KR20110097844A - 토크 전달 장치 - Google Patents

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KR20110097844A
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요아힘 로테
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에스게에프 쥐트도이췌 겔렌크솨이벤파브릭 게엠베하 & 체오, 케게
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Abstract

본 발명은 관절식 장치(12)에 의해 샤프트 장치의 두 샤프트 영역들 사이에서 토크를 전달하기 위한 토크 전달 장치(10)로서, 상기 관절식 장치(12)가 샤프트 영역들 간의 각 편심을 보상하도록 구성된 토크 전달 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 토크 전달 장치(10)가 비틀림 진동을 감쇠시키기 위한 진동 감쇠 유닛(14)을 포함하되, 상기 유닛은 적어도 두 개의 전달부(28, 30)를 구비하고, 전달부(28, 30)들 중 하나가 샤프트 영역들 중 하나에 할당되고 다른 전달부(28, 30)는 관절식 장치(12)에 할당되며, 전달부(28, 30)들 각각은 전달 구역(34)에서 토크 전달 방식으로 서로 상호작용하는 반경 방향 또는 축방향 세그먼트 영역(40, 42)들을 갖는 세그먼트 형성부(36, 38)들을 구비하고, 실질적으로 압축 응력을 받는 적어도 하나의 감쇠 장치(44)가 전달 구역(34)의 이웃한 세그먼트 영역(40, 42)들 사이에 마련된다.

Description

토크 전달 장치{TORQUE TRANSMITTING DEVICE}
본 발명은 관절식 장치에 의해 샤프트 장치의 두 샤프트 영역 간에 토크를 전달하기 위한 토크 전달 장치로서, 관절식 장치가 샤프트 영역들 간의 각 편심을 보상하도록 구성된 토크 전달 장치에 관한 것이다.
상기와 같은 장치는 종래 기술에서 유니버설 조인트 또는 예를 들어 고정 볼 조인트(fixed ball joint), 볼식 등속 조인트(ball-type constant velocity joint) 및 등속 조인트(homokinetic joint)와 같은 볼 조인트의 형태로 공지되어 있다.
통상의 유니버설 조인트는 두 개의 조인트 포크를 포함하는데, 조인트 포크들 각각은 조인트부에 의해서 샤프트 및 서로에 대해 연결될 수 있다. 유니버설 조인트는 토크가 서로 평행하게 이어지지 않고 그리고/또는 서로에 대해 선택적인 가변 각도만큼 편심되어 연장되는 다수의 샤프트를 거쳐서 전달되는 샤프트 장치에 통상적으로 사용된다. 유니버설 조인트의 특별한 응용 분야는 자동차에서 입력 힘과 조향력을 전달하기 위한 관절식 샤프트이다.
위에서 언급한 유니버설 조인트에 더해, 종래 기술에서는 평행하게 이어지지 않는, 즉 서로에 대해 소정 각도만큼 편심되어 연장되는 두 개의 샤프트 영역들을 연결하기 위한 고정 볼 조인트도 또한 공지되어 있다. 예를 들어, 독일 특허 공개 공보 DE 10 2007 031 078 A1호와 독일 특허 공개 공보 DE 10 2007 031 079 A1호에서는 입력 샤프트 장치용 볼식 등속 고정 조인트가 개시되어 있다. 개시 내용에 있어서 많은 부분이 동일한 이 두 공보에는 조인트 내측부와 조인트 외측부 사이에 조인트 내측부와 조인트 외측부 사이에서 토크를 전달하는 볼들이 마련된 볼식 등속 고정 조인트가 개시되어 있다. 볼들을 안내하는 데 일종의 케이지(cage)가 사용된다. 조인트 내측부에서 토크를 전달하기 위해 형성된 것은 종방향 기어 장치이고, 이 종방향 기어 장치에 적절하게 대응하는 외부 기어 장치를 구비한 샤프트 영역이 삽입될 수 있다.
이러한 유니버설 조인트와 고정 볼 조인트는, 소정 각도로 서로 편심된 두 샤프트 영역을 함께 연결하는 역할을 함에도 불구하고, 비틀림 진동도 동시에 감쇠시키고자 하는 두 샤프트 영역들의 결합(coupling)에 대한 현재의 요구를 충족시키지 못하고 있다. 특히, 이러한 조인트 및/또는 연결 장치는 토크를 한 샤프트 영역으로부터 다른 샤프트 영역으로 손실을 최소화하면서 전달할 필요가 있지만, 발생되는 진동, 특히 비틀림 진동을 예를 들어 입력 액슬에서 발생되는 구조물 소음(structure-borne noise)이 차량을 통해 전달되는 것을 방지하기에 충분할 정도로 감쇠시킬 필요도 있다.
앞에서 설명한 볼 조인트와 유니버설 조인트 형태의 관절식 장치에 더하여, 종래 기술에는 감쇠 장치를 구비한 볼 조인트도 또한 포함된다. 이러한 조인트는 예를 들어 유럽 특허 공개 공보 EP 1 710 459 A1호에 개시되어 있다. 조향 샤프트용으로 구성된 유럽 특허 공개 공보 EP 1 710 459 A1호에 따른 관절식 장치는 샤프트 영역과 결합된 조인트 벨(joint bell) 형태의 외측부를 포함한다. 내측부는 제2 샤프트 영역에 연결되는 볼 조인트의 하우징부를 형성한다. 외측부와 외측부 내에 배치된 반원형 내측부 사이에는 탄성 감쇠층이 마련된다. 내측부는 외측을 향해 배향된 돌기들을 구비한다. 외측부는 내측부의 돌기들에 대응하는 내측을 향해 배향된 돌기들을 구비한다. 외측부의 돌기들과 내측부의 돌기들은 토크 전달을 위해 서로 맞물린다. 외측부와 내측부 사이에 배치된 감쇠층은 외측부와 내측부의 돌기들을 서로 연결한다.
내측부의 돌기의 반경 방향 면들 및 외측부의 돌기들의 대응 면들에 부착된 탄성 감쇠층, 즉 외측부와 내측부를 연결하는 감쇠층은 이 반경 방향 면들에서 높은 전단 응력을 받는다. 다시 설명하면, 축방향으로 비교적 큰 설치 공간을 차지하는 이 관절식 장치에 의한 토크 전달 중에 탄성층은 내측부로부터 또는 외측부로부터 떨어져 나가게 되고(sheared off), 이에 의해 관절식 장치의 기능, 즉 진동 감쇠가 불가능해진다.
독일 특허 공개 공보 DE 41 16 841 A1호에는 2부분 구성으로 된 플랜지를 포함하는 입력 베벨 기어와 관절식 샤프트 간의 관절식 연결이 개시되어 있다. 플랜지는 입력 베벨 기어와 결합된 제1 플랜지부와 관절식 샤프트와 결합된 제2 플랜지부로 이루어져 있다. 제2 플랜지부는 외측 링으로서 구성된 제1 플랜지부에 의해 반경 방향으로 간격을 두고 동심으로 둘러싸이는 내측 링으로서 구성된다. 제2 플랜지부의 관절식 샤프트에 대한 연결은 등속 조인트에 의해 이루어진다. 제2 플랜지부는 나사 결합부들에 의해 등속 조인트에 연결된다. 토크는 두 플랜지부들 사이에 배치된 탄성 중간층을 통해 관절식 샤프트로부터 입력 베벨 기어로 전달된다. 이 목적으로 제1 플랜지부는 내부 기어 장치를 구비하며, 제2 플랜지부의 내측 링 상에는 이에 대응하는 외부 기어 장치가 형성되어 있다.
