달할 수 있기 때문에 독립 현가 방식의 전륜 구동차의 액슬축에 주로 사용되며, 샤프트를 중심으로 엔진측(인보드측)은 트라이포드 타입 조인트로 이루어지고, 샤프트를 중심으로 타이어측(아웃보드측)은 고정형 볼타입 조인트로 이루어진다.
도 1은 일반적인 등속 조인트의 단면 구성도이고, 도 2는 일반적인 등속 조인트의 외형 구성도이다.
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 일반적인 등속 조인트의 구성은, 샤프트(1)를 중심으로 엔진측(인보드측)은 트라이포드 타입 조인트로 이루어지고, 샤프트(1)를 중심으로 바퀴측(아웃보드측)은 고정형 볼타입 조인트로 이루어진다.
샤프트(1)를 중심으로 엔진측(인보드측)에 설치되어 있는 트라이포드 타입 조인트의 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징(2)과, 상기 하우징(2)의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(1)와, 상기 하우징(2)과 샤프트(1)를 연결하기 위하여 상기 샤프트(1)의 일단에 연결되어 상기 하우징(2)의 내부에 설치되며 트라이포드 타입의 트러니언이 형성되어 있는 스파이더(3)와, 상기 스파이더(3)의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러(6)와, 상기 니들롤러(6)의 외주면에 설치되는 인너롤러(5)와, 상기 이너롤러(5)의 외주면에 설치되어 상기 하우징(2)과 샤프트(1)의 마찰을 감소시키는 아우터롤러(4)와, 상기 니들롤러(6) 및 이너롤러(5)의 상단에 설치되는 스트라이크 아웃트(7)와, 상기한 스트라이크 아웃트(7)가 빠지는 것을 방지하기 위한 써클립(8)과, 상기 하우징(2)에 일단이 연결되고 상기 샤프트(1)에 일단이 연결되는 부트(10)와, 상기 부트(10)를 각각 고정시키기 위한 클램핑 밴드(11, 12)를 포함하여 이루어진다.
또한, 샤프트(1)를 중심으로 바퀴측(아웃보드측)에 설치되어 있는 고정형 볼타입 조인트의 구성은, 상기 트라이포드 타입 조인트의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(1)와, 상기 샤프트(1)의 일단에 연결설치되는 이너레이스(15)와, 상기 이너레이스(15)의 외부에 설치되는 아우터레이스(13)와, 상기 이너레이스(15)의 회전동력을 상기 아우터레이스(13)에 전달하기 위한 다수개의 볼(16)과, 상기 볼(16)을 지지하기 위한 케이지(14)와, 상기 아우터 레이스(13)의 외부에 설치되는 센서링(17)과, 상기 샤프트(1)에 일단이 연결되고 상기 아우터 레이스(13)에 일단이 연결되는 부트(18)와, 상기 부트(18)를 고정시키기 위한 클램핑 밴드(19, 20)를 포함하여 이루어진다.
그리고, 샤프트(1)의 중간에는 댐퍼(21)가 밴드(22, 23)를 이용하여 설치되며, 상기 댐퍼(21)는 몸체의 내부에 질량체가 설치되는 구조로 이루어진다.
상기 구성에 의한 일반적인 등속 조인트의 작용은 다음과 같다.
엔진(도시되지 않음)으로부터 출력된 회전동력이 트랜스미션(도시되지 않음)을 거쳐 하우징(2)에 전달되면 하우징(2)이 회전되며, 이러한 하우징(2)의 회전동력은 아우터롤러(4), 이너롤러(5), 니들롤러(6)를 통해 스파이더(3)로 전달됨으로써 스파이더(3)에 연결되어 있는 샤프트(1)를 회전시킨다.
또한, 상기 샤프트(1)의 회전동력은 이너레이스(15)와 볼(16)을 거쳐 아우터레이스(13)로 전달됨으로써 아우터레이스(13)에 연결되는 바퀴(도시되지 않음)를 회전시키게 된다.
