KR20230015703A - 크로스 그루브 등속 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크로스 그루브 등속 조인트에 관한 것으로서, 더상세하게는 고정식(Fixed Type) 구조를 적용시켜 백래쉬를 저감하는 조인트 구조로 대응 가능하며, 트랙 길이를 증대시키면서 고절각 구현이 가능하도록 하여 고객사의 요구를 충족할 수 있으며, 조립성이 우수하여 생산성 향상으로 원가 절감을 제공할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.
본 발명은, 내면에 크로스 방향으로 웹부분 사이에 복수의 내측트랙이 형성되는 외륜과; 상기 외륜 내부에 수용되며 외면에 상기 외측트랙과 크로스 방향으로 웹부분 사이에 복수의 외측트랙이 형성되는 내륜과; 상기 외륜과 내륜의 그루브 사이에 수용되며 외륜과 내륜 사이의 힘 전달을 담당하는 복수의 볼들과; 상기 외륜과 내륜 사이에 배치되며 상기 볼의 이동 영역을 정의하도록 웹 사이로 윈도우가 구비되는 케이지를 포함하여서 된 등속조인트에 있어서, 외륜의 내경이 구면 형상으로 형성되어 구면으로 형성되는 케이지의 외경과 구면 접촉하고, 내륜의 외경이 구면 형상으로 형성되어 구면으로 형성되는 케이지의 내경과 구면접촉하는 것을 특징으로 하는 크로스 그루부 등속 조인트.

Description

크로스 그루브 등속 조인트{A cross groove constant velocity joint}

본 발명은 크로스 그루브 등속 조인트에 관한 것으로서, 더 상세하게는 고정식(Fixed Type) 구조를 적용시켜 백래쉬를 저감하는 조인트 구조로 대응 가능하며, 트랙 길이를 증대시키면서 고절각 구현이 가능하도록 하여 고객사의 요구를 충족할 수 있으며, 조립성이 우수하여 생산성 향상으로 원가 절감을 제공할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.

일반적으로 조인트는 회전축의 각도가 서로 다른 회전축에 회전동력(토크)을 전달한다.

등속 조인트는 구동축과 피동축의 교차각이 큰 경우에도 등속으로 원활하게 동력을 전달할 수 있기 때문에 독립 현가 방식의 구동축에 주로 사용되는데, 변속기측(인보드 측)은 트라이포드식 등속 조인트나 슬라이드식 볼타입 등속 조인트 등이 주로 사용되고, 휠측(아웃보드 측)은 고정식 볼타입 등속 조인트가 주로 사용된다.

슬라이드식 볼타입 등속 조인트의 일종인 크로스 그루브 조인트는, FF 타입의 전륜 구동차량의 구동축인 경우에는 변속기측에만 적용되지만, FR 타입의 후륜 구동차량의 구동축인 경우에는 변속기측과 휠측 양쪽 모두에 적용된다.

일반적으로 크로스 그루브 조인트는, 내부 표면상에 형성된 다수의 그루브를 가진 외륜과, 외부 표면상에 형성된 다수의 그루브를 가진 외륜을 포함하여 이루어지며, 외륜의 그루브와 내륜의 그루브는 서로 한쌍을 이루면서 형성되고, 조인트의 회전축 또는 중심을 기준으로 서로 반대방향으로 비스듬하게 형성되는 구조로 이루어진다.

그 예로 미국 특허공개 US 2009/0087250를 들 수 있다.

이와 같은 구조에서 외륜에 형성된 그루브의 중심선은 외륜의 중심축선과 소정 각도를 형성하고, 상호 인접한 그루브는 서로 정반대 방향으로 경사지게 배치되되, 각의 크기는 동일하다.

또한, 위와 같은 구조는 내륜에서도 동일하게 구현된다.

외륜과 내륜 사이에는 볼이 배치되어, 외륜과 내륜 사이의 동력을 전달하고, 또한, 외륜과 내륜 사이에는 볼을 잡아주는 케이지가 마련되어 있어서 볼의 이탈을 방지하면서 볼의 이동영역을 정의한다.

이 상태에서 내륜과 연결되는 입력축과 외륜과 연결되는 출력축 사이에 절각이 되어도 등속으로 동력이 전달될 수 있다.

차량에 후륜 조향 장치(RWS-Rear Wheel Steering) 개념이 적용되는 경우 후륜바퀴의 절각에 따른 고절각조인트가 필요함과 동시에 백래쉬가 작은 조인트가 필요하게 된다.

종래의 후륜구동차(RWD)의 경우 소음, 진동 저감을 위하여 회전방향의 백래쉬(Back lash)가 낮은 크로스 그루브 조인트(CGJ-Cross Groove Joint)를 휠측과 변속기측에 적용하고 있다.

크로스 그루브 조인트의 특징은 축 방향으로 움직이는 습동형 조인트면서 낮은 백래쉬가 유지가 될 수 있도록 크로스 그루브 형상을 이루고 있다.

최근에는 차량의 유턴(U-Turn)시 최대한 짧은 선회 반경을 가짐으로서 운전자의 편의성과 연비향상 등을 추구하는 방향으로 발전되고 있다.

