WO2018016833A1 - 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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WO2018016833A1
WO2018016833A1 PCT/KR2017/007680 KR2017007680W WO2018016833A1 WO 2018016833 A1 WO2018016833 A1 WO 2018016833A1 KR 2017007680 W KR2017007680 W KR 2017007680W WO 2018016833 A1 WO2018016833 A1 WO 2018016833A1
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WO
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outer housing
inner shaft
plunging
bore
moving
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/007680
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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
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles
    • F16C3/03—Shafts; Axles telescopic
    • F16C3/035—Shafts; Axles telescopic with built-in bearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B60B35/121—Power-transmission from drive shaft to hub
    • B60B35/127—Power-transmission from drive shaft to hub using universal joints
    • B60B35/128—Power-transmission from drive shaft to hub using universal joints of the homokinetic or constant velocity type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
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    • F16D2003/22303—Details of ball cages

Definitions

  • the present invention relates to a plunging assembly of a drive shaft for use in a drive system of a vehicle and a drive shaft comprising the same.
  • the drive shaft used for the drive line of the vehicle includes an intermediate shaft and a constant velocity joint respectively installed at both sides thereof.
  • Such a drive shaft includes a drive shaft which consists of a plunging assembly in which the intermediate shaft is plungable.
  • the plunging assembly is generally implemented in the form of a plunging shaft using a ball spline structure.
  • a plunging assembly includes an outer housing in the form of a tube, an inner shaft, and a plunging unit.
  • the plunging unit is interposed between the outer housing and the inner shaft to enable the plunging operation.
  • Ball grooves mating with each other in the outer housing and the inner shaft are provided, respectively, and the plunging unit includes balls arranged in these ball grooves and a ball cage for receiving them.
  • the plunging assembly of a conventional drive shaft has a structure in which a plurality of stop rings are provided to limit the behavior of the plunging unit and the inner shaft, and in particular, stop rings are provided at both ends of the inner shaft, respectively.
  • stop rings are provided at both ends of the inner shaft, respectively.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a plunging assembly of a drive shaft with a simple structure and easy processing.
  • the plunging assembly of the drive shaft according to the embodiment of the present invention, the outer housing having a bore (bore) having a plurality of outer ball grooves extending in the longitudinal direction, relative movement in the longitudinal direction to the bore of the outer housing
  • An inner shaft having a plurality of inner ball grooves arranged to be coupled to the plurality of outer ball grooves to form a plurality of ball tracks, and plunging motion and rotational power transmission between the outer housing and the inner shaft are possible.
  • a plunging unit connecting said outer housing and said inner shaft, and a movement limiting unit operative to limit longitudinal movement of said plunging unit and relative movement of said outer housing and said inner shaft in the longitudinal direction.
  • the plunging unit is interposed between the inner shaft and the outer housing to accommodate the plurality of balls arranged in the plurality of ball tracks to be movable in the longitudinal direction, and to accommodate the plurality of balls and to be movable in the longitudinal direction.
  • the movement limiting unit includes a first moving-in stopper for limiting relative movement of the plunging unit in a direction inserted into the bore, 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 limiting relative movement a first moving-out stopper for limiting relative movement in the direction of exiting the bore of the plunging unit, and a direction in which the inner shaft is discharged out of the bore
  • a second moving-out stopper for limiting relative movement of the outer housing and the inner shaft is an outer locking member coupled to an end of the outer housing into which the inner shaft is inserted and having a movement limiting portion blocking an edge of the inlet of the bore.
  • the outer locking member may further include a strength reinforcing part connected to the movement limiting part and surrounding an outer circumferential surface of the end of the outer housing.
  • the first moving-in stopper may be a locking jaw provided at an inner end of the outer ball groove and formed to hit the plunging unit during relative movement in the direction of insertion of the plunging unit into the bore.
  • the second moving-in stopper may be a bumper disposed in the bore of the outer housing to face the leading end of the inner shaft.
  • the bumper may be fixed between an inclined portion provided in the outer housing and a locking protrusion provided at one end of the inclined portion.
  • the second moving-out stopper may be provided at an inner end of the inner shaft to be formed to collide with the plunging unit that is in contact with the first moving-out stopper when relative movement out of the bore of the inner shaft occurs. have.
  • the drive shaft according to the embodiment of the present invention includes the plunging assembly and a pair of joints respectively connected to both ends of the plunging assembly.
  • the outer locking member is used as an element for limiting the relative movement of the plunging unit during the moving-out operation of the plunging unit, the stop ring formed on the inner surface of the open side end of the outer housing can be deleted. This simplifies the structure and facilitates the manufacture.
