KR20140040263A - 플런징 타입 정속 조인트 - Google Patents

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Abstract

정속 조인트는 외측 조인트 부분(38), 내측 조인트 부분(44), 볼 케이지(52), 및 상기 케이지(52)에 위치된 다수의 볼(50)을 갖는다. 내측 조인트 부분(44)의 외측 표면은 2개의 반경(R21, R22)을 가지며, 볼 케이지(52)의 내측 표면은 알려진 조인트 보다 더욱 콤팩트하고, 더욱 내구적이며, 또한 더 좋게 윤활되는 조인트로 나타나는 2개의 반경을 갖는다.

Description

플런징 타입 정속 조인트{PLUNGING TYPE CONSTANT VELOCITY JOINT}
본 발명은 플런징(plunging) 타입 정속(constant velocity) 조인트와 같은 차량 조인트에 관한 것이다.
도1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 종래의 이중 옵셋(offset) 조인트(10)는 외측 조인트 부분(12), 내측 조인트 부분(14), 케이지(cage)(16), 및 적어도 하나의 볼(ball)(18)을 포함한다. 전형적으로, 다수의 볼(18)이 제공된다. 외측 조인트 부분(10)은 고딕 아크(gothic arc) 또는 타원형 형태를 갖는 원주방향으로 이격된 다수의 선형 안내 트랙(20)이 형성된 원통형 형상을 갖는다. 내측 조인트 부분(14)은 외측 구형(spherical) 표면(24)상에 형성된 원주방향으로 이격된 선형 안내 트랙(22)을 갖는다. 케이지(16)는 케이지(16)에 대해 원주방향으로 이격된 다수의 포켓(26)에 다수의 볼(18)을 유지시킨다. 케이지(16)는 R2 의 내측의 오목한 구형 표면 및 R1 에 외측의 볼록한 구형 표면을 갖는다. R1 및 R2 는 R1 의 외측의 볼록한 구형 표면이 외측 조인트 부분(12)의 원통형 보어(28)와 접촉하는 볼 포켓의 중심으로부터 축방향으로 포인트(O)의 반대측으로 포인트(O1, O2)까지 e 에 의해 옵셋된다. R2 의 케이지(16)의 내측의 오목한 구형 표면은 내측 조인트 부분(14)의 외측의 볼록한 구형 표면(24)과 접촉한다. 또한, 내측 조인트 부분(14)은 축(도시되지 않음)과의 연결을 위한 내측 표면(30)을 갖는다.
이런 조인트 구성에 있어서, 만일 일정한 토오크(torque)가 조인트(10)에 적용되면, 하중이 볼 트랙(20, 22)에 수직한 방향으로 볼 트랙(20, 22) 또는 볼(18)에 작용한다. 볼 트랙(20, 22)상의 하중으로부터 부분적으로 유도된 다른 하중은, 연결각(articulation angle)에서 축방향(Z)으로 케이지의 볼 포켓(26)의 표면(32, 34)상에 작용한다. 이 상태에서, 볼(18)은 압력각(pressure angle)(A)으로 트랙(20, 22)과 접촉한다. 볼록한 볼(18)과 오목한 트랙(22) 사이의 타원 접촉의 더 긴 길이(a)와 또한 볼록한 볼과 원통형으로 형성된 트랙(20) 사이에 형성되는 타원 접촉의 더 짧은 길이(b)에 의해 형성된 타원의 형태를 취하는, 접촉 영역(CA)이 발생된다. 그러나, a 는 볼 포켓(26)의 표면(32, 33)상에서 b 와 동일하게 되므로, 접촉 영역은 볼이 평탄한 표면과 접촉하기 때문에 원(circle)의 형태를 취한다. 볼 트랙상의 타원 접촉의 더 긴 길이(a)(이하, 볼 트랙상의 접촉 타원 길이) 및 볼 포켓상의 접촉 길이(이하, 볼 포켓상의 접촉 길이)는 케이지(16)의 외측 구형 표면(R1)과 접촉하는 외측 조인트 부분(12)의 원통형 보어 직경 및 케이지(16)의 내측 구(sphere) 직경(R2)과 접촉하는 내측 조인트 부분(14)의 외측 구 직경(R2)을 결정하는 디자인 매개변수들이다. 이러한 관점에서, 이것들[외측 조인트 부분(12)의 원통형 보어 직경 및 내측 조인트 부분(14)의 외측 구형 직경]은 접촉 타원 길이(a)를 위해 결정되고 그리고 컷오프(cut off)되지 않도록 결정되는 것이 바람직하다. 만일 볼 트랙 또는 볼 트랙상의 접촉 타원 길이가 컷오프된다면, 볼 트랙 및 볼 포켓상의 접촉 응력들은 컷오프의 양 만큼 증가되며 그리고 조인트(10)의 내구성에 영향을 끼친다.
