KR20160102636A - 고정형 등속 조인트 - Google Patents

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KR20160102636A
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정재승
김기훈
김동진
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Abstract

고정형 등속 조인트는 복수의 아웃터 트랙 그루브를 가지는 아웃터 조인트 멤버, 상기 복수의 아웃터 트랙 그루브와 각각 쌍을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하는 복수의 인너 트랙 그루브를 가지는 인너 조인트 멤버, 상기 복수의 볼 트랙에 각각 배치되는 복수의 토크 전달 볼, 그리고 상기 아웃터 조인트 멤버와 상기 인너 조인트 멤버 사이에 배치되며 상기 복수의 토크 전달 볼을 각각 수용하는 복수의 윈도우를 구비하는 볼 케이지를 포함한다. 상기 복수의 아웃터 트랙 그루브는 곡선 부분을 각각 포함하는 제1 및 제2 아웃터 트랙 그루브를 포함하고, 상기 복수의 아웃터 트랙 그루브는 비절각 상태에서 상기 곡선 부분의 반경방향 최외곽점과 상기 복수의 토크 전달 볼의 중심을 연결하는 선 사이의 거리인 오프셋 값이 0이 아닌 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 오프셋 값이 0인 제2 아웃터 트랙 그루브를 포함한다.

Description

고정형 등속 조인트{Fixed type constant velocity joint}
본 발명은 차량 등에서 동력 전달을 위해 사용되는 고정형 등속 조인트에 관한 것이다.
고정형 등속 조인트는 아웃터 조인트 멤버와 인너 조인트 멤버를 포함하며, 아웃터 조인트 멤버와 인너 조인트 멤버는 각각 트랙 그루브를 포함한다. 아웃터 조인트 멤버의 트랙 그루브와 인너 조인트 멤버의 트랙 그루브가 쌍을 이루어 볼 트랙을 형성하고, 각 볼 트랙에는 토크 전달을 위한 토크 전달 볼이 배치된다. 그리고 토크 전달 볼은 아웃터 조인트 멤버와 인너 조인트 멤버 사이에 배치되는 볼 케이지에 수용된다.
고정형 등속 조인트의 효율을 결정하는 여러 파라미터 중 비절각 상태(즉, 아웃터 조인트 멤버와 인너 조인트 멤버가 0의 각도를 이루를 상태)에서 아웃터 조인트 멤버의 트랙 그루브의 최외곽점과 토크 전달 볼의 중심을 연결한 선 사이의 거리인 오프셋(offset) 값이 있다. 등속 조인트는 엔진에서 생성된 동력을 바퀴로 전달하여는 중간 매개체 역할을 하는 것으로 그 내부 저항이 작을수록 동력 전달 효율이 커지게 된다. 이때, 위에서 언급한 오프셋 값이 작을수록 등속 조인트의 내부 저항이 감소하여 효율이 증가하게 되는데, 모든 트랙 그루브의 오프셋 값이 0이 되면 등속 조인트의 기본 메커니즘을 실현하지 못하게 된다. 따라서 일반적인 기존의 등속 조인트는 아웃터 조인트 멤버의 트랙 그루브가 모두 0이 아니게 형성되어 있어 효율 향상에 한계가 있었다.
미국 등록특허 US8,568,245 미국 공개특허 US2012/0202607
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 향상된 효율을 가지는 고정형 등속 조인트를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 고정형 등속 조인트는 복수의 아웃터 트랙 그루브를 가지는 아웃터 조인트 멤버, 상기 복수의 아웃터 트랙 그루브와 각각 쌍을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하는 복수의 인너 트랙 그루브를 가지는 인너 조인트 멤버, 상기 복수의 볼 트랙에 각각 배치되는 복수의 토크 전달 볼, 그리고 상기 아웃터 조인트 멤버와 상기 인너 조인트 멤버 사이에 배치되며 상기 복수의 토크 전달 볼을 각각 수용하는 복수의 윈도우를 구비하는 볼 케이지를 포함한다. 상기 복수의 아웃터 트랙 그루브는 곡선 부분을 각각 포함하는 제1 및 제2 아웃터 트랙 그루브를 포함하고, 상기 복수의 아웃터 트랙 그루브는 비절각 상태에서 상기 곡선 부분의 반경방향 최외곽점과 상기 복수의 토크 전달 볼의 중심을 연결하는 선 사이의 거리인 오프셋 값이 0이 아닌 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 오프셋 값이 0인 제2 아웃터 트랙 그루브를 포함한다.
상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 제2 아웃터 트랙 그루브가 인접하도록 배치될 수 있다.
상기 복수의 아웃터 트랙 그루브는 짝수 개로 구비될 수 있고, 상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 제2 아웃터 트랙 그루브가 원주방향으로 교대로 배열될 수 있다.
상기 복수의 인너 트랙 그루브는 상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 쌍을 이루며 곡선 부분을 포함하는 제1 인너 트랙 그루브를 포함할 수 있고, 상기 제1 인터 트랙 그루브는 비절각 상태에서 상기 곡선 부분의 반경방향 최외곽점과 상기 복수의 토크 전달 볼의 중심을 연결하는 선 사이의 거리인 오프셋 값이 0이 아닐 수 있다.
상기 제1 인너 트랙 그루브의 오프셋은 상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 오프셋과 반대 방향으로 형성될 수 있다.
상기 제1 인너 트랙 그루브의 오프셋은 상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 오프셋은 서로 같은 크기일 수 있다.
상기 제1 인너 트랙 그루브의 오프셋은 상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 오프셋은 서로 다른 크기일 수 있다.
