WO2019050053A1 - 드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리 및 이를 포함하는 드라이브 샤프트 - Google Patents

드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리 및 이를 포함하는 드라이브 샤프트 Download PDF

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WO2019050053A1
WO2019050053A1 PCT/KR2017/009690 KR2017009690W WO2019050053A1 WO 2019050053 A1 WO2019050053 A1 WO 2019050053A1 KR 2017009690 W KR2017009690 W KR 2017009690W WO 2019050053 A1 WO2019050053 A1 WO 2019050053A1
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WO
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plunging
outer housing
inner shaft
bore
moving
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/009690
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English (en)
French (fr)
Inventor
서종욱
장달수
Original Assignee
이래에이엠에스 주식회사
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B35/00—Axle units; Parts thereof ; Arrangements for lubrication of axles
    • B60B35/12—Torque-transmitting axles
    • B60B35/14—Torque-transmitting axles composite or split, e.g. half- axles; Couplings between axle parts or sections

Definitions

  • the present invention relates to a plunging assembly of a drive shaft used in a drive system of a vehicle and a drive shaft including the same.
  • the drive shaft used in the drive line of the vehicle includes an intermediate shaft and a constant velocity joint installed on each side of the intermediate shaft.
  • Such drive shafts include drive shafts comprising plunging assemblies capable of plunging the intermediate shaft.
  • the plunging assembly is generally implemented in the form of a plunging shaft using a ball spline structure.
  • the plunging assembly includes a tubular outer housing, an inner shaft, and a plunging unit.
  • the plunging unit is interposed between the outer housing and the inner shaft to enable plunging operation.
  • Each of the outer housing and the inner shaft is provided with ball grooves paired with each other, and the plunging unit includes a ball disposed in the ball grooves and a ball cage for receiving the balls.
  • a plunging assembly of a drive shaft has a plurality of stop rings in order to limit the behavior of the plunging unit and the inner shaft, and in particular, the stop rings are provided at both ends of the inner shaft.
  • the structure is complicated and the grooves for seating the stop rings on both ends of the inner shaft must be individually machined, which makes the machining difficult.
  • the strength becomes weak.
  • grooves are formed at both ends of the ball groove as in the conventional art, there is a problem that the strength is weak.
  • a problem to be solved by the present invention is to provide a plunging assembly of a drive shaft that is simple in structure and easy to process.
  • a plunging assembly of a drive shaft includes an outer housing having a bore having a plurality of longitudinally extending outer ball grooves, An inner shaft having a plurality of inner ball grooves formed in pairs with the plurality of outer ball grooves and forming a plurality of ball tracks, a plunging motion and a rotational power transmission between the outer housing and the inner shaft
  • a plunging unit connecting the outer housing and the inner shaft to move the plunging unit in a longitudinal direction, and a movement restricting unit operable to restrict longitudinal movement of the plunging unit and longitudinal movement of the outer housing and the inner shaft.
  • the plunging unit includes a plurality of balls disposed in the plurality of ball tracks so as to be movable in the longitudinal direction, and a plurality of balls disposed between the inner shaft and the outer housing to be movable in the longitudinal direction And includes a ball cage in the form of a sleeve.
  • the movement restricting unit comprises a first moving-in stopper for restricting relative movement of the plunging unit in a direction of insertion into the bore, a second moving-in stopper for restricting relative movement of the outer housing and the inner shaft in a direction in which the inner shaft is inserted into the bore
  • a second moving-in stopper for restricting relative movement a first moving-out stopper for restricting relative movement of the plunging unit in a direction of being discharged out of the bore, and a second moving- And a second moving-out stopper for restricting relative movement of the outer housing and the inner shaft.
  • the second moving-in stopper is a bumper disposed on the bore of the outer housing so as to face the front end of the inner shaft.
  • the first moving-in stopper may be provided at an inner end of the outer ball groove so as to be engaged with the plunging unit when the plunging unit relatively moves in a direction of insertion into the bore.
  • the first moving-out stopper may be a stop ring provided at an outer end of the outer ball groove so as to collide with the plunging unit when the plunging unit relatively moves in a direction of being discharged out of the bore.
  • the second moving-out stopper is provided at an inner end of the inner shaft and is configured to collide with the plunging unit which is in contact with the first moving-out stopper when the inner shaft is relatively moved out of the bore, Ring.
  • the bumper may be disposed at an inclined portion of the outer housing.
  • a drive shaft includes a plunging assembly according to any of the embodiments of the present invention and a pair of joints connected to both ends of the plunging assembly, respectively.
  • the structure of the plunging assembly is simple, .