조인트(10)가 도1c에 상세히 도시된 바와 같이 연결각(B)으로 회전하는 경우, 볼(18)은 내측 조인트 부분(14)의 트랙(22)과 그리고 외측 조인트 부분(12)의 트랙(20)상에서 왕복동한다. 볼(18)의 왕복동 중, 압력각 포인트(point)와 외측 조인트 부분의 보어 직경 사이의 거리(Lo)는 그 원통형 형상으로 인해 볼 트랙을 따라 변하지 않지만, 내측 조인트 부분의 그것(Li)은 R2 에 의해 형성된 그 구형 형상으로 인해 볼 트랙을 따라 변한다. 특히, 연결각이 증가함에 따라, 볼(18)은 볼 트랙(22)상에서 내측 조인트 부분(14)의 두께의 단부에 더욱 가까워지고 그리고 압력각 포인트와 내측 조인트 부분의 구 직경 사이의 거리(Li)를 감소시켜, 볼 트랙상의 타원 길이(a)의 접촉의 마진(margin)과 관련된 내구성의 관점에서 내측 조인트 부분(14)이 외측 조인트 부분(12) 보다 열악하다는 것을 나타내고 있다. 또한, 외측 구 표면(R2)의 중심이 0°의 연결각에서 볼 포켓의 중심(O)으로부터 측부(O2)로 옵셋되기 때문에, 볼 포켓의 중심에서 그 직경은 도1a에 도시된 바와 같이 RIO 가 되므로, 내측 조인트 부분(12)은 0°의 연결각에서도 R2-RIO 의 차이에 의해 Li 의 관점에서 외측 조인트 부분(10)에 대해 더욱 열악하다.
동시에, 볼(18)이 도1c에 도시된 바와 같이 트랙상에서 왕복동할 때, 볼(18)도 볼 포켓(26)의 표면상에서 방사 방향으로 그리고 원주 방향으로 이동한다. 이동 중, 하나의 볼(18A)이 외측 구형 표면(R1)의 엣지에 더욱 가깝게 이동하며, 다른 볼(18B)이 방사방향으로 동시에 내측 구형 표면(R2)의 엣지에 더욱 가까워지지만, 그러나 이것은 볼의 상태(phase)에 의존한다. R1 또는 R2 가 부적절하게 선택되는 최악의 경우에 있어서, 볼(18)이 포켓(26)으로부터 이탈(derail)될 수 있다. 볼(18)이 포켓(26)으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해, 볼 접촉 포인트와 내측 구형 직경[이하, 케이지 내측 구형 마진(S1)이라 지칭한다] 사이의 거리는 도1a에 도시된 바와 같이 적절히 고정되어야만 한다. 볼이 볼 포켓(26)으로부터 이탈되지 않더라도, 볼 포켓의 표면상의 접촉 응력은 S1 이 볼 포켓(26)의 표면상의 접촉 길이(a 또는 b) 보다 작은 경우에 접촉 길이 컷오프에 의해 증가될 것이다. 한편, 후방 개구 직경(Rr)은 케이지(16) 내에 조립된 내측 조인트 부분(14)을 얻기 위해 내측 조인트 부분(14)의 외측 구형 표면(22) 직경 보다 커야만 한다. 이것은 후방 개구 직경과 볼 포켓상의 볼 접촉 포인트[이하, 케이지 후방 개구 마진(S2)으로 지칭한다] 사이의 거리를 S1 보다 작게 하려는 경향을 갖는다. 궁극적으로 다른 디자인 매개변수들을 조정하지 않고 내측 조인트 부분(14)의 볼 트랙(22)상의 또는 외측 조인트 부분(12)의 볼 트랙(20)상의 접촉 타원 길이(a)를 증가시키려는 임의의 시도는 케이지 내측 구형 마진(S1), 케이지 후방 개구 마진(S2), 또는 케이지 외측 구형 마진(SS1, SS2)을 더욱 작아지게 한다. 따라서, 볼 트랙상의 접촉 타원 길이(a) 및 볼 포켓상의 접촉 길이(a 또는 b) 또는 케이지 내측 구형 마진(S1), 케이지 외측 구형 마진(SS1, SS2), 케이지 후방 개구 마진(S2)은 특히 콤팩트 디자인의 관점에서 보어 직경, 외측 구형 직경, 및 내측 구형 직경을 결정하기 위해 동시에 고려되어야만 한다.
최근, 볼의 개수를 증가시킴으로써, 볼 크기를 감소시킴으로써, 피치원(pitch circle) 직경을 감소시킴으로써, 그리고 압력각 및 상사비(conformity ratio)(=볼 트랙 반경/볼 크기)와 같은 다른 디자인 매개변수들을 조정함으로써, 외측 조인트 부분의 외측 직경을 감소시키기 위해 콤팩트 디자인과 관련된 많은 노력이 경주되었다. 그러나, 이중 옵셋 조인트의 종래의 구성에서 디자인 매개변수들의 간단한 치수 조정은 위에 서술한 디자인 제약(constraint)으로 인해 콤팩트한 디자인을 달성하기에 충분하지 않으며, 콤팩트한 디자인을 달성하기 위해 볼 포켓상의 접촉 길이의 마진 또는 볼 트랙상의 타원 길이의 접촉의 마진이 희생되어, 볼 트랙의 내구성 또는 케이지 볼 포켓의 내구성이 감소되었음을 의미하는 것을 나타낸다.
