KR20000053004A

KR20000053004A - 등속비 유니버설 조인트

Info

Publication number: KR20000053004A
Application number: KR1019990703886A
Authority: KR
Inventors: 스타쌈도미닉라이스
Original assignee: 에이치. 학커, 더블류. 밀러; 지케이엔 오토모티브 에이지
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 2000-08-25
Also published as: DE19781987B4; JP2001503125A; AU4788597A; WO1998019073A1; US6132316A; JP4034356B2; CN1230246A; DE19781987T1; BR9712543A

Abstract

고정식 볼형 등속 조인트는 볼 수용 트랙과 트랙 사이에서 랜드(18)를 구비한 외부 부재(10)를 포함한다. 랜드는 케이지(12)의 외부면(21)과 결합하고 랜드의 전체 주연폭을 가로질러 연장하는 보조부(25)를 갖추고 있다. 보조부는 외부 케이지면과 대향 랜드면의 제1 및 제2 접촉부 사이에 배치된다. 보조부를 제공함으로서 정밀 성형되어야 하는 면적을 줄임으로서 랜드면의 성형을 용이하게 한다. 랜드는 경화되나 경화되기 전에 보조부(25)를 갖출 수 있게 된다. 경화 후에 금속을 제거하는 처리가 임의로 경화에 의해 생산되는 스케일의 제거를 제외하고는 보조부가 제공되는 표면에 적용된다.

Description

등속비 유니버설 조인트{CONSTANT-VELOCITY-RATIO UNIVERSAL JOINTS}

서로 상이한, 그중에서도 특히 조인트 부재 내의 트랙 및 케이지의 내부 및 외부면의 배치 및 형태 면에서 상이한 지정 종류의 조인트의 몇몇 형태가 존재하여, 공통(2등분) 평면이 전술된 대로 안내되어 조인트 등속비 작동 특성을 제공한다. 그러나, 그러한 상이한 형태의 조인트가 공통으로 갖는 것은 케이지가 외부 케이지면과 그러한 케이지면과 대향하는 랜드의 표면 간에 협력함으로서 조인트 내에서 축방향으로 배치된다는 점이다.

이론상으로, 지정 종류의 조인트에서, 이러한 협력 표면은 일부 구형 형태로 되어야 하고 케이지의 외부면 및 그것이 협력하는 외부 조인트 부재 상의 랜드 상의 상보적 표면의 형태에 매우 가깝게 일치되어야 한다( 단지 그 사이의 윤활제막의 막을 위해 충분한 틈새가 제공됨). 실제 그러한 근접 부합을 허용 가능한 정상 공차 내에서 얻는 것은 어렵다.

토크가 조인트에 의해 전달될 때, 조인트 내에 작용하는 힘은 케이지를 조인트의 일단부를 향해 압박시키고; 그 단부는 조인트가 비분절식 위치에 있을 때 공통 평면으로부터 내부 및 외부 조인트 부재 내의 트랙의 오프셋의 각각의 방향들에 좌우된다. 이론적으로 부분 구형 형태로 되어야 하는 케이지 상의 협력면과 외부 조인트 부재의 랜드는 정밀 연마되지 않고, 조인트 내에 작용하는 힘은 케이지 상의 협력 표면과 랜드를 쐐기 작용으로 끼워지게 한다. 따라서, 일예로 외부 조인트 부재 상의 랜드의 내향 표면이 조인트를 관통하는 종방향 단면에서 케이지의 협력 외향 표면 보다 더 큰 곡률 반경을 갖게 되면, 조인트는 개시 잼의 상태에서 연속적으로 케이지로 통하게 된다. 그 결과 열 및 신속한 마모가 발생하게 된다.

이러한 문제점은 협력 쌍의 하나의 표면 또는 양 표면들을 그 위에 마련되는 요소의 회전축 주위의 부분 구형 형태가 되지 않도록 설계함으로서 극복될 수 있으나, 아크의 상기 축 주위의 회전 표면 대신에 그 곡률 중심은 그러한 축 상에 있지 않고 그로부터 어긋나 있다. 그 목적은 그 위에 마련된 요소의 단부 구역에서 서로 접촉하는 협력 표면을 얻기 위한 것이다. 이를 얻기 위해, 종방향 단면에서 랜드의 내향 협력면의 곡률 반경은 케이지의 외향 협력면의 곡률 반경 보다 약간 작아야 한다. 케이지와 다른 조인트 부재 간의 접촉 영역이 고압과 신속한 마모를 유발하기에 작지 않다면 그러한 곡률 반경에서의 차이가 너무 크지 않아야 한다는 것은 중요한 일이다. 이러한 표면 곡률 반경의 조합은 표면을 동일한 곡률 반경으로 연마하도록 시도하는 것 보다 제작시 허용될 더 큰 공차를 허용하나, 표면의 형태에서 생산을 어렵게 하는 매우 엄격한 공차 제어는 여전히 필요하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 문제점이 극복된 특정 종류의 유니버설 조인트를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 회전축과, 그 내부에서 상기 축 주위로 원주상으로 이격된 적어도 부분적으로 호형 형태의 다수의 트랙을 구비하고, 그 중심선이 상기 축에 대해 자오선 평면 내에서 연장하고, 상기 트랙들 사이에 형성되고 외부 조인트 부재와 일체형이고 방사상 내향 표면을 구비한 랜드(land)가 존재하는 공동 형태의 외부 조인트 부재와; 외부 조인트 부재 내에 배치되고 회전축을 구비한 내부 조인트 부재-내부 조인트 부재는 그 중심선이 내부 조인트 부재의 회전축에 대해 자오선 평면 내에 존재하고 대향 쌍들의 외부 조인트 부재 내의 트랙과 대향하는 다수의 트랙과 함께 그 외부 상에 마련되고, 내부 조인트 부재 상의 트랙들 사이에 형성된 랜드가 존재하고 전술된 랜드는 방사상 내향 표면을 구비함-와; 부재들 간의 토크 전달을 위해 외부 및 내부 조인트 부재 내의 각각의 대향 트랙 쌍 내에 배치된 다수의 볼과; 조인트 부재 사이에 배치되고 각각의 볼이 수용되고 그 중심이 공통 평면 내에 있도록 억제되는 개구를 구비하고, 케이지 및 내부 조인트 부재를 축방향으로 배치하도록 대향하는 랜드 표면과 그 각각이 협력하는 외부 및 내부 표면을 구비한 환상 형태의 케이지를 포함하고; 외부 및 내부 조인트 부재 내의 트랙과, 케이지의 내부 및 외부 표면의 형태는 조인트가 분절식일 때 볼의 중심(2등분 평면)을 포함한 공통 평면이 조인트 부재의 회전축 사이의 각을 실제 이등분하게 되는 종류의 고정된(일예로 논-플런징(non-plunging)) 등속비 유니버설 조인트에 관한 것이다.