본 발명에 의하면, 아웃터 트랙 그루브가 오프셋 값이 0인 것과 0이 아닌 것을 동시에 포함하기 때문에, 등속 조인트의 작동을 위한 기본 메커니즘을 만족하면서도 고효율을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고정형 등속 조인트를 개략적으로 보여주는 정면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고정형 등속 조인트는 아웃터 조인트 멤버(outer joint member)(10)와 인너 조인트 멤버(inner joint member)(20)를 포함한다. 인너 조인트 멤버(20)와 아웃터 조인트 멤버(10)는 각각 구동부 및 종동부에 연결될 수 있다. 아웃터 조인트 멤버(10)에는 함몰부가 형성되고, 이 함몰부에 인너 조인트(20)가 삽입된다.
아웃터 조인트 멤버(10)는 복수의 제1 아웃터 트랙 그루브(outer track groove)(13a), 그리고 복수의 제2 아웃터 트랙 그루브(13b)를 가지는 내면(11)을 포함한다. 한편, 인너 조인트 멤버(20)는 복수의 제1 인너 트랙 그루브(inner track groove)(23a), 그리고 복수의 제2 인너 트랙 그루브(23b)를 가지는 외면(21)을 포함한다.
제1 아웃터 트랙 그루브(13a)와 제1 인너 트랙 그루브(23a)가 쌍을 이루어 복수의 제1 볼 트랙(130a)을 형성하고, 제2 아웃터 트랙 그루브(13b)와 제2 인너 트랙 그루브(23b)가 쌍을 이루어 복수의 제2 볼 트랙(130b)을 형성한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)가 각각 4개씩 구비되고 이에 대응하여 제1 및 제2 인너 트랙 그루브(23a, 23b)가 각각 4개씩 구비되는 경우, 제1 및 제2 볼 트랙(130a, 130b)이 각각 4개씩 형성되어 총 8개의 볼 트랙이 형성된다. 그러나 본 발명은 8개의 볼 트랙에 한정되지 않고 볼 트랙이 6개, 10개, 12 등인 경우에도 적용될 수 있다.
복수의 토크 전달 볼(torque transmitting ball)(30)이 복수의 볼 트랙(130a, 130b)에 각각 배치된다. 예를 들어, 8개의 볼 트랙이 형성되는 경우, 8개의 토크 전달 볼이 8개의 볼 트랙에 각각 하나씩 배치될 수 있다.
볼 케이지(ball cage)(40)가 아웃터 조인트 멤버(10)와 인너 조인트 멤버(20) 사이에 배치된다. 볼 케이지(40)는 복수의 토크 전달 볼(30)을 수용한다. 이를 위해, 볼 케이지(40)에는 원주 방향을 따라 복수의 윈도우(41)가 형성될 수 있으며, 토크 전달 볼(30)이 윈도우(41)에 각각 삽입될 수 있다. 볼 트랙(130a, 130b)이 8개인 경우, 볼 케이지(40)의 윈도우(41) 및 토크 전달 볼(30)도 각각 8개로 구비된다.
제1 아웃터 트랙 그루브(13a)와 제2 아웃터 트랙 그루브(13b)는 각각 곡선 부분을 포함할 수 있다. 도 2에는 제1 아웃터 트랙 그루브(13a)와 제2 아웃터 트랙 그루브(13b)가 각각 하나의 곡선 부분으로 이루어지는 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 제1 아웃터 트랙 그루브(13a)와 제2 아웃터 트랙 그루브(13b)는 곡선 부분과 직선 부분의 조합으로 이루어질 수도 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 도 2를 참조하면, 제1 아웃터 트랙 그루브(13a)는, 등속 조인트의 비절각 상태, 즉 아웃터 조인트 멤버(10)와 인너 조인트 멤버(20)가 0도의 각도를 이루는 상태에서, 그 곡선 부분의 반경방향 최외곽점(OO)과 복수의 토크 전달 볼(30)의 중심을 연결하는 선(BCL) 사이의 거리인 오프셋(offset) 값이 0이 아니다. 반면, 도 2를 참조하면, 제2 아웃터 트랙 그루브(13b)는 등속 조인트의 비절각 상태에서 오프셋 값이 0이다. 이와 같이, 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)가 오프셋 값이 0인 것과 0이 아닌 것을 동시에 포함하기 때문에, 등속 조인트의 작동을 위한 기본 메커니즘을 만족하면서도 고효율을 달성할 수 있다. 이때, 아웃터 볼 트랙 그루브(13a, 13b)의 반경방향 최외곽점은 도 2에 도시된 바와 같이 토크 전달 볼(30)이 트랙 그루브의 접촉 라인의 반경방향 최외곽점이다. 조인트의 비절각 상태에서 토크 전달 볼(30)의 중심을 연결하는 선(BCL)은 조인트 길이방향 축(L)과 수직을 이루게 된다.
한편, 인너 트랙 그루브(23a, 23b)는 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)에 대응하게 형성되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 오프셋 값이 0이 아닌 아웃터 트랙 그루브(13a)와 짝을 이루는 인너 트랙 그루브(23a)는 오프셋 값이 0이 아니게 형성되고, 오프셋 값이 0인 아웃터 트랙 그루브(13b)와 짝을 이루는 인너 트랙 그루브(23b)는 오프셋 값이 0이 되도록 형성될 수 있다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 아웃터 트랙 그루브(13a)와 오프셋과 인너 트랙 그루브(23a)의 오프셋은 토크 전달 볼(30)의 중심을 연결한 선(BCL)을 중심으로 서로 반대 방향으로 형성될 수 있다. 그리고, 아웃터 트랙 그루브(13a)와 오프셋(l1)과 인너 트랙 그루브(23a)의 오프셋(l2)은 서로 같은 크기일 수도 있고 서로 다른 크기일 수도 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 제1 아웃터 트랙 그루브(13a)와 제2 아웃터 트랙 그루브(13b)는 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 또한 아웃터 트랙 그루브(13a, 13b)는 짝수 개로 구비될 수 있고, 제1 아웃터 트랙 그루브(13a)와 제2 아웃터 트랙 그루브(13b)가 원주방향으로 서로 교대로 배열될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
10: 아웃터 조인트 멤버
13a, 13b: 아웃터 트랙 그루브
20: 인너 조인트 멤버
23a, 23b: 인너 트랙 그루브
130a, 130b: 볼 트랙
30: 토크 전달 볼
40: 볼 케이지
41: 윈도우
L: 조인트 길이방향 축

