KR102783816B1 - 등속 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 등속 조인트에 관한 것으로서, 상세하게는 차량의 후륜용 등속 조인트로서, 볼 트랙에 스큐각을 형성하고 케이지의 내외경에 오프셋을 적용함으로써, 고절각 기능을 구현하면서도 고절각에 따른 소음을 감소시킬 수 있는 등속 조인트에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 외측에 외륜 곡선 트랙이 형성되고 내측에 외륜 직선 트랙이 형성되는 외륜 트랙을 구비하는 외륜과; 외측에 내륜 직선 트랙이 형성되고, 내측에 내륜 곡선 트랙이 형성되는 내륜 트랙을 구비하는 내륜과; 내륜 트랙과 외륜 트랙 사이에 배치되는 볼과; 내륜과 외륜 사이에 마련되며 볼을 지지하는 윈도우를 구비하는 케이지를 포함하며. 상기 외륜 트랙과 내륜 트랙은 등속 조인트의 회전 중심축선에 대한 스큐각 형성에 따라 상호 교차되고, 교차 영역에는 볼이 배치되고, 케이지의 내경 중심점는 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선에 대해서 전방으로 오프셋되고, 케이지의 외경 중심점는 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선에 대해서 후방으로 오프셋되며,케이지의 내경 중심점의 오프셋 값과 케이지의 외경 중심점의 오프셋 값은 동일하고, 케이지의 내경 중심점의 위치와 케이지의 내경 중심점의 위치는 조인트의 회전 중심축선 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 등속 조인트를 제공한다.

Description

등속 조인트{A Constant Velocity Joint}

본 발명은 등속 조인트에 관한 것으로서, 상세하게는 차량의 후륜용 등속 조인트로서, 볼 트랙에 스큐각을 형성하고 케이지의 내외경에 오프셋을 적용함으로써, 고절각 기능을 구현하면서도 고절각에 따른 소음을 감소시킬 수 있는 등속 조인트에 관한 것이다.

자동차나 기계류의 구동계에서는, 회전력의 전달 과정에서 일정한 속도와 힘을 유지하기 위해 등속 조인트(constant velocity joint)를 활용하는 경우가 많다. 특히 구동축이 다양한 각도로 굴절하는 상황에서 균일한 회전 속도를 유지해야 하는 차량 구동축 및 동력 전달 장치에서 등속 조인트는 필수적인 부품으로 쓰인다.

일반적인 등속 조인트는 구동 측의 회전 운동을 동일한 속도로 피동측에 전달하는데, 이때 구동각이 크거나 부하가 증가하게 되면 마찰이 생기고, 그로 인해 진동이나 소음이 발생하는 문제를 야기시킬 수 있다.

특히 주행 중에 등속 조인트 내부의 볼과 트랙 사이에서 마찰력이 커지게 되면 에너지 손실뿐만 아니라 부품의 수명 단축을 초래할 수 있다.

따라서 이러한 마찰 문제를 해결하기 위해 다양한 형태의 트랙 설계가 제시되었다. 특히, 외륜과 내륜에 형성된 트랙의 설계를 조정하여 볼의 움직임을 제어함으로써, 불필요한 마찰을 줄이고 효율적인 동력 전달을 가능하게 하는 기술이 필요하다. 외륜과 내륜 트랙의 구조와 각도를 조정하고, 케이지의 위치를 최적으로 배치하여 조인트의 회전 중심축과의 정렬을 유지함으로써 등속 조인트의 성능을 향상시키고자 하는 시도들이 이루어지고 있다.

한편, 조인트의 구동 시 각 트랙에서 발생하는 접촉각을 최적화하거나, 트랙 간의 오프셋을 조절하여 회전 시 발생하는 오차를 줄이려는 시도도 이와 같은 맥락에서 진행되고 있다. 이를 통해 주행 중 구동 시스템에서 발생할 수 있는 진동과 소음 문제를 완화하고, 구성 부품의 마모를 최소화하려는 것이 기술적 과제이다.