이 경우에, 샤프트(1)를 중심으로 엔진측(인보드측)에 설치되어 있는 트라이포드 타입 조인트에서는 아우터롤러(4)가 하우징(2)의 트랙홈내를 슬라이딩 이동함으로써 아우터롤러(4)와 연관되어 있는 샤프트(1)의 회전 각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각이 되고, 샤프트(1)를 중심으로 바퀴측(아웃보드측)에 설치되어 있는 볼타입 조인트에서는 볼(16)에 의해 아우터레이스(13)의 회전각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각이 된다.
이와 함께, 트라이포드 타입 조인트측의 부트(10)와 볼타입 조인트측의 부트(18)는 각각 트라이포드 타입 조인트와 볼타입 조인트의 외부를 감싸 밀봉시킴으로써 트라이포드 타입 조인트와 볼타입 조인트가 외부 오염물질에 의해 손상되는 것을 방지한다.
또한, 엔진으로부터 출력되어진 토크가 트랜스미션을 거쳐 샤프트(1)를 통해 바퀴측으로 토크를 전달할 때, 고속으로 회전하는 샤프트(1)에 있어서 어느 회전 속도에서는 불균형 회전이 발생하게 되는데, 이러한 불균형 회전은 바람직하지 못한 진동을 야기시키고 구동계의 작동에 좋지 않은 영향을 미친다. 이와 같은 불균형 회전에 의한 바람직하지 못한 진동을 억제하기 위해 샤프트(1)의 중간부분에 설치된 댐퍼(21)는 샤프트(1)의 고속회전시 샤프트(1)에서 일어나는 유해한 진동 주파수로 인한 부밍 노이즈(booming noise)를 방지한다.
도 3은 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 분해 구성도이고, 도 4는 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각전 요부 구성도이고, 도 5는 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각시 요부 구성도이다.
도 3 내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속조인트는, 케이지(14) 및 이너레이스(15)가 볼(16)을 고정하고 있으며, 조향에 따라 볼(16)이 아우터레이스(13)의 내주면에 길이방향으로 형성되어 있는 볼트랙내에서 이동되는 구조로 이루어진다.
아우터레이스(13)의 트랙 반경(R11)의 중심(O1)과 이너레이스(15)의 트랙 반경(R21)의 중심(O2)은 조인트 회전중심(O)을 대칭하여 X축 방향으로 옵셋량(f) 만큼 옵셋되어 볼(16)을 구속시킨다.
이 때, 이너레이스(15)가 토크를 전달받아서 조향장치 및 차량의 동적 변위에 따라 케이지(14)의 내구반경(R32)과 이너레이스(15)의 외구반경(R22)이 접하여 Θ/2 만큼 회전중심(O)을 중심으로 절각하게 된다.
또한, 케이지(14)의 외구반경(R31)과 아우터레이스(13)의 내구반경(R12)이 접하여 회전중심(O)을 중심으로 Θ/2 만큼 절각하게 되어 다수개의 볼(16)들은 케이지창(143)에 구속되어 케이지(14)의 Θ/2 절각량의 평면인 Y'평면 위에 위치하게 된다.
동력이 전달 될 때, 아우터레이스(13)의 트랙과 볼(16)의 사이에는 접촉력 (Fo)이 발생하고, 이너레이스(15)의 트랙과 볼(16)의 사이에는 접촉력(Fi)이 발생하게 된다. 이러한 접촉력(Fo, Fi)에 의해 케이지 축방향 볼분력(Fc)이 발생하여 볼(16)을 아우터 레이스(13)의 입구 방향으로 밀어내는 현상이 발생한다.
