KR20210027459A

KR20210027459A - 등속 조인트

Info

Publication number: KR20210027459A
Application number: KR1020217003417A
Authority: KR
Inventors: 이다 베너; 롤프 크레메리우스; 안나 그레멜마이어; 볼프강 힐데브란트; 슈테판 마우허; 한스-위르겐 포스트; 토마스 베컬링
Original assignee: 게케엔 드리펠린 인터나쇼날 게엠베하
Priority date: 2018-07-05
Filing date: 2018-07-05
Publication date: 2021-03-10
Also published as: US20210140488A1; CN112368484A; KR102502089B1; WO2020007476A1; JP2021529291A; EP3818275A1; JP7185004B2; US11796008B2; CN112368484B; PL3818275T3; EP3818275B1

Abstract

본 발명은 등속 조인트에 관한 것으로서, 상기 등속 조인트는, 외부 볼 트랙(22)을 갖는 조인트 외부 부분(12), 내부 볼 트랙(23)을 갖는 조인트 내부 부분(13) - 각각의 경우에 하나의 외부 볼 트랙(22) 및 하나의 내부 볼 트랙(23)은 서로 트랙 쌍(22, 23)을 형성함 -; 각각의 경우에, 각각의 트랙 쌍(22, 23)에 있는 하나의 토크 전달 볼(14); 토크 전달 볼(14)이 수용되는 볼 케이지(15)를 포함하고; 20도 미만의 관절 각도(β)를 포함하는 제1 관절 각도 범위가 획정되고, 20도보다 큰 관절 각도(β)를 포함하는 제2 관절 각도 범위가 획정되며; 마우스 개방 각도(δ)는 관절 각도(β)가 증가함에 따라 제1 관절 각도 범위 내에서 증가하고, 제1 관절 각도 범위의 제1 평균 마우스 개방 각도 증가(S1)는 제2 관절 각도 범위의 제2 평균 마우스 개방 각도 증가(S2)보다 크다.

Description

등속 조인트

본 발명은 외부 볼 트랙이 있는 외부 조인트 부분, 내부 볼 트랙이 있는 내부 조인트 부분, 외부 및 내부 볼 트랙 쌍에서 안내되는 토크 전달 볼, 및 원주방향으로 분포된 윈도우에 볼을 수용하고 볼을 공통 평면에 유지하는 볼 케이지를 포함하는, 토크 전달용 등속 조인트에 관한 것이다. 등속 조인트는 각도 운동 하에서 외부 조인트 부분과 내부 조인트 부분 사이에 토크 전달을 가능하게 한다.

기본적으로, 고정형 조인트와 플런징 조인트의 형태로 등속 조인트 간에 구별이 이루어진다. 고정형 등속 조인트에서, 외부 조인트 부분과 내부 조인트 부분 사이에 실질적으로 각도 운동만이 제공되고, 즉 일반적인 공차 외에, 축방향 운동은 없다. 이와 대조적으로, 등속 플런징 조인트는 외부 조인트 부분과 내부 조인트 부분 사이에 각도 운동 뿐만 아니라 축방향 운동을 허용한다.

고정형 조인트 형태의 등속 조인트는 DE 10 2012 102 678 A1호로부터 공지되어 있다. 등속 조인트의 임의의 각도 위치에서, 개방 각도는 볼에 대한 외부 접선과 내부 접선 사이에 포함된다. 트랙 쌍은, 작은 관절 각도 범위 내에서 적어도 하나의 조인트 관절 각도에 대해, 개방 각도가 0이고, 더 큰 관절 각도 범위 내에서, 외부 조인트 부분의 개방측으로 이동하는 볼의 개방측 개방 각도 및 동일한 조인트 관절 각도로 외부 조인트 부분의 부착측으로 이동하는 볼의 부착측 개방 각도가 0이 아니고 동일한 축방향으로 개방되도록 구성된다.

8개의 토크 전달 볼이 있는 고정형 조인트 형태의 등속 조인트는 EP 0 802 341 A1호로부터 공지되어 있다. 외부 볼 트랙과 내부 볼 트랙으로 각각 구성된 트랙 쌍은 조인트의 개방측으로 개방된다. 일 실시예에서, 볼 트랙은 길이에 걸쳐 균일한 반경을 갖는다. 다른 실시예에서, 볼 트랙은 반경 및 인접한 직선으로 구성되고; 그러한 등속 조인트는 또한 언더컷-없는 조인트(undercut-free joint)(UF joint)로 공지되어 있다.

US 8 267 802 B2호로부터, 외부 및 내부 볼 트랙의 중심이 구면 중심점으로부터 오프셋되는 고정형 등속 조인트가 공지되어 있다. 피치원 반경(pitch circle radius)(PCR)에 대한 축방향 오프셋(F)의 비율은 0.045 내지 0.065이다. 고정형 등속 조인트는 또한 조인트 중심 평면에서 서로 병합되는 곡선 트랙 부분과 직선 트랙 부분을 갖는 것으로 공지되어 있다. 전체 트랙 길이에 걸쳐 균일하게 만곡된 트랙 부분을 갖는 고정형 등속 조인트도 공지되어 있다.

등속 조인트를 설계할 때, 충족해야 할 다양한, 때로는 모순되는 요건이 있다. 중요한 목표는 동력 손실을 최소화하고 조인트의 효율성을 최대화하기 위해 작동 중에 상호 작용하는 조인트 구성요소의 반력을 최소화하는 것이다. 동시에, 등속 조인트는 작동 중에 발생하는 모든 각도 위치에서 가능한 한 마모 없이 신뢰성 있게 작동해야 한다.

트랙 곡률의 구성에 따라, 이로 인해 등속 조인트의 개방 각도가 더 크거나 작아진다. 내부 조인트 부분에 작은 곡률 및/또는 작은 곡률 반경을 갖는 트랙은 더 큰 관절 각도에서 볼이 볼 트랙을 빠져나가게 한다. 내부 조인트 부분에 큰 곡률 및/또는 큰 곡률 반경을 갖는 트랙은 조인트의 관절 연결시에 개방 각도의 비교적 작은 증가를 초래하고, 이는 볼 케이지를 제어하는 데에 불리할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 작은 관절 각도에서도 신뢰성 있는 케이지 제어를 가능하게 하고 더 큰 관절 각도에서 내부 조인트 부분에서 충분한 토크 전달 능력을 갖는 등속 조인트를 제안하는 것이다.

해결책으로서, 등속 조인트가 제안되는데, 등속 조인트는, 길이방향 축과 외부 볼 트랙을 갖는 외부 조인트 부분으로서, 부착측과 개방측을 갖는 것인 외부 조인트 부분; 길이방향 축과 내부 볼 트랙을 갖는 내부 조인트 부분으로서, 각각 외부 볼 트랙 및 내부 볼 트랙은 서로 한 쌍의 트랙을 형성하는 것인 내부 조인트 부분; 각 쌍의 트랙에 있는 토크 전달 볼; 외부 조인트 부분과 내부 조인트 부분 사이에 배치되고 토크 전달 볼 중 적어도 하나를 각각 수용하는 원주방향으로 분포된 케이지 윈도우를 포함하는 볼 케이지를 포함하고; 볼은, 내부 조인트 부분과 외부 조인트 부분의 길이방향 축이 동축으로 정렬될 때, 볼 케이지에 의해 조인트 중심 평면(EM)을 획정하며, 2개의 길이방향 축(L12, L13)은 0도가 아닌 관절 각도(β)에서 조인트 관절 평면(EB)을 획정하고; 조인트 관절 평면(EB)에서 보았을 때, 개방 각도(δ)는, 등속 조인트의 임의의 각도 위치에서, 외부 볼 트랙과 볼 사이의 외부 접점에서 외부 볼 트랙에 적용되는 외부 접선(T)과, 내부 볼 트랙과 볼 사이의 내부 접점에서 내부 볼 트랙에 적용되는 내부 접선(T')사이에 형성되며; 외부 및 내부 볼 트랙을 따라 이동할 때 볼의 중심은 중심점 라인(A, A')을 각각 획정하고; 또한, 20도 미만(-20°<β<20°)의 관절 각도(β)를 포함하는 제1 관절 각도 범위가 획정되며, 20도 초과(β>±20°)의 관절 각도(β)를 포함하는 제2 관절 각도 범위가 획정되고; 트랙 쌍 중 적어도 일부는, 조인트 관절 평면(EB)에서 외부 조인트 부분의 부착측을 향해 이동하는 볼의 부착측 개방 각도(δ)는 관절 각도(β)가 증가함에 따라 제1 관절 각도 범위 내에서 증가하도록 구성되고, 제1 관절 각도 범위 내에서 관절 각도(β)에 걸쳐 부착측 개방 각도(δ)의 부착측 제1 평균 개방 각도 증가(S1)는 제2 관절 각도 범위 내에서 관절 각도(β)에 걸쳐 개방 각도(δ)의 부착측 제2 평균 개방 각도 증가(S2)보다 크다.

