KR19980701893A

KR19980701893A - 등속조인트

Info

Publication number: KR19980701893A
Application number: KR1019970705290A
Authority: KR
Inventors: 케이수케 소네; 카주히꼬 호즈미; 요시히사 카네꼬; 타쯔로오 수기야마
Original assignee: 이토오 도요아키; 엔티엔 카부시키가이샤
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1998-06-25
Also published as: KR100472985B1

Abstract

8개의 토오크전달볼(3)이 설치되어 있다. 토오크전달볼(3)의 피치원경(PCD_BALL)(PCD_BALL=2×PCR)과 직경(D_BALL)의 비(r1)(=PCD_BALL/D_BALL)는 3.5≤r1≤5.0의 범위내의 값으로 설정되어 있다. 외측조인트부재(1)의 외경(D_OUTER)과 내측조인트부재(2)의 세레이션(또는 스풀라인)(2C)의 피치원경(PCD_SERR)의 비(r2)(=D_OUTER/PCD_SERR)는 2.5≤r2＜3.2의 범위내의 값으로 설정되어 있다.

Description

등속조인트

등속조인트는, 크게 구별하여 2축간의 각도변위만을 허용하는 고정형(ball fixed type)과, 각도변위 및 축방향변위를 허용하는 미끄럼형(plunging type)이 있다. 미끄럼형과 비교한 경우의, 고정형 등속조인트의 특징의 하나는, 큰작동각을 취할 수 있는 것이다. 예컨대, 자동차의 원동축에 사용되는 등속조인트에서는, 예컨대 최대작동각 45°이상이 필요하게 되나, 이와 같은 큰작동각은 고정형이 아니면 얻을 수 없다. 한편, 고정형 등속조인트는, 접동형 등속조인트에 비하여, 내부구조가 약간 복잡해 질 수 밖에 없다.

도 23A 및 도 23B에 표시하는 것은, 고정형 등속조인트로서 대표적인 제퍼형(Zepper type) 등속조인트이다. 이 등속조인트는, 구면형상의 내경면(11a)에 6개의 곡선형상의 안내홈(11b)을 축방향으로 형성한 외측조인트부재(11)와, 구면형상의 외경면(12a)에 6개의 곡선형상의 안내홈(12b)을 축방향에 형성하고, 내경면에 축부를 연결하기 위한 세레이션(또는 스풀라인)(12c)을 형성한 내측조인트부재(12)와, 외측조인트부재(11)의 안내홈(11b)과 내측조인트부재(12)의 안내홈(12b)이 협동해서 형성되는 볼트랙에 배치된 6개의 토오크전달볼(13)과, 토오크전달볼(13)을 지지하는 지지기(14)로 구성된다.

외측조인트부재(11)의 안내홈(11b)의 중심(A)은 내경면(11a)의 구면중심에 대하여, 내측조인트부재(12)의 안내홈(12b)의 중심(B)은 외경면(12a)의 구면 중심에 대하여, 각각, 축방향으로 등거리만큼 반대측(안내홈(11b)의 중심(A)은 조인트의 개구측, 안내홈(12b)의 중심(B)은 조인트의 내측에)에 오프셋되어 있다. 그 때문에, 안내홈(11b)과 이에 대응하는 안내홈(12b)이 협동해서 형성되는 볼트랙은, 조인트의 개구측으로 향해서 쐐기형상으로 열린 형상으로 된다. 지지기(14)의 안내면이 되는 외측조인트부재(11)의 내경면(11a) 및 내측조인트부재(12)의 외경면(12a)의 구면중심은, 어느것이나 토오크전달볼(13)의 중심을 포함하는 조인트중심면(O)내에 있다.

외측조인트부재(11)와 내측조인트부재(12)가 각도(θ)만큼 각도변위 하면, 지지기(14)에 안내된 토오크전달볼(13)은 항상 어느 작동각(θ)에 있어서도, 각도(θ)의 2등분면(θ/2)내에 유지되고, 이 때문에 조인트의 등속성이 확보된다.

본 발명은, 8개의 토오크전달볼을 구비한 등속조인트에 관한 것이다.

도 1A는 본 발명의 제1의 실시예에 관한 등속조인트를 표시하는 종단면도, 도 1B는 그 횡단면도이다.

도 2A는 외륜의 정면도, 도 2B는 외륜의 부분 종단면도, 도 2C는 안내홈의 부분확대 정면도, 도 2D는 외륜의 단부의 확대 종단면도이다.

도 3A는 내륜의 정면도, 도 3B는 내륜의 종단면도이다.

도 4A는 지지기의 횡단면도, 도 4B는 지지기의 종단면도이다.

도 5는 내륜을 지지기에 조립하는 형태를 표시하는 도면이다.

도 6A, 도 6B는 내륜을 지지기에 조립하는 형태를 표시하는 도면이다.

도 7A는 지지기의 다른 형태를 표시하는 종단면도, 도 7B는 그 지지기에 내륜을 조립하는 형태를 표시하는 도면이다.

도 8A, 도 8B는 볼을 지지기의 포켓에 조립하는 형태를 표시하는 도면이다.

도 9A, 도 9B는, 작동각(α)때의 포켓내에 있어서의 볼의 움직임을 표시하는 도면이다. 도 9A는 지지기에 오프셋을 설치하지 않은 구성, 도 9B는 지지기에 오프셋을 설치한 구성에 각각 대응하고 있다.

도 10은 지지기의 포켓주변을 표시하는 부분확대 횡단면도이다.

도 11A, 도 11B, 도 11C는 회전수와 온도상승량의 관계를 표시하는 도면이다.

도 12는 온도상승량의 시간에 따른 변화를 표시하는 도면이다.

도 13은 작동각과 토오크손실율의 관계를 표시하는 도면이다.

도 14는 운전시간과 지지기의 포켓부의 마모깊이의 관계를 표시하는 도면이다.

도 15A는 본발명의 제2의 실시예에 관한 등속조인트를 표시하는 종단면도, 도 15B는 그 횡단면도이다.

도 16은 내륜을 지지기에 조립하는 형태를 표시하는 도면이다.

도 17A, 도 17B는 내륜을 지지기에 조립하는 형태를 표시하는 도면이다.

도 18A는 지지기의 다른 형태를 표시하는 종단면도, 도 18B는 그 지지기에 내륜을 조립하는 형태를 표시하는 도면이다.

도 19A, 도 19B는 지지기의 포켓주변을 표시하는 부분확대 횡단면도이다.

도 20A는 본발명의 제3의 실시예에 관한 등속조인트를 표시하는 종단면도, 도 20B는 그 횡단면도이다.

도 21은 자동차의 동력전달장치의 일예(원동축)를 표시하는 도면이다.

도 22는 고정형 등속조인트에 있어서의 외측조인트부재의 안내홈의 중심, 내측조인트부재의 안내홈의 중심, 외측조인트부재의 내경면의 구면중심(지지기의 외경면의 구면중심), 내측조인트부재의 외경면의 구면중심(지지기의 내경면의 구면중심)의 위치관계의 변화를 표시하는 도면이다.

도 23A는 6개의 토오크전달볼을 구비한 고정형 등속조인트의 일예를 표시하는 종단면도, 도 23B는 그 횡단면도이다.

본 발명의 목적은, 이 종류의 등속조인트에 있어서, 한층 더 콤팩트화를 도모하고, 또, 비교품(도 23에 표시하는 것 같은 6개볼의 등속조인트)과 동등이상의 강도, 부하용량 및 내구성을 확보하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 구면형상의 내경면에 축방향으로 연장되는 복수개의 곡선형상의 안내홈을 형성한 외측조인트부재와, 구면형상의 외경면에 축방향으로 늘어나는 복수개의 곡선형상의 안내홈을 형성한 내측조인트부재와, 외측조인트부재의 안내홈과 내측조인트부재의 안내홈이 협동해서 형성되는 볼트랙에 배치된 복수의 토오크전달볼과, 토오크전달볼을 수용하기 위한 복수의 포켓을 가지는 지지기를 구비하고, 볼트랙이 축방향의 한쪽으로 향하여 쐐기형상으로 열린 등속조인트에 있어서, 볼트랙의 갯수 및 토오크전달볼의 배치수가 8인 구성을 제공한다.