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a drive shaft to which a plunging assembly according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a plunging assembly in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining the moving-in operation of the outer housing and the inner shaft in the plunging assembly according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a moving-out operation of the outer housing and the inner shaft in the plunging assembly according to the embodiment of the present invention.
  • the drive shaft 1 includes a plunging assembly 10 and a pair of constant velocity joints 2, 3 respectively provided at both ends thereof.
  • both ends of the plunging assembly 10 are provided with boots 4 and 5 surrounding the constant velocity joints 2 and 3 and the plunging assembly 10, respectively .
  • the constant velocity joints 2, 3 may be rotary power transmission and Rzeppa joints that can be folded.
  • the plunging assembly 10 includes an outer housing 11, an inner shaft 13, and a plunging unit 15.
  • the outer housing 11 and the inner shaft 13 are connected to the constant velocity joints 2 and 3 described above and the plunging unit 15 is connected to the outer housing 11 and the inner shaft 13 13).
  • the outer housing 11 has a bore 111 extending in the longitudinal direction (the transverse direction in Fig. 3), and the bore 111 has a plurality of outer ball grooves 113).
  • the outer ball groove 113 may be recessed radially outward from the surface forming the bore 111, and may have a semicircular cross-sectional shape.
  • the outer ball groove 113 may extend from the open end of the outer housing 11 by a predetermined length.
  • the plurality of outer ball grooves 113 may be arranged at regular intervals along the circumferential direction, for example, six outer ball grooves 113 may be formed.
  • the inner shaft 13 is inserted into the bore 111 of the outer housing 11 so as to be movable in the longitudinal direction. That is, the outer housing 11 and the inner shaft 13 are arranged so that their relative positions in the longitudinal direction with respect to each other can be varied. For example, when the inner shaft 13 is connected to the inner joint member of the in-board joint of the drive shaft of the vehicle, the longitudinal position of the outer housing 11 is changed, The relative position of the shaft 13 in the longitudinal direction can be changed.
  • the inner shaft 13 has a plurality of inner ball grooves 113 formed in pairs with the plurality of outer ball grooves 113 of the outer housing 11 to form a plurality of ball tracks 120 133).
  • the inner ball groove 133 may be recessed radially inward from the surface of the inner shaft 13 and may have a semicircular sectional shape.
  • the inner ball groove 133 may be formed at a position corresponding to the position of the outer ball groove 113 to form a tubular ball track. At this time, the inner ball groove 133 can be extended from the tip of the inner shaft 13 inserted into the bore 111 of the outer housing 11 by a predetermined length.
  • the plunging unit 15 connects the outer housing 11 and the inner shaft 13 so as to enable plunging motion and rotational power transmission between the outer housing 11 and the inner shaft 13.
  • the platen unit 15 enables the relative movement of the outer housing 11 and the inner shaft 13 in the longitudinal direction and enables the relative movement of the inner shaft 13 and the outer housing 11, Transmission becomes possible.
  • the plunging unit 15 includes a plurality of balls 151 and a ball cage 153 for receiving the balls 151.
  • a plurality of balls 151 may be arranged in a row in each ball track 120 and five balls 151 may be arranged in each ball track 120 as illustrated for example in Figure 3 .
  • the ball cage 153 receives the ball 151 and is interposed between the inner shaft 13 and the outer housing 11 so as to be movable in the longitudinal direction.
  • the ball cage 153 may have a plurality of ball pockets 154 for receiving a plurality of balls, respectively.
  • an outer portion of the ball 151 is disposed in the outer ball groove 113
  • an inner portion of the ball 151 is disposed in the inner ball groove 133 with the center portion thereof positioned in the ball pocket 154 .
  • the ball cage 153 may have a cylinder-shaped sleeve shape.
  • the rotational power is transmitted to the inner ball groove 133 of the inner shaft 13 and the outer ball groove 113 of the outer housing 11, And is transmitted from the inner shaft 13 to the outer housing 11 through the through hole 151.
  • the outer housing 11 and the inner shaft 13 are moved in the longitudinal direction relative to each other, the ball 151 is rolled or slid while sliding in the outer housing 11 and / or the inner shaft 13, So that the relative position with respect to the reference position is changed.
  • the movement restricting unit 17 which operates to restrict the longitudinal movement of the plunging unit 15 and the relative movement of the outer housing 11 and the inner shaft 13 in the longitudinal direction.
  • the movement restricting unit 17 includes a first moving-in stopper 171, a second moving-in stopper 173, a first moving-out stopper 175, and a second moving- And a second moving-out stopper 177.
  • the first moving-in stopper 171 restricts the relative movement in the direction of being inserted into the bore 111 of the plunging unit 15.
  • the first moving-in stopper 171 may be a stopper protruding radially inward from the inner end of the outer ball groove 113 of the outer housing 11.