등속 조인트의 이점은, 조인트 중심 평면 둘레에서 최대 20도의 중앙 관절 각도 범위 내에서 개방 각도가 증가하기 때문에, 특히 또한 중심 평면으로부터 부착측으로 이동하는 볼에 의해 볼 케이지의 신뢰성 있는 케이지 제어가 보장된다는 점이다. 중앙 관절 각도 범위의 비교적 큰 트랙 반경은 관절 각도에 걸쳐 개방 각도를 약간 증가시킨다. 그러나, 개방 각도의 증가는 20도 초과의 더 큰 관절 각도에서 다시 감소하고, 특히 중앙 관절 각도 범위에서 보다 작기 때문에, 볼은 이들 큰 관절 각도에서도 내부 조인트 부분에서 신뢰성 있게 안내되는 상태를 유지하고 내부 조인트 부분의 볼 트랙으로부터 축방향으로 약간만 빠져나간다.

개방 각도는 외부 및 내부 볼 트랙에서 안내되는 볼과의 접촉 영역에서 외부 볼 트랙에 대한 외부 접선과 내부 볼 트랙에 대한 내부 접선 사이에서 획정된다. 개방 각도는, 볼이 수용되는 조인트 관절 평면에 놓인 한 쌍의 트랙에 대해 각각 외부 및 내부 조인트 부분의 길이방향 축에 의해 걸쳐 있는 조인트 관절 평면을 지칭한다. 볼과 볼 트랙 사이의 접촉 영역은, 예를 들어 단면 반경이 볼의 반경에 대응하는 원형 트랙 단면의 경우에 조인트 관절 평면에 직접 있을 수 있거나, 예를 들어, 볼 트랙의 단면이 원형 형상에서 벗어난 경우에 볼과 볼 트랙 사이의 볼 접촉 라인에 의해 걸쳐 있는 조인트 관절 평면에 평행하게 오프셋된 평면에 있을 수 있다. 후자의 경우, 각각의 볼 트랙에 적용된 접선의 투영은 개방 각도를 포함하는 조인트 관절 평면에서 고려된다.

등속 조인트 중에, 외부 및 내부 볼 트랙을 각각 포함하는 트랙 쌍 중 적어도 일부는, 보다 큰 관절 각도에서 개방 각도의 증가 비율이 더 낮은 본 발명에 따른 형상을 갖는다. 등속 조인트의 볼 및/또는 트랙 쌍의 개수는 조인트의 기술적 요구 사항에 따라 마음대로 선택될 수 있으며, 예를 들어 6, 7 또는 8개일 수 있다. 본 개시내용의 맥락에서 트랙 쌍 중 적어도 일부를 지칭하는 한, 각각 설명된 특징은 조인트의 트랙의 2개, 2개 초과, 가장 큰 부분 또는 모든 쌍을 그에 따라 지칭할 수 있다.

개방 각도 증가 또는 개방 각도 비율로도 지칭되는 개방 각도의 증가 비율(S)은 조인트 관절에 걸쳐 개방 각도의 변화를 지칭한다(S=Δδ/Δβ). 조인트 중심 평면으로부터 부착측을 향해 연장되는 볼에 대한 중앙 제1 트랙 섹션의 평균 개방 각도 비율(S1)은 인접한 제2 트랙 섹션의 평균 개방 각도 비율(S2)보다 큰 것이 제공된다. 일 실시예에 따르면, 외부 조인트 부분의 부착측 섹션에 있는 적어도 한 쌍의 트랙은, 각각 내부 조인트 부분의 연관된 개방측 섹션에서, 부착측 제1 평균 개방 각도 비율(S1)이 0.5보다 크도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 트랙 형상은 부착측 제2 평균 개방 각도 증가(S2)가 0.5보다 작도록 구성될 수 있다. 제1 관절 각도 범위 내에서 관절 각도(β)에 걸쳐 개방 각도(δ)의 제1 개방 각도 증가(S1)는 일정하거나 가변적일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 트랙의 적어도 일부 쌍은 관절 각도(β)에 걸쳐 개방 각도(δ)의 제2 개방 각도 증가(S2)가 제2 관절 각도 범위 내에서 가변적이도록 구성될 수 있다. 그러나, 제2 관절 각도 범위의 개방 각도 증가(S2)가 일정한 것이 가능할 수도 있다. 특히, 제2 관절 각도 범위 내에서 적어도 하나의 개방 각도(δ)는 중앙 관절 각도 범위의 최대 개방 각도보다 큰 것이 제공된다.

적어도 한 쌍의 트랙은 바람직하게는, 조인트가 정렬될 때(β=0°), 개방 각도(δ)가 0도 이상(δ≥0°) 및/또는 8도 미만(δ< 8°), 특히 4도 미만(δ< 4°), 바람직하게는 2도 미만(δ< 2°)이 되도록 설계된다. 조인트의 정렬된 상태에서 비교적 작은 개방 각도로 인해, 볼 트랙과 볼 트랙을 따른 볼 사이에 유효한 축방향 힘이 낮다. 따라서, 전반적으로, 접촉하는 조인트 부분들 사이에 작은 반력만 발생하므로, 이에 따라 마찰 손실이 낮다.

조인트, 각각 조인트 중심 평면의 정렬된 위치에서 시작하여, 개방 각도는 제1 관절 각도 범위(β=0°± 20°)에서 조인트의 각도가 증가함에 따라 실질적으로 증가한다. 적어도 한 쌍의 트랙은 개방 각도(δ)가 제1 관절 각도 범위 내에서 적어도 5도, 특히 적어도 10도 만큼 증가하도록 구성될 수 있다. 중앙의 제1 관절 각도 범위 다음에 제2 관절 각도 범위가 이어진다. 제2 관절 각도 범위는 절대값에 대해 20°보다 큰, 즉 -20°보다 작거나 +20°보다 큰(β>±20°) 관절 각도(β)를 포함한다. 제2 관절 각도 범위는, 이에 제한되는 일 없이, 예를 들어 최대 40°, 특히 최대 50°, 특히 최대 관절 각도까지의 관절 각도를 포함할 수 있다.

조인트가 정렬된 경우, 토크 전달 볼의 중심은 조인트 중심 평면에 놓이고 및/또는 조인트 중심 평면을 획정한다. 조인트가 정렬될 때 볼의 중심이 놓이는 직경은 피치원 직경(pitch circle diameter)(PCD)라고 지칭된다. 따라서, 피치원 반경(pitch circle radius)(PCR)은, 조인트가 정렬될 때, 볼의 중심이 놓이는 조인트 중심 둘레의 반경을 획정한다.