토오크전달볼의 피치원경(PCD_BALL)과 직경(D_BALL)의 비(r1)(＝PCD_BALL/D_BALL)는 3.3≤r1≤5.0의 범위로 하면 좋다. 여기에서, 토오크전달볼의 핏치원경(PCD_BALL)은, 외측조인트부재의 안내홈의 중심 또는 내측조인트부재의 안내홈의 중심과 토오크전달볼의 중심을 연결하는 선분의 길이(외측조인트부재의 안내홈의 중심과 토오크전달볼의 중심을 연결하는 선분의 길이와 내측조인트부재의 안내홈의 중심과 토오크전달볼의 중심을 연결하는 선분의 길이는 같다. 이에 의하여, 조인트의 등속성이 확보된다. 이하, 이 치수를 PCR이라 한다.)의 2배(PCD_BALL＝2×PCR)이다.

3.3≤r1≤5.0으로 한 이유는, 외측조인트부재 등의 강도, 조인트의 부하용량 및 내구성을 비교품(6개볼의 등속조인트)과 동등이상으로 확보하기 위함이다. 즉, 등속조인트에 있어서는, 한정된 스페이스의 범위에서, 토오크전달볼의 핏치원경(PCD_BALL)을 큰폭으로 변경하는 것은 곤란하다. 그 때문에, r1의 값은, 주로 토오크전달볼의 직경(D_BALL)에 의존하게 된다. r1＜3.3이면(주로, 직경(D_BALL)이 큰 경우), 다른 부품(외측조인트부재, 내측조인트부재 등)의 두께가 너무 얇아져서, 강도의 점에서 우려가 생긴다. 역으로 r1＞5.0이면(주로 직경(D_BALL)이 작은 경우), 부하용량이 작아지고, 내구성의 면에서 우려가 생긴다. 또, 토오크전달볼과 안내홈의 접촉부분의 면압이 상승하여(직경(D_BALL)이 작아지면, 접촉부분의 접촉타원이 작아지기 때문에), 안내홈의 홈에지부분의 빠짐 등의 요인이 되는 것이 우려된다.

3.3≤r1≤5.0으로 하는 것에 의해, 외측조인트부재 등의 강도, 조인트의 부하용량 및 내구성을 비교품(6개볼의 등속조인트)과 동등이상으로 확보할 수가 있다. 이 일은 시험에 의하여 어느 정도 뒷받침되고 있다.

r1	3.2	3.3	3.4	3.5	3.6	3.7	3.8	3.9
내구성	○	○	○	○	○	○	○	○
외측조인트부재의 강도	×	△	△	○	○	○	○	○
내측조인트부재의 강도	×	△	△	○	○	○	○	○
지지기의 강도	×	△	△	○	○	○	○	○
○:양호 ×:가능 △:불가능 (8개 볼)

r1(=PCD_BALL)	r2(=D_OUTER/PCD_SERR)
실시형태품(8개볼)	비교품(6개볼)	실시형태품(8개볼)	비교품(6개 볼)
3.3≤r1≤5.0	3.0≤r1≤3.5	2.5≤r2≤3.5	3.2≤r2

표 1에 표시하는 바와같이(표 1은 비교시험에 따른 평가를 표시하고 있다), r1＝3.2로 한 경우에서는, 외측조인트부재, 내측조인트부재, 지지기의 강도가 충분하게 확보되지 않고, 바람직하지 못한 결과가 얻어졌다. r1＝3.3, 3.4로 한 경우에서는, 강도면에서도 더욱 양호한 결과가 얻어졌다. 특히, r1≥3.5로 한 경우에서는, 외측조인트부재, 내측조인트부재, 지지기의 강도 및 조인트의 내구성이 충분히 확보되어 바람직한 결과가 얻어졌다. 그리고, r1＞3.9의 범위에 대하여는 아직 시험은 행하고 있지 않으나, 상기와 마찬가지로 바람직한 결과가 얻어지는 것으로 추측된다. 다만, r1＞5.0으로 되면, 상술한 바와같이, 내구성 및 외측조인트부재, 내측조인트부재의 강도의 면이 문제로 될 것으로 생각되므로, r1≤5.0으로 하는 것이 좋다.

이상에 의하여, r1은 3.3≤r1≤5.0의 범위, 바람직하게는 3.5≤r1≤5.0의 범위로 설정하는 것이 좋다.

또, 상기 구성에 덧붙여, 다시 외측조인트부재의 외경(D_OUTER)과 내측조인트부재의 치형의 피치원경(PCD_SERR)과의 비(r2)(＝D_OUTER/PCD_SERR)를 2.5≤r2≤3.5의 범위로 하면 좋다.

2.5≤r2≤3.5로 한 이유는 다음에 있다. 즉, 내측조인트부재의 치형의 피치원경(PCD_SERR)은, 상대축의 강도 등과의 관계에서 대폭 변경할 수는 없다. 그 때문에, r2의 값은, 주로 외측조인트부재의 외경(D_OUTER)에 의존하게 된다. r2＜2.5이면(주로 외경(D_OUTER)이 작은 경우), 각 부품(외측조인트부재, 내측조인트부재 등)의 두께가 너무 얇아져서 강도의 면에서 우려가 생긴다. 한편, r2＞3.5이면(주로 외경(D_OUTER)이 큰 경우), 치수적인 면 등에서 실용상의 문제가 생기는 경우가 있고, 또, 콤팩트화라는 목적도 달성할 수 없다. 2.5≤r2≤3.5로 하는 것에 의하여, 외측조인트부재 등의 강도 및 조인트의 내구성을 비교품(6개볼의 등속조인트)과 동등이상으로 확보할 수 있고, 또한, 실용상의 요청도 만족할 수 있다. 특히, 2.5≤r2＜3.2로 하는 것에 의해, 동일하게 호칭되어지는 형식의 비교품(6개볼의 등속조인트:일반적으로 2≥3.2이다.)에 대하여, 외경치수를 콤팩트화할 수 있다는 장점이 있다.

이상에 의하여, r2는 2.5≤r2≤3.5의 범위, 바람직하게는 2.5≤r2＜3.2의 범위로 설정하는 것이 좋다.

축방향의 한쪽으로 향해서 쐐기형상으로 열린형상의 볼트랙은, 외측조인트부재의 안내홈의 중심을 그 내경면의 구면중심에 대하여, 내측조인트부재의 안내홈의 중심을 그 외경면의 구면중심에 대하여, 각각 축방향으로 등간격(F)만큼 반대측에 오프셋시키는 것에 의해 얻어진다. 오프셋량(F)과 상술한 PCR과의 비(R1)(＝F/PCR)는, 0.069≤R1≤0.121의 범위로 설정하면 좋다.

0.069≤R1≤0.121로 한 이유는 다음에 있다. PCR을 고정하여 고려한 경우, 일반적으로 작동각 부여시, 오프셋량(F)이 클수록 트랙하중(안내홈과 토오크전달볼과의 접촉부분에 가해지는 하중)은 감소하므로, 트랙의 하중의 점에서는 오프셋량(F)이 큰쪽이 유리하다고 할 수 있다.

그러나, 오프셋량(F)이 너무 크면,

(ⅰ) 큰작동각 부분에서 트랙이 낮아지고, 허용 부하토오크의 저하를 초래한다.

(ⅱ) 지지기의 포켓 내에서의 토오크전달볼의 지름방향 이동량이 크게되므로, 토오크전달볼의 탈락을 방지하기 위해, 지지기의 두께(지름방향치수)를 크게 할 필요가 생긴다. 그 때문에, 트랙이 낮아지고, 허용 부하토오크의 저하를 초래한다.

(ⅲ) 지지기의 포켓 내에서의 토오크전달볼의 둘레방향 이동량이 커지므로, 토오크전달볼의 적정한 운동을 확보하기 위해, 지지기의 포켓의 둘레방향치수를 크게 할 필요가 생긴다. 그 때문에, 지지기의 기둥부가 가늘어져서, 강도면이 문제로 된다.

한편, 오프셋량(F)을 너무 적게 하면,

(ⅳ) 작동각 부여시, 부하측의 트랙하중(p1), 비부하측의 트랙하중(p2:1회전중에, 비부하측 트랙에 하중이 작용하는 위상이 생긴다.)의 피이크값이 증대하여(p1, p2는 소정의 위상각에서 피이크값을 표시한다.) 내구성 저하를 초래한다.

(ⅴ) 최대작동각이 감소한다.