Claims (7)

  1. 복수의 아웃터 트랙 그루브를 가지는 아웃터 조인트 멤버,
    상기 복수의 아웃터 트랙 그루브와 각각 쌍을 이루어 복수의 볼 트랙을 형성하는 복수의 인너 트랙 그루브를 가지는 인너 조인트 멤버,
    상기 복수의 볼 트랙에 각각 배치되는 복수의 토크 전달 볼, 그리고
    상기 아웃터 조인트 멤버와 상기 인너 조인트 멤버 사이에 배치되며 상기 복수의 토크 전달 볼을 각각 수용하는 복수의 윈도우를 구비하는 볼 케이지를 포함하고,
    상기 복수의 아웃터 트랙 그루브는 곡선 부분을 각각 포함하는 제1 및 제2 아웃터 트랙 그루브를 포함하고,
    상기 복수의 아웃터 트랙 그루브는 비절각 상태에서 상기 곡선 부분의 반경방향 최외곽점과 상기 복수의 토크 전달 볼의 중심을 연결하는 선 사이의 거리인 오프셋 값이 0이 아닌 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 오프셋 값이 0인 제2 아웃터 트랙 그루브를 포함하는 고정형 등속 조인트.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 제2 아웃터 트랙 그루브가 인접하도록 배치되는 고정형 등속 조인트.
  3. 제1항에서,
    상기 복수의 아웃터 트랙 그루브는 짝수 개로 구비되고,
    상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 상기 제2 아웃터 트랙 그루브가 원주방향으로 교대로 배열되는 고정형 등속 조인트.
  4. 제1항에서,
    상기 복수의 인너 트랙 그루브는 상기 제1 아웃터 트랙 그루브와 쌍을 이루며 곡선 부분을 포함하는 제1 인너 트랙 그루브를 포함하고,
    상기 제1 인터 트랙 그루브는 비절각 상태에서 상기 곡선 부분의 반경방향 최외곽점과 상기 복수의 토크 전달 볼의 중심을 연결하는 선 사이의 거리인 오프셋 값이 0이 아닌 고정형 등속 조인트.
  5. 제4항에서,
    상기 제1 인너 트랙 그루브의 오프셋은 상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 오프셋과 반대 방향으로 형성되는 고정형 등속 조인트.
  6. 제5항에서,
    상기 제1 인너 트랙 그루브의 오프셋은 상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 오프셋은 서로 같은 크기인 고정형 등속 조인트.
  7. 제5항에서,
    상기 제1 인너 트랙 그루브의 오프셋은 상기 제1 아웃터 트랙 그루브의 오프셋은 서로 다른 크기인 고정형 등속 조인트.
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미국 등록특허 US8,568,245

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