이후에 그러한 조인트를 "지정 종류의 조인트"로 부르기로 한다.

도1은 도2의 화살표 A 방향으로 취한 본 발명을 채용한 고정식 등속비 조인트의 단부도이다.

도2는 도1의 선 II-II 상의 도1의 조인트를 관통하는 종단면도이다.

도3은 보조부를 더 상세히 도시한 도2의 단면을 확대 도시한 도면.

도4, 도5 및 도6은 다른 형태의 보조부를 도시한 도3과 유사한 도면.

도7 내지 도11은 특정 종류의 고정식 조인트의 외부 부재를 제작하는 하나의 방법을 도시한 도면.

본 발명의 하나의 태양에 따라, 조인트가 토크를 전달할 때, 케이지의 외부면의 제1 접촉부와, 접촉하여 조인트 기하학적 형태로 인해 케이지 상의 축방향 힘에 견디는 외부 부재의 일단부에 인접한 외부 조인트 부재의 대향 랜드면이 존재하고, 조인트가 비분절식 위치에 있을 때 공통(2등분) 평면에 인접하고 바람직하게는 각각의 대향 랜드면 내의 제1 접촉면과 공통 평면 사이 또는 공통 평면 주위에 배치된 (이하에 정의된) 보조부가 존재하며, 각각의 보조부는 랜드와 경계를 이루는 트랙 사이의 랜드의 전체 주연 폭을 가로질러 연장하고, 외부 케이지 표면의 제2 접촉부와 보조부에 의해 제1 접촉부로부터 분리되고 케이지의 축방향 부상을 제어하도록 외부 조인트 부재의 대향 랜드면이 존재하는 특정 종류의 조인트가 제공된다.

외부 조인트 부재 랜드면의 "보조부"는, 분절 및 토크를 전달하는 조인트의 사용 중에 케이지의 대향 외부면과 접촉하지 않고 요소의 표면 내의 계단부에 의해 인접한 제1 접촉 표면부로부터 분리되거나 종방향 단면 내의 상기 표면의 구배의 급격한 변화를 갖거나, 또는 표면에 의해 형성되거나 그 각각이 인접 제1 접촉면부의 표면과는 상이한 곡률 반경을 갖고 제1 접촉면의 표면에 접촉될 수 있는, 또는 종방향 단면에서 직선형인, 또는 종방향 단면에서 굴곡점 내의 인접 제1 접촉면의 표면과 만나는 표면에 의해 형성된 외부 조인트 부재 랜드의 표면부를 의미한다.

"종방향 단면"은 비분절 위치에 있을 때 조인트의 회전축을 관통하는 평면 내의 단면을 의미한다.

본 발명의 특정 종류의 조인트의 설계에서, 그것은 대개 잼 문제점의 근원은 부적절한 형태의 케이지의 표면과 그러한 요소의 축방향 중앙 구역 내의 조인트 부재 간의 접촉이다.

본 발명의 또 다른 태양에 따라, 조인트가 토크를 전달할 때 외부 케이지면의 제1 및 제2 경화 접촉부와 외부 조인트 부재의 대향 랜드면이 존재하고, 제1 접촉부는 조인트의 일단부에 인접하고 조인트 기하학적 형태로 인해 케이지 상의 축방향 힘에 견디도록 접촉하며 제2 접촉부는 케이지의 축방향 부상을 제어하고, 상기 대향 랜드면 각각의 전체 주연폭을 가로질러 제1 및 제2 접촉면 사이의 (앞서 정의된) 보조부가 존재하며, 각각의 상기 보조부는 조인트가 비분절 위치에 있을 때 공통(2등분) 평면에 인접 배치되며 상기 보조부는 경화되기 전에 상기 랜드면 내에 형성되고, 경화후에 보조부가 임의로 상기 경화에 의해 생성된 스케일의 제거를 제외하고는 제공되는 상기 랜드면에 금속 제거 처리가 적용되지 않는 특정 종류의 조인트가 제공된다.

또한 본 발명은 부재용 블랭크를 제작하는 단계와, 동시에 또는 순차적으로 트랙과 랜드와 각각의 상기 랜드의 표면 내의 (앞서 정의된) 보조부를 생성하는 단계를 포함하며, 상기 보조부는 조인트가 비분절 위치에 있을 때 랜드의 전체 주연폭을 가로질러 연장하고 공통(2등분) 평면에 인접 배치되며 랜드의 표면을 경화하도록 부재를 열 처리하나 부재의 경화후에 임의로 상기 경화에 의해 생성된 스케일의 제거를 제외하고는 그로부터 금속을 제거하는 상기 랜드면에 추가의 처리를 하지 않는, 상기 조인트에 사용되는 마무리 상태에서 특정 종류의 조인트의 외부 조인트 부재의 제작 방법을 제공한다.

조인트의 다양한 부품 사이에 보조부가 존재하는 다양한 종래의 제안이 제시되어 왔다.