이상에 의해, 오프셋량(F)은, 과대, 과소 어느것도 바람직하지 않고, 상기 (ⅰ), (ⅱ), (ⅲ)의 문제와 (ⅳ), (ⅴ)의 문제의 균형을 도모할 수 있는 최적범위가 존재한다. 다만, 오프셋량(F)의 최적범위는 조인트의 크기에 의해서 변하므로, 조인트의 크기를 표시하는 기본치수의 관계에 있어서 구할 필요가 있다. 비(R1)(＝F/PCR)를 사용하고 있는 것은 그 때문이다. R1＞0.121이면 상기 (ⅰ), (ⅱ), (ⅲ)이 문제로 되고, R1＜0.069이면 상기 (ⅳ), (ⅴ)가 문제로 된다. 허용 부하토오크의 확보, 지지기강도의 확보, 트랙하중의 저감, 내구성의 확보, 최대작동각의 확보의 점에서, 0.069≤R1≤0.121이 오프셋량(F)의 최적범위이다. 여기에서, 상기 R1의 상한치(0.121)는 비교품(6개볼의 등속조인트)에 있어서의 R1의 일반적인 값(통상, 0.14이다)보다도 상당히 작다. R1이 작은 만큼, 본 발명품은 비교품에 비하여 허용부하토오크의 향상, 지지기 강도의 확보에 관하여, 보다 한층의 배려가 되고 있다고 할 수 있다. R1을 상기의 범위로 설정할 수 있었던 것은, 본 발명품이 8개의 토오크전달볼을 구비하고 있고, 트랙하중의 점에서 비교품보다 유리하다는 것(이론해석에 의하여 확인되고 있다.), 온도상승이 비교품에 비하여 저감하다는 것(실험에 의하여 확인되고 있다. 도 11, 도 12 참조)에 의한다. 비교품(6개의 볼의 등속조인트)에 있어서, R1을 상기 범위로 설정하면, 트랙하중이 과대하게 되어서, 내구성 저하에 연계된다고 생각된다.

이상의 구성에 더하여, 다시 지지기의 외경면의 구면중심과 내경면의 구면중심을, 토오크전달볼의 중심을 포함하는 조인트중심면에 대하여 축방향으로 등거리(f)만큼 반대측에 오프셋시켜도 좋다. 이 경우, 오프셋량(f)과 PCR의 비(R2)(＝f/PCR)를 0＜R2≤0.052의 범위로 하면 좋다.

0＜R2≤0.052로 한 이유는 다음에 있다. 일반적으로, 오프셋량(f)을 설치하는 것에 의하여, 지지기의 내경면의 면적을 증대시키고, 발열감소에 의하여, 내구성 향상을 도모할 수 있고, 또, 내부조인트부재를 조립하는 지지기의 입구부의 두께를 증대시켜, 강도향상을 도모할 수 있다는 이점이 있다.

그러나, 오프셋량(f)이 너무 크면,

(ⅰ) 지지기의 포켓내에 있어서의 토오크전달볼의 둘레방향 이동량이 크게되므로, 토오크전달볼의 적정한 운동을 확보하기 위해, 지지기의 포켓의 둘레방향치수를 크게 할 필요가 생긴다. 그 때문에, 지지기의 기둥부가 가늘어져서, 강도면이 문제 된다.

(ⅱ) 지지기의 입구부와 반대측의 부분의 두께가 작게되어, 강도면이 문제 된다.

이상에 의하여, 오프셋량(f)이 과대한 것은 바람직하지 않고, 오프셋량(f)을 설치하는 의의와 상기 (ⅰ), (ⅱ)의 문제의 균형을 도모할 수 있는 최적범위가 존재한다. 다만, 오프셋량(f)의 최적범위는 조인트의 크기에 의해서 변하므로, 조인트의 크기를 표시하는 기본치수와의 관계에 있어서 구할 필요가 있다. 비(R2)(＝f/PCR)를 사용하고 있는 것은 이 때문이다. R1＞0.052이면 상기 (ⅰ), (ⅱ)가 문제로 된다. 지지기강도의 확보, 내구성의 확보의 점에서, 0＜R2≤0.052가 오프셋량(f)의 최적범위이다.

이하, 본발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.

도 1A 및 도 1B에 표시하는 바와같이, 이 실시예의 등속조인트는, 구면형상의 내경면(1a)에 8본의 곡선형상의 안내홈(1b)을 축방향으로 형성한 외측조인트부재(1)와, 구면형상의 외경면(2a)에 8본의 곡선형상의 안내홈(2b)을 축방향에 형성하고, 내경면에 축부(5)를 연결하기 위한 세레이션(또는 스풀라인)(2c)을 형성한 내측조인트부재(2)와, 외측조인트부재(1)의 안내홈(1b)과 내측조인트부재(2)의 안내홈(2b)이 협동하여 형성되는 볼트랙에 배치된 8개의 토오크전달볼(3)과, 토오크전달볼(3)을 지지하는 지지기(4)로 구성된다.

이 실시예에 있어서, 외측조인트부재(1)의 안내홈(1b)의 중심(O1)은 내경면(1a)의 구면중심에 대하여, 내측조인트부재(2)의 안내홈(2b)의 중심은 외경면(2a)의 구면중심에 대하여, 각각, 축방향으로 등거리(F)만큼 반대측에(중심(O1)은 조인트의 개구측, 중심(O2)은 조인트의 내측에) 오프셋되어 있다. 그 때문에, 안내홈(1b)과 이에 대응하는 안내홈(2b)이 협동해서 형성되는 볼트랙은, 조인트의 개구부로 향해서 쐐기형상으로 열린 형상으로 된다.

지지기(4)의 외경면(4a)의 구면중심 및 지지기(4)의 외경면(4a)의 안내면으로 되는 외부조인트부재(1)의 내경면(1a)의 구면중심은, 어느것이나 토오크전달볼(3)의 중심(O3)을 포함하는 조인트중심면(O)내에 있다. 또, 지지기(4)의 내경면(4b)의 구면중심 및 지지기(4)의 내경면(4b)의 안내면으로 되는 내측조인트부재(2)의 외경면(2a)의 구면중심은, 어느것이나 조인트중심면(O)내에 있다. 그렇기 때문에, 이 구성에서는, 외측조인트부재(1)의 상기 오프셋량(F)은, 안내홈(1b)의 중심(O1)과 조인트중심면(O)의 사이의 축방향거리, 내측조인트부재(2)의 상기 오프셋량(F)은 안내홈(2b)의 중심(O2)과 조인트중심면(O)의 사이의 축방향거리로 되어, 양자는 동일하다. 외측조인트부재(1)의 안내홈(1b)의 중심(O1)과 내측조인트부재(2)의 안내홈(2b)의 중심(O2)은, 조인트중심면(O)에 대하여 축방향으로 등거리(F)만큼 반대측(안내홈(1b)의 중심(O1)은 조인트의 개구측, 안내홈(2b)의 중심(O2)은 조인트의 내측)으로 벗어난 위치에 있다. 조인트부재(1)의 안내홈(1b)의 중심(O1)과 토오크전달볼(3)의 중심(O3)을 연결하는 선분의 길이, 내측조인트부재(2)의 안내홈(2b)의 중심(O2)과 토오크전달볼(3)의 중심(O3)을 연결하는 선분의 길이가 각각 PCR이고, 양자는 같다.

외측조인트부재(1)와 내측조인트부재(2)가 각도(θ)만큼 각도변위하면, 지지기(4)에 안내된 토오크전달볼(3)은, 항상 어떤 작동각(O)에 있어서도, 각도(θ)의 2등분면(θ/2)내에 유지되어, 조인트의 등속성이 확보된다.

이 실시예에서는, 상기 구성에 더하여, 조인트의 주요 치수를 다음과 같은 값으로 설정하고 있다. 상술한 바와같이, ① 토오크전달볼(3)의 피치원경(PCD_BALL) (PCD_BALL＝2×PCR)과 직경(D_BALL)의 비(r1)(＝PCD_BALL/D_BALL)는, 3.3≤r1≤5.0의 범위, 바람직하게는 3.5≤r1≤5.0(또는 3.5＜r1≤5.0)의 범위내의 값으로 설정하는 것이, 외측조인트부재 등의 강도확보, 부하용량의 확보, 내구성의 확보의 점에서 바람직하나, 이 실시예에서는 r1＝3.83으로 설정하고 있다. 또, ② 외측조인트부재(1)의 외경(D_OUTER)과 내측조인트부재(2)의 세레이션(또는 스풀라인)(2c)의 피치원경(PCD_SERR)의 비(r2)(＝D_OUTER/PCD_SERR)를 2.5≤r2≤3.5, 예컨대 2.5≤r2＜3.2의 범위내의 값으로 설정하고 있다. 그리고, 상기 ①의 구성은 단독으로 채용하여도 좋다. 상기 ①, ②의 구성에 대하여, 동일하게 호칭되어지는 형식의 비교품(도 23에 표시하는 것 같은 6개볼의 등속조인트)과 비교하면 표 2와 같이된다.

