KR20020062211A - 등속 유니버설 조인트 - Google Patents

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KR20020062211A
KR20020062211A KR1020020002966A KR20020002966A KR20020062211A KR 20020062211 A KR20020062211 A KR 20020062211A KR 1020020002966 A KR1020020002966 A KR 1020020002966A KR 20020002966 A KR20020002966 A KR 20020002966A KR 20020062211 A KR20020062211 A KR 20020062211A
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혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
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Abstract

등속 유니버설 조인트는 내측 롤러(40)와 트러니언(28a)을 포함하고 있다. 내측 롤러(40)는 조립 각도(θ) 이상의 각도로 경사진 경사면에 의해 형성된 챔퍼부(54)를 가지고 있다. 경사면은 내측 롤러(40)의 구형 오목부(38)와 내측 롤러(40)상에 형성된 타원형 컷아웃(52)의 짧은 반경(r)의 교차점에 의해서 한정되는 시작점(S)으로부터 뻗어 있다.

Description

등속 유니버설 조인트{CONSTANT VELOCITY UNIVERSAL JOINT}
본 발명은 예를 들어 자동차의 구동력 전달부에서 한쪽 전달축인 제1 축과 다른쪽 전달축인 제2 축을 연결하기 위한 등속 유니버설 조인트에 관한 것이다.
등속 유니버설 조인트는 자동차 분야에서 보편적으로 사용되고 있다. 등속 유니버설 조인트는 한쪽 전달축인 제1 축과 다른쪽 전달축인 제2 축을 연결하기 위해 자동차의 구동력 전달부에 배치되므로써 회전력이 각각의 차축에 전달된다.
본 출원인은 미국특허 출원번호 09/456,488 과 09/984,898 에서 등속 유니버설 조인트 및 등속 유니버설 조인트의 조립방법을 제안하였다. 등속 유니버설 조인트에 관하여, 한쪽 전달축이 기울어지고 트러니언이 가이드 트랙을 따라 변위될 때 발생되는 슬라이드 저항을 감소시킴에 의해서 유발된 스러스트 성능 및 내구성은 향상된다. 본 발명은 이러한 제안과 관련하여 이루어졌다.
본 발명의 일반적인 목적은 상술한 제안에 관한 조립 방법을 달성함에 의해서 등속 유니버설 조인트를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 조립성을 감소시키지 않고 트러니언의 네크의 직경을 증가시킴으로써 트러니언의 강도가 증가된다.
본 발명의 주요한 목적은 상술한 제안에 관한 조립 방법을 달성함에 의해서 등속 유니버설 조인트를 제공하는 것이다. 본 발명에 따르면, 조립성을 감소시키지 않고 트러니언의 네크의 직경을 증가시킴으로써 트러니언의 단조 성형의 생산성이 증가된다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 등속 유니버설 조인트의 축선에 실질적으로 수직인 방향에서 부분적으로 생략하여 도시한 등속 유니버설 조인트의 종단면도.
도 2 는 도 1의 선(Ⅱ-Ⅱ)을 따라 취한 등속 유니버설 조인트의 종단면도.
도 3 은 도 1에 도시된 등속 유니버설 조인트의 내측 부재의 분해사시도.
도 4 는 내측 부재의 내측 롤러를 도시한 사시도.
도 5 는 비교예에 따른 등속 유니버설 조인트를 부분적으로 생략하여 도시한 종단면도.
도 6 은 비교예에 따른 등속 유니버설 조인트의 내측 롤러의 사시도.
도 7 은 비교예에 따른 등속 유니버설 조인트의 트러니언에 내측 롤러를 설치하기 위한 치수 조건을 설명하는 도면.
도 8 은 비교예 및 본 발명에 따른 등속 유니버설 조인트의 트러니언에 내측 롤러를 설치하기 위한 치수 조건을 설명하는 도면.
도 9 는 도 7의 부분(M)에 대한 확대도.
도 10 은 본 발명에 따른 등속 유니버설 조인트의 트러니언에 내측 롤러를 설치하기 위한 치수 조건을 설명하는 도면.
도 11 은 도 10의 부분(N)에 대한 확대도.
도 12 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 등속 유니버설 조인트의 축선에 실질적으로 수직인 방향에서 부분적으로 생략하여 도시한 등속 유니버설 조인트의 종단면도.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점은 예시적인 방식으로 도시된 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면과 관련하여 설명된 상세한 설명으로부터 보다 명확해 질 것이다.