이러한 배경에서, 외륜과 내륜 트랙의 곡선 및 직선 트랙의 배치 방식, 그리고 케이지의 중심점 오프셋 조정을 통해 볼의 움직임과 힘의 전달 과정을 최적화할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 이는 자동차 뿐만 아니라 다양한 동력 전달 장치에서의 활용도를 높일 수 있는 잠재력을 지니고 있다.

등속 조인트는 구동축에서 회전 운동을 다른 축으로 전달할 때, 일정한 회전 속도를 유지하면서도 다양한 각도를 부드럽게 구동시킬 수 있어야 한다. 그러나 종래의 등속 조인트는 회전 각이 커질수록 효율이 떨어지거나 구동 빈도와 사용 시간에 따라 마모가 발생하여 수명이 단축되는 문제를 가진다.

특히, 내륜과 외륜 사이에서 발생하는 마찰과 진동, 그리고 하중 불균형으로 인해 내구성이 저하되며, 볼의 위치에 따라 발생하는 비정상적 하중 분포는 구동 효율을 저해할 수 있다.

또한, 볼을 지지하는 케이지의 위치 정밀성이 저하되면 회전 힘을 전달하는 과정에서 불필요한 힘의 손실이 발생하고, 이로 인해 소음과 진동이 증가하게 된다. 특히, 케이지 내경과 외경의 중심점 위치가 부정확하거나 오프셋이 발생할 경우, 볼의 움직임이 비정상적으로 되어 구동력 전달에 문제가 생긴다.

따라서 기존의 기술들은 일정 각도 이상의 기계적 비틀림이나 회전 효율 저하 문제를 해결하는 데 한계가 있었다.

한국특허공개 10-2022-0153221 (2022. 11. 18 공개)

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위해서 마련된 것으로서, 본 발명은 내륜과 외륜 사이의 하중 분포를 개선하고, 케이지의 오프셋 배치를 통해 등속 조인트의 마찰을 줄이고 구동 효율을 극대화하는 구조를 제공함으로써, 고절각을 구현하는 한편, 구동 효율과 내구성을 높이고 마모와 소음을 줄이며, 다양한 각도에서 안정적으로 회전을 수행할 수 있는 등속 조인트를 제공하는 것에 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외측에 외륜 곡선 트랙이 형성되고 내측에 외륜 직선 트랙이 형성되는 외륜 트랙을 구비하는 외륜과;외측에 내륜 직선 트랙이 형성되고, 내측에 내륜 곡선 트랙이 형성되는 내륜 트랙을 구비하는 내륜과;내륜 트랙과 외륜 트랙 사이에 배치되는 볼과;내륜과 외륜 사이에 마련되며 볼을 지지하는 윈도우를 구비하는 케이지를 포함하며. 상기 외륜 트랙과 내륜 트랙은 등속 조인트의 회전 중심축선에 대한 스큐각 형성에 따라 상호 교차되고, 교차 영역에는 볼이 배치되고, 케이지의 내경 중심점는 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선에 대해서 전방으로 오프셋되고, 케이지의 외경 중심점는 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선에 대해서 후방으로 오프셋되며,케이지의 내경 중심점의 오프셋 값과 케이지의 외경 중심점의 오프셋 값은 동일하고, 케이지의 내경 중심점의 위치와 케이지의 내경 중심점의 위치는 조인트의 회전 중심축선 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 등속 조인트를 제공한다.

외륜 트랙은 조인트의 회전 중심축선 상에 대해서 제1방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제1 외륜 트랙과; 제1외륜 트랙의 옆에 배치되며 조인트의 회전 중심축선 상에 대해서 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제2 외륜 트랙을 포함하는 것을 특징으로 한다.

내륜 트랙은 제1외륜 트랙에 대면되거나 대응되면서 교차되게 마련되며, 회전 중심축선 상에 대해서 제2방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제1 내륜 트랙과; 제2 내륜 트랙의 옆에 배치되며, 제2외륜 트랙에 대면되거나 대응되면서 교차되게 마련되며, 회전 중심축선 상에 대해서 제1방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제2내륜 트랙을 포함하는 것을 특징으로 한다.

