KR102320751B1

KR102320751B1 - 등속 조인트 어셈블리

Info

Publication number: KR102320751B1
Application number: KR1020200094008A
Authority: KR
Inventors: 반원규
Original assignee: 서한산업(주); 한국프랜지공업 주식회사
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2020-07-28
Publication date: 2021-11-02
Also published as: KR20200106858A

Abstract

본 발명은 등속 조인트 어셈블리에 관한 것으로서, 슬리브가 형성되는 아우터레이스; 단부가 상기 아우터레이스 내에 수용되는 샤프트; 상기 아우터레이스에 수용되는 샤프트의 둘레를 따라 장착되며, 상기 아우터레이스 내벽면에 밀착되는 복수 개의 볼; 상기 아우터레이스의 슬리브에 형성되는 결합홈에 장착되어, 상기 볼이 상기 아우터레이스 외부로 이탈하는 것을 방지하는 스토퍼;를 포함하며, 상기 스토퍼는, 상기 결합홈에 장착되는 장착부; 상기 결합홈으로부터 돌출되며, 상기 볼의 이탈을 차단하며 곡면을 갖는 지지부;를 포함하고, 상기 지지부는 횡단면이 반원 형상 또는 표면이 곡면을 구비한 형상으로 구현되고, 상기 장착부는 횡단면이 사각형 형상 또는 모서리가 경사진 둥근 사각형 형태인 것을 특징으로 하는 등속 조인트 어셈블리를 제공한다. 본 발명에 따르면, 고하중에서 하에서도 볼이 이탈하는 것을 방지할 수 있는 등속 조인트 어셈블리가 제공된다.

Description

등속 조인트 어셈블리{CONSTANT JOINT ASSEMBLY}

본 발명은 등속 조인트 어셈블리에 관한 것으로서, 볼과 샤프트의 결합구조물이 아우터레이스로부터 이탈하는 것을 방지하는 등속 조인트 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 등속조인트는 자동차의 구동 샤프트에 적용되는 부품으로, 동력이 전달되는 각도가 변하더라도 회전 불균형이 발생하지 않고 신속하게 구동력을 전달하는 역할을 한다.

첨부한 도 1은 종래 등속 조인트의 단면을 개략적으로 도시한 것으로서, 종래의 일반적인 등속 조인트(10)는 샤프트(11)의 일단에 연결설치되는 이너레이스(12)와, 상기 이너레이스(12)의 외부에 설치되는 아우터레이스(13)와, 상기 이너레이스(12)의 회전동력을 아우터레이스(13)에 전달하는 볼(14)과, 상기 볼(14)을 지지하기 위한 볼케이지(15) 등을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 일반적인 등속조인트에서, 샤프트(11)의 회전동력은 이너레이스(12)와 볼(14)을 거쳐 아우터레이스(13)로 전달됨으로써 아우터레이스(13)에 연결되는 바퀴를 회전시키게 되는데, 이 경우 샤프트(11)를 중심으로 엔진측에 설치되어 있는 트리플조인트에 의해 샤프트(11)의 회전 각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각되고, 휠측 샤프트에서는 볼(14)에 의해 아우터레이스(13)의 회전각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각된다.

이와 같은 종래 등속 조인트(10)의 경우에는 아우터레이스(13)의 슬리브(16) 단부의 직경을 감소시킴으로써, 샤프트(11) 및 볼(14) 결합구조가 아우터레이스로(16)부터 이탈하는 것을 방지하는 것이 일반적이다.

그러나, 이러한 구조는 샤프트(11)를 아우터레이스(13) 내에 장착시키는 조립 공정이 용이하지 않고, 하중이 집중되면서 아우터레이스(13)의 슬리브(16)가 파손되는 등의 문제를 일으켰다.

한국특허공개공보 제10-2010-0079697호

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고하중에서 하에서도 볼이 이탈하는 것을 방지할 수 있는 등속 조인트 어셈블리를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 슬리브가 형성되는 아우터레이스; 단부가 상기 아우터레이스 내에 수용되는 샤프트; 상기 아우터레이스에 수용되는 샤프트의 둘레를 따라 장착되며, 상기 아우터레이스 내벽면에 밀착되는 복수 개의 볼; 상기 아우터레이스의 슬리브에 형성되는 결합홈에 장착되어, 상기 볼이 상기 아우터레이스 외부로 이탈하는 것을 방지하는 스토퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 등속 조인트 어셈블리에 의해 달성된다.