(바람직한 실시예)
도 1 과 2 를 참조하면, 참조번호 10 은 본 발명의 실시예에 따른 등속 유니버설 조인트를 나타낸다.
등속 유니버설 조인트(10)는 한쪽 전달축인 제1 축(12)의 단부에 일체로 연결되며 개구를 가지고 있는 원통형 외측 컵(외측 부재)(14)과, 다른쪽 전달축인 제 2 축(16)의 단부에 고정되고 외측 컵(14)의 개구에 수용되는 내측 부재(18)를 포함하고 있다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 축선방향으로 뻗어 있고 축선 중심 주위에 각각 대략 120°이격된 3개의 가이드 홈(20a∼20c)이 외측 컵(14)의 내측 벽면상에 형성된다(가이드 홈(20b,20c)은 도시생략). 각각의 가이드 홈(20a∼20c)은 천정부(22)와, 천정부(22)의 대향하는 측면에 형성된 측면부(24a,24b)를 포함하고 있다. 천정부(22)는 외측 컵(14)의 외주면을 따라 만곡된 오목부를 가지고 있다. 각각의 측면부(24a,24b)는 단면이 원호형상인 곡면을 가지고 있다.
링형상 스파이더 보스부(26)는 제2 축(16)에 외부에서 끼워맞춤된다. 각각 가이드 홈(20a∼20c)을 향하여 확장되어 있고 축선 중심 주위에 대략 120°이격된 3개의 트러니언(28a∼28c)은 스파이더 보스부(26)의 외주면상에 일체로 형성된다(트러니언(28b,28c)은 도시생략). 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 각각의 트러니언(28a∼28c)은 링형상 스파이더 보스부(26)로부터 방사상 바깥쪽으로 확장되는 네크(30), 그리고 네크(30)와 일체로 형성되는 헤드(32)를 포함하고 있다.
외측 컵(14)의 축선 방향에서 보았을 때 소정의 곡률을 가진 원호형상(도1 참조)이며 외측 컵(14)의 축선에 실질적으로 수직인 방향에서 보았을 때 직선형상(도 2 참조)으로 형성된 제1 곡면(34a)이 헤드(32)의 상부 표면상에 제공된다. 제1 곡면(34a)의 형상은 외측 컵(14)의 축선에 실질적으로 수직인 방향에서 보았을 때 직선형상의 형태로 제한되지 않는다. 제1 곡면(34a)은 외측 컵(14)의 축선에 실질적으로 수직인 방향에서 보았을 때 소정의 곡률을 가진 원호형상을 가질 수 있다.
상술한 제1 곡면(34a)과 유사한 제2 곡면(34b)이 헤드(32)의 하부 표면상에 형성된다. 제2 곡면(34b)은 네크(30)까지 계속된다. 헤드(32)는 제1 곡면(34a)과 제2 곡면(34b) 사이의 외주면상에 구면(36)을 더 가지고 있다. 만곡된 단면을 가진 도시되지 않은 챔퍼부가 제1 곡면(34a)과 구면(36) 사이의 경계부에, 그리고 제2 곡면(34b)과 구면(36) 사이의 경계부에 제공될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 내측 롤러(환형상 부재)(40)와 외측 롤러(44)는트러니언(28a∼28c)과 측면부(24a,24b) 사이에 배치된다. 내측 롤러(40)는 전체 내주면에 걸쳐서 트러니언(28a∼28c)의 구면(36)에 대응하는 구형의 오목부(38)를 가진 링 부재이다. 외측 롤러(44)는 그 사이에 개재되는 복수의 니들 베어링(42)과 함께 내측 롤러(40)에 외부에서 끼워맞춤된다.
외측 롤러(44)의 외주면은 가이드 홈(20a∼20c)의 측면부(24a,24b)에 대응하는 원호형상 단면을 가지고 있다. 외측 롤러(44)의 외주면과 가이드 홈(20a∼20c)의 측면부(24a,24b)는 서로 표면접촉한다.
외측 롤러(44)의 외주면과 가이드 홈(20a∼20c)의 측면부(24a,24b)의 단면 형태는 원호형상의 형태로 제한되지 않는다. 외측 롤러(44)의 외주면과 가이드 홈(20a∼20c)의 측면부(24a,24b)는 각각 직선형상 단면을 가질 수 있다.