일본 실용신안 평3-112123호는 윤활제 저장소로서 작용하도록 내부 부재 상에 및 케이지의 내부면 상에 보조부가 존재하는 플런징 등속 조인트를 개시하고 있다.

미국 특허 제5,433,668호는 외부 조인트 부재 내의 케이지의 축방향 틈새가 링 상의 핑거에 의해 조절되고, 핑거의 단부가 케이지의 외부면과 결합하고 링이 그 개방단에서 외부 조인트 부재의 랜드에 고정되는 고정식 볼형 등속 조인트를 개시하고 있다. 케이지는 단지 핑거와 접촉하고 외부 조인트 부재와 접촉하지 않는다.

미국 특허 제4,820,240호는 내부 조인트 부재의 대향 표면과 케이지 사이에 축방향 틈새가 존재하고 케이지의 대향 표면과 외부 부재가 구형 안내면과 짧은 베어링면을 포함하는 고정식 볼형 등속 조인트를 개시하고 있다.

미국 특허 제4,156,353호는 케이지의 외부면과 외부 조인트 부재의 대향 랜드면이 조인트의 개방단에 단지 인접 접촉하고 내부 조인트 부재의 외부면과 케이지의 내부면은 단지 조인트의 폐쇄단에 인접 접촉하는 고정식 볼형 등속 조인트를 개시하고 있다.

이러한 것들의 어떠한 것도 케이지의 축방향 부상을 조절하기는 하나 전술된 문제점을 해결하지는 못한다.

본 발명을 채용한 조인트 내의 보조부에 의해, 잠재적 케이지/외부 조인트 부재 접촉 면적은 접촉 표면부가 요구되는 면적으로 줄어들게 되고, 따라서 외부 조인트 부재에 대해 케이지의 쐐기 작용 및 잼을 방지하기 위해 대향면 상에 상이한 곡률 반경을 제공하는 데 필요한 매우 엄격한 공차를 피할 수 있게 된다. 이로 인해 외부 조인트 부재 내의 랜드면의 구형 형태를 제공할 때 제작 및 상이한 요소로부터 제거될 제고량의 차이를 처리하는 능력을 용이하게 한다.

따라서, 본 발명을 채용한 조인트의 종방향 단면에서 외부 조인트 부재의 접촉 표면부와 케이지의 형태는 덜 까다롭게 된다. 접촉 표면부는 쐐기 작용의 문제점을 피하는 한편 비교적 큰 표면적에 걸쳐 그 사이의 접촉을 달성하는(따라서 마모가 줄어들게 되는) 장점과 함께 부분 구형 형태로 설계될 수 있다.

바람직하게, 각각의 제1 접촉 표면부는 실제 부분 구형 형태이다. 제작을 돕기 위해, 각각의 제2 접촉 표면부는 또한 부분 구형 형태인 것이 바람직하다. 제1 및 제2 접촉 표면부는 외부 조인트 부재의 회전축 상에 중심을 둔 동일한 부분 구형면 상에 놓이는 것이 바람직하다.

외부 조인트 부재의 랜드면만이 보조부를 구비하는 것이 바람직하다.

전술된 대로, 보조부는 조인트가 비분절 위치에 있을 때 상기 공통 평면의 양 측면 상에 연장되거나 공통 평면과 인접 제1 접촉면 사이의 평면의 일측면 상에서만 연장될 수 있다.

바람직하게 본 발명을 채용한 조인트 또는 외부 조인트 부재의 제작에 있어서, 접촉부와 보조부는 유연한 상태, 즉 경화되기 전의 요소로 생산된다. 잠재적 케이지-조인트 부재의 접촉 면적이 줄어들기 때문에, 경화 열처릴부터 발생하는 부재의 구형 형태로부터의 변경은 더 용이하게 수용될 수 있다. 구형 표면이 기계 성형 보다는 (일예로 성형 연마 보다는 회전에 의해) 기계 생성되면, 느린 공급비가 더 짧은 간격에 걸쳐 요구될 때 더 빠른 사이클 시간이 실현될 수 있다. 한편 랜드면이 기계 성형되는 경우에 성형 할 면적이 적을 때 더 적은 가공 비용이 들게 된다.

외부 부재 내의 보조부 및 열 처리 전의 그 성형 제공의 조합과 스케일 제거를 제외한 열 처리 후의 보조부를 구비한 표면에 금속을 제거하는 표면 처리가 적용되지 않는다는 사실은 연마와 같은 랜드의 열 처리 기게 가공 작업 후의 비용을 제거한다.

본 발명은 첨부 도면을 참고로 한 예에 의해 설명하기로 한다.

우선 도면 중 도1 및 도2를 참조하면, 이들 도면은 그 주요 구성 요소가 외부 조인트 부재(10), 내부 조인트 부재(11), 케이지(12) 및 다수의 토크 전달 볼(13)인 고정식 등속비 조인트를 도시한 것이다.

외부 조인트 부재(10)는 스터브 축(15)이 그로부터 연장하는 폐쇄단(14)을 갖춘 공동 컵 형태의 요소이다. 외부 조인트 부재의 회전축은 도면부호 16으로 나타낸다. 외부 조인트 부재의 내부에 조인트 부재 주위로 동일 각 만큼 이격되고 그 중심선이 축(16)을 포함하는 중간 평면 내에 있는 몇몇 주연 상으로 이격된 호형 트랙(17)이 존재한다. 트랙(17) 사이에 조인트 부재와 일체형이고 방사상 내향 표면을 갖는 랜드(18)가 형성된다.