또한, 상기 스토퍼는 상기 결합홈에 장착된 상태에서 양측 단부가 소정간격으로 상호 이격되는 원호 형상일 수 있다.

또한, 상기 스토퍼는, 상기 결합홈에 장착되는 장착부; 상기 결합홈으로부터 돌출되며, 상기 볼의 이탈을 차단하며 곡면을 갖는 지지부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지부는 횡단면이 반원 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 지지부는 횡단면이 중심각이 90도 이상인 부채꼴 형상일 수 있다.

또한, 상기 장착부는 횡단면이 사각형 형상일 수 있다.

또한, 상기 장착부는 횡단면이 사다리꼴 형상일 수 있다.

또한, 상기 장착부는 일면에 그루부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 장착부는, 상기 지지부로부터 돌출되는 제1 돌출부; 상기 지지부로부터 돌출되되, 상기 제1 돌출부로부터 이격되며, 상기 제1 돌출부보다 낮은 높이를 갖는 제2 돌출부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 장착부는, 상기 지지부로부터 연장되는 베이스; 상기 베이스로부터 측방으로 돌출되어 상기 베이스를 지지하는 고정돌기;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 아우터레이서의 단부 내벽면에 스토퍼를 장착함으로써, 볼 및 샤프트의 결합 구조물이 정해진 영역 내로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있는 하는 등속 조인트 어셈블리가 제공된다.

또한, 스토퍼의 장착부의 단면을 직사각형으로 형성함으로써 아우터레이스와의 결합력을 향상시킬 수 있다.

또한, 장착부를 소정의 공간을 중심으로 이격되는 서로 다른 높이를 갖는 구조물로 구성하여, 장착부와 아우터레이스 간의 결합력은 향상시키되, 구조물를 컴팩트하게 구성할 수 있다.

또한, 볼과 직접적으로 접촉하는 지지부의 단면을 원호형으로 형성하여, 아우터레이스로부터의 볼의 이탈은 방지하면서도 전체적으로 컴팩트하게 구성할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래의 등속 조인트의 단면을 개략적으로 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 등속 조인트 어셈블리의 개략적인 분해 사시도이고,
도 3은 도 2의 등속 조인트 어셈블리의 단면을 개략적으로 도시한 것이고,
도 4 내지 도 6은 도 2의 등속 조인트 어셈블리의 스토퍼의 장착부의 다양한 변형례를 도시한 것이고,
도 7은 도 2의 등속 조인트 어셈블리의 스토퍼의 지지부의 다양한 변형례를 도시한 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 등속 조인트 어셈블리에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 등속 조인트 어셈블리의 개략적인 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 등속 조인트 어셈블리의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본원발명의 일실시예에 따른 등속 조인트 어셈블리(100)는 동일한 직선 상에 놓여지지 않은 구동샤프트와 피동샤프트 간 동력(회전력)을 원활하게 전달하기 위한 매개 구조로서, 아우터레이스(110)와 샤프트(120)와 이너레이스(130)와 볼케이지(140)와 볼(150)과 스토퍼(160)를 포함한다.

상기 아우터레이스(110)는 후술하는 샤프트(120) 및 샤프트(120)에 장착되는 볼(150)을 수용한 상태로, 샤프트(120)측으로 회전력을 전달하기 위한 구조물이다.

아우터레이스(110)는 외측으로 소정 직경의 슬리브(111)를 형성하고, 슬리브(111)가 형성되는 공간 내에 샤프트(120)의 단부가 이동 가능한 형태로 수용된다.

한편, 슬리브(111) 단부의 내벽에는 결합홈(112)이 형성되며, 결합홈(112)에는 후술하는 스토퍼(160)가 장착된다. 결합홈(112)은 슬리브(111)의 내벽 둘레를 따라 형성되되, 일부구간은 제외되어 형성된다. 이러한 결합홈(112)의 구조 및 형상은 후술하는 스토퍼(160)의 형상에 대응되는 것이므로, 상세한 설명은 스토퍼(160)와 함께 후술한다.

상기 샤프트(120)는 동력을 전달하는 축 구조물로서, 일단부가 슬리브(111) 내의 공간에 수용된다.