복수의 니들 베어링(42)은 외측 롤러(44)의 내측 환형상 오목부(46)내에 구를수 있게 설치된다. 복수의 니들 베어링(42)은 키스톤 효과를 이용하여 설치될 수 있으므로 오목부(46)로부터 탈락되지 않는다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 내측 롤러(40)는 상면부(50)와 구멍(48)의 내벽 사이의 경계에 실질적으로 타원형의 컷아웃(52)을 가지고 있으므로, 트러니언(28a(28b,28c))은 내측 롤러(40)의 구멍(48)내에 용이하게 조립될 수 있다. 또한, 챔퍼부(54)는 상면부(50)와 내측 롤러(40)의 구멍(48)의 내측 표면 사이의 경계에 형성된다. 챔퍼부(54)는 컷아웃(52)을 따라 둘레로 뻗어 있다.
챔퍼부(54)는 다음에 설명되는 것과 같이 조립 각도(θ) 이상의 각도로 경사져 있다. 챔퍼부(54)는 내측 롤러(40)상에 형성된 타원형 컷아웃(52)의 짧은반경(r)으로부터의 인출선(58)에 대하여 소정의 각도(α°)로 경사진 경사면에 의해 형성된다(도 11 참조).
도 1에 도시된 바와 같이, 트러니언(28a∼28c)의 구면(36)과 내측 롤러(40)의 오목부(38)는 서로 표면접촉한다. 그러므로, 트러니언(28a∼28c)은 내측 롤러(40)에 대하여 포인트(O) 주위로 화살표(A)의 방향으로 회전가능하다. 게다가, 트러니언(28a∼28c)은 트러니언(28a∼28c)의 축선 주위로 구면을 따라 둘레방향(화살표(B)의 방향)으로 회전가능하다. 트러니언(28a∼28c)과 내측 롤러(40)는 외측 롤러(44)에 의해 지지된 니들 베어링(42)과 함께 수직 방향(화살표(C)의 방향)으로 변위가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 등속 유니버설 조인트(10)는 기본적으로 상술한 바와 같이 구성된다. 다음에 작동, 기능, 및 효과가 설명된다.
전달축인 제1 축(12)이 회전될 때, 회전력은 외측 컵(14)을 통하여 내측 부재(18)로 전달된다. 제2 축(16)은 트러니언(28a∼28c)에 의해서 소정의 방향으로 회전된다.
즉, 외측 컵(14)의 회전력은 가이드 홈(20a∼20c)과 접촉하는 외측 롤러(44)와 니들 베어링(42)을 통하여 내측 롤러(40)로 전달된다. 게다가, 회전력은 내측 롤러(40)의 오목부(38)와 표면이 접촉하는 구면(36)을 통하여 트러니언(28a∼28c)에 전달된다. 따라서, 트러니언(28a∼28c)과 맞물리는 제2 축(16)이 회전된다.
이러한 배열에서, 제2 축(16)이 제1 축(12)을 가지고 있는 외측 컵(14)에 대하여 소정의 각도로 경사질 때, 트러니언(28a∼28c)은 도 1에 도시된 바와 같이 포인트(O) 주위의 화살표(A)의 방향으로 슬라이딩 변위하거나, 또는 트러니언(28a∼28c)은 트러니언(28a∼28c)의 축선 주위의 구형 오목부(38)를 따라 둘레방향(화살표(B)의 방향)으로 슬라이딩 변위한다. 이 때, 트러니언(28a∼28c)의 구면(36)은 내측 롤러(40)의 구형 오목부(38)과 표면 접촉상태로 유지되어 있다.
트러니언(28a∼28c)은 외측 롤러(44)에 의해 지지된 니들 베어링(42)에 대하여 슬라이딩 운동하는 내측 롤러(40)와 함께 트러니언(28a∼28c)의 축선방향(화살표(C)의 방향)으로 변위가능하다.
트러니언(28a∼28c)은 트러니언(28a∼28c)의 축선에 실질적으로 수직인 방향으로, 즉 가이드 홈(20a∼20c)을 따라 슬라이딩 운동하는 외측 롤러(44)에 의해서 가이드 홈(20a∼20c)의 길이방향(화살표(D)의 방향)(도2 참조)으로 변위가능한다.
상술한 바와 같이, 제1 축(12)의 회전운동은 외측 컵(14)에 대한 제2 축(16)의 경사 각도에 관계없이 원활하게 제2 축(16)에 전달된다.