등속 조인트가 관절 연결 하에 회전되면, 토크 전달 볼은 볼 트랙을 따라 이동한다. 이에 의해, 조인트 관절 평면에서 보았을 때, 외부 조인트 부분의 개방측으로 이동하는 볼은 외부 조인트 부분의 개방측 섹션으로 그리고 내부 조인트 부분의 부착측 섹션으로 안내된다. 조인트 관절 평면에서 보았을 때, 외부 조인트 부분의 부착측으로 이동하는 볼은, 외부 조인트 부분의 부착측 트랙 섹션으로 그리고 내부 조인트 부분의 개방측 트랙 섹션으로 안내된다.

외부 조인트 부분의 볼 트랙은, 그 길이를 따라, 조인트 중심 평면에 대해, 개방측 상의 트랙 섹션 및 부착측 상의 트랙 섹션을 갖는다. 조인트 중심 평면으로부터 시작하여 개방측 상에서 연장되는 내부 조인트 부분의 트랙 섹션은 실질적으로 외부 조인트 부분의 부착측 트랙 섹션에 대응한다. 이는, 내부 조인트 부분의 개방측 트랙 섹션이, 이 트랙 섹션의 연관된 중앙 트랙이 이등분 평면에 관하여 외부 조인트 부분의 부착측 트랙 섹션의 중앙 트랙에 대해 경면 대칭이 되도록 구성됨을 의미한다. 이는 트랙 쌍 각각에 적용된다.

일 실시예에 따르면, 중앙 관절 각도 범위에서 트랙 중 적어도 일부 쌍은, 제1 관절 각도 범위 내의 각각의 관절 각도(β)에 대해, 조인트 관절 평면(EB)에서 외부 조인트 부분의 개방측을 향해 이동하는 볼의 개방측 개방 각도(δo)및 조인트 관절 평면(EB)에서 동일한 관절 각도(β)로 외부 조인트 부분의 부착측을 향해 이동하는 볼의 부착측 개방 각도(δa)가 동일한 축방향으로 개방되는 것이 적용되도록 구성될 수 있다. 동일한 축방향을 향하는 개방 각도라 함은, 조인트 관절 평면에서 부착측을 향해 이동하는 볼에 외부 및 내부 볼 트랙으로부터 작용하는 결과적인 힘이, 개방측을 향해 이동하는 볼에 작용하는 결과적인 축방향 힘 성분과 동일한 축방향을 향하는 축방향 힘 성분을 갖는다는 것을 의미한다. 이 구성은 볼 케이지가 각도 이등분 평면에 대해 적어도 대략적으로 제어되는 것을 보장한다. 존재한다면, 트랙의 다른 쌍은 또한, 바람직하게는 본 발명에 따른 트랙 쌍의 마우스 개구와 동일한 축방향을 향하는 마우스 개구를 포함한다. 바람직하게는, 모든 쌍의 트랙은, 조인트 관절 평면에서 각각 보았을 때 조인트가 관절 연결된 경우 모든 볼의 개방 각도(δ)가 동일한 축방향으로 개방되도록 설계된다. 이는 중앙 관절 각도 범위를 추종하는 제2 관절 각도 범위에도 적용될 수 있다. 더욱이, 모든 외부 볼 트랙이 동일하게 설계되고 모든 내부 볼 트랙이 동일하게 설계되는 것이 편리한 제조 프로세스를 위해 바람직하다.

볼의 중심은, 조인트 관절 평면에서 보았을 때, 외부 및 내부 볼 트랙을 따라 이동하는 경우 중심점 라인(A, A')을 획정한다. 바람직한 실시예에 따르면, 중심점 라인(A, A')은 그 길이에 걸쳐 상이한 곡률을 갖는 적어도 2개의 트랙 섹션을 갖는다. 상이한 곡률을 갖는 적어도 2개의 트랙 섹션은, 개방측 섹션 내에 및/또는 부착측 섹션 내에 및/또는 외부 및 내부 볼 트랙의 개방측 및 부착측 섹션 내에 부분적으로 놓일 수 있다.

바람직한 구성에 따르면, 외부 조인트 부분의 볼 트랙의 부착측 트랙 섹션 - 및 이에 따라 내부 조인트 부분의 개방측 트랙 섹션 - 은 각각 상이한 곡률을 갖는 적어도 2개의 부분 섹션을 가지며, 이는 세그먼트라고도 명명될 수 있다.

외부 조인트 부분의 부착측 트랙 섹션의 제1 세그먼트는 제1 곡률 반경(Ra1)을 가질 수 있으며, 이는 특히 부착측 트랙 섹션의 제1 곡률 반경(Ra1)에 대한 피치원 반경(PCR)의 비율이 1.4보다 크도록 구성된다. 제1 세그먼트의 제1 곡률 반경은, 예를 들어 제1 세그먼트 중심(Ma1) 둘레의 제1 원호 섹션에 의해 형성될 수 있으며, 제1 세그먼트 중심(Ma1)은 볼 트랙을 향한 방향으로 길이방향 축으로부터 반경방향 오프셋을 갖는다. 제1 원호 섹션은 바람직하게는 제1 세그먼트 중심(Ma1) 둘레에서 14°내지 22°(14°<γ1<22°)의 제1 트랙 세그먼트 각도(γ1)에 걸쳐 연장된다. 제1 세그먼트 중심점(Ma1)은 조인트 중심 평면(EM)에 위치되거나 그로부터 축방향으로 오프셋될 수 있다.

외부 조인트 부분의 부착측 트랙 섹션의 제2 부분 세그먼트는 제2 곡률 반경(Ra2)을 가질 수 있으며, 이는 특히 부착측 트랙 섹션(22a)의 제2 곡률 반경(Ra2)에 대한 피치원 반경(PCR)의 비율이 1.4보다 작도록 구성된다. 제2 세그먼트의 제2 곡률 반경(Ra2)은 제2 세그먼트 중심(M2a) 둘레에서 제2 원호 섹션에 의해 형성될 수 있으며, 제2 세그먼트 중심(M2a)은 특히 개방측의 방향으로 조인트 중심 평면으로부터 축방향 오프셋을 갖는다. 제2 원호 섹션은 바람직하게는 제2 세그먼트 중심(Ma2) 둘레에서 12°내지 20°(12°<γ2<20°)의 제2 트랙 세그먼트 각도에 걸쳐 연장된다. 위에서 이미 언급한 바와 같이, 내부 조인트 부분의 볼 트랙은 이에 따라 반대 방향으로 설계된다.

바람직한 구성에 따르면, 볼 케이지는 외부 조인트 부분의 내부면에 대해 볼 케이지를 안내하기 위한 구형 외부면, 및 내부 조인트 부분의 외부면에 대해 볼 케이지를 안내하기 위한 구형 내부면을 갖는다. 축방향 오프셋은 구형 외부면의 중심과 구형 내부면의 중심 사이에 제공될 수 있다. 이 조치는 등속 조인트의 각도 운동 중에 양호한 케이지 제어를 보장한다. 그러나, 구형 내부면과 외부면의 중심이 하나의 평면에 놓이는 것도 가능하다. 바람직하게는, 볼 케이지의 구형 외부면과 외부 조인트 부분의 구형 내부면 사이 및/또는 볼 케이지의 구형 내부면과 내부 조인트 부분의 구형 외부면 사이에 반경방향 간극이 제공된다.

바람직한 구성에 따르면, 등속 조인트를 윤활하기 위한 윤활제가 제공되는데, 윤활제는 0.02 내지 0.09(0.02 <μ<0.09), 특히 0.05 내지 0.06(0.05<μ<0.06)의 마찰 계수(μ)를 갖는다.