이러한 고객 만족을 위해 향후 신차종에는 RWS(Rear Wheel Steer - 후륜 조향 보조 장치)가 적용되어 후방측 구동바퀴의 조향이 이루어지게 되므로 휠측 등속조인트의 꺽임각도 증대가 요구되고 있다.

이러한 요구를 크로스 크루브 등속조인트의 고정식 볼타입 제품이 만족시키고 있다.

종래 미국특허 US 5647800호 에서는 외륜의 내경이 구면 형상을 가지면서 구면 형상의 케이지와 구면 접촉되고, 구면 형상의 케이지 내경과 구면 형상 내륜의 외경이 비접촉되는 크로스 크루브 등속조인트가 알려져 있다.

또, 외륜의 내경이 원통 형상을 가지면서 구면 형상의 케이지와 일부 접촉 또는 비접촉되고, 구면 형상의 케이지 내경과 구면 형상 내륜의 외경이 접촉되는 구조도 알려져 있다.

상기한 종래 특허는 고정형이므로 볼 조립 방식이 외륜과 케이지, 내륜이 조립된 상태에서 내륜을 볼 조립 각도로 꺽은 후에 케이지에 볼을 조립하는 방식이다.

종래 특허의 두가지 형상은 크로스 그루브 조인트의 크로스된 내륜과 외륜의 트랙에 볼 조립시 내륜 및 외륜의 케이지 플랜(Gage Plan)에 볼 센터가 잘 맞을 수 있도록 내륜이 종방향으로 움직이거나 케이지와 구면 접촉은 하지만, 외륜 원통부에서 원활히 움직이게 함으로써 볼 조립이 이루어지도록 하고 있다.

하지만, 종래 알려진 상기한 특허의 두가지 형상은 실질적인 고정식의 등속조인트로 볼 수가 없다.

즉, 종래 특허의 등속조인트 특징을 보면 케이지 내경과 내륜이 이격된 형상이며, 외륜의 원통부와 케이지는 축방향으로 움직임이 가능한 형상이다.

따라서, 축방향 움직임 및 래쉬가 발생되므로 이러한 구조는 차량에서 이음이 발생될 수 있는 문제점이 있다.

한편, 종래 크로스 그루브 조인트는 조립이 매우 까다로워 고도의 숙련을 가진 일부 전문가만 작업이 가능한 단점이 있다.

즉, 크로스 형태로 된 외륜의 트랙이 볼이 수용될 수 있는 그루브 형태로 외륜의 내경 끝까지 동일한 형상으로 연장되어 있고 다수개의 볼들이 한꺼번에 조립되었다.

따라서, 내륜 트랙 내의 볼 중심(Ball Center)이 게이지 플랜(Gage Plan) 위치까지 가면서 외륜 트랙의 게이지 플랜 위치까지 볼 중심에 위치가 잡혀야 되지만, 외륜 트랙 끝단의 간섭으로 볼이 움직일 수 있는 공간이 거의 없었다.

그러므로, 볼 조립시 내륜 및 외륜의 케이지 플랜(Gage Plan)에 볼 센터가 잘 맞을 수 있도록 내륜이 종방향으로 움직이거나 케이지와 구면 접촉은 하지만, 외륜 원통부에서 원활히 움직이게 조작함로서 볼 조립이 이루어지도록 하는 과정에서 고도의 숙련과 많은 작업 시간이 요구되어 생산성이 저하되고, 코스트가 상승되는 원인이 되었다.

또, 공차 정도에 따라 볼조립이 불가능한 경우도 발생되고, 억지로 조립하는 과정에서 볼 또는 외륜 트랙에 손상을 주어 제품 불량의 원인이 되었다.

미국 특허공보 제10-2017-0030695호(등록일자 1997년06월15일) 대한민국 등록 특허공보 제10-1614389호(등록일자 2016년04월15일)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 내륜 및/또는 외륜의 트랙에 볼센터가 맞추어 들어갈 수 있도록 챔퍼를 형성하여 조립이 용이하고 원활하게 이루어질 수 있도록 한 등속조인트를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 조립이 불가능한 경우와 제품 불량을 방지할 수 있도록 한 등속조인트를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 생산성 향상으로 경제적 이익을 줄 수 있도록 한 등속조인트를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 고절각 및 백래쉬 저감을 구현하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,내면에 크로스 방향으로 웹부분 사이에 복수의 내측트랙이 형성되는 외륜과; 상기 외륜 내부에 수용되며 외면에 상기 외측트랙과 크로스 방향으로 웹부분 사이에 복수의 외측트랙이 형성되는 내륜과; 상기 외륜과 내륜의 그루브 사이에 수용되며 외륜과 내륜 사이의 힘 전달을 담당하는 복수의 볼들과; 상기 외륜과 내륜 사이에 배치되며 상기 볼의 이동 영역을 정의하도록 웹 사이로 윈도우가 구비되는 케이지를 포함하여서 된 등속조인트에 있어서, 외륜의 내경이 구면 형상으로 형성되어 구면으로 형성되는 케이지의 외경과 구면 접촉하고, 내륜의 외경이 구면 형상으로 형성되어 구면으로 형성되는 케이지의 내경과 구면접촉하는 것을 특징으로 하는 크로스 그루부 등속 조인트를 제공한다.