본 실시예에 따르면, 각각의 트러니언(28a∼28c)은 구면(36)을 가지고 있다. 트러니언(28a∼28c)은 구면(36)과 대응하는 내측 롤러(40)의 구형 오목부(38)를 따라 슬라이드한다. 게다가, 트러니언(28a∼28c)은 내측 롤러(40)와 함께 트러니언(28a∼28c)의 축선 방향으로 변위가능하다. 그러므로, 슬라이딩 저항 및 유발된 스러스트 힘을 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 트러니언(28a∼28c)과 내측 롤러(40)는 서로 표면 접촉을 이룬다. 그러므로, 접촉 압력에 의해 접촉부에 부여되는 하중은 감소된다. 그러므로, 등속 유니버설 조인트(10)의 내구성은 향상된다.
유발된 스러스트 힘은 트러니언(28a∼28c)이 가이드 홈(20a∼20c)을 따라 변위될 때 발생되는 마찰력의 하중이다.
트러니언(28a∼28c)의 네크(30)의 강도의 강화에 대하여 설명한다.
도 5 에는 비교예에 따른 등속 유니버설 조인트(70)가 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 등속 유니버설 조인트(10)와 달리 등속 유니버설 조인트(70)는 내측 롤러(72)의 구멍(48)을 한정하는 내주면에 챔퍼부(54)를 가지고 있지 않다. 하지만, 등속 유니버설 조인트(70)는 기본적으로 등속 유니버설 조인트(10)와 유사하게 구성된다. 등속 유니버설 조인트(10)의 구성 요소와 동일한 등속 유니버설 조인트(70)의 구성 요소는 동일한 참조번호로 표기되고, 상세한 설명은 생략한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 비교예의 등속 유니버설 조인트(70)에 따르면 트러니언(28a(28b,28c))은 실질적으로 타원형 컷아웃(52)을 가진 내측 롤러(72)에 대하여 각도(θ)로 경사져 있으며, 트러니언(28a(28b,28c))은 실질적으로 타원형 컷아웃(52)을 따라 구멍(48)내로 삽입된다. 따라서, 내측 롤러(72)는 트러니언(28a(28b,28c))에 설치된다.
도 7에서, θ는 조립 각도를 나타내고, R은 트러니언(28a(28b,28c))의 구면(36)의 반경을 나타내고, H는 트러니언(28a(28b,28c))의 구면 폭의 절반, 즉 2H는 트러니언(28a(28b,28c))의 구면의 전체 폭을 나타내고, r은 내측 롤러(72)상에 형성된 타원형 컷아웃(52)의 짧은 반경을 나타내고, h는 내측 롤러(72)의 폭의 절반을 나타내고, d는 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30)의 반경을 나타내고, X는조립 각도가 θ로 경사져 있을 때 트러니언(28a(28b,28c))의 구면(36)의 긴 투영 폭을 나타내고(도 8참조), Y는 조립 각도가 θ로 경사져 있을 때 트러니언(28a(28b,28c))의 구면(36)의 짧은 투영 폭을 나타내고(도 8참조), 그리고 δ는 내측 롤러(72)의 구멍(48)의 둘레 에지와 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30) 사이의 클리어런스(거리)를 나타낸다.
이런 배열에서, 트러니언(28a(28b,28c))의 구면(36)의 짧은 투영 폭(Y)이 2R(구면(36)의 직경)보다 작은, 즉 구면(36)이 확실하게 내측 롤러(72)의 절반 폭(h)내에 들어가는 상태에서 조건은 아래의 식(Ⅰ)으로 표현된다.
R - r > 0……(Ⅰ)
Y < X 가 만족되는 상태에서, 조건은 아래의 식(Ⅱ)으로 표현된다.
……(Ⅱ)
트러니언(28a(28b,28c))과 내측 롤러(72)가 간섭을 일으키지 않는 상태에서, 조건은 아래의 식(Ⅲ)으로 표현된다.
……(Ⅲ)
비교예에 따른 등속 유니버설 조인트(70)에서, 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30)의 직경(2d)은 내측 롤러(70)의 절반 폭(h)을 감소시키거나 또는 내측 롤러(72)상에 형성된 타원형 컷아웃(52)의 짧은 반경(r)을 증가시킴에 의해서 증가될 수 있다는 것이 위의 식(Ⅲ)으로부터 이해될 것이다.
