KR19980069889A - 가요성 축 조인트 - Google Patents

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KR19980069889A
KR19980069889A KR1019970038641A KR19970038641A KR19980069889A KR 19980069889 A KR19980069889 A KR 19980069889A KR 1019970038641 A KR1019970038641 A KR 1019970038641A KR 19970038641 A KR19970038641 A KR 19970038641A KR 19980069889 A KR19980069889 A KR 19980069889A
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쥰이치 시게우라
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기타오카 다카시
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Abstract

전기차의 전동기축과 대차의 차축을 요동이 자재롭게 연결하는 가요성 축 조인트가 고속회전시에도 접촉회전 진동이나 비틀림의 진동이 적고, 경사각이 커져도 접촉톱니수가 적어지지 않는 가요성 축 조인트를 얻을 수 있다.
원동축, 피동축에 연결되는 피니온의 외부톱니바퀴의 피치원 근방의 톱니형을 톱니폭 중간부에서 축방향이고 허용경사각에서는 톱니폭단 가까이에서 접촉하는 톱니면으로 하고 등쪽 간격을 작게 해서 지수함수곡선으로 피니온의 외부톱니바퀴를 크라우닝하였다. 등쪽 간격을 작게 함으로서 고속회전시의 접촉회전 진동이나 비틀림 진동을 작게 억제할 수가 있다. 지수함수의 크라우닝 곡선으로 함으로써, 변위에 따라 접촉점이 톱니폭단으로 이동해서, 톱니폭단쪽으로 가까워지는데 따라 곡률반경이 커지고, 경사했을 때의 접촉톱니수가 감소해도, 접촉응력의 증대가 억제되어 종래의 것보다 전달동력이 커지는 효과가 얻어진다.

Description

가요성 축 조인트
도 1은 본 발명의 가요성 축 조인트의 피니온(pinion)의 외부톱니바퀴의 피치원경부분의 기준이 되는 톱니형 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 가요성 축 조인트의 피니온의 외부톱니바퀴의 피치원경에서의 톱니형태 단면도,
도 3은 톱니형 곡선을 구하기 위한 톱니형 단면도,
도 4는 도 3의 톱니형의 측면도,
도 5는 톱니면 형상을 표시하는 지수함수의 계수, 지수를 구하는 법을 표시한 설명도,
도 6은 본 발명의 맞물림부의 변위각과 동시접촉톱니수의 관계 및 곡률반경의 관계를 표시하는 도면,
도 7은 종래의 가요성 축 조인트의 구성을 표시하는 단면도,
도 8은 가요성 축 조인트의 회전축의 변위상황의 설명도,
도 9는 종래의 가요성 축 조인트의 형상의 설명도,
도 10은 도 7의 측면도,
도 11은 종래의 가요성 축 조인트가 경사했을 때의 피니온의 외부톱니바퀴와 슬리브의 내부톱니바퀴의 맞물림 상태의 설명도,
도 12는 종래의 맞물림부가 변위했을 때의 변위각과 동시 접촉톱니수의 관계 및 곡률반경의 관계를 표시하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1:회전축2:피니온2a:피니온외부톱니
3:슬리브3a:슬리브내부톱니4:단커버
5:칸막이판6:축단넛7:쿠숀
11:회전축12:피니온12a:피니온외부톱니
13:슬리브13a:슬리브내부톱니14:단커버
16:축단넛17:쿠숀
[발명의 목적]
본 발명은, 고속회전하여도, 접촉회전 진동이나 비틀림 빈동이 적고, 변위에 대해 동시접촉톱니수의 감소가 있어도, 접촉부의 응력의 증대를 억제한 가요성 축 조인트를 얻는 것을 목적으로 한다.
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 전기차의 전동기의 회전축과 대차의 차륜에 함께 조립된 톱니바퀴장치의 피동축을 요동이 자재롭게 접속하는 가요성 축 조인트에 관한 것이다.