  • 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 of FIG. 1.
  • FIG 3 is a cross-sectional view of a plunging assembly according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining the moving-in (moving-in) operation of the outer housing and the inner shaft in the plunging assembly according to an 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 comprises a plunging assembly 10 and a pair of constant velocity joints 2, 3 provided at both ends thereof.
  • both ends of the plunging assembly 10 may be provided with the constant velocity joints 2 and 3 and the boots 4 and 5 surrounding the plunging assembly 10, respectively.
  • the constant velocity joints 2 and 3 may be Rzeppa joints capable of transmitting and cutting rotational power.
  • 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 respectively connected to the constant velocity joints 3 and 2 described above, and the plunging unit 15 is interposed between the outer housing 11 and the inner shaft 13.
  • the outer housing 11 has a bore 111 extending in the longitudinal direction (in the transverse direction in FIG. 3), the bore 111 having a plurality of outer ball grooves extending in the longitudinal direction ( 113).
  • the outer ball groove 113 may be formed to 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 by a predetermined length from the end of the open side of the outer housing 11.
  • the plurality of outer ball grooves 113 may be arranged at equal 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 to allow relative movement in the longitudinal direction. That is, the outer housing 11 and the inner shaft 13 are arranged so that the relative position 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 so that the outer housing 11 and the inner housing 11 are changed. The relative position in the longitudinal direction of the shaft 13 can be changed.
  • the inner shaft 13 is coupled to a plurality of outer ball grooves 113 of the outer housing 11 to form a plurality of inner ball grooves (inner ball grooves) forming a plurality of ball tracks 120.
  • the inner ball groove 133 may be formed to be recessed radially inward from the surface of the inner shaft 13, and may have a semicircular cross-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 the ball track 120 in the form of a tube. In this case, the inner ball groove 133 may extend by a predetermined length from the tip of the inner shaft 13 inserted into the bore 111 of the outer housing 11.
  • the plunging unit 15 connects the outer housing 11 and the inner shaft 13 to enable the plunging motion and the rotational power transmission between the outer housing 11 and the inner shaft 13. That is, the plunging unit 15 enables the relative movement of the outer housing 11 and the inner shaft 13 in the longitudinal direction, and also the rotational power, i.e., torque, between the inner shaft 13 and the outer housing 11. Delivery is possible.
  • the plunging unit 15 includes a plurality of balls 151 and a ball cage 153 for receiving them.
  • a plurality of balls 151 may be arranged in a row on each ball track 120, for example five balls 151 may be arranged on each ball track 120 as exemplarily shown in FIG. 3. Can be.
  • the ball cage 153 accommodates the ball 151 and is interposed between the inner shaft 13 and the outer housing 11 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.
  • the ball 151 is disposed in the outer ball groove 113 and the inner part is disposed in the inner ball groove 133 with the center portion positioned in the ball pocket 154.
  • the ball cage 153 may have a cylindrical sleeve (sleeve) form.
  • the rotational force is in close contact with the side of the inner ball groove 133 of the inner shaft 13 and the side of the outer ball groove 113 of the outer housing 11. It is transmitted from the inner shaft 13 to the outer housing 11 through 151. Further, when there is a relative movement in the longitudinal direction of the outer housing 11 and the inner shaft 13, the ball 151 is rolling or sliding while the outer housing 11 and / or the inner shaft 13 The relative position with) will change.
  • a movement limiting unit 17 is provided which operates to limit 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 limiting unit 17 includes a first moving-in stopper 171, a second moving-in stopper 173, a first moving-out stopper 175, and The second moving-out stopper 177 may be included.
  • the first moving-in stopper 171 limits the relative movement in the direction of insertion into the bore 111 of the plunging unit 15.
  • the first moving-in stopper 171 may be a locking jaw that protrudes radially inward from an 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 locking jaw 171.
  • the plunging unit 15 hits the catching jaw 171 when the plunging unit 15 is relatively moved in the direction in which the plunging unit 15 is inserted into the bore 111, the plunging unit 15 can no longer be relatively moved.
  • the relative movement in the direction of insertion of the plunging unit 15 into the bore 111 may be caused by the movement of the outer housing 11 in the right direction in FIG. 3.
  • the second moving-in stopper 173 restricts relative movement in the direction of insertion of the inner shaft 13 into the bore 111.
  • the second moving-in stopper 173 may be a bumper facing the tip portion 134 of the inner shaft 13.
  • the bumper 173 may be fixed to the outer housing 11 to be installed to block the bore 111 and may be formed of a rubber material or an elastic corrosion resistant material.