콤팩트한 디자인 및 증가된 내구성을 갖는 플런징 타입 정속 조인트는 케이지의 내측 구형 표면상에 형성된 상이한 반경들을 갖는 2개의 부분 구형 표면에 의해 또한 내측 조인트 부분의 외측 표면상에 형성된 상이한 반경들을 갖는 2개의 부분 구형 표면에 의해 제공된다.
플런징 조인트는 원주방향으로 이격된 다수의 선형 안내 트랙이 형성된 원통형 내측 표면을 갖는 외측 조인트 부분, 상기 외측 조인트 부분의 그것과 짝이룸되는 선형 안내 트랙이 형성된 외측 표면을 갖는 내측 조인트 부분, 볼 트랙 내에 배치된 다수의 토오트-전달 볼, 및 원주방향으로 이격된 다수의 포켓에 볼을 유지시키는 케이지를 포함한다.
청구하는 장치는 여러가지 이유로 인해 종래 기술 보다 유리하다. 첫번째로, 케이지의 후방 개구를 향해 내측 조인트 부분의 외측 표면상에 형성된 큰 구면 반경을 갖는 부분 구형 표면은 볼 트랙상에 접촉 타원 길이의 더 많은 마진을 제공하여, 볼 트랙상의 마진의 증가에 의해 증가된 조인트 내구성 및 감소된 조인트 크기로 나타난다. 둘째로, 케이지의 전방 개구를 향해 케이지의 내측 표면상에 형성된 작은 구면 반경을 갖는 부분 구형 표면은 볼 포켓의 표면상에 접촉 길이의 더 많은 마진을 제공하여, 볼 포켓상의 마진의 증가에 의해 증가된 조인트 내구성 및 감소된 조인트 크기로 나타난다. 셋째로, 그 상이한 반경들을 갖는 2개의 상이한 구형 표면들 사이에 형성된 개방 공간은 0°의 위상각(phase angle)으로 개방 공간이 넓어짐에 따라 또한 180°의 위상각으로 협소해짐에 따라 더 좋은 윤활 메카니즘을 제공한다. 달리 말하면, 조인트가 연결각으로 회전함에 따라 개방 공간이 넓어질 때 그리스(grease)가 채워지고 그리고 개방 공간이 협소해질 때 부분(part)들 사이의 틈새(chasm)들 사이로 그리스가 압착(squeeze) 및 펌핑되는 것을 의미한다. 따라서, 케이지와 내측 조인트 부분 사이에서 마찰이 감소됨으로써 조인트의 더 좋은 성능을 제공하며, 또한 볼과 볼 트랙 사이에 충분한 윤활을 제공한다. 또한, 이 특징은 조인트의 내구성을 증가시키고 그리고 조인트의 크기를 감소시킨다.
본 발명의 다른 장점과 마찬가지로 위의 장점은 첨부의 도면을 고려하여 감안되었을 때 하기의 상세한 설명으로부터 본 기술분야의 숙련자에게 명백하게 될 것이다.
도1a는 종래 조인트의 일부의 확대된 측단면도이다.
도1b는 도1a의 조인트의 확대된 횡단면도이다.
도1c는 도1a-1b의 조인트의 작동을 도시한 도면이다.
도2a는 제1실시예를 도시하는 조인트의 일부의 확대된 측단면도이다.
도2b는 종래의 케이지와 도2a의 실시예 사이의 차이를 도시한 도면이다.
도2c는 종래의 내측 조인트 부분과 도2a의 실시예 사이의 차이를 도시한 도면이다.
도3a는 조인트의 제2실시예를 도시한 도면이다.
도3b는 종래의 케이지와 도3a의 실시예 사이의 차이를 도시한 도면이다.
도3c는 종래의 내측 조인트와 도3a의 실시예 사이의 차이를 도시한 도면이다.
도4a는 본 발명의 조인트의 작동을 도시한 도면이다.
도4b는 0°연결각에서 종래의 내측 조인트 부분과 조인트의 실시예 사이의 차이를 도시한 도면이다.
도4c는 최대 연결각 및 0°의 위상각에서 종래의 내측 조인트 부분과 본 발명의 조인트 사이의 차이를 도시한 도면이다.
도4d는 최대 연결각 및 180°의 위상각에서 종래의 내측 조인트 부분과 본 발명의 조인트 사이의 차이를 도시한 도면이다.
도5a는 조인트의 제3실시예를 도시한 도면이다.
도5b는 도5a의 실시예의 케이지를 도시한 도면이다.
도6은 본 발명의 조인트의 제4실시예를 도시한 도면이다.
