KR101510797B1 - 등속 유니버설 조인트 - Google Patents

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KR101510797B1
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유이찌 아사노
히로시 카와무라
키요시게 야마우치
마사히로 오자와
키사오 야마자키
타쿠 이타가키
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Abstract

본 발명은 축 연결 부위의 덜컹거림이 발생되기 어렵게 하고, 내측 조인트 부재와 축을 견고하게 연결할 수 있는 요철 감합 구조를 갖는 등속 유니버설 조인트를 제공한다. 본 발명의 등속 유니버설 조인트는 내측 조인트 부재와, 내측 조인트 부재의 축 구멍(22)에 끼워 넣어지는 축(5)을 요철 감합 구조로 연결한다. 볼록부(35)와 그것에 대응하는 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38)는 그 전체 영역이 밀착되어 있다.
등속 유니버설 조인트

Description

등속 유니버설 조인트{CONSTANT VELOCITY UNIVERSAL JOINT}
본 발명은 자동차나 각종 산업기계의 동력 전달계에 있어서 사용되고, 예컨대 FF차나 4WD차, FR차 등에서 사용되는 드라이브 샤프트나 프로펠러 샤프트에 조립되는 고정식 또는 슬라이딩식 등속 유니버설 조인트에 관한 것이다. 본 발명은 특히 내측 조인트 부재와 축을 연결하기 위한 요철 감합 구조를 구비한 등속 유니버설 조인트에 관한 것이다.
예컨대, 자동차의 드라이브 샤프트는 축의 한쪽의 축단에 슬라이딩식 등속 유니버설 조인트를 장착하고, 다른쪽의 축단에 고정식 등속 유니버설 조인트를 장착한 구조를 구비한다.
이 드라이브 샤프트의 연결용 조인트로서 사용되고 있는 슬라이딩식 등속 유니버설 조인트의 하나인 삼각대형 등속 유니버설 조인트(TJ)는 내주면에 3개의 트랙 홈이 축방향으로 형성되어 있다. 이 등속 유니버설 조인트는 각 트랙 홈의 양측에 각각 축방향의 롤러 안내면을 갖는 외측 조인트 부재(외륜)와, 반경 방향으로 돌출된 3개의 다리축을 갖는 내측 조인트 부재[삼각대(tripod) 부재]를 갖는다. 이 내측 조인트 부재의 다리축과 외측 조인트 부재의 롤러 안내면 사이에 전동체(롤러)가 회전가능하게 수용되어 있다.
고정식 등속 유니버설 조인트의 하나인 바 필드형 등속 유니버설 조인트(BJ)는 내측 구면에 복수개의 트랙 홈을 원주 방향 등간격으로 축방향을 따라 형성한 외측 조인트 부재(외륜)와, 외측 구면에 외측 조인트 부재의 트랙 홈과 쌍을 이루는 복수개의 트랙 홈을 원주 방향 등간격으로 축방향을 따라 형성한 내측 조인트 부재(내륜)를 갖는다. 외측 조인트 부재의 트랙 홈과 내측 조인트 부재의 트랙 홈 사이에 토크를 전달하는 복수개의 볼이 개재되어 있다. 외측 조인트 부재의 내측 구면과 내측 조인트 부재의 외측 구면 사이에 볼을 유지하는 케이지(cage)가 개재되어 있다.
이들 슬라이딩식 등속 유니버설 조인트 또는 고정식 등속 유니버설 조인트와 축의 연결 구조로는 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경에 축의 축단을 압입하는 구조가 채용되어 있다. 이 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경에 축방향을 따르는 요철로서 암 스플라인을 형성함과 아울러, 축의 축단 외경에도 수 스플라인을 형성한다.
이들 암 스플라인이 형성된 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경과 수 스플라인이 형성된 축의 축단 외경에는 예컨대 고주파 담금질 또는 침탄 담금질에 의해 경화 처리가 실시되어 경화층이 형성되어 있다. 이 경화층의 형성에 의해 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경 및 축의 축단 외경의 강도를 확보하도록 하고 있다.
축의 축단 외경을 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경에 압입해서 수 스플라인과 암 스플라인을 맞물리게 함으로써 축을 내측 조인트 부재에 감합시키고 있다. 이 축과 내측 조인트 부재의 스플라인 감합에 의해 양자간에서 토크를 전달할 수 있게 하고 있다(예컨대, 특허문헌1의 도 2 참조).
또한, 이러한 내측 조인트 부재와 축의 연결 구조에서는 축의 축단부에 부착된 단면이 둥근형인 리테이닝 링을 내측 조인트 부재에 설치된 록킹면에 접촉시킴으로써 빠짐방지로 한 것이 있다(예컨대, 특허문헌2 참조).
특허문헌1: 일본 특허 공개 2003-314580호 공보
특허문헌2: 일본 특허 공개 평8-68426호 공보
상술한 등속 유니버설 조인트의 내측 조인트 부재와 축의 감합 구조에서는 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경에 경화 처리된 암 스플라인을 형성하고, 축의 축단 외경에 경화 처리된 수 스플라인을 형성함으로써 축의 축단 외경을 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경에 압입해서 스플라인 감합시키도록 하고 있다.
그러나, 이들 내측 조인트 부재와 축의 감합 구조는 경화 처리된 암 스플라인과 경화 처리된 수 스플라인에 의한 요철 감합이기 때문에, 덜컹거림이 발생되기 쉽다는 문제가 있고, 이러한 덜컹거림이 있으면, 회전 토크를 확실하게 전달하는 것이 곤란해짐과 아울러, 토크를 단속적으로 부가했을 때, 스플라인의 톱니면이 맞스쳐 스플라인의 피로강도가 저하될 우려가 있었다. 또한, 덜컹거림에 의해 이음이 발생될 우려가 있었다.
또한, 내측 조인트 부재와 축의 연결 구조에 리테이닝 링에 의한 빠짐방지를 제공했을 경우, 축의 리테이닝 링 감합용 홈 가공 및 내측 조인트 부재의 록킹면 가공이 필요로 되어 공정수가 증가됨과 아울러, 리테이닝 링이 필요한 것 때문에 부품점수도 많아져 제품의 비용상승을 초래하고 있었다.
그래서, 본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 제안된 것으로, 그 목적은 축 연결 부위의 덜컹거림이 발생되기 어렵고, 내측 조인트 부재와 축을 견고하게 연결할 수 있는 요철 감합 구조를 갖는 등속 유니버설 조인트를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 등속 유니버설 조인트는 외측 조인트 부재와, 외측 조인트 부재에 내삽되는 내측 조인트 부재와, 외측 조인트 부재와 내측 조인트 부재 사이에 개재해서 토크 전달을 행하는 토크 전달 부재를 구비한 등속 유니버설 조인트에 있어서, 내측 조인트 부재와, 내측 조인트 부재의 축 구멍에 끼워 넣어지는 축을 연결하는 요철 감합 구조를 구비하고, 내측 조인트 부재 또는 축 중 어느 한쪽의 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 상대 부재의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되어 있는 것이다.
본 발명의 등속 유니버설 조인트에 의하면, 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 상대 부재의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되어 있으므로, 이 감합 구조에 있어서 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 생기는 간극이 형성되지 않는다.
상기 내측 조인트 부재는 그 외경측에 고주파 담금질에 의한 경화층을 형성함과 아울러, 내측 조인트 부재의 내경측을 미소성 상태로 하고, 요철 감합 구조는 축의 외경면의 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경면의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되어 있는 것으로 할 수 있다.
이 경우, 내측 조인트 부재의 내경측을 미소성 상태로 하고 있으므로, 내측 조인트 부재의 내경측은 비교적 유연하다. 이 때문에, 축의 외경면의 볼록부를 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경면의 오목부에 감합시킬 때의 감합성(밀착성)의 향상을 도모할 수 있고, 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 생기는 것을 정밀도 좋게 억제할 수 있다. 또한, 내측 조인트 부재는 그 외경측에 경화층을 형성하고 있으므로, 내측 조인트 부재의 강도나 내구성의 향상을 도모할 수 있다. 특히, 경화층을 고주파 담금질에 의해 형성함으로써 내경측의 경화가 방지되고, 내경측의 미소성 상태의 확보가 안정된다. 또한, 축의 외경면의 볼록부에 열처리에 의한 경화층을 형성하고, 축을 축 구멍에 압입하는 것만으로 요철 감합 구조를 확실하게 형성할 수 있다.
상기 요철 감합 구조는 축의 외경면에 축방향으로 연장되는 볼록부를 형성함과 아울러, 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 원주 방향을 따른 오목 홈을 형성하고, 축을 내측 조인트 부재의 축 구멍에 압입해서 축의 볼록부에 의해 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 이 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 축방향으로 단속적으로 형성하고, 축의 볼록부와 내측 조인트 부재의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되는 요철 감합 구조로 할 수 있다.
이 요철 감합 구조에서는 축을 내측 조인트 부재의 축 구멍에 압입함으로써 상대측의 오목부 형성면(내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면)에 축의 볼록부의 형상의 전사를 행하게 된다. 이 때, 볼록부가 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 파들어감으로써 축 구멍이 약간 확경된 상태가 되고, 볼록부의 축방향의 이동을 허용하고, 축방향의 이동이 정지하면, 축 구멍이 원래의 지름으로 리턴되려고 해서 축경하게 된다. 이것에 의해서, 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 상대 부재의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착된다. 이 때문에, 이 감합 구조에 있어서 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 생기는 간극이 형성되지 않는다.
또한, 축을 내측 조인트 부재의 축 구멍에 압입할 때에 생기는 돌출부(압출부)는 이 오목부의 단속부(원주 방향을 따른 오목 홈부)에 있어서 절단되게 된다. 이 때문에, 돌출부에 의한 압입의 방해를 방지할 수 있다. 즉, 돌출부(압출부)를 압출하는 저항이 저감되어 압입 하중이 저감된다. 볼록부에 가해지는 면압이 저감되면, 볼록부의 이지러짐이나 마모가 저감되어 오목부의 성형성이 향상된다. 또한, 요철 감합 구조의 감합 길이를 크게 할 수 있으므로, 비틀림 강도의 향상을 도모할 수 있어 안정된 회전 전달이 가능하게 된다.
상기 요철 감합 구조는 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 축방향으로 연장되는 볼록부를 형성함과 아울러, 축의 외경면에 원주 방향을 따른 오목 홈을 형성하고, 축을 내측 조인트 부재의 축 구멍에 압입해서 내측 조인트 부재의 볼록부에 의해 축의 외경면에 이 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 축방향으로 단속적으로 형성하고, 내측 조인트 부재의 볼록부와 축의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되는 요철 감합 구조로 할 수도 있다.
이 요철 감합 구조에서는 축을 내측 조인트 부재의 축 구멍에 압입함으로써 상대측의 오목부 형성면(축의 외경면)에 내측 조인트 부재의 볼록부의 형상의 전사를 행하게 된다. 이 때, 볼록부가 축의 외경면에 파들어감으로써 축 구멍이 약간 확경된 상태가 되어 볼록부의 축방향의 이동을 허용되고, 축방향의 이동이 정지되면, 축 구멍이 원래의 지름으로 리턴되려고 해서 축경하게 된다. 이것에 의해서, 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 상대 부재의 오목부(축의 외경면)의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착된다. 이 때문에, 이 감합 구조에 있어서 상기 제 1 등속 유니버설 조인트와 마찬가지로, 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 생기는 간극이 형성되지 않는다.
등속 유니버설 조인트로서는 토크 전달 부재에 볼을 이용한 것이여도, 원주 방향으로 마주 향한 롤러 안내면을 갖는 3개의 트랙 홈이 형성된 외측 조인트 부재와, 반경 방향으로 돌출된 3개의 다리축을 구비한 내측 조인트 부재로서의 삼각대 부재와, 상기 다리축에 회전가능하게 외삽됨과 아울러 상기 트랙 홈에 삽입된 토크 전달 부재로서의 롤러를 구비하고, 상기 롤러가 상기 롤러 안내면을 따라 외측 조인트 부재의 축방향으로 이동할 수 있게 한 것(삼각대형 등속 유니버설 조인트)이여도 좋다. 또한, 토크 전달 부재에 볼을 이용한 것은 바 필드형 등속 유니버설 조인트(BJ)나 언더컷 프리(undercut free)형 등속 유니버설 조인트(UJ) 등의 고정식이여도, 또한, 크로스 그루브(cross groove)형 등속 유니버설 조인트(LJ)나 더블 오프셋형 등속 유니버설 조인트(DOJ) 등의 슬라이딩식이어도 좋다. 즉, 바 필드형 등속 유니버설 조인트(BJ), 언더컷 프리형 등속 유니버설 조인트(UJ), 및 더블 오프셋형 등속 유니버설 조인트(DOJ)는 내경면에 축방향으로 연장되는 복수개의 안내 홈을 형성한 외측 조인트 부재로서의 외륜과, 외경면에 축방향으로 연장되는 복수개의 안내 홈을 형성한 내측 부재로서의 내륜과, 상기 외륜의 안내 홈과 상기 내륜의 안내 홈이 협동해서 형성되는 볼 트랙에 배치된 토크 전달 볼과, 상기 토크 전달 볼을 유지하는 포켓을 갖는 유지기를 구비한 것이며, 크로스 그루브형 등속 유니버설 조인트(LJ)는 축선에 대해서 둘레방향의 한쪽으로 비틀어진 안내홈과 둘레방향의 다른쪽으로 비틀어진 안내 홈을 내주면에 교대로 형성한 외측 조인트 부재로서의 외륜과, 외륜의 각 안내 홈과 쌍을 이루어 볼 트랙을 형성하고, 쌍을 이루는 외륜의 안내 홈을 외주면에 교대로 형성한 내측 부재로서의 내륜과, 토크 전달 볼과 볼을 유지하는 유지기를 구비한 것이다.