하지만, 만약 내측 롤러(72)의 절반 폭(h)이 감소되면, 내측 롤러(72)의 니들 구름면(외주면)의 표면적이 감소된다. 만약 내측 롤러(72)상에 형성된 타원형 컷아웃(52)의 짧은 반경(r)이 증가되면, 내측 롤러(72)와 접촉하는 구면(36)의 접촉면적이 감소된다.
본 발명의 실시예에 따른 등속 유니버설 조인트(10)는 상술한 문제점을 해결하며, 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30)의 직경이 증가된다.
비교예와 마찬가지로 본 실시예의 등속 유니버설 조인트(10)에서, 트러니언(28a(28b,28c))은 실질적으로 타원형 컷아웃(52)을 가진 내측 롤러(40)에 대하여 각도(θ)로 경사져 있고, 트러니언(28a(28b,28c))은 실질적으로 타원형 컷아웃(52)을 따라 내측 롤러(40)내로 삽입된다. 따라서, 내측 롤러(40)는 트러니언(28a(28b,28c))에 설치된다.
도 10에서, θ는 조립 각도를 나타내고, R은 트러니언(28a(28b,28c))의 구면(36)의 반경을 나타내고, H는 트러니언(28a(28b,28c))의 구면 폭의 절반, 즉 2H는 트러니언(28a(28b,28c))의 구면의 전체 폭을 나타내고, r은 내측 롤러(40)상에 형성된 타원형 컷아웃(52)의 짧은 반경을 나타내고, h는 내측 롤러(40)의 폭의 절반을 나타내고, d는 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30)의 반경을 나타내고, X는 조립 각도가 θ로 경사져 있을 때 트러니언(28a(28b,28c))의 구면(36)의 긴 투영 폭을 나타내고(도 8참조), Y는 조립 각도가 θ로 경사져 있을 때 트러니언(28a(28b,28c))의 구면(36)의 짧은 투영 폭을 나타내고(도 8참조), 그리고 δ는 내측 롤러(40)의 구멍(48)의 둘레 에지와 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30) 사이의 클리어런스(거리)를 나타낸다. 클리어런스(δ)는 내측 롤러(40)의챔퍼부(54)의 경사면(60)과 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30) 사이의 간섭을 방지하기 위한 여유를 나타낸다.
트러니언(28a(28b,28c))의 구면(36)의 짧은 투영 폭(Y)이 2R(구면(36)의 직경)보다 작은, 즉 구면(36)이 확실하게 내측 롤러(40)의 절반 폭(h)내에 들어가는 상태에서, 조건은 아래의 식(1)으로 표현된다.
R - r > 0……(1)
Y < X 가 만족되는 상태에서, 조건은 아래의 식(2)으로 표현된다.
……(2)
트러니언(28a(28b,28c))과 내측 롤러(40)가 간섭을 일으키지 않는 상태에서, 조건은 아래의 식(3)으로 표현된다.
……(3)
내측 롤러(40)내로 트러니언(28a(28b,28c))을 강제로 삽입함이 없이 조립작업이 수행되는 상태에서, 조건은 아래의 식(4)으로 표현된다. 내측 롤러(40)내로 트러니언(28a(28b,28c))을 강제로 삽입함에 의해서 조립작업이 수행되는 상태에서, 조건은 아래의 식(5)으로 표현된다.
……(4)
……(5)
트러니언(28a(28b,28c))과 내측 롤러(40)의 컷아웃(52)의 형상은 식(1) 내지(5)가 만족되도록 설계된다. 따라서, 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30)의 강도를 증가시키는 것이 가능하다. 내측 롤러(40)내로 트러니언(28a(28b,28c))을 강제로 삽입하거나 또는 내측 롤러(40)내로 트러니언(28a(28b,28c))을 강제로 삽입함이 없이 조립 작업이 수행되는 상태에서 조립 조건에 따라 식(4)와 (5)중의 하나가 선택된다.
비교예의 등속 유니버설 조인트(70)와 비교하면, 본 실시예의 등속 유니버설 조인트(10)는 내측 롤러(40)의 챔퍼부(54)의 경사면과 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30) 사이의 간섭을 방지하기 위한 여유를 나타내는 클리어런스(δ)가 크게 설계된다(도 9 및 11 참조). 클리어런스(δ)가 크기 때문에, 비교예의 등속 유니버설 조인트(70)와 비교하여 본 실시예의 등속 유니버설 조인트(10)의 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30)의 직경을 증가시키는 것이 가능하다. 따라서, 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30)의 강도를 증가시키는 것이 가능하다.