  • the ball cage 153 or the ball 151 of the plunging unit 15 may be formed to be caught by the catching jaw 171.
  • the second moving-in stopper 173 restricts relative movement in the direction of being inserted into the bore 111 of the inner shaft 13.
  • the second moving-in stopper 173 may be a bumper facing the leading end 134 of the inner shaft 13.
  • the bumper 173 may be fixed to the outer housing 11 to block the bore 111, and may be formed of a rubber material or a resilient corrosion-resistant material.
  • the bumper 173 may be fixed to the inclined portion 114 whose width decreases toward the opposite direction of the opening of the outer housing 11.
  • the first moving-out stopper 175 restricts the relative movement of the plunging unit 15 in the direction of being discharged out of the bore 111.
  • the first moving-out stopper 175 is provided at the outer end of the outer ball groove 113 of the outer housing 11 and is discharged to the outside of the bore 111 of the plunging unit 15
  • the stop ring 15 may be a stop ring formed to collide with the plunging unit 15 during a relative movement in the direction that the plunging unit 15 moves.
  • the stop ring 175 may be mounted in the groove 116 formed along the circumferential direction on the inner circumferential surface of the outer housing 11. [
  • the ball cage 153 or the ball 151 of the plunging unit 15 may be formed to catch on the stop ring 175.
  • the plunging unit 15 When the plunging unit 15 hits against the stop ring 175 when the plunging unit 15 moves relative to the bore 111 in the direction of being discharged out of the bore 111, the plunging unit 15 can no longer move relatively.
  • the relative movement in the direction of being discharged from the bore 111 of the plunging unit 15 can be caused by the movement of the outer housing 11 in the leftward direction in Fig.
  • the second moving-out stopper 177 restricts the relative movement of the inner shaft 13 in the direction of being discharged out of the bore 111.
  • the second moving-out stopper 177 may be a stop ring provided at the distal end of the inner shaft 13. As shown in Fig.
  • the stop ring 177 may be mounted in the groove 117 formed along the circumferential direction on the outer circumferential surface of the inner shaft 13.
  • the ball cage 153 or the ball 151 of the plunging unit 15 may be formed to catch on the stop ring 177.
  • the inner shaft 13 When the inner shaft 13 is relatively moved in the direction to be discharged out of the bore 111, the inner shaft 13 is attached to the plunging unit 15 in which the stop ring 177 is engaged with the first moving-out stopper 175 The relative movement can not be achieved.
  • the relative movement in the direction of being discharged from the bore 111 of the inner shaft 13 can be caused by the movement of the outer housing 11 in the left direction in Fig.
  • Fig. 4 and 5 illustrate a case where the inner shaft 13 is fixed and relative movement occurs while the position of the outer housing 11 is changed.
  • FIG. 5A when the outer housing 11 is moved in the left direction (arrow direction) by a certain distance in the state of FIG. 3, the stop ring 175 of the outer housing 175 is positioned at the rightmost position As shown in FIG. The ball 151 and the ball cage 153 move to the left together with the outer housing 11 so that the ball cage 153 against the outer housing 11 153 and the ball 151 is restricted.
  • the relative movement in the moving-in operation is limited by the engagement protrusion 171 of the outer housing 11 and the bumper 173,
  • the relative movement during the moving-out operation is restricted by the stop ring 175 of the inner shaft 13 and the stop ring 177 of the inner shaft 13.
  • the structure is simple, ease of processing and strength are improved, and a stable stop function by the bumper 173 is achieved do.
  • the present invention relates to a drive shaft of a vehicle and is industrially applicable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Motor Power Transmission Devices (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리는, 길이 방향으로 연장되는 복수의 아웃터 볼 그루브를 가지는 보어(bore)를 구비하는 아웃터 하우징, 상기 아웃터 하우징의 보어에 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 배치되며 상기 복수의 아웃터 볼 그루브와 각각 짝을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하는 복수의 인너 볼 그루브를 구비하는 인너 샤프트, 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트 사이의 플런징 모션 및 회전 동력 전달이 가능하도록 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 하우징을 연결하는 플런징 유닛, 그리고 상기 플런징 유닛의 길이 방향 이동 및 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트의 길이 방향의 상대 이동을 제한하도록 작동하는 이동 제한 유닛을 포함한다. 이동 제한 유닛은 아웃터 하우징에 구비되는 범퍼를 포함한다.

Description

드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리 및 이를 포함하는 드라이브 샤프트
본 발명은 차량의 구동 계통에 사용되는 드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리 및 이를 포함하는 드라이브 샤프트에 관한 것이다.
차량의 구동 라인에 사용되는 드라이브 샤프트는 중간 샤프트(intermediate shaft)와 그 양측에 각각 설치되는 등속 조인트를 포함한다.