축의 외경면과 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면 중 어느 한쪽에 설치되어 축방향으로 연장되는 볼록부를 축방향을 따라 다른쪽으로 압입하고, 이 다른쪽에 볼록부에 의해 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성한다. 즉, 상대측의 오목부 형성면에 볼록부의 형상의 전사를 행하게 된다. 이 때, 볼록부가 상대측의 오목부 형성면에 파들어감으로써 축 구멍이 약간 확경된 상태로 되어 볼록부의 축방향의 이동이 허용되고, 축방향의 이동이 정지되면, 축 구멍이 원래의 지름으로 리턴되려고 해서 축경하게 된다. 이것에 의해서, 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 상대 부재의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착된다.
본 발명의 등속 유니버설 조인트는 상기 외측 조인트 부재의 트랙 홈 또는 내측 조인트 부재의 트랙 홈 중 어느 한쪽을 냉간 단조 마무리에 의해 형성하고, 상기 외측 조인트 부재, 내측 조인트 부재, 볼 및 케이지로 이루어지는 구성 요소를 랜덤 매칭으로 맞붙일 수 있다. 내측 조인트 부재와, 내측 조인트 부재의 축 구멍에 끼워 넣어지는 축은 상술한 바와 같이 요철 감합 구조를 통해서 연결되고, 내측 조인트 부재 또는 축 중 어느 한쪽의 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 상대 부재의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착된다.
즉, 각 구성 요소를 랜덤 매칭으로 조합시키고, 외측 조인트 부재의 트랙 홈 또는 내측 조인트 부재의 트랙 홈 중 어느 한쪽을 냉간 단조 마무리에 의해 형성한다. 이것에 의해서, 트랙 홈의 형성을 위해서 냉간 단조 마무리만을 행하고, 종래에 행하고 있었던 선삭이나 열처리 후의 연삭 마무리가 불필요하게 되므로, 등속 유니버설 조인트의 저비용화를 도모할 수 있다.
여기서, 「랜덤 매칭」이란 다수개의 외측 조인트 부재, 내측 조인트 부재, 볼 및 케이지 중에서 PCD 간극 등이 규정 값의 범위 내에 수용되도록 그들 외측 조인트 부재, 내측 조인트 부재, 볼 및 케이지로 이루어지는 구성 요소를 선택해서 조합시키는 선택 조합을 행하지 않고, 트랙 홈을 냉간 단조 마무리에 의해 형성한 외측 조인트 부재 및 내측 조인트 부재를 임의로 조합시키는 것을 의미한다.
PCD 간극이 규정 값의 범위 내에 수용되도록 함으로써 덜컹거림을 필요 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 내측 조인트 부재와 축을 타이트 핏(tight fit) 감합시키지 않고 냉간 단조 마무리와 랜덤 매칭(매칭 폐지)을 행하면, 전체 덜컹거림이 커진다. 이 때문에, 타이트 핏 감합을 채용하지 않을 경우에는 랜덤 매칭을 적용하는 것이 곤란해진다.
등속 유니버설 조인트로서는 바 필드형 등속 유니버설 조인트(BJ)나 언더컷 프리형 등속 유니버설 조인트(UJ) 등의 고정식이여도, 더블 오프셋형 등속 유니버설 조인트(DOJ) 등의 슬라이딩식이어도 좋다. BJ는 각 트랙 홈의 전체 영역이 곡선 형상으로 되어 있고, UJ는 각 트랙 홈의 한쪽의 단부가 축선과 평행한 스트레이트 형상으로 되어 있다.
내측 조인트 부재의 내경축 구멍과 축간의 요철 감합 구조에 있어서 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 생기는 간극이 형성되지 않음과 아울러, 외측 조인트 부재의 트랙 홈과 이것에 협동하는 내측 조인트 부재의 트랙 홈으로 형성된 볼 트랙의 PCD 간극을 -0.02~+0.3㎜로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 외측 조인트 부재, 내측 조인트 부재, 축, 볼 및 케이지로 이루어지는 각 구성 요소간에서의 덜컹거림을 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다. 특히, 타이트 핏 감합과, PCD 간극을 이와 같이 설정함으로써 덜컹거림을 필요 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 이 PCD 간극이 -0.02㎜보다 작으면 등속 유니버설 조인트의 작동성을 확보하는 것이 곤란하게 되고, 반대로 +0.3㎜보다 크면 내측 조인트 부재와 축 사이의 덜컹거림을 없앴더라도 등속 유니버설 조인트의 전체 덜컹거림이 커지고, 그것에 기인하는 토크 전달 손실이나 이음 등의 문제가 우려된다.
또한, 외측 조인트 부재의 트랙 홈 및 내측 조인트 부재의 트랙 홈의 횡단면 형상은 볼과 앵귤러(angular) 접촉하는 고딕 아치 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 트랙 홈에 대한 볼의 접촉 상태를 안정화시킬 수 있게 된다.
축에 볼록부를 형성함과 아울러, 적어도 이 볼록부의 축방향 단부의 경도를 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경부보다 높게 해서 상기 축을 내측 조인트 부재의 축 구멍에 볼록부의 축방향 단부측으로부터 압입함으로써 이 볼록부에 의해 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경면에 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성해도 좋다. 또한, 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 볼록부를 형성함과 아울러, 적어도 이 볼록부의 축방향 단부의 경도를 축의 외경부보다 높게 해서 상기 내측 조인트 부재측의 볼록부를 그 축방향 단부측으로부터 축에 압입함으로써 이 볼록부에 의해 축의 외경면에 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성해도 좋다.
상기 압입에 의한 오목부 형성에 의해 생기는 돌출부를 수납하는 포켓부를 축에 형성하는 것이 바람직하다. 이 때, 압입에 의한 오목부 형성에 의해 생기는 돌출부를 수납하는 포켓부를 축에 형성하거나, 포켓부를 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 형성하거나 할 수 있다. 여기서, 돌출부는 볼록부의 오목부 감합 부위가 감입(감합)되는 오목부의 용량의 재료분이며, 형성되는 오목부로부터 압출된 것, 오목부를 형성하기 위해 절삭된 것, 또는 압출된 것과 절삭된 것의 양자 등으로 구성된다.
또한, 상기 돌출부를 수납하는 포켓부를 축의 볼록부의 압입 시단측에 형성함과 아울러, 이 포켓부의 볼록부 반대측에 내측 조인트 부재의 축 구멍과의 센터링(centering)용 플랜지부를 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 볼록부의 돌출 방향 중 어느 한쪽의 부위가 오목부 형성 전의 오목부 형성면의 위치에 대응한다. 이 때, 복수개의 볼록부의 정점을 연결하는 원호의 최대 직경 치수를 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경 치수보다 크게 함과 아울러, 볼록부간의 축 외경면의 최대 외경 치수를 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경 치수보다 작게 하거나, 축 구멍의 볼록부의 정점을 연결하는 원호의 최소 직경 치수를 축의 내측 조인트 부재 끼워넣음부의 외경 치수보다 작게 함과 아울러, 볼록부간의 축 구멍 내경면의 최소 내경 치수를 축의 내측 조인트 부재 끼워넣음부의 외경 치수보다 크게 하는 경우가 있다.
볼록부의 돌출방향 중간 부위의 둘레방향 두께를 둘레방향으로 서로 이웃하는 볼록부간에 있어서의 상기 중간 부위에 대응하는 위치에서의 둘레방향 치수보다 작게 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 설정함으로써 볼록부의 돌출방향 중간 부위의 둘레방향 두께의 총합을 둘레방향으로 서로 이웃하는 볼록부 사이에 감합되는 상대측의 볼록부에 있어서의 상기 중간 부위에 대응하는 위치에서의 둘레방향 두께의 총합보다 작게 한다.
상기 볼록부측의 축방향의 적어도 일부에 축방향에 걸친 요철부를 형성하는 것도 바람직하다. 또한, 상기 볼록부측의 축방향에 걸친 요철부를 톱니 형상으로 형성하는 경우가 있다.
<발명의 효과>
본 발명의 요철 감합 구조에서는 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 생기는 간극이 형성되지 않으므로, 감합 부위 전체가 회전 토크 전달에 기여하여 안정된 회전 토크 전달이 가능하고, 스플라인의 톱니면의 맞스침에 의한 스플라인의 피로강도의 저하를 회피할 수 있어 내구성이 우수하다. 또한, 이음의 발생도 생기지 않게 된다. 또한, 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 간극 없이 밀착되어 있으므로, 토크 전달 부위의 강도가 향상되고, 등속 유니버설 조인트를 경량, 콤팩트하게 할 수 있다.
축의 외경면과 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면 중 어느 한쪽에 형성되는 볼록부를 축방향을 따라 다른쪽으로 압입하고, 이 다른쪽에 볼록부에 의해 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성할 수 있다. 이 때문에, 요철 감합 구조를 확실하게 형성할 수 있다. 또한, 오목부가 형성되는 부재에는 스플라인부 등을 형성해 둘 필요가 없고, 생산성이 우수하며, 또한 스플라인끼리의 위상 맞춤을 필요로 하지 않고, 조립성의 향상을 도모함과 아울러, 압입시의 톱니면의 손상을 회피할 수 있고, 안정된 감합 상태를 유지할 수 있다.
또한, 축에 볼록부를 형성함과 아울러, 볼록부측의 경도를 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경부보다 높게 하는 것이면, 압입시에 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경면으로의 오목부 형성이 용이하게 된다. 또한, 축측의 경도를 높게 할 수 있고, 축의 비틀림 강도를 향상시킬 수 있다. 또한, 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 볼록부를 형성함과 아울러, 이 볼록부측의 축방향 단부의 경도를 축의 외경부보다 높게 하는 것이면, 압입시에 축측 외경면으로의 오목부 형성이 용이하게 된다. 축측의 경도 처리(열처리)를 행할 필요가 없으므로, 축의 생산성이 우수하다.
압입에 의한 오목부 형성에 의해 생기는 돌출부를 수납하는 포켓부를 형성함으로써 돌출부를 이 포켓 내에 유지할 수 있어 돌출부가 등속 유니버설 조인트 내에 들어가는 일이 없다. 즉, 돌출부를 포켓부에 수납한 채로 해 둘 수 있고, 돌출부의 제거 처리를 행할 필요가 없고, 조립 작업 공정수의 감소를 도모할 수 있어 조립 작업성의 향상 및 비용 저감을 도모할 수 있다.
또한, 포켓부의 축방향 볼록부 반대측에 센터링용 플랜지부를 형성함으로써 포켓부 내의 돌출부의 플랜지부측으로의 튀어나감이 없어져 돌출부의 수납이 보다 안정된 것이 된다. 또한, 플랜지부는 센터링용이므로, 코어 어긋남을 방지하면서 축을 내측 조인트 부재에 압입할 수 있다. 이 때문에, 내측 조인트 부재와 축을 고정밀도로 연결할 수 있어 안정된 토크 전달이 가능하게 된다.
또한, 볼록부의 돌출 방향의 어느 하나의 부위가 오목부 형성 전의 오목부 형성면 상에 배치되도록 함으로써 볼록부가 압입시에 오목부 형성면에 파들어가서 오목부를 확실하게 형성할 수 있다.
볼록부의 돌출방향 중간 부위의 둘레방향 두께를 둘레방향으로 서로 이웃하는 볼록부간에 있어서의 상기 중간 부위에 대응하는 위치에서의 치수보다 작게 함으로써 오목부가 형성되는 측의 볼록부(형성되는 오목부간의 볼록부)의 돌출방향 중간 부위의 둘레방향 두께를 크게 할 수 있다. 이 때문에, 상대측의 볼록부(오목부가 형성되는 것에 의한 오목부간의 경도가 낮은 볼록부)의 전단 면적을 크게 할 수 있고, 비틀림 강도를 확보할 수 있다. 또한, 경도가 높은 측의 볼록부의 톱니 두께가 작으므로, 압입 하중을 작게 할 수 있어 압입성의 향상을 도모할 수 있다.
