KR101047763B1 - 트리포드 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3개의 탄성체로서의 댐핑장치를 사용해서 진동 및 충격을 효과적으로 저감시켜 차량의 NVH 성능을 향상시킬 수 있도록 한 트리포드 조인트를 제공하기 위해, 트러니언에 샤프트의 일단이 축방향으로 이동가능하게 끼워져서 원주방향으로 일체로 회전되게 결합되고, 상기 샤프트가 축방향으로 신장운동을 할 때에 상기 샤프트를 탄력적으로 지지하도록 제1탄성체가 설치되고, 상기 샤프트가 축방향으로 압축운동을 할 때에는 상기 제1탄성체와 더불어 상기 샤프트를 탄력적으로 지지하는 제2 및 제3탄성체가 구비된다.

트러니언, 샤프트, 인슐레이터, 웨이브스프링

Description

트리포드 조인트{Tripod joint}

본 발명은 트리포드 조인트에 관한 것으로, 특히 코일 스프링과 고무 인슐레이터 및 웨이브 스프링을 사용한 트리포드 조인트에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 구동축은 변속기의 출력축에 연결되어 기관으로부터 전달되어지는 회전동력을 차륜에 전달하는 역할을 하게 된다.

이와 같은 구동축은 자동차의 주행 상태에 따른 차륜의 변위에 따라 발생되는 각도 변화를 흡수할 수 있어야 하는데, 이러한 각도 변화 및 그 각도변화에 의해 발생되는 구동축의 길이 변화 등은 구동축에 구비된 자재이음을 통해 흡수되며, 또한 상기의 자재이음은 변속기로부터 출력되는 회전동력을 차륜 쪽으로 원활하게 전달하는 역할도 수행하게 된다.

상기와 같은 자재이음은 구동륜의 위치와 현가장치 및 조향장치 등의 형식과 배치방식에 따라 그 형태 및 설치되는 개수가 달라지는데, 크게는 조향장치에 의한 조향각을 소화할 수 있는 차륜측 자재이음과, 현가장치의 상하운동에 의한 최대 변위량을 흡수할 수 있는 변속기측 자재이음으로 나누어지게 된다.

한편, 승용차의 현가장치는 승차감의 향상을 위해 독립현가식이 채택되어 최 근 가장 많이 사용되고 있는데, 이러한 독립현가식 현가장치를 갖는 차체에 사용되는 구동축의 자재이음은 주행상태에 따른 현가스프링의 신축 작용시 구동축에 길이 변화와 각도 변화가 반복적으로 작용하게 됨으로써, 축방향 전위인 구동축의 길이 변화와 각도 변화를 보상할 수 있는 기능을 가진 자재이음이 제작되게 되었다.

이러한 축방향 전위와 각도변화가 가능한 구동축 자재이음으로서는 트리포드 자재이음과 더블 오프셋(double offset ) 자재이음 및 구형(ball-type) 자재이음 등이 있다.

상기 트리포드 자재이음(조인트)은 내면에 축방향으로 안내면을 갖는 3개의 트랙홈이 형성된 하우징과, 이 하우징의 상기 트랙홈에 삽입되는 3개의 트러니언을 갖는 스파이더 조립체, 이 스파이더 조립체의 트러니언의 선단에 각각 회전가능하게 내주면이 체결됨과 더불어 상기 트랙홈에 외주면이 회전가능하게 삽입되어 안내면과 구름 접촉하는 롤러 등으로 구성된다.

이와 같은 트리포드 조인트는 임의의 조인트 각에서 드라이브 액슬의 구동축이 회전하게 되면, 상기 스파이더 조립체의 각 트러니언이 하우징의 각 트랙홈 내부에 위치한 상태에서 차륜측의 종동축을 회전하여 차량이 주행하게 된다. 이때에 주행하는 차량의 차륜 위치에 따라 구동축과 종동축을 연결하는 트리포드 조인트는 길이방향으로 신축되는 스트로크 동작과 각도 변경 동작을 병행하여 구동축의 구동력을 원활하게 종동축을 통해 차륜에 전달하게 된다.