내륜 직선 트랙 및 외륜 직선 트랙에 의한 볼의 PCR의 값은;

내륜 곡선 트랙 및 외륜 곡선 트랙에 의한 볼의 PCR의 값에 비해서 크게 형성되며; 내륜 직선 트랙 및 외륜 직선 트랙에 의한 볼의 PCR의 기점은 등속 조인트의 회전 중심축선상에 배치되고, 내륜 곡선 트랙 및 외륜 곡선 트랙에 의한 볼의 PCR의 기점은 등속 조인트의 회전 중심축선과 평행하되 회전 중심축선 상에서 볼 방향으로 오프셋 된 오프셋 축선 상에 배치되는 것을 특징으로 한다.

외륜 곡선 트랙의 중심점은 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선에 대해서 전방으로 오프셋되게 마련되고, 내륜 곡선 트랙의 중심점은 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선에 대해서 후방으로 오프셋되게 마련되며; 외륜 곡선 트랙의 중심점과 내륜 곡선 트랙의 중심점은 상하 중심선에 대해서 전후 방향으로 대칭되는 위치에 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 외측에 외륜 곡선 트랙이 형성되고 내측에 외륜 직선 트랙이 형성된 외륜과, 내륜 또한 내측에 내륜 곡선 트랙과 외측에 내륜 직선 트랙이 형성되고, 내륜 곡선 트랙의 중심점과, 외륜 곡선 트랙의 중심점을 상하 방향의 중심선에 대해서 전후 방향으로 동일한 값의 오프셋 배치함으로써, 등속 조인트의 40도 이상의 고절각을 구현할 수 있다.

특히 내륜 곡선 트랙의 중심점과, 외륜 곡선 트랙의 중심점이 등속 조인트의 회전 중심축선이 아닌 볼 방향으로(외측으로, 또는 y축 방향으로) 오프셋된 축선 상에 배치함으로써 고절각 기능을 극대화 할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 외륜 트랙 및 내륜 트랙이 스큐각을 가진 사선진 형태로 구현되면서 상호 교차되고 교차되는 영역에 볼이 위치함으로써 고속에서도 안정적인 동력 전달을 구현할 수 있으며, 진동 및 불필요한 마찰을 억제할 수 있고, 백래시를 최소화 할 수 있다.

한편, 직선 트랙과 곡선 트랙의 조합 구조로 인해 볼의 피치 써클 반경(PCR) 값이 다양하게 구성될 수 있다. 이는 회전 중심축선과의 정확한 정렬을 도모함으로써 구동시 토크 전달 효율을 극대화할 뿐만 아니라 부드럽고 안정적인 구동을 보장할 수 있다.

또한, 케이지의 내경 중심점와 외경 중심점가 각각 상하 중심선에 대해 전방 및 후방으로 대칭되어 오프셋되며, 케이지의 두께를 조절하여, 케이지의 강도를 증대시키고, 볼에 의한 소음 및 진동을 억제할 수 있다는 장점도 있다.

추가적으로 전기차 후륜 사양의 RWS(Rear Wheel Steering) 조향각 증대에 따른 대응 사양을 확보할 수 있고, 오프로드 특화 차량에서 고절각 요구시 고정형 조인트(Fixed Joint)를 대체할 수도 있다는 장점이 있다.