이 실시예의 등속조인트는, 토오크전달볼(3)의 개수가 8개이고, 비교품(6개볼의 등속조인트)에 비하여, 조인트의 전체 부하용량에 차지하는 토오크전달볼 1개당의 부하비율이 적으므로, 동일하게 호칭되어지는 형식의 비교품(6개볼의 등속조인트)에 대하여, 토오크전달볼(3)의 직경(D_BALL)을 작게하고, 외측조인트부재(1)의 두께 및 내측조인트부재(2)의 두께를 비교품(6개볼 등속조인트)과 같은 정도로 확보하는 것이 가능하다.

또, 동일하게 호칭되어지는 형식의 비교품(6개볼의 등속조인트)에 대하여, 비(r2)(＝D_OUTER/PCD_SERR)를 작게하고(2.5≤r2＜3.2), 비교품(6개볼의 등속조인트)과 동등이상의 강도, 부하용량 및 내구성을 확보하면서, 한층 더 콤팩트화를 도모할 수가 있다.

안내홈(1b),(2b)의 오프셋량(F)은 다음과 같은 값으로 설정하면 된다. 상술한 바와같이, ③ 안내홈(1b),(2b)의 오프셋량(F)은, 비(R1)(＝F/PCR)가, 0.069≤R1≤0.121의 범위로 되도록 설정한 것이 허용부하토오크의 확보, 지지기강도의 확보, 트랙하중의 저감, 내구성의 확보, 최대작동각의 확보의 점에서 바람직하나, 이 실시예에서는, R1＝0.104(또는 0.1038)로 설정하고 있다. 비교품(6개볼의 등속조인트)에 있어서의 R1의 일반적인 값은 0.14이고, 이 실시예품의 R1은 비교품보다 상당히 작다.

도 2A∼도 2D는, 외측조인트부재(1)를 표시하고 있다. 외측조인트부재(1)의 내경면(1a)의 개구측 영역에는, 지지기(4)를 내경면(1a)에 조립하기 위한 원통형상 컷트부(1a1)가 설치되어 있다. 지지기(4)의 조립에 있어서는, 도 2A에 표시하는 바와같이, 축선을 서로 직교시킨 상태에서, 지지기(4)(지지기(4)의 내경면(4b)에 내측조인트부재(2)를 넣는 조립)의 포켓(4c)을 원통형상 컷트부(1a1)에 넣는다.

이 형태에서, 지지기(4)를 그 외경면(4a)의 구면중심이 외측조인트부재(1)의 내경면(1a)의 구면중심에 일치할 때까지 삽입한다. 이 상태에서, 지지기(4)를 90도 회전시켜, 지지기(4)의 축선과 외측조인트부재(1)의 축선을 일치시킨다. 이에 의하여, 지지기(4)(및 내측조인트부재(2))가 외측조인트부재(1)의 내경면(1a)에 완전하게 조립된다.

또, 도 2C, 도 2D에 확대하여 표시하듯이, 외측조인트부재(1)의 안내홈(1b)의 개구측 영역에는, 챔퍼(1b1)가 설치되어 있다. 챔퍼(1b1)는, 안내홈(1b)을 열처리할 때(도 2D에 있어서의 영역(W)에 열처리를 시행한다)의, 미연소를 방지하는 역할(외측조인트부재(1)의 개구단면에 열처리가 들어가지 않게 한다)을 가짐과 아울러, 토오크전달볼(3)을 지지기(4)의 포켓(4c)에 집어넣을 때의 안내부로서 이용할 수 있다.

도 3A 및 도 3B는, 내측조인트부재(2)를 표시하고 있다. 내측조인트부재(2)의 외경면(2a)의 직경은 A, 180도 대향한 두개의 안내홈(2b)의 홈밑부분을 포함하는 평면(S)과 평행한 종단면에 있어서의 외경면(2a)간의 최대간격은 C이다.

도 4A 및 도 4B는, 지지기(4)를 표시하고 있다. 지지기(4)에는, 8개의 토오크전달볼(3)을 수용지지하는 8개의 창형상의 포켓(4c)이 원주등간격으로 설치되어 있다. 8개의 포켓(4c)중 4개는 원주방향길이의 큰 장포켓(4c1), 나머지 4개의 원주방향길이의 작은 단포켓(4c2)으로, 장포켓(4c1)과 단포켓(4c2)과는 번갈아서 배열되어 있다. 이 구성에서는, 4개의 단포켓(4c2)의 상호간의 간격은 90도로 한다. 그리고, 8개의 포켓(4c)중, 6개를 장포켓(4c1), 나머지 두개를 단포켓(4c2)으로 할 수도 있다. 이 경우, 2개의 단포켓(4c2)의 상호간의 간격은 180도로 한다. 단포켓(4c2)의 내주방향길이는, 그 등속조인트가 최대로 각도를 취해서(조인트로서의 기능상 취할 수 있는 최대의 작동각, 즉 최대작동각 또는 그 최대작동각의 범위내에서 사용상 취할 수 있는 최대의 작동각을 기준으로 한다) 토오크를 전달할 때에, 토오크전달볼(3)이 단포켓(4c2)의 둘레방향의 벽면에 간섭하지 않을 정도로 설정된다. 또, 장포켓(4c1)의 둘레방향길이는, 외측조인트부재(1)와 내측조인트부재(2)를 상대적으로 기울여서, 외측조인트부재(1)의 개구부로부터 하나의 단포켓(4c2)을 외부에 면하게 하여 행하는 토오크전달볼(3)의 조립시에, 먼저 조립한 토오크전달볼(3)이 장포켓(4c1)의 둘레방향의 벽면에 간섭하지 않을 정도로 설정된다. 또, 내측조인트부재(2)를 조립하는 지지기(4)의 입구부(4d)의 직경(B)은, 도 3A에 표시하는 내측조인트부재(2)의 외경(A)과 최대간격(C)에 대하여, C≤B＜A의 관계로 되도록 설정되어 있다. 입구부(4d)의 안쪽(내경면(4b)과 입구부(4d)의 경계부분)은 단차(段差)(4e)로 되어 있다. 다만, 단차(4e)를 갖지않는 형상으로 하는 것도 가능하다.

입구부(4d)의 지름(B)을 C≤B＜A의 관계로 되도록 설정한 것은, 지지기(4)의 내구성 및 강도를 확보하기 위해, 또는 지지기(4)의 내경면(4b)에 내측조인트부재(2)를 조립할 때의 조립성을 배려한 때문이다. 내측조인트부재(2)의 조립에 있어서는, 도 5에 표시하는 바와같이, 서로의 축선을 직교시킨 상태에서, 내측조인트부재(2)의 하나의 안내홈(2b)을 지지기(4)의 입구부(4d)에 맞추면서, 내측조인트부재(2)를 지지기(4)의 내경면(4b)에 삽입한다. 이 형태에서, 내측조인트부재(2)를 어느정도 삽입하면, 도 6A에 표시하는 바와같이, 내측조인트부재(2)의 외경면(2a)의 최대간격(C)이 단차(4e)에 걸려서, 그 이상 내측조인트부재(2)를 삽입할 수가 없게 된다. 이때, 내측조인트부재(2)의 외경면(2a)의 구면중심(O')과, 지지기(4)의 내경면(4b)의 구면중심(O)과는 약간 벗어나 있다. 그후, 내측조인트부재(2)를 도 6B에 표시하는 지지기(4)의 단차(4e)의 측방부분(T)을 이용하여 90도 회전시켜, 내측조인트부재(2)의 축선과 지지기(4)의 축선을 일치시킨다. 이에 의해, 내측조인트부재(2)가 지지기(4)의 내경면(4b)에 완전하게 조립되어 진다. 그리고, 도 7A 및 도 7B에 표시하는 바와같이, 단차(4e)를 갖지않는 지지기(4)의 경우도, 상기와 동일하게 하여 조립할 수가 있다. 이 경우, 내측조인트부재(2)의 축선과 지지기(4)의 축선을 직교시킨 상태에서, 내측조인트부재(2)의 외경면(2a)의 구면중심(O')과 지지기(4)의 내경면(4b)의 구면중심(O)이 일치할 때까지 조립할 수 있다. 그후, 내측조인트부재(2)를 지지기(4)에 대하여 90도 회전시켜서 양자의 축선을 일치시키나, 이때의 작업이 용이하게 되는 이점이 있다.