이러한 드라이브 샤프트는 중간 샤프트가 플런징(plunging) 가능한 플런징 어셈블리로 이루어지는 드라이브 샤프트를 포함한다.
플런징 어셈블리는 볼 스플라인(ball spline) 구조를 이용한 플런징 샤프트의 형태로 구현되는 것이 일반적이다. 이러한 플런징 어셈블리는 관 형태의 아웃터 하우징(outer housing), 인너 샤프트(inner shaft), 그리고 플런징 유닛(plunging unit)을 포함한다. 플런징 유닛은 아웃터 하우징과 인너 샤프트 사이에 개재되어 플런징 동작이 가능하도록 한다. 아웃터 하우징과 인너 샤프트에서 서로 짝을 이루는 볼 그루브가 각각 구비되고, 플런징 유닛은 이들 볼 그루브에 배치되는 볼과 이를 수용하는 볼 케이지를 포함한다.
이러한 플런징 유닛을 가지는 플런징 어셈블리에서 플런징 유닛의 거동 및 인너 샤프트의 거동을 제한하는 것이 필요하며, 예를 들어 미국 등록특허 US6,595,602에는 이와 같은 플런징 어셈블리를 개시하고 있다. 종래의 드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리는 플런징 유닛 및 인너 샤프트의 거동을 제한하기 위해 여러 개의 스톱 링(stop ring)을 구비하고 특히 인너 샤프트의 양 단에 각각 스톱 링이 구비되는 구조를 가진다. 이러한 경우 구조가 복잡하고 인너 샤프트의 양 단에 스톱 링의 안착을 위한 홈이 각각 가공되어야 하기 때문에 가공이 어려운 문제가 있다. 또한 볼 그루브로 인해 비틀림 토크가 가해질 때 강도가 취약해지는데, 종래와 같이 볼 그루브의 양 단에 홈이 각각 형성되는 경우 강도가 취약한 문제가 있다.
[선행기술문헌]
미국 등록특허공보 US6,585,602 (등록일: 2003년 07월 01일)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구조가 간단하고 가공이 용이한 드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리는, 길이 방향으로 연장되는 복수의 아웃터 볼 그루브를 가지는 보어(bore)를 구비하는 아웃터 하우징, 상기 아웃터 하우징의 보어에 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 배치되며 상기 복수의 아웃터 볼 그루브와 각각 짝을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하는 복수의 인너 볼 그루브를 구비하는 인너 샤프트, 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트 사이의 플런징 모션 및 회전 동력 전달이 가능하도록 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트를 연결하는 플런징 유닛, 그리고 상기 플런징 유닛의 길이 방향 이동 및 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트의 길이 방향의 상대 이동을 제한하도록 작동하는 이동 제한 유닛을 포함한다. 상기 플런징 유닛은 상기 길이 방향으로 이동 가능하게 상기 복수의 볼 트랙에 배치되는 복수의 볼, 그리고 상기 복수의 볼을 수용하며 상기 길이 방향으로 이동 가능하게 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징 사이에 개재되는 슬리브 형태의 볼 케이지를 포함한다. 상기 이동 제한 유닛은 상기 플런징 유닛의 상기 보어 내로 삽입되는 방향으로의 상대 이동을 제한하는 제1 무빙-인 스톱퍼, 상기 인너 샤프트가 상기 보어 내로 삽입되는 방향으로의 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트의 상대 이동을 제한하는 제2 무빙-인 스톱퍼, 상기 플런징 유닛의 상기 보어 밖으로 배출되는 방향으로의 상대 이동을 제한하는 제1 무빙-아웃 스톱퍼, 그리고 상기 인너 샤프트가 상기 보어 밖으로 배출되는 방향으로의 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트의 상대 이동을 제한하는 제2 무빙-아웃 스톱퍼를 포함한다. 상기 제2 무빙-인 스톱퍼는 상기 인너 샤프트의 선단부와 마주하도록 상기 아웃터 하우징의 보어에 배치되는 범퍼(bumper)이다.
상기 제1 무빙-인 스톱퍼는 상기 아웃터 볼 그루브의 내측 끝단에 구비되어 상기 플런징 유닛의 상기 보어 내로 삽입되는 방향으로의 상대 이동 시에 상기 플런징 유닛과 부딪히도록 형성되는 걸림 턱일 수 있다.
상기 제1 무빙-아웃 스톱퍼는 상기 아웃터 볼 그루브의 외측 끝단에 구비되어 상기 플런징 유닛의 상기 보어 밖으로 배출되는 방향으로의 상대 이동 시에 상기 플런징 유닛과 부딪히도록 형성되는 스톱 링일 수 있다.