본 발명은 그 반대로 명확히 특정되는 것을 제외하고는 다양한 대안적인 작동 및 단계 시컨스를 가정할 수 있음을 인식해야 한다. 또한, 첨부된 도면에 도시된 그리고 하기의 상세한 설명에 서술된 특정한 장치 및 단계는 단순히 첨부된 청구범위에 한정된 발명의 개념의 예시적인 실시예임을 인식해야 한다. 따라서, 서술된 실시예와 관련된 특정한 치수, 방향, 또는 다른 물리적 특징은 청구범위가 달리 명확하게 서술하지 않는 한 제한하는 것으로 간주되지 않는다.
이제 위에 서술된 종래 기술과는 상이한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 아래에 서술될 것이다. 도2a는 제1실시예에 따른 이중 옵셋 정속 조인트(36)를 도시하고 있다. 정속 조인트(36)는 원주방향으로 이격된 다수의 선형 안내 트랙(42)이 형성된 원통형 내측 표면(40)을 갖는 외측 조인트 부분(38)을 포함한다. 또한, 외측 조인트 부분(38)의 것들과 상보적인 선형 안내 트랙(48)이 형성된 외측 표면(46)을 갖는 내측 조인트 부분(44)이 제공된다. 다수의 토오크-전달 볼(50)이 볼 트랙(42, 48) 내에 배치된다. 케이지(52)는 원주방향으로 이격된 다수의 포켓(54)에 볼(50)을 유지시킨다. 또한, 케이지(52)는 볼 포켓의 중심(O)으로부터 축방향으로 반대측(O1, O2)에 옵셋된 오목한 내측 구형 표면(56) 및 볼록한 외측 구형 표면(58)을 포함한다. 볼록한 외측 구형 표면(58)은 트랙(42)을 통해 외측 조인트 부분(38)의 원통형 내측 표면(40)과 접촉하며, 오목한 내측 구형 표면(56)은 내측 조인트 부분(44)의 볼록한 외측 구형 표면(58)과 접촉한다.
내측 조인트 부분(44)의 중심은 그 전방 개구(Rf)와 마주하는 측부(O1)에 옵셋되며, 그리고 볼(50)은 옵셋량에 의해 케이지(52)의 전방 개구와 마주하는 트랙(42, 48)의 부분이 아니라 케이지(52)의 후방 개구(Rf)와 마주하는 트랙(42, 48)의 부분상에서 주로 더 왕복동한다. 또한, 케이지(52)의 중심은 측부(도시되지 않음)로 옵셋될 수도 있다.
내측 조인트 부분(44)의 볼록한 외측 구형 표면(46)의 중심선(O1)에 대해, 그 상이한 반경(R21, R22)을 갖는 2개의 부분 구형 표면(60, 62)은 볼(50)의 중심으로부터 옵셋된 중심(O1)에 대해 내측 조인트 부분(14)의 외측 표면(46)상에 각각 형성된다. 중심(O1)을 갖는 내측 부분 구형 표면(64)은, 케이지(16)의 전방 개구에 옵셋된 위치(L)로부터 케이지(16)의 전방 개구(Rf)와 마주하는 케이지(52)의 내측 표면(56)상에 형성된다.
동일한 중심(O1)을 갖는 큰 구면 반경을 구비한 다른 부분 구형 표면(66)은, 케이지(16)의 후방 개구(Rr)와 마주하는 케이지(16)의 내측 표면(56)상에 형성된다. 내측 조인트 부분(14)이 구형 표면(60, 62, 64, 66)을 따라 케이지(16)에 대해 회전하는 것을 허용하기 위해, 그 상이한 반경(R21, 22)을 갖는 2개의 상이한 구형 표면들(60, 62, 64, 66) 사이에 개방 공간(K)이 제공된다. 개방 공간(L)의 크기는 내측 조인트 부분(14)의 포인트(O2)로의 상대적인 원주방향 이동에 의해 결정되며, 이것은 연결각의 절반과 동일하다.
도2b는 종래의 케이지와 본 발명의 케이스 사이의 케이지(52)의 차이를 도시하고 있으며, 여기에서 RC 는 점선으로 도시된 바와 같이 종래 케이지의 내측 구(sphere) 반경을 나타낸다. 내측 조인트 부분(60, 62)의 부분 구형 표면의 2개의 반경(R21, R22)이 도시되어 있다. 표면(62)의 위치는 케이지의 전방 시작 개구(Rf)를 향해 볼 직경의 절반(D/2)과 등가인 위치로부터 형성된다.