상기 이너레이스(130)는 아우터레이스(110) 내에 수용되는 샤프트(120)의 단부에 장착되는 것으로서, 이너레이스(130) 상에는 후술하는 볼케이지(140)가 장착된다.

상기 볼케이지(140)는 다수의 볼(150)을 회전 가능한 상태로 지지하기 위한 것으로서, 볼(150)에 대응되는 개수의 수용공이 형성된다.

상기 볼(150)은 복수 개로 마련되며, 상술한 볼케이지(140)의 수용공 내에 회동 가능한 상태로 장착되며, 아우터케이지(110)의 내벽에 밀착함으로써, 샤프트(120)의 원활한 회동이 가능하도록 한다.

상기 스토퍼(160)는 상술한 아우터레이스(110)의 슬리브(111) 내벽을 따라서 장착되는 것으로서, 샤프트(120)와 볼(150)의 결합으로 구성되는 구조물이 아우터레이스(110)로부터 이탈하는 것을 방지하는 기능을 하는 것으로서, 장착부(170)와 지지부를(180) 포함한다.

한편, 스토퍼(160)는 전체적으로 폐곡선 형태로 구성되는 것이 아니라, 일부 구간이 분리된 원 형태로 구성된다. 즉, 스토퍼(160)의 양측 단부는 서로 연결되지 않고 분리되어, 상호 이격되는 형태로 구성된다. 따라서, 스토퍼(160)는 가해지는 외력에 의하여 변형되었다가 외력이 해제되면 복원될 수 있다. 사용자는 상술한 변형 특성을 통하여 스토퍼(160)를 결합홈(112)에 쉽게 장착하거나 결합홈(112)으로부터의 쉽게 탈거할 수 있다.

상기 장착부(170)는 스토퍼(160)의 일단부를 구성하는 구조물로서, 슬리브(111)의 결합홈(112) 내에 장착된다.

상기 지지부(180)는 스토퍼(160)의 타단부를 구성하며, 외부로 노출됨으로써 볼(150)과 직접적인 접촉이 발생하는 구조물이다.

한편, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 스토퍼(160)를 장착부(170)와 지지부(180)로 구분하여 설명하였으나, 스토퍼(160)가 분리 가능한 구조인 것은 아니고 단일의 일체형 구조물로 구성된다.

도 4 내지 도 6은 도 2의 등속 조인트 어셈블리의 스토퍼의 장착부의 다양한 변형례를 도시한 것이고, 도 7은 도 2의 등속 조인트 어셈블리의 스토퍼의 지지부의 다양한 변형례를 도시한 것이다.

이하에서는 도 4 내지 도 7을 참조하여 스토퍼(160)를 구성하는 장착부(170)와 지지부(180) 각각의 다양한 변형례에 대하여 보다 상세히 설명한다.

1. 장착부

1 - 1. 제1 변형례

도 4(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 장착부(170)의 제1 변형례는 횡단면의 형상이 사각형으로 구성된다. 종래의 경우 스토퍼는 실린더 형태로 구성되어 횡단면은 원 형상을 가지는 것이 일반적이며, 슬리브와의 결합되는 영역이 곡면으로 형성되어 결합면적이 크지 않아, 슬리브와 스토퍼 간의 결합력이 떨어지는 문제가 있었다.

그러나, 본 변형례에 의하면, 볼(150)과 직접적으로 접촉하게 되는 지지부(180)의 형태와는 무관하게, 슬리브(111)에 장착되는 영역인 장착부(170)의 횡단면의 형태를 사각형으로 형성함으로써, 스토퍼(160)와 슬리브(111) 간의 결합면적 및 결합력이 증가하는 장점이 있다.

따라서, 스토퍼(160)는 슬리브(111)에 보다 견고히 장착되므로, 아우터레이스(110)로부터 샤프트(120) 및 볼(150) 구조물의 이탈을 최소화할 수 있다.

본 변형례에서 장착부(170)의 횡단면의 형상은 직사각형일 수도 있거나, 모서리가 둥근 사각형 형태일 수도 있다. 그리고, 지지부(180)는 횡단면이 반원 형상 또는 표면이 곡면을 구비한 형상으로 구현될 수 있다.