상기 외륜의 웹부분은 오목한 곡면으로 형성되고, 상기 케이지의 외경부는 볼록한 곡면으로 형성되어 상기 외륜의 웹부분과 케이지의 외경부가 전체적으로 구면 접촉하도록 마련되고, 상기 내륜의 웹부분은 볼록한 곡면으로 형성되고, 상기 케이지의 내경부는 오목한 곡면으로 형성되고, 상기 내륜의 웹 부분과 케이지의 내경부가 전체적으로 구면접촉하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 내측트랙의 골의 최내곽 및 외측트랙의 골의 최외곽에는 측단면상으로 볼이 수평이동할 수 있도록 마련되는 평행한 직선부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

제1항에 있어서,하상기 외측트랙의 직선부는 상기 외측트랙 골의 최외곽을 상기 외륜의 길이방향을 따라서 연결한 선이고, 상기 내측트랙의 직선부는 상기 내측트랙 골의 최내곽을 상기 내륜의 길이방향을 따라서 연결한 선인 것을 특징으로 한다.

상기 외측트랙 및 내측트랙의 직선부는 상기 볼들이 외측트랙 및 내측트랙에 접촉하는 전체 영역에 걸쳐서 형성되며, 상기 외측트랙의 직선부와 내측트랙의 직선부가 상기 볼의 구름 접촉 영역 전체에 걸쳐서 상호 대면하여 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 외륜의 웹부분(외륜의 내측트랙 사이에 돌출된 부분)이 오목하게 곡면지게 형성되고, 케이지의 외주면이 볼록하게 곡면지게 형성되어 이들 상호간에 구면접촉이 이루어지고, 또한, 내륜의 웹부분(내륜의 외측 트랙 사이에 돌출된 부분)이 볼록하게 곡면지게 형성되고, 케이지의 내주면이 오목하게 곡면지게 형성되어 이들 상호간에 구면접촉이 이루어져서, 조인트의 절각동작이 보다 부드럽고 원활하게 이루어질 수 있고, 고절각이 가능하고, 절각 효율성도 높아질 수 있다.

또한, 본 발명은 볼이 구름 접촉하는 외륜 트랙의 전체 영역 및 내륜 트랙의 전체 영역에 걸쳐서 각각의 외륜 트랙의 최외곽과, 내륜 트랙의 최내곽에는 각각 직선부가 형성되고, 그 직선부는 외륜 트랙의 길이 방향 및 내륜 트랙의 길이방향을 따라서, 볼이 접촉하여 구르는 전체 영역에 걸쳐서 형성되므로, 내/외륜 트랙을 따라 움직이는 볼의 구름 동작이 보다 원활하고 효율적으로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명은 내륜 및/또는 외륜의 트랙에 볼센터가 맞추어 들어갈 수 있도록 챔퍼를 마련하고 있다.

따라서, 특히 볼의 조립이 용이하면서 원활하게 이루어질 수 있어 조립이 불가능한 경우를 예방하게 된다.

그리고, 조립과정에서 볼과의 간섭으로 인해 외륜 트랙이 파손되는 경우도 방지하며, 제품의 불량 방지와 생산성 향상으로 인한 경제적 이익을 제공할 수 있는 것이다.

또한, 차량, 특히 후륜구동(RWD)차량에서 고절각이 구현되면서, 백래쉬를 저감할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 등속 조인트의 구성을 보인 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 등속 조인트의 사시도이다.
도 3는 본 발며에 의한 등속 조인트의 정면도이다.
도 4는 도 3의 A-A선에 따른 측단면도이다.
도 5a는 도 3의 B-B선에 따른 측단면도이다.
도 5b는 도5a에서 직선부의 배치범위를 명확하게 나타낸 도면이다.
도 6a는 도 1의 외륜을 분리하여 볼들이 조립되어 있는 케이지 및 내륜이 분해된 상태를 도시하고 있다.
도 6b는 볼들이 조립되어 있는 내륜이 외륜의 내부로 조립되고 있는 상태를 도시하고 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 원형타입 챔퍼가 마련된 외륜의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 원형타입 챔퍼가 마련된 내륜의 사시도이다.
도 9는 도 7의 C부분 확대도이다.
도 10은 외륜에 대해 케이지를 절각시킨 상태로 볼이 조립되는 과정을 보인 이해도이다.
도 11a는 도 10의 정면도이다.
도 11b는 도 11a의 D부분 확대도이다.
도 12a는 외륜의 내측트랙에 원형타입 챔퍼가 일측에만 성형되는 실시예를 보인 사시도이다.
도 12b는 외륜의 내측트랙에 원형타입 챔퍼가 양쪽에 각각 성형되는 실시예를 보인 사시도이다.
도 13a는 내륜의 외측트랙에 원형타입 챔퍼가 일측에만 성형되는 실시예를 보인 사시도이다.
도 13b는 내륜의 외측트랙에 원형타입 챔퍼가 양쪽에 각각 성형되는 실시예를 보인 사시도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원적인 단차가 형성되고 내부에 각 면이 상호 각지게 형성되는 챔퍼가 마련된 외륜의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원적인 단차가 형성되고 내부에 각 면이 상호 각지게 형성되는 챔퍼가 마련된 내륜의 사시도이다.
도 16은 도 14의 E부분 확대도이다.
도 17는 도 15의 F부분 확대도이다.
도 18a는 외륜의 내측으로 6볼 구조의 크로스 내측트랙이 마련되는 형상을 펼쳐서 도시한 전개도이다.
도 18b는 외륜의 내측으로 8볼 구조의 크로스 내측트랙이 마련되는 형상을 펼쳐서 도시한 전개도이다.
도 18c는 외륜의 내측으로 10볼 구조의 크로스 내측트랙이 마련되는 형상을 펼쳐서 도시한 전개도이다.
도 18d는 외륜의 내측으로 6볼 구조의 크로스 내측트랙이 마련되는 형상을 펼쳐서 도시한 전개도이다.
도 18은 챔퍼가 마련되는 게이지 플랜과 볼들이 위치되는 시스템 플랜의 직경 차이를 보인 이해도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 의한 크로스 그루브 조인트는 기존에 외륜 내경(정확히는 외륜 트랙과 트랙 사이의 웹 부의 내경) 및 내륜의 외경(정확히는 내륜의 트랙과 트랙 사이의 웹 부의 외경)이 원통 형태에서 구면 타입으로 바뀌어 고정형(Fixed)타입으로 변경된 것으로서, 절각되면서 동력을 전달할 수 있다.