상술한 바와 같은 본 실시예에 따른 등속 유니버설 조인트(10)에는, 도 11에 도시된 바와 같이, 시작점(S)으로부터 뻗은 챔퍼부(경사면)(54)가 제공된다. 시작점(S)은 오목부(38)와 내측 롤러(40)상에 형성된 타원형 컷아웃(52)의 짧은 반경(r)으로부터의 인출선(58)의 교차점에 의해 한정된다. 경사면은 조립 각도(θ) 이상의 각도로 경사져 있다. 그러므로, 내측 롤러(40)의 챔퍼부(54)의 경사면과 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30) 사이에 간섭을 방지하기 위한 여유를 나타내는 클리어런스(δ)가 크다. 따라서, 클러어런스(δ)에 대응하는 트러니언(28a(28b,28c))의 직경을 증가시키는 것이 가능하다.
본 실시예의 등속 유니버설 조인트(10)에서, 복수의 트러니언(28a(28b,28c))과 스파이더 보스부(26)는 단조에 의해 한 부분으로 일체로 형성된다. 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30)의 직경이 커지고 구면(36)의 직경 비율에 대하여 네크(30)의 직경 비율이 증가되기 때문에, 단조 성형성이 향상된다. 결과적으로, 트러니언(28a∼28c) 단조시에 생산성을 향상시키는 것이 가능하다.
도 6에 도시된 바와 같이, 비교예의 등속 유니버설 조인트(70)에서, 제1 축(12)과 제2 축(16)에 의해 한정된 작동 각도는 타원형 컷아웃(52)의 방향을 나타내는 컷아웃 방향(E)(주축선 방향)과 컷아웃 방향(E)에 실질적으로 수직인 방향(F) 사이에서 다르다(컷아웃 방향(E)에서의 작동 각도가 방향(F)에서의 작동 각도보다 크다). 이에 비하여, 도 4에 도시된 바와 같이 본 실시예의 등속 유니버설 조인트(10)에 따르면 챔퍼부(54)가 내측 롤러(40)를 따라 둘레방향으로 형성되기 때문에, 작동 각도는 타원형 컷아웃(52)의 컷아웃 방향에 의해 제한되지 않는다. 그러므로, 작동 각도는 어떤 직경 방향에서도 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다.
바꾸어 말하면, 본 실시예의 등속 유니버설 조인트(10)에서, 내측 롤러(40)의 챔퍼부(54)는 트러니언(28a(28b,28c))의 네크(30)에 대항하여 맞닿는다. 그러므로, 한쪽 전달축인 제1 축과 다른쪽 전달축인 제2 축에 의해 한정된 작동 각도는 어떤 직경 방향에서나 동일하게 제한된다.
종래 등속 유니버설 조인트(도시생략)에서, 차량에 유니버설 조인트를 설치하기 이전에 제1 축과 제2 축에 의해 한정된 작동 각도는 전혀 제한되지 않는다.그러므로, 작동 각도가 과도하게 클 때, 내측 롤러는 외측 롤러로부터 탈락할 염려가 있다.
이에 비하여, 본 실시예의 등속 유니버설 조인트(10)에서 내측 롤러(40)의 챔퍼부(54)는 어떤 방향에서나 동일하게 작동 각도를 제한한다. 그러므로, 차량에 등속 유니버설 조인트(10)를 설치하기 전에, 외측 롤러(44)로부터 내측 롤러(40)의 탈락 정도를 제한하는 것이 가능하다. 그러므로, 내측 롤러(40)가 외측 롤러(44)로부터 탈락되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 등속 유니버설 조인트(10)의 조립 작업을 용이하게 수행하는 것이 가능하다.
본 발명의 등속 유니버설 조인트(10)에서, 내측 롤러(40)는 트러니언(28a(28b,28c))에 대하여 회전가능하게 제공된다. 챔퍼부(54)가 둘레방향으로 원뿔형 단면을 가지고 있으므로, 외측 롤러(44)로부터 내측 롤러(40)의 탈락 정도는 내측 롤러(40)의 조건에 관계없이 제한된다. 따라서, 내측 롤러(40)의 크기를 최소화하는 것이 가능하다.
일반적으로, 내측 롤러(40)의 높이(축선방향의 치수)를 증가시킴에 의해 내측 롤러(40)의 탈락을 방지하는 것이 가능하다. 하지만, 본 실시예에서 챔퍼부(54)는 내측 롤러(40)의 높이를 증가시킴 없이 내측 롤러(40)에 제공된다.