일반적으로, 이 종류의 등속조인트에 있어서는, 지지기의 내경면에 내측조인트부재를 조립하기 위해, 지지기의 복수의 포켓중 하나, 또는 180도 대향한 위치에 있는 2개의 둘레방향길이를 내측조인트부재의 축방향길이보다도 크게 설정하고 있다. 그리고, 양자의 짜맞춤은, 내측조인트부재의 축선과 지지기의 축선을 직교시킨 상태에서, 내측조인트부재의 하나의 외경면부분(둘레방향으로 인접한 안내홈간의 부분)을, 둘레방향길이를 크게한 상기 포켓에 넣으면서, 내측조인트부재를 지지기의 내경면에 삽입하고, 또한, 내측조인트부재를 지지기에 대하여 90도 회전시키는 것에 의하여 행하고 있다. 그러나, 이와 같은 지지기의 구조 및 조립방법에 의하면, 지지기의 적어도 하나의 포켓의 둘레방향길이를 내측조인트부재의 축방향길이보다도 크게 할 필요가 있기 때문에, 지지기의 내경면 및 외경면의 면적감소나 포켓간의 기둥부의 둘레방향두께의 감소와 연결된다. 이것은, 지지기의 내구성 및 강도에 있어서 바람직한 것은 아니다. 상술한 본 실시예의 지지기의 구조 및 조립방법에 의하면, 내측조인트부재의 축방향길이보다도 큰 둘레방향길이를 가지는 포켓을 설치할 필요가 없으므로, 그만큼 지지기의 내경면 및 외경면의 면적이나, 포켓간의 기둥부의 둘레방향두께를 확보하여, 지지기의 내구성 및 강도의 향상을 도모할 수 있다. 특히, 본 발명의 등속조인트와 같이, 8개의 토오크전달볼(3)을 배치한 구성에서는, 지지기(4)의 포켓(4c)의 수가 비교품(6개볼의 등속조인트)보다도 많아지므로, 지지기에 있어서의 내구성 및 강도의 확보는 중요하다.

지지기(4)의 포켓(4c)을, 장포켓(4c1)과 단포켓(4c2)의 2종류로 한 것은, 상기와 마찬가지로 지지기(4)의 내구성 및 강도를 확보하기 위해, 또는 토오크전달볼(3)을 지지기(4)의 포켓(4c)에 조립할 때의 조립성에 배려한 때문이다. 이 종류의 등속조인트에 있어서는, 토오크전달볼(3)의 조립은, 지지기(4)와 내측조인트부재(2)의 조립을 외측조인트부재(1)의 내경면(1a)에 조립 후,(도 2A), 도 8A에 표시하는 바와 같이, 내측조인트부재(2)(및 지지기(4))를 외측조인트부재(1)에 대하여 각도 변위시킨 상태에서 행한다.

여기에서, 이 종류의 등속조인트에 있어서는 일반적으로, 외측자재조인트와 내측자재조인트가 작동각(θ)을 취하면서 상호간에서 토오크를 전달할 때, 토오크전달볼은 회전방향의 위상변화에 따라, 지지기의 포켓내에 있어서 둘레방향 및 지름방향으로 이동한다. 그리고, 이 토오크전달볼의 이동량은 작동각(θ)에 비례하여 커지고, 이 작동각(θ)은, 토오크전달볼의 조립시에 가장 크게 된다(이때의 작동각을 볼 조립각(α)이라고 한다. 볼 조립각(α)은, 조인트로서의 기능을 달성하면서 취할 수 있는 최대의 작동각인 최대작동각보다도 크다). 따라서, 토오크전달볼의 이동량, 특히 둘레방향 이동량은 볼 조립각(α)시에 가장 크게되므로, 지지기의 포켓의 둘레방향길이를 설정함에 있어서는, 이때의 토오크전달볼의 둘레방향 이동량을 고려할 필요가 있다.

도 8B에, 회전방향의 각 위상에 있어서의 토오크전달볼(3)을 (31), (32), …, (38)로 표시한다. 토오크전달볼(31),(33),(35),(37)은 지지기(4)의 단포켓(4c2)에 수용되고, 볼(32),(34),(36),(38)은 장포켓(4c1)에 수용되어 있다. 조인트가 작동각(α)을 취한 때의 각 위상에 있어서의 포켓(4c) 내에서의 토오크전달볼(3)의 이동위치는 도 9A에 표시하는 것 같이 된다. 그리고, 도 9A는 이 실시예의 지지기(4)와 같이, 외경면(4a)의 구면중심과 내경면(4b)의 구면중심과 오프셋되어 있지 않는 구성(양 구면중심이 조인트중심면(O)내에 있다.), 도 9B는, 지지기의 내경면과 외경면과 조인트중심(O)에 대하여 축방향으로 등거리만큼 오프셋된 구성에 있어서의 토오크전달볼의 이동상태를 각각 표시하고 있다.

토오크전달볼(3)은 먼저 4개의 장포켓(4c1)에 각각 조립하고, 그후, 4개의 단포켓(4c2)에 각각 조립한다. 예컨대, 도 8A에 표시하는 바와같이, 토오크전달볼(31)을 단포켓(4c2)에 조립할 때, 토오크전달볼(3)의 둘레방향 이동량은(32),(34), (36),(38)의 위상에서 많고, (33),(35),(37)의 위상에서 적다(도 9A). 상술한 바와 같이, 장포켓(4c1)(도 8B에서는 (32),(34),(36),(38)의 위상에 위치하고 있다)의 둘레방향길이는, 토오크전달볼(3)을 하나의 단포켓(4c2)(도 8b에서는(31)의 위상에 위치하고 있다)에 조립할 때에, 먼저 조립한 토오크전달볼(3)이 장포켓(4c1)의 둘레방향의 벽면에 간섭하지 않을 정도의 치수로 설정되어 있고, 또, 단포켓(4c2)의 위치하는 위상(도 8B에서는 (33),(35),(37))에서는 토오크전달볼(3)의 둘레방향 이동량은 적다. 그 때문에, 토오크전달볼(31)을 단포켓(4c2)에 조립할 수가 있다. 마찬가지로, 예컨대, 토오크전달볼(33)을 조립시, (32),(34),(36),(38)의 위상에 장포켓(4c1)이 위치하고, 또, (31),(35),(37)의 위상에서는, 토오크전달볼(3)의 둘레방향 이동량은 적다. 그 때문에, 토오크전달볼(33)을 단포켓(4c2)에 조립할 수가 있다. 이와 같이해서, 모든 단포켓(4c2)에 토오크전달볼(3)을 넣을 수가 있다(장포켓(4c1)에는 먼저 토오크전달볼(3)이 조립됨으로, 결국, 모든 포켓(4c)에 토오크전달볼(3)을 조립할 수가 있다). 그리고, 볼(3)을 포켓(4c)에 조립할 때, 외측조인트부재(1)의 챔퍼(1b1)가 볼(3)을 안내하는 역할을 한다(도 8A 참조).

일반적으로, 이 종류의 등속조인트에서는, 지지기의 포켓의 둘레방향길이를, 볼 조립시에 있어서의 토오크전달볼의 포켓 내에서의 둘레방향 최대이동량을 기준으로 하여 설정하고 있다(전술한 바와같이, 그중 적어도 하나의 포켓의 둘레방향길이는, 내측조인트부재의 축방향길이보다도 크게 하고 있다). 그 때문에, 지지기의 내경면 및 외경면의 면적감소나, 포켓간의 기둥부의 둘레방향 두께의 감소에 연결되고, 이 일은, 지지기의 내구성 및 강도에 있어서 바람직한 것은 아니다. 이점, 이 실시예의 등속조인트에서는, 지지기(4)의 장포켓(4c1)의 둘레방향길이를 상기의 기준에서 설정하고, 단포켓(4c2)의 둘레방향길이에 대하여는, 이 등속조인트가 최대 각도(이 각도는 볼 조립각(α)보다도 작다)를 취해서, 토오크를 전달할 때에 있어서의 토오크전달볼(3)의 포켓 내에서의 둘레방향 최대이동량을 기준으로 하여 설정하고 있다. 이와같은 구성에 의하여, 지지기의 내경면 및 외경면의 면적이나, 포켓간의 기둥부의 둘레방향두께가 확보되어, 지지기의 내구성 및 강도가 확보된다.