도1은 본 발명에 의한 등속 조인트의 결합 사시도이다.
도2는 본 발명에 의한 등속 조인트의 분해 사시도이다.
도3은 본 발명에 의한 등속 조인트의 측단면도이다.
도4는 본 발명에 의한 등속 조인트의 외륜의 제1외륜 트랙에서의 스큐각 상태를 도시한 사시도이다.
도5는 본 발명에 의한 등속 조인트의 외륜의 제2외륜 트랙에서의 스큐각 상태를 도시한 사시도이다.
도6(a)은 본 발명에 의한 등속 조인트의 내륜의 제1내륜 트랙에서의 스큐각 상태를 도시한 측면도이다.
도6(b)는 본 발명에 의한 등속 조인트의 내륜의 제2내륜 트랙에서의 스큐각 상태를 도시한 측면도이다.
도7은 본 발명에 의한 등속 조인트에서 외륜과 내륜과 볼이 결합된 상태의 투시도이다.
도8은 본 발명에 의한 등속 조인트에서 내/외륜 곡선 트랙의 중심점의 위치 및 각 트랙에 의한 볼의 PCR을 도시한 측단면도이다.
도9는 본 발명에 의한 등속 조인트에서 케이지의 내경 및 외경의 중심의 위치와 오프셋을 도시한 측단면도이다.
도10은 본 발명에 의한 등속 조인트에서 20도 절각한 상태를 도시한 측단면도이다.
도11은 본 발명에 의한 등속 조인트에서 44도 절각한 상태를 도시한 측단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소 들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도1 내지 도3에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 등속 조인트의 구성을 보면 컵부(101)를 구비하며 차량의 휠에 회전력을 전달하는 샤프트(102)와 연결되는 외륜(100)과, 외륜의 내부에 마련되는 내륜(200)과, 외륜과 내륜(200)사이에 마련되는 복수의 볼(300) 및 볼(300)을 지지하여 볼(300)이 등속 평면을 유지하도록 돕는 케이지(400)를 포함한다.

도면에서는 8개의 볼(300)이 있는 것을 도시하였으나, 수량은 이에만 한정되지 않는다. 컵부(101)의 내면에는 볼의 수량에 대응되는 수량의 외륜 트랙(110)이 각각 마련된다.

그리고, 내륜(200)의 외주면에도 볼의 수량에 대응되며 각각의 외륜 트랙(110)에 대향되는 내륜 트랙(210)이 마련된다.

케이지(400)에는 각각의 볼(300)이 삽입되는 윈도우(401)가 마련되며, 조인트가 절각되는 경우 케이지(400)에 의하여 볼(300)의 등속 평면이 유지될 수 있다.

외륜 트랙(110)은 컵부(101) 내부 공간 중 바깥쪽에 형성되며, 안쪽으로 오므라드는 곡선을 갖는 외륜 곡선 트랙(111b, 112b)과, 외륜 곡선 트랙(111b, 112b)의 뒤로 이어지며 컵부(101) 내부 공간 중 안쪽에 형성되는 외륜 직선 트랙(111a, 112a)을 포함한다.

내륜 트랙(210)은 컵부(101) 내부 공간 중 안쪽에 형성되며, 안쪽으로(또는 하향) 경사지게 형성되는 내륜 곡선 트랙(211b, 212b)과, 내륜 곡선 트랙(211b, 212b)의 앞쪽에 형성되며, 컵부(101) 내부 공간 중 바깥쪽을 향해 형성되는 내륜 직선 트랙(211a, 212a)을 포함한다.

도4과 도5에서 도시한 바와 같이, 외륜 트랙(110)은 두 가지 종류로 구분되는데, 외륜 트랙(110)은 조인트의 회전 중심축선(C1)(점선표시) 상에 대해서 제1방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제1외륜 트랙(111)과, 제1외륜 트랙(111)의 옆에 배치되며 조인트의 회전 중심축선(C1) 상에 대해서 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제2외륜 트랙(112)을 포함한다.

제1방향은 예를 들어 오른쪽 방향이고, 제2방향은 예를 들어 왼쪽일 수 있다. 그리고, 제1방향의 스큐각과, 제2방향의 스큐각은 동일한 각도량이며, 그 각도는 예를 들어 5~10도가 될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

제1외륜 트랙(111)은 컵부(101) 내부 공간 중 바깥쪽에 형성되며, 안쪽으로 오므라드는 곡선을 갖는 제1외륜 곡선 트랙(111b)과, 제1외륜 곡선 트랙(111b)의 뒤로 이어지며 컵부(101) 내부 공간 중 안쪽에 형성되는 제1외륜 직선 트랙(111a)을 포함한다.