전기차의 대차의 구성은, 승차감을 좋게 하기 위해 차륜과 대차를 사이에 스프링이 설치되어 있다. 전동기는 대차틀에 부착되어 있고, 차축을 구동하는 톱니바퀴장치는 차륜축과 함께 조립되어 있다. 그래서 스프링상의 전동기와 스프링하의 톱니바퀴장치사이에 가요성 축 조인트가 설치되어 차륜측의 진동소음등을 직접 전동기측에 파급되지 않도록 구성되어 있다.
이 가요성 축 조인트의 종래의 구성은, 예를 들면 일본국 실공 소47-14804호 공보에 표시된 것이다. 도 7에 그 구성의 단면도를 표시한다. 도면에서, 1,11은 회전축, 2,12는 회전축(1),(11)에 고정된 피니온으로 크라우닝이 실시된 외부톱니바퀴(2a),(12a)가 형성되어 있다. (3),(13)은 내측에 피니온(2),(12)의 외부톱니바퀴(2a),(12a)에 맞물리는 슬리브의 내부톱니바퀴(3a),(13a)가 형성되어, 서로 볼트로 결합된 슬리브이다. 4,14는 슬리브(3),(13)에 고정되고, 내부측은 피니온(2),(12)의 고착부사이에 장착된 단커버이다. 5는 슬리브(3),(13)의 접합면에 끼워져서 슬리브(3),(13)의 상호간을 막아주는 칸막이판이다. (6),(16)은 회전축(1),(11)에 피니온(2),(12)를 고정하는 축단넛, 7,17은 축단넛(6),(16)에 고착되고, 축단넛(6),(16)이 칸막이판(5)에 닿아서 슬리브(3),(13)의 내부톱니바퀴와 피니온(2),(12)의 외부톱니바퀴가 적정하게 맞물리게 위치 결정하는 쿠숀이다. 이와 같이 구성된 가요성 축 조인트는, 회전축(1),(11)의 어느 한쪽이 전동기 회전축에 연결되고, 다른 한쪽은 대차의 차축과 함께 조립된 톱니바퀴장치에 연결되어 있다.
종래의 가요성 조인트는 이상과 같이 구성되어, 전기차가 주행중에 대차가 요동해서 전동기의 회전축과 차축과 함께 조립된 톱니바퀴장치사이의 축심이 어긋나 있으면, 도 8과 같이 양단의 회전축(2),(12)의 축심이 어긋난 상태로 변위한다. 변위가 생겨도, 크라우닝(crowning)가공된 피니온(2),(12)의 외부톱니바퀴(2a),(12a)는 슬리브(sleeve)(3),(13)의 내부톱니바퀴(3a),(13a)에 항상 잘 맞물리어 원활한 구동력의 전달이 된다.
근년, 전기차의 고속화는 현저해지고, 고속화는 전동기의 회전수를 높게 해서 소형화함으로써, 차량 전체의 경량화를 도모해서 대응되고 있다. 전동기의 고속화는 결양화에 크게 기여하나, 진동, 소음이 커져 전기차의 승차감의 저해 요인이 된다. 전동기의 회전이 빨라지고, 가요성 축 조인트의 회전이 빨라지면 피니온(2)과 슬리브(3)의 톱니바퀴의 맞물림부에는 배면간극이 있고, 슬리브는 요동하는 상태여서, 회전체로서의 언밸런스도 있고, 회전이 빨라지면 회전진동이나 비틀림 진동이 발생할 때가 있다.