내부 조인트 부재(11)는 조인트가 도시된 정렬(비분절) 상태에 있을 때 축(16)과 일치하는 내부 조인트 부재의 회전축을 포함하는 중간 평면 내에 그 중심선이 놓여 있는 몇몇 호형 트랙(19)를 갖춘 외부면 상에 마련된다. 트랙(19)은 대향 쌍의 트랙(17)과 대면한다. 트랙(19) 사이에 내부 조인트 부재가 내부 조인트 부재와 일체형이고 방사상 외향 표면을 갖는 랜드(23)를 구비한다. 내부 조인트 부재(11)는 구동축(24a)의 토크 전달 수용을 위해 스플라인 보어(24)를 구비한 공동 요소이다.

도2에 도시된 종방향 단면에서, 트랙(17, 19)은 형태가 호형이고 그러한 호의 곡률 중심은 각각의 쌍의 트랙이 외부 조인트 부재의 개방단에 접근할 때 서로로부터 벗어나도록 조인트의 축방향으로 서로로부터 어긋나 있다. 각각의 쌍의 대향 트랙(17, 19)은 각각의 토크 전달볼(13)을 수용하고, 그 볼의 중심은 공통 평면(P) 내에 있다. 조인트 부재의 트랙(17, 19)의 오프셋 형태는 공지된 방식으로 조인트가 분절 상태에 있을 때 도2의 공통 평면(P) (2등분 평면)이 조인트 부재들의 회전축 간의 각을 이등분하여 조인트 등속비 특성을 제공하도록 된다.

케이지(12)는 내부 및 외부 조인트 부재 사이에 개재된 환상 요소이다. 그것은 볼의 중심이 공통 평면(P) 내에 놓이도록 각각 볼(13)을 수용하는 다수의 개구(20)를 구비한다.

케이지는 외부 조인트 부재의 트랙(17) 사이에서 랜드(18)의 방사상 내향 표면과 접촉하는 외부면(21)을 구비한다. 케이지는 또한 내부 조인트 부재(11) 내의 트랙(19) 사이에서 랜드(23)의 방사상 외향 표면과 결합 가능한 내부면(22)을 구비한다.

조인트가 사용될 때, 볼과 케이지 상에 작용하는 힘은 케이지를 외부 조인트 부재(10)의 개방단을 향해 압박한다. 따라서, 케이지의 외부면은 외부 조인트 부재의 개방단에 바로 인접한 구역(A)에서 외부 조인트 부재의 랜드(18)의 대향 표면 상에서 지탱된다. 도시된 조인트에서 내부 조인트 부재(11)의 트랙의 오프셋은 외부 조인트 부재(10)의 폐쇄단(14)을 향하게 되고 외부 조인트 부재 내의 트랙의 오프셋은 외부 부재의 개방단을 향하게 된다. 그러나, 외부 조인트 부재의 폐쇄단에 인접한 위치로 제1 접촉 표면부의 위치를 변경하는 오프셋 방향은 전도될 수 있다.

랜드(18, 23)의 표면은 부분 구형 형태인 것이 바람직하고, 구형의 성형부는 외부 부재(10) 또는 내부 부재(11) 각각의 회전축(16) 상에 중심을 두게 된다. 그러나, 랜드면은 상기 축 주위의 원호의 회전 표면으로 형성될 수 있으나 그 원호는 축 상에 중심을 두게 된다. 또 다른 장치에서 호는 원의 형태가 아니다. 랜드면은 부재의 회전축으로부터 회전 오프셋의 축 주위로 원형인 것이 바람직하기는 하지만 반드시 원형일 필요는 없는 호의 회전 표면에 의해 교호 형성될 수 있고, 모든 랜드면을 고려할 때 회전축의 궤적은 회전축 주위로 원의 형태를 갖는다. 그 기술 분야에 숙련된 자라면 명확히 알 수 있는 바와 같이, 회전축 상에 중심을 둔 부분 구형 표면으로부터의 랜드면의 임의의 거리는 작아지게 된다.

도1 및 도2에 도시된 본 발명의 실시예에서, 외부 조인트 부재의 랜드(18)의 내향면은 도면부호 25에 나타낸다. 보조부는 조인트가 부절 위치에 있을 때 공통 평면(P)의 양 측면 상에서 연장하고 그 단부는 단차부에 의해 형성된다. 각각의 보조부는 랜드의 각 측면 상의 트랙 사이의 랜드의 전체 폭을 가로질러 연장한다.

도3에서, 각각의 그러한 보조부가 외부 조인트 부재의 개방단에 인접 개시하는 표면 내의 단차부는 도면부호 26으로 나타내고 반대편 단부는 단차부(26a)에 의해 나타낸다. 이것은 보조부(25)와 외부 조인트 부재의 개방단 사이의 랜드면의 제1 접촉 표면부(27)를 남기게 된다. 이러한 부분(27)은 케이지의 외부면(21)과 접촉하게 된다. 표면부(27)를 케이지의 외부면에 결합시킴으로서 조인트의 작동 중에 발생하는 케이지 상의 축방향 힘에 견디게 된다.

각각의 보조부(25)는 보조부의 단부에서의 랜드면에 대해 150미크론(0.150mm) 보다 크지 않은, 일예로 50 내지 100미크론 사이의 깊이를 갖게될 수 있다. 바람직한 깊이 범위는 30 내지 100미크론 사이이다. 보조부의 깊이는 가능한 얕게 되어 조인트의 분절 및 사용 중에 외부 케이지 표면이 보조부의 내향면과 접촉하는 것을 방지하는 한편, 볼과 트랙 간의 유익하지 못한 접촉 상태가 야기될 정도로 외부 조인트 부재 내의 트랙의 깊이르 줄이도록 너무 깊게 되어서는 안된다. 보조부를 제공함으로서 그 부분(27)에 정교히 형성되어 생산을 용이하게 하는 랜드 상의 표면부를 줄이게 된다.

보조부를 제공함으로서 엄격한 공차를 유지할 필요 없이도 외부 조인트 부재에 대한 초기 쐐기 작용이나 잼의 상태에서 케이지가 작동하는 임의의 경향을 외부 조인트 부재 상의 전체 랜드에 걸쳐 피할 수 있게 되는 효과를 갖게 된다. 케이지는 외부 조인트 부재의 개방단(10)에 바로 인접한 랜드(18)의 보조되지 않는 제1 접촉부(27)로서 토크 전달 하의 접촉에 의해 계속해서 만족스럽게 안내된다.

