WO2019050055A1 - 차량의 드라이브 샤프트 - Google Patents
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- WO2019050055A1 WO2019050055A1 PCT/KR2017/009692 KR2017009692W WO2019050055A1 WO 2019050055 A1 WO2019050055 A1 WO 2019050055A1 KR 2017009692 W KR2017009692 W KR 2017009692W WO 2019050055 A1 WO2019050055 A1 WO 2019050055A1
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- 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 drive shaft used in a drive system of a vehicle.
- 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.
- the intermediate shaft of the drive shaft may be constituted by a shaft having a plunging function, and an intermediate shaft having such a plunging function generally uses a ball spline structure.
- the intermediate shaft having the plunging function includes an outer housing, an inner shaft, and a ball spline structure interposed therebetween.
- the ball spline structure is composed of an outer ball groove formed on the inner surface of the outer housing, an inner ball groove formed on the outer surface of the inner shaft, a plurality of balls arranged in the ball grooves, and a ball cage accommodating a plurality of balls. Torque is transmitted between the outer housing and the inner shaft through the ball at the intermediate shaft having such a ball spline structure.
- the outer housing or the inner shaft When the torque is applied to the intermediate shaft, the outer housing or the inner shaft may be deformed and the ball may not be smoothly rolling. In this case, when the ball moves, sliding occurs and friction occurs. In this process, power loss occurs and the power transmission efficiency is lowered. In addition, the sliding action of the ball may cause damage to the product.
- US 6,793,583 discloses that a plurality of balls arranged in a row are made different diameters for smooth operation. Specifically, the diameter of a ball disposed in the center of a plurality of balls arranged in a row So as to be larger than the diameters of the balls disposed on both outer sides.
- An intermediate shaft of a drive shaft of a vehicle includes an outer housing having a bore extending in the longitudinal direction, an inner shaft inserted into the bore of the outer housing to be relatively movable in the longitudinal direction, And a ball spline structure connecting the inner shaft and the outer housing such that the inner shaft and the outer housing can move relative to each other in the longitudinal direction.
- the ball spline structure includes a plurality of outer ball grooves formed in the bore extending in the longitudinal direction, and a plurality of outer ball grooves formed in the outer surface of the inner shaft so as to be paired with the plurality of outer ball grooves, A plurality of balls movably arranged in a line in each of the ball tracks, and a ball interposed between the inner shaft and the outer housing so as to be able to move in the longitudinal direction, Cage.
- the clearances of the plurality of balls arranged in a row in the ball track gradually increase toward the open side end of the bore.
- the inner ball groove may be formed such that a distance between a center of each ball and a center axis of the inner shaft is constant when the plurality of balls arranged in a line are in a position close to the surface of the inner ball groove, wherein the plurality of balls may have the same diameter and the outer ball grooves may be formed so that the center of each ball and the center of the inner shaft when the plurality of balls arranged in a row are in close contact with the surface of the outer ball groove The distance to the shaft gradually increases from the opening side end of the bore.
- the outer ball groove may be formed such that a distance between a center of each ball and a center axis of the inner shaft is constant when a plurality of balls arranged in a line are in a position close to the surface of the outer ball groove,
- the plurality of balls may have the same diameter, and the inner ball grooves may be formed such that when a plurality of balls arranged in a line are in a position in close contact with the surface of the inner ball groove, And the distance to the shaft gradually decreases toward the opening side end of the bore.
- the inner ball groove may be formed such that a distance between a center of each ball and a center axis of the inner shaft is constant when a plurality of balls arranged in a line are in a position close to the surface of the inner ball groove
- the outer ball groove may be formed such that a distance between a center of each ball and a center axis of the inner shaft is constant when a plurality of balls arranged in a line are in a position close to the surface of the outer ball groove
- the diameter of a plurality of balls arranged in a row on the ball track may gradually decrease toward the open side end of the bore.
- an intermediate shaft of a drive shaft of a vehicle includes an outer housing having a bore extending in a longitudinal direction, an inner shaft inserted into the bore of the outer housing such that the bore of the drive shaft can move relative to the bore in the longitudinal direction, And a ball spline structure connecting the inner shaft and the outer housing such that the inner shaft and the outer housing can move relative to each other in the longitudinal direction.
- the ball spline structure includes a plurality of outer ball grooves formed in the bore extending in the longitudinal direction, and a plurality of outer ball grooves formed in the outer surface of the inner shaft so as to be paired with the plurality of outer ball grooves, A plurality of balls movably arranged in a line in each of the ball tracks, and a ball interposed between the inner shaft and the outer housing so as to be able to move in the longitudinal direction, Cage.
- the clearance of the ball closest to the open side end of the bore is larger than the clearance of the remaining balls.
- a distance between a center of each of the balls and a center axis of the inner shaft when the balls arranged in a row in the ball track are in a position in close contact with the surface of the outer ball groove is a shape in the longitudinal direction of the outer ball groove, And by varying at least one of the diameters of a plurality of balls arranged in a row in the ball track.
- the outer ball groove may have a generally same cross-sectional shape along the longitudinal direction and be inclined so as to be distanced from the center axis of the inner shaft toward the open side end of the bore.
- the plurality of balls arranged in a row in the ball track may gradually decrease in diameter toward the open side end of the bore.
- a distance between a center of each of the balls and a central axis of the inner shaft when a plurality of balls arranged in a line on the ball track is in a position in close contact with the surface of the inner ball groove, Shape, and diameter of a plurality of balls arranged in series in the ball track.
- the inner ball groove may have a generally same cross-sectional shape along the longitudinal direction, and may have a shape inclined toward the center of the inner shaft toward the opening side end of the bore.
- the plurality of balls arranged in a row in the ball track may gradually decrease in diameter toward the open side end of the bore.
- a drive shaft includes an intermediate shaft and an inboard joint and an outboard joint provided at both ends of the intermediate shaft, respectively.
- the intermediate shaft includes an outer housing having a bore extending in the longitudinal direction, an inner shaft inserted into the bore of the outer housing such that the inner shaft and the outer housing are relatively movable in the longitudinal direction, And a ball spline structure connecting the inner shaft and the outer housing so that relative movement is possible.