종래의 가요성 축 조인트의 톱니바퀴의 크라우닝은, 도 9에 표시하는 바와 같이 가공되어 있다. 도 10은 피니온(2)의 외부톱니바퀴의 측면도이다. 도 9에서, 3a는 슬리브(3)의 내부톱니바퀴, 2a는 피니온(2)의 외부톱니바퀴이다. 도 10(a)에 표시하는 바와 같이 피니온(2)의 외부톱니바퀴(2a)는 한쌍의 회전축의 각도변위에 대해 슬리브측의 안쪽은 톱니바퀴에 원활하게 맞물리게 둥글게 가공이 되고, 피치원경의 원통상단면의 톱니두께 방향은 도 9에 표시하는 바와 같이 크라우닝가공되어 있다. S는 피치원경, T는 피니온(2)의 외부톱니바퀴(2a)의 피치원경 S에서의 톱니두께, H는 슬리브(3)의 내부톱니바퀴(3a)의 피치원경 S에서의 안쪽톱니간극, G는 배면간극, Rc는 외부바퀴(2a)의 크라우닝가공의 반경, βw는 슬리브(3)과 피니온(2)의 중심선의 허용변위각이고, 변위각은 β로 한다. 피치원경 S에서의 배면간극 G는 하기식(8)의 관계에 있고, 피치원경 S에서의 외부톱니바퀴(2a)와 내부톱니바퀴(3a)의 치수관계를 하기(식 9)에 표시하는 관계로 되어 있다.
[수 5]
G=(2·Rc-T)·(1-cosβw) ……… (식 8)
Rc:크라우닝 곡선의 반경
G:배면간극
βw:허용변위각
T:톱니두께
본 구성의 가요성 축 조인트에서 허용변위각 βw을 확보하기 위해서는 피니온(2)의 외부톱니바퀴의 피치원경 S에서의 크라우닝 가공곡면의 톱니폭단 가까이에서의 접선의 피니온(2)의 축선에 대한 각도가 허용변위각 βw이고, 변위각이 0일때의 피치원경 S에서의 외부톱니바퀴와 내부톱니바퀴의 차가 배면간극 G이고, 이 구성에서, 예를 들어, 허용변위각 βw를 0.1(βw=약 6°)로 하는데는, G=0.8∼1.2mm로 할 필요가 있었다. 허용변위각 βw일때의 맞물림의 상태도를 도 11에 표시한다. 이와 같이, 변위한 방향의 직각 방향의 맞물림은 배면간극 G가 발생한 상태가 되고, 그 배면간극 G의 범위내 슬리브(3)의 회전중심이 어긋나서 회전체로서의 언밸런스 때문에, 접촉회전 진동이나 회전방향의 유격으로 인한 비틀림 진동이 발생한 적이 있었다.
또, 일반적으로 크라우닝된 가요성 축 조인트에서는, 일정한 힘을 전달하면서 회전할때, 변위각 β가 커짐에 따라, 슬리브(3)와 피니온(2)의 동시접촉톱니수가 감소한다. 이 상황의 한 예를 도 12에 표시한다. 이 종래의 가요성 축 조인트에서는 일정한 반경 Rc로 크라우닝되어 있고 동시접촉톱니수가 감소함에 따라 이에 반비례해서 톱니면의 접촉응력이 증대하고, 톱니면이 회손되는 가능성이 높았었다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
이상과 같이, 종래의 가요성 축 조인트는, 톱니면을 일정한 곡률반경으로 크라우닝되고 허용변위각을 확보하기 위해서는 피니온의 외부톱니바퀴와 슬리브의 내부톱니바퀴의 맞물림 부분의 배면간극은 커져 있으므로, 회전수가 빨라지면 흔들거려 회전하는 진동이나, 비틀림 진동이 생겨서 전기차의 승차감을 나쁘게 한다는 문제점이 있어, 너무 회전수를 올릴 수가 없었다. 또 종래의 일정한 반경으로 크라우닝된 가요성 축 조인트는 배면간극이 크므로, 변위하는데 따라 동시 맞물림 톱니수가 적어짐에 따라, 변위각에 거의 반비례해서 톱니면의 접촉부의 응력이 커지고, 톱니면이 손상되기 쉬운 문제점도 있었다.