본 발명에 따른 보조부(25)의 제공에 따른 또 다른 효과는 그러한 표면의 윤활이 향상될 수 있도록 케이지의 협력면에 인접한 윤활제 및 외부 조인트 부재에 저장소를 제공한다는 점이다.

보조부의 제공에 따른 또 다른 효과는 조인트가 큰 토크를 받게될 때 큰 방사상 힘이 외부 조인트 부재를 둥글지 않은 상태로 비틀도록 할 수 있게 하는 상태 하에서 케이지가 외부 조인트 부재에 의해 덜 납작해진다는 점이다. 보조부가 존재하지 않는다면, 외부 조인트 부재의 비틀림으로 인해 케이지 상에서 압착될 수 있다.

다시 도1 및 도2를 참조하면, 외부 조인트 부재의 랜드 상의 접촉 표면부(27)와 케이지의 외부면(21)을 협력함으로서 조인트의 작동 중에 케이지 상의 축방향 힘에 대항하게 된다. 외부 조인트 부재에 대한 케이지의 축방향 부상을 제어하기 위해 케이지의 외부면(21)과 결합하는 조인트의 폐쇄단에 인접한 랜드(18) 상에 제2 표면부(127)가 존재한다. 외부 조인트 부재의 각각의 랜드 상의 표면(27, 127)은 보조부(25)에 의해 분리된다. 보조부(25)는 조인트가 비분절 위치에 있을 때 공통 평면(P)의 양 측면 상에서 연장함을 알 수 있다. 그러나, 보조부는 접촉부(27)와 공통 평면(P) 사이에서 단지 연장할 수 있다.

본 발명을 채용한 조인트의 생산시에, 랜드가 보조되지 않는 부분 구형 형태로 있게 되면 필요한 동일 면적에 걸쳐 외부 조인트 부재 내의 랜드의 형태를 제어할 필요가 없게 된다. 외부 조인트 부재 랜드의 내부 및 외부면을 케이지에 각각 협력함으로서 정확히 구형 표면, 즉 곡률 중심이 그러한 회전축 상에 놓이게 되는 원호의 각각의 요소의 회전축 주위의 회전 표면이 되도록 설계될 수 있다. 서로 접촉하지 않는 그러한 표면의 더 양호한 협력이 달성될 수 있다.

도1 내지 도3에 도시된 보조부는 그들이 제공되는 표면 내의 단차부 사이에 형성되고, 이러한 단차부는 표면 구배의 급격한 변화에 의해 구성되고, 구배의 변화는 임의의 편리한 각으로 될 수 있다.

도4는 도식적으로 또 다른 배치를 도시한다. 표면부(30, 31)는 외부 조인트 부재의 랜드의 내부면 상의 제1 및 제2 접촉면들이고 외부 조인트 부재의 회전축(16) 상의 지점(A)으로부터의 동일 반경의 원호이다. 보조부는 축(16)으로부터 각각 편의된 지점(B, C)으로부터의 원호인 표면(32, 33)에 의해 형성된다. 보조부를 형성하는 호(32, 33)는 혼합되어 만나게 되고 각각 표면부(30, 31)에 접하게 된다. 보조부는 조인트가 비분절 위치에 있을 때 공통 평면(P) 주위에 배치됨을 알 수 있다.

도5에서 표면부(34, 35)는 케이지의 외부면 및 외부 조인트 부재 상의 제1 및 제2 접촉 표면부이다. 보조부(36)는 조인트의 회전축 상에 중심을 둔 호형 표면부(39)에 의해 연결되나 케이지의 외부면의 반경 보다 더 큰 반경을 갖는 부분(34, 35)과는 상이한 형태의 단부(37, 38)에 의해 형성된다. 표면부(34, 37)는 표면부(35, 38)와 같이 굴곡점에서 만난다. 다시 보조부는 조인트가 비분절 위치에 있을 때 공통 평면(P) 주위에 배치된다.

도6에서 표면부(40, 41)는 케이지의 외부면 및 외부 부재의 랜드 상의 제1 및 제2 접촉부이다. 보조부(42)는 단면이 직선 형태이고 도면부호 45에서 만나게 되는 2 개의 표면부(43, 44)에 의해 형성된다. 이들은 표면부(43, 44)의 단부(46, 47)에서 랜드면(41)에 접하게 된다. 보조부는 조인트가 비분절 위치에 있을 때 공통 평면(P) 주위에 배치된다.

보조부는 도시된 대로 대칭일 필요는 없다. 그들은 일예로 일단부가 도3에 도시된 단차부이고 타단부가 도6에 도시된 직선 형태인 그 단부가 상이한 형태로 될 수 있다. 다른 조합체가 가능하지만 모든 경우에 보조부는 각 측면 상의 트랙 사이의 랜드의 전체 폭을 가로질러 연장한다. 그들은 각각의 경우에 조인트가 비분절 위치에 있을 때 공통 평면(P) 주위에 또는 공통 평면(P)과 제1 접촉 표면부 사이에 배치될 수 있다.

각각의 실시예에서, 보조부(25, 32, 33, 36, 42)의 각각의 측면 상의 각각의 랜드(18)의 표면부는 동일 구형 표면 또는 전술된 회전 표면의 일부인 것이 바람직하다. 그러나, 그 부분들은 필요하다면 상이한 회전 표면 상에 놓일 수 있다.

도시된 고정 조인트는 케이지의 외부 및 내부 구형면이 서로 동심원 상에 있는 조인트이다. 몇몇 고정 조인트에서, 그러한 표면들은 동심원 상에 있지 않고 케이지는 타단부 보다 일단부가 더 두껍다. 본 발명은 그러한 조인트에 동일 적용될 수 있다.