볼록부측의 축방향의 적어도 일부에 축방향에 걸친 요철부를 형성함으로써 압입했을 때에 경도가 작은 측(볼록함이 감합되는 오목부가 형성되는 측)에 축방향에 걸친 요철부가 축방향을 따라 파들어가게 된다. 이 파들어감에 의해 내측 조인트 부재에 대한 축의 축방향의 빠짐방지를 구성할 수 있다. 또한, 요철부를 톱니 형상으로 함으로써 경도가 작은 측에 톱니가 보다 파들어가므로, 보다 강고한 빠짐방지 기구가 된다. 이 때문에, 안정된 연결상태를 유지할 수 있고, 등속 유니버설 조인트의 고품질화를 도모할 수 있다. 또한, 축방향에 걸친 요철부에 의해 빠짐방지를 구성할 수 있으므로, 축에 리테이닝 링 감합용 홈 및 내측 조인트 부재에 록킹면을 형성할 필요가 없어져 가공 공정수 및 부품점수의 감소를 도모할 수 있고, 생산 비용의 저감 및 조립 작업성의 향상을 달성할 수 있다.
도 1은 요철 감합 구조를 이용한 본 발명의 등속 유니버설 조인트의 단면도이다.
도 2는 요철 감합 구조의 분해 상태의 단면도이다.
도 3은 등속 유니버설 조인트의 요철 감합 구조를 나타내고, (a)는 확대 단면도이며, (b)는 (a)의 X부 확대도이다.
도 4는 등속 유니버설 조인트에 연결되는 축의 요부 측면도이다.
도 5는 축의 정면도이다.
도 6은 요철 감합 구조의 변형예를 나타내는 요부를 확대한 단면도이다.
도 7은 다른 요철 감합 구조의 단면도이다.
도 8은 도 7의 요철 감합 구조의 요부를 확대한 단면도이다.
도 9는 도 7의 분해 상태의 단면도이다.
도 10은 또 다른 요철 감합 구조의 단면도이다.
도 11은 도 10에 나타내는 요철 감합 구조의 요부를 확대한 단면도이다.
도 12는 도 10에 나타내는 요철 감합 구조의 조립 상태의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 요철 감합 구조를 구성하는 다른 내륜의 단면도이다.
도 14는 도 13에 나타내는 등속 유니버설 조인트의 내륜의 요부를 확대한 단 면도이다.
도 15A는 본 발명의 요철 감합 구조를 이용하는 삼각대형 등속 유니버설 조인트의 내측 조인트 부재를 나타내고, (a)는 정면도이며, (b)는 단면도이고, (c)는 (b)의 Z-Z 단면도이다.
도 15B는 삼각대형 등속 유니버설 조인트의 내측 조인트 부재의 제 1 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 15C는 삼각대형 등속 유니버설 조인트의 내측 조인트 부재의 제 2 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 16은 다른 요철 감합 구조의 단면도이다.
도 17은 도 16의 Y부 확대도이다.
도 18은 요철 감합 구조의 변형예를 이용한 등속 유니버설 조인트의 단면도이다.
도 19는 요철 감합 구조의 분해 상태의 단면도이다.
도 20은 등속 유니버설 조인트의 요철 감합 구조를 나타내고, (a)는 확대 단면도이며, (b)는 (a)의 요부 확대도이다.
도 21은 등속 유니버설 조인트의 내륜의 오목 홈에 있어서의 단면도이다.
도 22는 등속 유니버설 조인트에 연결되는 축의 단면도이다.
도 23은 오목부를 단속적으로 가공했을 경우의 오목부 성형 길이와 압입력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 24는 오목부를 연속적으로 가공했을 경우의 오목부 성형 길이와 압입력의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 25는 본 발명의 다른 변형 실시형태를 나타내는 요철 감합 구조의 단면도이다.
도 26은 도 25의 분해 상태의 단면도이다.
도 27은 본 발명의 또 다른 변형 실시형태를 나타내는 요철 감합 구조의 단면도이다.
도 28은 도 27에 나타내는 요철 감합 구조의 요부를 확대한 단면도이다.
도 29는 도 27에 나타내는 요철 감합 구조의 조립 상태의 단면도이다.
도 30은 도 27에 나타내는 요철 감합 구조의 조립 상태의 단면도이다.
도 31은 도 27에 나타내는 요철 감합 구조의 조립 상태의 요부를 확대한 단면도이다.
도 32는 본 발명의 또 다른 변형 실시형태를 나타내는 요철 감합 구조의 단면도이다.
도 33은 도 32에 나타내는 요철 감합 구조의 조립 상태의 단면도이다.
도 34는 도 32에 나타내는 요철 감합 구조를 구성하는 내륜의 단면도이다.
도 35는 도 32에 나타내는 요철 감합 구조의 요부 단면도이다.
도 36은 오목 홈의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 37은 등속 유니버설 조인트의 횡단면도이다.
도 38은 트랙 홈의 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 39는 언더컷 프리형 등속 유니버설 조인트의 종단면도이다.
도 40은 DOJ 타입의 등속 유니버설 조인트의 종단면도이다.
도 41은 요철 감합 구조의 제 6 변형예를 나타내는 단면도이다.
도 42는 도 41의 요부 확대도이다.
본 발명의 실시형태를 이하에 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시형태는 고정식(바 필드형) 등속 유니버설 조인트(BJ)에 적용했을 경우를 예시하지만, 다른 고정식 등속 유니버설 조인트, 예컨대 언더컷 프리형 등속 유니버설 조인트(UJ)에 적용가능하고, 또한, 슬라이딩식 등속 유니버설 조인트, 예컨대, 크로스 그루브형 등속 유니버설 조인트(LJ)나 더블 오프셋형 등속 유니버설 조인트(DOJ), 삼각대형 등속 유니버설 조인트(TJ)에도 적용가능하다.
도 1은 요철 감합 구조를 이용한 바 필드형 등속 유니버설 조인트의 전체 구성을 예시한다. 이 등속 유니버설 조인트는 외측 조인트 부재로서의 외륜(1)과, 외륜(1)의 내삽되는 내측 조인트 부재로서의 내륜(2)과, 외륜(1)과 내륜(2) 사이에 개재해서 토크를 전달하는 토크 전달 부재로서의 볼(3)과, 외륜(1)과 내륜(2) 사이에 개재해서 볼(3)을 유지하는 케이지(4)를 주요한 부재로 하여 구성된다. 이 고정식 등속 유니버설 조인트를 드라이브 샤프트에 적용할 경우, 외륜(1)을 차륜 베어링 장치(도시 생략)에 결합시키고, 내륜(2)에 본 발명에 따른 요철 감합 구조(M)로 축(5)을 결합시킴으로써 외륜(1)과 내륜(2)의 회전축이 각도를 이룬 상태에서도 등속으로 토크를 전달하도록 되어 있다.
외륜(1)은 마우스부(6)와 스템부(7)로 이루어지고, 스템부(7)에 의해 차륜 베어링 장치와 토크 전달 가능하게 결합된다. 마우스부(6)는 일단에서 개구된 그릇 형상이고, 그 내측 구면(8)에 축방향으로 연장된 복수개의 트랙 홈(9)이 원주 방향 등간격으로 형성되어 있다. 그 트랙 홈(9)은 마우스부(6)의 개구단까지 연장되어 있다. 내륜(2)은 그 외측 구면(10)에 축방향으로 연장된 복수개의 트랙 홈(11)이 원주 방향 등간격으로 형성되어 있다. 그 트랙 홈(11)은 내륜(2)의 축방향으로 커팅되어 있다.
외륜(1)의 트랙 홈(9)과 내륜(2)의 트랙 홈(11)은 쌍을 이루고, 각 쌍의 트랙 홈(9,11)으로 구성되는 볼 트랙에 1개씩 토크 전달 요소로서의 볼(3)이 구름 이동 가능하게 조립되어 있다(6개 볼의 경우의 단면을 도 37에 나타냄). 볼(3)은 외륜(1)의 트랙 홈(9)과 내륜(2)의 트랙 홈(11) 사이에 개재해서 토크를 전달한다. 케이지(4)는 외륜(1)과 내륜(2) 사이에 슬라이딩 가능하게 개재되고, 외측 구면(4a)에 의해 외륜(1)의 내측 구면(8)과 접하고, 내측 구면(4b)에 의해 내륜(2)의 외측 구면(10)과 접한다.
상술한 바와 같이 내륜(2)은 그 축 구멍(22)에 축(5)의 단부(5a)를 압입함으로써 축(5)과 토크 전달 가능하게 결합되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 제 1 실시형태의 요철 감합 구조(M)를 통해서 축(5)과 내륜(2)이 연결된다. 또한, 이 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)(도 2 참조)은 냉간 단조 마무리에 의해 형성되어 있지만, 선삭, 연마 마무리에 의해 형성되어 있어도 된다.
요철 감합 구조(M)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 예컨대, 축(5)측에 형성되어 축방향으로 연장되는 볼록부(35)와, 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)에 형성되는 오목부(36)로 이루어지고, 볼록부(35)와 그 볼록부(35)에 감합되는 내륜(2)의 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38) 전체 영역이 밀착되어 있다. 복수개의 볼록부(35)가 둘레방향을 따라 소정 피치로 배치되고, 내륜(2)의 내경면(37)에 볼록부(35)가 감합되는 복수개의 오목부(36)가 둘레방향을 따라 형성되어 있다. 즉, 둘레방향 전체 둘레에 걸쳐 볼록부(35)와 이것에 감합되는 오목부(36)가 밀착 감합되어 있다.
이 경우, 볼록부의 돌출 방향 중 어느 한쪽의 부위(도면의 예에서는 돌출 방향 중간부)가 오목부 형성 전의 오목부 형성면의 위치에 대응하는 것이다. 즉, 각 볼록부(35)는 그 단면이 볼록 R 형상의 정점을 갖는 삼각 형상(산 형상)이며, 각 볼록부(35)와 내륜(2)의 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38)는 도 3(b)에 나타내는 범위(A)이고, 단면에 있어서의 산형의 중복부로부터 산정에 이르는 범위이다. 또한, 둘레방향의 서로 이웃하는 볼록부(35) 사이에 있어서 내륜(2)의 내경면(37)보다 내경측에 간극(40)이 형성되어 있다. 또한, 볼록부(35) 전체 수의 돌출 방향 중간부가 오목부 형성 전의 오목부 형성면의 위치에 대응하지 않고 일부가 대응하는 것이어도 좋다.
본 발명에서는, 요철 감합 구조(M)는 볼록부(35)와 내륜(2)의 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38) 전체 영역이 밀착되어 있으므로, 이 요철 감합 구조(M)에 있어서 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 생기는 간극이 형성되지 않는다. 이 때문에, 감합 부위 전체가 회전 토크 전달에 기여하고, 안정된 회전 토크 전달이 가능하며, 스플라인의 톱니면의 맞스침 의한 스플라인의 피로강도의 저하를 회 피할 수 있어 내구성이 우수하다. 또한, 이음의 발생도 생기지 않는다. 또한, 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 간극 없이 밀착되어 있으므로, 토크 전달 부위의 강도가 향상되고, 등속 유니버설 조인트를 경량, 콤팩트하게 할 수 있다.
이어서, 요철 감합 구조(M)의 감합 방법을 설명한다. 이 경우, 도 4와 도 5에 나타내는 바와 같이, 축(5)의 단부(5a)의 외경부에는 열경화 처리를 실시하고, 이 경화층(S)에 축방향을 따르는 볼록부(41a)와 오목부(41b)로 이루어지는 스플라인(41)을 형성한다. 이 때문에, 스플라인(41)의 볼록부(41a)가 경화 처리되어 이 볼록부(41a)가 요철 감합 구조(M)의 볼록부(35)가 된다. 이 때, 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)에 있어서는 열경화 처리를 행하지 않는 미경화부로 한다. 이 열경화 처리로서는 고주파 담금질이나 침탄 담금질 등의 여러가지의 열처리를 채용할 수 있다. 여기서, 고주파 담금질이란 고주파 전류가 흐르고 있는 코일 중에 담금질에 필요한 부분을 넣고, 전자 유도 작용에 의해 줄 열을 발생시켜 전도성 물체를 가열하는 원리를 응용한 담금질 방법이다. 또한, 침탄 담금질이란 저탄소재료의 표면으로부터 탄소를 침입/확산시켜 그 후에 담금질을 행하는 방법이다. 또한, 도 4와 도 5에 있어서 파선에 의한 해칭부가 경화층(S)을 나타내고 있다. 경화층(S)과 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)의 미경화부의 경도차는 HRC로 30포인트 이상으로 한다. 축(5)의 스플라인(41)의 모듈을 0.5 이하의 작은 톱니로 한다. 여기서, 모듈이란 피치 원 직경을 톱니 수로 나눈 것이다. 또한, 도 2와 도 3에 나타내는 바와 같이, 내륜(2)은 트랙 홈 및 트랙 홈간의 외측 구면에 고주파 담금질에 의해 경화층(S1)(크로스 해칭부)이 형성되고, 그 축 구멍(22)의 내경면(37)을 미경화로 하고 있다. 고주파 담금질을 행하면, 표면은 단단하고, 내부는 소재의 경도 그대로로 할 수 있고, 내륜(2)의 내경측을 미소성 상태로 유지할 수 있다. 이 때문에, 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)측에 있어서는 열경화 처리를 행하지 않는 미경화부(미소성 상태)로 한다.