또한 이 관절식 장치에서는, 탄성 중간층은 극심한 전단 응력을 받게 되고, 이에 따라 토크 전달 중에 중간층이 제1 플랜지부의 외측 링으로부터 또는 제2 플랜지부의 내측 링으로부터 떨어져 나가게 되고 관절식 장치의 기능과 수명 둘 다에 부정적인 영향을 미치게 된다. 또한 독일 특허 공개 공보 DE 41 16 841 A1호에 따른 관절식 장치는 다수의 개별 부품들을 구비함으로써 그 구성이 비교적 복잡하다. 예를 들어, 등속 조인트의 반경 방향 외측 부품은 여기서 내측의 제2 플랜지부에 나사 연결된다. 다수의 개별 부품들 및 등속 조인트와 플랜지부 간의 나사 연결로 인해 이러한 관절식 장치가 고장 날 가능성이 크게 증가된다.
본 발명의 목적은, 소형이면서도 동시에 진동을 감쇠시키고 높은 토크를 전달할 수 있고 앞에서 설명한 종래 기술의 문제점들을 방지하고 수명을 늘릴 수 있는, 도입부에서 설명한 유형의 토크를 전달하기 위한 토크 전달 장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적은 도입부에서 설명한 유형의 토크 전달 장치에 의해 달성되는데, 여기서 토크 전달 장치는 비틀림 진동을 감쇠시키기 위한 진동 감쇠 유닛을 포함하되, 상기 유닛은 적어도 두 개의 전달부를 구비하고, 전달부들 중 하나가 샤프트 영역들 중 하나에 할당되고 다른 전달부는 관절식 장치에 할당되며, 전달부들 각각은 전달 구역에서 토크 전달 방식으로 서로 상호작용하는 반경 방향 또는 축방향 세그먼트 영역들을 갖는 세그먼트 형성부들을 구비하고, 실질적으로 압축 응력을 받는 적어도 하나의 감쇠 장치가 전달 구역의 이웃한 세그먼트 영역들 사이에 마련된다.
본 발명에 따른 토크 전달 장치에 의하면, 연결될 두 샤프트 영역들 사이의 각 편심을 보상할 수 있을 뿐만 아니라 구동 트레인의 작동 중에 발생되는 비틀림 진동을 감쇠시킬 수 있다. 전달부들 중 하나를 한 샤프트 영역에 할당하고 다른 전달부를 관절식 장치 및 반경 방향 세그먼트 영역들을 갖는 세그먼트 형성부에 할당하는 것에 의해서, 본 발명에 따른 토크 전달 장치는 특히 자동차의 구동 트레인의 구역에서 매우 제한적으로만 이용 가능한 설치 공간을 비교적 작게 차지한다. 즉, 본 발명에 따른 극히 소형인 토크 전달 장치에 의해, 각 편심이 보상될 수 있고 동시에 비틀림 진동도 감쇠 될 수 있어, 그 결과 토크가 거의 손실 없이 전달되고 입력 액슬에서 발생되는 구조물 소음이 차량을 통해 전달되는 것이 방지된다. 서로 맞물리는 세그먼트 형성부들과 이들 사이에 배치된 감쇠 장치를 포함하는 본 발명에 따른 개선 기술에 의해, 감쇠 장치가 거의 전적으로 압축 응력을 받고 이에 의해 본 발명에 따른 장치의 수명이 연장되는 효과를 달성할 수 있다. 종래 기술에서 발생되고 수명을 단축시키는 전단 응력은 본 발명에 따른 장치에 의해 방지된다.
토크를 신뢰성 있게 그리고 실질적으로 손실 없이 전달하는 동시에 비틀림 진동을 감쇠시킬 수 있게 하기 위하여, 본 발명의 개선 기술에서는 적어도 두 개의 전달부들의 세그먼트 형성부들이 토크 전달을 위해 반경 방향으로 서로 맞물리게 될 수 있다. 즉, 토크 전달을 위한 세그먼트 형성부들의 세그먼트 영역들이 서로 맞물리고 그리고/또는 서로에 대해 작용하며, 그 결과 높은 토크가 손실 없이 전달될 수 있다.
본 발명에 따르면, 두 개의 세그먼트 영역은, 하나가 한 전달부에 할당되고 나머지 하나가 다른 전달부에 할당되되, 서로 연결된다. 이 경우, 예를 들어 두 개의 전달부가 감쇠 장치에 의해 서로 연결되고 감쇠 장치는 하중이 가해질 때 압축 하중만 받는 것을 고려할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이웃한 세그먼트 영역들이 적어도 하나의 변형 가능한 루프에 의해 쌍으로 연결된다. 즉, 이 실시예에서, 토크는 전달부들의 세그먼트 영역들의 상호 맞물림(압축 하중)을 통해서 뿐만 아니라 인장 하중을 받는 루프에 의한 두 개의 이웃한 세그먼트 영역들 간의 연결을 통해서도 전달된다. 다시 말해, 이러한 변형 구성례에서, 토크는 인장력 및 압축력을 통해 구동되는 한 전달부로부터 다른 출력측 전달부로 전달된다.
위에서 설명한 실시예와 관련하여, 세그먼트 영역들의 구조적인 면에 대해서는, 세그먼트 영역들이 적어도 두 개의 돌출부들을 구비하되, 각 경우에 루프가 돌출부들을 에워싸서 세그먼트 형성부의 세그먼트 영역들 중 하나를 다른 세그먼트 형성부의 이웃한 세그먼트 영역에 연결한다.
본 발명에 따르면, 루프는 고무층 및/또는 스레드층, 바람직하게는 스레드 인서트를 갖는 고무로 제조될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전달 구역의 전달부들 중 하나가 반경 방향 내측으로 배향된 세그먼트 영역들을 갖는 세그먼트 형성부를 구비하고, 각각의 다른 전달부는 반경 방향 외측으로 배향된 세그먼트 영역들을 갖는 세그먼트 형성부를 구비하되, 상기 세그먼트 형성부들은 서로 맞물린다. 즉, 전달부들은 하나가 나머지 하나에 대해 반경 방향 위에 배치될 수 있고, 반경 방향 외측 전달부는 내측으로 배향된 세그먼트 영역들을 구비하고, 반경 방향 내측 전달부는 외측으로 배향된 세그먼트 영역들을 구비한다.
본 발명의 개선 기술에 따르면, 감쇠 장치가 전달 구역의 세그먼트 형성부를 적어도 부분적으로 둘러싼다. 따라서 세그먼트 형성부들의 세그먼트 영역들은 감쇠 장치에 의해 둘러싸이고, 감쇠 장치는 토크 전달 중에 각각의 이웃한 세그먼트 영역들이 서로 거의 인접하게 놓일 때까지 상호 맞물린 세그먼트 영역들에 의해 탄성적으로 변형된다. 즉, 전달될 토크의 양이 증가함에 따라, 감쇠 장치는 더 크게 탄성 변형되고, 그 결과 점진적 감쇠 특성이 달성된다.
감쇠 장치에 대해서는, 본 발명에 따르면, 감쇠 장치가 서로 맞물리게 될 수 있는 전달부들의 세그먼트 형성부들 사이에 적어도 하나의 감쇠 소재층, 특히 고무층 또는 플라스틱 소재층을 포함한다.