더욱이, 가능한 구성에 따르면, 다음 중 적어도 하나가 트랙의 적어도 일부 쌍에 적용될 수 있다: 피치원 반경(PCR)과 볼 직경(DB) 사이의 비율은 1.4 내지 2.1이고; 피치원 반경(PCR)과 볼 케이지의 축방향 오프셋 사이의 비율은 5.0 내지 12.5이며; 피치원 반경(PCR)과 제2 트랙 세그먼트 중심(Ma2)의 축방향 오프셋 사이의 비율은 4.0 내지 8.0이고; 피치원 반경(PCR)과 내부 조인트 부분의 연결 프로파일의 직경 사이의 비율은 1.0 내지 1.25이며; 및/또는 피치원 반경(PCR)과 외부 조인트 부분의 외경 사이의 비율은 0.315 내지 0.345이다. 조인트가 이들 비율 중 하나 이상에 따라 설계되면, 특히 콤팩트한 설계가 달성된다.

일반적으로, 서로에 대해 이동하는 등속 조인트의 부분들 사이에 간극이 제공된다. 예를 들어, 조인트는, 이에 제한되는 일 없이, 다음 치수 중 하나 이상을 가질 수 있다: 케이지와 볼 허브(ORC) 사이의 반경방향 간극은, 예를 들어 0.01 mm 내지 0.08 mm일 수 있고; 케이지와 외부 조인트 부분(IRC) 사이의 반경방향 간극은, 예를 들어 0.01 mm 내지 0.08 mm일 수 있으며; 볼과 각각의 볼 트랙(SKR) 사이의 반경방향 간극은, 예를 들어 0 mm 내지 0.05 mm일 수 있고; 및/또는 볼과 볼 케이지의 케이지 윈도우(SKF) 사이의 간극은, 예를 들어 -0.03 mm 내지 0.03 mm일 수 있다.

등속 조인트가 설치되면, 조인트 챔버를 밀봉하기 위해 부트가 제공될 수 있다. 부트는 축방향 힘이 부트에 의해 발생되도록 예하중으로 장착될 수 있고, 이는 내부 조인트 부분과 외부 조인트 부분이 서로 멀어지게 한다. 예인장된 상태에서, 부트는 상기 구성요소들 사이에 존재하는 임의의 유격을 가압하는 축방향 힘 성분을 생성한다. 예를 들어, 토크가 없는 상태에서 높은 토크로의 급격한 부하 변화는, 케이지가 내부 부분, 각각 외부 부분에 대해 부딪히지 않도록 하여 원하지 않는 소음을 방지한다. 예를 들어, 예하중 힘은 30 N 내지 150 N 범위에 있을 수 있다.

본 개시내용의 맥락에서, 트랙 각도(β/2)는 토크 전달 볼 중 하나의 볼 중심에 대한 조인트 중심(M) 둘레의 반경이 조인트 중심 평면(EM)과 둘러싸는 각도인 것으로 이해된다. 조인트의 임의의 각도 위치에서 트랙 각도(β/2)는 일반적으로 조인트 관절 각도(β)의 절반이고, 즉 최대 10°의 트랙 각도(β/2)는, 예를 들어 20°의 조인트 관절 각도에 대응한다.

외부 조인트 부분의 구형 내부면 및/또는 내부 조인트 부분의 구형 외부면에 대한 볼 케이지의 안내로 인해, 등속 조인트는, 외부 조인트 부분과 내부 조인트 부분 사이의 축방향 간극의 한계 내에서의 변위 이동만 허용하는 고정형 조인트 형태로 구성된다. 그러나, 조인트가 플런징 조인트로서 설계되도록, 케이지가 외부 조인트 부분의 내부면과 내부 조인트 부분의 외부면에 대해 축방향으로 제거될 수 있는 것도 고려될 수 있다.

바람직한 실시예는 도면을 참조하여 아래에서 설명한다. 여기에서:
도 1a는 길이방향 단면에서 정렬된 위치에 있는 본 발명에 따른 등속 조인트를 도시하고;
도 1b는 도 1a로부터의 조인트의 상세를 확대도로 도시하며;
도 1c는 도 1a로부터의 조인트의 볼 케이지를 상세하게 도시하고;
도 1d는 길이방향 단면에서 도 1a로부터의 외부 조인트 부분을 도시하며;
도 1e는 길이방향 단면에서 도 1a로부터의 내부 조인트 부분을 도시하고;
도 1f는 추가 세부 사항이 작성된 길이방향 단면에서 도 1a로부터의 외부 조인트 부분을 도시하며;
도 1g는 추가 세부 사항이 작성된 길이방향 단면에서 도 1a로부터의 내부 조인트 부분을 도시하고;
도 2a는 도 1a로부터의 조인트를 정렬된 위치에서, 즉 0°의 관절 각도로 도시하며;
도 2b는 20°의 관절 각도에 의해 관절 연결된 도 1a로부터의 조인트를 도시하고;
도 2c는 40°의 관절 각도에 의해 관절 연결된 도 1a로부터의 조인트를 도시하고;
도 3은 관절 각도(β)(각도)에 걸쳐 개방 각도(δ)(각도)를 보여주는 다이어그램을 도시한다.

도 1a 내지 도 1g, 도 2a 내지 2c 및 도 3은 아래에서 함께 설명된다. 본 발명에 따른 등속 조인트(11)가 도시되어 있다. 등속 조인트(11)는 외부 조인트 부분(12), 내부 조인트 부분(13), 토크 전달 볼(14), 및 볼 케이지(15)를 포함한다. 볼 케이지(15)는 외부 조인트 부분(12)에서 안내되는 구형 외부면(16) 및 내부 조인트 부분(13)에서 안내되는 구형 내부면(17)을 갖는다. 볼(14)은 조인트 중심 평면(EM)에서 볼 케이지(15)의 원주방향으로 분포된 케이지 윈도우(18) 내에 유지된다. 길이방향 축(L12)은 외부 조인트 부분(12)에 표시되고 길이방향 축(L13)은 내부 조인트 부분(13)에 표시된다. 길이방향 축(L12, L13)과 조인트 중심 평면(EM)의 교차점은 조인트 중심(M)을 형성한다.

외부 조인트 부분(12)은 연결 저널(24)이 연결되는 베이스(19), 및 개구(20)를 갖는다. 내부 조인트 부분(13)은, 구동 샤프트(25)의 저널이 회전 고정 방식으로 삽입되어 토크를 절단하는 개구(21)를 갖는다. 본 개시내용에서, 베이스(19)의 위치는 "부착측에 대한" 축방향을 나타내고, 개구(20)의 위치는 "개방측에 대한" 축방향을 나타낸다. 이들 용어는 또한 내부 조인트 부분(13)에 대해 사용되며, 내부 조인트 부분(13)에 대한 샤프트(25)의 실제 연결은 고려되지 않는다. 예를 들어, 디스크 조인트의 경우와 같이, 베이스 대신에 외부 조인트 부분이 부착측으로 개방되도록 설계될 수도 있음을 이해해야 한다.

외부 조인트 부분(12)에는 외부 볼 트랙(22)이 있고 내부 조인트 부분(13)에는 등속 조인트(11)의 내부 볼 트랙(23)이 있다. 외부 볼 트랙(22)과 내부 볼 트랙(23)은 각각 서로 대향하여 위치되며, 각각 토크 전달 볼(14)이 안내되는 한 쌍의 트랙을 서로 공동으로 형성한다. 대향하는 외부 및 내부 볼 트랙(22, 23)은 각각의 길이방향 축(L12, L13) 둘레의 반경방향 평면에 놓일 수 있다. 반경방향 평면은 서로 동일한 각도 거리를 갖는다. 그러나, 원주방향으로 서로 인접한 2개의 쌍의 트랙이 길이방향 축(L12, L13)에 평행한 평행 평면에서 연장되는 것도 생각할 수 있다. 이 구성은 "트윈-볼" 조인트로도 공지되어 있다. 조인트가 관절 연결될 때, 즉 외부 조인트 부분(12)에 대한 내부 조인트 부분(13)의 각도 운동시에, 볼(14)은 조인트 중심 평면(EM)으로부터 적어도 대략적으로 외부 조인트 부분(12)의 길이방향 축(L12)과 내부 조인트 부분(13)의 길이방향 축(L13) 사이의 각도 이등분 평면으로 안내된다. 적어도 대략적으로 라고 함은, 볼(14)의 볼 중심에 의해 획정된 평면이 각도 이등분 평면 둘레에서 ±10%의 각도 범위 내에 있고, 특히 그에 대응할 수 있음을 의미한다.