- the ball spline structure includes a plurality of outer ball grooves formed in the bore extending in the longitudinal direction, and a plurality of outer ball grooves formed in the outer surface of the inner shaft so as to be paired with the plurality of outer ball grooves, A plurality of balls movably arranged in a line in each of the ball tracks, and a ball interposed between the inner shaft and the outer housing so as to be able to move in the longitudinal direction, Cage.
- the clearances of the plurality of balls arranged in a row in the ball track gradually increase toward the open side end of the bore.
- the inner ball groove may be formed such that a distance between a center of each ball and a center axis of the inner shaft is constant when a plurality of balls arranged in a line are in a position close to the surface of the inner ball groove,
- the plurality of balls may have the same diameter
- the outer ball grooves may be formed such that when a plurality of balls arranged in a line are in a position in close contact with the surface of the outer ball groove, The distance to the shaft gradually increases from the opening side end of the bore.
- the outer ball groove may be formed such that a distance between a center of each ball and a center axis of the inner shaft is constant when a plurality of balls arranged in a line are in a position close to the surface of the outer ball groove,
- the plurality of balls may have the same diameter, and the inner ball grooves may be formed such that when a plurality of balls arranged in a line are in a position in close contact with the surface of the inner ball groove, And the distance to the shaft gradually decreases toward the opening side end of the bore.
- the inner ball groove may be formed such that a distance between a center of each ball and a center axis of the inner shaft is constant when a plurality of balls arranged in a line are in a position close to the surface of the inner ball groove
- the outer ball groove may be formed such that a distance between a center of each ball and a center axis of the inner shaft is constant when a plurality of balls arranged in a line are in a position close to the surface of the outer ball groove,
- the diameter of the plurality of balls may gradually decrease toward the open side end of the bore.
- the drive shaft includes an intermediate shaft and an inboard joint and an outboard joint provided at both ends of the intermediate shaft, respectively.
- the intermediate shaft includes an outer housing having a bore extending in the longitudinal direction, an inner shaft inserted into the bore of the outer housing such that the inner shaft and the outer housing are relatively movable in the longitudinal direction, And a ball spline structure connecting the inner shaft and the outer housing so that relative movement is possible.
- the ball spline structure includes a plurality of outer ball grooves formed in the bore extending in the longitudinal direction, and a plurality of outer ball grooves formed in the outer surface of the inner shaft so as to be paired with the plurality of outer ball grooves, A plurality of balls movably arranged in a line in each of the ball tracks, and a ball interposed between the inner shaft and the outer housing so as to be able to move in the longitudinal direction, Cage.
- the clearance of the ball closest to the open side end of the bore is larger than the clearance of the remaining balls.
- a distance between a center of each ball and a center axis of the inner shaft when a plurality of balls arranged in a line on the ball track is in a position in close contact with a surface of the outer ball groove, Shape, and diameter of a plurality of balls arranged in series in the ball track.
- the outer ball groove may have a generally same cross-sectional shape along the longitudinal direction and be inclined so as to be distanced from the center axis of the inner shaft toward the open side end of the bore.
- the plurality of balls arranged in a row in the ball track may gradually decrease in diameter toward the open side end of the bore.
- a distance between a center of each of the balls and a center axis of the inner shaft when the balls arranged in a row in the ball track are in a position in close contact with the surface of the inner ball groove is in the form of a longitudinal direction of the inner ball groove, And by varying at least one of the diameters of a plurality of balls arranged in a row in the ball track.
- the inner ball groove may have a generally same cross-sectional shape along the longitudinal direction and be inclined so as to approach the center axis of the inner shaft toward the open side end of the bore.
- the plurality of balls arranged in a row in the ball track may gradually decrease in diameter toward the open side end of the bore.
- the clearance of the ball near the opening side end of the bore of the outer housing is relatively larger, so that when the outer housing or the inner shaft is deformed at the time of torque transmission, the deformation is arranged in a relatively large area Since the clearance of the ball is relatively large, it is possible to prevent the balls from being caught by the deformation and increase in friction.
- FIG. 1 is a schematic perspective view of a drive shaft according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
- FIG 3 is a view for explaining clearance of a ball of a drive shaft according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4 is a view for explaining clearance of a ball of a drive shaft according to another embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a view for explaining clearance of a ball of a drive shaft according to another embodiment of the present invention.
- the drive shaft 1 includes an in-board joint 2, an out-board joint 3, and an intermediate shaft 10 Respectively.
- the inboard joint 2 and the outboard joint 3 may be a constant velocity joint capable of rotating power transmission and turning, and may be, for example, a Rzeppa joint.
- the inboard joint 2 includes an outer joint member 21 and an inner joint member 22.
- the outer joint member 21 is formed so that one side thereof is opened to form a space for accommodating the inner joint member 22.
- a plurality of outer ball grooves 211 are formed on the inner surface of the outer joint member 21 and inner ball grooves 221 corresponding to the outer ball grooves 211 are formed on the outer surface of the inner joint member 22.
- a ball track is formed by a combination of an outer ball groove 211 and an inner ball groove 221 and a ball 24 which functions as a torque transmission is disposed on the ball track.
- a ball cage 23 is interposed between the outer joint member 21 and the inner joint member 22 in a state in which the ball 24 is received.
- the number of ball tracks may be six, eight, and so on.
- the outboard joint 3 also includes an outer joint member 31 having an outer ball groove 311, an inner joint member 33 having an inner ball groove 321, a ball 34, and a ball cage 33, .
- the intermediate shaft 10 is formed so as to have a plunging function that can vary torque in the axial direction by connecting the inboard joint 2 and the outboard joint 3 to each other.
- the intermediate shaft 10 includes an outer housing 6, an inner shaft 7, and a ball spline structure 8. At this time, boots 4 and 5 surrounding the open sides of the inboard joint 2 and the outboard joint 3, respectively, may be provided.
- the inner shaft 7 may have a central axis LA and the outer housing 6 is coaxially arranged such that its central axis coincides with the central axis LA of the inner shaft 7.
- One end 61 of the outer housing 6 may be connected to rotate with the inner joint member 32 of the outboard joint 3.
- the other end portion 62 of the outer housing 60 has a bore 63 for engagement with the inner shaft 7.