볼록부(35)의 돌출 방향 중 어느 한쪽의 부위가 오목부 형성 전의 오목부 형성면[이 경우, 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)]의 위치에 대응하고 있다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 축 구멍(22)의 내경면(37)의 내경 치수(D)를 볼록부(35)의 최대 외경 치수, 즉 스플라인(41)의 볼록부(41a)인 상기 볼록부(35)의 정점을 연결하는 원의 최대 직경 치수(외접원 직경)(D1)보다 작고, 서로 이웃하는 볼록부간의 축 외경면의 최대 외경 치수, 즉 스플라인(41)의 오목부(41b)의 바닥을 연결하는 원의 최대 직경 치수(D2)보다 크게 설정된다. 즉, D2<D<D1로 된다. 스플라인(41)은 종래부터의 공지 공용의 수단인 전조 가공, 절삭 가공, 프레스 가공, 인발 가공 등의 여러가지의 가공 방법에 의해 형성할 수 있다.
요철 감합 구조(M)의 감합 방법은, 우선 도 2에 나타내는 바와 같이, 내륜(2)의 축심과 축(5)의 축심을 맞춘 상태에서 내륜(2)에 대하여 축(5)을 삽입(압입)해 간다. 이 때, 축 구멍(22)의 내경면(37)의 내경 치수(D)와, 볼록부(35)의 최대 외경 치수(D1)와, 스플라인(41)의 오목부의 최대 외경 치수(D2)가 상기한 바와 같은 관계이며, 또한, 볼록부(35)의 경도가 축 구멍(22)의 내경면(37)의 경도보다도 30포인트 이상 크므로, 축(5)을 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입해 가면, 이 볼록부(35)가 내경면(37)에 파들어가고, 볼록부(35)는 이 볼록부(35)가 감합되는 오목 부(36)를 축방향을 따라 형성해 가게 된다.
이것에 의해서, 도 3(a)(b)에 나타내는 바와 같이, 축(5)의 단부(5a)의 볼록부(35)와 내륜(2)의 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38) 전체 영역이 밀착되어 있는 감합 상태를 구성할 수 있다. 즉, 상대측의 오목부 형성면[이 경우, 축 구멍(22)에 내경면(37)]에 볼록부(35)의 형상의 전사를 행하게 되어 요철 감합 구조(M)를 형성할 수 있다.
상기 실시형태와 같이, 축(5)에 형성하는 스플라인(41)은 모듈이 0.5 이하인 작은 톱니를 이용했으므로, 이 스플라인(41)의 성형성의 향상을 도모할 수 있음과 아울러, 압입 하중의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 볼록부(35)를 이러한 종류의 축에 통상 형성되는 스플라인을 가지고 구성할 수 있으므로, 저비용으로 간단하게 이 볼록부(35)를 형성할 수 있다.
또한, 축(5)을 내륜(2)에 압입해 감으로써 오목부(36)를 형성해 가면, 이 오목부(36)측에 가공 경화가 생긴다. 여기서, 가공 경화란 물체에 소성 변형(소성 가공)을 주면, 변형의 정도가 증가함에 따라 변형에 대한 저항이 증대되고, 변형을 받지 않은 재료보다 단단해지는 것을 말한다. 이 때문에, 압입시에 생기는 소성 변형에 의해 오목부(36)측의 내륜(2)의 내경면(37)이 경화되고, 회전 토크 전달성의 향상을 도모할 수 있다.
그런데, 상기 도 3에 나타내는 스플라인(41)에서는 볼록부(41a)의 피치와 오목부(41b)의 피치가 동일하게 설정된다. 이 때문에, 상기 실시형태에서는, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 볼록부(35)의 돌출방향 중간 부위의 둘레방향 두께(L)와, 둘레방향으로 서로 이웃하는 볼록부(35) 사이에 있어서의 상기 중간 부위에 대응하는 위치에서의 둘레방향 치수(L0)가 거의 동일하게 되어 있다.
이것에 대해서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 볼록부(35)의 돌출방향 중간 부위의 둘레방향 두께(L2)는 둘레방향으로 서로 이웃하는 볼록부(35) 사이에 있어서의 상기 중간 부위에 대응하는 위치에서의 둘레방향 치수(L1)보다 작은 것이어도 된다. 즉, 축(5)에 형성되는 스플라인(41)에 있어서 볼록부(35)의 돌출방향 중간 부위의 둘레방향 두께(톱니 두께)(L2)를 볼록부(35) 사이에 감합되는 상대측 즉 내륜(2)측의 볼록부(43)의 돌출방향 중간 부위의 둘레방향 두께(톱니 두께)(L1)보다 작게 하고 있다.
따라서, 축(5)측의 볼록부(볼록 톱니)(35)의 톱니 두께의 총합(ΣB1+B2+B3+…)을 내륜(2)측의 전체 둘레에 있어서의 볼록부(43)의 톱니 두께의 총합(ΣA1+A2+A3+…)보다 작게 설정하고 있다. 이것에 의해서, 내륜(2)측의 볼록부(43)의 전단 면적을 크게 할 수 있고, 비틀림 강도를 확보할 수 있다. 또한, 볼록부(35)의 톱니 두께가 작으므로, 압입 하중을 작게 할 수 있고, 압입성의 향상을 도모할 수 있다. 볼록부(35)의 둘레방향 두께의 총합을 상대측의 볼록부(43)에 있어서의 둘레방향 두께의 총합보다 작게 할 경우, 전체 볼록부(35)의 둘레방향 두께(L2)를 둘레방향으로 서로 이웃하는 볼록부(35) 사이에 있어서의 둘레방향의 치수(L1)보다 작게 할 필요가 없다. 즉, 복수개의 볼록부(35) 중 임의의 볼록부(35)의 둘레방향 두께가 둘레방향으로 서로 이웃하는 볼록부간에 있어서의 둘레방향의 치수와 동일하거나 이 둘레방향의 치수보다 크더라도 총합으로 작으면 된다. 또한, 도 6에 있어 서의 볼록부(35)는 단면 사다리꼴(후지산 형상)로 하고 있다.
또한, 내륜(2)은 그 내경측을 미소성 상태로 유지하고 있으므로, 내륜(2)의 내경측은 비교적 유연하다. 이 때문에, 축(5)을 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입할 때, 축(5)의 외경면의 볼록부(35)에 의해 축 구멍 내경면(37)에 볼록부(35)에 밀착 감합되는 오목부(36)의 성형성이 양호하고, 축(5)의 외경면의 볼록부(35)를 내륜의 축 구멍 내경면의 오목부(36)에 감합시킬 때의 감합성(밀착성)의 향상을 도모할 수 있고, 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 생기는 것을 정밀도 좋게 억제할 수 있다. 또한, 내륜(2)은 그 외경측에 경화층(S1)을 형성하고 있으므로, 내륜(2)의 강도나 내구성의 향상을 도모할 수 있다. 특히, 경화층(S1)을 고주파 담금질에 의해 형성함으로써 내경측의 경화가 방지되고, 내경측의 미소성 상태의 확보가 안정된다.
이어서, 도 7은 다른 실시형태를 나타내고, 이 요철 감합 구조(M)는 축(5)의 볼록부(35), 즉 스플라인(41)의 볼록부(41a)에, 축방향의 일부에 축방향에 걸친 요철부(55)가 형성된다. 이 경우, 요철부(55)는 축방향으로 따르는 톱니 형상으로 형성되어 있다. 이 경우, 볼록부(볼록 톱니)(55a)는 그 축방향의 단면이 축 끝면측을 경사면으로 한 직각 삼각 형상으로 되는 것이다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 내륜(2)의 축심과 축(5)의 축심을 맞추어 이 요철부(55)를 구비한 축(5)을 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입하면, 축(5)측의 볼록부(35)에 의해 내륜(2)에 오목부(36)를 형성하게 되지만, 이 경우, 요철부(55)가 내륜(2)측에 형성되는 오목부(36)의 저부에 파들어간다. 즉, 압입시에 확경되어 있 었던 내륜(2)의 축 구멍(22)이 압입 완료시에는 원래의 상태로 리턴되도록 축경된다. 이 때문에, 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면측으로부터 도 8의 화살표와 같이 요철부(55)에 대하여 가압력(축경력)이 작용해서 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면에 요철부(55)의 볼록부(55a)가 파들어간다.
볼록부(35)측의 축방향의 적어도 일부에 축방향에 걸친 요철부(55)를 형성함으로써 압입했을 때에 경도가 작은 측[볼록부(35)가 감합되는 오목부(36)가 형성되는 측]에 축방향에 걸친 요철부(55)가 축방향을 따라 파들어가게 된다. 이 파들어감에 의해 내측 조인트 부재에 대한 축(5)의 축방향의 빠짐방지를 구성할 수 있다. 또한, 요철부(55)를 톱니 형상으로 함으로써 경도가 작은 측에 톱니가 보다 파들어가므로 보다 강고한 빠짐방지 기구가 된다. 이 때문에, 안정된 연결상태를 유지할 수 있고, 등속 유니버설 조인트의 고품질화를 도모할 수 있다. 또한, 축방향에 걸친 요철부(55)에 의해 빠짐방지를 구성할 수 있으므로, 축(5)에 리테이닝 링 감합용 홈 및 내측 조인트 부재에 록킹면을 형성할 필요가 없어져 가공 공정수 및 부품점수의 감소를 도모할 수 있어서 생산 비용의 저감 및 조립 작업성의 향상을 달성할 수 있다.
그런데, 내륜(2)에 대해서 축(5)을 압입해 가면, 볼록부(35)에 의해 형성되는 오목부(36)로부터 재료가 돌출되어 도 10에 나타나 있는 바와 같은 돌출부(45)가 형성된다. 돌출부(45)는 볼록부(35)의 감합 접촉 부위(38)가 감입(감합)되는 오목부(36)의 용량의 재료분이며, 형성되는 오목부(36)로부터 압출된 것, 오목부(36)를 형성하기 위해 절삭된 것, 또는 압출된 것과 절삭된 것의 양자 등으로 구성된 다.
이 때문에, 상기 도 1에 나타내는 등속 유니버설 조인트에서는 내륜(2)에 축(5)을 맞붙인 후, 이 돌출부(45)의 제거 작업을 필요로 하고 있었다. 그래서, 도 10에 나타내는 다른 실시형태에서는 돌출부(45)를 수납하는 포켓부(50)를 축(5)에 설치하고 있다.
즉, 축(5)의 스플라인(41)의 축단 가장자리에 둘레방향 홈(51)을 형성함으로써 포켓부(50)를 형성하고 있다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 둘레방향 홈(51)은 그 스플라인(41)측의 측벽(51a)이 축방향에 대해서 직교하는 평면이고, 스플라인 반대측의 측면(51b)이 홈 바닥(51c)으로부터 스플라인 반대측을 향해서 확경되는 테이퍼면이다.
또한, 이 측면(51b)보다 스플라인 반대측에는 센터링용 원반상의 플랜지부(52)가 형성되어 있다. 플랜지부(52)의 외경 치수가 축 구멍(22)의 구멍 지름과 동일 내지 축 구멍(22)의 구멍 지름(D)보다 약간 작게 설정된다. 이 경우, 플랜지부(52)의 외경면(52a)과 축 구멍(22)의 내경면(37) 사이에 미소 간극(t)이 형성되어 있다.
이 도 10에 나타내는 내륜(2)이여도, 도 12에 나타내는 바와 같이, 내륜(2)의 축심과 축(5)의 축심을 맞추어 축(5)을 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입해 가면, 축(5)측의 볼록부(35)에 의해 내륜(2)측에 오목부(36)를 형성하게 된다. 이 때, 생기는 돌출부(45)는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 말리면서 포켓부(50) 내에 수납되어 간다.
이와 같이, 상기 압입에 의한 오목부 형성에 의해 생기는 돌출부(45)를 수납하는 포켓부(50)를 형성함으로써 돌출부(45)를 이 포켓부(50) 내에 유지할 수 있어 등속 유니버설 조인트 내에 들어가는 일이 없다. 즉, 돌출부(45)를 포켓부(50)에 수납한 채로 해 둘 수 있고, 돌출부(45)의 제거 처리를 행할 필요가 없으며, 조립 작업 공정수의 감소를 도모할 수 있어서 조립 작업성의 향상 및 비용 저감을 도모할 수 있다.
또한, 포켓부(50)의 볼록부 반대측에 내륜(2)의 축 구멍(22)과의 센터링용 플랜지부(52)를 형성함으로써 포켓부(50) 내의 돌출부(45)의 플랜지부(52)측으로의 튀어나감이 없게 되어 돌출부(45)의 수납이 보다 안정된 것으로 된다. 또한, 플랜지부(52)는 센터링용이므로, 코어 어긋남을 방지하면서 축부를 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입할 수 있다. 이 때문에, 내륜(2)과 축(5)을 고정밀도로 연결할 수 있어 안정된 토크 전달이 가능하게 된다.