내부 볼 트랙의 형상에 적어도 대체로 대응하는 외부 볼 트랙(22)의 형상은 특히 도 1d 및 도 1g에서 볼 수 있다. 볼(14)은 외부 조인트 부분(12)에서 외부 볼 트랙(22)과 접촉하고 내부 조인트 부분(13)에서 내부 볼 트랙(23)과 접촉한다. 볼(14)은, 길이방향 단면에서, 외부 볼 트랙(22)과의 접촉 영역에서 외부 접촉 라인(K) 및 내부 볼 트랙(23)과의 접촉 영역에서 내부 접촉 라인(K')을 형성한다. 볼(14)은 볼 트랙(22, 23)의 트랙 베이스에서 접촉하는 것으로 도시되어 있지만, 반드시 필수적일 필요는 없다. 따라서, 외부 및 내부 접촉 라인(K, K')은, 도시된 바와 같이, 트랙 베이스에, 즉 길이방향 축(L12, L13)을 포함하는 반경방향 평면에 또는 길이방향 축에 평행한 평면에 위치될 수 있다. 외부 및 내부 볼 트랙(22, 23)을 따라 이동할 때, 볼(14)의 중심은 각각 중심점 라인(A, A')을 획정한다. 중심점 라인(A, A')은 각각의 접촉 라인(K, K')에 평행하게 연장된다. 볼 트랙(22, 23)을 설명하기 위해, 트랙 베이스의 접촉 라인(K, K') 또는 조인트의 각도 운동 동안 볼 중심들의 합계에 의해 획정되는 중심점 라인(A, A')을 참조할 수 있다. 볼 중심선(A)은 외부 조인트 부분(12)의 외부 볼 트랙(22)을 따른 볼(14A)의 볼 중심선이고, A'는 내부 조인트 부분(13)의 대응하는 내부 볼 트랙(23)의 볼 중심선이다.

본 실시예에서, 축방향 오프셋은 구형 외부면(16)의 중심(M16)과 볼 케이지(15)의 구형 내부면(17)의 중심(M17) 사이에 제공된다. 이는 등속 조인트의 각도 운동 중에 양호한 케이지 제어를 보장한다. 볼 케이지(15)의 구형 내부면(17)과 내부 조인트 부분(13)의 구형 외부면 사이 뿐만 아니라 볼 케이지(15)의 구형 외부면(16)과 외부 조인트 부분(12)의 구형 내부면 사이에 간극이 임의로 제공된다. 케이지(15)와 내부 조인트 부분(13) 사이 및/또는 케이지(15)와 외부 조인트 부분(12) 사이의 반경방향 간극은, 예를 들어 0.01 mm 내지 0.08 mm일 수 있다. 볼(14)과 각각의 볼 트랙(22) 사이의 반경방향 간극(S14r)은, 예를 들어 0 mm 내지 0.05 mm일 수 있다. 볼(14)과 볼 케이지(15)의 케이지 윈도우(18) 사이의 축방향 간극(S14a)은, 예를 들어 -0.03 mm 내지 0.03 mm일 수 있다.

외부 영향에 대해 조인트를 밀봉하기 위해, 부트 또는 다이아프램 부트와 같은 밀봉 요소가 제공된다. 밀봉 요소에 의해 둘러싸인 조인트 챔버는 바람직하게는 적어도 부분적으로 윤활제로 채워진다. 윤활제는, 예를 들어 0.02 내지 0.09(0.02<μ<0.09), 특히 0.05 내지 0.06(0.05<μ<0.06) 사이의 마찰 계수(μ)를 가질 수 있다.

더욱이, 등속 조인트(11)는 트랙(22, 23)의 쌍 중 적어도 일부에 대해 다음 특징 중 하나 이상이 충족되도록 설계될 수 있다: 피치원 반경(PCR)과 볼 직경(D14) 사이의 비율은 1.4 내지 2.1이고; 피치원 반경(PCR)과 볼 케이지의 축방향 오프셋 사이의 비율은 5.0 내지 12.5이며; 피치원 반경(PCR)과 제2 트랙 세그먼트 중심(Ma2)의 축방향 오프셋 사이의 비율은 4.0 내지 8.0이고; 피치원 반경(PCR)과 내부 조인트 부분의 연결 프로파일의 직경 사이의 비율은 1.0 내지 1.25이며; 및/또는 피치원 반경(PCR)과 외부 조인트 부분의 외경 사이의 비율은 0.315 내지 0.345이다.

이하에서, 본 발명에 따른 등속 조인트의 특별한 특징, 특히 볼 트랙(22, 23)의 설계에 대해 상세히 설명된다. 다음의 정의는 각각 본 발명에 따른 등속 조인트 및 볼 트랙의 설계의 맥락에 적용된다.

조인트 관절 각도(β)는 외부 조인트 부분(12)의 길이방향 축(L12)과 내부 조인트 부분(13)의 길이방향 축(L13) 사이에 포함되는 각도를 정의한다. 조인트가 정렬될 때, 조인트 관절 각도(β)는 0이다.

트랙 각도(β/2)는 볼 중심에 대한 조인트 중심(M) 둘레의 반경이 조인트 중심 평면(EM)과 둘러싸는 각도를 정의한다. 트랙 각도(β/2)는 항상 조인트의 임의의 각도 위치에서 조인트 관절 각도(β)의 절반이다.

개방 각도(δ)는 각각 제1 볼 트랙(22) 및 제2 볼 트랙(23)과의 접점에서 볼(14)에 대한 접선(T, T')에 의해 둘러싸인 각도를 정의한다. 본 개시내용의 체계는 관절 각도의 기술적으로 가능한 범위에 걸쳐 다양한 값을 취할 수 있는 개방 각도가 대체로 δ로 지정되도록 하는 것이다; 선택된 특정 관절 각도는 각각의 관절 각도 및 볼의 위치 표시(예를 들어, 0도의 관절 각도에서의 개방 각도에 대해 δ0 또는 20°의 관절 각도에서 개방측 볼의 개방 각도에 대해 δ20o)로 보완될 수 있다.

개방 각도(δ)의 증가 비율(S)은 조인트(11)의 관절(β)에 걸쳐 개방 각도(δ)의 변화로 정의된다(S = Δδ/Δβ).

중심 평면(EM)은 조인트가 정렬될 때 토크 전달 볼(14)의 볼 중심에 의해 정의된다.

조인트가 정렬될 때 볼(14)의 중심이 놓이는 직경은 피치원 직경(PCD)으로 명명된다. 따라서, 조인트가 정렬될 때 볼(15)의 중심이 놓이는 반경은 피치원 반경(PCR)으로 명명된다.

도 1d는 서로 등거리에 있는 중심점 라인(A)과 접촉 라인(K)을 갖는 외부 조인트 부분(12)을 도시한다.

본 실시예의 등속 조인트(11)는 각각 6개의 볼(14)과 6쌍의 트랙(22, 23)을 포함하고, 다른 개수가 고려될 수 있다는 것이 이해된다. 외부 조인트 부분(12)의 중심점 라인(A)은, 개방측에서 시작하여 부착측을 향해, 조인트 중심 평면(EM)까지 연장되는 개방측 섹션(Ao), 및 개방측 섹션(Ao)에 연속적으로 인접한 부착측 섹션(Aa)을 갖는다. 따라서, 내부 조인트 부분(13)의 중심점 라인(A')은, 개방측에서 시작하여 부착측을 향해, 개방측 섹션(Ao') 및 연속적으로 인접한 부착측 섹션(Aa')을 갖는다.