상기 제2 무빙-아웃 스톱퍼는 상기 인너 샤프트의 내측 끝단에 구비되어 상기 인너 샤프트의 상기 보어 밖으로의 상대 이동 시에 상기 제1 무빙-아웃 스톱퍼와 부딪혀 있는 상기 플런징 유닛과 부딪히도록 형성되는 스톱 링일 수 있다.
상기 범퍼는 상기 아웃터 하우징에 구비되는 경사부에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 드라이브 샤프트는 본 발명의 실시예들 중 어느 하나에 따른 플런징 어셈블리, 그리고 상기 플런징 어셈블리의 양 단에 각각 연결되는 한 쌍의 조인트를 포함한다.
본 발명에 의하면, 인너 샤프트의 스톱 링 대신에 아웃터 하우징 내에 배치되는 범퍼에 의해 무빙-인 작동 시의 상대 이동이 제한되도록 구성되기 때문에, 플런징 어셈블리의 구조가 간단하고 가공 용이성 및 강도 향상이 도모될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플런징 어셈블리가 적용된 드라이브 샤프트의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플런징 어셈블리의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플런징 어셈블리에서 아웃터 하우징과 인너 샤프트의 무빙-인(moving-in) 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플런징 어셈블리에서 아웃터 하우징과 인너 샤프트의 무빙-아웃(moving-out) 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 드라이브 샤프트(1)는 플런징 어셈블리(10)와 그 양단에 각각 구비되는 한 쌍의 등속 조인트(2, 3)을 포함한다. 이때, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 플런징 어셈블리(10)의 양 단에는 등속 조인트(2, 3)와 플런징 어셈블리(10)를 둘러싸는 부트(4, 5)가 각각 구비될 수 있다. 예를 들어, 등속 조인트(2, 3)는 회전 동력 전달 및 절각이 가능한 제파(Rzeppa) 조인트일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 플런징 어셈블리(10)는 아웃터 하우징(11), 인너 샤프트(13) 그리고 플런징 유닛(plunging unit)(15)을 포함한다. 아웃터 하우징(outer housing)(11)와 인너 샤프트(inner shaft)(13)는 위에서 설명한 등속 조인트(2, 3)에 각각 연결되며, 플런징 유닛(15)은 아웃터 하우징(11)과 인너 샤프트(13) 사이에 개재된다.
아웃터 하우징(11)은 길이 방향(도 3에서 가로 방향)으로 연장되는 보어(bore)(111)를 구비하며, 보어(111)는 길이 방향으로 연장되는 복수의 아웃터 볼 그루브(outer ball groove)(113)를 가진다. 아웃터 볼 그루브(113)는 보어(111)를 형성하는 면에서 반경 방향 외측으로 함몰되어 형성될 수 있으며, 반원 형태의 단면 형상을 가질 수 있다. 아웃터 볼 그루브(113)는 아웃터 하우징(11)의 개방 측의 끝단에서부터 미리 정해진 길이만큼 연장될 수 있다. 복수의 아웃터 볼 그루브(113)는 원주 방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있으며, 예를 들어 여섯 개의 아웃터 볼 그루브(113)가 형성될 수 있다.
인너 샤프트(13)는 아웃터 하우징(11)의 보어(111)에 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 삽입된다. 즉, 아웃터 하우징(11)과 인너 샤프트(13)는 서로에 대한 길이 방향의 상대 위치가 가변될 수 있도록 배열된다. 예를 들어, 인너 샤프트(13)가 차량의 드라이브 샤프트의 인보드(in-board) 조인트의 내측 조인트 부재에 연결되는 경우, 아웃터 하우징(11)의 길이 방향 위치가 바뀌면서 아웃터 하우징(11)과 인너 샤프트(13)의 길이 방향의 상대 위치가 바뀔 수 있다.
인너 샤프트(13)는 아웃터 하우징(11)의 복수의 아웃터 볼 그루브(113)와 각각 짝을 이루어 복수의 볼 트랙(ball track)(120)을 형성하는 복수의 인너 볼 그루브(inner ball groove)(133)을 구비한다. 인너 볼 그루브(133)는 인너 샤프트(13)의 표면에서 반경 방향 내측으로 함몰되어 형성될 수 있으며, 반원 형태의 단면 형상을 가질 수 있다. 인너 볼 그루브(133)는 관 형태의 볼 트랙을 형성하도록 아웃터 볼 그루브(113)의 위치에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 이때, 인너 볼 그루브(133)은 아웃터 하우징(11)의 보어(111)에 삽입되는 인너 샤프트(13)의 선단에서부터 미리 정해진 길이만큼 연장될 수 있다.