그런데 상기와 같은 트리포드 조인트에서 절각이 과대할 경우에 진동 저감을 위해 조인트 하우징의 내부에 스프링을 설치하고 있지만, 절각이 과대할 경우에 스 프링이 좌굴되면서 파손될 뿐만 아니라 축력이 저하되는 결점이 있었고, 스프링만의 댐핑장치로 진동을 세밀하게 저하시키기 어려우며, 스프링의 진동에 하우징에 전달되어 2차 진동을 발생시키는 등의 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 3개의 탄성체로서의 댐핑장치를 사용해서 진동 및 충격을 효과적으로 저감시켜 차량의 NVH 성능을 향상시킬 수 있도록 한 트리포드 조인트를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 트러니언에 샤프트의 일단이 축방향으로 이동가능하게 끼워져서 원주방향으로 일체로 회전되게 결합되고, 상기 샤프트가 축방향으로 신장운동을 할 때에 상기 샤프트를 탄력적으로 지지하도록 제1탄성체가 설치되고, 상기 샤프트가 축방향으로 압축운동을 할 때에는 상기 제1탄성체와 더불어 상기 샤프트를 탄력적으로 지지하는 제2 및 제3탄성체가 구비된다.

바람직하기로는 상기 제1탄성체가 상기 샤프트의 외주에 끼워져 장착된 코일스프링이고, 상기 제2탄성체와 제3탄성체는 각각 상기 샤프트의 후방에 배치되어 샤프트를 지지하는 인슐레이터와 웨이브스프링인 것을 특징으로 한다.

상기 코일스프링의 이탈을 방지하기 위해 상기 트러니언의 개구부에는 리테이너링이 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 샤프트의 후단면에 지지축이 일체로 연장되어 형성되고, 상기 지지축에 는 지지링이 일체로 결합되며, 상기 지지링과 상기 샤프트의 후단면 사이에 상기 인슐레이터가 개재되어 상기 지지링에 장착되며, 상기 지지링과 상기 트러니언의 내측면 사이에 상기 웨이브스프링이 장착된 것을 특징으로 한다.

상기 인슐레이터는 상기 지지축에 끼워서 장착하기 위한 원판과, 이 원판에 일체로 결합되면서 상기 샤프트 쪽을 향해 돌출한 다수개의 돌기를 구비한 고무 재질의 인슐레이터바디를 각각 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 웨이브스프링은 상기 샤프트 쪽을 향해 굴곡되게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 트리포드 조인트에 의하면, 샤프트의 외주에 끼워지는 형태로 설치된 제1코일 스프링과 상기 샤프트의 선단부를 탄력적으로 지지하는 인슐레이터와 웨이브 스프링을 매개로 샤프트에 전달되는 진동 및 충격을 효과적으로 흡수하여 저감시킬 수 있고, 차량의 아이들 운전 혹은 정속 주행시에는 고무 재질의 인슐레이터가 작은 진동을 효과적으로 흡수하여 저감시키며, 차륜이 범프되거나 리바운드될 경우에는 코일스프링과 웨이브스프링 및 고무 인슐레이터가 압축 및 신장 운동을 하면서 진동과 충격을 흡수하여 저감시킴에 따라 차량의 NVH 성능이 향상되게 되고, 스프링에 과도한 외력이 가해져서 스프링이 좌굴되거나 파손될 염려가 없고, 트리포드 조인트의 부츠 내부에 설치됨에 따라 별도의 씰링장치가 불필요해져 구조가 간단해질 뿐만 아니라 원가도 절감할 수 있으며, 고무 재질의 인슐레이터의 경도나 코일스프링의 길이와 굵기, 웨이브스프링의 폭 조절 등을 통해 댐핑 튜닝이 용이해지고, 조인트 하우징에 진동을 전달하여 NVH 성능을 저하시킬 염려가 없는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 트리포드 조인트의 구조가 단면으로 도시되어 있는 바, 즉 일측이 개구된 형상을 한 조인트 하우징(1)의 내부에는 다수개의 트랙홈이 형성되면서 각 트랙홈에 롤러(2a)가 안내이동되게 삽입되어 설치되고, 상기 롤러(2a)는 트러니언(2)의 일측 선단부에 회전가능하게 장착된다.

상기 트러니언(2)의 타측 선단부는 상기 조인트 하우징(1)의 외부로 돌출해서 연장되게 형성되고, 상기 타측 선단부에는 개구부가 형성되면서 이 개구부를 통해 샤프트(3)가 삽입되어 일체로 회전되게 결합된다.

즉 상기 샤프트(3)와 트러니언(2)은 스플라인(4)을 매개로 축방향 상대이동이 가능한 상태로 일체로 회전되게 연결된다.