이로 인해 부품 간 접촉이 발생하여 마찰 저항이 발생하면 발열에 의한 토크전달 효율 손실이 발생하게 되는데, 케이지(14)의 외구반경(R31)과 케이지(14)의 내구반경(R32)에 발생하는 마찰저항을 좀더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 6은 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각시 케이지와 아우터레이스간 마찰을 보여주는 요부 구성도이다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 절각이 Θ만큼 이루어 질 때, 케이지(14)의 외구반경(R31)과 아우터레이스(13)의 내구반경(R12)의 접촉 지점은 축방향힘(Fc)과 두 부품 간 공차에 의하여 아우터레이스 내구면길이(Lo) 및 케이지 폭(Lc) 외경부 끝단에서 발생하게 된다. 이 때 접촉력(F1a, F1b)에 의하여 마찰력(μF1a, μF1b)이 발생하게 되는데, 상기한 마찰력(μF1a, μF1b)은 접촉각(Θ1a, Θ1b)과 비례관계에 있다. 즉, 아우트레이스 내구면길이(Lo), 케이지 폭(Lc)이 커지면 접촉각(Θ1a, Θ1b)이 커지게 되어 마찰력(μF1a, μF1b)은 커지게 된다. 따라서, 케이지(14)와 아우터레이스(13)간 마찰력(μF1a, μF1b)을 줄이기 위해서는 아우트레이스 내구면길이(Lo), 케이지 폭(Lc)을 줄여서 접촉각(Θ1a, Θ1b)을 줄여야 한다.
도 7은 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각시 케이지와 이너레이스간 마찰을 보여주는 요부 구성도이다.
도 7에 도시되어 있는 바와 같이 같이 절각이 Θ만큼 이루어 질 때, 케이지(14)의 내구반경(R32)과 이너레이스(15)의 외구반경(R22)의 접촉 지점은 축방향힘(Fc)와 두 부품 간 공차에 의하여 이너레이스 폭(Li) 및 케이지 폭(Lc) 내경부 끝단에서 발생하게 된다. 이 때 접촉력(F2a, F2b)에 의하여 마찰력(μF2a, μF2b)이 발생하게 되는데, 상기한 마찰력(μF2a, μF2b)은 접촉각(Θ2a, Θ2b)과 비례관계에 있다. 즉, 이너레이스 폭(Li), 케이지 폭(Lc)이 커지면 접촉각(Θ2a, Θ2b)이 커지게 되어 마찰력(μF2a, μF2b)은 커지게 된다. 따라서, 케이지(14)와 이너레이스(15)간 마찰력(μF2a, μF2b)을 줄이기 위해서는 이너레이스 폭(Li), 케이지 폭(Lc)을 줄여서 접촉각(Θ2a, Θ2b)을 줄여야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트에서, 케이지(14)와 아우터레이스(13)간 마찰력(μF1a, μF1b), 케이지(14)와 이너레이스(15)간 마찰력(μF2a, μF2b)을 감소시키기 위해서는 케이지 폭(Lc), 아우터레이스 내구면길이(Lo), 이너레이스 폭(Li)을 줄여서 접촉각(Θ1a, Θ1b, Θ2a, Θ2b)을 줄여야 하는데, 상기한 케이지 폭(Lc), 아우터레이스 내구면길이(Lo), 이너레이스 폭(Li)을 줄이는 것은 조인트 강도 및 구조적으로 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 아우터레이스의 내구경과 이너레이스의 외구경의 형상 변경을 통하여 케이지와 아우터레이스간, 케이지와 이너레이스간의 마찰력을 감소시킬 수 있는, 차량의 고정형 볼타입 조인트를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 샤프트의 일단에 연결설치되는 이너레이스와, 상기 이너레이스의 외부에 설치되는 아우터레이스와, 상기 이너레이스의 회전동력을 상기 아우터레이스에 전달하기 위한 다수개의 볼과, 상기 볼을 지지하기 위한 케이지를 포함하여 이루어지며, 절각이 없는 경우에 볼이 위치하게 되는 Y축을 중심으로 내측에 형성되는 아우터레이스의 제1 내구반경은, 조인트중심을 기준으로 Y축을 제1 접촉각만큼 시계방향으로 회전시킨 경우에 Y축을 중심으로 외측에 형성되는 아우터레이스의 제2 내구반경 보다 작게 설정하며, 조인트중심을 기준으로 아우터레이스의 제2 내구반경의 중심으로부터 반시계방향으로 제1 회전각만큼 회전한 위치에 아우터레이스의 트랙반경중심을 형성하고, 절각이 없는 경우에 볼이 위치하게 되는 Y축을 중심으로 외측에 형성되는 이너레이스의 제1 외구반경은, 조인트중심을 기준으로 Y축을 제2 접촉각만큼 반시계방향으로 회전시킨 경우에 Y축을 중심으로 내측에 형성되는 이너레이스의 제2 외구반경 보다 크게 설정되며, 조인트중심을 기준으로 이너레이스의 제2 외구반경의 중심으로부터 반시계방향으로 제2 회전각만큼 회전한 위치에 이너레이스의 트랙반경중심을 형성하는 구조로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 아우터레이스의 제2 내구 반경은 케이지의 외구 반경에 대하여 1.02~1.20로 길게 형성되고, 상기한 이너레이스의 제1 외구 반경은 케이지의 내구 반경에 대하여 0.80~0.98로 짧게 형성되면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 다음의 관계식들을 모두 만족하면 바람직하다.