등속조인트는 구성은 대략 컵(cup) 형상의 외륜(10)과, 외륜(10)의 내부에 마련되는 내륜(20)과, 외륜(10)과 내륜(20) 사이에 마련되는 복수의 볼(30)들을 지지하여 볼(30)이 등속 평면을 유지하도록 돕는 케이지(40)를 포함한다.

볼(30)은 통상 6-12개 사이로 마련되어 있다.

외륜(10)의 내면에는 볼(30)의 수량에 대응되는 수량의 내측트랙(11)이 웹(12) 사이로 마련된다.

그리고, 내륜(20)의 외면에도 볼(30)의 수량에 대응되는 수량으로 외측트랙(21)이 웹(22) 사이로 마련되고, 내부로는 세레이션 또는 스플라인 치형이 마련되어 입력축의 단부에 마련된 치형과 결합된다.

상기 외륜(10)과 내륜(20) 사이에는 케이지(40)가 배치되며, 상기 케이지(40)에는 볼(30)들이 수용되며 상기 볼(30)의 이탈을 방지하는 윈도우(41)가 웹(web)(42) 사이에 일정간격으로 마련된다.

상기 볼(30)들은 외륜(10)의 내측트랙(11)와 내륜(20)의 외측트랙(21)들 사이의 공간에 각각 수용되며, 나아가 상기 케이지(40)의 윈도우(41)에 의해 이탈이 방지되도록 구속된다.

외륜(10) 내부에 내륜(20)과, 볼(30)들 및 케이지(40)가 수용된 상태에서 외륜(10)의 전방에는 커버가 마련되고. 전방 커버에는 그리스의 누유를 방지하는 부트가 마련될 수 있다.

여기서, 상기 외륜(10)의 내부로 성형되는 내측트랙(11)과 내륜(20)의 외부로 성형되는 외측트랙(21)은 크로스 형상으로 가짐으로서 백래쉬가 저감되는 크로스 크루브 형상을 가지게 된다.

내측트랙(11)과 외측트랙(21)은 볼(30)들의 수량에 대응하여 6볼, 8볼, 10볼, 12볼 구조를 가질 수 있는데, 6볼과 10볼의 경우는 기존의 크로스 그루브 형상을 가지는 반면, 8볼과 12볼의 경우 도18b와 도18d에서 도시한 바와 같이 직선 트랙구조를 겸비하게 된다.

따라서, 8볼과 12볼 구조는 축방향 트랙구조로 인해 크로스 그로브 대비 토크작용에 따른 절각이 용이한 이점이 있게 된다.

도4에서는 외륜(10)의 내측트랙(11)이 형성되지 않는 웹부분(12), 즉, 내측트랙(11) 사이에 돌출된 부분의 내면 단면구조를 도시하고 있다.

이 도면에서와 같이 웹부분 내면은 오목한 구면을 이루고 있으며 케이지(40) 외면은 볼록한 구면을 형성하고 있음으로서, 웹 부분의 내면과 케이지(40)의 외면과 구면 접촉을 하게 된다.

또, 내륜(20)에 형성된 외측트랙(21)들 사이의 웹부분(22), 즉, 외측 트랙(21) 사이에 돌출된 부분 또한 볼록한 구면을 이루고 있으며 케이지(40)의 오목한 내경과 구면 접촉을 하게 된다.

도18a 내지 도18d는 외륜(10)의 내측면이 넓게 펼쳐진 경우를 6볼, 8볼, 10볼, 12볼 내측트랙 구조를 각각 도시한 것으로서 이를 통해서 내측트랙의 배열 상태를 알 수 있다.