다음에, 본 발명의 다른 실시예에 따른 등속 유니버설 조인트(100)는 도 12를 참조하여 설명된다.
본 실시예에 따른 등속 유니버설 조인트(100)는 트러니언(28a∼28c)의 축선 방향에서의 변위를 흡수하기 위한 중간부재(81)가 내측 롤러(40)와 외측 롤러(44)의 오목부(46)에 지지된 니들 베어링(42) 사이에 제공된다는 점에서 상술한 실시예의 등속 유니버설 조인트(10)와 다르다.
중간부재(81)는 원통형 부분(82)과 플랜지(84)를 가지고 있다. 원통형 부분(82)과 플랜지(84)는 한 부분으로 일체로 형성된다. 플랜지(84)는 원통형 부분(82)으로부터 아래쪽으로 휘어지고 소정의 길이 만큼 방사상 바깥쪽으로 뻗어 있다. 내측 롤러(40)는 원통형 부분(82)의 내주면에 접촉한다. 각각의 복수의 니들 베어링(42)은 원통형 부분(82)의 외주면에 접촉하기 위한 구름면을 가지고 있다. 니들 베어링(42)의 각각의 단부는 플랜지(84)에 의해 지지된다.
각각의 니들 베어링(42)은 링형상 와셔(86)에 의해 지지된다. 중간부재(81)는 와셔(86)와 맞물려 있고 환형상 홈에 고정되는 클립(88)에 의해 지지된다.
등속 유니버설 조인트(10)는 내측 롤러(40)와 외측 롤러(44)를 포함하고 있다. 내측 롤러(40)는 트러니언(28a∼28c)의 구면(36)과 함께 수직으로(화살표(C)로 나타낸 방향으로) 변위된다. 니들 베어링(42)은 외측 롤러(44)의 내주면을 따라 배치된다. 니들 베어링(42)은 ① 회전력을 전달하는 기능, ② 내측 롤러(40)와 외측 롤러(44)를 원활하게 회전시키는 기능, ③ 수직방향의 변위를 변위를 흡수하는 기능을 가지고 있다.
도 12에 도시된 실시예에서, 중간부재(81)가 내측 롤러(40)와 니들 베어링(42) 사이에 부가적으로 제공된다. 중간부재(81)는 ③ 수직방향(화살표(C)로 나타낸 방향)의 변위를 흡수하는 기능을 가지고 있다. 그러므로, 니들 베어링(42)의 부담은 기능 ① 과 ②로 제한된다. 따라서, 내측 롤러(40)의 신뢰할수 있고 원활한 회전을 보장하는 것이 가능하다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 청구항에 의해 한정된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않고 당업자에 의해서 변경과 개량이 될 수 있다는 것은 이해될 것이다.
본 발명에 따르면, 조립성을 감소시키지 않고 트러니언의 네크의 직경을 증가시킴으로써 트러니언의 강도가 증가된다. 또한, 조립성을 감소시키지 않고 트러니언의 네크의 직경을 증가시킴으로써 트러니언의 단조 성형의 생산성이 증가된다.