상기 장착부(170)는 결합홈(112)의 내벽면에 밀착되는 수직면 형태의 전면부와 수직면 형태의 후면부와, 전면부와 후면부 사이에 마련되는 수평면 형태의 외주면부를 포함하며, 전면부와 후면부, 외주면부는 평면 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

또한, 결합홈(112)의 내부 윤곽은 장착부의 외부 윤곽에 맞도록 수직면 형태의 전면벽과, 수직면 형태의 후면벽, 수평면 형태의 외주벽을 포함한다. 따라서, 장착부(170)의 전면부는 결합홈(112)의 전면벽에 밀착되고, 장착부(170)의 후면부는 결합홈(112)의 후면벽에 밀착되며, 장착부(170)의 외주면부는 결합홈(112)의 외주벽에 밀착된다.

여기서 전면은 등속 조인트 외륜의 개구부 방향이고, 후면은 그 반대 방향, 즉 등속 조인트 외륜의 내부 방향이며, 외주 방향은 등속조인트 회전 중심을 기준으로 반경방향을 의미한다.

한편, 도 4(b)에서와 같이, 장착부(170)는 지지부(180) 측에서 반대편으로 갈수록 폭이 감소하는 사다리꼴 형상일 수도 있다.

또한, 도 4(c), 도 4(d), 도 4(e)와 같이, 장착부(170)의 일면에는 그루브(171)가 형성될 수 있다. 결합홈(112)에는 그루브(171)에 대응되는 형태로 돌출되는 구조물이 형성된다. 그루브(171)는 장착부(170)의 윤곽선을 이루는 3개의 면 중 한 면에만 형성될 수도 있고, 복수 개의 면에 각각 형성될 수도 있다.

장착부(170)에 그루브(171)가 형성됨으로써, 장착부(170)와 결합홈(112) 간의 결합면의 면적이 증가할 뿐만 아니라, 그루브(171)와 결합홈(112)의 돌출영역에 간의 추가 결합력으로 인하여, 슬리브(111)와 스토퍼(160) 간의 고정력이 보다 증가할 수 있다.

도 4(c), 도 4(d)와 같이, 장착부(170)에 형성되는 그루브(171)의 형상은 반원 형태일 수 있다. 또한, 도 4(e)와 같이, 그루브(171)는 원에서 가상의 현을 중심으로 분리한 나머지 영역의 형상, 즉, 활꼴(circular segment) 형상으로 형성되어 스토퍼(160)와 슬리브(111) 간의 결합력을 더욱 향상시킬 수도 있다.

1 - 2. 제2 변형례

도 5에서와 같이, 본 발명에서 장착부(270)의 제2 변형례는 횡단면이 비대칭인 구조로 구성되며, 제1 돌출부(271)와 제2 돌출부(272)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1 돌출부(271)는 지지부(180)로부터 수직하게 돌출되는 벽체 구조물이다.

상기 제2 돌출부(272)는 지지부(180)로부터 수직하게 돌출되는 벽체 구조물로 구성되며, 제1 돌출부(271)보다 낮은 높이로 형성된다.

제2 돌출부(272)는 제1 돌출부(271)보다 상대적으로 아우터레이스(110)의 내부공간과 인접한 곳에 위치하고, 제1 돌출부(271)는 제2 돌출부(272)로부터 외측으로 이격되는 곳에 위치한다.

즉, 제1 돌출부(271)와 제2 돌출부(272)의 사이에는 이격공간이 형성되며, 장착부(270)는 이러한 이격공간을 중심으로 서로 다른 높이의 벽체로 구성됨으로써 전체적으로는 비대칭 구조를 갖게 된다.

비대칭 구조의 장착부(270)는 결합홈(112)과 접촉면적이 증가하므로 결합력이 향상될 수 있다. 특히, 접촉하는 볼(10)에 의하여 가해지는 직선형태의 힘은 장착부(270)에 토크형태로 전환되어 가해지는데, 상대적으로 높은 벽체인 제1 돌출부(271)가 이러한 토크형태의 외력을 보다 안정적으로 지지할 수 있다.

따라서, 본 변형례에 의하면, 이격공간을 사이에두고 제1 돌출부(271)와 제2 돌출부(272)를 형성함으로써 결합면적을 증가시키고, 외력이 집중 가해지는 제1 돌출부(271)의 높이를 크게하고 상대적으로 제2 돌출부(272)의 높이는 낮게함으로써, 장착부(270)와 슬리브(111) 간의 결합력은 향상시키되, 전체적으로 구조물를 컴팩트하게 구성할 수 있다는 장점이 있다.