도2c는 종래의 내측 조인트 부분과 본 발명의 내측 조인트 부분 사이의 내측 조인트 부분(44)의 차이를 도시하고 있으며, 여기에서 R1 은 점선으로 도시된 바와 같이 종래의 내측 조인트 부분의 외측 구 반경을 나타낸다. 본 발명의 조인트의 장점으로서, 케이지(52)의 후방 개구(Rr)를 향해 내측 조인트 부분(44)의 외측 표면(46)상에 형성된 큰 구면 반경(R22)을 갖는 부분 구형 표면(62)은 종래 기술의 구면 반경(R1) 보다 크다. 이것은 볼 트랙상에 접촉 타원 길이의 더 많은 마진(=R22-R1)을 제공하며, 따라서 구형 표면의 반경의 증가(=R22-R1)에 의해 조인트 내구성을 증가시키며 또한 조인트(36)의 크기를 감소시킨다. 케이지(52)의 전방 개구를 향해 내측 조인트 부분(44)상에 형성된 작은 구면 반경(R21)을 갖는 부분 구형 표면(60)은 종래 기술의 반경(R1) 보다 작은 구면 반경을 갖는다. 이것은 볼 포켓의 표면상에 접촉 길이의 더 많은 마진(=R22-Rc=SS1)을 제공하며, 따라서 케이지의 구형 표면의 반경의 차이(=R22-Rc)에 의해 조인트 내구성을 증가시키고 또한 조인트(36)의 크기를 감소시킨다.
도3a는 다른 실시예에 따른 이중 옵셋 정속 조인트(68)를 도시하고 있다. 도2a, 2b, 및 2c로부터의 동일한 도면 부호가 도3a, 3b, 및 3c의 동일한 특징부를 위해 사용된다. 도2a에 도시된 실시예와 도3a에 도시된 실시예 사이의 하나의 차이는 내측 조인트 부분(44')을 케이지(52)의 후방 개구 직경(Rr)을 통해 케이지(52) 내로 조립하기 위해, L1 및 RO1 에 의해 형성된 평탄한 원통형 표면(70)이 내측 조인트 부분(44')의 부분 구형 표면(60)상에 추가로 형성된다는 것이다. 부분 구형 표면(62)은 내측 조인트 부분(44')의 중심 부분(O)에서 컷오프되어야 하며, 또한 R22 는 후방 개구 직경(RO1) 보다 크지 않아야 한다.
도3b 및 도3c는 도3a에 대한 상세한 도면을 도시하고 있다. 도3b는 종래의 케이지와 본 발명의 케이스 사이의 케이지(52)의 차이를 도시하고 있다. 도2b에 있어서, 도3b의 Rc는 종래의 케이지의 내측 구 반경을 나타내고 있다. 내측 조인트 부분(44')의 부분 구형 표면(60, 62)의 2개의 반경(R22, R21)이 도시되어 있다. 표면(64)의 위치는 케이지의 전방 개구(Rf)를 향해 볼 직경의 절반(D/2)과 등가인 위치로부터 형성된다.
도3c는 종래의 내측 조인트 부분과 본 발명의 내측 조인트 부분 사이의 내측 조인트 부분(44')의 차이를 도시하고 있으며, 여기에서 R1 은 점선으로 도시된 바와 같이 종래의 내측 조인트 부분의 외측 구 반경을 나타낸다. 따라서, 조인트(36)의 장점은 조인트(68)를 위한 조인트 디자인으로 달성된다.
도4a는 Bmax 의 최대 연결각으로 조인트(36)의 작동을 도시한 도면이며, 여기에서 0°의 위상각을 갖는 제1볼(72)은 내측 조인트 부분(44)의 볼 트랙(48)상에서 케이지(52)의 전방 개구 직경(Rf)를 향해 T1 만큼 이동하며, 180°의 위상각을 갖는 제2볼(74)은 내측 조인트 부분(44)의 볼 트랙(48)상에서 케이지(52)의 후방 개구 직경(Rr)을 향해 T2 만큼 이동한다. 조인트(36)가 도4a에 도시되어 있지만, 도4a-4d에 도시된 작동은 도3a-3c의 조인트(68)에 쉽게 적용될 수 있음을 쉽게 인식될 수 있다.
도4b는 0°의 연결각에서 종래의 내측 조인트 부분과 본 발명의 조인트(36)의 내측 조인트 부분(44) 사이의 내측 조인트 부분(44)의 외측 구형 표면(46)상의 접촉 타원 길이 마진의 차이를 도시한 도면이다. 종래의 내측 조인트 부분 외측 구형 표면이 점선으로 도시되어 있다.
도4c는 최대 연결각 및 0°의 위상각에서 종래의 내측 조인트 부분과 본 발명의 조인트(36)의 내측 조인트 부분(44) 사이의 내측 조인트 부분(44)의 외측 구형 표면(46)상의 접촉 타원 길이 마진의 차이를 도시한 도면이다. 다시, 종래의 내측 조인트 부분 외측 구형 표면이 점선으로 도시되어 있다.
도4d는 최대 연결각 및 180°의 위상각에서 종래의 내측 조인트 부분과 본 발명의 조인트(36) 사이의 내측 조인트 부분(44)의 외측 구형 표면(46)상의 접촉 타원 길이 마진의 차이를 도시한 도면이다. 종래의 내측 조인트 부분 외측 구형 표면이 점선으로 도시되어 있다.