플런징 유닛(15)은 아웃터 하우징(11)과 인너 샤프트(13) 사이의 플런징 모션 및 회전 동력 전달이 가능하도록 아웃터 하우징(11)과 인너 샤프트(13)를 연결한다. 즉, 플런징 유닛(15)에 의해 아웃터 하우징(11)와 인너 샤프트(13)의 길이 방향의 상대 이동이 가능해지고 또한 인너 샤프트(13)와 아웃터 하우징(11) 사이의 회전 동력, 즉 토크의 전달이 가능해진다.
플런징 유닛(15)은 복수의 볼(151)과 이를 수용하는 볼 케이지(153)를 포함한다. 복수의 볼(151)이 각 볼 트랙(120)에 일렬로 배열될 수 있으며, 예를 들어 도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이 다섯 개의 볼(151)이 각 볼 트랙(120)에 배치될 수 있다.
볼 케이지(153)는 볼(151)을 수용하며 길이 방향으로 이동 가능하게 인너 샤프트(13)와 아웃터 하우징(11) 사이에 개재된다. 예를 들어, 볼 케이지(153)는 복수의 볼을 각각 수용하기 위한 복수의 볼 포켓(ball pocket)(154)을 구비할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 볼(151)은 중심 부분이 볼 포켓(154)에 위치하는 상태로 외측 부분은 아웃터 볼 그루브(113)에 배치되고 내측 부분은 인너 볼 그루브(133)에 배치된다. 이때, 볼 케이지(153)는 실린더 형상의 슬리브(sleeve) 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 인너 샤프트(13)가 회전하는 경우, 회전 동력이 인너 샤프트(13)의 인너 볼 그루브(133)의 측면과 아웃터 하우징(11)의 아웃터 볼 그루브(113)의 측면에 밀착된 볼(151)을 통해서 인너 샤프트(13)로부터 아웃터 하우징(11)으로 전달된다. 또한, 아웃터 하우징(11)과 인너 샤프트(13)의 길이 방향 상대 이동이 있는 경우, 볼(151)은 롤링(rolling) 또는 슬라이딩(sliding) 하면서 아웃터 하우징(11) 및/또는 인너 샤프트(13)와의 상대 위치가 변하게 된다.
플런징 유닛(15)의 길이 방향 이동 및 아웃터 하우징(11)과 인너 샤프트(13)의 길이 방향의 상대 이동을 제한하도록 작동하는 이동 제한 유닛(17)이 구비된다. 이동 제한 유닛(17)은 제1 무빙-인 스톱퍼(moving-in stopper)(171), 제2 무빙-인 스톱퍼(173), 제1 무빙-아웃 스톱퍼(moving-out stopper)(175), 그리고 제2 무빙-아웃 스톱퍼(177)를 포함할 수 있다.
제1 무빙-인 스톱퍼(171)는 플런징 유닛(15)의 보어(111) 내로 삽입되는 방향으로의 상대 이동을 제한한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 무빙-인 스톱퍼(171)는 아웃터 하우징(11)의 아웃터 볼 그루브(113)의 내측 끝단에서 반경 방향 내측으로 돌출되는 걸림 턱일 수 있다. 플런징 유닛(15)의 볼 케이지(153) 또는 볼(151)이 걸림 턱(171)에 걸리게 형성될 수 있다. 플런징 유닛(15)이 보어(111) 내로 삽입되는 방향으로 상대 이동할 때 플런징 유닛(15)이 걸림 턱(171)에 부딪히게 되면 플런징 유닛(15)이 더 이상 상대 이동하지 못하게 된다. 플런징 유닛(15)의 보어(111) 내로 삽입되는 방향으로의 상대 이동은 아웃터 하우징(11)의 도 3에서의 우측 방향으로의 이동에 의해 야기될 수 있다.
제2 무빙-인 스톱퍼(173)는 인너 샤프트(13)의 보어(111) 내로 삽입되는 방향으로의 상대 이동을 제한한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 무빙-인 스톱퍼(173)는 인너 샤프트(13)의 선단부(134)와 마주하는 범퍼(bumper)일 수 있다. 예를 들어, 범퍼(173)는 아웃터 하우징(11)에 고정되어 보어(111)를 막도록 설치될 수 있으며, 고무 재질 또는 신축성이 있는 내식성 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 범퍼(173)는 아웃터 하우징(11)의 개구 측의 반대 방향으로 갈수록 폭이 감소하는 경사부(114)에 고정되도록 설치될 수 있다.