- the bore 63 may extend in the longitudinal direction as shown in Fig.
- one end 71 of the inner shaft 7 may be connected to rotate with the inner joint member 22 of the inboard joint 2.
- the other end portion 72 of the inner shaft 7 is inserted into the bore 63 of the outer housing 6.
- the ball spline structure 8 connects the inner shaft 7 and the outer housing 6 so that the inner shaft 7 and the outer housing 6 can move relative to each other in the longitudinal direction.
- the ball spline structure 8 includes a plurality of outer ball grooves 81 extending longitudinally in the bore 63 of the outer housing 6 and a plurality of outer ball grooves 81 extending in the longitudinal direction on the outer surface of the inner shaft 7 A plurality of inner ball grooves 82, a plurality of balls 83, and a ball cage 84.
- the outer ball groove 81 is formed in the bore 63 of the outer housing 6 in the longitudinal direction.
- the outer ball groove 81 may be recessed radially outward from the surface forming the bore 63, and may have a semicircular or gothic cross-sectional shape.
- the outer ball groove 81 can be extended by a predetermined length from the end of the opening side of the bore 63 of the outer housing 6 (i.e., the end on which the inner shaft is inserted).
- the plurality of outer ball grooves 81 may be arranged at regular intervals along the circumferential direction, for example, six outer ball grooves 81 may be formed.
- a plurality of inner ball grooves 82 are paired with a plurality of outer ball grooves 81 of the outer housing 6 to form a plurality of ball tracks 80.
- the inner ball groove 82 may be recessed radially inward from the surface of the inner shaft 7 and may have a semicircular sectional shape.
- the inner ball groove 82 may be formed at a position corresponding to the position of the outer ball groove 81 so as to form the ball track 80 in the shape of a tube. At this time, the inner ball groove 82 can be extended from the tip of the inner shaft 7 inserted into the bore 63 of the outer housing 6 by a predetermined length.
- a plurality of balls 83 are arranged in a line on each ball track 80 formed by the outer ball groove 81 and the inner ball groove 82. [ At this time, the ball 83 is arranged to be movable in the longitudinal direction.
- the ball cage 84 may have a sleeve shape and is interposed between the outer housing 6 and the inner shaft 7.
- the ball cage 84 accommodates a plurality of balls 83 and is disposed movably in the longitudinal direction.
- the clearance of a plurality of balls 83 arranged in a row in each ball track 80 gradually increases toward the open side end (the right side end in FIG. 2) of the bore 63. That is, a plurality of balls 83 arranged in line in the ball track 80 do not have the same clearance, but a ball 83 positioned closer to the open side end is formed to have a larger clearance.
- the clearance may mean a clearance in the radial direction (up-down direction in Fig. 2) or a clearance in the width direction of the ball track 80 (depth direction in Fig. 2).
- the clearance of a plurality of balls 83 arranged in a row does not gradually increase but the clearance of the ball closest to the open side end of the bore 62 is larger than the clearance of the remaining balls .
- the pitching condition of the balls according to the embodiment of the present invention is such that the balls 83 arranged in a row on the ball track 80 are positioned at the positions where the ball 83 is in close contact with the surface of the outer ball groove 81, The distance between the center and the center axis LA of the inner shaft 7 and the angle when the ball 83 arranged in line with the ball track 80 is in a position in close contact with the surface of the inner ball groove 81 By adjusting at least one of the distance between the center of the ball 83 and the center axis LA of the inner shaft 7.
- FIG. 3 shows a state in which a plurality of balls 83 arranged in a line on a ball track 80 through a change in the longitudinal direction of the shape of the outer ball groove 81 are in contact with the surface of the outer ball groove 81 The distance between the center of each ball 83 and the center axis LA of the inner shaft 7 is adjusted.
- Fig. 3 (a) is a cross-sectional view taken along the line 1, 2, 3 in Fig. 2, and Fig. 3 (b) And FIG.
- five balls are arranged in a line in FIG. 2, but two of them are omitted in FIG. 3, and only three balls are shown.
- the dotted line indicates the surface forming the bore 63 of the outer housing 6.
- the outer ball groove 81 has the same overall cross-sectional shape along the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 3) 3 to the right end) of the inner shaft 7, the inner shaft 7 is tilted away from the center axis LA.
- the inner ball grooves 82 may have the same cross-sectional shape along the longitudinal direction and may be parallel to the central axis LA of the inner shaft 7, and the diameters of the plurality of balls 83 arranged in a line are It can be constant.
- FIG. 4 shows a state in which a plurality of balls 83 arranged in a line on the ball track 80 through a change in the longitudinal direction of the shape of the inner ball groove 82 are in a position in close contact with the surface of the inner ball groove 82 The distance between the center of each ball 83 and the center axis LA of the inner shaft 7 is adjusted.
- 4 (a) and 4 (b) correspond to FIGS. 3 (a) and 3 (b), respectively.
- the dotted line indicates the surface forming the bore 63 of the outer housing 6.
- the inner ball groove 82 has an entirely same cross-sectional shape along the longitudinal direction (left-right direction in FIG. 4) 4) to the center axis LA of the inner shaft 7 toward the center axis LA of the inner shaft 7.
- the outer ball grooves 81 may have a generally same cross-sectional shape along the longitudinal direction and may be parallel to the central axis LA of the inner shaft 7, and the diameters of the plurality of balls 83 arranged in a line are It can be constant.
- 5 shows a state in which a plurality of balls 83 arranged in a line on the ball track 80 through a change in the diameter of the balls 83 arranged in a line on the ball track 80 are in close contact with the surface of the inner ball groove 82
- the distance between the center of each ball 83 and the center axis LA of the inner shaft 7 is adjusted.
- 5 (a) and 5 (b) correspond to FIGS. 3 (a) and 3 (b), respectively.
- the dotted line indicates the surface forming the bore 63 of the outer housing 6.
- the diameter of the plurality of balls 83 arranged in a line on the ball track may be smaller as the diameter of the ball 83 is closer to the open-side end of the bore 63 (the right end in FIG. 4).
- the outer ball groove 81 and the inner ball groove 82 may be aligned with the center axis LA of the inner shaft 7, respectively, having the same overall cross-sectional shape along the longitudinal direction.