상기 플랜지부(52)는 압입시의 센터링용이므로, 그 외경 치수는 내륜(2)의 구멍 지름보다 약간 작은 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 플랜지부(52)의 외경 치수가 내륜(2)의 구멍 지름과 동일하거나 내륜(2)의 구멍 지름보다 크면, 플랜지부(52) 자체를 내륜(2)의 축 구멍에 압입하게 된다. 또한, 플랜지부(52)의 외경 치수가 축 구멍의 구멍 지름보다 지나치게 작으면 센터링용으로서 기능하지 않는다. 이 때문에, 플랜지부(52)의 외경면(52a)과 축 구멍의 내경면 사이에 미소 간극(t)으로서는 0.01㎜~0.2㎜ 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
도 10에 나타내는 등속 유니버설 조인트의 다른 구성은 도 1에 나타내는 등 속 유니버설 조인트와 마찬가지이므로, 동일 부재에 대해서는 도 1의 부호와 동일한 부호를 붙여서 그것들의 설명을 생략한다. 이 때문에, 도 10에 나타내는 등속 유니버설 조인트는 도 1에 나타내는 등속 유니버설 조인트와 같은 작용 효과를 발휘한다.
그런데, 도 13과 도 14에 나타내는 바와 같이, 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면에 둘레방향을 따라 소정 피치로 배치되는 소 오목부(60)를 형성해도 된다. 소 오목부(60)로서는 오목부(36)의 용적보다 작게 할 필요가 있다. 이와 같이 소 오목부(60)를 형성함으로써 볼록부(35)의 압입성의 향상을 도모할 수 있다. 즉, 소 오목부(60)를 형성함으로써 볼록부(35)의 압입시에 형성되는 돌출부(45)의 용량을 감소시킬 수 있어서 압입 저항의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 돌출부(45)를 적게 할 수 있으므로, 포켓부(50)의 용적을 작게 할 수 있고, 포켓부(50)의 가공성 및 축(5)의 강도의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 소 오목부(60)의 형상은 도면의 예에서는 반타원 형상이지만, 직사각형 등의 다른 여러가지의 것을 채용할 수 있고, 수도 임의로 설정할 수 있다.
외륜(1)의 트랙 홈(9) 및 내륜(2)의 트랙 홈(11)의 횡단면 형상으로서, 도 38에 나타내는 바와 같이, 볼(3)과 앵귤러 접촉하는 고딕 아치 형상으로 해도 좋다. 이 고딕 아치 형상을 갖는 트랙 홈(9,11)에서는 볼(3)과 앵귤러 접촉하는 2개의 볼 접촉점(P,Q)[볼 접촉각(α)]을 가지고 있다. 이러한 앵귤러 접촉은 트랙 홈(9,12)에 대한 볼(3)의 접촉 상태를 안정화시키는 점에서 바람직하다. 즉, 트랙 홈(9,11)의 횡단면 형상은 고딕 아치 형상으로 함으로써 볼의 접촉 상태를 안정화 시켜 매끄러운 회전 전달을 가능하게 한다.
등속 유니버설 조인트로서는 그 내측 조인트 부재가 도 15A(a)~(c), 도 15B, 도 15C에 나타내는 바와 같은 삼각대계의 트러니언(trunnion)을 이용한 슬라이딩형의 등속 유니버설 조인트이어도 좋다. 이 내측 조인트 부재로서의 삼각대 부재(66)는 보스부(65)와, 이 보스부(65)로부터 둘레방향을 따라 120도 피치로 외경 방향으로 돌출되는 다리축(62)을 구비하고, 이 보스부(65)의 축 구멍(63)에 축(5)이 끼워 넣어진다. 또한, 다리축(62)에 토크 전달 부재로서의 롤러(도시 생략)가 부설된다. 또한, 다리축(62)의 선단부에는 다리축(62)에 끼움부착되는 롤러의 빠짐방지의 리테이닝 링이 장착되는 둘레방향 홈(67)이 형성되어 있다.
이 때문에, 보스부(65)의 축 구멍(63)의 내경면을 미경화부로 하고, 이것에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 그 외경면에 경화 처리가 실시됨과 아울러, 축단부에 스플라인(41)이 형성된 축(5)을 이 보스부(65)의 축 구멍(63)에 압입하게 된다. 또한, 삼각대형 등속 유니버설 조인트에 있어서의 내측 조인트 부재에 있어서도, 도 15A(b)(c)에 나타내는 바와 같이 그 외면에 경화층(S2)을 형성하도록 하는 것이 바람직하다.
이 압입에 의해서 스플라인(41)의 볼록 톱니(41a)로 구성되는 볼록부(35)에 의해 보스부(65)의 축 구멍(63)의 내경면에 볼록부(35)에 감합되는 오목부(36)를 형성할 수 있다. 이 경우이여도, 볼록부(35)와 축(5)의 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38) 전체 영역이 밀착된다. 이 때문에, 삼각대 부재(66)와 축(5)을 고정밀도로 연결할 수 있어 안정된 토크 전달이 가능하게 된다.
그런데, 상기 각 실시형태에서는 축(5)측에 볼록부(35)를 구성하는 스플라인(41)을 형성함과 아울러, 이 축(5)의 스플라인(41)에 대해서 경화 처리를 실시하고, 내륜(2)의 내경면을 미경화[생재(生材)]로 하고 있다. 이것에 대해서, 도 16과 도 17의 다른 실시형태에서는 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면에 경화 처리가 실시된 스플라인(61)[볼록조(61a) 및 오목조(61b)로 이루어짐]을 형성함과 아울러, 축(5)에는 경화 처리가 실시되지 않은 것이어도 좋다. 또한, 이 스플라인(61)도 공지 공용의 수단인 브로치 가공, 절삭 가공, 프레스 가공, 인발 가공 등의 여러가지의 가공 방법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 열경화 처리로서도 고주파 담금질, 침탄 담금질 등의 여러가지의 열처리를 채용할 수 있다.
이 경우, 볼록부(35)의 돌출방향 중간 부위가 오목부 형성 전의 오목부 형성면[축(5)의 외경면]의 위치에 대응한다. 즉, 스플라인(61)의 볼록형상(61a)인 볼록부(35)의 정점을 연결하는 원의 최소 직경[볼록부(35)의 최소 내경 치수](D4)을 축(5)의 외경 치수(D3)보다 작게, 스플라인(61)의 오목형상(61b)의 바닥을 연결하는 원의 최소 외경 치수(볼록부간의 축 구멍 내경면의 내경 치수)(D5)를 축(5)의 외경 치수(D3)보다 크게 설정한다. 즉, D4<D3<D5로 된다.
이 경우, 축(5)을 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입하면, 내륜(2)측의 볼록부(35)에 의해 축(5)의 외경면(5b)에 볼록부(35)가 감합되는 오목부(36)를 형성할 수 있다. 이것에 의해서, 내륜(2)측의 볼록부(35)와 축(5)의 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38) 전체 영역이 밀착되어 있는 감합 상태를 구성할 수 있다.
여기서, 볼록부(35)와 축(5)의 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38)는 도 17(b) 에 나타내는 범위(B)이고, 단면에 있어서의 볼록부(35)의 산 형상의 중복부로부터 산정에 이르는 범위이다. 또한, 둘레방향의 서로 이웃하는 볼록부(35) 사이에 있어서 축(5)의 외주면보다 외경측에 간극(C)이 형성된다.
이 경우이여도, 압입에 의해 돌출부가 형성되므로, 이 돌출부를 수납하는 포켓부를 형성하는 것이 바람직하다. 돌출부는 도 10에 나타내는 것과 상위하여 축측에 형성되게 되므로, 포켓부를 내륜(2)측에 형성하게 된다.
또한, 이와 같이 내륜(2)측에 요철 감합 구조(M)의 볼록부(35)를 형성한 것이여도 축(5)의 단부에 그 외경 치수가 내륜(2)에 압입할 때의 센터링이 되는 플랜지부를 형성해도 된다. 이것에 의해서 고정밀도의 압입이 가능하게 된다. 또한, 내륜(2)측에 빠짐방지 기능을 발휘하는 톱니 형상 등의 요철부를 형성해도 된다. 또한, 상술한 어느 하나의 내륜에서 경화층(S1)을 도시하지 않은 경우에도 도 2와 도 3과 마찬가지로 경화층(S1)을 형성하도록 하는 것이 바람직하다.
이어서, 본 발명의 변형 실시형태를 도 18~도 36에 기초하여 설명한다. 이 변형 실시형태는 모두, 예컨대 도 18, 19에 나타내는 바와 같이, 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)에 원주 방향을 따른 복수개의 오목 홈(39)(이 실시형태에서는 3개)을 축방향을 따라 소정 피치로 배치한다. 이 오목 홈(39)의 깊이는 축 구멍(22)의 내경면(37)에 형성되는 오목부(36)의 깊이보다 깊게 설정한다.
볼록부(35)의 돌출 방향 중 어느 한쪽의 부위(도면의 예에서는 돌출 방향 중간부)는 오목부 형성 전의 오목부 형성면의 위치에 대응한다. 각 볼록부(35)는 그 단면이 볼록 R 형상의 정점을 갖는 삼각 형상(산 형상)이고, 각 볼록부(35)와 내 륜(2)의 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38)는 도 20(b)에 나타내는 범위(A)이며, 볼록부(35)의 단면에 있어서의 산 형상의 중복부로부터 산정에 이르는 범위이다. 둘레방향의 서로 이웃하는 볼록부(35) 사이에 있어서 내륜(2)의 내경면(37)보다 내경측에 간극(40)이 형성되어 있다. 또한, 볼록부(35) 전체 수의 돌출 방향 중간부가 오목부 형성 전의 오목부 형성면의 위치에 대응하지 않고 일부의 볼록부(35)가 대응하는 것이어도 좋다.
도 19와 도 22에 나타내는 바와 같이, 축(5)의 단부(5a)의 외경부는 열경화 처리가 실시되어 있고, 이 경화층(S)에 축방향을 따르는 볼록부(41a)와 오목부(41b)로 이루어지는 스플라인(41)이 형성되어 있다. 이 볼록부(41a)가 요철 감합 구조(M)의 볼록부(35)가 된다. 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)은 열경화 처리를 행하지 않은 미경화부로 한다. 도 19와 도 22에 있어서 크로스 해칭부가 경화층(S)을 나타내고 있다. 경화층(S)과 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)의 미경화부의 경도차는 HRC로 30포인트 이상으로 한다. 축(5)의 스플라인(41)의 모듈을 0.5 이하의 작은 톱니로 한다.
내륜(2)에 대해서 축(5)을 압입해 가면, 볼록부(35)에 의해 형성되는 오목부(36)로부터 재료가 돌출되어 돌출부(45)(도 27 등 참조)가 형성된다. 돌출부(45)는 볼록부(35)가 감입(감합)되는 오목부(36)의 용량의 재료분이며, 형성되는 오목부(36)로부터 압출된 것, 오목부(36)를 형성하기 위해 절삭된 것, 또는 압출된 것과 절삭된 것의 양자 등으로 구성된다.
내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)에는 원주 방향의 오목 홈(39)이 형성되 어 있으므로, 볼록부(35)에 의해 오목부(36)가 형성될 때, 이 오목부(36)는 길이방향(축방향)을 따라 연속되지 않고 단속되게 된다. 이 때문에, 축(5)을 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입할 때에 생기는 돌출부(압출부)(45)는 이 오목부(36)의 단속부[원주 방향의 오목 홈(39)]에 있어서 절단되게 된다. 따라서, 돌출부(압출부)(45)를 압출하는 저항이 저감되어 압입 하중이 저감된다. 압입 하중이 저감되므로, 오목부(36)의 전체 길이를 크게 할 수 있어서 요철 감합 구조(M)의 감합 길이를 크게 할 수 있다.
즉, 오목부(36)가 단속되면, 도 23에 나타내는 바와 같이, 압입력(하중)이 오목 홈(39)에 있어서 저하되지만, 오목부(36)가 단속되어 있지 않으면, 도 24에 나타내는 바와 같이, 오목부 형성 길이가 길어짐에 따라 압입력이 증가된다.
이어서, 도 25는 또 다른 실시형태를 나타내고, 이 요철 감합 구조(M)는 축(5)의 볼록부(35), 즉 스플라인(41)의 볼록부(41a)에, 축방향의 일부에 축방향에 걸친 요철부(55)가 형성된다. 이 경우, 요철부(55)는 축방향을 따르는 톱니 형상으로 형성되어 있다. 이 경우, 볼록부(볼록 톱니)(55a)는 그 축방향 단면이 축 끝면측을 경사면으로 한 직각 삼각 형상으로 되는 것이다. 또한, 이 실시형태에 있어서도 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)에 오목 홈(39)이 형성되어 있다.
도 26에 나타내는 바와 같이, 내륜(2)의 축심과 축(5)의 축심을 맞추어 이 요철부(55)를 구비한 축(5)을 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입하면, 축(5)측의 볼록부(35)에 의해 내륜(2)에 오목부(36)를 형성하게 된다. 이 경우, 요철부(55)가 내륜(2)측에 형성되는 오목부(36)의 저부로 파들어간다. 즉, 압입시에 확경되어 있었 던 내륜(2)의 축 구멍(22) 압입 완료시에는 원래의 상태로 리턴되도록 축경된다. 이 때문에, 상술한 도 8을 원용해서 설명하면, 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면측으로부터 화살표와 같이 요철부(55)에 대해서 가압력(축경력)이 작용해서 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면에 요철부(55)의 볼록부(55a)가 파들어간다.