1 - 3. 제3 변형례

도 6에서와 같이, 본 발명에서 장착부(370)의 제3 변형례는 베이스(371)와 고정돌기(372)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 베이스(371)는 지지부(180)에 구비되며, 횡단면이 사각형 형상을 갖는 구조물이다.

상기 고정돌기(372)는 베이스(371)의 양측으로부터 돌출되는 구조물로서, 결합홈(112) 내에 안착됨으로써 부가적인 고정력을 부가하기 위한 것이다.

즉, 장착부(370)는 양측면으로 고정돌기(372)를 형성하여, 결합홈(112)에 장착됨으로써, 장착부(370)와 슬리브(111) 간의 견고한 결합이 가능하다.

2. 지지부

2 - 1. 제1 변형례

도 7(a), 도 7(b)와 같이, 본 발명에서 지지부(180)의 제1 변형례는 횡단면이 반원 형상으로 구성될 수 있다.

따라서, 상술한 다양한 변형례에 따른 장착부(170, 270, 370)의 단부에 횡단면의 형상이 반원인 지지부(180)가 마련됨으로써 스토퍼(160)를 형성할 수 있다.

2 - 2. 제2 변형례

도 7(c), 도 7(d)와 같이, 본 발명에서 지지부(280)의 제2 변형례는 횡단면이 중심각 90도 이상인 부채꼴 형상으로 구성될 수 있다.

즉, 본 발명에서 볼이 아우터레이스(110)로부터 완전히 이탈하지 않는 이상 지지부(280)에 접촉할 수 있는 영역은 제한적이다. 따라서, 본 변형례에서는 지지부(280)를 반원형 구조물이 아니라, 원호형 구조물로 구성함으로써 볼과 접촉이 발생할 가능성이 낮은 측 부분의 곡면은 제거한다.

따라서, 본 변형례에 따르면, 아우터레이스(110)로부터 볼(150)의 이탈은 방지하면서도 전체적으로 컴팩트하게 구성할 수 있다는 장점이 있다.

따라서, 본 발명의 스토퍼는 필요에 따라 상술한 다양한 장착부 변형례와 지지부의 변형례를 서로 조합하여 다양한 구조로 구성될 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

110 : 아우터레이스 120 : 샤프트
130 : 이너레이스 140 : 볼케이지
150 : 볼 160 : 스토퍼
170 : 장착부 180 : 지지부

Claims

슬리브가 형성되는 아우터레이스;
단부가 상기 아우터레이스 내에 수용되는 샤프트;
상기 아우터레이스에 수용되는 샤프트의 둘레를 따라 장착되며, 상기 아우터레이스 내벽면에 밀착되는 복수 개의 볼;
상기 아우터레이스의 슬리브에 형성되는 결합홈에 장착되어, 상기 볼이 상기 아우터레이스 외부로 이탈하는 것을 방지하는 스토퍼;를 포함하며,
상기 스토퍼는,
상기 결합홈 내부에 삽입되도록 장착되는 장착부; 상기 결합홈의 외부에 돌출되도록 배치되며, 상기 볼의 이탈을 차단하며 곡면을 갖는 지지부;를 포함하고,
상기 지지부는 횡단면이 반원 형상 또는 표면이 곡면을 구비한 형상으로 구현되고,
상기 장착부는 횡단면이 사각형 형상 또는 모서리가 둥근 사각형 형태이며, 상기 결합홈의 내주면과 마주하여 윤곽선을 이루는 3개의 면 중 어느 한 면에 그루브가 형성되고, 상기 결합홈 내부에서 상기 그루브에 대응되도록 돌출된 구조물이 상기 그루브에 삽입된 것을 특징으로 하는 등속 조인트 어셈블리.
청구항 1에 있어서,
상기 장착부는 결합홈의 내벽면에 밀착되는 수직면 형태의 전면부와 수직면 형태의 후면부와, 전면부와 후면부 사이에 마련되는 수평면 형태의 외주면부를 포함하며, 전면부와 후면부, 외주면부는 평면 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 등속 조인트 어셈블리.
청구항 2에 있어서,
상기 결합홈의 내부 윤곽은 상기 지지부의 외부 윤곽에 맞도록 수직면 형태의 전면벽과, 수직면 형태의 후면벽, 수평면 형태의 외주벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 등속 조인트 어셈블리.