- the present invention relates to a drive shaft of a vehicle and is industrially applicable.
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Bearings For Parts Moving Linearly (AREA)
Abstract
차량의 드라이브 샤프트의 중간 샤프트는, 길이 방향으로 연장되는 보어(bore)를 구비하는 아웃터 하우징, 상기 아웃터 하우징의 보어에 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 삽입되는 인너 샤프트, 그리고 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징이 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징을 연결하는 볼 스플라인 구조를 포함한다. 상기 볼 스플라인 구조는 상기 보어에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 아웃터 볼 그루브, 상기 복수의 아웃터 볼 그루브와 짝을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하도록 상기 인너 샤프트의 외면에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 인너 볼 그루브, 상기 각각의 볼 트랙에 일렬로 이동 가능하게 배치되는 복수의 볼, 그리고 상기 복수의 볼을 수용하며 길이 방향으로 이동 가능하게 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징 사이에 개재되는 볼 케이지를 포함한다. 상기 볼 트랙 내에 일렬로 배치된 복수의 볼의 유격은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 증가한다.
Description
본 발명은 차량의 구동 계통에 사용되는 드라이브 샤프트에 관한 것이다.
차량의 구동 라인에 사용되는 드라이브 샤프트는 중간 샤프트(intermediate shaft)와 그 양측에 각각 설치되는 등속 조인트를 포함한다.
드라이브 샤프트의 중간 샤프트는 플런징(plunging) 기능을 갖는 샤프트로 구성되는 경우가 있으며, 이러한 플런징 기능을 갖는 중간 샤프트는 일반적으로 볼 스플라인(ball spline) 구조를 이용한다.
플런징 기능을 갖는 중간 샤프트는 아웃터 하우징(outer housing), 인너 샤프트(inner shaft), 그리고 이들 사이에 개재되는 볼 스플라인 구조를 포함한다. 볼 스플라인 구조는 아웃터 하우징의 내면에 형성되는 아웃터 볼 그루브, 인너 샤프트의 외면에 형성되는 인너 볼 그루브, 이들 볼 그루브에 배치되는 복수의 볼, 그리고 복수의 볼을 수용하는 볼 케이지로 구성된다. 이러한 볼 스플라인 구조를 갖는 중간 샤프트에서 볼을 통해서 아웃터 하우징과 인너 샤프트 사이의 토크 전달이 이루어진다.
이와 같은 중간 샤프트에 토크가 걸렸을 때 아웃터 하우징 또는 인너 샤프트의 변형이 일어나면서 볼의 원활한 롤링(rolling) 동작이 이루어지지 못할 수 있다. 이러한 경우 볼의 이동 시 슬라이딩(sliding)이 발생하면서 마찰이 발생하게 되고, 이 과정에서 동력 손실이 발생하여 동력 전달 효율이 저하된다. 또한 볼의 슬라이딩 동작에 의해 제품의 손상이 발생할 수도 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 미국 등록특허 US6,793,583은 일렬로 배치되는 복수의 볼의 직경을 다르게 하여 원활한 작동이 이루어지게 하였으며, 구체적으로 일렬로 배치되는 복수의 볼 중 중심부에 배치되는 볼의 직경이 양쪽 외측에 배치되는 볼들의 직경보다 크도록 하였다.
그러나 토크 전달 시에 아웃터 하우징의 개방 측 단부의 변형이 가장 크게 되는데, 미국 등록특허 US6,793,583에서와 같이 볼의 직경이 조절되면 개방 측 단부의 볼 주위의 유격이 먼저 없어지면서 슬라이딩이 발생하는 문제가 있으며, 또한 아웃터 하우징의 개방 측의 반대 쪽 단부에서는 볼과 그루브 사이의 유격이 너무 커서 토크 전달 효율이 저하되는 문제가 있었다.
[선행기술문헌]
미국 등록특허공보 US6,793,583 (등록일: 2004년 09월 21일)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 토크 전달 효율을 가지며 안정적인 작동이 담보되는 볼 스플라인 구조를 가지는 드라이브 샤프트를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 드라이브 샤프트의 중간 샤프트는, 길이 방향으로 연장되는 보어(bore)를 구비하는 아웃터 하우징, 상기 아웃터 하우징의 보어에 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 삽입되는 인너 샤프트, 그리고 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징이 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징을 연결하는 볼 스플라인 구조를 포함한다. 상기 볼 스플라인 구조는 상기 보어에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 아웃터 볼 그루브, 상기 복수의 아웃터 볼 그루브와 짝을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하도록 상기 인너 샤프트의 외면에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 인너 볼 그루브, 상기 각각의 볼 트랙에 일렬로 이동 가능하게 배치되는 복수의 볼, 그리고 상기 복수의 볼을 수용하며 길이 방향으로 이동 가능하게 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징 사이에 개재되는 볼 케이지를 포함한다. 상기 볼 트랙 내에 일렬로 배치된 복수의 볼의 유격은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 증가한다.
상기 인너 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있으며, 상기 복수의 볼의 직경은 동일할 수 있고, 상기 아웃터 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 증가하도록 형성될 수 있다.
상기 아웃터 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있고, 상기 복수의 볼의 직경은 동일할 수 있으며, 상기 인너 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 감소하도록 형성될 수 있다.
상기 인너 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있고, 상기 아웃터 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있으며, 상기 볼 트랙에 일렬로 배열된 복수의 볼의 직경은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 감소할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 드라이브 샤프트의 중간 샤프트는, 길이 방향으로 연장되는 보어(bore)를 구비하는 아웃터 하우징, 상기 아웃터 하우징의 보어에 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 삽입되는 인너 샤프트, 그리고 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징이 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징을 연결하는 볼 스플라인 구조를 포함한다. 상기 볼 스플라인 구조는 상기 보어에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 아웃터 볼 그루브, 상기 복수의 아웃터 볼 그루브와 짝을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하도록 상기 인너 샤프트의 외면에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 인너 볼 그루브, 상기 각각의 볼 트랙에 일렬로 이동 가능하게 배치되는 복수의 볼, 그리고 상기 복수의 볼을 수용하며 길이 방향으로 이동 가능하게 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징 사이에 개재되는 볼 케이지를 포함한다. 상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리, 그리고 상기 볼 트랙에 일렬로 배치되는 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리 중 하나 이상을 조절함으로써, 상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼 중 상기 보어의 개방측 단에 가장 가까운 볼의 유격이 나머지 볼의 유격보다 크도록 구성된다.