감쇠 소재층을 포함하는 감쇠 장치의 대안으로, 본 발명에 따른 감쇠 장치는 다층 구조이고, 적어도 하나의 감쇠 소재층 옆에 적어도 하나의 추가 소재층이 배치될 수 있다. 이와 관련하여, 세그먼트 형성부들의 세그먼트 영역들은 감쇠 소재층으로 코팅되되, 감쇠 소재층으로 코팅된 세그먼트 형성부들 사이에 추가 소재층, 특히 플라스틱 소재층이 마련될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
샤프트 영역들 중 하나를 축방향으로 변위 가능한 방식으로 토크 전달 장치의 관절식 장치에 수용하면서도 토크 전달 장치에 의한 신뢰성 있는 토크 전달을 가능하게 하기 위하여, 본 발명에 따르면, 관절식 장치가 샤프트 영역들 중 하나와 회전되지 않게 고정적으로 연결하기 위한 내부 프로파일, 바람직하게는 내부 기어 장치를 갖는 정위 구멍을 구비하고, 각각의 내부 프로파일에 할당된 샤프트 영역이 대응하는 외부 프로파일, 특히 외부 기어 장치를 구비하고, 외부 프로파일을 갖는 샤프트 영역이 내부 프로파일을 구비한 정위 구멍에 축방향으로 변위 가능한 방식으로 수용된다. 즉, 전달될 토크는 관절식 장치의 정위 구멍의 내부 프로파일과 샤프트 영역들 중 하나의 상기 내부 프로파일에 대응하는 외부 프로파일 간의 확실한 맞물림에 의해 전달되고, 그 결과 대응하는 샤프트 영역은 축방향 움직임을 보상하기 위해 관절식 장치에 변위 가능하게 수용된다.
토크 전달 장치 및/또는 토크 전달 장치의 진동 감쇠 유닛을 먼지와 물의 침투로부터 보호하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 적어도 두 개의 전달부가 전달 구역에서 전달부들 중 적어도 하나와 연결된 하우징에 의해 둘러싸인다.
특히 자동차의 구동 트레인의 설치 공간이 제한적으로만 정도로만 이용 가능하기 때문에, 실시예에 따른 진동 감쇠 유닛은 적어도 부분적으로 관절식 장치를 둘러싼다.
본 발명에 따르면, 진동 감쇠 유닛은 관절식 장치의 외주 상에 배치될 수 있다. 특히 자동차의 구동 트레인의 축방향으로 이용 가능한 설치 공간의 제한된 크기 때문에, 진동 감쇠 유닛은 관절식 장치의 외측 상에 바람직하게는 반경 방향으로 배치되고, 그 결과 관절식 장치가 차지하는 설치 공간은 거의 동일하거나 진동 감쇠 장치에 의해 반경 방향으로 단지 약간만 증가된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 관절식 장치는 고정 볼 조인트이다. 진동 감쇠 유닛을 관절식 장치의 외주 상에 장착할 수 있게 하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 진동 감쇠 유닛이 고정 볼 조인트의 하우징부에 회전되지 않게 고정된 방식으로 연결된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 토크 전달을 위한 전달부들은 결합 구역에서 축방향으로 겹치는 방식으로 서로를 수용하고, 샤프트 영역들 중 적어도 하나가 고정 볼 조인트에 종축 방향으로 변위 가능하게 수용된다.
고정 볼 조인트를 토크 전달 장치 상에 배치함으로써, 연결될 두 샤프트 영역들 간의 각 편심을 보상하는 것 뿐만 아니라 샤프트 영역들 중 하나를 고정 볼 조인트에 축방향으로 변위 가능하게 수용하는 것에 의해 자동차의 구동 트레인에서 발생되는 충격과 쇼크에 의해 생기는 전체적인 축방향 움직임도 보상할 수 있고, 이에 의해 조인트 자체의 수명 및 조인트에 연결된 전달 장치와 그 하류측에 설치된 부품들의 수명도 연장할 수 있다. 즉, 고정 볼 조인트에 수용된 샤프트 영역은 축방향으로 이동하여 고정 볼 조인트에서의 전체적인 축방향 움직임을 보상할 수 있고, 이에 의해 조인트와 전달 장치에 작용하는 충격과 쇼크를 방지할 수 있다.
고정 볼 조인트는 내부 허브를 포함하는데, 이 내부 허브는 샤프트 영역들 중 하나를 고정하고 그리고/또는 수용하기 위한 볼 스타의 형태로 구성될 수 있다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 내부 프로파일을 갖는 정위 구멍이 볼 스타에 형성된다. 이와 관련하여, 본 발명의 실시예에 따른 볼 스타는 볼 장치에 의해 고정 볼 조인트의 하우징에 토크 전달 방식으로 결합되고, 볼들은 볼 스타와 정위 구멍에서 축방향으로 변위 가능한 샤프트 영역이 다른 샤프트 영역의 종축에 대해 변위 가능하도록 배치된다는 점에 유의해야 한다. 볼 장치는 40°까지의 각으로 서로 편심된 두 샤프트 영역들 사이에서 토크가 전달될 수 있게 한다.
먼지와 윤활제 잔류물들이 고정 볼 조인트로 침투하는 것을 방지하도록, 본 발명의 개선 기술에서는 보호 요소, 특히 고무가 볼 스타와 등속 조인트의 하우징부 사이에 마련된다.
토크를 토크 전달 장치 및 이에 연결된 등속 조인트를 통해 전달하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 고정 볼 조인트가 전달부들 중 하나에 회전되지 않게 고정된 방식으로 연결, 바람직하게는 용접 또는 압입되고, 다른 샤프트 영역은 다른 전달부에 고정 방식으로 연결된다.
제조하기에 저렴하고 동시에 진동 감쇠에 관한 현재의 요건들을 충족시키는 특히 간단한 토크 전달 장치를 달성하기 위하여, 본 발명의 추가 실시예에서는 결합 구역의 두 개의 전달부가 실질적으로 구성이 동일하되, 각 경우에 전달부들은 감쇠 장치, 바람직하게는 고무층을 구비한다.
본 발명에 따르면, 전달부들 사이에 정위 핀이 마련되되, 장치가 정위 핀에 의해 축방향으로 지지될 수 있다. 이러한 축방향 핀은 결합 구역의 두 개의 전달부를 서로에 대해 정위, 특히 서로 실질적으로 동축으로 종축에 대해 정렬시킬 수 있다. 정위 핀은 두 개의 전달부가 작동 중에 동축이지 않고 서로에 대해 소정 각도로 편심되게 연장되면 제한적으로나마 일종의 관절 작용을 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 또한 관절 장치가 유니버설 조인트이다. 유니버설 조인트를 관절 장치로 포함하는 이 실시예에서는, 특히 구동 트레인의 축 방향으로 설치 공간을 가능한 한 작게 차지하게 하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 진동 감쇠 유닛은 적어도 부분적으로 유니버설 조인트의 조인트 축들에 의해 정해진 평면에서 유니버설 조인트의 하우징의 외주 상에 배치된다.
본 발명에 따르면, 세그먼트 형성부들은 딥 드로잉법, 단조법 또는 절단법에 의해 제조된다.
본 발명은 또한 앞서 설명한 유형의 토크 전달 장치를 구비한 샤프트 장치에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 예시적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 토크 전달 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 토크 전달 장치를 부분적으로 절개하여 도시한 정면도이다.
도 3은 도 2의 II-II선을 따라 취하여 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 토크 전달 장치를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 토크 전달 장치를 부분적으로 절개하여 도시한 정면도이다.
도 6은 도 5의 V-V선을 따라 취하여 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 토크 전달 장치를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 토크 전달 장치를 부분적으로 절개하여 도시한 정면도이다.
도 9는 도 8의 VIII-VIII선을 따라 취하여 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 토크 전달 장치를 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 토크 전달 장치를 부분적으로 절개하여 도시한 정면도이다.
도 12는 도 11의 XI-XI선을 따라 취하여 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 토크 전달 장치를 도시한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제5 실시예에 따른 토크 전달 장치를 하우징 없이 도시한 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제5 실시예에 따른 토크 전달 장치를 부분적으로 절개하여 도시한 정면도이다.
도 16은 도 15의 XV-XV선을 따라 취하여 도시한 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제6 실시예에 따른 토크 전달 장치를 도시한 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제6 실시예에 따른 토크 전달 장치를 부분적으로 절개하여 도시한 정면도이다.
도 19는 도 18의 XVI-XVI선을 따라 취하여 도시한 단면도이다.
도 20은 토크 전달 장치의 제7 실시예를 축을 포함해서 도시한 단면도이다.