도4b 내지 도4d에 도시된 바와 같이, 조인트(36)는 0°의 연결각을 의미하는 e 에서 DEL 에 의해 종래 기술 보다 더 많은 마진의 접촉 타원 길이를 갖는다. 또한, 이것은 T2 를 의미하는 DEL 및 최대 연결각 그리고 180°의 위상각에 의해 종래 기술 보다 더 많은 마진의 접촉 타원 길이를 갖는다. 그러나, 이것은 최대 연결각 및 0°의 위상각을 의미하는 T1 에서 종래 기술 보다 더 이상 많은 접촉 타원 길이를 갖지 않으며, 이것은 최대 연결각 및 T1 에서 종래 기술과 등가인 본 발명의 조인트를 의미한다. 그러나, T1 에서 접촉 타원 길이의 마진이 T2 에서 보다 아직 크기 때문에, 평형에 있어서 마진의 관점에서 내측 조인트 부분(44)의 외측 구형 표면(46)의 중심 부분상에 더 많은 타원 길이 마진을 고정할 필요가 않다. 따라서, 본 발명의 조인트(36)는 증가된 내구성을 가지며, 중량 및 크기의 감소를 달성한다. 한편, 0°의 연결각에서의 본 발명의 조인트(36)는 개방 공간(L)이 0°의 위상각에서 LL 로 더 넓어지고 또한 도4a에 도시된 바와 같이 180°의 위상각에서 0(LL=0) 으로 더욱 협소해진다. 따라서, 본 발명의 조인트(36)의 메카니즘은 더 좋은 윤활 시스템을 제공하며, 개방 공간이 넓어질 때 그리이스가 채워지고 개방 공간이 협소해질 때 부분들 사이의 틈새들 사이로 그리이스가 압착 및 펌핑되는 것을 의미한다. 따라서, 이것은 케이지(52)와 내측 조인트 부분(44) 사이의 마찰을 감소시킬 수 있으며, 궁극적으로 조인트(68)의 더 좋은 NVH 성능을 제공한다. 또한, 이것은 볼(72 또는 74)과 볼 트랙(48) 사이에 충분한 양의 윤활을 공급할 수도 있으며, 따라서 조인트(36)의 내구성을 증가시키고 또한 조인트(36)가 더욱 콤팩트한 크기로 제조되게 한다.
도5a 및 5b는 엔진 아이들링(idling)과 관련된 NVH 특징을 개선시키기 위해 내측 조인트 부분(78)이 축방향(Z)으로 이동하는 것을 허용하도록 의도된 바람직한 제3실시예에 따른 이중 옵셋 정속 조인트(76)를 도시하고 있다. 이 목적을 달성하기 위해, 케이지 내측 표면의 중심(O1)으로부터 옵셋된 중심(O12)을 갖는 반경(R221)을 구비한 제1부분 구형 표면(80)이 케이지(84)의 후방 개구(Rr)와 마주하는 케이지(84)의 내측 표면(82)상에 형성된다. 내경(R221)을 갖는 평탄한 제1원통형 표면(L22)은 제1부분 구형 표면(80)에 직접적으로 인접하도록 매끄럽게 형성된다. R22 에 의해 형성된 제2부분 구형 표면(86)은 평탄한 제1원통형 표면(L22)에 인접하며 그리고 대략적으로 케이지 내측 표면의 중심으로부터 옵셋된 위치로 연장된다. 제2부분 구형 표면(86)은 중심(O1)을 가지며 또한 케이지(84)의 후방 개구(Rr)와 마주한다. R22 는 R221 보다 작다.
케이지 내측 표면의 중심(O1)으로부터 옵셋된 중심(O11)을 갖는 반경(R211)을 구비한 제3부분 구형 표면(88)은 케이지(96)의 전방 개구(Rf)와 마주하는 케이지(84)의 내측 표면상에 형성된다. R211 는 R221 보다 작다. 제3부분 구형 표면(88)과 등가인 내경을 갖는 평탄한 제2원통형 표면(L21)은 제3부분 구형 표면(88)에 인접하여 매끄럽게 형성되며, 그리고 케이지 전방 개구(Rf)로 연장된다.
중심(O1)을 갖는 반경(R21)을 구비한 제4부분 구형 표면(90)은 케이지(84)의 전방 개구(Rf)와 마주하는 내측 조인트 부분(78)의 외측 표면(92)상에 형성되며, 여기에서 L11 및 R211 에 의해 형성된 볼록한 구형 표면이 추가로 형성되며, 또한 직경에 있어서 상기 볼록한 구형 표면 보다 작은, R212 및 L23 에 의해 형성된 평탄한 제1원통형 표면은 평탄한 표면(L21)과 접촉하기 위해 볼록한 구형 표면을 갖도록 추가로 형성된다. R21 은 R22 보다 작다.