상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리는 상기 아웃터 볼 그루브의 길이 방향으로의 형태, 그리고 상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼의 직경 중 하나 이상을 변화시켜 조절될 수 있다.
상기 아웃터 볼 그루브는 길이방향을 따라 전체적으로 동일한 단면 형상을 가지면서 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 상기 인너 샤프트의 중심 축으로부터 멀어지도록 경사지는 형태를 가질 수 있다.
상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 직경이 점차 감소할 수 있다.
상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리는 상기 인너 볼 그루브의 길이 방향으로의 형태, 그리고 상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼의 직경 중 하나 이상을 변화시켜 조절될 수 있다.
상기 인너 볼 그루브는 길이방향을 따라 전체적으로 동일한 단면 형상을 가지면서 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 상이 인너 샤프트의 중심 축에 가까워지도록 경사지는 형태를 가질 수 있다.
상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 직경이 점차 감소할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 드라이브 샤프트는, 중간 샤프트, 그리고 상기 중간 샤프트의 양단에 각각 구비되는 인보드 조인트 및 아웃보드 조인트를 포함한다. 상기 중간 샤프트는 길이 방향으로 연장되는 보어(bore)를 구비하는 아웃터 하우징, 상기 아웃터 하우징의 보어에 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 삽입되는 인너 샤프트, 그리고 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징이 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징을 연결하는 볼 스플라인 구조를 포함한다. 상기 볼 스플라인 구조는 상기 보어에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 아웃터 볼 그루브, 상기 복수의 아웃터 볼 그루브와 짝을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하도록 상기 인너 샤프트의 외면에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 인너 볼 그루브, 상기 각각의 볼 트랙에 일렬로 이동 가능하게 배치되는 복수의 볼, 그리고 상기 복수의 볼을 수용하며 길이 방향으로 이동 가능하게 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징 사이에 개재되는 볼 케이지를 포함한다. 상기 볼 트랙 내에 일렬로 배치된 복수의 볼의 유격은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 증가한다.
상기 인너 볼 그루브는 상기 일렬로 배열된 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심축까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있고, 상기 복수의 볼의 직경은 동일할 수 있으며, 상기 아웃터 볼 그루브는 상기 일렬로 배열된 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심축까지의 거리가 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 증가하도록 형성될 수 있다.
상기 아웃터 볼 그루브는 상기 일렬로 배열된 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있고, 상기 복수의 볼의 직경은 동일할 수 있으며, 상기 인너 볼 그루브는 상기 일렬로 배열된 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 감소하도록 형성될 수 있다.
상기 인너 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있고, 상기 아웃터 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 일정하도록 형성될 수 있으며, 상기 복수의 볼의 직경은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 감소할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 드라이브 샤프트는 중간 샤프트, 그리고 상기 중간 샤프트의 양단에 각각 구비되는 인보드 조인트 및 아웃보드 조인트를 포함한다. 상기 중간 샤프트는 길이 방향으로 연장되는 보어(bore)를 구비하는 아웃터 하우징, 상기 아웃터 하우징의 보어에 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 삽입되는 인너 샤프트, 그리고 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징이 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징을 연결하는 볼 스플라인 구조를 포함한다. 상기 볼 스플라인 구조는 상기 보어에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 아웃터 볼 그루브, 상기 복수의 아웃터 볼 그루브와 짝을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하도록 상기 인너 샤프트의 외면에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 인너 볼 그루브, 상기 각각의 볼 트랙에 일렬로 이동 가능하게 배치되는 복수의 볼, 그리고 상기 복수의 볼을 수용하며 길이 방향으로 이동 가능하게 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징 사이에 개재되는 볼 케이지를 포함한다. 상기 볼 트랙에 일렬로 배치되는 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리, 그리고 상기 볼 트랙에 일렬로 배치되는 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리 중 하나 이상을 조절함으로써, 상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼 중 상기 보어의 개방측 단에 가장 가까운 볼의 유격이 나머지 볼의 유격보다 크도록 구성된다.
상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리는 상기 아웃터 볼 그루브의 길이 방향으로의 형태, 그리고 상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼의 직경 중 하나 이상을 변화시켜 조절될 수 있다.
상기 아웃터 볼 그루브는 길이방향을 따라 전체적으로 동일한 단면 형상을 가지면서 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 상기 인너 샤프트의 중심 축으로부터 멀어지도록 경사지는 형태를 가질 수 있다.
상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 직경이 점차 감소할 수 있다.
상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리는 상기 인너 볼 그루브의 길이 방향으로의 형태, 그리고 상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼의 직경 중 하나 이상을 변화시켜 조절될 수 있다.
상기 인너 볼 그루브는 길이방향을 따라 전체적으로 동일한 단면 형상을 가지면서 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 상기 인너 샤프트의 중심 축에 가까워지도록 경사지는 형태를 가질 수 있다.
상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 직경이 점차 감소할 수 있다.
본 발명에 의하면, 아웃터 하우징의 보어의 개방측 단에 가까운 볼의 유격이 상대적으로 더 크게 되므로, 토크 전달 시에 아웃터 하우징 또는 인너 샤프트의 변형이 발생하는 경우에 변형이 상대적으로 큰 영역에 배치되는 볼의 유격이 상대적으로 크기 때문에, 변형에 의한 볼의 끼임 및 마찰 증가를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 샤프트의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 드라이브 샤프트의 볼의 유격을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 드라이브 샤프트의 볼의 유격을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 드라이브 샤프트의 볼의 유격을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 드라이브 샤프트(1)는 인보드(in-board) 조인트(2), 아웃보드(out-board) 조인트(3), 그리고 중간 샤프트(intermediate shaft)(10)를 구비한다. 인보드 조인트(2)와 아웃보드 조인트(3)는 회전 동력 전달 및 절각이 가능한 등속 조인트일 수 있으며, 예를 들어 제파(Rzeppa) 조인트일 수 있다.