즉, 도시한 바와 같이, 좌우 2개의 내측트랙(11)들이 수직 중심선에 대해 소정의 경사각도(SKEW ANGLE)를 유지한 상태로 각각 대칭구조로 엇갈리게 일정 간격을 유지하며 배치된다.

한편, 외륜(10)의 외측면에 형성되는 외측트랙(21)은 내측트랙(11)의 경사방향과 반대 방향으로 배치되도록 성형된다.

여기서, 좌우 서로 엇갈리게 마련되는 내측트랙(11) 및/또는 외측트랙(21)의 좌우 경사각도는 동일하여도 무방하나 서로 다른 값 또는 서로 다른 범위가 되는 것도 바람직하다.

본 발명에서는 상기 외륜(10)의 내측트랙(11) 및/또는 내륜(20)의 외측트랙(21)에 볼(30)들이 조립되는 도입부 위치로 챔퍼(chamfer)(50)(60)가 마련되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 이 챔퍼(50)(60)에 의해, 조립하는 과정에서 내륜(20)에 마련된 외측트랙(21) 및/또는 외륜(10)에 마련된 내측트랙(11)의 끝단에 볼(30)이 움직일 수 있는 공간이 확보된다.

그리고, 이 챔퍼(50)(60)에 의하여 트랙 끝부분의 간섭으로 인한 손상이 방지되고 볼(30)들이 트랙을 따라 쉽게 타고 넘어가게 된다.

즉, 챔퍼(50)(60)가 형성된 영역의 간격이 트랙 내부 간격보다 넓으므로, 여유공간이 형성되어, 볼(30)의 조립이 원활하게 이루어질 수 있다. 외륜 트랙이나 내륜 트랙의 끝부분에 챔퍼(50)(60)가 없었더라면, 볼과 그 끝부분과의 간섭에 의하여 볼이 원활하게 진입되기 어려웠을 것이나, 이러한 챔퍼(50)(60)에 의하여 볼이 원활하게 진입하여 조립이 이루어질 수 있다.

여기서 상기 챔퍼(50)(60)가 내측트랙(11) 또는 외측트랙(21)중 어느 한 곳마련되어 있는 위치의 그 맞은편에 있는 구조(맞은편에 챔퍼가 형성되어 있든 챔퍼가 형성되지 않았든)와의 간격은 내측트랙(11) 또는 외측트랙(21)의 폭보다는 크게 형성되는 것이 바람직하다.

그러므로, 조립이 용이하고 원활하게 이루어질 수 있고 조립 불량을 방지할 수 있다.

도1은 챔퍼(50)가 내측트랙(11)에 마련된 외륜(10)과, 볼(30)들이 윈도우(41)에 수용되어 있는 케이지(40) 및 외측트랙(21)에 챔퍼(60)가 성형되어 있는 내륜(20)이 각각 분해된 상태를 사시도로 도시하고 있다.

도2는 외륜(10) 내부로 케이지(40) 및 내륜(20)이 조립된 상태를 사시도로 도시하고, 도3은 측면도로 각각 도시하고 있다.

도5a는 외륜(10)의 내측트랙(11)과 내륜(20)의 외측트랙(21) 부분을 절단하여 내측트랙(11)의 입구측과, 외측트랙(21)의 선단부에 각각 챔퍼(50)(50)가 각각 마련되어 있는 상태를 단면도로 도시하고 있다.

도5b는 도5a의 직선부의 가용 범위과 직선부가 축 중심선에 대해서 평행하게 배치된 것을 도시하고 있다.

도6a는 외륜(10)은 절단하여 볼(30)들이 조립되어 있는 케이지(40) 및 내륜(20)이 분해된 상태에서 가상의 게이지 플랜(gage plan)과 시스템 플랜(system plan)의 위치를 도시하고 있다.

도면에서와 같이 내륜(20)의 전단부와 그쪽에 게이지 플랜과와 간격(W1)을 유지하게 되며 또한, 내륜(20) 후단부와 그쪽의 게이지 플랜과도 간격(W1)을 유지하고 있다.

도6b는 외륜(10)의 내부로 볼(30)들이 조립되어 있는 케이지(40)와 내륜(20)이 조립된 상태에서 가상의 게이지 플랜과 시스템 플랜의 위치를 도시하고 있다.

이 도면에서와 같이 내륜(20)이 외륜(10) 바깥에 있는 상태에서 볼(30)의 중심이 내륜(20)의 게이지 플랜 선상에 배치되고, 한편 그 상태에서 볼(30)은 외륜(10)이나 내륜(20)의 챔퍼(50)(60)에 위치되어 있으며, 외륜(10)의 웹의 폭이 최대인 부분과, 내륜(20)의 웹이 최소인 부분이 서로 마주보는 상태에서 이를 밀어 넣으면, 내륜(20)/케이지(40)/볼(30)이 외륜(10) 안쪽으로 들어가서 조립되는 것이다.

원래 크로스 그루브 조인트는 내/외륜의 게이지 플랜에 볼의 센터가 위치되어야 트랙 사이로 조립이 가능한 구조이다.