이제 도7 내지 도11을 참조하여, 도1 내지 도3에 도시된 외부 부재의 하나의 제작 방법에 대해 설명하기로 한다.

도7은 편평한 보어 단조(50)를 도시한 것이다. 이는 스템(52)을 갖는 벨 성형부(51)를 갖는 단조이다. 제1 작업은 드릴을 스템의 단부(54)에 중심을 맞추는 일이다.

도8을 참조하면, 다음 단계는 단조의 외부 프로파일을 회전시키는 일이다. 따라서, 벨(51)의 외부면은 부트 클램프를 수용하는 홈(55)을 제공하도록 기계 가공된다. 스템은 순차적으로 스플라인되고 스템의 단부(58)가 하향 회전되고 순차적으로 나사 결합되는 스터브 샤프트를 제공하도록 도면부호 57에서 기계 가공된다.

이제 도9를 참조하면, 제3 단계는 벨 내부의 구형면 또는 구형 형태(59)를 생산하고 전방면(65)과 외부 부재의 마우쓰 챔퍼(66)를 기계 가공하는 일이다. 구형면(59)은 이들이 다음 단계에서 밀 가공된 후에 트랙들 사이에서 랜드면을 최종적으로 제공하게 된다. 구형 형태(59)는 외부 조인트 부재의 폐쇄단에 인접한 도면부호 60에서 보조된다. 또한 구형 형태에는 전술된 대로 공통 평면(P) 주위의 주연 보조 홈(61)이 마련된다. 보조 홈의 단면은 도1 내지 도6에 관련하여 기술된 임의의 형태로 될 수 있지만 도시된 형태는 도2 및 도3에 도시된 것이다.

도10을 참조하면, 트랙(62)은 2 개의 단계에서 밀 가공된다. 먼저 거친 밀 가공을 하게 되고 그후 마무리 밀 가공을 하게 된다. 트랙의 생성은 그들 사이에 랜드를 형성하고 각각의 랜드는 홈(61)에 의해 마련된 보조부(61a)를 구비한다. 도11은 트랙(62) 및 개재 랜드(63)를 도시한다. 도9 및 도10으로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이 보조부는 인접 트랙 사이의 랜드의 전체 주연 폭을 가로질러 연장한다.

트랙이 밀 가공된 후에 스플라인은 스템(57)의 부분 상에서 롤링되고 스템(58)의 부분 상에서 나사 롤링된다.

외부 부재는 이제 트랙 및 랜드면을 경화하도록 열 처리 작업을 받게 된다. 열 처리 작업은 일예로 유도 경화 또는 케이스 탄소 처리될 수 있다. 경화 후에 금속을 제거하는 표면 처리가 임의로 경화 작업에 의해 생성된 스케일의 제거를 제외하고는 랜드(63)의 표면에 적용되지 않는다. 필요하다면 트랙은 기계 가공되거나 연마될 수 있다.

따라서 그 보조부를 갖춘 랜드는 임의의 비용이 많이 드는 후처리 작업을 받지 않게 되고 랜드의 접촉 영역과 케이지의 외부면을 절단하는 랜드 내의 보조부를 제공함으로서 가능하게 됨을 알 수 있다.

외부 부재는 다른 방식으로 생산될 수 있고 일예로 거친 랜드 및 트랙으로 단조 가공될 수 있고 그후 랜드는 소정 형태로 회전될 수 있고 트랙은 밀 가공된다. 랜드의 회전 중에 보조부는 또한 생성된다. 스플라이닝 및 나사 가공 후에, 외부 부재는 열 처리되나 임의로 랜드면으로부터 스케일 제거를 제외하고는 열 처리 후에 금속 제거 작업이 랜드면에 적용되지는 않는다.

외부 부재의 또 다른 제조 방법에서, 외부 부재를 정밀 성형 및 트랙을 생산하는 한편 보조부를 포함한 랜드를 소정 형태로 마무리 성형하는 것이 가능하게 된다. 트랙은 그후 마무리 밀 가공되고 외부 부재는 트랙 및 랜드를 경화하도록 열 처리되나 임의로 열 처리 스케일 제거를 제외하고는 랜드면에 추가의 표면 처리가 적용되지 않는다. 또 다른 방법에서, 트랙은 정밀 성형에 의해 마무리 성형될 수 있고 랜드는 그후 보조부와 함께 회전하고, 요소는 열 처리되고 필요하다면 랜드면은 스케일 제거 작업을 받게 되나 금속 제거 작업은 받지 않게 된다.

또한 랜드 및 트랙을 동시에 마무리 성형하는 것이 가능하게 된다. 보조부는 랜드로 생산될 수 있거나 또는 순차적으로 기계 가공된다. 열 처리 후에 임의의 스케일 제거를 제외하고는 랜드에 적용되는 추가의 금속 제거 단계가 존재하지 않는다.

열 처리 후에 외부 부재는 일예로 주조에 의해 구경을 잴 수 있고 티타늄 질화물 또는 아연 인산염으로 전체적으로 또는 부분적으로 도포될 수 있다.

선행 설명, 또는 이하의 청구 범위에 기재된 특징, 또는 그 특정 형태로 또는 기재된 기능을 수행하기 위한 수단에 의해 나타낸 첨부 도면, 또는 기술된 결과를 얻기 위한 방법은 별도로 또는 그러한 특징을 조합하여 다양한 형태로 본 발명을 실현하기 위해 이용될 수 있다.