등속 조인트(11)의 트랙(22, 23)의 적어도 일부 쌍은, 제1 관절 각도 범위(β1)내에서 관절 각도(β)에 걸쳐 개방 각도(δ)의 제1 평균 개방 각도 증가(S1)가 제2 관절 각도 범위(β2)내에서 제2 평균 개방 각도 증가(S2)보다 크도록 설계된다. 개방 각도에 대한 보다 상세한 내용은 도 3과 관련하여 아래에서 설명된다.

도 1d 내지 도 1g는 외부 조인트 부분(12)의 외부 볼 트랙(22) 및 내부 조인트 부분(13)의 내부 볼 트랙(23)의 트랙 형상의 추가 세부 사항을 도시한다.

외부 조인트 부분(12)의 부착측 트랙 섹션(22a)은 각각 2개의 세그먼트(22a1, 22a2)를 갖고 있음을 알 수 있다. 외부 조인트 부분(12)의 부착측 트랙 섹션(22a)의 제1 세그먼트(22a1)는 조인트 중심 평면(EM)으로부터 20°의 조인트 관절 각도에 대응하는 10°의 트랙 각도(β/2)에 걸쳐 연장된다. 제1 부착측 트랙 세그먼트(22a1)는 제1 세그먼트 중심(Ma1) 둘레에 제1 곡률 반경(Ra1)을 갖는다. 곡률 반경(Ra1)은 피치원 반경(PCR)보다 작고, 제1 곡률 반경(Ra1)에 대한 피치원 반경(PCR)의 비율은 특히 1.4보다 클 수 있다. 제1 세그먼트 중심(Ma1)은 조인트 중심 평면(EM)에 위치되고 연관된 볼 트랙(22)을 향한 방향으로 길이방향 축(L12)으로부터 반경방향 오프셋(Or1)을 갖는다. 제1 트랙 세그먼트(22a1)는 제1 세그먼트 중심(Ma1) 둘레에서 제1 트랙 세그먼트 각도(γ1)에 걸쳐 연장되고, 트랙 세그먼트 각도(γ1)는 특히 14°내지 22°일 수 있다.

제1 트랙 세그먼트(22a1)는 제2 트랙 세그먼트(22a2)에 의해 연속적으로 인접된다. 외부 조인트 부분(12)의 부착측 트랙 세그먼트(22a2)는 제2 세그먼트 중심(Ma2) 둘레에서 제2 곡률 반경(Ra2)을 갖는다. 제2 곡률 반경(Ra2)은 제1 곡률 반경(Ra1)보다 크고, 부착측 트랙 세그먼트(22a)의 제2 곡률 반경(Ra2)에 대한 피치원 반경(PCR)의 비율은 1.4보다 작을 수 있다. 부착측 제2 트랙 세그먼트(22a2)의 세그먼트 중심(Ma2)은 길이방향 축(L12) 상에 놓여 있고, 개방측을 향한 방향으로 축방향 오프셋(O2a)에 의해 조인트 중심(M)으로부터 축방향 오프셋되고, 원 중심(Ma)의 반경방향 오프셋을 갖는 다른 구성도 고려될 수 있다. 제2 트랙 세그먼트(22a2)는, 특히 12°내지 20°일 수 있는, 제2 세그먼트 중심(Ma2) 둘레의 제2 트랙 세그먼트 각도(γ2)에 걸쳐 연장된다. 도 1e 및 도 1g에서 알 수 있는 바와 같이, 내부 조인트 부분(13)의 볼 트랙(23)은 대응하게 반대로 설계된다.

따라서, 본 발명의 등속 조인트의 볼 트랙(22, 23)은, 이에 제한되는 일 없이, 총 2개의 곡률 변화를 갖는다. 이 맥락에서, 곡률 변화는 수학적 의미에서 중심점 라인(A, A')의 임의의 구배 변화를 의미한다.

제1 곡률 변화점(P1)은 개방측 트랙 섹션(22o)과 부착측 트랙 섹션(22a) 사이에 형성된다. 곡률 변화점(P1)은 조인트 중심 평면(EM)에 위치된다. 곡률 변화점(P1)을 통해 연장되는 접선은 길이방향 축(L12)에 평행하다. 개방측 섹션(22o)은, 이에 제한되는 일 없이, 길이방향 축(L12)에 평행한 직선에 의해 형성되고; 또한, 개방측 섹션이 원호 또는 고차 곡선에 의해 형성될 수 있다는 것이 고려될 수 있다. 제2 곡률 변화점(P2)은 제1 및 제2 부착측 트랙 세그먼트(22a1, 22a2) 사이에 형성된다.

본 발명에 따른 등속 조인트(11)의 내부 조인트 부분(13)은 외부 조인트 부분(12)의 볼 중심점 라인(A)에 상보적인 볼 중심점 라인(A')을 갖는다. 이는, 내부 조인트 부분(13)의 볼 중심점 라인(A')이, 조인트 중심 평면(EM)에 대해, 각각 외부 조인트 부분(12)의 길이방향 축(L12)과 내부 조인트 부분(13)의 길이방향 축(L13) 사이의 각도 이등분 평면에 대해 외부 조인트 부분(12)의 볼 중심점 라인(A)에 경면 대칭임을 의미한다. 따라서, 반복을 피하기 위해, 내부 조인트 부분(13)의 볼 중심점 라인(A')의 경로에 대한 외부 조인트 부분(12)의 볼 트랙(22)의 설명과 관련하여 제공된 설명을 참조한다.

도 2a 내지 도 2c는 상이한 각도 위치에서 등속 조인트(11)를 도시하는데, 도 2a는 동축으로 정렬된 외부 조인트 부분(12)과 내부 조인트 부분(13), 즉 관절 각도(β)= 0°인 상태를 도시하고, 도 2b는 관절 각도가 20°인 상태를 도시하며, 도 2c는 관절 각도가 40°인 상태를 도시한다. 조인트의 관절 각도가 상이하면 개방 각도가 상이해진다. 개방 각도(δ)는 각각의 볼(14) 상의 외부 접촉 라인(K)에 적용된 외부 접촉 라인 접선(T) 및 상기 볼(14)의 내부 접촉 라인(K')에 적용된 내부 접촉 라인 접선(T')에 의해 각각 둘러싸여 있다.

도 2a에서, 0도의 관절 각도(β)에서 외부 접촉 라인(K)에 적용된 외부 중앙 접촉 라인 접선(T) 및 내부 접촉 라인(K')에 적용된 내부 중앙 접촉 라인 접선(T')은 서로 평행하게 연장되고, 즉 조인트가 정렬될 때, 개방 각도(δ0)는 0도라는 것을 알 수 있다. 그러나, 조인트가 정렬될 때 개방 각도(δ)는 0보다 큰, 예를 들어 0도 내지 8도인 것이 가능하다. 조인트가 정렬될 때 작은 개방 각도(δ0)로 인해, 볼(14) 상에 볼 트랙(22, 23)으로부터 작은 축방향 힘만이 작용하여 조인트에 대한 마찰을 감소시킨다.

더욱이, 도 2b 및 도 2c에서, 외부 및 내부 볼 트랙(22, 23)은, 조인트 관절 평면에서, 조인트 중심 평면(EM)에서 시작하여 개방측을 향해 이동하는 볼(14o)(도면의 하반부)에서, 뿐만 아니라 조인트 중심 평면(EM)에서 시작하여 부착측을 향해 이동하는 볼(14a)(도면의 상반부)에서 모두 동일한 축방향으로 개방되는 개방 각도(δ)가 발생되도록 설계된다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이는, 볼(14) 상에 볼 트랙(22, 23)으로부터의 개방 각도(δ)에 의해 작용하는 결과적인 축방향 힘이 동일한 축방향으로 작용함을 의미한다.