또, 이 실시예의 지지기(4)와 같이, 외경면(4a)의 구면중심과 내경면(4b)의 구면중심이 오프셋되어 있지 않은 구성에서는, 도 9A에 표시하는 바와같이, 포켓내에 있어서의 토오크전달볼(3)의 움직임이 조인트의 내경측과 외경측에서 동일하게 되므로, 포켓(4c)의 둘레방향의 양 벽면(4c11)을 서로 평행한 평탄면(도 10) 혹은, 토오크전달볼(3)의 표면곡율에 대응한 오목곡면으로 할 수가 있다.

상술한 형태에서, 외측조인트부재(1), 내측조인트부재(2), 지지기(4), 토오크전달볼(3)을 결합하면, 도 1A 및 도 1B에 표시하는 본 실시예의 등속조인트가 완성된다. 내측조인트부재(2)의 세레이션(스풀라인이라도 좋다.)(2c)에는, 축부(5)가 연결된다. 그리고, 이 실시예에서는, 축부(5)를 보론강으로 형성하고, 축부(5)의 소경화를 도모하고 있다(최대작동각 부여시, 외측조인트부재(1)의 개구단과 간섭하는 부분의 지름을 작게 하고 있다. 세레이션의 지름은 비교품과 같게 하고 있다). 축부(5)의 소경화를 도모한 것은 작동각 증대에 배려한 때문이다. 시작품에서는 예컨대 자동차의 원동축용 조인트로서 요구되는 최대작동각 45°이상을 충분히 달성할 수 있었다.

도 11A∼도 11C는, 실시예품과 비교품(6개볼의 등속조인트)(모두 동일하게 호칭되어지는 형식)에 대하여, 회전수(rpm)와 온도상승율(℃)의 관계를 비교시험한 결과를 표시하고 있다. 동 도면에서 X(점선 백(O))는 실시예품, Y(실선 흑(O))는 비교품이며, 온도상승율(℃)은, 운전개시부터 30분 경과후에 측정한 데이터이다. 또, (θ)는 조인트작동각, T는 입력회전토오크(torque)이다.

동 도면에 표시하는 시험결과에서 명백한 바와같이, 실시예품(X)의 온도상승량은 비교품(Y)보다도 작고, 회전수가 높아짐에 따라서 그 차가 크게되어 있다. 온도상승의 저감은 내구성의 향상에 연결된다. 또, 그와 같은 온도상승의 저감은, 작동각(θ) 및 입력회전토오크(T)와 관계없이 얻어지는 것으로 생각된다.

도 12는, 실시예품과 비교품(6개볼의 등속조인트)(모두 동일하게 호칭되어지는 형식)에 대하여, 온도상승율(℃)의 시간에 따르는 변화를 비교시험한 결과를 표시하고 있다. 동 도면에서 X(점선 백(O))는 실시예품, Y(실선 흑(O))는 비교품이고, θ는 조인트작동각, T는 입력회전토오크이다.

동 도면에 표시하는 시험결과에서 명백한 바와같이, 실시예품(X)의 온도상승량은 비교품(Y)보다도 작고, 그 차는 운전시간이 길어지고 있어도 별로 변화하지 않는다.

도 13은, 실시예품과 비교품(6개볼의 등속조인트)(모두 동일하게 호칭되어지는 형식)에 대하여, 작동각(θ)(deg)과 토오크손실율(%)의 관계를 비교시험한 결과를 표시하고 있다. 동 도면에서, X(점선 백(O))는 실시예품, Y(실선 백(O))는 비교품이고, θ=10deg에서는 입력회전토오크 T=196N·m, θ=30deg에서는 T=98N·m로 하여, 토오크손실율을 측정하고 있다.

동 도면에서 명백한 바와같이, 실시예품(X)의 토오크손실율은 비교품(Y)보다도 작고, 작동각(θ)이 커짐에 따라서 그 차가 크게되어 있다. 토오크손실의 저감은, 연료비 절약, 에너지비 절약에 기여하는 외에, 온도상승의 저감, 나아가서는 내구성의 향상에도 연결된다.

	300시간 경과 후의 상태
	외측조인트부재	내측조인트부재	지지기	볼
실시형태품(8개 볼)	NO1	○	○	○	○
실시형태품(8개 볼)	NO2	○	○	○	○
비교품(6개 볼)	NO3	○	○	○	○
비교품(6개 볼)	NO4	○	○	○	○
○:손상 없음

표 3은, 실시예품과 비교품(6개볼의 등속조인트)(모두 동일하게 호칭되어지는 형식)에 대하여, 300시간 경과후의 외측조인트부재, 내측조인트부재, 지지기 및 토오크전달볼의 손상 상황을 관찰한 결과를 표시하고 있다. 지지기에 대하여는 포켓부의 마모깊이를 측정하고, 그 결과를 도 14에 표시하고 있다. 시험조건은, 작동각 θ=6deg, 입력회전토오크 T=1078N·m, 회전수=200rpm, 총회전수=3.60×10⁶(rev)이다. 그리고, 시험은, 실시예품, 비교품으로서 각각 두개의 시험품을 사용하여 행하고(실시예품은 N01, 2, 비교품은 N03, 4), 도 11에 표시하는 마모깊이는 2개의 시험품의 평균치를 취해서 표시하고 있다.

표 3에 표시하는 결과에서 명백한 바와같이, 실시예품, 비교품 모두, 각 부품에 손상은 인정되지 않았다. 또, 도 11에 표시하는 결과에서 명백한 바와같이, 실시예품(X)에 있어서의 지지기의 포켓의 마모깊이는 비교품(Y)보다도 작았다.

이상과 같이, 이 실시예의 등속조인트수에 의하면, 형상이 콤팩트하면서, 비교품(6개볼의 등속조인트)과 동등하거나 그 이상의 부하용량 및 내구성을 갖게할 수가 있다.

도 15A 및 도 15B는, 본 발명의 다른 실시예에 관한 등속조인트를 표시하고 있다. 외측조인트부재(1)의 안내홈(1b)의 중심(O1)은 내경면(1a)의 구면중심(O4)에 대하여, 내측조인트부재(2)의 안내홈(2b)의 중심(02)은 외경면(2a)의 구면중심(05)에 대하여, 각각, 축방향으로 등거리(F)만큼 반대측에 오프셋되어 있다. 또한, 이 실시예에서는, 지지기(4')의 외경면(4a')의 구면중심(외측조인트부재(1)의 내경면(1a)의 구면중심(O4)과 같다.)과, 지지기(4')의 내경면(4b')의 구면중심(내측조인트부재(2)의 외경면(2a)의 구면중심(O5)과 같다)을, 조인트중심면(O)에 대하여 축방향으로 등거리(f)만큼 반대측에 오프셋시키고 있다. 외측조인트부재(1)의 상기오프셋량(F)은, 안내홈(1b)의 중심(O1)과 내경면(1a)의 구면중심(O4)과의 사이의 축방향거리, 내측조인트부재(2)의 상기 오프셋량(F)은, 안내홈(2b)의 중심(O2)과 외경면(2a)의 구면중심(O5)과의 사이의 축방향거리로 되어 양자는 같다. 외측조인트부재(1)의 안내홈(1b)의 중심(O1)과 토오크전달볼(3)의 중심(O3)을 연결하는 선분의 길이와, 내측조인트부재(2)의 안내홈(2b)의 중심(O2)과 토오크전달볼(3)의 중심(O3)을 연결하는 선분의 길이가 각각 PCR이고, 양자는 같다.

지지기(4')의 외경면(4a'), 내경면(4b')의 오프셋량(f)은, 다음과 같은 값으로 설정하면 된다. 전술한 바와같이, ④ 외경면(4a'), 내경면(4b')의 오프셋량(f)은, 비(R2)(=f/PCR)가, 0＜R₂≤0.052의 범위내로 되도록 설정하는 것이, 지지기강도의 확보, 내구성의 확보의 점에서 바람직하나, 이 실시예에서는, R2=0.035로 설정하고 있다. 상기 실시예에 있어서의 ①, ②, ③의 구성에 대하여는 마찬가지이므로(다만, ③의 구성에 대하여는 R1=0.1003으로 설정하고 있다), 설명을 생략한다. 그리고, 지지기(4')의 오프셋(f)의 방향은 반대라도 좋다. 즉, 도 15A에 있어서의 점(O4)을 내경면(4b')의 구면중심, 점(O5)을 외경면(4a')의 구면중심으로 하여도 좋다.