제2외륜 트랙(110)은 컵부(101) 내부 공간 중 바깥쪽에 형성되며, 안쪽으로 오므라드는 곡선을 갖는 제2외륜 곡선 트랙(112b)과, 제2외륜 곡선 트랙(112b)의 뒤로 이어지며 컵부(101) 내부 공간 중 안쪽에 형성되는 제2외륜 직선 트랙(112a)을 포함한다.

도6에서 도시한 바와 같이, 내륜 트랙(210)은 제1외륜 트랙(111)에 대면되거나 대응되면서 교차되게 마련되며, 회전 중심축선(C1) 상에 대해서 제2방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제1내륜 트랙(211)과, 제2내륜 트랙(212)의 옆에 배치되며, 제2외륜 트랙(112)에 대면되거나 대응되면서 교차되게 마련되며, 회전 중심축선(C1) 상에 대해서 제1방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제2내륜 트랙(212)을 포함한다.

여기서도, 제1방향은 예를 들어 오른쪽 방향이고, 제2방향은 예를 들어 왼쪽일 수 있다. 그리고, 제1방향의 스큐각과, 제2방향의 스큐각은 동일한 각도량이며, 그 각도는 예를 들어 5~10도가 될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

제1내륜 트랙(211)은 컵부(101) 내부 공간 중 안쪽에 형성되며, 안쪽으로(또는 하향) 경사지게 형성되는 제1내륜 곡선 트랙(211b)과, 제1내륜 곡선 트랙(211b)의 앞쪽에 형성되며, 컵부(101) 내부 공간 중 바깥쪽을 향해 형성되는 제1내륜 직선 트랙(211a)을 포함한다.

제2내륜 트랙(212)은 컵부(101) 내부 공간 중 안쪽에 형성되며, 안쪽으로(또는 하향) 경사지게 형성되는 제2내륜 곡선 트랙(212b)과, 제2내륜 곡선 트랙( 212b)의 앞쪽에 형성되며, 컵부(101) 내부 공간 중 바깥쪽을 향해 형성되는 제2내륜 직선 트랙(212a)을 포함한다.

이와 같이 내륜(200)과 외륜(100)이 결합되어 내륜 트랙(210)과 외륜 트랙(110)이 교차되는 상태가 도7에서 나타난다. 즉, 서로 마주보면서 대응되는 내륜 트랙(210)과 외륜 트랙(110)은 서로 다른 방향(정 반대 방향)으로 사선지게 기울어져서 X자 모양으로 교차 크로스되는 형태를 띠고, 그 크로스 되는 지점에 볼(300)이 끼어서 동력을 전달할 수 있다.

한편, 도8에서 도시한 바와 같이, 내륜 직선 트랙(211a, 212a) 및 외륜 직선 트랙(111a, 112a)에 의한 볼(300)의 PCR의 값은 볼(300)의 중심으로 부터 등속 조인트의 회전 중심축선(C1)까지의 거리로 정의된다.

그리고, 내륜 곡선 트랙(211b, 212b) 및 외륜 곡선 트랙(111b, 112b)에 의한 볼의 PCR의 값은 볼의 중심으로부터 등속 조인트의 회전 중심축선(C1)에서 y축 방향으로 오프셋(즉, 볼 방향으로 오프셋)된 오프셋 축선(CO) 상에 있는 외륜 곡선 트랙 중심점(C11)과의 거리 또는 내륜 곡선 트랙 중심점(C12)과의 거리로 정의된다.

여기서 내륜 직선 트랙(211a, 212a) 및 외륜 직선 트랙(111a, 112a)에 의한 볼의 PCR의 값은 내륜 곡선 트랙(211b, 212b) 및 외륜 곡선 트랙(111b, 112b)에 의한 볼의 PCR의 값보다 크게 형성된다( 곡선 트랙 PCR < 직선 트랙 PCR).