본 발명은, 고속회전해도 흔들림 회전 진동이나 비틀림 진동이 적고, 변위에 대해 동시 접촉톱니수의 감소가 있어도, 접촉부의 응력의 증대를 억제한 가요성 축 조인트를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 가요성 축 조인트는 슬리브의 내부톱니바퀴에 맞물리는 피니온의 외부톱니바퀴의 피치원경의 원통상단면의 톱니면 형상을, 톱니폭 중앙의 톱니면을 통하고, 허용변위각이 되었을 때에 접촉시키는 위치의 톱니면의 축방향의 접선은 피치원격의 원통상의 축방향에 대한 각도가 허용변위각이고, 접선의 연장선은 톱니폭 중앙의 톱니면에 배면간극의 1/2을 가한 점을 통과하고, 톱니두께 방향으로 철(凸)이고, 톱니폭방향에 가까워짐에 따라 곡률반경이 커지는 곡선으로 크라우닝한 것이다.
본 발명에 관한 가요성 축 조인트는, 슬리브의 내부톱니바퀴에 맞물리는 피니온의 외부톱니바퀴의 피치원경의 원통상단면의 톱니면 형상을, 톱니폭 중앙의 톱니면을 원점으로 해서, 허용변위각이 되었을 때에 접촉시키는 위치의 톱니면의 축방향의 접선은 피치원격의 원통상의 축방향에 대한 각도가 허용변위각이고 그 접선의 연장선은 톱니폭 중앙의 톱니면에 배면간극의 1/2을 더한 점을 통과하는 하기식 1에 표시하는 지수함수곡선으로 크라우닝한 것이다.
[수 6]
Y=m·xn……… (식 1)
Y:톱니폭 중앙의 톱니면을 원점(0)으로 하는 크라우닝 곡선
X:톱니폭 중앙의 톱니면을 원점(0)으로 하는 축방향 거리
m:계수n:지수
본 발명에 관한 가요성 축 조인트는 슬리브의 내부톱니바퀴에 맞물리는 피니온의 외부톱니바퀴의 피치원경의 원통상단면의 톱니면 형상을, 톱니폭 중앙의 톱니면에서, 배면간극이 0이고, 톱니면의 경사각이 허용변위각의 기준다각형과, 이 기준다각형의 양측의 톱니면 각각에 배면간극의 1/2을 가해서 기준다각형의 톱니면에 평행한 사변의 외접다각형을 상정하고, 가해진 배면간극내로, 톱니폭의 중앙의 기준다각형의 꼭지부를 원점으로 하고, 허용변위각이 되었을 때에 접촉시키는 위치에서 외접다각형에 접하는 하기식 1에 표시하는 지수함수곡선에 의해 크라우닝한 것이다.
[수 7]
Y=m·xn……… (식 1)
Y:톱니폭 중앙의 톱니면을 원점(0)으로 하는 크라우닝 곡선
X:톱니폭 중앙의 톱니면을 원점(0)으로 하는 축방향 거리
m:계수n:지수
[발명의 구성 및 작용]
이하 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명한다.
[실시의 형태 1]
가요성 축 조인트의 고속회전시의 접촉회전 진동 비틀림 진동을 적게 하는데는 톱니바퀴의 맞물림부의 배면간극을 작게 하는 것이 중요하다. 도 1, 도 2는 가요성 축 조인트의 피니온의 외부톱니바퀴의 톱니면의 크라우닝 곡선의 결정방법의 설명도이다. 가요성 축 조인트의 전체구성으로는, 종래의 가요성 축 조인트의 도 7의 구성과 피니온의 톱니형이외는 동일한 구성이다. 도 1은 가요성 축 조인트의 배면간극을 0으로 해서 허용변위각으로 구부릴 수 있는 이상형의 톱니형을 표시하는 것으로, 도 1에서의 다각형 ABCDEF는 맞물림 피치원경 S에서의 배면간극을 0으로 할 수 있는 이상적인 톱니형이고 βw는 허용변위각이다.
이와 같이 톱니형으로 하면 슬리브와의 맞물림이 변위방향에 대해 직각 방향의 외부톱니바퀴가 배면간극 0으로 맞물리게 된다. 그러나, 이론상은 톱니폭 중앙의 정점만이 접해 있으므로, 이 부분의 국부적인 압축응력은 대단히 크고, 사용하게 되면 빠른 시점에서 둥근모양을 띠워 접촉부의 응력은 다소 완화되나, 접촉점이 이 근방에서 어긋나는 일이 없고, 응력피로는 크므로, 이 형상으로는 실용성능은 얻을 수 없다.