제1 회전각 - 제1 접촉각 < 90도
제2 회전각 + 제2 접촉각 > 90도
90도 + 제1 접촉각 - 제1 회전각 = 제2 접촉각 + 제2 회전각 - 90도
이 발명의 구성은, 상기한 제1 접촉각은 5도보다 크고 20도보다 작게 설정되면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 제2 접촉각은 5도보다 크고 20도보다 작게 설정되면 바람직하다.
이 발명은, 아우터레이스의 내구경과 이너레이스의 외구경의 형상 변경을 통하여 케이지와 아우터레이스간, 케이지와 이너레이스간의 마찰력을 감소시킬 수 있는, 효과를 갖는다.
도 1은 일반적인 등속 조인트의 단면 구성도이다.
도 2는 일반적인 등속 조인트의 외형 구성도이다.
도 3은 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 분해 구성도이다.
도 4는 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각전 요부 구성도이다.
도 5는 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각시 요부 구성도이다.
도 6은 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각시 케이지와 아우터레이스간 마찰을 보여주는 요부 구성도이다.
도 7은 종래의 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각시 케이지와 이너레이스간 마찰을 보여주는 요부 구성도이다.
도 8은 이 발명의 일 실시예에 따른 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각전 요부 구성도이다.
도 9는 이 발명의 일 실시예에 따른 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각시 요부 구성도이다.
도 10은 이 발명의 일 실시예에 따른 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절시 케이지와 아우터레이스간 마찰을 보여주는 요부 구성도이다.
도 11은 이 발명의 일 실시예에 따른 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절시 케이지와 이너레이스간 마찰을 보여주는 요부 구성도이다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 일예로서, 방향에 관한 용어는 설명상의 편의를 위하여 도면상에 표현된 위치를 기준으로 설정하기로 한다.
도 8은 이 발명의 일 실시예에 따른 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각전 요부 구성도이고, 도 9는 이 발명의 일 실시예에 따른 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절각시 요부 구성도이고, 도 10은 이 발명의 일 실시예에 따른 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절시 케이지와 아우터레이스간 마찰을 보여주는 요부 구성도이고, 도 11은 이 발명의 일 실시예에 따른 차량의 고정형 볼타입 등속 조인트의 절시 케이지와 이너레이스간 마찰을 보여주는 요부 구성도이다.
도 8 내지 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 차량의 고정형 볼타입 조인트의 구성은, 샤프트의 일단에 연결설치되는 이너레이스(35)와, 상기 이너레이스(35)의 외부에 설치되는 아우터레이스(33)와, 상기 이너레이스(35)의 회전동력을 상기 아우터레이스(33)에 전달하기 위한 다수개의 볼(36)과, 상기 볼(36)을 지지하기 위한 케이지(34)를 포함하여 이루어지며, 절각이 없는 경우에 볼(36)이 위치하게 되는 Y축을 중심으로 내측(X-in)에 형성되는 아우터레이스(33)의 제1 내구반경(R12)은, 조인트중심(O)을 기준으로 Y축을 제1 접촉각(α)만큼 시계방향으로 회전시킨 경우에 Y축을 중심으로 외측(X-out)에 형성되는 아우터레이스(33)의 제2 내구반경(R12') 보다 작게 설정하며, 조인트중심(O)을 기준으로 아우터레이스(33)의 제2 내구반경(R12')의 중심(Or1)으로부터 반시계방향으로 제1 회전각(γ)만큼 회전한 위치에 아우터레이스(33)의 트랙반경중심(O1')을 형성하고, 절각이 없는 경우에 볼(36)이 위치하게 되는 Y축을 중심으로 외측(X-out)에 형성되는 이너레이스(35)의 제1 외구반경(R22)은, 조인트중심(O)을 기준으로 Y축을 제2 접촉각(β)만큼 반시계방향으로 회전시킨 경우에 Y축을 중심으로 측(X-in)에 형성되는 이너레이스(35)의 제2 외구반경(R22') 보다 크게 설정되며, 조인트중심(O)을 기준으로 이너레이스(35)의 제2 외구반경(R22')의 중심(Or2)으로부터 반시계방향으로 제2 회전각(δ)만큼 회전한 위치에 이너레이스(35)의 트랙반경중심(O2')을 형성하는 구조로 이루어진다.