외륜 직선 트랙(111a, 112a)에 의한 볼의 PCR의 값의 기점이 되는 외륜 곡선 트랙의 중심점(C11)은 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선(C2)에 대해서 전방으로 오프셋(Offset_t)되게 마련된다.

한편, 엔드컵(외륜의 컵의 끝단부에서 상하 중심선까지 구성)의 길이(E/Cup)는 외륜 곡선 트랙의 중심점(C11)의 오프셋 거리(Offset_t)보다는 커야 한다.

그리고, 내륜 직선 트랙(211a, 212a)에 의한 볼(300)의 PCR의 값의 기점이 되는 내륜 곡선 트랙의 중심점(C12)은 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선(C2)에 대해서 후방으로 오프셋(Offset_t)되게 마련된다.

그리하여, 외륜 곡선 트랙(111b, 112b)의 중심점(C11)과 내륜 곡선 트랙(211b, 212b)의 중심점(C12)은 상하 중심선(C2)에 대해서 전후 방향으로 대칭되는 위치에 오프셋(Offset_t)되게 배치된다.

그리고, 외륜 곡선 트랙(111b, 112b)의 중심점(C11)과 내륜 곡선 트랙의 중심점(C12)은 등속 조인트의 회전 중심축(C1)에서 y축 방향으로 오프셋(즉, 볼 방향으로 오프셋)된 오프셋 축선(CO) 상에 배열된다.

외륜 곡선 트랙(111b, 112b)의 중심점(C11)과 내륜 곡선 트랙(211b, 212b)의 중심점(C12)의 상하 중심선으로부터의 오프셋량이 클수록 절각 성능에 유리해진다. 즉, 절각이 더 커질 수 있다.

여기서 외륜 곡선 트랙(111b, 112b)의 중심점(C11)과 내륜 곡선 트랙(211b, 212b)의 중심점(C12)의 상하 중심선으로부터의 오프셋량 가능 범위는 0보다는 크고 엔드컵(E/Cup)의 길이보다는 작아야 한다.

한편, 도9에서 도시한 바와 같이, 내륜(200)과 외륜(100) 사이에 마련되며 볼(300)을 지지하는 윈도우(401)를 구비하는 케이지(400)의 경우, 윈도우(401)를 기준으로 조인트 바깥쪽에 위치하는 전방 영역(402)의 살의 두께와 후방 영역의 살의 두께가 차이가 나는데, 후방 영역(403)의 살 두께가 더 두껍게 형성된다.

연두색으로 표현된 곡선이 케이지 외경면의 윤곽 곡선이고, 노란색으로 표현된 곡선이 케이지의 내경면의 윤곽 곡선이며, 이 곡선간의 간격이 케이지(400)의 두께를 의미한다.

그 간격,즉 케이지(400)의 두께는 전방(조인트 바깥쪽)에서 후방(조인트 안쪽)으로 갈수록 두꺼워짐을 알 수 있다.

한편, 케이지(400)의 내경 중심점(C21)는 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선(C2)에 대해서 전방으로 오프셋되고, 케이지(400)의 외경 중심점(C22)는 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선(C2)에 대해서 후방으로 오프셋된다.

케이지의 내경 중심점(C21)의 오프셋(Offset_c)값과 케이지의 외경 중심점(C22)의 오프셋(Offset_c)값은 동일하고, 케이지의 내경 중심점(C21)의 위치와 케이지의 내경 중심점의 위치(C22)는 조인트의 회전 중심축(C1)선 상에 배열됨으로써, 케이지 내경 중심점(C21)의 오프셋(Offset_c)과 케이지 외경 중심점(C)의 오프셋(Offset_c)은 상하 중심선(C2)을 중심으로 전후 방향으로 대칭될 수 있다.