도6은 엔진 아이들링과 관련된 NVH 특징을 개선시키기 위해 내측 조인트 부분(96)이 축방향(Z)으로 이동하는 것을 허용하도록 의도된 바람직한 제4실시예에 따른 이중 옵셋 정속 조인트(94)를 도시하고 있다. 이 목적을 달성하기 위해, 케이지(102)의 내측 표면(100)의 중심(O1)으로부터 옵셋된 중심(O12)을 갖는 반경(R211)을 구비한 제1부분 구형 표면(98)은, 케이지(102)의 전방 개구(Rf)와 마주하는 내측 조인트 부분(96)의 외측 표면상에 형성된다. 케이지 내측 표면(100)의 중심(O1)으로부터 옵셋된 중심(O11)을 갖는 반경(R221)을 구비한 제2부분 구형 표면(106)은, 케이지(102)의 후방 개구(Rf)와 마주하는 내측 조인트 부분(96)의 외측 표면(104)상에 형성된다. 중심(O1)을 갖는 반경(R21)을 구비한 제3부분 구형 표면(108)은, 케이지(116)의 전방 개구(Rf)와 마주하는 케이지(102)의 내측 표면(100)상에 형성된다. 중심(O1)을 갖는 반경(R22)을 구비한 제4부분 구형 표면(102)은, 케이지(116)의 후방 개구(Rr)와 마주하는 케이지(102)의 내측 표면(100)상에 형성된다. 따라서, 내측 조인트 부분(96)은 DL21 및 DL22 만큼 축방향(Z)으로 이동하는 것이 허용된다.
특허 상태의 제공에 따라, 본 발명은 그 바람직한 실시예를 나타내도록 간주되는 것으로 서술되었다. 그러나, 본 발명은 특정하게 도시된 바와는 달리 그리고 그 정신 또는 범주로부터 일탈 없이 서술된 바와는 달리 실행될 수 있음을 인식해야 한다.
36: 조인트 42: 안내 트랙
50: 볼 52: 케이지
54: 포켓 60, 62: 부분 구형 표면
K: 개방 공간

Claims (18)

  1. 정속 조인트로서:
    외측 조인트 부분;
    케이지의 원주방향으로 이격된 다수의 윈도우의 각각에 하나의 볼을 포함하는 볼 케이지;
    상기 케이지의 전방 개구와 마주하는 제1부분 구형 표면, 상기 케이지의 후방 개구와 마주하는 제2부분 구형 표면, 및 상기 부분 구형 표면들 사이의 단일의 전이 부분을 갖는 내측 조인트 부분을 포함하며,
    상기 볼 케이지는 볼 중심으로부터 옵셋된 중심을 갖는 제1반경에 의해 형성된 상기 케이지의 전방 개구와 마주하는 제1내측 부분 구형 표면, 상기 볼 중심으로부터 옵셋된 동일한 중심을 갖는 제2반경에 의해 형성된 케이지의 후방 개구와 마주하는 제2내측 부분 구형 표면, 및 상기 부분 구형 표면들 사이의 단일의 전이 부분을 가지며, 상기 제1반경은 상기 제2반경 보다 작으며,
    상기 볼 케이지 구형 표면 및 상기 내측 레이스 구형 표면은 그들 사이에 상기 볼 케이지의 상기 제1내측 부분 구형 표면과 상기 내측 조인트 부분의 상기 제1부분 구형 표면의 오버랩에 의해 형성된 미리 결정된 길이를 갖는 개방 공간을 형성하는
    정속 조인트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 결정된 길이는 상기 볼 케이지와 상기 내측 조인트 부분 모두의 상기 전이 부분에 의해 경계지워지는
    정속 조인트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 볼 케이지상의 내측의 오목한 구형 표면은 상기 볼 케이지상의 상기 제2내측 부분 구형 표면으로 차단 없이 연장되는
    정속 조인트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 케이지상의 상기 제1내측 부분 구형 표면은 상기 원주방향으로 이격된 윈도우들 중 하나에서 상기 볼들 중 하나의 반경과 일치하는 포인트로부터 전향하여 연장되는
    정속 조인트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 볼 케이지의 상기 단일의 전이 부분 및 상기 내측 조인트 부분의 상기 단일의 전이 부분은 서로 옵셋되는
    정속 조인트.
  6. 정속 조인트로서:
    외측 조인트 부분;
    케이지의 원주방향으로 이격된 다수의 윈도우의 각각에 하나의 볼을 포함하는 볼 케이지;
    상기 케이지의 전방 개구와 마주하는 제1부분 구형 표면, 상기 케이지의 후방 개구와 마주하는 제2부분 구형 표면, 상기 제2부분 구형 표면과 직접 접촉하는 평탄한 원통형 표면, 및 상기 평탄한 원통형 부분 및 상기 제1부분 구형 표면과 직접 접촉하는 전이 부분을 갖는 내측 조인트 부분을 포함하며,
    상기 볼 케이지는 볼 중심으로부터 옵셋된 중심을 갖는 제1반경에 의해 형성된 상기 케이지의 전방 개구와 마주하는 제1내측 부분 구형 표면, 상기 볼 중심으로부터 옵셋된 동일한 중심을 갖는 제2반경에 의해 형성된 케이지의 후방 개구와 마주하는 제2내측 부분 구형 표면, 및 상기 부분 구형 표면들 사이의 단일의 전이 부분을 가지며, 상기 제1반경은 상기 제2반경 보다 작으며,
    상기 볼 케이지 구형 표면, 상기 내측 조인트 부분 제1부분 구형 표면, 및 상기 평탄한 원통형 표면은 그들 사이에 미리 결정된 길이를 갖는 개방 공간을 형성하는
    정속 조인트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 미리 결정된 길이는 상기 내측 조인트 부분상의 상기 제1부분 구형 표면 및 상기 제2부분 구형 표면에 의해 경계지워지는
    정속 조인트.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 볼 케이지상의 오목한 내측 구형 표면은 상기 볼 케이지상의 상기 제2내측 부분 구형 표면으로 차단 없이 연장되는
    정속 조인트.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 케이지상의 상기 제1내측 부분 구형 표면은 원주방향으로 이격된 상기 윈도우들 중 하나에서 상기 볼들 중 하나의 반경과 일치하는 포인트로부터 전향하여 연장되는
    정속 조인트.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 볼 케이지의 상기 전이 부분 및 상기 내측 조인트 부분의 상기 전이 부분은 서로 옵셋되는
    정속 조인트.