그런데, 본 발명은 고정형 타입으로서, 외륜의 내경 및 내륜의 외경이 구면타입으로서 플런징이 불가능하여, 크로스 형태로 마련되는 트랙에서는 볼이 내/외륜의 게이지 플랜을 찾아갈 수 없다. 플런징 가능한 조인트는 축 방향으로 이동하지만, 구면 구속되는 본 발명에서는 회전 방향으로 볼이 조립되어야 하기 때문에, 챔퍼(50,60)가 외륜(10) 이나 내륜(20)에 적용되어야만 볼(30)이 게이지 플랜을 찾아가서 내륜(20)과 외륜(10)의 트랙에 조립될 수 있다.

도7은 외륜(10)의 내측트랙(11)에 볼(30)들이 조립되는 도입부 위치 양쪽으로 원형타입의 챔퍼(50)가 각각 설치되는 상태를 사시도로 도시하고 있다.

도7 및 도9의 확대도에서와 같이 상기 챔퍼(50)는 외륜(10)의 내측트랙(11)이 성형되는 웹부분의 폭이 넓은쪽 양측에 모두 대칭되게 마련될 수 있다.

도18a는 외륜(10)의 내측면이 넓게 펼쳐진 경우를 가상하여 도시한 것으로서 이를 통해서 6볼 구조로 된 내측트랙(11)의 배열 상태와, 챔퍼(50)의 설치 위치를 알 수 있다.

도18b는 외륜(10)의 내측면이 넓게 펼쳐진 경우를 가상하여 도시한 것으로서 이를 통해서 8볼 구조로 된 내측트랙(11)이 경사지게 또 직선으로 성형되는 배열 상태를 예시하고 있다.

도18c는 외륜(10)의 내측면이 넓게 펼쳐진 경우를 가상하여 도시한 것으로서 이를 통해서 10볼 구조로 된 내측트랙(11)의 배열 상태를 알 수 있다.

도18d는 외륜(10)의 내측면이 넓게 펼쳐진 경우를 가상하여 도시한 것으로서 이를 통해서 12볼 구조로 된 내측트랙(11)이 경사지게 또 직선으로 성형되는 배열 상태를 각각 예시하고 있다.

도면에 도시한 게이지 플랜(Gage plan)은 챔퍼(50)가 마련되어 있는 가상의 선을 예시하는 것으로, 외륜(10)과 내륜(20) 조립시 볼(30)의 중심이 위치하는 곳을 의미한다.

외륜(10) 및 내륜(20) 모두에 챔퍼(50)(60)의 위치로 게이지 플랜이 각각 설정될 수 있다.

이 도면에서와 같이 게이지 플랜은 내측트랙(11) 및 외측트랙(21)의 끝단면으로부터 소정의 거리만큼 이격되어 있게 된다.

도19는 챔퍼(50)(60) 위치에서의 게이지 플랜 직경과 볼(30)이 조립되는 위치에서의 시스템 플랜(System plan) 직경 관계를 도시하고 있다.

이 도면에서와 같이 게이지 플랜의 직경이 시스템 플랜 직경보다 다소 크게 설계되고, 각 트랙들의 끝단면으로부터 내측으로 이격된 위치에 있게 되므로, 트랙들의 도입부 위치로 마련된 챔퍼(50)(60)들의 설치 위치에서 볼(30)이 움직일 수 있는 공간이 확보되어 조립이 용이하고 원활하게 이루어질 수 있는 것이다.

도8은 내륜(20)의 외측트랙(21)에 볼(30)들이 조립되는 선단부에 원형타입의 챔퍼(60)가 마련되어 있는 상태를 사시도로 도시하고 있다.

여기서 원형 타입의 챔퍼(50)(60)는 실질적으로 구(球)면 또는 곡면으로 이루어져 있다.

이 도면에서와 같이 상기 챔퍼(60)는 외측트랙(21)이 성형되는 웹부분(22)의 폭이 좁은쪽 양쪽 모두에 대칭되게 각각 마련될 수 있다.

본 발명은, 볼(30)들을 조립하는 과정에서 외륜(10)에 마련된 챔퍼(50) 설치위치의 게이지 플랜과, 내륜(20)에 마련된 챔퍼(60) 설치위치의 게이지 플랜이 일치된 상태에서는 볼(30) 움직일 수 있는 최대 공간을 상하 좌우로 모두 확보할 수 있다.

따라서, 트랙 끝단의 간섭 없이 쉽게 볼(30)을 조립할 수가 있는 것이다.

상기 외륜(10)의 내측트랙(11)에 성형되는 챔퍼(50)와 상기 내륜(20)의 외측트랙(21)에 성형되는 챔퍼(60)는 서로 마주보는 위치로 볼(30)을 삽입한 후 끼워 조립하게 된다.

도5a에서와 같이 상기 내측트랙(11)은 축중심선에 대해 평행한 직선부(13)가 성형되는데, 특히 8볼 및 12볼 구조에서 직선 트랙구조를 갖는다.

이와 대응하여 내륜(20)의 외측트랙(21)은 축중심선에 대해 평행한 직선부(23)가 성형된다.