도10은 본 발명에 의한 등속 조인트(1)가 20도 절각된 상태를 도시한 것이고, 도11은 본 발명에 의한 등속 조인트(1)가 44도 절각된 상태를 도시한 것으로서, 본 발명에서 나타난 스큐각 제공에 의한 내외륜 간의 트랙 교차, 곡선트랙과 직선트랙의 연결, 내외륜 곡선 트랙의 중심점의 오프셋 구성)에 의하여 40도 이상 정도의 고절각이 가능하고 백래시를 최소화 할 수 있으며, 또한, 케이지(400)의 내경 중심과 외경 중심 간의 오프셋 구성으로 인한 케이지(400) 두께 변화 구성으로 인하여 케이지의 강도 보강을 할 수 있고 소음 및 진동을 저감할 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

100: 외륜 111: 제1외륜 트랙
112: 제2외륜 트랙 200: 내륜
211: 제1내륜 트랙 212: 제2 내륜 트랙
300: 볼 400: 케이지

Claims (5)

1. 외측에 외륜 곡선 트랙이 형성되고 내측에 외륜 직선 트랙이 형성되는 외륜 트랙을 구비하는 외륜과;
   외측에 내륜 직선 트랙이 형성되고, 내측에 내륜 곡선 트랙이 형성되는 내륜 트랙을 구비하는 내륜과;
   내륜 트랙과 외륜 트랙 사이에 배치되는 볼과;
   내륜과 외륜 사이에 마련되며 볼을 지지하는 윈도우를 구비하는 케이지를 포함하며,
   상기 외륜 트랙과 내륜 트랙은 등속 조인트의 회전 중심축선에 대한 스큐각 형성에 따라 상호 교차되고, 교차 영역에는 볼이 배치되고,
   케이지의 내경 중심점은 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선에 대해서 전방으로 오프셋되고, 케이지의 외경 중심점은 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선에 대해서 후방으로 오프셋되며,
   케이지의 내경 중심점의 오프셋 값과 케이지의 외경 중심점의 오프셋 값은 동일하고,
   케이지의 내경 중심점의 위치와 케이지의 내경 중심점의 위치는 조인트의 회전 중심축선 상에 배열되고,
   내륜 직선 트랙 및 외륜 직선 트랙에 의한 볼의 PCR의 값은;
   내륜 곡선 트랙 및 외륜 곡선 트랙에 의한 볼의 PCR의 값에 비해서 크게 형성되며;
   내륜 직선 트랙 및 외륜 직선 트랙에 의한 볼의 PCR의 기점은 등속 조인트의 회전 중심축선상에 배치되고,
   내륜 곡선 트랙 및 외륜 곡선 트랙에 의한 볼의 PCR의 기점은 등속 조인트의 회전 중심축선과 평행하되 회전 중심축선 상에서 볼 방향으로 오프셋 된 오프셋 축선 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 등속 조인트.
2. 제1항에 있어서,
   외륜 트랙은 조인트의 회전 중심축선 상에 대해서 제1방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제1 외륜 트랙과;
   제1외륜 트랙의 옆에 배치되며 조인트의 회전 중심축선 상에 대해서 제1방향과 반대 방향인 제2방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제2 외륜 트랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 등속 조인트.
3. 제2항에 있어서,
   내륜 트랙은
   제1외륜 트랙에 대면되면서 교차되게 마련되며 회전 중심축선 상에 대해서 제2방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제1 내륜 트랙과;
   제1 내륜 트랙의 옆에 배치되며, 제2외륜 트랙에 대면되면서 교차되게 마련되며, 회전 중심축선 상에 대해서 제1방향으로 스큐각을 갖도록 사선지게 배치되는 제2내륜 트랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 등속 조인트.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   외륜 곡선 트랙의 중심점은 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선에 대해서 전방으로 오프셋되게 마련되고,
   내륜 곡선 트랙의 중심점은 등속 조인트가 절각되지 않은 경우 상하 중심선에 대해서 후방으로 오프셋되게 마련되며;
   외륜 곡선 트랙의 중심점과 내륜 곡선 트랙의 중심점은 상하 중심선에 대해서 전후 방향으로 대칭되는 위치에 있는 것을 특징으로 하는 등속 조인트.