  11. 정속 조인트로서:
    외측 조인트 부분;
    케이지의 원주방향으로 이격된 다수의 윈도우의 각각에 하나의 볼을 포함하는 볼 케이지;
    제2반경에 의해 형성된 상기 볼 케이지의 상기 제1내측 부분 구형 표면에 인접한 제2부분 구형 표면을 갖는 내측 조인트 부분;
    상기 케이지 내측 표면의 상기 중심으로부터 전향하여 옵셋된 중심을 갖는 제3반경에 의해 형성된 상기 케이지의 전방 개구와 마주하는 상기 볼 케이지상의 제3부분 구형 표면;
    제4반경에 의해 형성된 상기 볼 케이지의 상기 제3부분 구형 표면에 인접한 상기 내측 조인트 부분상의 제4부분 구형 표면;
    상기 볼 케이지 제1내측 부분 구형 표면에 직접적으로 인접하여 형성된 평탄한 제1원통형 표면; 및
    상기 볼 케이지 제3내측 부분 구형 표면에 직접적으로 인접하여 형성된 평탄한 제2원통형 표면을 포함하며,
    상기 볼 케이지는 케이지 내측 표면의 중심으로부터 후향하여 옵셋된 중심을 갖는 제1반경에 의해 형성된 상기 케이지의 후방 개구와 마주하는 제1내측 부분 구형 표면을 가지며, 상기 제2반경은 상기 제2반경 보다 작으며, 상기 제4반경은 상기 제1반경 보다 작으며, 상기 제4반경 및 상기 제2반경은 동일한 중심을 갖는
    정속 조인트.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 볼 케이지상의 상기 평탄한 제1원통형 표면과 상기 평탄한 제2원통형 표면 사이에 각진 제1전이부를 추가로 포함하는
    정속 조인트.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 내측 조인트 부분상의 상기 제2부분 구형 표면과 상기 제4부분 구형 표면 사이에 각진 제2전이부를 추가로 포함하는
    정속 조인트.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 각진 제1전이부 및 상기 각진 제2전이부는 서로 옵셋되는
    정속 조인트.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 각진 제1전이부와 상기 각진 제2전이부 사이에서 상기 볼 케이지상에 볼록한 구형 표면을 추가로 포함하는
    정속 조인트.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제4부분 구형 표면과 상기 각진 제2전이부 사이에서 상기 내측 조인트 부분상에 평탄한 원통형 표면을 추가로 포함하는
    정속 조인트.
  17. 정속 조인트로서:
    외측 조인트 부분;
    내측 조인트 부분의 전방 개구와 마주하는 제1부분 구형 표면을 갖는 내측 조인트 부분;
    케이지상의 제3부분 구형 표면을 포함하며,
    상기 제1부분 구형 표면은 케이지의 내측 표면의 중심으로부터 후향하여 옵셋된 중심을 갖는 제1반경에 의해 형성되며, 또한 상기 내측 조인트 부분은 상기 내측 조인트 부분의 후방 개구와 마주하는 제2부분 구형 표면을 가지며, 상기 제2부분 구형 표면은 상기 케이지의 상기 내측 표면의 상기 중심으로부터 전향하여 옵셋된 중심을 갖는 제2반경에 의해 형성되며,
    상기 제3부분 구형 표면은 상기 케이지의 전방 개구와 마주하고 또한 상기 케이지의 상기 내측 표면의 상기 중심에서 중심을 갖는 제3반경에 의해 형성되며, 상기 케이지상의 제4부분 구형 표면은 상기 케이지의 후방 개구와 마주하고 또한 상기 제3반경과 중심을 공유하는 제4반경에 의해 형성되며,
    상기 제4 및 상기 제3반경은 상기 제2 및 제1반경 보다 큰
    정속 조인트.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2반경은 상기 제1반경 보다 크고, 또한 상기 제4반경은 상기 제3반경 보다 큰
    정속 조인트.
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