상기한 아우터레이스(33)의 제2 내구 반경(R12')은 케이지(34)의 외구 반경(R31)에 대하여 1.02~1.20로 길게 형성된다.
상기한 이너레이스(35)의 제1 외구 반경(R22)은 케이지(34)의 내구 반경(R32)에 대하여 0.80~0.98로 짧게 형성된다.
상기한 제1 회전각(γ), 제2 회전각(δ), 제1 접촉각(α), 제2 접촉각(β)은 다음의 관계식들을 모두 만족하도록 설정된다.
제1 회전각(γ) - 제1 접촉각(α) < 90도
제2 회전각(δ) + 제2 접촉각(β) > 90도
90도 + 제1 접촉각(α) - 제1 회전각(γ) = 제2 접촉각(β) + 제2 회전각(δ) - 90도
상기한 제1 접촉각(α)과 제2 접촉각(β)은 각각 5도보다 크고 20도보다 작게 설정된다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일 실시예에 따른 차량의 고정형 볼타입 조인트의 작용은 다음과 같다.
절각이 없는 경우에 볼(36)이 위치하게 되는 Y축을 중심으로, 아우터레이스(33)의 내구반경을 내측(X-in)과 외측(X-out)으로 나누면, 내측(X-in)의 아우터레이스(33)의 내구반경(R12)의 중심은 조인트중심(O)이 되며, 외측(X-out)의 아우터레이스(33)의 내구 반경(R12')의 중심(Or1)은 조인트중심(O)을 기준으로 Y축을 제1 접촉각(α)만큼 시계방향으로 회전시켜서 Y축상에 형성된다.
이와 같이 아우터레이스(33)의 내구반경이 Y축을 중심으로 내측(X-in)과 외측(X-out)으로 나누어지고, 외측(X-out)의 아우터레이스(33)의 내구 반경(R12')이 케이지(34)의 외구 반경(R31)의 1.02~1.20으로 길게 형성됨으로써 아우터레이스(33)의 내구 반경(R12')이 주로 케이지(33)의 외구반경(R31)과 접촉하게 된다.
또한, 아우터레이스(33)의 트랙반경(R11')의 트랙반경중심(O1')을 회전 중심(O)을 기점으로 외측(X-out)의 아우터레이스(33) 내구 중심(Or1)으로부터 반시계방향으로 γ만큼 회전하여 위치하게 된다.
이 경우에, 아우터레이스(33)의 트랙과 볼(36) 간의 볼분력(Fo)을 살펴보면, Y축 방향 볼분력은 상승하지만 X축 방향 볼분력은 감소하여 케이지 축방향힘(Fc)은 감소한다. 결국 접촉력(F1a, F1b) 감소하여 마찰력(μF1a, μF1b) 감소하게 된다. 이 경우에 γ-α 는 90˚ 보다 작아야 한다.
따라서, 아우터레이스(33)의 내구경과 케이지(34)의 외구경 간 마찰력(μF1a, μF1b)을 감소시킬 수 있다.
한편, 절각이 없는 경우에 볼(36)이 위치하게 되는 Y축을 중심으로 이너레이스(35)의 외구경을 내측(X-in)과 외측(X-out)으로 나누면, 외측(X-out)의 이너레이스(35)의 외구반경(R22)의 중심은 조인트중심(O)이 되며, 내측(X-in)의 이너레이스(35)의 외구 반경(R12')의 중심(Or2)은 조인트중심(O)을 기준으로 Y축을 제2 접촉각(β)만큼 반시계방향으로 회전시켜서 Y축상에 형성된다.