여기서, 제1 관절 각도 범위는 조인트 중심 평면(EM) 둘레에서 최대 플러스 마이너스 20도(β=0°±20°)의 관절 각도, 즉 -20° 내지 +20°(-20°<β1< 20°)의 관절 각도 범위(β1)를 포함하는 것으로 정의된다. 인접한 제2 관절 각도 범위(β2)는 절대값에 관하여 20도보다 큰 관절 각도(β), 즉 20°보다 큰 관절 각도(β)와 -20°미만의 관절 각도(β)(β<-20°또는 β> 20°)를 포함한다.

관절 각도(β)가 20°인 경우(도 2b), 조인트 관절 평면에서 개방측을 향해 이동하는 볼(14o)에서, 외부 접선(T20o)과 내부 접선(T20o') 사이에 제1 개방 각도(δ20o)가 형성되고, 이 개방 각도는 본 실시예에서 특히 약 20°인 반면, 조인트 관절 평면에서 부착측을 향해 이동하는 볼(14a)에서, 외부 접선(T20a)과 내부 접선(T20a') 사이에 제2 개방 각도(δ20a)가 형성되며, 이 개방 각도는 특히 약 10°이다.

40°의 더 큰 관절 각도(β)(도 2c)에서, 개방측 및 부착측 볼(14o, 14a) 상의 개방 각도(δ40o, δ40a)는 관절 각도가 20°인 실시예보다 본 실시예에서 각각 더 크다. 특히, 개방측 볼(14o) 상의 개방 각도(δ40o)는 약 40°이고, 부착측 볼(14a) 상의 개방 각도(δ40a)는 약 20°이다.

언급된 관절 각도(β)에 대한 언급된 개방 각도(δ)는 예시적이며 선택된 트랙 형태에 따라 좌우된다는 것을 이해해야 한다.

아래에서, 트랙(22, 23)의 쌍의 가능한 구성이 관절 각도(β)(각도)에 걸쳐 개방 각도(δ)(각도)를 도시하는 도 3에 따른 다이어그램을 사용하여 설명된다. 여기서, 조인트가 각을 이룰 때 외부 조인트 부분(12)의 부착측을 향해 이동하는 볼(14)의 개방 각도(δ)는 음의 관절 각도(β)에 표시된다. 따라서, 조인트가 각을 이룰 때 외부 조인트 부분(12)의 개방측으로 이동하는 볼(14)의 개방 각도(δ)는 양의 관절 각도(β)에 표시된다. 0과 50°사이의 관절 각도(β)에 대한 각도 범위의 하부 점선은 본질적으로 도 1 내지 2에 따른 트랙 쌍의 본 발명에 따른 구성을 반영한다. 0 내지 50°사이의 관절 각도(β)에 대한 상부 점선은 본 발명에 따른 개방 각도(δ)의 경로에 대한 예시적인 상한선을 나타낸다. 하부 점선과 상부 점선 사이에는, 조인트의 관절 연결시에 외부 조인트 부분(12)의 부착측을 향해 이동하는 볼(14)에 대해 추가의 예시적인 구성이 실선으로 도시되어 있다.

모든 예시에 대한 공통점은, 조인트가 정렬될 때(β=0°) 개방 각도(δ)가 0(δ=0°)이라는 것이다. 하부 점선에 따른 트랙 쌍의 경우, 제1 부착측 트랙 세그먼트(22a1, 23a1)에 대한 제1 평균 개방 각도 증가(S1)는 0.5이고, 즉, 관절 각도(β)= -10°인 경우, 개방 각도(δ)는 5°에 이르고 관절 각도(β)= -20°인 경우, 개방 각도(δ)는 10°에 이른다. 바람직하게는, 개방 각도(δ)는 제1 부착측 트랙 세그먼트(22a1, 23a1) 내에서 적어도 10도만큼 증가한다(δ20 - δ0 ≥ 10°). 제2 부착측 트랙 세그먼트(22a1, 23a1)에서, 즉 20°보다 큰 관절 각도로부터, 개방 각도(δ)는 하부 점선 구성에서 10°로 일정하게 유지되며, 즉 개방 각도의 증가(S2)는 0이다.

트랙(22, 23)의 쌍의 부착측 섹션(22a, 23a)의 임의의 다른 구성이 고려될 수 있으며, 결과적으로 2개의 점선 사이의 관절 각도(β)에 걸쳐 개방 각도(δ)의 경로가 초래된다. 예를 들어, 절대값과 관련하여, 제1 부착측 트랙 세그먼트(22a1, 23a1) 내에서 최대 15°의 관절 각도에 대한 제1 평균 개방 각도 증가(S1)는 2.0일 수 있고, 즉 관절 각도(β)= -10°인 경우, 개방 각도(δ)는 20°이며 관절 각도(β)= -15°인 경우, 개방 각도(δ)는 30°(상부 점선)이다. 제2 부착측 트랙 세그먼트(22a1, 23a1)에서, 개방 각도(δ)는 더 증가할 수 있지만, 예를 들어 0.5 미만의 더 낮은 구배 비율(S2)을 갖는다.

트랙(22, 23)의 쌍의 개방측 섹션(22o, 23o)은, 본 실시예에서, 조인트의 관절 각도(β)가 증가함에 따라 개방 각도(δ)가 지속적으로 증가하도록 구성된다. 이는, 관절 각도(β)= 10°인 경우, 개방 각도(δ)는 10°이고, 관절 각도(β)= 20°인 경우, 개방 각도(δ)는 20°이며, 기타등등(점선)임을 의미한다. 이 구성에 따르면, 제1 관절 각도 범위 내의 각각의 관절 각도(β)에 대해, 조인트 관절 평면(EB)에서 외부 조인트 부분(12)의 개방측으로 이동하는 볼(14)의 개방측 개방 각도(δo)및 조인트 관절 평면(EB)에서 동일한 관절 각도(β)로 외부 조인트 부분(12)의 부착측을 향해 이동하는 볼(14)의 부착측 개방 각도(δa)는 동일한 축방향으로 개방된다.

등속 조인트에 대한 전체적인 결과는, 개방 각도(δ)가 조인트 중심 평면(EM) 둘레에서 최대 20도의 중앙 관절 각도 범위 내에서 비교적 급격히 증가하여, 여기서 볼 케이지(15)의 신뢰성 있는 케이지 제어가 보장된다는 것이다. 그러나, 개방 각도(δ)의 증가는 20도 초과의 더 큰 관절 각도(β)에서 다시 감소하고, 특히 중앙 관절 각도 범위에서 보다 작기 때문에, 볼(14)은 이들 큰 관절 각도(β)에서도 내부 조인트 부분(13)에서 신뢰성 있게 안내되는 상태를 유지하고 내부 조인트 부분(13)의 볼 트랙(23)으로부터 축방향으로 약간만 빠져나간다.