도5b에서 도시한 바와 같이 직선부(13)는 내측트랙의 골의 최내곽 및 외측트랙의 골의 최외곽을 측단면에서 봤을때 수평직선 형태로 마련되며, 직선부(13)를 따라서 볼이 수평 이동을 할 수 있게 한다.

여기서 외측트랙(21)의 직선부는 외측트랙 골의 최외곽을 외륜의 길이방향을 따라서 연결한 선이고, 내측트랙(11)의 직선부는 내측트랙(11) 골의 최내곽을 상기 내륜의 길이방향을 따라서 연결한 선이고, 각 직선부는 축 중심선과 평행하다.

실제 볼이 이동할 수 있는 직선부의 가용범위는 도5b에서 표시된 영역과 같으며, 외측트랙(21)의 직선부와 내측트랙(11)의 직선부는 상호 마주보도록 형성되어 적어도 일부 또는 전체가 중첩되도록 한다.

도16 및 도17은 챔퍼(60)의 형상에 따른 실시예를 사시도 및 확대도로 도시하고 있다.

이 도면에서와 같이 상기 내측트랙(11)에 마련되는 챔퍼(50)는 3차원적인 단차가 형성되고 내부에 각 면이 상호 각지게 형성될 수 있다.

즉, 도16의 챔퍼(50)는 제1면(51)과 제2면(52) 및 제3면(53)이 서로 각지게 성형되어 꼭지점이 포함된 입체적인 6면체의 일부분으로 3차원의 공간을 이루게 된다.

또, 상기 내측트랙(11)에 마련되는 챔퍼(50)는 그 형상이 구면의 일부분으로 이루어지는 원호 타입으로 성형될 수 있다.(도7 및 도9)

상기 외측트랙(21)에 마련되는 챔퍼(60)는 그 형상이 3차원적인 단차가 형성되고 내부에 각 면이 상호 각지게 형성될 수 있다.(도14 및 도16)

즉, 챔퍼(60)는 제1면(61)과 제2면(62)으로 이루어지는 두면이 서로 각지게 성형되어 3차원의 공간을 이루게 된다.

상기 외측트랙(21)에 마련되는 챔퍼(60)는 그 형상이 원호형으로 성형될 수 있다.(도10)

상기 챔퍼(50)는 외륜(10)의 내측트랙(11)의 도입부에 어느 일측으로만 마련되어도 무방하다.(도12a)

또, 상기 챔퍼(60)는 내륜(20)의 외측트랙(21)의 도입부에 어느 일측으로만 마련될 수 있다.(도13a)

그러나, 상기 챔퍼(50)는 외륜(10)의 내측트랙(11)에 양쪽 모두 마련되는 것이 바람직 하다.(도12b)

또, 상기 챔퍼(60)는 내륜(20)의 외측트랙(21)에 양쪽 모두 마련되는 것이 바람직하다.(도13b)

한편, 내측트랙(11) 및/또는 외측트랙(21)의 볼(30)이 조립되는 도입부에 마련되는 상기 챔퍼(50)(60)는 위에 기재된 실시예들을 모두 조합하여 적용될 수 있음을 밝혀둔다.

즉, 예로서 내측트랙(11)에는 원형타입의 챔퍼(50)가 어느 한쪽 또는 양쪽 모두 마련될 수 있으며, 외측트랙(21)에는 챔퍼(60)가 성형되지 않을 수 있다.

또, 내측트랙(11)에는 3차원적인 단차가 형성되고 내부에 각 면이 상호 각지게 형성되는 타입의 챔퍼(50)가 어느 한쪽 또는 양쪽 모두 마련될 수 있으며, 외측트랙(21)에는 챔퍼(60)가 성형되지 않을 수 있다.

또, 외측트랙(21)에는 원형타입의 챔퍼(60)가 어느 한쪽 또는 양쪽 모두 마련될 수 있으며, 내측트랙(11)에는 챔퍼(50)가 성형되지 않을 수 있다.

또한, 외측트랙(21)에는 3차원적인 단차가 형성되고 내부에 각 면이 상호 각지게 형성되는 타입의 챔퍼(60)가 어느 한쪽 또는 양쪽 모두 마련될 수 있으며, 내측트랙(11)에는 챔퍼(50)가 성형되지 않을 수 있다.

그리고, 내측트랙(11)에는 원형타입의 챔퍼(50)가 어느 한쪽 또는 양쪽 모두 마련될 수 있으며, 외측트랙(21)에는 원형타입 또는 3차원적인 단차가 형성되고 내부에 각 면이 상호 각지게 형성되는 타입의 챔퍼(60)가 어느 한쪽 또는 양쪽 모두 마련될 수 있다.

또, 내측트랙(11)에는 3차원적인 단차가 형성되고 내부에 각 면이 상호 각지게 형성되는 타입의 챔퍼(50)가 어느 한쪽 또는 양쪽 모두 마련될 수 있으며, 외측트랙(21)에는 원형타입 또는 3차원적인 단차가 형성되고 내부에 각 면이 상호 각지게 형성되는 타입의 챔퍼(60)가 어느 한쪽 또는 양쪽 모두 마련될 수 있다.