도 1에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 토크 전달 장치(10)의 사시도가 도시되어 있다. 도 1에서 토크 전달 장치(10)가 관절식 장치(12)를 포함하고 이 관절식 장치는 그 외주에서 진동 감쇠 유닛(14)(도 2 및 도 3)에 의해 둘러싸인 것을 볼 수 있다. 본 발명의 제1 실시예(10)에 따른 관절식 장치(12)는 고정 볼 조인트인데, 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다. 샤프트부(여기에는 도시되지 않음)를 수용하기 위해 토크 전달 장치(10) 및/또는 고정 볼 조인트(12)는 내부 프로파일(18)을 갖는 정위 구멍(positioning opening)(16)을 구비한다.
도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 토크 전달 장치를 부분적으로 절개하여 도시한 정면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 II-II선을 따라 취하여 도시한 단면도가 도시되어 있다.
도 2와 도 3을 비교, 검토해 보면, 관절식 장치(12)가 고정 볼 조인트의 형태로 구성되고 그 외주 상에 반경 방향으로 진동 감쇠 유닛(14)이 배치된 것이 명확하게 나타나 있다. 고정 볼 조인트(12)는 볼 스타(ball star) 형태의 내부 허브(20)를 포함하는데, 이 내부 허브(20)에 정위 구멍(16)이 마련된다. 정위 구멍(16)에는, 바람직하게는 내부 기어 장치 형태인, 내부 프로파일(18)이 형성된다. 내부 기어 장치(18)는 바람직하게는 브로칭(broaching) 또는 밀링에 의해, 즉 저비용 고정밀 작업에 의해서 제조된다. 볼 스타(20)는 그 외주면에 트러프(trough)를 구비하며, 이 트러프에 볼(22)들이 수용된다. 이 볼(22)들에 의해 볼 스타(20)는 하우징부(24)에 토크 전달 방식으로 결합된다. 볼 스타(20)와 하우징부(24) 사이에 배치된 케이지(26)에서 안내되는 볼(22)들 때문에, 연결될 두 샤프트 영역(미도시) 사이의 40°까지의 각 편심은 장치(10)에 의해 보상될 수 있다.
도 3에는 진동 감쇠 유닛(14)이 두 개의 전달부(28, 30)를 포함하고, 그 중에서 전달부(30)가 고정 볼 조인트(12)의 하우징부(24)에 고정 방식으로 연결된 것이 더욱 명확하게 나타나 있다. 두 전달부(28, 30)는 하우징(32)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인다. 전달부(28)는 마찰 저감용 플라스틱 링(33)에 의해 상대적으로 회전 가능한 방식으로 하우징(32)에 연결되는 반면, 전달부(30)는 회전되지 않게 고정된 방식으로 하우징(32)에 연결된다. 하우징부(24)와 전달부(30)를, 예를 들어 단조에 의해 제조된 부품의 형태로, 하나의 부품으로 구성하는 것도 고려할 수 있다.
도 2와 도 3을 함께 봄으로써 더욱 명확하게 나타나는 같이, 전달부(28, 30)들은 전달 구역(34)에서 축방향으로 겹쳐지고, 이 전달 구역(34)에서 대응하는 세그먼트 형성부(36, 38)들을 구비한다. 세그먼트 형성부(36, 38)들 각각은 다수의 세그먼트 영역들을 포함하는데, 그 중에서 세그먼트 형성부(36)의 세그먼트 영역(40)과 세그먼트 형성부(38)의 세그먼트 영역(42) 만이 도 2에 도시되어 있다. 도 3에는 또한 전달부(28)의 세그먼트 형성부(36)의 세그먼트 영역(40) 및 전달부(30)의 세그먼트 형성부(38)의 세그먼트 영역(42)이 도시되어 있다.
각각의 세그먼트 영역(40, 42)들 사이에는 감쇠 장치(44)(도 2)가 마련되어 있는데, 이 감쇠 장치는 실질적으로 압축 하중을 받고 세그먼트 형성부(36, 38)들을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 감쇠 장치(44)는 다층 구조, 즉 각각의 세그먼트 형성부(36, 38)들이 감쇠 소재층(46, 48)들, 바람직하게는 고무층으로 코팅되고 이 두 층(46, 48)들 사이에 또 다른 소재층(50), 바람직하게는 플라스틱 소재로 된 층이 마련된 구조이다.
토크 전달 장치(10)의 작동 중에, 예를 들어 전달부(28)는 이 전달부(28)에 연결된 모터측 샤프트 영역에 의해 구동되고, 그 결과 전달부(28)의 세그먼트 형성부(36)가 변위되는 동시에 감쇠 장치(44)가 전달부(30)의 세그먼트 형성부(38)의 방향으로 상대적으로 탄성 변형된다. 즉, 서로 맞물려 있는 전달부(28, 30)들의 세그먼트 영역(40, 42)들에 의해, 감쇠 장치(44)의 소재층(46, 48, 50)들은 이웃한 각 세그먼트 영역(40, 42)들이 서로 거의 접할 때까지 압축 하중 하에서 탄성 변형된다. 즉 전달될 토크가 클수록 감쇠 장치는 더 많이 탄성 변형된다. 전달부(30)가 고정 볼 조인트(12)의 하우징부(24)에 회전되지 않게 고정되는 방식으로 연결됨에 따라, 토크는 전달부(30)를 통해 고정 볼 조인트(12)로 전달되고 이에 따라 내부 기어 장치(18)를 통해 정위 구멍(18)에 있는 샤프트 영역(미도시)으로 전달된다.
따라서 매우 높은 토크도 토크 전달 장치(10)에 의해 실질적으로 손실 없이 전달될 수 있다. 또한 소재층(46, 48, 50)들에 의해 특정의 감쇠 특성이 달성될 수 있다. 즉, 감쇠 장치(44)는 특정 진동 주파수로 조정될 수 있다. 따라서 진동 감쇠 유닛(14)은 전달부(28, 30)들의 세그먼트 형성부(36, 38)들 사이의 감쇠 장치(44)에 의해 구동 트레인에서 발생되는 진동과 비틀림 진동을 입력 샤프트에서 발생되는 구조물 소음이 차량을 통해 전달되는 것을 방지하기에 충분할 정도로 감쇠시키고, 토크는 두 샤프트 영역들 사이에서 실질적으로 직접 전달된다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 세그먼트 형성부(36, 38)들은 바람직하게는 딥 드로잉(deep-drawing)법에 의해 제조되며, 그 결과 비교적 얇은 소재 단면적 때문에 경량의 진동 감쇠 유닛(14)이 얻어지고 이에 따라 통상의 고정 볼 조인트(12)의 무게에 약간의 무게만이 더해질 뿐이다.
도 3에는 보호 요소(52, 54)들이 명확하게 나타나 있다. 보호 요소(52)는 전달부(28)의 내부 직경 전체에 걸쳐서 연장하는 반면, 고무로 제조된 보호 요소(54)는 볼 스타(20)와 전달부(30) 사이에 마련된다. 보호 요소(52, 54)들은 마찰에 의해 마멸된 윤활제 잔류물들 또는 입자들이 고정 볼 조인트(12)로 침투하거나 또는 고정 볼 조인트(12)로부터 자동차의 구동 트레인의 다른 부품들의 방향으로 이동하는 것을 방지한다.
도 4 내지 도 6에는 본 발명의 제2 실시예가 도시되어 있는데, 이 제2 실시예는 도 1 내지 도 3에 따른 실시예와 비교적 유사하다. 여러 가지 실시예들에 대해 반복된 설명을 피하고 설명을 간단하게 하도록, 그 유형이나 작용이 동일한 부품들에 대해서는 각 경우에 있어서 실시예들 각각의 도면 부호 앞에 일련 번호를 붙인다.