도 27에 나타내는 또 다른 실시형태에서는 돌출부(45)를 수납하는 포켓부(50)를 축(5)에 형성하고 있다. 즉, 축(5)의 스플라인(41)의 축단 가장자리에 둘레방향 홈(51)을 형성함으로써 포켓부(50)를 형성하고 있다. 도 28에 나타내는 바와 같이, 둘레방향 홈(51)은 그 스플라인(41)측의 측면(51a)이 축방향에 대해서 직교하는 평면이고, 스플라인 반대측의 측면(51b)이 홈 바닥(51c)으로부터 스플라인 반대측을 향해서 확경되는 테이퍼면이다.
측면(51b)보다 스플라인 반대측에는 센터링용 원반상의 플랜지부(52)가 형성되어 있다. 플랜지부(52)의 외경 치수(D3)가 축 구멍(22)의 구멍 지름과 동일 내지 축 구멍(22)의 구멍 지름(D)보다 약간 작게 설정된다. 이 경우, 플랜지부(52)의 외경면(52a)과 축 구멍(22)의 내경면(37) 사이에 미소 간극(t)이 형성되어 있다.
이 도 27에 나타내는 축(5)이여도, 도 29에 나타내는 바와 같이, 내륜(2)의 축심과 축(5)의 축심을 맞추어 축(5)을 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입해 가면, 축(5)측의 볼록부(35)에 의해 내륜(2)측에 오목부(36)를 형성하게 된다. 이 때, 생기는 돌출부(45)는, 우선, 도 30과 도 31에 나타내는 바와 같이, 압입 시단측의 오목 홈(39a)에 있어서 절단되어 그 절단편(45a)이 포켓부(50)에 수용된다. 그 후, 더욱 압입되면, 축방향 중간의 오목 홈(39b)에 있어서 돌출부(45)가 절단되어 그 절단편(45b)(도 28 참조)이 포켓부(50)에 수용된다. 그 더욱 압입되는 것에 의해 압입 시단 반대측의 오목 홈(39c)에 있어서 돌출부(45)가 절단되어 그 절단편(45c)(도 28 참조)이 포켓(50)부에 수용된다. 최종적으로 도 28에 나타내는 바와 같이, 압입 시단으로부터 이 시단 근방의 오목 홈(39a)까지의 돌출부(45)와, 오목 홈(39a)으로부터 축방향 중간의 오목 홈(39b)까지의 돌출부(45)와, 축방향 중간의 오목 홈(39b)으로부터 압입 시단 반대측의 오목 홈(39c)까지의 돌출부(45)가 포켓부(50)에 수용된다.
이와 같이, 상기 압입에 의한 오목부 형성에 의해 생기는 돌출부(45)를 수납하는 포켓부(50)를 형성함으로써 돌출부(45)를 이 포켓부(50) 내에 유지할 수 있어 등속 유니버설 조인트 내에 들어가는 일이 없다. 즉, 돌출부(45)를 포켓부(50)에 수납한 채로 해 둘 수 있고, 돌출부(45)의 제거 처리를 행할 필요가 없고, 조립 작업 공정수의 감소를 도모할 수 있어 조립 작업성의 향상 및 비용 저감을 도모할 수 있다.
또한, 포켓부(50)의 볼록부 반대측에 내륜(2)의 축 구멍(22)과의 센터링용 플랜지부(52)를 형성함으로써 포켓부(50) 내의 돌출부(45)의 플랜지부(52)측으로의 튀어나감이 없어져 돌출부(45)의 수납이 보다 안정된 것으로 된다. 또한, 플랜지부(52)는 센터링용이므로, 코어 어긋남을 방지하면서 축부를 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입할 수 있다. 이 때문에, 내륜(2)과 축(5)을 고정밀도로 연결할 수 있어 안정된 토크 전달이 가능하게 된다.
상기 플랜지부(52)는 압입시의 센터링용이므로, 그 외경 치수(D3)는 내륜(2) 의 구멍 지름보다 약간 작은 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 플랜지부(52)의 외경 치수가 내륜(2)의 구멍 지름과 동일하거나 내륜(2)의 구멍 지름보다 크면, 플랜지부(52) 자체를 내륜(2)의 축 구멍을 압입하게 된다. 또한, 플랜지부(52)의 외경 치수가 축 구멍의 구멍 지름보다 지나치게 작으면 센터링용으로서 기능하지 않는다. 이 때문에, 플랜지부(52)의 외경면(52a)과 축 구멍의 내경면 사이에 미소 간극(t)으로서는 0.01㎜~0.2㎜ 정도로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 각 실시형태에서는 축(5)측에 볼록부(35)를 구성하는 스플라인(41)을 형성함과 아울러, 이 축(5)의 스플라인(41)에 대해서 경화 처리를 실시하고, 내륜(2)의 내경면을 미경화(생재)로 하고 있다. 이것에 대해서, 도 32와 도 33에 나타내는 실시형태에서는, 도 34에 나타내는 바와 같이, 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면에 경화 처리를 실시한 스플라인(61)[볼록조(61a) 및 오목조(61b)로 이루어짐]을 형성함과 아울러, 축(5)에는 경화 처리를 실시하지 않은 것이어도 좋다. 또한, 이 스플라인(61)도 공지 공용의 수단인 브로치 가공, 절삭 가공, 프레스 가공, 인발 가공 등의 여러가지의 가공 방법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 열경화 처리로서도 고주파 담금질, 침탄 담금질 등의 여러가지의 열처리를 채용할 수 있다. 도 34에 있어서 내륜(2)의 내경측의 크로스 해칭부는 경화층(S1)을 나타내고 있다.
볼록부(35)의 돌출방향 중간 부위는 오목부 형성 전의 오목부 형성면[축(5)의 외경면]의 위치에 대응한다. 즉, 스플라인(61)의 볼록형상(61a)인 볼록부(35)의 정점을 연결하는 원의 최소 직경[볼록부(35)의 최소 내경 치수](D4)을 축(5)의 외경 치수(D6)보다 작게, 스플라인(61)의 오목형상(61b)의 바닥을 연결하는 원의 최 대 내경 치수(볼록부간의 축 구멍 내경면의 내경 치수)(D5)를 축(5)의 외경 치수(D6)보다 크게 설정한다. 즉, D4<D6<D5로 된다.
또한, 축(5)의 외경면(스플라인 형성부)에 원주 방향을 따라 복수개(도 32, 33에서는 3개)의 오목 홈(70)이 형성되어 있다. 이 오목 홈(70)의 홈 바닥 지름(D7)을 볼록부(35)의 정점을 연결하는 원의 최소 직경[볼록부(35)의 최소 내경 치수](D4)보다 작게 설정한다.
볼록부(35)와 축(5)의 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38)는 도 35에 나타내는 범위(B)이고, 단면에 있어서의 산 형상의 중복부로부터 산정에 이르는 범위이다. 또한, 둘레방향의 서로 이웃하는 볼록부(35) 사이에 있어서 축(5)의 외주면보다 외경측에 간극(C)이 형성된다.
이 때문에, 도 34에 나타내는 바와 같이, 내륜(2)의 축 구멍(22)에 볼록부(35)가 형성되고, 축(5)을 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입함으로써 내륜(2)의 볼록부(35)에 의해 축(5)의 외경면에 오목부(36)가 형성되는 것이여도 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 생기는 간극이 형성되지 않는다. 이 때문에, 감합 부위 전체가 회전 토크 전달에 기여하고, 안정된 회전 토크 전달이 가능한 등의 상기 도 1의 실시형태와 같은 작용 효과를 발휘한다.
상술한 실시형태와 마찬가지로 압입에 의해 돌출부가 형성되지만, 축(5)의 외경면에 오목 홈(70)이 형성되어 있으므로, 우선, 축(5)의 선단 가장자리로부터 최선단측의 오목 홈(70a)까지의 돌출부가 이 오목 홈(70a)에 있어서 절단된다. 또한, 선단측의 오목 홈(70a)으로부터 중간의 오목 홈(70b)까지의 돌출부가 오목 홈(70b)에 있어서 절단되고, 중간의 오목 홈(70b)으로부터 기단측의 오목 홈(70c)까지의 돌출부가 이 오목 홈(70c)에 있어서 절단된다.
이 때문에, 돌출부(압출부)가 단속적으로 형성되게 되고, 내륜(2)측의 오목 홈(39)이 형성된 경우와 같은 작용 효과를 발휘한다. 이 돌출부를 수납하는 포켓부를 형성하는 것이 바람직하다. 돌출부는 축측에 형성되게 되므로, 포켓부를 내륜(2)측에 형성하게 된다.
또한, 이와 같이 내륜(2)측에 요철 감합 구조(M)의 볼록부(35)를 형성한 것이여도 축(5)의 단부에 그 외경 치수가 내륜(2)에 압입할 때의 센터링이 되는 플랜지부를 형성해도 된다. 이것에 의해서 고정밀도의 압입이 가능하게 된다. 또한, 내륜(2)측에 빠짐방지 기능을 발휘하는 톱니 형상 등의 요철부를 형성해도 된다.
내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면(37)에 형성하는 오목 홈(39)으로서 도 36(a)(b)(c)(d)(e)에 나타내는 여러가지의 형상의 것을 이용할 수 있다. 도 36(a)는 홈 바닥이 압입 시단측으로부터 시단 반대측을 향해서 깊어지는 테이퍼부(72a)를 구비한 것이고, 도 36(b)는 홈 바닥이 압입 시단측으로부터 시단 반대측을 향해서 얕아지는 테이퍼부(72b)를 구비한 것이다. 또한, 도 36(c)는 홈 바닥이 반원상으로 된 것이다.
도 36(d)(e)는 상기 도 1 등에 나타내는 실시형태와 같이 오목 홈(39)의 단면 형상이 직사각형상이지만, 도 36(d)에서는 오목 홈(39)의 수가 2개이고, 압입 시단으로부터 압입 시단측의 오목 홈(39a)까지의 치수를 a로 하고, 이 오목 홈(39a)으로부터 다른 오목 홈(39b)까지의 치수를 b로 했을 때, a>b로 되어 있다. 또한, 도 36(e)에서는 3개의 오목 홈(39a,39b,39c)이 축심에 대해서 경사져 있다.
이 때문에, 도 36(a)(b)(c)(d)(e)에 나타내는 여러가지의 형상의 오목 홈(39)이여도 볼록부(35)에 의해 오목부(36)가 형성될 때, 이 오목부(36)는 길이방향(축방향)을 따라 연속되지 않고 단속하게 된다. 이 때문에, 축(5)을 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입할 때에 생기는 돌출부(압출부)(45)는 이 오목부(36)의 단속부에 있어서 절단되게 된다. 상기 도 1에 나타내는 것과 같은 작용 효과를 발휘한다. 특히, 도 36(d)에 나타내는 바와 같이, 압입 시단측의 오목 홈(39a)까지의 치수를 크게 함으로써 가장 비틀리기 쉽고, 응력 집중되는 범위[압입 시단으로부터 이 시단측의 오목 홈(39a)까지의 범위]의 스플라인 강도(감합 강도)를 확보할 수 있다.
또한, 축(5)측에 형성되는 오목 홈(70)이여도 도 36(a)(b)(c)(d)(e)에 나타내는 여러가지의 형상의 것을 채용할 수 있다.
또한, 오목 홈(39,70)은 예컨대 선삭으로 성형할 수 있으므로, 홈 형상은 통상 파팅 툴(parting tool)로 깎는 형상으로 한다. 오목 홈 형성면[내륜(2)의 내경면(37) 또는 축(5)의 외경면(5b)] 및 오목 홈 가공을 1회의 공정으로 절삭할 수 있도록 모방 형상(축방향 어느 측으로부터도 가능)으로 해도 좋다. 오목 홈(39,70)의 수의 증감은 임의이다. 상기 실시형태에서는 오목 홈(39,70)은 독립된 것이지만, 나선 형상으로 연속해서 형성해도 좋다.
상기 등속 유니버설 조인트는 모두 외륜(1), 내륜(2), 볼(3) 및 케이지(4)로 이루어지는 구성 요소를 랜덤 매칭으로 맞붙이고, 외륜(1)의 트랙 홈(9) 및 내륜(2)의 트랙 홈(11)을 냉간 단조 마무리에 의해 형성해도 좋다.
즉, 다수개의 외륜(1), 내륜(2), 볼(3) 및 케이지(4) 중에서 PCD 간극 등이 규정 값의 범위 내에 수용되도록 그들 외륜(1), 내륜(2), 볼(3) 및 케이지(4)로 이루어지는 구성 요소를 선택해서 조합시키는 선택 조합을 행하지 않고, 트랙 홈(9,11)을 냉간 단조 마무리에 의해 형성한 외륜(1) 및 내륜(2)을 임의로 조합시키는 랜덤 매칭에 의해 제작하는 것이다.
이와 같이, 각 구성 요소를 랜덤 매칭으로 조합시키고, 외륜(1)의 트랙 홈(9) 또는 내륜(2)의 트랙 홈(11) 중 어느 한쪽을 냉간 단조 마무리에 의해 형성함으로써 냉간 단조 마무리만을 행하고, 선삭이나 열처리 후의 연삭 처리가 불필요하게 되므로, 등속 유니버설 조인트의 저비용화를 도모할 수 있다.