도 2를 참조하면, 인보드 조인트(2)는 아웃터 조인트 멤버(21)와 인너 조인트 멤버(22)를 포함한다. 아웃터 조인트 멤버(21)는 인너 조인트 멤버(22)를 수용하는 공간을 형성하도록 일측이 개방되도록 형성된다. 아웃터 조인트 멤버(21)의 내면에는 복수의 아웃터 볼 그루브(211)가 형성되고, 인너 조인트 멤버(22)의 외면에는 아웃터 볼 그루브(211)에 대응하는 인너 볼 그루브(221)가 형성된다. 아웃터 볼 그루브(211)와 인너 볼 그루브(221)의 조합에 의해 볼 트랙(ball track)이 형성되며, 볼 트랙에 토크 전달 기능을 하는 볼(24)이 배치된다. 볼 케이지(ball cage)(23)가 볼(24)을 수용하는 상태로 아웃터 조인트 멤버(21)와 인너 조인트 멤버(22) 사이에 개재된다. 예를 들어, 볼 트랙의 개수는 여섯 개, 여덟 개 등일 수 있다. 마찬가지로, 아웃보드 조인트(3)도 아웃터 볼 그루브(311)를 가지는 아웃터 조인트 멤버(31), 인너 볼 그루브(321)를 가지는 인너 조인트 멤버(33), 볼(34), 그리고 볼 케이지(33)를 포함한다.
중간 샤프트(10)는 인보드 조인트(2)와 아웃보드 조인트(3)를 서로 연결하여 토크 전달이 가능하도록 작용하며 축 방향으로 길이가 가변될 수 있는 플런징(plunging) 기능을 갖도록 형성된다. 중간 샤프트(10)는 아웃터 하우징(6), 인너 샤프트(7), 그리고 볼 스플라인 구조(8)를 포함한다. 이때, 인보드 조인트(2) 및 아웃보드 조인트(3)의 개방 측을 각각 둘러싸는 부트(4, 5)가 구비될 수 있다. 인너 샤프트(7)는 중심 축(LA)을 가질 수 있으며, 아웃터 하우징(6)은 그 중심 축이 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA)과 일치하도록 동축으로 배열된다.
아웃터 하우징(6)의 한 쪽 단부(61)는 아웃보드 조인트(3)의 인너 조인트 멤버(32)와 함께 회전하도록 이에 연결될 수 있다. 한편, 아웃터 하우징(60)의 다른 쪽 단부(62)는 인너 샤프트(7)와의 체결을 위한 보어(bore)(63)를 구비한다. 보어(63)는 도 2에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 연장되어 형성될 수 있다.
그리고 인너 샤프트(7)의 한 쪽 단부(71)는 인보드 조인트(2)의 인너 조인트 멤버(22)와 함께 회전하도록 이에 연결될 수 있다. 인너 샤프트(7)의 다른 쪽 단부(72)는 아웃터 하우징(6)의 보어(63)에 삽입된다.
볼 스플라인 구조(8)가 인너 샤프트(7)와 아웃터 하우징(6)이 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 인너 샤프트(7)와 아웃터 하우징(6)을 연결한다. 볼 스플라인 구조(8)는 아웃터 하우징(6)의 보어(63)에 길이 방향으로 연장되는 복수의 아웃터 볼 그루브(outer ball groove)(81), 인너 샤프트(7)의 외면에 길이 방향으로 연장되는 복수의 인너 볼 그루브(inner ball groove)(82), 복수의 볼(83), 그리고 볼 케이지(84)를 포함한다.
아웃터 볼 그루브(81)는 아웃터 하우징(6)의 보어(63)에 길이 방향으로 연장되어 형성된다. 아웃터 볼 그루브(81)는 보어(63)를 형성하는 면에서 반경 방향 외측으로 함몰되어 형성될 수 있으며, 반원 형태, 고딕 형상 등의 단면 형상을 가질 수 있다. 아웃터 볼 그루브(81)는 아웃터 하우징(6)의 보어(63)의 개방측의 단(즉, 인너 샤프트가 삽입되는 쪽의 단)에서부터 미리 정해진 길이만큼 연장될 수 있다. 복수의 아웃터 볼 그루브(81)는 원주 방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있으며, 예를 들어 여섯 개의 아웃터 볼 그루브(81)가 형성될 수 있다.
복수의 인너 볼 그루브(82)는 아웃터 하우징(6)의 복수의 아웃터 볼 그루브(81)와 각각 짝을 이루어 복수의 볼 트랙(ball track)(80)을 형성한다. 인너 볼 그루브(82)는 인너 샤프트(7)의 표면에서 반경 방향 내측으로 함몰되어 형성될 수 있으며, 반원 형태의 단면 형상을 가질 수 있다. 인너 볼 그루브(82)는 관 형태의 볼 트랙(80)을 형성하도록 아웃터 볼 그루브(81)의 위치에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 이때, 인너 볼 그루브(82)은 아웃터 하우징(6)의 보어(63)에 삽입되는 인너 샤프트(7)의 선단에서부터 미리 정해진 길이만큼 연장될 수 있다.
복수의 볼(83)이 아웃터 볼 그루브(81)와 인너 볼 그루브(82)에 의해 형성되는 각각의 볼 트랙(80)에 일렬로 배열된다. 이때, 볼(83)은 길이 방향으로 이동 가능하게 배치된다.