도 4 내지 도 6에 따른 실시예는 단지 내부 허브 및/또는 고정 볼 조인트(112)의 볼 스타(120)가 통공 형태의 정위 구멍(116)을 구비한다는 점에서만 도 1 내지 도 3에 따른 제1 실시예와 다르다. 통공(116)에는 내부 기어 장치 형태의 내부 프로파일(118)이 형성된다.
도 6에는 제2 실시예에 따르면 보호 요소(152, 154)들이 둘 다 고무로 형성되고 보호 요소(152)는 볼 스타(120)와 전달부(128) 사이에 배치된 것이 더욱 명확하게 나타나 있다. 그 외에는, 부품들 전부가 도 1 내지 도 3에 따른 제1 실시예의 대응 부품들과 비슷하며, 이러한 이유 때문에 반복된 설명을 피하기 위해서 이 부품들에 대해서는 상세하게 설명하지 않는다.
이제 토크 전달 장치(110)의 작용에 대해 상세하게 설명한다.
내부 프로파일(118)을 구비한 정위 구멍(116)에, 내부 기어 장치(116)에 대응하는 외부 기어 장치를 구비한 샤프트 영역(여기에는 도시되지 않음)이 축방향으로 변위 가능한 방식으로 수용되고, 반면에 다른 샤프트 영역은 고정된 방식으로 전달부(128)에 연결된다. 고정 볼 조인트 및/또는 볼(122)들에 의한 볼 스타(120)의 하우징부(124)에 대한 토크 전달 결합에 의해, 서로에 대해 소정 각도로 연장될 수 있는 두 샤프트 영역을 통해 토크가 전달될 수 있다. 작동 중에, 내부 기어 장치(118)와 샤프트 영역의 외부 기어 장치 사이의 확실한 맞물림(positive engagement)에 의해, 토크가 전달된다. 동시에, 내부 기어 장치(118)와 대응하는 외부 기어 장치 간의 이러한 연결로 인해, 토크 전달에 더하여, 정위 구멍(116) 내에서 변위 가능한 샤프트 영역에 의한 전체적인 축방향 움직임(axial aggregate movement)에 대한 보상이 가능해진다. 따라서 이러한 전체적인 축방향 움직임은 토크 전달 장치(110) 및/또는 고정 볼 조인트(112)에 또는 구동 트레인의 하류측 부품에 전혀 영향을 미치지 않는다. 감쇠 유닛(114)의 작용은 도 1 내지 도 3에 따른 실시예를 참조하여 상세하게 설명한 감쇠 유닛(14)의 작용과 동일하다.
토크 전달 장치의 제3 실시예를 도 7 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 반복 설명을 피하기 위해, 유형이나 작용이 동일한 부품들에 대해서는 단지 앞에다 숫자 "2"만 붙인 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 7에는 본 발명의 제3 실시예에 따른 토크 전달 장치(210)의 사시도가 도시되어 있다. 도 7에는 제3 실시예에 따른 관절식 장치(212)가 유니버설 조인트인 것이 명확하게 나타나 있다. 유니버설 조인트(212)의 축방향 일 단부에 진동 감쇠 유닛(214)이 배치되어 있다.
유니버설 조인트(212)는 조인트 포크라고도 하는 외측 조인트부(256)와 이 조인트부(256)에 배치된 중간 요소(258)를 포함하고, 또한 이 중간 요소(258)에는 조인트 내측부(260)가 배치된다. 조인트 포크(256)에는 지지 구멍(262)들이 형성되고, 지지 구멍들을 통해 중간 요소(258)가 지지 구멍(262)들에 상응하는 지지 볼트(264)들에 의해 조인트 포크(256)에 결합될 수 있다. 중간 요소(258)는 한 쌍의 지지 구멍(266)을 구비하는데, 이 한 쌍의 지지 구멍은 지지 볼트(264)의 쌍에 대해 편심되어 있고 이 한 쌍의 지지 구멍을 통해 조인트 내측부(260)가 지지 구멍(266)에 상응하는 지지 볼트(268)들에 의해 중간 요소(258)에 결합될 수 있다. 조인트 포크(256)의 지지 구멍(262)들과 이에 상응하는 중간 요소(258)의 지지 볼트(264)들은 제1 조인트 축(A)을 한정하고, 중간 요소(258)의 지지 구멍(266)들은 조인트 내측부(260)의 지지 볼트(268)들과 함께 제2 조인트 축(B)을 한정한다. 두 조인트 축(A, B)은 중간 요소(258)를 통과하여 연장된다.
도 7에는 또한, 도 1 내지 도 5에 따른 실시예들에서와 같이, 조인트 내측부(260)에 형성된 정위 구멍(216) 및 정위 구멍(216)에 형성된 내부 프로파일(218)이 도시되어 있다.
도 8에는 토크 전달 장치(210)를 부분적으로 절개하여 나타낸 정면도가 도시되어 있다. 도 8에도 역시 조인트 포크(256)에 있는 지지 구멍들과 중간 요소(258)의 지지 볼트(264)들이 제1 조인트 축(A)을 한정하는 것이 나타나 있다. 도 8에는 중간 요소(258)의 지지 구멍(266)들과 조인트 내측부(260)의 지지 볼트(268)들이 제2 조인트 축(B)을 한정하는 것이 명확하게 나타나 있다. 두 개의 조인트 축(A, B)들은 중간 요소(258)를 통과하고 서로를 가로질러서 연장된다. 두 조인트 축(A, B)들에 의해 유니버설 조인트(212)의 기본적인 작용, 다시 말해 서로 소정 각도로 연장되는 샤프트 영역들 간의 토크 전달, 즉 카르단 응력(cardanic stress) 하의 토크 전달이 이루어진다.
도 8의 절개부에는 진동 감쇠 유닛(214)이 도시되어 있는데, 이 진동 감쇠 유닛은 앞의 두 실시예들에 따른 진동 감쇠 유닛과 구성이 동일하다.
도 9에는 도 8의 VIII-VIII선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. 그러므로 도 9에도 역시, 제1 조인트 축(A)을 형성하는, 지지 구멍(262)들을 갖는 조인트 포크(256) 및 지지 볼트(264)들을 갖는 중간 요소(258)가 도시되어 있다. 도 9에는 또한 지지 부시(270)들이 한 쌍(262, 264) 만이 도시되어 있는 지지 구멍/지지 볼트 쌍들 상에 배치되어 있는 것이 명확하게 나타나 있다. 지지 부시(270)들에 의해 지지 구멍(262, 266)들과 지지 볼트(264, 268) 간의 마찰 작용이 방지된다.
도 9에는 또한 조인트 내측부(260)에 있는 정위 구멍(216)이 통공의 형태로 구성된 것을 도시하고 있다. 정위 구멍(216)에 샤프트 영역(미도시)이 종축 방향으로 변위 가능하게 수용될 수 있다. 내부 프로파일 및/또는 내부 기어 장치(218)와 샤프트 영역(미도시) 상에 형성된 외부 프로파일 때문에, 토크는 내부 기어 장치(218)와 샤프트 영역들 중 한 영역 상의 내부 기어 장치에 상응하는 외부 기어 장치 간의 확실한 맞물림에 의해 전달될 수 있다. 즉, 내부 기어 장치(218)로 인해, 샤프트 영역이 정위 구멍(217)에 축방향으로 변위 가능하게 수용될 수 있고 동시에 내부 기어 장치(218)와 외부 샤프트 영역들 중 한 영역 상의 내부 기어 장치에 대응하는 외부 기어 장치 간의 확실한 맞물림의 결과로써 토크 전달이 가능해진다.
도 9에서는 유니버설 조인트(212)의 조인트 포크(256)의 일 단부 상에 축방향 단부 부분(271)이 형성되고 그 위에 진동 감쇠 유닛(214)이 배치된 것을 볼 수 있다.