상기 외륜(10)의 웹부분(12)은 외부를 향해 돌출되는 곡면으로 성형하고, 상기 케이지(40)의 외경부와 내경부는 각각 외측을 향해 돌출되는 곡면으로 성형되어 상기 외륜(10)의 웹부분(12)과 구면 접촉된다.(도4 참조)

도10은 외륜(10)에 대해 케이지(40)를 절각시킨 상태로 볼(30)들이 조립되는 과정을 보인 이해도이다.

즉, 외륜(10)에 대해서 케이지(40)를 도10과 같이 소정의 각도로 절각시키고, 내륜(20)은 케이지(40)보다 더 절각시켜 케이지(40)의 윈도우(41)가 최대로 열려지게 한다.

이 상태에서, 그 열린 부분으로 볼(30)을 집어 넣으면, 볼(30)은 내륜(20)에 안착된 상태가 되며, 하나의 윈도우(41)에 둘러싸이게 된다.

이와 같이 각 윈도우(41)들에 대응되는 내측트랙(21)의 위치로 볼(30)들을 집어 넣는 과정을 순차적으로 수행하여 조립을 완성하게 되는 것이다.

조립과정에서 볼(30)의 표면 일부가 트랙의 입구에 닿게 되므로, 내륜(20)의 내측트랙(21) 내의 볼 센터가 게이지 플랜까지 가는 동시에 조립시에는 외측트랙 게이지 플랜까지 이르러야 하지만, 외측트랙(11) 끝단과의 간섭으로 볼((30)이 진입하거나 움직일 수 있는 공간이 필요하게 된다.

따라서, 도10 및 도11a 및 도11b와 같은 방식으로 볼(30)들을 모두 윈도우(41) 내부에 집어 넣게 되면, 모든 볼(30)과 내륜(20), 외륜(10)의 위치는 도6b와 같이 정렬되며, 이 상태에서 내륜(20), 케이지(40), 볼(30)을 외륜(10) 안으로 집어넣으면, 외륜(10)의 웹 측면에 형성된 챔퍼(50)를 타고 넘어가서 외륜에 마련된 트랙 안으로 진입하고 자연스럽게 케이지(40)와 내륜(20)도 외륜(10) 안으로 진입하여 그 내부에 수용되는 것이다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

10 - 외륜 11 - 내측트랙
12 - 웨부분 20 - 외륜
21 - 외측트랙 13 - 웹부분
30 - 볼 40 - 케이지
41 - 윈도우 42 - 웹
50,60 - 챔퍼

Claims (5)

1. 내면에 크로스 방향으로 웹부분 사이에 복수의 내측트랙이 형성되는 외륜과;
   상기 외륜 내부에 수용되며 외면에 상기 외측트랙과 크로스 방향으로 웹부분 사이에 복수의 외측트랙이 형성되는 내륜과;
   상기 외륜과 내륜의 그루브 사이에 수용되며 외륜과 내륜 사이의 힘 전달을 담당하는 복수의 볼들과;
   상기 외륜과 내륜 사이에 배치되며 상기 볼의 이동 영역을 정의하도록 웹 사이로 윈도우가 구비되는 케이지를 포함하여서 된 등속조인트에 있어서,
   외륜의 내경이 구면 형상으로 형성되어 구면으로 형성되는 케이지의 외경과 구면 접촉하고, 내륜의 외경이 구면 형상으로 형성되어 구면으로 형성되는 케이지의 내경과 구면접촉하는 것을 특징으로 하는 크로스 그루부 등속 조인트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 외륜의 웹부분은 오목한 곡면으로 형성되고, 상기 케이지의 외경부는 볼록한 곡면으로 형성되어 상기 외륜의 웹부분과 케이지의 외경부가 전체적으로 구면 접촉하도록 마련되고,
   상기 내륜의 웹부분은 볼록한 곡면으로 형성되고, 상기 케이지의 내경부는 오목한 곡면으로 형성되고, 상기 내륜의 웹 부분과 케이지의 내경부가 전체적으로 구면접촉하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 크로스 그루브 동속 조인트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 내측트랙의 골의 최내곽 및 외측트랙의 골의 최외곽에는 측단면상으로 볼이 수평이동할 수 있도록 마련되는 평행한 직선부가 마련되는 것을 특징으로 하는 크로스 그루브 등속 조인트.
4. 제1항에 있어서,
   상기 외측트랙의 직선부는 상기 외측트랙 골의 최외곽을 상기 외륜의 길이방향을 따라서 연결한 선이고, 상기 내측트랙의 직선부는 상기 내측트랙 골의 최내곽을 상기 내륜의 길이방향을 따라서 연결한 선인 것을 특징으로 하는 크로스 그루브 등속 조인트.
5. 제4항에 있어서,
   상기 외측트랙 및 내측트랙의 직선부는 상기 볼들이 외측트랙 및 내측트랙에 접촉하는 전체 영역에 걸쳐서 형성되며,
   상기 외측트랙의 직선부와 내측트랙의 직선부가 상기 볼의 구름 접촉 영역 전체에 걸쳐서 상호 대면하여 서로 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 크로스 그루브 등속 조인트.
   
   
   

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