  • the bumper 173 may be installed to be fixed to the inclined portion 114 whose width decreases toward the opposite direction of the opening side of the outer housing 11.
  • the first moving-out stopper 175 limits the relative movement in the direction of discharge out of the bore 111 of the plunging unit 15.
  • the first moving-out stopper 175 may be an external locking member coupled to an end of the open side of the outer housing 11 into which the inner shaft 13 is inserted.
  • the outer locking member 175 includes a movement limiting portion 175a that blocks the edge of the inlet of the bore 111 and a strength reinforcement portion 175b fitted to an end of the outer housing 11. Can be configured.
  • the strength reinforcing portion 175b may have a cylindrical shape surrounding the outer circumferential surface of the end of the outer housing 11, and the movement limiting portion 175a extends radially inward from the end of the strength reinforcing portion 175b. At this time, the movement limiting portion 175a extends to the point passing through the inner end of the outer housing 11 and passing through the outer end of the ball cage 153. As a result, when the ball cage 153 hits the movement limiting portion 175a when the ball cage 153 moves relative to the outer housing 11 in the direction in which the ball cage 153 is discharged from the bore 111, the plunging unit 15 is no longer provided. You will not be able to move your opponent. The relative movement in the direction discharged from the bore 111 of the plunging unit 15 may be caused by the movement of the outer housing 11 in the left direction in FIG. 3.
  • the first moving-out stopper 175 is not formed in the form of a stop ring formed on the inner surface of the outer housing but in the form of a member coupled to the outside of the end of the outer housing, the manufacture of the stop ring and the groove for mounting thereof This eliminates the need for a simple structure and facilitates manufacturing.
  • the first moving-out stopper 175 covers not only the movement limiting portion 175a for restricting the movement of the plunging unit 15, but also the strength reinforcing portion 175b that surrounds the outer circumferential surface of the outer housing 11 to reinforce strength. With this, the movement limitation of the plunging unit 15 and the strength reinforcement of the outer housing can be simultaneously achieved.
  • the second moving-out stopper 177 limits the relative movement in the direction exiting the bore 111 of the inner shaft 13.
  • the second moving-out stopper 177 may be a stop ring provided at the front end of the inner shaft 13.
  • the stop ring 177 may be mounted to 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 be caught by the stop ring 177.
  • FIGS. 4 and 5 exemplarily illustrate a case where the inner shaft 13 is fixed and relative movement occurs while the position of the outer housing 11 changes.
  • the relative movement during the moving-in operation is restricted and the outer locking of the outer housing 11 is performed.
  • the relative movement during the moving-out operation is limited by the stop ring 177 of the member 175 and the inner shaft 13.
  • the structure is simple, the processing is easy, and further, the external locking member By 175, the strength of the end of the outer housing 11 can be reinforced.
  • the present invention relates to a plunging assembly of a drive shaft that can be used in a vehicle and can be applied to vehicle parts, thereby having industrial applicability.

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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 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 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 제1 무빙-아웃 스톱퍼는 상기 인너 샤프트가 삽입되는 상기 아웃터 하우징의 단부에 결합되며 상기 보어의 입구의 가장자리를 막는 이동 제한부를 구비하는 외부 걸림부재이다.

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.
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 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 제1 무빙-아웃 스톱퍼는 상기 인너 샤프트가 삽입되는 상기 아웃터 하우징의 단부에 결합되며 상기 보어의 입구의 가장자리를 막는 이동 제한부를 구비하는 외부 걸림부재이다.
상기 외부 걸림부재는 상기 이동 제한부에 연결되며 상기 아웃터 하우징의 단부의 외주면을 감싸는 강도 보강부를 더 구비할 수 있다.
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 제2 무빙-인 스톱퍼는 상기 인너 샤프트의 선단부와 마주하도록 상기 아웃터 하우징의 보어에 배치되는 범퍼(bumper)일 수 있다.
상기 범퍼는 상기 아웃터 하우징에 구비되는 경사부와 상기 경사부의 일단에 구비되는 걸림 돌기 사이에 고정될 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 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 드라이브 샤프트는 상기한 플런징 어셈블리, 그리고 상기 플런징 어셈블리의 양 단에 각각 연결되는 한 쌍의 조인트를 포함한다.
본 발명에 의하면, 플런징 유닛의 무빙-아웃 동작 시의 플런징 유닛의 상대 이동을 제한하는 요소로 외부 걸림부재를 사용하기 때문에, 아웃터 하우징의 개방 측 단부의 내면에 형성되는 스톱 링을 삭제할 수 있으며, 이에 의해 구조가 간단해지고 제조가 용이해진다.