제1 무빙-아웃 스톱퍼(175)는 플런징 유닛(15)의 보어(111) 밖으로 배출되는 방향으로의 상대 이동을 제한한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 무빙-아웃 스톱퍼(175)는 아웃터 하우징(11)의 아웃터 볼 그루브(113)의 외측 끝단부에 구비되어 플런징 유닛(15)의 보어(111) 밖으로 배출되는 방향으로의 상대 이동 시에 플런징 유닛(15)과 부딪히도록 형성되는 스톱 링(stop ring)일 수 있다. 스톱 링(175)은 아웃터 하우징(11)의 내주면에 원주 방향을 따라 형성되는 홈(116)에 장착될 수 있다. 플런징 유닛(15)의 볼 케이지(153) 또는 볼(151)이 스톱 링(175)에 걸리게 형성될 수 있다. 플런징 유닛(15)이 보어(111) 밖으로 배출되는 방향으로 상대 이동할 때 플런징 유닛(15)이 스톱 링(175)에 부딪히게 되면 플런징 유닛(15)이 더 이상 상대 이동하지 못하게 된다. 플런징 유닛(15)의 보어(111)에서 배출되는 방향으로 상대 이동은 아웃터 하우징(11)의 도 3에서의 좌측 방향으로의 이동에 의해 야기될 수 있다.
제2 무빙-아웃 스톱퍼(177)는 인너 샤프트(13)의 보어(111) 밖으로 배출되는 방향으로의 상대 이동을 제한한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 무빙-아웃 스톱퍼(177)는 인너 샤프트(13)의 선단부에 구비되는 스톱 링일 수 있다. 스톱 링(177)은 인너 샤프트(13)의 외주면에 원주 방향으로 따라 형성되는 홈(117)에 장착될 수 있다. 플런징 유닛(15)의 볼 케이지(153) 또는 볼(151)이 스톱 링(177)에 걸리게 형성될 수 있다. 인너 샤프트(13)가 보어(111) 밖으로 배출되는 방향으로 상대 이동할 때 스톱 링(177)이 제1 무빙-아웃 스톱퍼(175)에 걸려 있는 플런징 유닛(15)에 인너 샤프트(13)가 더 이상 상대 이동하지 못하게 된다. 인너 샤프트(13)의 보어(111)에서 배출되는 방향으로 상대 이동은 아웃터 하우징(11)의 도 3에서의 좌측 방향으로의 이동에 의해 야기될 수 있다.
이하에서, 도 4 및 도 5를 참조하여, 무빙-인 및 무빙-아웃 동작 시의 스톱퍼의 작동에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 도 4 및 도 5는 인너 샤프트(13)는 고정되어 있고 아웃터 하우징(11)의 위치가 변하면서 상대 이동이 일어나는 경우를 예시적으로 도시하고 있다.
먼저, 도 4를 참조하여 무빙-인 동작 시의 상대 이동 제한에 대해 설명한다. 도 4의 (a)를 참조하면, 도 3의 상태에서 아웃터 하우징(11)이 우측 방향(화살표 방향)으로 일정 거리만큼 이동하면, 아웃터 하우징(11)의 걸림 턱(171)에 볼 케이지(153)의 선단이 부딪힌다. 이때, 볼 케이지 대신에 볼이 걸림턱(171)에 부딪히도록 구성될 수도 있다. 이 상태에서 아웃터 하우징(11)이 우측 방향으로 더 이동하더라도 볼 케이지(153)가 아웃터 하우징(11)과 함께 우측으로 이동하고, 이에 의해 아웃터 하우징(11)에 대한 볼 케이지(153) 및 볼(151)의 상대 이동이 제한된다. 이때, 인너 샤프트(13)의 선단부(134)와 범퍼(173) 사이에는 간격이 존재한다.
한편, 도 4의 (b)를 참조하면, 도 4의 (a)의 상태에서 아웃터 하우징(11)이 우측 방향으로 더 이동하면, 범버(173)와 인너 샤프트(13)의 선단부(134) 사이의 간격이 점차 감소하게 된다. 아웃터 하우징(11)이 더 이동하여 범퍼(173)가 인너 샤프트(13)의 선단부(134)에 부딪히면, 아웃터 하우징(11)과 인너 샤프트(13) 사이의 상대 이동이 제한된다.
다음, 도 5를 참조하여 무빙-아웃 동작 시의 상대 이동 제한에 대해 설명한다. 도 5의 (a)를 참조하면, 도 3의 상태에서 아웃터 하우징(11)이 좌측 방향(화살표 방향)으로 일정 거리만큼 이동하면, 아웃터 하우징(175)의 스톱 링(175)이 가장 우측에 위치하는 볼(151)에 부딪힌다. 이 상태에서 아웃터 하우징(11)이 좌측 방향으로 더 이동하더라도 볼(151) 및 볼 케이지(153)이 아웃터 하우징(11)과 함께 좌측으로 이동하고, 이에 의해 아웃터 하우징(11)에 대한 볼 케이지(153) 및 볼(151)의 상대 이동이 제한된다.