본 실시의 형태 1은 피니온의 외부톱니바퀴와 슬리브의 내부톱니바퀴의 맞물림부분에 배면간극을 주어, 슬리브의 축과 피니온의 축이 상대적으로 각도변위했을때, 톱니면의 접촉점의 변위각이 커짐에 따라 톱니폭단의 방향으로 이동하고 톱니폭단에 가까워짐에 따라 곡률반경이 커지도록 구성한 것이다(도 6 참조). 도 2는 접촉부응력을 허용한 도내가 되도록 중심부에 둥글게 한 피니온의 외부톱니바퀴의 배면간극의 결정방법을 설명하는 톱니형태 설명도이다.
그 방법은, 도 1에 표시한 다각형과 같은 다각형을 기준다각형 ABCDEF로 하고, 이 기준다각형 ABCDEF의 각 사변 AB, BC, DE, EF에 목표로 하는 배면간극 G의 1/2을 더하고, 사변이 기준다각형 ABCDEF의 각 사변 AB, BC, DE, EF와 평행인 외접다각형 abcdef를 상정하고, 가해진 배면간극 G의 1/2범위에서, 톱니폭 중앙에서는 기준다각형 ABCDEF의 장점 E 또는 B의 원점을 통해 허용변위각 βw에서 접촉시키는 위치를 톱니폭의 단부쪽에서 외접다각형 abcdef의 사변 ab와 de, 또는 bc와 ef에서 접하고, 톱니두께 방향으로 철(凸)이고, 톱니폭단에 가까워짐에 따라 곡률반경이 커지는 함수곡선으로 크라우닝하는 것이다.
이와 같이 피니온 외부톱니바퀴의 톱니형태를 작게 부여한 배면간극내에서 톱니폭의 중앙을 거치고, 톱니두께 방향으로 철(凸)의 톱니폭단에 가까워질수록 곡률반경이 커지는 곡선으로 함으로써, 가요성 축 조인트가 고속회전해도 접촉회전 진동이나 비틀림 진동이 적게 억제되는 효과가 얻어지고, 또 맞물림 상황은 변위각이 커짐에 따라 접촉점이 톱니폭단 방향으로 이동해서, 톱니폭단에 가까워질수록 곡률반경이 커지므로, 변위했을때의 접촉톱니수가 감소해도, 접촉응력의 증대가 억제되어 종래의 것보다 전달동력을 크게 할 수 있는 효과가 얻어진다.
[실시의 형태 2]
실시의 형태 2는, 피니온의 외부톱니바퀴와 슬리브의 내부톱니바퀴의 맞물림부분의 배면간극을 작게 하고, 피니온 외부톱니바퀴의 피치원경의 원통상의 단면의 크라우닝 곡선을 지수함수곡선으로 한 것이다. 그 구성은, 가요성 축 조인트로서는 종래의 것인 도 7에 표시하는 구성과 동일한 것이다. 피니온의 외부톱니바퀴는 실시의 형태 1과 같이 도 2와 같이, 도 1의 이상적인 톱니형의 다각형 ABCDEF와 같은 다각형을 기준다각형 ABCDEF로 하고, 이 기준다각형의 ABCDEF의 각각의 사변에 배면간극 G의 1/2을 가한 외접다각형 abcdef를 상정해서 가한 배면간극 G의 1/2의 범위내에서, 톱니폭 중간부에서는 기준다각형 ABCDEF의 정점 E 또는 B를 원점으로 하고, 허용변위각 βw에서 접촉시키는 위치를 톱니폭의 단부쪽에서 외접다각형 abcdef의 사변 ab와 de, 또는 bc와 ef에서 접하고, 톱니두께 방향으로 철(凸)이 되는 하기식 1의 지수함수를 선택해서 크라우닝한 것이다. 식 1의 곡선의 각점의 변위각도는 식 1의 미분치이고 식 2와 같이 된다.