Claims

회전축(16)을 구비한 공동 형태의 외부 조인트 부재(10)와,

외부 조인트 부재의 내부에서 상기축(16) 주위로 원주상으로 이격되고 상기축에 대해 중간 평면 내에서 연장하는 중심선을 갖는 적어도 부분 호형 형태의 다수의 트랙(17)과,

외부 조인트 부재와 일체형이고 방사상 내향 표면을 구비한 상기 트랙 사이에 형성된 랜드(18)와,

외부 조인트 부재 내에 배치되어 회전축을 구비한 내부 조인트 부재(11)와,

내부 조인트 부재의 회전축에 대해 중간 평면 내에서 연장하는 중심선을 구비하고 대향 쌍들의 외부 조인트 부재 내의 트랙(17)과 대면하는 내부 조인트 부재의 외부 상의 적어도 부분 호형 형태의 다수의 트랙(19)과,

내부 조인트 부재 상의 트랙 사이에 형성되는 방사상 외향 표면을 구비한 내부 조인트 부재 상의 랜드(23)와,

부재들 사이의 토크 전달을 위한 외부 및 내부 조인트 부재 내의 각각의 쌍의 대향 트랙(17, 19) 내에 배치된 다수의 볼(13)과,

내부 및 외부 조인트 부재(11, 10) 사이에 배치되고 각각의 볼(13)이 수용되고 그 중심이 공통 평면(P) 내에 놓이도록 억제되는 개구(20)를 구비한 환상 형태의 케이지(12)-케이지는 내부 및 외부 조인트 부재와 각각 결합하는 외부 및 내부면(22, 21)을 구비함-와,

케이지의 외부면(21)의 제1 접촉부(27, 30, 343, 40)와, 조인트가 토크를 전달할 때 조인트 기하학적 형태로 인해 케이지 상의 축방향 힘에 접촉 대항하는 외부 조인트 부재의 일단부(A)에 인접한 외부 조인트 부재의 랜드(18)의 대향면들과,

조인트가 분절식일 때 공통 평면(P)이 조인트 부재의 회전축 간의 각을 이등분하게 되도록 되는 내부 및 외부 조인트 부재 내의 트랙(17, 19)의 형태와, 케이지의 내부 및 외부면(21, 22)을 포함하는 고정식 등속비 유니버설 조인트에 있어서,

조인트가 비분절 위치에 있을 때 공통 평면(P)에 인접 배치된 외부 조인트 부재의 각각의 랜드면 내에 보조부(25, 32, 33, 36, 42)가 존재하며, 각각의 보조부는 토크 전달을 위해 분절 및 조인트의 사용 중에 케이지의 대향 외부면과 접촉하지 않고 랜드와 경계를 이루는 트랙(17) 사이에서 랜드(18)의 전체 주연 폭을 가로질러 연장하는 외부 조인트 부재의 표면부(32, 33, 37, 38, 39, 43-47)를 포함하고, 케이지의 축방향 부상을 제어하도록 보조부(25, 32, 33, 36, 42)에 의해 제1 접촉부로부터 분리되는 외부 조인트 부재의 랜드(18)의 대향면 및 외부 케이지 표면(21)의 제2 접촉부(127, 31, 35, 41)가 존재하는 것을 특징으로 하는 고정식 등속비 유니버설 조인트.
회전축(16)을 구비한 공동 형태의 외부 조인트 부재(10)와,

외부 조인트 부재의 내부에서 상기축(16) 주위로 원주상으로 이격되고 상기축에 대해 중간 평면 내에서 연장하는 중심선을 갖는 적어도 부분 호형 형태의 다수의 트랙(17)과,

외부 조인트 부재와 일체형이고 방사상 내향 표면을 구비한 상기 트랙 사이에 형성된 랜드(18)와,

외부 조인트 부재 내에 배치되어 회전축을 구비한 내부 조인트 부재(11)와,

내부 조인트 부재의 회전축에 대해 중간 평면 내에서 연장하는 중심선을 구비하고 대향 쌍들의 외부 조인트 부재 내의 트랙(17)과 대면하는 내부 조인트 부재의 외부 상의 적어도 부분 호형 형태의 다수의 트랙(19)과,

내부 조인트 부재 상의 트랙 사이에 형성되는 방사상 외향 표면을 구비한 내부 조인트 부재 상의 랜드(23)와,

부재들 사이의 토크 전달을 위한 외부 및 내부 조인트 부재 내의 각각의 쌍의 대향 트랙(17, 19) 내에 배치된 다수의 볼(13)과,

내부 및 외부 조인트 부재(11, 10) 사이에 배치되고 각각의 볼(13)이 수용되고 그 중심이 공통 평면(P) 내에 놓이도록 억제되는 개구(20)를 구비한 환상 형태의 케이지(12)-케이지는 내부 및 외부 조인트 부재 상의 랜드면과 각각 결합하는 외부 및 내부면(22, 21)을 구비함-와,

케이지의 외부면(21)의 제1 접촉부(27, 30, 343, 40)와, 조인트가 토크를 전달할 때 조인트 기하학적 형태로 인해 케이지 상의 축방향 힘에 접촉 대항하는 외부 조인트 부재의 일단부(A)에 인접한 외부 조인트 부재의 랜드(18)의 대향면들과,

조인트가 분절식일 때 공통 평면(P)이 조인트 부재의 회전축 간의 각을 이등분하게 되도록 되는 내부 및 외부 조인트 부재 내의 트랙(17, 19)의 형태와, 케이지의 내부 및 외부면(21, 22)을 포함하는 고정식 등속비 유니버설 조인트에 있어서,