볼 케이지(84)는 슬리브(sleeve) 형태를 가질 수 있으며 아웃터 하우징(6)과 인너 샤프트(7) 사이에 개재된다. 볼 케이지(84)는 복수의 볼(83)을 수용하며 길이 방향으로 이동 가능하게 배치된다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 각 볼 트랙(80)에 일렬로 배열되는 복수의 볼(83)의 유격이 보어(63)의 개방측 단(도 2에서 우측 단)으로 갈수록 점차 증가한다. 즉, 볼 트랙(80)에 일렬로 배열되는 복수의 볼(83)이 동일한 유격을 가지는 것이 아니라, 개방측 단에 더 가까이 위치하는 볼(83)이 더 큰 유격을 갖도록 형성되는 것이다. 여기서 유격은 반경 방향(도 2에서 상하 방향)으로의 유격 또는 볼 트랙(80)의 폭 방향(도 2에서 깊이 방향)으로의 유격을 의미할 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에서는, 일렬로 배열되는 복수의 볼(83)의 유격이 점차로 증가하는 것이 아니라, 보어(62)의 개방측 단에 가장 가까운 볼의 유격이 나머지 볼의 유격보다 크도록 형성될 수도 있다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 볼의 유격 조건은 볼 트랙(80)에 일렬로 배열되는 볼(83)이 아웃터 볼 그루브(81)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 각 볼(83)의 중심과 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA) 사이의 거리, 그리고 볼 트랙(80)에 일렬로 배열되는 볼(83)이 인너 볼 그루브(81)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 각 볼(83)의 중심과 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA) 사이의 거리 중 하나 이상을 조절함으로써 달성될 수 있다. 이하에서, 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
먼저, 도 3은 아웃터 볼 그루브(81)의 형태의 길이 방향으로의 변화를 통해 볼 트랙(80)에 일렬로 배열되는 복수의 볼(83)이 아웃터 볼 그루브(81)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 각 볼(83)의 중심과 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA) 사이의 거리가 조절되는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 3의 (a)는 도 2의 ①, ②, ③선을 따라 절개한 단면을 보여주는 도면이고, 도 3의 (b)는 도 2에서 인너 조인트(7)의 중심 축(LA)과 나란한 선을 따라 절개한 단면을 보여주는 도면이다. 도시의 편의를 위해, 도 2에는 5개의 볼이 일렬로 배열되나, 도 3에서는 이 중 2개는 생략하고 3개의 볼만 도시되었다. 도 3의 (b)에서 점선은 아웃터 하우징(6)의 보어(63)를 형성하는 면을 나타낸다.
본 실시예에서는 아웃터 볼 그루브(81)는 길이 방향(도 3에서 좌우 방향)을 따라 전체적으로 동일한 단면 형상을 가지면서 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 보어(63)의 개방측 단(도 3에서 우측 단)으로 갈수록 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA)으로부터 멀어지도록 경사지는 형태를 가진다. 이때, 인너 볼 그루브(82)는 길이 방향을 따라 전체적으로 동일한 단면 형상을 가지면서 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA)과 나란할 수 있으며, 일렬로 배열되는 복수의 볼(83)의 직경은 일정할 수 있다. 이에 따라, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 볼(83)이 아웃터 볼 그루브(81)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 볼(83)의 중심과 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA) 사이의 거리(D1, D2, D3)가 보어(63)의 개방측 단에 가까운 볼(83)이 더 커지게 되며(D1<D2<D3), 그에 따라 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 볼(83)이 아웃터 볼 그루브(81)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 볼(83)의 유격(C1, C2, C3)이 보어(63)의 개방측 단에 가까운 볼일수록 더 커지게 된다(C1<C2<C3).
도 4는 인너 볼 그루브(82)의 형태의 길이 방향으로의 변화를 통해 볼 트랙(80)에 일렬로 배열되는 복수의 볼(83)이 인너 볼 그루브(82)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 각 볼(83)의 중심과 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA) 사이의 거리가 조절되는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 4의 (a) 및 (b)는 도 3의 (a) 및 (b)에 각각 대응하는 도면이다. 도 4의 (b)에서 점선은 아웃터 하우징(6)의 보어(63)를 형성하는 면을 나타낸다.
본 실시예에서는 인너 볼 그루브(82)는 길이 방향(도 4에서 좌우 방향)을 따라 전체적으로 동일한 단면 형상을 가지면서 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 보어(63)의 개방측 단(도 4에서 우측 단)으로 갈수록 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA)에 가까워지도록 경사지는 형태를 가진다. 이때, 아웃터 볼 그루브(81)는 길이 방향을 따라 전체적으로 동일한 단면 형상을 가지면서 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA)과 나란할 수 있으며, 일렬로 배열되는 복수의 볼(83)의 직경은 일정할 수 있다. 이에 따라, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 볼(83)이 인너 볼 그루브(82)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 볼(83)의 중심과 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA) 사이의 거리(D4, D5, D6)가 보어(63)의 개방측 단에 가까운 볼(83)이 더 작아지게 되며(D4>D5>D6), 그에 따라 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 볼(83)이 인너 볼 그루브(82)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 볼(83)의 유격(C4, C5, C6)이 보어(63)의 개방측 단에 가까운 볼일수록 더 커지게 된다(C4<C5<C6).
도 5는 볼 트랙(80)에 일렬로 배열되는 볼(83)의 직경의 변화를 통해 볼 트랙(80)에 일렬로 배열되는 복수의 볼(83)이 인너 볼 그루브(82)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 각 볼(83)의 중심과 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA) 사이의 거리, 및 복수의 볼(83)이 아웃터 볼 그루브(83)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 각 볼(83)의 중심과 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA) 사이의 거리가 조절되는 경우를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 (a) 및 (b)는 도 3의 (a) 및 (b)에 각각 대응하는 도면이다. 도 5의 (b)에서 점선은 아웃터 하우징(6)의 보어(63)를 형성하는 면을 나타낸다.
본 실시예에서는 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼(83)의 직경이 보어(63)의 개방측 단(도 4에서 우측 단)에 가까울수록 작아지도록 형성될 수 있다. 이때, 아웃터 볼 그루브(81) 및 인너 볼 그루브(82)는 길이 방향을 따라 전체적으로 동일한 단면 형상을 각각 가지면서 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA)과 각각 나란할 수 있다. 이에 따라, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 볼(83)이 인너 볼 그루브(82)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 볼(83)의 중심과 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA) 사이의 거리(D7, D8, D9)가 보어(63)의 개방측 단에 가까운 볼(83)이 더 작아지게 되며(D7<D8<D9), 그에 따라 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 볼(83)이 인너 볼 그루브(82)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 볼(83)의 유격(C7, C8, C9)이 보어(63)의 개방측 단에 가까운 볼일수록 더 커지게 된다(C7<C8<C9). 한편, 도면에는 나타내지 않았으나, 도 5에서 볼(83)이 아웃터 그루브(81)의 표면에 밀착된 위치에 있는 경우, 볼(83)의 중심과 인너 샤프트(7)의 중심 축(LA) 사이의 거리가 보어(63)의 개방측 단에 가까운 볼(83)이 더 커지게 되며, 그에 따라 볼(83)이 아웃터 볼 그루브(81)의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 볼(83)의 유격이 보어(63)의 개방측 단에 가까운 볼일수록 더 커지게 된다.