도 8과 도 9를 비교, 검토해 보면, 전달 장치(214)가, 도 1 내지 도 6에 따른 앞서의 두 실시예들에서와 같이, 두 개의 전달부(228, 230)를 포함하되, 이 전달부들이 토크 전달을 위해 전달 구역(234)에서 겹쳐지고 서로 맞물려 있는 것을 명확하게 알 수 있다. 도 8에서는 전달부(228)의 세그먼트 형성부(236)의 세그먼트 영역(240)들과 전달부(230)의 세그먼트 형성부(238)의 세그먼트 영역(242)들을 볼 수 있다. 세그먼트 영역(240, 242)들 사이에 그리고/또는 세그먼트형성부(236, 238)들 사이에는 감쇠 장치(244)가 마련되어 있는데, 이 감쇠 장치는 세그먼트 형성부(236, 238)들을 둘러싸는 두 개의 고무층(246, 248) 및 이들 두 고무층(246, 248) 사이에 배치된 추가 소재층(250), 특히 플라스틱 소재층으로 형성된다.
전달부(230)는 유니버설 조인트(212)의 축방향 단부 부분(271)에 회전되지 않게 고정된 방식으로 연결된다. 토크 전달 장치의 작동 중에, 전달부(228, 230)들 중 하나가 구동 영역에 의해 구동되고, 감쇠 장치(244)가 동시에 변형되면서 토크를 유니버설 조인트(212)를 통해 다른 전달부(228, 230) 쪽으로 전달한다. 감쇠 장치(244)는 비틀림 진동 및 자동차의 구동 트레인에서 발생되는 진동이 구조물 소음으로서 차량을 통해 또는 구동 트레인의 다른 부품들로 전달되는 것을 방지한다. 감쇠 장치(244)를 가지고 점진적 감쇠(progressive damping) 특성을 조정하는 것이 가능하다. 즉, 전달될 토크가 더 높을수록 감쇠 장치(244)는 더 많이 압축되고, 그 결과 높은 토크가 두 개의 전달부(228, 230) 사이에서 거의 손실 없이 전달될 수 있다.
도 10에는 토크 전달 장치(310)의 사시도가 도시되어 있다. 도 10에 명확하게 도시되어 있는 바와 같이, 제4 실시예에 따른 관절식 장치(312) 역시 유니버설 조인트로 형성되어 있지만, 본 발명의 제4 실시예의 진동 감쇠 장치(314)는 유니버설 조인트(312)의 외주 상에 직접 장착되고, 그 결과 축방향 길이가 도 7 내지 도 9에 따른 실시예보다 상당히 짧다.
도 11에는 유니버설 조인트(312)와 진동 감쇠 장치(314)를 포함하는 토크 전달 장치(310)를 부분적으로 절개하여 나타낸 정면도가 도시되어 있고, 도 12에는 도 11의 XI-XI선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도 11과 도 12를 비교, 검토해 보면, 진동 감쇠 장치(314)가 유니버설 조인트(312)의 조인트 포크(356)의 외주 상에 직접 배치되고 조인트 포크(356)에 회전되지 않게 고정된 방식으로 연결된 것이 명확하게 나타나 있다. 즉, 진동 감쇠 유닛(314)은 적어도 부분적으로 유니버설 조인트(312)의 조인트 축(A, B)들에 의해 정해지는 평면에 놓인다.
도 11과 도 12에는 또한 전달부(328)가 전달부(330)를 둘러싸고 있는 것, 즉 전달부(328)가 전달부(330)의 외측 둘레에 방사상으로 배치된 것이 명확하게 나타나 있다. 전달부(330)는 회전하지 않게 고정된 방식으로 유니버설 조인트(312)의 조인트 포크(356)에 연결되고, 방사상 내측 전달부(328)로서, 전달 구역(334)에서 방사상 외측 전달부(330)에 의해 감싸인다.
도 11에는 전달부(328)가 내측을 향해 배향된 세그먼트 영역(340)들을 구비한 세그먼트 형성부(336)를 포함하는 반면 조인트 포크(356) 상에 배치된 전달부(330)는 반경 방향 외측을 향해 배향된 세그먼트 영역(342)들을 구비한 세그먼트 형성부(338)를 포함하는 것이 나타나 있다. 세그먼트 형성부(336, 338)들 사이에는 감쇠 장치(344)가 배치되는데, 이 감쇠 장치는 세그먼트 형성부들을 둘러싸는 감쇠 소재층(346, 348)들에 더해 이들 두 층들 사이에 배치되는 추가 소재층(350)을 포함한다.
도 13에는 관절식 장치(412)와 이 고정 볼 조인트(412)의 외주 상에 배치되고 하우징(432)으로 둘러싸인 진동 감쇠 유닛(414)을 포함하는 토크 전달 장치(410)의 사시도가 도시되어 있다.
도 14에는 진동 감쇠 장치(414)를 갖는 토크 전달 장치(410)를 하우징(432) 없이 도시한 사시도가 도시되어 있다.
도 14에는 전달부(428, 4300들의 세그먼트 형성부(436, 438)들의 각 세그먼트 영역(440, 442)들이 명확하게 나타나 있다(도 14에서는 명료성을 위해 전달부들과 세그먼트 형성부들의 도면 부호들이 생략되어 있음). 루프(472)가 전달부(428, 430)들의 이웃한 세그먼트 영역(440, 442)들의 쌍을 에워싸고 있다. 각 세그먼트 영역(440, 442)은 두 개의 돌출부(474, 476)를 구비하는데, 각 경우에서 루프(472)는 세그먼트 영역(442)의 돌출부(476)를 세그먼트 영역(440)의 돌출부(474)와 함께 에워싸고 있다. 여기서도 또한, 하우징부(424)와 전달부(430)를, 예를 들어 단조에 의해 제조된 부품의 형태로, 하나의 부품으로 구성하는 것도 고려할 수 있다.
도 15에는 토크 전달 장치(410)를 부분적으로 절개하여 나타낸 정면도가 도시되어 있다. 도 15에서도 또한 각 경우에 두 개의 돌출부(도 15에서는 명료성을 위해 도면 부호들이 생략되어 있음)를 포함하는 세그먼트 영역(440, 442)들을 볼 수 있는데, 루프(472)가 세그먼트 영역(440)의 돌출부와 세그먼트 영역(442)의 돌출부를 에워싸고 있다.
도 16에는 도 15의 XV-XV선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. 여기에서도 마찬가지로, 두 개의 연속하는 이웃 세그먼트 영역들을 서로 연결하는 루프(472)들을 볼 수 있다. 전달부(428)의 세그먼트 영역(440)들은, 토크의 전달 중에, 하우징부(424)에 고정 방식으로 장착된 전달부(430)들의 세그먼트 영역(442)들에 대해 변위될 수 있다.
도 15와 도 16을 비교, 검토해 보면, 루프(472)에 의해 연결된 세그먼트 영역(440, 442)들 사이에, 두 개의 감쇠 소재층(446, 448)들을 포함하고 이 두 층(446, 448)들 사이에 추가 소재층(450)이 배치된 감쇠 장치(444)가 마련된 것을 명확하게 알 수 있다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 토크 전달 장치(410)의 작동 중에, 전달부(428)의 세그먼트 영역(440)들은 하우징부(424) 상의 회전되지 않게 고정된 방식으로 장착된 전달부(430)의 세그먼트 영역(442)들에 대해 변위되고, 동시에 루프(472)들과 감쇠 장치(444)가 탄성 변형된다. 즉, 토크가 루프(472)들과 감쇠 장치(444)들을 통해 두 전달부(428, 430) 사이에서, 즉 피동 전달부(428)로부터 전달부(430)로 전달된다. 따라서 루프(472)들은 바람직하게는 스레드 인서트(thread insert)를 구비한 탄성 중합체로 제조된다. 따라서 토크 전달은 전달부(428) 및/또는 세그먼트 영역(440)으로부터 루프(472)를 통해 전달부의 세그먼트 영역(442)으로 전달되는 인장력 및 전달부(428) 및/또는 세그먼트 영역(440)으로부터 감쇠 장치(444)를 통해 전달부의 세그먼트 영역(442)으로 전달되는 압축력에 의해 이루어진다.