한편, 도 5의 (b)를 참조하면, 도 5의 (a)의 상태에서 아웃터 하우징(11)이 좌측 방향으로 더 이동하면, 볼 케이지(153)가 아웃터 하우징(11)과 함께 좌측 방향으로 이동한다. 아웃터 하우징(11)이 더 이동하여 볼 케이지(153)의 선단이 인너 샤프트(13)의 스톱 링(177)에 부딪히며, 아웃터 하우징(11)과 인너 샤프트(13) 사이의 상대 이동이 제한된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 아웃터 하우징(11)의 걸림 턱(171)와 범퍼(173)에 의해 무빙-인 동작 시의 상대 이동이 제한되고 아웃터 하우징(11)의 스톱 링(175)과 인너 샤프트(13)의 스톱 링(177)에 의해 무빙-아웃 동작 시의 상대 이동이 제한된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 인너 샤프트(13)에 하나의 스톱 링(177)만이 설치되기 때문에, 구조가 간단하고 가공 용이성 및 강도 보완이 도모되며 나아가 범퍼(173)에 의한 안정적인 스톱 기능이 달성된다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
본 발명은 차량의 드라이브 샤프트에 관한 것으로 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (6)

  1. 길이 방향으로 연장되는 복수의 아웃터 볼 그루브를 가지는 보어(bore)를 구비하는 아웃터 하우징,
    상기 아웃터 하우징의 보어에 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 배치되며 상기 복수의 아웃터 볼 그루브와 각각 짝을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하는 복수의 인너 볼 그루브를 구비하는 인너 샤프트,
    상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트 사이의 플런징 모션 및 회전 동력 전달이 가능하도록 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트를 연결하는 플런징 유닛, 그리고
    상기 플런징 유닛의 길이 방향 이동 및 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트의 길이 방향의 상대 이동을 제한하도록 작동하는 이동 제한 유닛을 포함하고,
    상기 플런징 유닛은
    상기 길이 방향으로 이동 가능하게 상기 복수의 볼 트랙에 배치되는 복수의 볼, 그리고
    상기 복수의 볼을 수용하며 상기 길이 방향으로 이동 가능하게 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징 사이에 개재되는 슬리브 형태의 볼 케이지를 포함하고,
    상기 이동 제한 유닛은
    상기 플런징 유닛의 상기 보어 내로 삽입되는 방향으로의 상대 이동을 제한하는 제1 무빙-인 스톱퍼,
    상기 인너 샤프트가 상기 보어 내로 삽입되는 방향으로의 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트의 상대 이동을 제한하는 제2 무빙-인 스톱퍼,
    상기 플런징 유닛의 상기 보어 밖으로 배출되는 방향으로의 상대 이동을 제한하는 제1 무빙-아웃 스톱퍼, 그리고
    상기 인너 샤프트가 상기 보어 밖으로 배출되는 방향으로의 상기 아웃터 하우징과 상기 인너 샤프트의 상대 이동을 제한하는 제2 무빙-아웃 스톱퍼를 포함하고,
    상기 제2 무빙-인 스톱퍼는 상기 인너 샤프트의 선단부와 마주하도록 상기 아웃터 하우징의 보어에 배치되는 범퍼(bumper)인 플런징 어셈블리.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 무빙-인 스톱퍼는 상기 아웃터 볼 그루브의 내측 끝단에 구비되어 상기 플런징 유닛의 상기 보어 내로 삽입되는 방향으로의 상대 이동 시에 상기 플런징 유닛과 부딪히도록 형성되는 걸림 턱인 드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리.
  3. 제1항에서,
    상기 제1 무빙-아웃 스톱퍼는 상기 아웃터 볼 그루브의 외측 끝단에 구비되어 상기 플런징 유닛의 상기 보어 밖으로 배출되는 방향으로의 상대 이동 시에 상기 플런징 유닛과 부딪히도록 형성되는 스톱 링인 드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리.
  4. 제3항에서,
    상기 제2 무빙-아웃 스톱퍼는 상기 인너 샤프트의 내측 끝단에 구비되어 상기 인너 샤프트의 상기 보어 밖으로의 상대 이동 시에 상기 제1 무빙-아웃 스톱퍼와 부딪혀 있는 상기 플런징 유닛과 부딪히도록 형성되는 스톱 링인 드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리.
  5. 제1항에서,
    상기 범퍼는 상기 아웃터 하우징에 구비되는 경사부에 배치되는 드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 플런징 어셈블리, 그리고
    상기 플런징 어셈블리의 양 단에 각각 연결되는 한 쌍의 조인트를 포함하는 드라이브 샤프트.
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