KR101783342B1 - 고정형 등속 조인트 - Google Patents

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KR101783342B1
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장달수
박진대
김도현
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이래오토모티브시스템 주식회사
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    • F16D3/22Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
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Abstract

고정형 등속 조인트는 복수의 아웃터 트랙 그루브를 가지는 아웃터 조인트 멤버, 상기 복수의 아웃터 트랙 그루브와 각각 쌍을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하는 복수의 인너 트랙 그루브를 가지는 인너 조인트 멤버, 상기 복수의 볼 트랙에 각각 배치되는 복수의 토크 전달 볼, 그리고 상기 아웃터 조인트 멤버와 상기 인너 조인트 멤버 사이에 개재되며 상기 복수의 토크 전달 볼을 각각 수용하는 복수의 윈도우를 구비하는 볼 케이지를 포함한다. 상기 아웃터 트랙 그루브는 중심 라인이 조인트 중심축과 나란한 방향에 대해 양측 변위를 가지는 싸인파(sine wave) 형태를 가지도록 형성되며, 상기 이웃하는 아웃터 트랙 그루브는 상기 조인트 중심축과 나란한 방향에 대해 반대 방향의 진폭을 갖도록 형성된다. 상기 이웃하는 아웃터 트랙 그루브의 싸인파 형태의 중심 라인의 진폭은 서로 다르며, 상기 아웃터 트랙 그루브와 쌍을 이루는 상기 인너 트랙 그루브는 상기 조인트 중심축을 포함하는 면에 대해 상기 아웃터 트랙 그루브와 거울 대칭을 이룬다.

Description

고정형 등속 조인트{Fixed type constant velocity joint}
본 발명은 차량의 구동 계통에 사용되는 고정형 등속 조인트에 관한 것이다.
고정형 등속 조인트는 아웃터 조인트 멤버와 인너 조인트 멤버를 포함하며, 아웃터 조인트 멤버와 인너 조인트 멤버는 각각 트랙 그루브를 포함한다. 아웃터 조인트 멤버의 트랙 그루브와 인너 조인트 멤버의 트랙 그루브가 쌍을 이루어 볼 트랙을 형성하고, 각 볼 트랙에는 토크 전달을 위한 토크 전달 볼이 배치된다. 그리고 토크 전달 볼은 아웃터 조인트 멤버와 인너 조인트 멤버 사이에 배치되는 볼 케이지에 수용된다.
종래에 볼 트랙이 조인트 길이 방향에 대해 경사지게 형성되는 틸트 그루브 형태의 조인트가 소개된 바 있으며, 이 경우 아웃터 조인트 멤버의 트랙 그루브와 인너 조인트 멤버의 트랙 그루브는 서로 반대 방향으로 경사지게 형성된다. 이러한 형태의 조인트는 크로스 그루브 타입의 등속 조인트라고 칭해진다.
종래의 크로스 그루브 타입의 등속 조인트 중 볼 트랙을 물결 형태를 갖도록 한 것이 있었으며, 특히 이러한 등속 조인트는 이웃하는 물결 형태의 볼 트랙을 서로 거울 대칭 형태로 형성하여 효율 향상을 도모하였다.
그러나 이러한 등속 조인트에서는 이웃하는 물결 형태의 볼 트랙이 서로 거울 대칭 형태로 형성되기 때문에, 물결 형태의 이웃하는 볼 트랙의 볼록한 부분이 서로 마주하고 오목한 부분이 서로 마주하는 구조를 갖게 된다. 이에 의해 이웃하는 볼 트랙 사이의 원주 방향 간격이 너무 큰 부분과 너무 작은 부분이 공존하게 되고, 이에 의해 구조적 강도 저하 및 효율 저하의 문제가 있었다.
한국 공개특허공보 제10-2012-0106477호 (공개일자: 2012년 09월 26일)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 싸인파 형태의 볼 트랙을 가지면서 이웃하는 볼 트랙 사이의 원주 방향 간격이 편차를 줄여 강도 및 효율을 높일 수 있는 고정형 등속 조인트를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 고정형 등속 조인트는 복수의 아웃터 트랙 그루브를 가지는 아웃터 조인트 멤버, 상기 복수의 아웃터 트랙 그루브와 각각 쌍을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하는 복수의 인너 트랙 그루브를 가지는 인너 조인트 멤버, 상기 복수의 볼 트랙에 각각 배치되는 복수의 토크 전달 볼, 그리고 상기 아웃터 조인트 멤버와 상기 인너 조인트 멤버 사이에 개재되며 상기 복수의 토크 전달 볼을 각각 수용하는 복수의 윈도우를 구비하는 볼 케이지를 포함한다. 상기 아웃터 트랙 그루브는 중심 라인이 조인트 중심축과 나란한 방향에 대해 양측 변위를 가지는 싸인파(sine wave) 형태를 가지도록 형성되며, 상기 이웃하는 아웃터 트랙 그루브는 상기 조인트 중심축과 나란한 방향에 대해 반대 방향의 진폭을 갖도록 형성된다. 상기 이웃하는 아웃터 트랙 그루브의 싸인파 형태의 중심 라인의 진폭은 서로 다르며, 상기 아웃터 트랙 그루브와 쌍을 이루는 상기 인너 트랙 그루브는 상기 조인트 중심축을 포함하는 면에 대해 상기 아웃터 트랙 그루브와 거울 대칭을 이룬다.