11 등속 조인트
12 외부 조인트 부분
13 내부 조인트 섹션
14 볼
15 볼 케이지
16 구형 외부면
17 구형 내부면
18 윈도우
19 부착측
20 개방측
21 개구
22 외부 볼 트랙
22a, 22o 트랙 섹션
23 내부 볼 트랙
23a, 23o 트랙 섹션
24 저널
25 구동 샤프트
A, A' 중심점 라인
Aa, Ao 중심점 라인
R 반경
M 조인트 중심
EM 조인트 중심 평면
T, T' 접선
β 조인트 관절 각도
δ 개방 각도

Claims

등속 조인트로서,
길이방향 축(L12) 및 외부 볼 트랙(22)을 갖는 외부 조인트 부분(12)으로서, 부착측과 개방측을 갖는 것인 외부 조인트 부분(12),
길이방향 축(L13) 및 내부 볼 트랙(23)을 갖는 내부 조인트 부분(13)으로서, 각각 외부 볼 트랙(22) 및 내부 볼 트랙(23)은 서로 한 쌍의 트랙(22, 23)을 형성하는 것인 내부 조인트 부분(13),
각 쌍의 트랙(22, 23)에 있는 토크 전달 볼(14),
외부 조인트 부분(12)과 내부 조인트 부분(13) 사이에 배치되고 토크 전달 볼(14) 중 적어도 하나를 각각 수용하는 원주방향으로 분포된 케이지 윈도우(18)를 포함하는 볼 케이지(15)를 포함하고,
볼(14)은, 내부 조인트 부분(13)과 외부 조인트 부분(12)의 길이방향 축(L12, L13)이 동축으로 정렬될 때 볼 케이지(15)에 의해 조인트 중심 평면(EM)을 획정하며, 2개의 길이방향 축(L12, L13)은 0도(0°)가 아닌 관절 각도(β)에서 조인트 관절 평면(EB)을 획정하고;
조인트 관절 평면(EB)에서 보았을 때, 등속 조인트(11)의 임의의 각도 위치에서, 개방 각도(δ)는 외부 볼 트랙(22)과 볼(14) 사이의 외부 접점에서 외부 볼 트랙(22)에 적용되는 외부 접선(T)과, 내부 볼 트랙(23)과 볼(14) 사이의 내부 접점에서 내부 볼 트랙(23)에 적용되는 내부 접선(T')사이에 형성되며,
볼(14)의 중심은 각각 외부 및 내부 볼 트랙(22, 23)을 따라 이동할 때 중심점 라인(A, A')을 획정하고,
또한, 20도 미만(-20°<β<20°)의 관절 각도(β)를 포함하는 제1 관절 각도 범위가 획정되며, 20도 초과(β< -20°및 β> 20°)의 관절 각도(β)를 포함하는 제2 관절 각도 범위가 획정되고,
트랙(22, 23)의 쌍 중 적어도 일부는:
- 조인트 관절 평면(EB)에서 외부 조인트 부분(12)의 부착측을 향해 이동하는 볼(14)의 부착측 개방 각도(δa)는 관절 각도(β)가 증가함에 따라 제1 관절 각도 범위 내에서 증가하고, 부착측 개방 각도(δa)의 부착측 제1 평균 개방 각도 증가(S1)는 제1 관절 각도 범위 내에서 관절 각도(β)에 걸쳐 획정되며,
- 제1 관절 각도 범위의 부착측 제1 평균 개방 각도 증가(S1)는 제2 관절 각도 범위의 부착측 제2 평균 개방 각도 증가(S2)보다 크도록 구성되는, 등속 조인트.
제1항에 있어서,
부착측 제1 평균 개방 각도 증가(S1)는 0.5보다 크고, 및/또는
부착측 제2 평균 개방 각도 증가(S2)는 0.5보다 작은 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제1항 또는 제2항에 있어서,
트랙(22, 23)의 쌍 중 적어도 일부는:
- 0도의 관절 각도(β= 0°)에서, 개방 각도(δ)는 적어도 0도(δ≥ 0°) 및/또는 8도 미만(δ< 8°), 특히 4도 미만(δ< 4°)이도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
트랙(22, 23)의 쌍 중 적어도 일부는 부착측 개방 각도(δa)가 제2 관절 각도 범위 내에서 관절 각도(β)에 걸쳐 가변적이 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
트랙(22, 23)의 쌍 중 적어도 일부는, 제2 관절 각도 범위 내의 임의의 관절 각도(β)에 대해, 조인트 관절 평면(EB)에서 외부 조인트 부분(12)의 개방측을 향해 이동하는 볼(14)의 개방측 개방 각도(δo)및 조인트 관절 평면(EB)에서 동일한 관절 각도(β)로 외부 조인트 부분(12)의 부착측을 향해 이동하는 볼(14)의 부착측 개방 각도(δa)가 동일한 축방향으로 개방되는 것이 적용되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
외부 조인트 부분(12)의 볼 트랙(22)은, 그 길이에 걸쳐, 개방측 트랙 섹션(22o) 및 부착측 트랙 섹션(22a)을 각각 포함하고,
외부 조인트 부분(12)의 볼 트랙(22)의 부착측 트랙 섹션(22a)은 상이한 곡률을 갖는 적어도 2개의 세그먼트(22a1, 22a2)를 각각 갖는 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제6항에 있어서,
외부 조인트 부분(12)의 부착측 트랙 섹션(22a)의 제1 세그먼트(22a1)는 제1 곡률 반경(Ra1)을 가지며,
부착측 트랙 섹션(22a)의 제1 곡률 반경(Ra1)에 대한 피치원 반경(PCR)의 비율은 1.4보다 큰 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제7항에 있어서,
제1 세그먼트(22a1)의 제1 곡률 반경(Ra1)은 제1 세그먼트 중심(Ma1) 둘레의 제1 원호 섹션에 의해 형성되고, 제1 세그먼트 중심(Ma1)은 조인트 중심 평면(EM)에 배치되고 볼 트랙(22)을 향한 방향으로 길이방향 축(L12)으로부터 반경방향 오프셋을 포함하는 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
외부 조인트 부분(12)의 부착측 트랙 섹션(22a)의 제2 세그먼트(22a2)는 제2 곡률 반경(Ra2)을 가지며,
부착측 트랙 섹션(22a)의 제2 곡률 반경(Ra2)에 대한 피치원 반경(PCR)의 비율은 1.4보다 작은 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제9항에 있어서,
제2 세그먼트(22a2)의 제2 곡률 반경(Ra2)은 제2 세그먼트 중심(Ma2) 둘레의 제2 원호 섹션에 의해 형성되고, 제2 세그먼트 중심(Ma2)은 개방측을 향한 방향으로 조인트 중심 평면(EM)으로부터의 축방향 오프셋을 포함하는 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
볼 케이지(15)는 외부 조인트 부분(12)의 내부면에 대해 볼 케이지(15)를 안내하기 위한 구형 외부면(16)과 내부 조인트 부분(13)의 외부면에 대해 볼 케이지(15)를 안내하기 위한 구형 내부면(17)을 갖고,
축방향 오프셋은 구형 외부면(16)의 중심과 구형 내부면(17)의 중심 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
등속 조인트(11)를 윤활하기 위해 윤활제가 제공되고, 윤활제는 0.02 내지 0.09(0.02 < μ <0.09), 특히 0.05 내지 0.06(0.05 < μ <0.06)의 마찰 계수(μ)를 갖는 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
트랙(22, 23)의 적어도 몇 쌍은 제1 원호 섹션이 제1 세그먼트 중심(Ma1) 둘레에서 14°내지 22°(14°<γ1<22°)의 제1 트랙 세그먼트 각도(γ1)에 걸쳐 연장되도록 구성되고, 및/또는
제2 원호 섹션은 제2 세그먼트 중심(Ma2) 둘레에서 12°내지 20°(12°<γ2<20°)의 제2 트랙 세그먼트 각도(γ2)에 걸쳐 연장된다는 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
트랙(22, 23)의 쌍 중 적어도 일부에 다음, 즉
피치원 반경(PCR)과 볼 직경(D14) 사이의 비율이 1.4 내지 2.1이라는 점;
피치원 반경(PCR)과 볼 케이지(15)의 축방향 오프셋 사이의 비율이 5.0 내지 12.5이라는 점;
피치원 반경(PCR)과 제2 트랙 세그먼트 중심(Ma2)의 축방향 오프셋 사이의 비율은 4.0 내지 8.0이라는 점;
피치원 반경(PCR)과 내부 조인트 부분(13)의 연결 프로파일의 직경(D13i) 사이의 비율이 1.0 내지 1.25이라는 점;
피치원 반경(PCR)과 외부 조인트 부분(12)의 외경(D12o) 사이의 비율이 0.315 내지 0.345라는 점 중 적어도 하나가 적용되는 것을 특징으로 하는, 등속 조인트.