조인트가 비분절 위치에 있을 때 랜드면의 제1 접촉 표면부(27, 30, 34, 40)와 상기 공통 평면(P) 사이에 또는 상기 공통 평면 주위에 배치된 외부 조인트 부재의 각각의 랜드면 내에 보조부(25, 32, 33, 36, 42)가 존재하며, 각각의 보조부는 토크 전달을 위해 분절 및 조인트의 사용 중에 케이지의 대향 외부면과 접촉하지 않고; 단차부(26)를 형성할 수 있는 종방향 단면 내의 상기 표면의 구배의 급격한 변화에 의해 인접 제1 접촉 표면부(27)로부터 분리되거나; 그 각각이 인접 제1 접촉 표면부(30)의 표면으로부터 상이한 곡률 반경을 갖고 상기 제1 접촉 표면부의 표면에 접촉할 수 있는 표면(32, 33)에 의해 형성되거나; 종방향 단면에서 직선형인; 또는 종방향 단면에서 굴곡점(34, 37) 내의 인접 제1 접촉면의 표면과 만나는 표면에 의해 형성된 외부 조인트 부재의 표면부(32, 33, 37, 38, 39, 43-47)를 포함하고, 각각의 보조부는 랜드와 경계를 이루는 트랙(17) 사이의 랜드(18)의 전체 주연 폭을 가로질러 연장하고, 케이지의 축방향 부상을 제어하도록 보조부(25, 32, 33, 36, 42)에 의해 제1 접촉부로부터 분리되는 외부 조인트 부재의 랜드(18)의 대향면 및 외부 케이지 표면(21)의 제2 접촉부(127, 31, 35, 41)가 존재하는 것을 특징으로 하는 고정식 등속비 유니버설 조인트.
제1항 또는 제2항에 있어서, 외부 조인트 부재 상의 랜드(18)의 표면의 제1 및 제2 접촉부(27, 32, 33, 34, 40, 41, 127)는 경화되고, 보조부(25, 32, 33, 36, 42)는 랜드가 경화되기 전에 랜드(18)의 표면에서 생산되고, 경화후에 금속을 제거하는 처리는 보조부가 경화에 의해 생산된 스케일의 제거를 제외하고는 제공되는 표면에 적용되지 않는 것을 특징으로 하는 고정식 등속비 유니버설 조인트.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 조인트 부재 상의 제1 접촉 표면부(27, 32, 34, 40)의 각각은 부분 구형 형태인 것을 특징으로 하는 고정식 등속비 유니버설 조인트.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 조인트 부재 상의 제2 접촉 표면부(127, 33, 35, 41)의 각각은 부분 구형 형태인 것을 특징으로 하는 고정식 등속비 유니버설 조인트.
제4항 또는 제5항에 있어서, 외부 조인트 부재 상의 제1 및 제2 접촉 표면부(27, 32, 34, 40; 127, 33, 35, 41)는 외부 조인트 부재의 회전축(16) 상에 중심을 둔 동일한 부분 구형면 상에 놓여 있는 것을 특징으로 하는 고정식 등속비 유니버설 조인트.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 랜드면의 제1 접촉부와 제2 접촉부는 각각 동일한 부분 구형면이나 회전 표면 상에 놓이지 않는 것을 특징으로 하는 고정식 등속비 유니버설 조인트.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 케이지(22)의 외부면과 외부 부재의 랜드(18)의 표면 중 단지 랜드의 표면만이 보조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고정식 등속비 유니버설 조인트.
선행 항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 보조부의 깊이는 보조부의 단부에서 랜드면에 대해 150미크론 보다 크지 않는 것을 특징으로 하는 고정식 등속비 유니버설 조인트.
제9항에 있어서, 각각의 보조부의 깊이는 보조부의 단부에서 랜드면에 대해 50 내지 100미크론 사이인 것을 특징으로 하는 고정식 등속비 유니버설 조인트.
제9항에 있어서, 각각의 보조부의 깊이는 보조부의 단부에서 랜드면에 대해 30 내지 50미크론 사이인 것을 특징으로 하는 고정식 등속비 유니버설 조인트.
보조부(25, 32, 33, 36, 42)는 랜드의 표면이 경화되기 전에 부재의 랜드(18) 내에서 생산되고, 임의로 경화에 의해 생산된 스케일의 제거를 제외하고는 경화 후에 금속을 제거하는 처리가 랜드면에 적용되지 않는 조인트에 사용되는 마무리 상태에서 경화된 랜드면을 구비한 선행 항에 어느 한 항에 기재된 고정식 조인트의 외부 조인트 부재.
제12항에 있어서, 각각의 보조부의 깊이는 보조부의 단부에서 랜드면에 대해 150미크론 보다 크지 않는 것을 특징으로 하는 고정식 조인트의 외부 조인트 부재.
제13항에 있어서, 각각의 보조부의 깊이는 보조부의 단부에서 랜드면에 대해 50 내지 100미크론 사이인 것을 특징으로 하는 고정식 조인트의 외부 조인트 부재.
제13항에 있어서, 각각의 보조부의 깊이는 보조부의 단부에서 랜드면에 대해 30 내지 50미크론 사이인 것을 특징으로 하는 고정식 조인트의 외부 조인트 부재.
부재용 블랭크(50)를 제작하는 단계와, 동시에 또는 순차적으로 트랙(17)과 랜드(18)와 외부 조인트 부재의 랜드의 표면 내에 보조부(25, 32, 33, 36, 42)를 생성하는 단계와, 그후 랜드와 트랙의 표면을 경화하도록 상기 부재를 열 처리 하나 부재의 경화후에 임의로 상기 경화에 의해 생성된 스케일의 제거를 제외하고는 그로부터 금속을 제거하는 상기 랜드면에 추가의 처리를 하지 않는 단계를 포함하는 조인트에 사용되는 마무리 상태에서 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 조인트의 외부 조인트 부재의 제작 방법.
제16항에 있어서, 각각의 보조부의 깊이는 보조부의 단부에서 랜드면에 대해 150미크론 보다 크지 않는 것을 특징으로 하는 외부 조인트 부재의 제작 방법.
제17항에 있어서, 각각의 보조부의 깊이는 보조부의 단부에서 랜드면에 대해 50 내지 100미크론 사이인 것을 특징으로 하는 외부 조인트 부재의 제작 방법.
제17항에 있어서, 각각의 보조부의 깊이는 보조부의 단부에서 랜드면에 대해 30 내지 50미크론 사이인 것을 특징으로 하는 외부 조인트 부재의 제작 방법.