PCD 간극 등이 규정 값의 범위 내에 수용되도록 상기 외륜(1), 내륜(2), 볼(3) 및 케이지(4)로 이루어지는 구성 요소를 선택해서 맞붙이는 것도 가능하고, 이 경우, 용이하게 PCD 간극 등을 규정 값의 범위 내에 수용할 수 있고, 각 구성 요소간의 덜컹거림을 필요 최소한으로 억제할 수 있다.
여기서, 내륜(2)의 내경축 구멍(22)과 축(5) 사이의 요철 감합 구조(M)에 있어서 지름 방향 및 원주 방향에 있어서 덜컹거림이 생기는 간극이 형성되지 않음과 아울러, 상술한 적어도 어느 한쪽의 트랙이 냉간 단조 마무리된 외륜(1) 및 내륜(2)을 갖는 등속 유니버설 조인트에 있어서 외륜(1)의 트랙 홈(9)과 이것에 협동하는 내륜(2)의 트랙 홈(11)으로 형성된 볼 트랙의 PCD 간극은 -0.02~+0.3㎜로 규정하면 좋다. 이와 같이 하면, 외륜(1), 내륜(2), 축(5), 볼(3) 및 케이지(4)로 이루어지는 각 구성 요소간에서의 덜컹거림을 필요 최소한으로 억제하는 것이 가능하 게 된다.
랜덤 매칭으로 맞붙이는 등속 유니버설 조인트는 도 39에 나타내는 언더컷 프리형 등속 유니버설 조인트나 도 40에 나타내는 DOJ 타입의 등속 유니버설 조인트로 할 수 있다.
그런데, 상기 각 실시형태에서는 축(5)측에 볼록부(35)를 구성하는 스플라인(41)을 형성함과 아울러, 이 축(5)의 스플라인(41)에 대해서 경화 처리를 실시하고, 내륜(2)의 내경면을 미경화(생재)로 하고 있었지만, 이에 대해서, 도 41, 42에 나타내는 바와 같이, 내륜(2)의 축 구멍(22)의 내경면에 경화 처리가 실시된 스플라인(61)[볼록조(61a) 및 오목조(61b)로 이루어짐]을 형성함과 아울러, 축(5)에는 경화 처리를 실시하지 않은 것이어도 좋다. 또한, 이 스플라인(61)도 공지 공용의 수단인 브로치 가공, 절삭 가공, 프레스 가공, 인발 가공 등의 여러가지의 가공 방법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 열경화 처리로서도 고주파 담금질, 침탄 담금질 등의 여러가지의 열처리를 채용할 수 있다.
이 경우, 볼록부(35)의 돌출방향 중간 부위가 오목부 형성 전의 오목부 형성면[축(5)의 외경면]의 위치에 대응한다. 즉, 스플라인(61)의 볼록조(61a)인 볼록부(35)의 정점을 연결하는 원의 최소 직경[볼록부(35)의 최소 내경 치수](D4)을 축(5)의 외경 치수(D3)보다 작게, 스플라인(61)의 오목조(61b)의 바닥을 연결하는 원의 최소 외경 치수(볼록부간의 축 구멍 내경면의 내경 치수)(D5)를 축(5)의 외경 치수(D3)보다 크게 설정한다. 즉, D4<D3<D5로 된다.
이 경우, 축(5)을 내륜(2)의 축 구멍(22)에 압입하면, 내륜(2)측의 볼록 부(35)에 의해 축(5)의 외경면(5b)에 볼록부(35)가 감합되는 오목부(36)를 형성할 수 있다. 이것에 의해서, 내륜(2)측의 볼록부(35)와 축(5)의 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38) 전체 영역이 밀착되어 있는 감합 상태를 구성할 수 있다.
여기서, 볼록부(35)와 축(5)의 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38)는 도 42에 나타내는 범위(B)이고, 단면에 있어서의 산 형상의 중복부로부터 산정에 이르는 범위이다. 또한, 둘레방향의 서로 이웃하는 볼록부(35) 사이에 있어서 축(5)의 외주면보다 외경측에 간극(C)이 형성된다.
이 경우이여도 압입에 의해 돌출부가 형성되므로, 이 돌출부를 수납하는 포켓부를 형성하는 것이 바람직하다. 돌출부는 도 10에 나타내는 것과 상위해서 축측에 형성되게 되므로, 포켓부를 내륜(2)측에 형성하게 된다.
이렇게 내륜(2)측에 요철 감합 구조(M)의 볼록부(35)를 형성한 것이여도 축(5)의 단부에 그 외경 치수가 내륜(2)에 압입할 때의 센터링되는 플랜지부를 형성해도 된다. 이것에 의해서 고정밀도의 압입이 가능하게 된다. 또한, 내륜(2)측에 빠짐방지 기능을 발휘하는 톱니 형상 등의 요철부를 형성해도 된다.
도 39의 언더컷 프리형 등속 유니버설 조인트(UJ)는, 상세하게는, 내측 구면(내주면)(71)에 복수개의 트랙 홈(72)이 원주 방향 등간격으로 축방향을 따라 형성된 외측 조인트 부재로서의 외륜(73)과, 외측 구면(외주면)(74)에 외륜(73)의 트랙 홈(72)과 쌍을 이루는 복수개의 트랙 홈(75)이 원주 방향 등간격으로 축방향을 따라 형성된 내측 조인트 부재로서의 내륜(76)과, 외륜(73)의 트랙 홈(72)과 내륜(76)의 트랙 홈(75) 사이에 개재해서 토크를 전달하는 복수개의 볼(77)과, 외 륜(73)의 내측 구면(71)과 내륜(76)의 외측 구면(74) 사이에 개재해서 토크 전달 부재로서의 볼(77)을 유지하는 케이지(78)를 구비하고 있다.
상기 외륜(73)의 트랙 홈(72)은 트랙 홈 바닥이 원호부가 되는 안쪽 트랙 홈(72a)과, 트랙 홈 바닥이 외륜 축선과 평행한 스트레이트부가 되는 개구측 트랙 홈(스트레이트 홈)(72b)으로 이루어진다. 또한, 내륜(76)의 트랙 홈(75)은 트랙 홈 바닥이 외륜 축선과 평행한 스트레이트부가 되는 안쪽 트랙 홈(75a)과, 트랙 홈 바닥이 원호부가 되는 개구측 트랙 홈(75b)으로 이루어진다.
도 40의 DOJ 타입의 등속 유니버설 조인트는, 상세하게는, 축방향으로 연장되는 복수개의 직선상 트랙 홈(82)이 원통 형상 내주면(84)에 원주 방향 등간격으로 형성된 외측 조인트 부재로서의 외륜(80)과, 외륜(80)의 트랙 홈(82)과 쌍을 이루어 축방향으로 연장되는 복수개의 직선상 트랙 홈(92)이 구면 형상 외주면(94)에 원주 방향 등간격으로 형성된 내측 조인트 부재로서의 내륜(90)과, 외륜(80)의 트랙 홈(82)과 내륜(90)의 트랙 홈(92) 사이에 개재해서 토크를 전달하는 복수개의 볼(100)과, 외륜(80)의 원통 형상 내주면(84)과 내륜(90)의 구면 형상 외주면(94) 사이에 개재해서 볼(100)을 유지하는 케이지(101)를 구비하고 있다.
도 39에 나타내는 언더컷 프리형 등속 유니버설 조인트(UJ)와 도 40에 나타내는 DOJ 타입의 등속 유니버설 조인트는 외륜(73,80), 내륜(76,90), 볼(77,100) 및 케이지(78,101)로 이루어지는 구성 요소가 랜덤 매칭으로 맞붙여져 있다. 또한, 외륜(73,80)의 트랙 홈(72,82) 및 내륜(76,90)의 트랙 홈(75,92)을 냉간 단조 마무리에 의해 형성하고 있다. 또한, 외륜(73,80)의 트랙 홈(72,82)과 이것에 협동하는 내륜(76,90)의 트랙 홈(75,92)으로 형성된 볼 트랙의 PCD 간극은 -0.02~+0.3㎜로 규정하고 있다. 또한, 외륜(63,80)의 트랙 홈(72,82) 및 내륜(76,90)의 트랙 홈(75,92)의 횡단면 형상으로서 볼(100)과 앵귤러 접촉하는 고딕 아치 형상으로 해도 된다.
도 39에 나타내는 언더컷 프리형 등속 유니버설 조인트(UJ)와 도 40에 나타내는 DOJ 타입의 등속 유니버설 조인트는, 상기 실시형태와 같이, 내륜(76,90)에 상기 요철 감합 구조(M)로 축(5)을 결합시키고 있다. 이 요철 감합 구조(M)로서는 상기 도 2 및 도 3, 도 6, 도 7, 도 13 등의 여러가지의 구성을 채용할 수 있다. 또한, 도 10~도 12에 나타내는 바와 같이, 압입에 의한 오목부 형성에 의해 생기는 돌출부를 수납하는 포켓부를 형성하거나, 또는, 이 포켓부의 볼록부 반대측에 내측 조인트 부재의 축 구멍과의 센터링용 플랜지부를 형성하거나 할 수 있다.
이 때문에, 도 39에 나타내는 언더컷 프리형 등속 유니버설 조인트(UJ)이여도 도 40에 나타내는 DOJ 타입의 등속 유니버설 조인트이여도 상기 실시형태와 같은 작용 효과를 발휘할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러가지의 변형이 가능하다. 예컨대, 요철 감합 구조의 볼록부(35)의 형상으로서 상기 도 3에 나타내는 실시형태에서는 단면 삼각 형상이고, 도 6에 나타내는 실시형태에서는 단면 사다리꼴(후지산 형상)이지만, 이들 이외의 반원 형상, 반타원 형상, 직사각형 형상 등의 여러가지의 형상의 것을 채용할 수 있고, 볼록부(35)의 면적, 수, 둘레방향 배치 피치 등도 임의로 변경할 수 있다. 즉, 스플 라인(41,61)을 형성하고, 이 스플라인(41,61)의 볼록부(볼록 톱니)(41a,61a)를 가지고서 요철 감합 구조(M)의 볼록부(35)로 할 필요는 없고, 키와 같은 것이어도 좋고, 곡선 형상의 파형의 맞춤면을 형성하는 것이어도 좋다. 요는, 축방향을 따라 배치되는 볼록부(35)를 상대측에 압입하고, 이 볼록부(35)에 의해 볼록부(35)에 밀착 감합되는 오목부(36)를 상대측에 형성할 수 있어서 볼록부(35)와 그것에 대응하는 오목부(36)의 감합 접촉 부위(38) 전체 영역이 밀착되고, 또한, 내륜(2)과 축(5) 사이에서 회전 토크의 전달을 할 수 있으면 좋다.
또한, 내륜(2)의 축 구멍(22)으로서는 원 구멍 이외의 다각형 구멍 등의 이형 구멍이어도 좋고, 이 축 구멍(22)에 끼워삽입되는 축(5)의 단부(5a)의 단면 형상도 원형의 단면 이외의 다각형 등의 이형 단면이어도 좋다. 이 때문에, 예컨대, 내륜(2)의 축 구멍(22)을 원 구멍으로 하고 축(5)의 단부(5a)의 단면 형상을 원형 이외의 다각형으로 해서 이 에지부를 상기 볼록부(35)로 할 수 있다.
포켓부(50)의 형상으로서는, 상기 실시형태에서는, 그 둘레방향 홈(51)은 스플라인 반대측의 측면(51b)을 홈 바닥(51c)으로부터 스플라인 반대측을 향해서 확경하는 테이퍼면으로 했다. 그러나, 반드시 이러한 테이퍼면으로 할 필요는 없다. 요는, 생기는 돌출부(45)를 수납(수용)할 수 있는 것이면 되고, 그 때문에, 포켓부(50)의 용량으로서 생기는 돌출부(45)에 대응할 수 있는 것이면 된다.