[수 10]
Y=m·xn……… (식 1)
식 1의 계수 m, 지수 n는 지수함수식(1)의 곡선이 기준다각형 ABCDEF의 정점 E를 통과하고, 허용경사각 βw가 되었을 때, 외접다각형 abcdef의 사변 de에 접하는 조건을 만족하는 수치이다. 계수 m, 지수 n의 결정방법으로는 도 3에 표시하는 바와 같이, 도 2와 같은 기준다각형 ABCDEF와 이 기준다각형 ABCDEF의 사변 DE와 평행한 사변을 갖는 외접다각형 abcdef를 상정해서, 이 사변 de상에 허용변위각 βw에서 접촉시키는 위치를 외접다각형 abcdef의 사변 de상에 취하고, 그 근방의 사변상에 2점의 점 P1(X1,Y1), 점 P2(X2,Y2)를 정하고, 이 2점 P1, P2의 각각의 좌표위치를 식 1과 식 2에 대입하고, 2점의 각 식에서 얻어진 식 3, 식 4에 P1, P2의 각점의 좌표위치의 X치, Y치를 대입해서 계산하면 지수 n가 얻어지고, 식 1을 변형해서 얻은 식 4에서 식 3에서 얻어진 지수 n를 대입해서 계수 m를 구함으로써 크라우닝 곡선을 결정할 수가 있다.
[수 11]
식 3, 식 4에서 얻어진 계수 m 지수 n의 식 1의 지수함수곡선은 이론적으로 허용경사각 βw는 약간 적은 값이나, 점 P1, P2는 함수의 거의 직선부를 취하고 있으므로, 실용적으로는 허용변위각 βw로서 취급할 수가 있다. 또, 계수 m, 지수 n의 식 1에 표시하는 지수함수곡선의 곡률반경은 톱니폭단에 가까워질수록 커진다.
이와 같이 외부톱니바퀴의 톱니형태의 크라우닝 곡선을 작게한 배면간극내에서, 톱니폭 중앙의 톱니면을 통과하는 지수함수곡선으로 함으로써 가요성 축 조인트가 고속회전해도, 접촉회전 진동이나 비틀림 진동이 작게 억제되는 효과가 있고, 곡선의 계수 m, 지수 n 외접다각형의 사변상의 2점에서 구함으로써 쉽게 구할 수가 있다. 또, 맞물림 상태는 변위각이 커짐에 따라 접촉점이 톱니폭단의 방향으로 이동하고, 톱니폭단에 가까워질수록 곡률반경이 커지므로, 변위했을때에 접촉톱니수가 감소해도, 접촉응력의 증대가 억제되고, 종래의 것보다 전달동력을 크게 취할 수 있는 효과가 있다.
[실시의 형태 3]
실시의 형태 3은, 크라우닝 곡선의 지수함수의 계수 m, 지수 n를 다른 방법으로 구하도록 한 것이다. 그 방법은 실시의 형태 1과 같이 도 2와 같이, 도 1의 이상적인 톱니형의 다각형 ABCDEF와 같은 다각형을 기준다각형 ABCDEF로 하고, 이 기준다각형의 ABCDEF의 각각의 사변에 배면간극 G의 1/2을 가한 외접다각형 abcdef를 상정하고, 가해진 배면간극 G의 1/2의 범위내에서, 톱니폭 중간부에서는 기준다각형 ABCDEF의 정점 E 또는 B를 원점으로 하고, 허용변위각 βw에서 접촉시키는 위치를 톱니폭의 단부쪽에서 외접다각형 abcdef의 사변 ab와 de, 또는 bc와 ef에서 접하고, 톱니두께 방향으로 凸이 되는 실시의 형태 1과 같은 하기식 1의 지수함수를 선택해서 크라우닝한 것이다.