상기 아웃터 트랙 그루브는 진폭이 상대적으로 큰 제1 아웃터 트랙 그루브, 그리고 진폭이 상대적으로 작은 제2 아웃터 트랙 그루브를 포함할 수 있으며, 상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 제2 아웃터 트랙 그루브가 원주 방향을 따라 교대로 배열될 수 있다.
상기 제2 아웃터 트랙 그루브의 진폭은 상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 진폭의 0.5 내지 0.7배일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고정형 등속 조인트는 복수의 아웃터 트랙 그루브를 가지는 아웃터 조인트 멤버, 상기 복수의 아웃터 트랙 그루브와 각각 쌍을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하는 복수의 인너 트랙 그루브를 가지는 인너 조인트 멤버, 상기 복수의 볼 트랙에 각각 배치되는 복수의 토크 전달 볼, 그리고 상기 아웃터 조인트 멤버와 상기 인너 조인트 멤버 사이에 개재되며 상기 복수의 토크 전달 볼을 각각 수용하는 복수의 윈도우를 구비하는 볼 케이지를 포함한다. 상기 아웃터 트랙 그루브는 중심 라인이 조인트 중심축과 나란한 방향에 대해 양측 변위를 가지는 싸인파(sine wave) 형태를 각각 가지는 복수의 제1 아웃터 트랙 그루브와 복수의 제2 아웃터 트랙 그루브로 이루어진다. 상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 제2 아웃터 트랙 그루브는 상기 조인트 중심축과 나란한 방향에 대해 반대 방향의 진폭을 갖도록 형성되며, 상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 진폭은 상기 제2 아웃터 트랙 그루브의 진폭보다 크다. 상기 아웃터 트랙 그루브와 쌍을 이루는 상기 인너 트랙 그루브는 상기 조인트 중심축을 포함하는 면에 대해 상기 아웃터 트랙 그루브와 거울 대칭을 이룬다.
상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 제2 아웃터 트랙 그루브는 원주 방향으로 따라 교대로 배열된다.
상기 제2 아웃터 트랙 그루브의 진폭은 상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 진폭의 0.5 내지 0.7배일 수 있다.
본 발명에 의하면, 싸인파 형태를 가지는 이웃하는 볼 트랙의 진폭을 서로 달리함으로써, 이웃하는 볼 트랙 사이의 원주 방향 간격의 편차가 감소하여 강도 및 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고정형 등속 조인트를 개략적으로 보여주는 정면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 도 1의 고정형 등속 조인트의 아웃터 조인트 멤버를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 고정형 등속 조인트의 아웃터 조인트 멤버의 트랙 그루브의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 고정형 등속 조인트의 인너 조인트 멤버를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 1의 고정형 등속 조인트의 인너 조인트 멤버의 트랙 그루브의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 고정형 등속 조인트의 아웃터 조인트 멤버의 트랙 그루브와 인너 조인트 멤버의 트랙 그루브의 배열 관계를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고정형 등속 조인트는 아웃터 조인트 멤버(outer joint member)(10)와 인너 조인트 멤버(inner joint member)(20)를 포함한다. 아웃터 조인트 멤버(10)의 일측은 개방되고 다른 일측은 폐쇄되어 수용 공간(12)이 형성되고, 인너 조인트(20)가 아웃터 조인트 멤버(10)의 수용 공간(12)에 배치된다.
아웃터 조인트 멤버(10)는 복수의 제1 아웃터 트랙 그루브(outer track groove)(13a), 그리고 복수의 제2 아웃터 트랙 그루브(13b)를 가지는 내면(11)을 포함한다. 한편, 인너 조인트 멤버(20)는 복수의 제1 인너 트랙 그루브(inner track groove)(23a), 그리고 복수의 제2 인너 트랙 그루브(23b)를 가지는 외면(21)을 포함한다.