도 17에는 본 발명의 제6 실시예에 따른 토크 전달 장치(510)의 사시도가 도시되어 있다. 도 17에서는 또한 본 실시예에서는 고정 볼 조인트의 형태인 관절식 장치(512) 상에 장착된 진동 감쇠 장치를 볼 수 있다. 본 발명의 이 실시예에 따른 하우징(532)은 비드(578)들을 구비한다. 하우징(532)은 비드(578)들에 의해 전달부(530)에 연결되고, 이에 의해 전달부(530)를 더 강화시킨다.
도 18에는 본 발명의 제6 실시예에 따른 토크 전달 장치(510)를 부분적으로 절개하여 나타낸 정면도가 도시되어 있고, 도 19에는 도 18의 XVI-XVI선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
도 18과 도 19를 비교, 검토해 보면, 관절식 장치(512)가 고정 볼 조인트의 형태로 구성되고 그 외주 상에 반경 방향으로 진동 감쇠 장치(514)가 배치된 것이 명확하게 나타나 있다.
본 발명의 제6 실시예는 실질적으로 고정 볼 조인트(512)의 하우징부(524)가 전달부(528)와 일체로 형성된다는 점, 즉 고정 볼 조인트(512)의 하우징부(524)와 전달부(528)가 하나의 부품으로 제조된다는 점에서 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시예들과 다르다.
앞서 설명한 실시예들과의 또 다른 차이점은 하우징(532)이 하우징(532)에 있는 비드(587)들에 의해 전달부(530)에 연결되어 전달부(530)를 보강한다는 점이다.
토크 전달 장치(510)의 작동 방법은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 실시예들의 작동과 일치한다.
도 20에는 본 발명의 제7 실시예에 따른 토크 전달 장치(610)를 축을 포함해서 나타낸 단면도가 도시되어 있다. 도 20에는 고정 볼 조인트(612)와 토크 전달 장치(614)가 명확하게 도시되어 있다. 고정 볼 조인트(612)는, 통공 형태의 정위 구멍(618)이 마련된, 볼 스타 형태의 내부 허브(616)를 구비한다. 통공(618)에는, 바람직하게는 내부 기어 장치 형태의 내부 프로파일(620)이 형성된다. 내부 기어 장치는 바람직하게는 브로칭 또는 밀링에 의해, 즉 저비용 고정밀 작업에 의해 제조된다. 볼 스타(616)는 볼(622)들에 의해 토크 전달 방식으로 하우징부(624)에 결합된다. 하우징부(626)는 또한 하우징부(624) 상에 압입되고 부분적으로 하우징부(624)를 둘러싼다. 케이지(628) 내에서 안내되는 볼들에 의해, 연결될 두 샤프트 영역들 사이의 40°까지의 각 편심이 보상될 수 있다. 하우징부(624, 626)들과 볼 스타(616) 사이에 고무로 만들어진 보호 요소(630, 632)들이 마련되는데, 이 보호 요소들은 마찰에 의해 마멸되었을 윤활제 잔류물들 또는 입자들이 고정볼 조인트(612)로 침투하거나 또는 고정 볼 조인트(612)로부터 전달부(614)로 이동하는 것을 방지하는 것이다.
도 20에는 또한 토크 전달 장치(614)가 제1 전달부(634)와 제2 전달부(636)를 포함하는 것이 명확하게 나타나 있다. 두 전달부(634, 636)들은 결합 구역(638)에서 겹쳐지고, 이 결합 구역(638)에서 두 전달부들은 대응하는 클로 형성부(claw formation)(640, 642)들을 구비한다. 두 전달부(634, 636)의 클로 형성부(640, 642)들은 각 경우에, 본 실시예에서는 도시되지 않은, 고무층으로 코팅된다. 두 개의 고무층은 압축 응력을 받는 제1 감쇠 장치를 형성한다.
압축 응력을 받는 제1 감쇠 장치 외에, 비틀림 응력을 받을 수 있는 제2 예감쇠 장치(pre-damper device)(644)가 전달 장치(614) 상에 마련된다. 예감쇠 장치(644)로 토크를 전달하기 위해, 수용 쉘(646, 648)들이 배치되고, 이 수용 쉘들은 클로 형성부(640, 642)들의 클로들에 대응하고 정위 구멍(650, 652)들로 이 클로들을 확실하게(positively) 수용한다. 수용 쉘(650, 652)들의 수는 클로 형성부(640, 642)들의 클로들의 수에 상응한다. 수용 쉘(646, 648)들은 각각 고무층(654, 656)에 의해, 즉 경화에 의해, 전달부(634, 636)들 중 하나에 연결된다.
전달부(634, 636)들을 안내하기 위한 안내 슬리브(658)가 전달부들의 원주 영역에 배치된다.
토크 전달 장치(614)의 중앙 영역에는 정위 핀(660)이 배치되는데, 이 정위 핀의 종축은 종축(A)과 실질적으로 동일한 평면에 있다. 정위 핀(660)은 제1 전달부(634)를 제2 전달부(636)에 대해 정렬하는 데 사용된다. 전달부(634, 636)들은 지지 부시(662, 664)들을 통해 정위 핀(660) 상에 지지된다. 지지 부시(662, 664)들 사이에 중앙 정위 슬리브(666)가 추가로 마련되고, 이 중앙 정위 슬리브는 전달부(634, 636)들이 정위 핀(660) 상에 가능한 한 마찰이 작은 상태로 지지되게 한다.
전달 장치(614)의 전달부(636)는 볼 조인트의 하우징부(624)에 고정 방식으로 연결되거나 또는 볼 조인트의 하우징부(624)에 일체로 형성될 수 있고, 그 결과 고정 볼 조인트(612)는 전달 장치(614)에 회전하지 않게 고정된 방식으로 연결된다. 전달 장치(614)의 전달부(34) 상의 튜브형 영역(668)은 샤프트 영역들 중 하나에 고정 방식으로 연결, 바람직하게는 용접될 수 있다.
이제 토크 전달 장치(610)의 작동에 대해 상세하게 설명한다.
내부 프로파일 및/또는 내부 기어 장치(620)를 구비한 정위 구멍(618)에 내부 기어 장치(620)에 상응하는 외부 기어 장치를 구비한 샤프트 영역(여기에서는 도시되지 않음)이 축방향으로 변위 가능한 방식으로 수용되는 반면, 다른 샤프트 영역은 전달부(634)에 고정 방식으로 연결된다. 고정 볼 조인트 및/또는 볼(622)들에 의한 볼 스타(620)의 하우징부(624)에 대한 토크 전달 결합에 의해, 토크는 서로에 대해 소정 각도로 연장될 수 있는 두 샤프트 영역을 통해 전달될 수 있다. 작동 중에, 내부 기어 장치(620)와 외부 기어 장치 간의 확실한 맞물림에 의해, 토크가 전달된다. 동시에, 정위 구멍(618)의 내부 기어 장치(620)와 이에 대응하는 외부 기어 장치 간의 이러한 연결로 인해, 토크 전달에 더하여, 정위 구멍(618) 내에서 변위 가능한 샤프트 영역에 의한 전체적인 축방향 움직임에 대한 보상이 가능해진다. 따라서 이러한 전체적인 축방향 움직임은 토크 전달 장치(14) 및 고정 볼 조인트(612) 자체에 또는 구동 트레인의 하류측에 위치된 부품에 전혀 영향을 미치지 않는다. 전달 장치(14)는 구동 트레인에서 발생되는 진동과 비틀림 진동을 입력 액슬에서 발생되는 구조물 소음이 차량을 통해 전달되는 것을 방지하기에 충분할 정도로 감쇠시킨다.