이와 같이 이너레이스(35)의 외구반경이 Y축을 중심으로 내측(X-in)과 외측(X-out)으로 나누어지고, 내측(X-in)의 이너레이스(35)의 외구 반경(R12')이 케이지(34)의 내구 반경(R32)의 0.80~0.98로 짧게 형성됨으로써 이너레이스(35)의 외구 반경(R12')이 주로 케이지(33)의 내구반경(R32)과 접촉하게 된다.
또한, 아우터레이스(33)의 트랙반경(R11')의 트랙반경중심(O1')을 회전 중심(O)을 기점으로 외측(X-out)의 아우터레이스(33) 내구 중심(Or1)으로부터 반시계방향으로 γ만큼 회전하여 위치하게 된다.
이 경우에, 이너레이스(35)의 트랙과 볼(36) 간의 볼분력(Fi)을 살펴보면, Y축 방향 볼분력은 상승하지만 X축 방향 볼분력은 감소하여 케이지 축방향힘(Fc)은 감소한다. 결국 접촉력(F2a, F2b) 감소하여 마찰력(μF2a, μF2b) 감소하게 된다. 이 경우에, δ+β 는 90˚ 보다 커야 한다.
따라서 이너레이스(35)의 외구경과 케이지(34)의 내구경 간 마찰력(μF2a, μF2b)을 감소시킬 수 있다.
33 : 아우터레이스 34 : 케이지
35 : 이너레이스 36 : 볼

Claims (5)

  1. 샤프트의 일단에 연결설치되는 이너레이스와, 상기 이너레이스의 외부에 설치되는 아우터레이스와, 상기 이너레이스의 회전동력을 상기 아우터레이스에 전달하기 위한 다수개의 볼과, 상기 볼을 지지하기 위한 케이지를 포함하여 이루어지며,
    절각이 없는 경우에 볼이 위치하게 되는 Y축을 중심으로 내측에 형성되는 아우터레이스의 제1 내구반경은, 조인트중심을 기준으로 Y축을 제1 접촉각만큼 시계방향으로 회전시킨 경우에 Y축을 중심으로 외측에 형성되는 아우터레이스의 제2 내구반경 보다 작게 설정하며,
    조인트중심을 기준으로 아우터레이스의 제2 내구반경의 중심으로부터 반시계방향으로 제1 회전각만큼 회전한 위치에 아우터레이스의 트랙반경중심을 형성하고,
    절각이 없는 경우에 볼이 위치하게 되는 Y축을 중심으로 외측에 형성되는 이너레이스의 제1 외구반경은, 조인트중심을 기준으로 Y축을 제2 접촉각만큼 반시계방향으로 회전시킨 경우에 Y축을 중심으로 내측에 형성되는 이너레이스의 제2 외구반경 보다 크게 설정되며,
    조인트중심을 기준으로 이너레이스의 제2 외구반경의 중심으로부터 반시계방향으로 제2 회전각만큼 회전한 위치에 이너레이스의 트랙반경중심을 형성하는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 고정형 볼타입 조인트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 아우터레이스의 제2 내구 반경은 케이지의 외구 반경에 대하여 1.02~1.20로 길게 형성되고,
    상기한 이너레이스의 제1 외구 반경은 케이지의 내구 반경에 대하여 0.80~0.98로 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 고정형 볼타입 조인트.
  3. 제 1항에 있어서,
    다음의 관계식들을 모두 만족하는 것을 특징으로 하는 차량의 고정형 볼타입 조인트.
    제1 회전각 - 제1 접촉각 < 90도
    제2 회전각 + 제2 접촉각 > 90도
    90도 + 제1 접촉각 - 제1 회전각 = 제2 접촉각 + 제2 회전각 - 90도
  4. 제 3항에 있어서,
    상기한 제1 접촉각은 5도보다 크고 20도보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 고정형 볼타입 조인트.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기한 제2 접촉각은 5도보다 크고 20도보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 고정형 볼타입 조인트.
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