이러한 구조에 의해 아웃터 하우징(6)의 보어(63)의 개방측 단에 가까운 볼(83)의 유격이 더 커지게 되며, 이에 의해 변형이 가장 큰 아웃터 하우징(6)의 보어(63)의 개방측 단에 가까운 볼의 유격이 상대적으로 커지게 된다. 이에 의해, 토크 전달 시에 변형이 발생하더라도 변형이 큰 영역에 배치되는 볼이 상대적으로 큰 유격을 가지므로 볼의 끼임 현상, 마찰 증가 현상 등을 방지할 수 있다.
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 (13)
- 차량의 드라이브 샤프트의 중간 샤프트로서,길이 방향으로 연장되는 보어(bore)를 구비하는 아웃터 하우징,상기 아웃터 하우징의 보어에 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 삽입되는 인너 샤프트, 그리고상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징이 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징을 연결하는 볼 스플라인 구조를 포함하고,상기 볼 스플라인 구조는상기 보어에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 아웃터 볼 그루브,상기 복수의 아웃터 볼 그루브와 짝을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하도록 상기 인너 샤프트의 외면에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 인너 볼 그루브,상기 각각의 볼 트랙에 일렬로 이동 가능하게 배치되는 복수의 볼, 그리고상기 복수의 볼을 수용하며 길이 방향으로 이동 가능하게 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징 사이에 개재되는 볼 케이지를 포함하며,상기 볼 트랙 내에 일렬로 배치된 복수의 볼의 유격은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 증가하는 중간 샤프트.
- 제1항에서,상기 인너 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 일정하도록 형성되고,상기 복수의 볼의 직경은 동일하며,상기 아웃터 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 증가하도록 형성되는 중간 샤프트.
- 제1항에서,상기 아웃터 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 일정하도록 형성되고,상기 복수의 볼의 직경은 동일하며,상기 인너 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 감소하도록 형성되는 중간 샤프트.
- 제1항에서,상기 인너 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 일정하도록 형성되고,상기 아웃터 볼 그루브는 상기 일렬로 배치된 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축까지의 거리가 일정하도록 형성되며,상기 볼 트랙에 일렬로 배열된 복수의 볼의 직경은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 점차 감소하는 중간 샤프트.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 중간 샤프트, 그리고상기 중간 샤프트의 양단에 각각 구비되는 인보드 조인트 및 아웃보드 조인트를 포함하는 드라이브 샤프트.
- 차량의 드라이브 샤프트의 중간 샤프트로서,길이 방향으로 연장되는 보어(bore)를 구비하는 아웃터 하우징,상기 아웃터 하우징의 보어에 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 삽입되는 인너 샤프트, 그리고상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징이 길이 방향으로 상대 이동이 가능하도록 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징을 연결하는 볼 스플라인 구조를 포함하고,상기 볼 스플라인 구조는상기 보어에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 아웃터 볼 그루브,상기 복수의 아웃터 볼 그루브와 짝을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하도록 상기 인너 샤프트의 외면에 길이 방향으로 연장되어 형성되는 복수의 인너 볼 그루브,상기 각각의 볼 트랙에 일렬로 이동 가능하게 배치되는 복수의 볼, 그리고상기 복수의 볼을 수용하며 길이 방향으로 이동 가능하게 상기 인너 샤프트와 상기 아웃터 하우징 사이에 개재되는 볼 케이지를 포함하며,상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리, 그리고 상기 볼 트랙에 일렬로 배치되는 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리 중 하나 이상을 조절함으로써, 상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼 중 상기 보어의 개방측 단에 가장 가까운 볼의 유격이 나머지 볼의 유격보다 크도록 구성되는 중간 샤프트.
- 제6항에서,상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 볼이 상기 아웃터 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리는 상기 아웃터 볼 그루브의 길이 방향으로의 형태, 그리고 상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼의 직경 중 하나 이상을 변화시켜 조절되는 중간 샤프트.
- 제7항에서,상기 아웃터 볼 그루브는 길이방향을 따라 전체적으로 동일한 단면 형상을 가지면서 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 상기 인너 샤프트의 중심 축으로부터 멀어지도록 경사지는 형태를 가지는 중간 샤프트.
- 제7항에서,상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 직경이 점차 감소하는 중간 샤프트.
- 제6항에서,상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼이 상기 인너 볼 그루브의 표면에 밀착된 위치에 있을 때의 상기 각 볼의 중심과 상기 인너 샤프트의 중심 축 사이의 거리는 상기 인너 볼 그루브의 길이 방향으로의 형태, 그리고 상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼의 직경 중 하나 이상을 변화시켜 조절되는 중간 샤프트.
- 제10항에서,상기 인너 볼 그루브는 길이방향을 따라 전체적으로 동일한 단면 형상을 가지면서 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 상이 인너 샤프트의 중심 축에 가까워지도록 경사지는 형태를 가지는 중간 샤프트.
- 제10항에서,상기 볼 트랙에 일렬로 배열되는 복수의 볼은 상기 보어의 개방측 단으로 갈수록 직경이 점차 감소하는 중간 샤프트.
- 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항의 중간 샤프트, 그리고상기 중간 샤프트의 양단에 각각 구비되는 인보드 조인트 및 아웃보드 조인트를 포함하는 드라이브 샤프트.
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|---|---|---|---|
| PCT/KR2017/009692 WO2019050055A1 (ko) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 차량의 드라이브 샤프트 |
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| PCT/KR2017/009692 WO2019050055A1 (ko) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 차량의 드라이브 샤프트 |
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Family Applications (1)
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| PCT/KR2017/009692 WO2019050055A1 (ko) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 차량의 드라이브 샤프트 |
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2017
- 2017-09-05 WO PCT/KR2017/009692 patent/WO2019050055A1/ko active Application Filing
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