Claims (9)

  1. 내주면상에 가이드 홈(20a∼20c)을 가지고 있는 외측 부재;
    각각 둘레방향으로 구면(36)을 가지고 있고, 상기 가이드 홈(20a∼20c)을 향해 확장되어 있는 복수의 트러니언(28a∼28c); 그리고
    각각이 상기 구면(36)을 수용하기 적합하게 된 구형 오목부(38)를 가지고 있어 상기 트러니언(28a∼28c)에 외부에서 끼워맞춤되는 내측 롤러(40);로 이루어져 있고, 상기 내측 롤러(40)는 조립 각도(θ) 이상의 각도로 경사진 경사면에 의해 형성된 챔퍼부(54)를 더 포함하고 있고, 상기 경사면은 상기 내측 롤러(40)의 상기 구형 오목부(38)와 상기 내측 롤러(40)상에 형성된 타원형 컷아웃(52)의 짧은 반경(r)의 교차점에 의해 한정된 시작점(S)으로부터 뻗어 있으며,
    상기 내측 롤러(40)와 상기 트러니언(28a∼28c)의 형상은 아래의 식 (1) 내지 (4)를 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
    R - r > 0……(1)
    ……(2)
    ……(3)
    ……(4)
    수식에서 θ는 조립 각도, R은 트러니언의 구면의 반경, H는 트러니언의 절반 구면 폭, r은 내측 롤러상에 형성된 타원형 컷아웃의 짧은 반경, h는 내측 롤러의 절반폭, 그리고 d는 트러니언의 네크의 반경.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 챔퍼부(54)와 상기 트러니언(28a∼28c)의 상기 네크(30)는 한쪽 전달축인 제1 축(12)과 다른쪽 전달축인 제2 축(16)에 의해 한정된 작동 각도를 제한하기 위해 서로 대항하여 맞닿은 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 내측 롤러(40)와의 사이에 개재된 복수의 니들 베어링(42)과 함께 상기 내측 롤러(40)에 외측 롤러(44)가 외부에서 끼워맞춤되고, 상기 내측 롤러(40)와 상기 니들 베어링(42) 사이에 중간부재(81)가 배치되는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 중간부재(81)는 원통형 부분(82)과 상기 원통형 부분(82)의 단부로부터 방사상 바깥쪽으로 구부러진 플랜지(84)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  5. 내주면상에 가이드 홈(20a∼20c)을 가지고 있는 외측 부재;
    각각 둘레방향으로 구면(36)을 가지고 있고, 상기 가이드 홈(20a∼20c)을 향해 확장되어 있는 복수의 트러니언(28a∼28c); 그리고
    각각이 상기 구면(36)을 수용하기 적합하게 된 구형 오목부(38)를 가지고 있어 상기 트러니언(28a∼28c)에 외부에서 끼워맞춤되는 내측 롤러(40);로 이루어져 있고, 상기 내측 롤러(40)는 조립 각도(θ) 이상의 각도로 경사진 경사면에 의해 형성된 챔퍼부(54)를 더 포함하고 있고, 상기 경사면은 상기 내측 롤러(40)의 상기 구형 오목부(38)와 상기 내측 롤러(40)상에 형성된 타원형 컷아웃(52)의 짧은 반경(r)의 교차점에 의해 한정된 시작점(S)으로부터 뻗어 있으며,
    상기 내측 롤러(40)와 상기 트러니언(28a∼28c)의 형상은 아래의 식 (1) 내지 (4)를 만족하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
    R - r > 0……(1)
    ……(2)
    ……(3)
    ……(4)
    수식에서 θ는 조립 각도, R은 트러니언의 구면의 반경, H는 트러니언의 절반 구면 폭, r은 내측 롤러상에 형성된 타원형 컷아웃의 짧은 반경, h는 내측 롤러의 절반폭, 그리고 d는 트러니언의 네크의 반경
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 챔퍼부(54)와 상기 트러니언(28a∼28c)의 상기 네크(30)는 한쪽 전달축인 제1 축(12)과 다른쪽 전달축인 제2 축(16)에 의해 한정된 작동 각도를 제한하기 위해 서로 대항하여 맞닿는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 내측 롤러(40)와의 사이에 개재된 복수의 니들 베어링(42)과 함께 상기 내측 롤러(40)에 외측 롤러(44)가 외부에서 끼워맞춤되고, 상기 내측 롤러(40)와 상기 니들 베어링(42) 사이에 중간부재(81)가 배치되는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 중간부재(81)는 원통형 부분(82)과 상기 원통형 부분(82)의 단부로부터 방사상 바깥쪽으로 구부러진 플랜지(84)를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
  9. 내주면상에 가이드 홈(20a∼20c)을 가지고 있는 외측 부재;
    각각 둘레방향으로 구면(36)을 가지고 있고, 상기 가이드 홈(20a∼20c)을 향해 확장되어 있는 복수의 트러니언(28a∼28c); 그리고
    각각이 상기 구면(36)을 수용하기 적합하게 된 구형 오목부(38)를 가지고 있어 상기 트러니언(28a∼28c)에 외부에서 끼워맞춤되는 내측 롤러(40);로 이루어지고, 상기 내측 롤러(40)는 조립 각도(θ) 이상의 각도로 경사진 경사면에 의해 형성된 챔퍼부(54)를 더 포함하고 있고, 상기 경사면은 상기 내측 롤러(40)의 상기 구형 오목부(38)와 상기 내측 롤러(40)상에 형성된 타원형 컷아웃(52)의 짧은 반경(r)의 교차점에 의해 한정된 시작점(S)으로부터 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 등속 유니버설 조인트.
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