제1 아웃터 트랙 그루브(13a)와 제1 인너 트랙 그루브(23a)가 쌍을 이루어 복수의 제1 볼 트랙(130a)을 형성하고, 제2 아웃터 트랙 그루브(13b)와 제2 인너 트랙 그루브(23b)가 쌍을 이루어 복수의 제2 볼 트랙(130b)을 형성한다. 예를 들어, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)가 각각 4개씩 구비되고 이에 대응하여 제1 및 제2 인너 트랙 그루브(23a, 23b)가 각각 4개씩 구비되는 경우, 제1 및 제2 볼 트랙(130a, 130b)이 각각 4개씩 형성되어 총 8개의 볼 트랙이 형성된다. 그러나 본 발명은 8개의 볼 트랙에 한정되지 않고 볼 트랙이 6개, 10개, 12개 등인 경우에도 적용될 수 있다.
복수의 토크 전달 볼(torque transmitting ball)(30)이 복수의 볼 트랙(130a, 130b)에 각각 배치된다. 예를 들어, 8개의 볼 트랙이 형성되는 경우, 8개의 토크 전달 볼이 8개의 볼 트랙에 각각 하나씩 배치될 수 있다.
볼 케이지(ball cage)(40)가 아웃터 조인트 멤버(10)와 인너 조인트 멤버(20) 사이에 배치된다. 볼 케이지(40)는 복수의 토크 전달 볼(30)을 수용한다. 이를 위해, 볼 케이지(40)에는 원주 방향을 따라 복수의 윈도우(41)가 형성될 수 있으며, 토크 전달 볼(30)이 윈도우(41)에 각각 삽입될 수 있다. 볼 트랙(130a, 130b)이 8개인 경우, 볼 케이지(40)의 윈도우(41) 및 토크 전달 볼(30)도 각각 8개로 구비된다.
도 4를 참조하면, 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)는 중심 라인(OSL1, OSL2)이 조인트 중심축(L)과 나란한 방향에 대해 원주방향 양측의 변위를 가지는 싸인파(sine wave) 형상을 가지도록 형성될 수 있다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 이웃하는 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)는 조인트 중심 축(L)과 나란한 방향에 대해 반대 방향의 진폭을 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 이웃하는 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)의 볼록한 부분끼리 서로 마주하고 오목한 부분끼리 서로 마주하게 된다. 이때, 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)의 중심 라인의 시작점과 끝점이 조인트 중심 축(L) 상에 위치할 수 있다. 이웃하는 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)의 싸인파 형태의 중심 라인(OSL1, OSL2)의 진폭은 서로 다르게 형성된다. 즉, 도면부호 13a에 의해 지시된 아웃터 트랙 그루브의 진폭(D1)이 도면부호 13b에 의해 지시된 아웃터 트랙 그루브의 진폭(D2)보다 크게 형성될 수 있으며, 이와 같은 서로 다른 진폭(D1, D2)을 가지는 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)가 원주 방향을 따라 교대로 배열될 수 있다. 이때, 도면부호 13b에 의해 지시된 아웃터 트랙 그루브의 진폭(D2)이 도면부호 13a에 의해 지시된 아웃터 트랙 그루브의 진폭(D1)의 0.5 내지 0.7배일 수 있다.
진폭이 상대적으로 큰 싸인파 형태의 아웃터 트랙 그루브(13a)와 진폭이 상대적으로 작은 싸인파 형태의 아웃터 트랙 그루브(13b)를 교대로 배열함으로써, 동일한 크기의 싸인파 형태의 아웃터 트랙 그루브를 배열하는 경우에 비해 이웃하는 그루브 사이의 간격 편차가 저감될 수 있다. 또한 진폭이 상대적으로 작은 아웃터 트랙 그루브(13b)의 중심에서의 접선의 경사각(a2)가 진폭이 상대적으로 큰 아웃터 트랙 그루브(13a)의 중심에서의 접선의 경사각(a1)에 비해 작아지게 된다. 이러한 구조적 특징들에 의해 구조적 강도 및 효율이 향상될 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 싸인파 형상을 가지는 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)와 쌍을 이루는 인너 트랙 그루브(23a, 23b)는 조인트 중심축(L)을 포함하는 면에 대해 싸인파 형상의 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)와 거울 대칭을 이루도록 형성될 수 있다. 즉, 인너 트랙 그루브(23a, 23b)는 중심 라인(ISL1, ISL2)이 조인트 중심축(L)과 나란한 방향에 대해 반대 방향의 진폭을 가지게 되며, 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)와 마찬가지로 중심 라인(ISL1, ISL2)의 진폭(D1, D2)이 서로 다른 인너 트랙 그루브(23a, 23b)가 원주 방향으로 교대로 배열된다.