Claims (28)

  1. 관절식 장치(12)에 의해 샤프트 장치의 두 샤프트 영역들 사이에서 토크를 전달하기 위한 토크 전달 장치(10)로서, 상기 관절식 장치(12)가 샤프트 영역들 간의 각 편심을 보상하도록 구성된 토크 전달 장치에 있어서,
    토크 전달 장치(10)가 비틀림 진동을 감쇠시키기 위한 진동 감쇠 유닛(14)을 포함하되, 상기 유닛은 적어도 두 개의 전달부(28, 30)를 구비하고, 전달부(28, 30)들 중 하나가 샤프트 영역들 중 하나에 할당되고 다른 전달부(28, 30)는 관절식 장치(12)에 할당되며, 전달부(28, 30)들 각각은 전달 구역(34)에서 토크 전달 방식으로 서로 상호작용하는 반경 방향 또는 축방향 세그먼트 영역(40, 42)들을 갖는 세그먼트 형성부(36, 38)들을 구비하고, 실질적으로 압축 응력을 받는 적어도 하나의 감쇠 장치(44)가 전달 구역(34)의 이웃한 세그먼트 영역(40, 42)들 사이에 마련된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 두 개의 전달부(28, 30)들의 세그먼트 형성부(36, 38)들이 토크 전달을 위해 반경 방향으로 서로 맞물리게 될 수 있는 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    두 개의 세그먼트 영역(40, 42)은, 하나가 한 전달부(28, 30)에 할당되고 다른 세그먼트 영역(40, 42)이 나머지 전달부(28, 30)에 할당되되, 서로 연결된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  4. 제3항에 있어서,
    이웃한 세그먼트 영역(440, 442)들은 적어도 하나의 변형 가능한 루프(472)에 의해 쌍으로 연결된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(410).
  5. 제4항에 있어서,
    세그먼트 형성부(436, 438)들의 세그먼트 영역(440, 442)들은 적어도 두 개의 돌출부(474, 476)들을 구비하되, 각 경우에 루프(472)가 돌출부들을 에워싸서 세그먼트 영역(440, 442)들 중 하나를 세그먼트 형성부(436, 438)들의 이웃한 세그먼트 영역(440, 442)에 연결하는 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(410).
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    루프(472)는 고무층 및/또는 스레드층, 바람직하게는 스레드 인서트를 갖는 고무로 제조된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(410).
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    전달 구역(34)의 전달부(28, 30)들 중 하나가 반경 방향 내측으로 배향된 세그먼트 영역(40, 42)들을 갖는 세그먼트 형성부(36, 38)를 구비하고, 각각의 다른 전달부(28, 30)는 반경 방향 외측으로 배향된 세그먼트 영역(40, 42)들을 갖는 세그먼트 형성부(36, 38)를 구비하되, 상기 세그먼트 형성부(36, 38)들은 서로 맞물린 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  8. 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
    감쇠 장치(44)가 전달 구역(34)의 세그먼트 형성부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  9. 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
    감쇠 장치(44)가 서로 맞물리게 될 수 있는 전달부(28, 30)들의 세그먼트 형성부(36, 38)들 사이에 적어도 하나의 감쇠 소재층(46, 48), 특히 고무층 또는 플라스틱 소재층을 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  10. 제9항에 있어서,
    감쇠 장치(44)는 다층 구조이고, 적어도 하나의 감쇠 소재층(46, 48) 옆에 적어도 하나의 추가 소재층(50)이 배치된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  11. 제10항에 있어서,
    세그먼트 형성부(36, 38)들의 세그먼트 영역(40, 42)들은 감쇠 소재층(46, 48)으로 코팅되되, 감쇠 소재층(46, 48)으로 코팅된 세그먼트 형성부(36, 38)들 사이에 추가 소재층(50), 특히 플라스틱 소재층이 마련된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  12. 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
    관절식 장치(12)가 샤프트 영역들 중 하나와 회전되지 않게 고정적으로 연결하기 위한 내부 프로파일(18), 바람직하게는 내부 기어 장치를 갖는 정위 구멍(16)을 구비하고, 각각의 내부 프로파일(18)에 할당된 샤프트 영역이 대응하는 외부 프로파일, 특히 외부 기어 장치를 구비하고, 외부 프로파일을 갖는 샤프트 영역이 내부 프로파일(18)을 구비한 정위 구멍에 축방향으로 변위 가능한 방식으로 수용된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  13. 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
    적어도 두 개의 전달부(28, 30)가 전달 구역(34)에서 전달부(28, 30)들 중 적어도 하나와 연결된 하우징(32)에 의해 둘러싸인 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  14. 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
    진동 감쇠 유닛(14)이 관절식 장치(12)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  15. 제14항에 있어서,
    진동 감쇠 장치(14)가 관절식 장치(12)의 외주 상에 배치되고 관절식 장치(12)에 회전되지 않게 고정된 방식으로 연결된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  16. 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
    관절식 장치(12; 112; 412)가 고정 볼 조인트인 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10; 110; 410).
  17. 제16항에 있어서,
    진동 감쇠 유닛(14; 114; 414)이 고정 볼 조인트(12; 112; 412)의 하우징부(24; 124; 424)에 회전되지 않게 고정된 방식으로 연결된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10; 110; 410).
  18. 제1항 및 제16항에 있어서,
    토크 전달을 위한 전달부(634, 636)들은 결합 구역(638)에서 축방향으로 겹치는 방식으로 서로를 수용하고, 샤프트 영역들 중 적어도 하나가 고정 볼 조인트에 종축 방향으로 변위 가능하게 수용된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(610).
  19. 제18항에 있어서,
    내부 프로파일(620)을 갖는 정위 구멍(618)이 볼 스타(616)에 형성된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(610).
  20. 제19항에 있어서,
    볼 스타(616)는 볼 장치(622)에 의해 등속 조인트(homokinetic joint)의 하우징(624, 626)에 토크 전달 방식으로 결합되고, 볼(622)들은 볼 스타(616)와 정위 구멍(618)에서 축방향으로 변위 가능한 샤프트 영역이 다른 샤프트 영역의 종축에 대해 변위 가능하도록 배치된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(610).
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서,
    볼 스타(616)와 등속 조인트(612)의 하우징부(624, 626) 사이에 보호 요소, 특히 고무가 마련된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(610).
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    고정 볼 조인트(612)가 전달부(636)들 중 하나에 회전되지 않게 고정된 방식으로 연결, 바람직하게는 용접 또는 압입되고, 다른 샤프트 영역은 다른 전달부(634)에 고정 방식으로 연결된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(610).
  23. 제18항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    결합 구역(638)의 두 개의 전달부(634, 636)는 실질적으로 구성이 동일하되, 각 경우에 전달부(634, 636)들은 감쇠 장치, 바람직하게는 고무층을 구비한 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(610).
  24. 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
    전달부(634, 636)들 사이에 정위 핀(660)이 마련되되, 장치(610)가 정위 핀(660)에 의해 축방향으로 지지될 수 있는 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(610).
  25. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    관절식 장치(212; 312)가 유니버설 조인트인 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(210; 310).
  26. 제25항에 있어서,
    진동 감쇠 유닛(214; 314)이 적어도 부분적으로 유니버설 조인트(212; 312)의 조인트 축(A, B)들에 의해 정해진 평면에서 유니버설 조인트(212; 312)의 하우징(256; 356)의 외주 상에 배치된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(210; 310).
  27. 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
    세그먼트 형성부(36, 38)들이 딥 드로잉(deep-drawing)법, 단조법 또는 절단(cutting)법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 토크 전달 장치(10).
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 따른 토크 전달 장치(10)를 구비한 샤프트 장치.
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