이 실시예의 지지기(4')에 있어서도, 상술한 실시예의 지지기(4)와 마찬가지로, 내측조인트부재(2)를 조립하는 입구부(4d')의 직경(B)이, 내측조인트부재(2)의 외경(A)과, 최대간격으로 하여 C≤B＜A의 관계로 되도록 설정되어 있다(도 17A). 입구부(4d')의 오측(안쪽)(내경면(4b')과 입구부(4d')의 경계부분)은 단차(4e')로 되어 있다. 다만, 단차(4e')를 갖지 않는 형상으로 하는 것도 가능하다. 내측조인트부재(2)의 조립에 있어서는, 도 16에 표시하는 바와같이, 서로의 축선을 직교시킨 상태에서, 내측조인트부재(2)의 하나의 안내홈(26)을 지지기(4')의 입구부(4d')에 대면서, 내측조인트부재(2)를 지지기(4')의 내경면(4b')에 삽입한다. 이 형태에서, 내측조인트부재(2)를 어느정도 삽입하면, 도 17A에 표시하는 바와같이, 내측조인트부재(2)의 외경면(2a)의 최대간격(C)이 단차(4e')에 걸리고, 그 이상, 내측조인트부재(2)를 삽입할 수가 없게 된다. 이때, 내측조인트부재(2)의 외경면(2a)의 구면중심(O')과 지지기(4')의 내경면(4b')의 구면중심(O')은 약간 벗어나 있다. 그후, 내측조인트부재(2)를 도 17B에 표시하는 지지기(4')의 단차(4e')의 측방부분(T)을 이용하여 90도 회전시키고, 내측조인트부재(2)의 축선과 지지기(4')의 축선을 일치시킨다. 이에 의하여, 내측조인트부재(2)가 지지기(4')의 내경면(4b')에 완전하게 조립된다. 그리고, 도 18A 및 도 18B에 표시하는 바와같이, 단차(4e')를 갖지 않는 지지기(4')의 경우도, 상기와 마찬가지로 해서 조립할 수가 있다.

또, 이 실시예의 지지기(4')도 8개의 토오크전달볼(3)을 수용하기 위한 8개의 포켓을 구비하고 있고, 8개의 포켓은, 상술한 실시예와 동일한 기준에서 그들의 둘레방향길이를 설정한 장포켓과 단포켓의 2종류의 포켓으로 구성된다. 장포켓과 단포켓의 개수 및 배열, 그들의 벽면형상도 상술한 실시예의 구성과 동일하다. 또한, 포켓의 토오크전달볼(3)의 조립도, 상술한 실시예와 마찬가지로, 도 8A 및 도 8B에 표기하는 형태로 행하여진다. 다만, 이 실시예의 구성에서는, 지지기(4')의 외경면(4a')의 구면중심(O4)과, 내경면(4b')의 구면중심(O5)이 도 15A에 표시하는 위치에 오프셋되어 있으므로, 볼조립시, 토오크전달볼(3)의 포켓내에서의 움직임은, 도 9B에 표시하는 바와같이, 외경측에서 크게된다. 이와같은 경우, 도 19A 및 도 19B에 표시하듯이, 포켓(4c')의 둘레방향의 양벽면(4c11')을 지지기(4')의 외경측으로 향해서 넓어지면서 경사하는 경사면으로 하면 좋다. 도 19A는 양벽면(4c11')을 평탄면으로 한 구성, 도 19B는 양벽면(4c11')을 토오크전달볼(3)의 표면곡율에 대응한 오목곡면으로 한 구성을 각각 표시하고 있다. 포켓의 둘레방향의 양벽면을 서로 평행한 면(도 10 참조)으로 하는 경우에 비하여, 지지기(4')의 내경면(4b')의 면적(기둥부의 내경측의 면적)이 증대하므로, 지지기의 강도 및 내구성을 확보하는 면에서 유리하다.

도 20A, 도 20B에 표시하는 실시예는, 외측조인트부재(1)의 안내홈(1b)의 소정영역(U1), 내측조인트부재(2)의 안내홈(2b)의 소정영역(U2)을 각각, 직선형상으로 한 것이다. 안내홈(1b)의 U1이외의 영역은 점(O1)을 중심으로 하는 곡선형상, 안내홈(2b)의 U2이외의 영역은 점(O2)을 중심으로 하는 곡선형상이다. 기타의 구성은, 도 15A 및 도 15B에 표시하는 실시예와 동일하므로, 설명을 생략한다.

그런데, 상술한 실시예의 등속조인트는, 자동차, 각종 산업기계에 있어서의 동력전달요소로서 널리 사용할 수 있으나, 특히, 자동차의 동력전달장치용, 예컨대, 자동차의 원동축이나, 추진축의 연결용의 조인트로서 적당하다.

자동차의 원동축이나 추진축의 연결에는, 통상, 고정형과 미끄럼형의 등속조인트를 1쌍으로 하여 사용한다. 예컨대, 자동차의 엔진의 동력을 차바퀴에 전달하는 동력전달장치는, 엔진과 차바퀴의 상대적 위치관계의 변화에 의한 각도변위와 축방향변위에 대응할 필요가 있기 때문에, 도 21에 표시하는 바와같이, 엔진측과 차바퀴측의 사이에 개장되는 원동축(20)의 일단을 미끄럼형 등속조인트(21)를 사이에 끼워 디파렌샬(22)에 연결하고, 타단을 고정형 등속조인트(23)를 사이에 끼워 차바퀴(24)에 연결하고 있다. 이 원동축(20)을 연결하기 위한 고정형 등속조인트(23)로서, 상술한 실시예의 등속조인트를 사용하면, 비교품(6개볼의 고정형 등속조인트)과 동등 이상의 강도, 부하용량 및 내구성을 확보하면서, 조인트의 크기 축소를 도모할 수 있으므로, 차체중량의 경량화, 그것에 의한 낮은 연료비화에 있어 극히 유리하다.

그리고, 이종류의 등속조인트에 있어서, 외측조인트부재의 안내홈의 중심, 내측조인트부재의 안내홈의 중심, 외측조인트부재의 내경면의 구면중심(지지기의 외경면의 구면중심), 내측조인트부재의 외경면의 구면중심(지지기의 내경면의 구면중심)의 위치관계는, 도 22에 표시하는 것 같은 변화{(a)∼(h)｝이 있으나, 본 발명은 그 어느구성에도 적용할 수가 있다. 그리고, 도 1A, 도 1B의 구성은 도 22(b), 도 15A, 도 15B 및 도 20A, 도 20B의 구성은 도 22(a)에 각각 대응하고 있다. 또, 토오크전달볼(3)의 포켓 내에서의 움직임이 외경측에서 크게되는 것은, 도 22(a), (d), (e), (f), (g)의 구성이다.

또, 이상 설명한 실시예에 있어서의 구성①, ②, ③, ④는, (①), (①+②), (③), (④), (①+③), (①+④), (①+②+③), (①+②+④), (③+④), (①+③+④), (①+②+③+④)와 같이, 단독으로 또는 조합해서 사용할 수가 있다. 이들중에서,(①)(청구항2), (①+②)(청구항3), (③)(청구항4), (①+③)(청구항4), (①+②+③)(청구항4), (④)(청구항6), (①+④)(청구항6), (①+②+④)(청구항6), (③+④)(청구항7), (①+③+④)(청구항7), (①+②+③+④)(청구항7)의 구성이 보다 바람직하다.

또한, 본발명은, 내측조인트부재와 축부를 치형(세레이션 또는 스풀라인)으로 연결하는 구성의 등속조인트에 한정하지 않고, 내측조인트부재와 축부를 일체화한 구성의 등속조인트에도 적용이 가능하다. 예컨대, 내측조인트부재, 지지기 및 토오크전달볼을 외측조인트부재에 조립 후, 내측조인트부재의 단면에 축부를 일체로 결합(용접, 예컨대 레이저빔용접, 압접 등)한 구성으로 하는 것도 가능하다.