본 실시의 형태 3에서는, 식 1의 지수함수의 지수 n, 계수 m을 다음과 같이 해서 구한 것이다. 우선 허용변위각 βw일때 접촉시키는 위치를 외접다각형 abcdef의 사변 de상의 톱니폭단 가까이의 W점에 설정하고, 이 설정위치의 좌표로부터 지수 n, 계수 m을 구하도록 한 것이다. 크라우닝 곡선은 하기식 1의 지수함수이고, 그 각점의 접선의 변위각은 식 2이고, 허용변위각 βw가 되었을때에 접속시키는 위치와 톱니폭 중앙과의 거리를 XW라고 하면 그 위치의 톱니두께 방향의 좌표는 식 5에서 구할 수 있고, 식 1, 식 2의 X를 xw, Y를 yw로 치환해서 얻어진 식 6에 의해 지수 n가 얻어지고, 식 7에 의해 계수 m가 얻어진다.
[수 12]
Y=m·xn……… (식 1)
이와 같이 외부톱니바퀴의 톱니형태의 크라우닝 곡선을 작게한 배면간극내에서 톱니폭 중앙을 통과하는 지수함수곡선으로 함으로써, 가요성 축 조인트가 고속회전해도 접촉회전 진동이나 비틀림 진동이 작게 억제되는 효과가 얻어지고, 곡선의 계수 m, 지수 n 외접다각형의 사변상에 설정하고 이 점의 좌표로부터 구하는 방법을 취함으로써, 계수 m, 지수 n가 쉽게 정확하게 구해진다. 또, 맞물림 상태는 변위각이 커짐에 따라 접촉점이 톱니폭단 방향으로 이동해서, 톱니폭단에 가까워질수록 곡률반경이 커져 변위했을때의 접촉톱니수가 감소해도 접촉부응력의 증대가 억제되고 종래의 것보다 전달동력을 크게 할 수 있는 효과도 얻어진다.
[발명의 효과]
본 발명에 관한 가요성 축 조인트는 피니온 외부톱니바퀴의 톱니형을 작게한 배면간극내에서 톱니폭의 중앙의 톱니면을 통과해, 톱니두께 방향에 철(凸)의 톱니폭단에 가까워질수록 곡률반경이 크게 되는 곡선으로 한 것에 의해, 가요성 축 조인트가 고속회전해도 접촉회전 진동이나, 비틀림 진동이 작게 되도록 억제되는 효과가 얻어지고, 또, 맞물림 상황은 변위각이 커져 감에 따라 접촉점이 톱니폭단의 방향으로 이동하고, 톱니폭단에 가까워짐에 따라 곡률반경이 커지므로 변위했을때의 접촉톱니수가 감소해도 접촉응력의 증대가 억제되고, 종래의 것보다 전달동력이 크게 취해지는 효과가 얻어진다.
본 발명에 관한 가요성 축 조인트는 피니온의 외부톱니바퀴의 톱니형의 크라우닝 곡선을 작게한 배면간극내에서, 톱니폭 중앙의 톱니면을 통과하는 지수함수곡선으로 함으로써, 가요성 축 조인트가 고속회전해도 접촉회전 진동이나 비틀림 진동이 작게 억제되는 효과가 얻어지고, 또, 맞물림 상황은, 변위각이 커짐에 따라 접촉점이 톱니폭단의 방향으로 이동하고, 톱니폭단에 가까워짐에 따라 곡률반경이 커짐으로, 변위했을대의 접촉톱니수가 감소해도 접촉응력의 증대가 억제되어, 종래의 것보다 전달동력이 크게 되는 효과가 얻어진다.
본 발명에 관한 가요성 축 조인트는 외부톱니바퀴의 톱니형태의 크라우닝 곡선을 기준다각형과 이 기준다각형의 사변에 작게 설정한 배면간극을 가한 외접다각형을 상정하고, 가한 배면간극내에서, 톱니폭 중앙을 통하고, 허용변위각으로 접촉시키는 위치를 외접다각형의 사변상에 이루어지는 지수함수곡선으로 한 것이고 배면간극을 작게 함으로써, 가요성 축 조인트가 고속회전해도 접촉회전이나 비틀림 진동이 작게 억제되는 효과가 얻어지고 또 맞물림 상황을 변위각이 커짐에 따라 접촉점이 톱니폭단의 방향으로 이동해서, 톱니폭단에 가까워짐에 따라 곡률반경이 커지므로, 경사했을때의 접촉톱니수가 감소해도 접촉응력의 증대가 억제되어 종래의 것보다 전달동력이 커지는 효과가 얻어진다.