요철부(55)를 형성할 경우, 도 7에서는 스플라인(41)의 축방향 중간부에 형성하고 있었지만, 스플라인(41)의 축 끝면측에 형성해도, 반대로, 축 끝면 반대측에 형성해도, 또한, 스플라인(41)의 축방향 전체 길이에 형성해도 좋다. 또한, 각 요철부(55)의 볼록부(볼록 톱니)(55a)의 수 및 형상도 임의이다. 즉, 요철부(55)로서는 전체 볼록부(35)에 형성한 것이여도 전체 볼록부(35) 중 임의의 볼록부(35)에 형성하도록 해도 좋다. 도 10 등에 나타내는 바와 같이 포켓부(50)를 갖는 축(5)에 요철부(55)를 형성해도 된다. 또한, 실시형태에서는 볼록부(35)를 구성하는 스플라인(41)의 볼록부(41a)에 요철부(55)를 형성하고 있었지만, 스플라인(41)의 오목부(41b)에 요철부(55)를 형성해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는 볼록부(35)에 대해서 열경화 처리를 행하고, 볼록부 대응측을 미경화 부위로 해서 볼록부(35)의 경도를 오목부가 형성되는 부위보다 높게 했지만, 경도차를 줄 수 있으면 양자를 열처리해도 양자를 열처리하지 않아도 좋다. 또한, 압입할 때에 볼록부(35)의 압입 시단부만이 오목부(36)가 형성되는 부위보다 경도가 높으면 좋으므로, 볼록부(35)의 전체의 경도를 높게 할 필요가 없다. 또한, 도 3 등에서는 간극(40)이 형성되지만, 볼록부(35) 사이의 오목부까지 내륜(2)의 내경면(37)에 파들어가는 것이어도 좋다. 또한, 볼록부(35)측과 볼록부(35)에 의해 형성되는 오목부 형성면측의 경도차로서는 상기한 바와 같이 HRC로 30포인트 이상으로 하는 것이 바람직하지만, 볼록부(35)가 압입가능하면 30포인트 미만이어도 좋다. 상기 열처리방법으로서는, 예컨대 고주파 담금질, 침탄 담금질, 조질, 소준 등을 들 수 있다. 압입시에 축(5)의 볼록부(35)에 의해 내륜(2)의 내경면에 오목부(36)를 형성할 경우에 있어서 내륜(2)에 침탄 담금질을 행할 경우, 내경면을 방탄 처리함으로써 축(5)의 볼록부(35)보다 경도가 낮은 층을 내륜(2)의 내경면에 형성하기 쉬워진다. 또한, 압입시에 내륜(2)의 내경의 볼록부(35)에 의해 축(5)에 오목부(36)를 형성할 경우, 축(5)에 소준 처리나 조질 처리를 실시함으로써 축(5)의 비틀림 강도를 확보하면서 축(5)의 외경면의 경도를 내륜(2)의 내경의 볼록부(35)보다 낮게 할 수 있다.
볼록부(35)의 끝면(압입 시단)은 상기 실시형태에서는 축방향에 대해서 직교하는 면이었지만, 축방향에 대해서 소정 각도로 경사지는 것이어도 된다. 이 경우, 내경측으로부터 외경측을 향해 볼록부 반대측으로 경사져도 볼록부측으로 경사져도 좋다. 또한, 볼록부(35)를 압입할 경우, 오목부(36)가 형성되는 측을 고정해서 볼록부(35)를 형성하고 있는 측을 이동시켜도, 반대로 볼록부(35)를 형성하고 있는 측을 고정해서 오목부(36)가 형성되는 측을 이동시켜도, 양자를 이동시켜도 좋다.

Claims (27)

  1. 외측 조인트 부재와, 상기 외측 조인트 부재에 내삽되는 내측 조인트 부재와, 상기 외측 조인트 부재와 상기 내측 조인트 부재 사이에 개재해서 토크 전달을 행하는 토크 전달 부재를 구비한 등속 유니버설 조인트에 있어서,
    상기 내측 조인트 부재와, 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍에 끼워 넣어지는 축을 연결하는 요철 감합 구조를 구비하고,
    상기 요철 감합 구조가, 상기 축의 외경면과 상기 내측 조인트 부재의 내경면의 어느 한쪽에 형성되고 축방향으로 연장되는 복수의 볼록부와, 상기 볼록부를 축방향을 따라 다른쪽으로 압입함으로써 상기 다른쪽에 형성되고 상기 볼록부와의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착하는 오목부를 구비하고, 상기 오목부가 압입된 볼록부에 의한 절삭으로 형성된 것이고,
    상기 볼록부의 압입 개시측의 끝면이 모따기가 없는 평탄면으로 되어 있고,
    상기 한쪽의 부재의 원주 방향으로 인접하는 상기 볼록부 사이에서 상기 축의 외경면과 상기 내측 조인트 부재의 내경면 사이에 간극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 내측 조인트 부재의 외경측에 고주파 담금질에 의한 경화층을 형성함과 아울러, 상기 내측 조인트 부재의 내경측을 미소성 상태로 하고, 상기 요철 감합 구조는 상기 축의 외경면의 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경면의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 축의 외경면에 축방향으로 연장되는 볼록부를 형성함과 아울러, 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 원주 방향을 따른 오목 홈을 형성하고, 상기 축을 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍에 압입해서 상기 축의 볼록부에 의해 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 이 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 축방향으로 단속적으로 형성하고, 상기 축의 볼록부와 상기 내측 조인트 부재의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되는 요철 감합 구조를 구성한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 축방향으로 연장되는 볼록부를 형성함과 아울러, 상기 축의 외경면에 원주 방향을 따른 오목 홈을 형성하고, 상기 축을 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍에 압입해서 상기 내측 조인트 부재의 볼록부에 의해 축의 외경면에 이 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 축방향으로 단속적으로 형성하고, 상기 내측 조인트 부재의 볼록부와 상기 축의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되는 요철 감합 구조를 구성한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 등속 유니버설 조인트는 내경면에 축방향으로 연장되는 복수개의 안내 홈을 형성한 외측 조인트 부재로서의 외륜과, 외경면에 축방향으로 연장되는 복수개의 안내 홈을 형성한 내측 부재로서의 내륜과, 상기 외륜의 안내 홈과 상기 내륜의 안내 홈이 협동해서 형성되는 볼 트랙에 배치된 토크 전달 볼과, 상기 토크 전달 볼을 유지하는 포켓을 갖는 유지기를 구비한 등속 유니버설 조인트이며, 상기 토크 전달 부재에 볼을 이용한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 등속 유니버설 조인트는 축선에 대해서 둘레방향의 한쪽으로 비틀어진 안내 홈과 둘레방향의 다른쪽으로 비틀어진 안내 홈을 내주면에 교대로 형성한 외측 조인트 부재로서의 외륜과, 상기 외륜의 각 안내 홈과 쌍을 이루어 볼 트랙을 형성하고, 쌍을 이루는 상기 외륜의 안내 홈을 외주면에 교대로 형성한 내측 부재로서의 내륜과, 상기 토크 전달 볼을 유지하는 유지기를 구비한 크로스 그루브형 등속 유니버설 조인트이며, 상기 토크 전달 부재에 볼을 이용한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  8. 제 1 항에 있어서, 원주 방향으로 마주 향한 롤러 안내면을 갖는 3개의 트랙 홈이 형성된 외측 조인트 부재와, 반경 방향으로 돌출된 3개의 다리축을 구비한 내측 조인트 부재로서의 삼각대 부재와, 상기 다리축에 회전가능하게 외삽됨과 아울러 상기 트랙 홈에 삽입된 토크 전달 부재로서의 롤러를 구비하고, 상기 롤러가 상기 롤러 안내면을 따라 외측 조인트 부재의 축방향으로 이동할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 외측 조인트 부재의 트랙 홈 또는 내측 조인트 부재의 트랙 홈 중 어느 한쪽을 냉간 단조 마무리에 의해 형성하고, 상기 외측 조인트 부재, 내측 조인트 부재, 볼 및 케이지로 이루어지는 구성 요소를 랜덤 매칭으로 맞붙임과 아울러, 상기 내측 조인트 부재와, 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍에 끼워 넣어지는 축을 요철 감합 구조를 통해서 연결하고, 상기 내측 조인트 부재 또는 상기 축 중 어느 한쪽의 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 상대 부재의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 외측 조인트 부재의 트랙 홈 또는 내측 조인트 부재의 트랙 홈 중 어느 한쪽을 냉간 단조 마무리에 의해 형성하고, PCD 간극이 규정 값의 범위 내에 수용되도록 상기 외측 조인트 부재, 내측 조인트 부재, 볼 및 케이지로 이루어지는 구성 요소를 선택해서 맞붙임과 아울러, 상기 내측 조인트 부재와, 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍에 끼워 넣어지는 축을 요철 감합 구조를 통해서 연결하고, 상기 내측 조인트 부재 또는 상기 축 중 어느 한쪽의 볼록부와 그 볼록부에 감합되는 상대 부재의 오목부의 감합 접촉 부위 전체 영역이 밀착되어 있는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  11. 제 9 항에 있어서, 축방향으로 연장되는 복수개의 트랙 홈이 내주면에 형성된 외측 조인트 부재와, 그 외측 조인트 부재의 상기 트랙 홈과 쌍을 이루어 축방향으로 연장되는 복수개의 트랙 홈이 외주면에 형성된 내측 조인트 부재와, 상기 외측 조인트 부재의 트랙 홈과 상기 내측 조인트 부재의 트랙 홈 사이에 개재해서 토크를 전달하는 복수개의 볼과, 상기 외측 조인트 부재의 내주면과 상기 내측 조인트 부재의 외주면 사이에 개재해서 상기 볼을 유지하는 케이지를 구비하고, 각 트랙 홈의 전체 영역이 곡선 형상으로 되어 있는 고정식인 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  12. 제 9 항에 있어서, 축방향으로 연장되는 복수개의 트랙 홈이 내주면에 형성된 외측 조인트 부재와, 그 외측 조인트 부재의 상기 트랙 홈과 쌍을 이루어 축방향으로 연장되는 복수개의 트랙 홈이 외주면에 형성된 내측 조인트 부재와, 상기 외측 조인트 부재의 트랙 홈과 상기 내측 조인트 부재의 트랙 홈 사이에 개재해서 토크를 전달하는 복수개의 볼과, 상기 외측 조인트 부재의 내주면과 상기 내측 조인트 부재의 외주면 사이에 개재해서 상기 볼을 유지하는 케이지를 구비하고, 각 트랙 홈의 한쪽의 단부가 축선과 평행한 스트레이트 형상으로 되어 있는 고정식인 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  13. 제 9 항에 있어서, 원통 형상 내주면에 축방향으로 연장되는 복수개의 트랙 홈이 형성된 외측 조인트 부재와, 구면 형상 외주면에 축방향으로 연장되는 복수개의 트랙 홈이 형성된 내측 조인트 부재와, 상기 외측 조인트 부재의 트랙 홈과 상기 내측 조인트 부재의 트랙 홈 사이에 개재해서 토크를 전달하는 복수개의 볼과, 상기 외측 조인트 부재의 원통 형상 내주면과 상기 내측 조인트 부재의 구면 형상 외주면 사이에 개재해서 볼을 유지하는 케이지로 이루어지는 슬라이딩식인 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 외측 조인트 부재의 트랙 홈과 이것에 협동하는 상기 내측 조인트 부재의 트랙 홈으로 형성된 볼 트랙의 PCD 간극을 -0.02~+0.3㎜로 한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 외측 조인트 부재의 트랙 홈 및 상기 내측 조인트 부재의 트랙 홈의 횡단면 형상은 상기 볼과 앵귤러 접촉하는 고딕 아치 형상으로 된 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 축에 볼록부를 형성함과 아울러, 적어도 이 볼록부의 축방향 단부의 경도를 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경부보다 높게 해서 상기 축을 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍에 상기 볼록부의 축방향 단부측으로부터 압입함으로써 이 볼록부에 의해 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍 내경면에 상기 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 볼록부를 형성함과 아울러, 적어도 이 볼록부의 축방향 단부의 경도를 상기 축의 외경부보다 높게 해서 상기 내측 조인트 부재측의 볼록부를 그 축방향 단부측으로부터 상기 축에 압입함으로써 이 볼록부에 의해 상기 축의 외경면에 상기 볼록부에 밀착 감합되는 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 압입에 의한 오목부 형성에 의해 생기는 돌출부를 수납하는 포켓부를 상기 축에 형성한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 압입에 의한 오목부 형성에 의해 생기는 돌출부를 수납하는 포켓부를 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경면에 형성한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 돌출부를 수납하는 포켓부를 상기 축의 볼록부의 압입 시단측에 형성함과 아울러, 이 포켓부의 볼록부 반대측에 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍과의 센터링용 플랜지부를 형성한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 볼록부의 돌출 방향의 어느 하나의 부위가 상기 오목부 형성 전의 오목부 형성면의 위치에 대응하는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  22. 제 21 항에 있어서, 축 외경에 형성한 복수개의 볼록부의 정점을 연결하는 원호의 최대 직경 치수를 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경 치수보다 크게 함과 아울러, 서로 이웃하는 상기 볼록부간의 축 외경면의 최대 외경 치수를 상기 내측 조인트 부재의 축 구멍의 내경 치수보다 작게 한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  23. 제 21 항에 있어서, 축 구멍의 복수개의 볼록부의 정점을 연결하는 원호의 최소 직경 치수를 축의 내측 조인트 부재의 끼워넣음부의 외경 치수보다 작게 함과 아울러, 서로 이웃하는 상기 볼록부간의 축 구멍 내경면의 최소 내경 치수를 상기 축의 내측 조인트 부재의 끼워넣음부의 외경 치수보다 크게 한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 볼록부의 돌출방향 중간 부위의 둘레방향 두께를 둘레방향으로 서로 이웃하는 볼록부간에 있어서의 상기 중간 부위에 대응하는 위치에서의 둘레방향 치수보다 작게 한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  25. 제 1 항에 있어서, 상기 볼록부의 돌출방향 중간 부위의 둘레방향 두께의 총합을 둘레방향으로 서로 이웃하는 볼록부 사이에 감합되는 상대측의 볼록부에 있어서의 상기 중간 부위에 대응하는 위치에서의 둘레방향 두께의 총합보다 작게 한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  26. 제 1 항에 있어서, 상기 볼록부측의 축방향의 적어도 일부에 축방향에 걸친 요철부를 형성한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 볼록부측의 축방향에 걸친 요철부를 톱니 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
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