이에 의해 도 7에 도시된 바와 같이 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)와 인너 트랙 그루브(23a, 23b)가 서로 교차되면서 쌍을 이루게 된다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
10: 아웃터 조인트 멤버
20: 인너 조인트 멤버
13a, 13b: 아웃터 트랙 그루브
23a, 23b: 인너 트랙 그루브
130a, 130b: 볼 트랙
30: 토크 전달 볼
40: 볼 케이지
41: 윈도우
L: 조인트 중심축

Claims (6)

  1. 복수의 아웃터 트랙 그루브를 가지는 아웃터 조인트 멤버,
    상기 복수의 아웃터 트랙 그루브와 각각 쌍을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하는 복수의 인너 트랙 그루브를 가지는 인너 조인트 멤버,
    상기 복수의 볼 트랙에 각각 배치되는 복수의 토크 전달 볼, 그리고
    상기 아웃터 조인트 멤버와 상기 인너 조인트 멤버 사이에 개재되며 상기 복수의 토크 전달 볼을 각각 수용하는 복수의 윈도우를 구비하는 볼 케이지를 포함하고,
    상기 아웃터 트랙 그루브는 중심 라인이 조인트 중심축과 나란한 방향에 대해 양측 변위를 가지는 싸인파(sine wave) 형태를 가지도록 형성되며,
    상기 이웃하는 아웃터 트랙 그루브는 상기 조인트 중심축과 나란한 방향에 대해 반대 방향의 진폭을 갖도록 형성되며,
    상기 이웃하는 아웃터 트랙 그루브의 싸인파 형태의 중심 라인의 진폭은 서로 다르며,
    상기 아웃터 트랙 그루브와 쌍을 이루는 상기 인너 트랙 그루브는 상기 조인트 중심축을 포함하는 면에 대해 상기 아웃터 트랙 그루브와 거울 대칭을 이루는 고정형 등속 조인트.
  2. 제1항에서,
    상기 아웃터 트랙 그루브는 진폭이 상대적으로 큰 제1 아웃터 트랙 그루브, 그리고 진폭이 상대적으로 작은 제2 아웃터 트랙 그루브를 포함하며,
    상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 제2 아웃터 트랙 그루브가 원주 방향을 따라 교대로 배열되는 고정형 등속 조인트.
  3. 제2항에서,
    상기 제2 아웃터 트랙 그루브의 진폭은 상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 진폭의 0.5 내지 0.7배인 고정형 등속 조인트.
  4. 복수의 아웃터 트랙 그루브를 가지는 아웃터 조인트 멤버,
    상기 복수의 아웃터 트랙 그루브와 각각 쌍을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하는 복수의 인너 트랙 그루브를 가지는 인너 조인트 멤버,
    상기 복수의 볼 트랙에 각각 배치되는 복수의 토크 전달 볼, 그리고
    상기 아웃터 조인트 멤버와 상기 인너 조인트 멤버 사이에 개재되며 상기 복수의 토크 전달 볼을 각각 수용하는 복수의 윈도우를 구비하는 볼 케이지를 포함하고,
    상기 아웃터 트랙 그루브는 중심 라인이 조인트 중심축과 나란한 방향에 대해 양측 변위를 가지는 싸인파(sine wave) 형태를 각각 가지는 복수의 제1 아웃터 트랙 그루브와 복수의 제2 아웃터 트랙 그루브로 이루어지며,
    상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 제2 아웃터 트랙 그루브는 상기 조인트 중심축과 나란한 방향에 대해 반대 방향의 진폭을 갖도록 형성되고,
    상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 진폭은 상기 제2 아웃터 트랙 그루브의 진폭보다 크며,
    상기 아웃터 트랙 그루브와 쌍을 이루는 상기 인너 트랙 그루브는 상기 조인트 중심축을 포함하는 면에 대해 상기 아웃터 트랙 그루브와 거울 대칭을 이루는 고정형 등속 조인트.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 제2 아웃터 트랙 그루브는 원주 방향으로 따라 교대로 배열되는 고정형 등속 조인트.
  6. 제4항에서,
    상기 제2 아웃터 트랙 그루브의 진폭은 상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 진폭의 0.5 내지 0.7배인 고정형 등속 조인트.
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JP3300663B2 (ja) 1998-02-20 2002-07-08 トヨタ自動車株式会社 バーフィールド型等速自在継手
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