Claims (3)

  1. 한쌍의 회전축 각각에, 외부톱니바퀴를 갖는 한쌍의 피니온이 고착되어, 서로 대향해서 배치되어, 양측에 내부톱니바퀴를 갖고, 상기 대향해서 배치된 한쌍의 피니온의 외주의 외부톱니바퀴가 맞물려서 회전하는 슬리브로 구성되는 가요성 축 조인트로서, 피니온의 외부톱니바퀴의 피치원경의 원통상단면의 톱니면은, 톱니폭의 중앙의 톱니면을 통과하고 허용변위각이 되었을 때에 접촉시키는 위치의 톱니면의 원통축방향의 접선이, 피치원경의 원통상의 축방향에 대한 각도가 허용변위각이고 접선의 연장선은 톱니폭의 중앙의 톱니면에 배면 간극의 1/2을 가한 점을 통과하고, 톱니두께 방향을 철(凸)의 곡선이고, 톱니폭단에 가까워질수록 곡률반경이 커지는 곡선으로 크라우닝되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 축 조인트.
  2. 한쌍의 회전축 각각에, 외부톱니바퀴를 갖는 한쌍의 피니온이 고착되어서, 서로 대향해서 배치된 한쌍의 피니온의 외주의 외부톱니바퀴에 내부톱니바퀴가 맞물려서 회전하는 슬리브로 구성되는 가요성 축 조인트로서, 피니온의 외부톱니바퀴의 피치원경의 원통상단면의 톱니면은, 톱니폭의 중앙의 톱니면을 통과하고 허용변위각이 되었을 때에 접촉시키는 위치의 톱니면의 원통축방향의 접선의 피니온의 축선에 대한 각도가 허용변위각이고, 접선의 연장선은 톱니폭의 중앙의 톱니면에 배면간극의 1/2을 가한 점을 통과하는 하기식 1의 지수함수곡선으로 크라우닝되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 축 조인트.
    [수 1]
    Y=m·xn……… (식 1)
    Y:톱니폭 중앙의 톱니면을 원점(0)으로 하는 크라우닝 곡선
    X:톱니폭 중앙의 톱니면을 원점(0)으로 하는 축방향 거리
    m:계수n:지수
  3. 한쌍의 회전축 각각에, 외부톱니바퀴를 갖는 한쌍의 피니온이 고착되어서, 서로 대향해서 배치되고, 양측에 내부톱니바퀴를 소유하고, 상기 대향해서 배치된 한쌍의 피니온의 외주의 외부톱니바퀴에 내부톱니바퀴가 맞물려서 회전하는 슬리브로 구성되는 가요성 축 조인트로, 피니온의 외부톱니바퀴의 피치원격의 원통상단면의 톱니면은, 톱니폭의 중앙의 톱니면에서, 배면간극이 0이고 톱니면의 축방향의 변위각이 허용변위각의 기준다각형과, 이 기준다각형의 톱니두께 방향의 양측의 사변 각각에 배면간극의 1/2을 가해서 사변으로 한 외접다각형을 상정하고, 기준다각형에 가한 배면간극내에서 톱니폭의 중앙에서 기준다각형의 정부를 원점으로 하고, 허용변위각이 되었을 때에 접촉시키는 위치가 상기 외접다각형의 사변에 접하는 하기식 1의 지수함수곡선으로 크라우닝되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 축 조인트.
    [수 2]
    Y=m·xn……… (식 1)
    Y:톱니폭 중앙의 톱니면을 원점(0)으로 하는 크라우닝 곡선
    X:톱니폭 중앙의 톱니면을 원점(0)으로 하는 축방향 거리
    m:계수n:지수
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