Claims

구면형상의 내경면(內徑面)에 축방향으로 연장된 복수의 곡선형상의 안내홈을 형성한 외측조인트부재와;

구면형상의 내경면에 축방향으로 가늘어지는 복수의 곡선형상의 안내홈을 형성한 내측조인트부재와;

전기 외측조인트부재의 전기 안내홈과 이에 대응하는 전기 내측조인트부재의 전기 안내홈과 협동해서 형성되는 복수의 볼트랙과, 전기 볼트랙은 축방향의 한쪽으로 향해서 쐐기형상으로 열리고;

전기 복수의 볼트랙에 각각 배치된 토오크전달볼과;

전기 토오크전달볼을 수용하기 위한 복수의 포켓을 가지는 지지기를 포함하는 등속조인트에 있어서;

전기 볼트랙의 갯수 및 전기 토오크전달볼의 배치수가 8인, 등속조인트.
제1항에 있어서, 전기 토오크전달볼의 피치원경(PCD_BALL)과 전기 토오크전달볼의 직경(D_BALL)의 비(r1)(=PCD_BALL/D_BALL)가 3.3≤r1≤5.0인, 등속조인트.
제1항에 있어서, 전기 토오크전달볼의 피치원경(PCD_BALL)과 전기 토오크전달볼의 직경(D_BALL)의 비(r1)(=PCD_BALL/D_BALL)이 3.3≤r1≤5.0이고, 또한, 전기 외측조인트부재의 외경(D_OUTER)과 전기 내측조인트부재의 내경면에 형성되는 축부를 연결하기 위한 치형(齒型)의 피치원경(PCD_SERR)의 비(r2)(=D_OUTER/PCD_SERR)가 2.5≤r2≤3.5인 것을 특징으로 하는 등속조인트.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 전기 외측조인트부재의 전기 안내홈의 중심이 전기 내경면의 구면중심에 대하여, 전기 내측조인트부재의 전기 안내홈의 중심이 전기 외경면의 구면중심에 대하여, 각각, 축방향으로 등거리(F)만큼 반대측에 오프셋되고,

전기 오프셋량(F)과, 전기 외측조인트부재의 전기 안내홈의 중심 또는 전기 내측조인트부재의 전기 안내홈의 중심과 전기 토오크전달볼의 중심을 연결하는 선분의 길이(PCR)의 비(R1)(=F/PCR)가 0.069≤R1≤0.121인 것을 특징으로 하는 등속조인트.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서, 전기 외측조인트부재의 전기 안내홈의 중심이 전기 내경면의 구면중심에 대하여, 전기 내측조인트부재의 전기 안내홈의 중심이 전기 외경면의 구면중심에 대하여, 각각, 축방향으로 등거리(F)만큼 반대측에 오프셋되고, 또한, 전기 지지기의 외경면의 구면중심과 그 내경면의 구면중심과, 전기 토오크전달볼의 중심을 포함하는 조인트중심면에 대하여 축방향으로 등거리(f)만큼 반대측에 오프셋된 등속조인트.
제5항에 있어서, 전기 오프셋량(f)과, 전기 외측조인트부재의 전기 안내홈의 중심 또는 전기 내측조인트부재의 전기 안내홈의 중심과 전기 토오크전달볼의 중심을 연결하는 선분의 길이(PCR)의 비(R2)(=f/PCR)가 0＜R2≤0.052인 것을 특징으로 하는 등속조인트.
제5항에 있어서, 전기 오프셋량(F)과, 전기 외측조인트부재의 전기 안내홈의 중심 또는 전기 내측조인트부재의 전기 안내홈의 중심과 전기 토오크전달볼의 중심을 연결하는 선분의 길이(PCR)의 비(R1)(=F/PCR)가 0.069≤R1≤0.121이고, 또한, 전기 오프셋량(f)과, 전기(PCR)과의 비(R2)(=f/PCR)가 0＜R2≤0.052인 것을 특징으로 하는 등속조인트.
제1항, 제2항, 제3항, 제6항, 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 자동차의 동력전달장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 등속조인트.
제4항에 있어서, 등속자재조인트는 자동차의 동력전달장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 등속조인트.
제5항에 있어서, 등속조인트는, 자동화의 동력전달장치에 사용되는 것을 특징으로 하는 등속조인트.
제1항, 제2항, 제3항, 제6항, 제7항중 어느 한 항에 있어서, 전기 지지기의 축방향의 한쪽의 단부 내경에 형성된 입구부의 직경(B)이, 전기 내측조인트부재의 전기 외경면의 외경(A)과, 전기 내측조인트부재의 180도 서로 대향한 2개의 전기 안내홈의 홈저(溝低)를 포함하는 평면(S)과 평행한 종단면에 있어서의 전기 외경면간의 최대간격(C)에 대하여, C≤B＜A의 관계를 가지는 등속조인트.
제4항에 있어서, 전기 지지기의 한쪽의 단부내경에 형성된 입구부의 직경(B)이, 전기 내측조인트부재의 전기 외경면의 외경(A)과, 전기 내측조인트부재의 180도 서로 대향한 2개의 전기 안내홈의 홈저를 포함하는 평면(S)과 평행한 종단면에 있어서의, 전기 외경면간의 최대간격(C)에 대하여, C≤B＜A의 관계를 가지는 등속조인트.
제5항에 있어서, 전기 지지기의 한쪽의 단부 내경에 형성된 입구부의 직경(B)이, 전기 내측조인트부재의 전기 외경면의 외경(A)과, 전기 내측조인트부재의 180도 서로 대향한 2개의 전기 안내홈의 홈저를 포함하는 평면(S)과 평행한 종단면에 있어서의 전기 외경면간의 최대간격(C)에 대하여, C≤B＜A의 관계를 가지는 등속조인트.
제1항, 제2항, 제3항, 제6항, 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 전기 지지기의 전기 복수의 포켓이 상호 둘레방향길이가 다른 단포켓과 장포켓으로 이루어지고, 전기 단포켓은 상호 90도 또는 180도의 간격을 두고 배치되고, 전기 단포켓의 둘레방향길이는, 이 등속조인트가 최대로 각도를 취해서 토오크를 전달할 때에, 전기 토오크전달볼이 전기 단포켓의 둘레방향의 벽면에 간섭하지 않을 정도이고,

전기 장포켓의 둘레방향길이는, 전기 외측조인트부재와 전기 내측조인트부재를 상대적으로 기울여서, 전기 외측조인트부재의 축방향의 한쪽의 개구부로부터 전기 단포켓을 외부에 면하게 하여 행하는 전기 토오크전달볼의 조립시에, 전기 토오크볼이 전기 장포켓의 둘레방향의 벽면에 간섭하지 않을 정도인 등속조인트.
제4항에 있어서, 전기 지지기의 전기 복수의 포켓이, 상호 둘레방향길이가 다른 단포켓과 장포켓으로 이루어지고,

전기 포켓은 상호 90도 또는 180도의 간격을 두고 배치되고, 전기 단포켓의 둘레방향 길이는, 이 등속조인트가 최대로 각도를 취하여 토오크를 전달할 때에, 전기 토오크전달볼이 전기 단포켓의 둘레방향의 벽면에 간섭하지 않는 정도이고,

전기 장포켓의 둘레방향 길이는, 전기 외측조인트부재와 전기 내측조인트부재를 상대적으로 기울여서, 전기 외측조인트부재의 축방향의 한쪽의 개구부로부터 전기 단포켓을 외부로 면하게 하여 행하는 전기 토오크전달볼의 조립시에, 전기 토오크전달볼이 전기 장포켓의 둘레방향의 벽면에 간섭하지 않는 정도인 등속조인트.
제5항에 있어서, 전기 지지기의 전기 복수의 포켓이, 상호 둘레방향의 길이가 다른 단포켓과 장포켓으로 이루어지고,

전기 단포켓은 상호 90도 또는 180도의 간격을 두고 배치되고, 전기 단포켓의 둘레방향길이는, 이 등속조인트가 최대로 각도를 취해서 토오크를 전달할 때에, 전기 토오크전달볼이, 전기 단포켓의 둘레방향의 벽면에 간섭하지 않을 정도이고,

전기 장포켓의 둘레방향길이는, 전기 외측조인트부재와 전기 내측조인트부재를 상대적으로 기울여서, 전기 외측조인트부재의 축방향의 한쪽의 개구부로부터 전기 단포켓을 외부로 면하게 하여 행하는 전기 토오크전달볼의 조립시에, 전기 토오크전달볼이 전기 장포켓의 둘레방향의 벽면에 간섭하지 않을 정도인 등속조인트.
제14항, 제15항, 또는 제16항에 있어서, 전기 지지기의 전기 포켓의 둘레방향의 벽면이, 전기 지지기의 외경측으로 향해서 넓어짐을 가지고 경사하는 경사면인 것을 특징으로 하는 등속조인트.
제14항, 제15항, 또는 제16항에 있어서, 전기 벽면이 평탄면인 것을 특징으로 하는 등속조인트.
제14항, 제15항, 또는 제16항에 있어서, 전기 벽면이 오목곡면인 것을 특징으로 하는 등속조인트.