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(outer housing)(11), 인너 샤프트(inner shaft)(13) 그리고 플런징 유닛(plunging unit)(15)을 포함한다. 아웃터 하우징(11)과 인너 샤프트(13)는 위에서 설명한 등속 조인트(3, 2)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)를 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 트랙(120)을 형성하도록 아웃터 볼 그루브(113)의 위치에 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 이때, 인너 볼 그루브(133)는 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)과 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 방향의 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 부딪히면 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 인너 샤프트(13)가 삽입되는 아웃터 하우징(11)의 개방측의 단부에 결합되는 외부 걸림부재일 수 있다. 도 3을 참조하면, 외부 걸림부재(175)는 보어(111)의 입구의 가장자리를 막는 이동 제한부(175a) 및 아웃터 하우징(11)의 단부에 끼워지는 실린더 형태의 강도 보강부(175b)로 구성될 수 있다. 강도 보강부(175b)는 아웃터 하우징(11)의 단부의 외주면을 감싸는 실린더 형상을 가질 수 있으며, 이동 제한부(175a)는 강도 보강부(175b)의 끝단에서 반경 방향 내측으로 연장되어 형성된다. 이때, 이동 제한부(175a)는 아웃터 하우징(11)의 내측 끝단을 통과하여 볼 케이지(153)의 외측 단을 통과하는 지점까지 연장된다. 이에 의해 볼 케이지(153)가 보어(111)에서 배출되는 방향으로 아웃터 하우징(11)에 대해 상대 이동할 때 볼 케이지(153)가 이동 제한부(175a)에 부딪히면 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.
제1 무빙-아웃 스톱퍼(175)가 아웃터 하우징의 내면에 형성되는 스톱 링의 형태가 아니라 아웃터 하우징의 단부의 외부에 결합되는 부재의 형태로 구성되기 때문에, 스톱 링 및 이의 장착을 위한 그루브의 제조가 필요 없게 되어 구조가 간단하고 제조가 용이해진다. 또한 제1 무빙-아웃 스톱퍼(175)가 플런징 유닛(15)의 이동 제한을 위한 이동 제한부(175a) 뿐만 아니라 아웃터 하우징(11)의 외주면을 감싸서 강도를 보강하는 강도 보강부(175b)를 구비하기 때문에, 플런징 유닛(15)의 이동 제한 및 아웃터 하우징의 강도 보강이 동시에 도모될 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. 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, 범퍼(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(11)의 외부 걸림부재(175)의 이동 제한부(175a)가 볼 케이지(153)에 부딪힌다. 이 상태에서 아웃터 하우징(11)이 좌측 방향으로 더 이동하더라도 볼(151) 및 볼 케이지(153)가 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 부딪히면, 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)과 범퍼(173)에 의해 무빙-인 동작 시의 상대 이동이 제한되고 아웃터 하우징(11)의 외부 걸림부재(175)와 인너 샤프트(13)의 스톱 링(177)에 의해 무빙-아웃 동작 시의 상대 이동이 제한된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 아웃터 하우징(11)에는 스톱 링이 설치되지 않고 인너 샤프트(13)에 하나의 스톱 링(177)만이 설치되기 때문에, 구조가 간단하고 가공이 용이하며 나아가 외부 걸림부재(175)에 의해 아웃터 하우징(11)의 단부의 강도 보강이 가능해진다.
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 차량에 사용될 수 있는 드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리에 관한 것으로 차량 부품에 적용될 수 있어 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (7)

  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 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 제1 무빙-아웃 스톱퍼는 상기 인너 샤프트가 삽입되는 상기 아웃터 하우징의 단부에 결합되며 상기 보어의 입구의 가장자리를 막는 이동 제한부를 구비하는 외부 걸림부재인 플런징 어셈블리.
  2. 제1항에서,
    상기 외부 걸림부재는 상기 이동 제한부에 연결되며 상기 아웃터 하우징의 단부의 외주면을 감싸는 강도 보강부를 더 구비하는 플런징 어셈블리.
  3. 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.
  4. 제1항에서,
    상기 제2 무빙-인 스톱퍼는 상기 인너 샤프트의 선단부와 마주하도록 상기 아웃터 하우징의 보어에 배치되는 범퍼(bumper)인 플런징 어셈블리.
  5. 제4항에서,
    상기 범퍼는 상기 아웃터 하우징에 구비되는 경사부와 상기 경사부의 일단에 구비되는 걸림 돌기 사이에 고정되는 드라이브 샤프트의 플런징 어셈블리.
  6. 제1항에서,
    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.
  7. 제1항 내지 제6항 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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