상기 조인트 하우징(1)의 선단부에는 이물질의 유입을 방지하기 위한 부츠(5)가 장착되어, 상기 부츠(5)를 통해 상기 샤프트(3) 연장되게 설치된다.

상기 샤프트(3)를 트러니언(2)의 내부에서 탄력적으로 지지하기 위해 상기 샤프트(3)의 외주에는 제1탄성체로서 코일스프링(6)이 끼워져 장착되고, 상기 코일스프링(6)의 이탈을 방지하기 위해 상기 트러니언(2)의 내주면에는 장착홈이 형성됨과 더불어 상기 장착홈에 리테이너링(7)이 설치된다.

상기 샤프트(3)의 후단에는 지지축(3a)이 일체로 연장되어 형성되고, 상기 지지축(3a)에는 상기 샤프트(3)의 후단면과 소정 간격을 두고 지지링(8)이 일체로 끼워져서 장착되며, 상기 지지링(8)과 상기 샤프트(3)의 후단면 사이에는 제2탄성체로서 고무 재질의 인슐레이터(9)가 배치되어 상기 지지링(8)에 끼워져서 상기 샤프트(3)를 탄력적으로 지지하며, 상기 지지링(9)의 배면과 상기 트러니언(2)의 내측면 사이에는 제3탄성체로서 웨이브스프링(10)이 장착되어 상기 샤프트(3)를 탄력적으로 지지하게 된다.

상기 인슐레이터(9)는 상기 지지축(8)에 끼워서 장착하기 위한 적절한 경도를 가진 원판(9a)과, 이 원판(9a)에 일체로 결합되면서 상기 샤프트(3) 쪽을 향해 돌출한 다수개의 돌기(9b)를 구비한 고무 재질의 인슐레이터바디(9c)를 각각 구비하고, 상기 돌기(9b)는 본 실시예에서 원주방향으로 90도의 각도를 두고 4개로 형성되어 있지만, 이에 한정되지 않고 그 이상 혹은 그 이하의 개수로 형성될 수 있다.

상기 웨이브스프링(10)은 도 3에 자세히 도시한 바와 같이 상기 샤프트(3) 쪽을 향해 굴곡진 형상을 하고서 상기 샤프트(3)가 축방향으로 트러니언(2) 쪽으로 밀릴 때에 압축되면서 샤프트를 탄력적으로 지지하게 된다.

상기와 같이 샤프트(3)가 트러니언(2)에 축방향으로 이동가능하게 끼워져서 원주방향으로 일체로 회전되게 결합된 상태에서 상기 샤프트(3)가 트러니언(2)으로부터 신장되는 방향으로 이동할 때에는 도 4에 도시한 바와 같이 상기 코일스프링(6)만이 압축되면서 상기 샤프트(3)를 탄력적으로 지지하는 반면에 상기 샤프트(3)가 트러니언(2) 쪽으로 수축되는 방향으로 이동할 때에는 도 5에 도시한 바와 같이 상기 코일스프링(6)과 인슐레이터(9) 및 웨이브스프링(10)이 상기 샤프트(3)를 동시에 탄력적으로 지지하여 샤프트(3)의 급격한 이동을 감쇄함과 더불어 샤프트(3)의 진동 및 충격을 효과적으로 흡수해서 저감시키게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 트리포드 조인트의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 인슐레이터의 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 웨이브스프링의 사시도,

도 4 및 도 5는 각각 본 발명에 따른 트리포드 조인트의 작동 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-조인트 하우징 2-트러니언

3-샤프트 4-스플라인

5-부츠 6-코일스프링

7-리테이너 8-지지링

9-인슐레이터 10-웨이브스프링

Claims (7)

1. 삭제
2. 트러니언에 샤프트의 일단이 축방향으로 이동가능하게 끼워져서 원주방향으로 일체로 회전되게 결합되고, 상기 샤프트가 축방향으로 신장운동을 할 때에 상기 샤프트를 탄력적으로 지지하도록 제1탄성체가 설치되고, 상기 샤프트가 축방향으로 압축운동을 할 때에는 상기 제1탄성체와 더불어 상기 샤프트를 탄력적으로 지지하는 제2탄성체 및 제3탄성체가 구비되는데;

   상기 제1탄성체는 상기 샤프트의 외주에 끼워져 장착된 코일스프링이고, 상기 제2탄성체와 상기 제3탄성체는 각각 상기 샤프트의 후방에 배치되어서 상기 샤프트를 지지하는 인슐레이터와 웨이브스프링이며;

   상기 샤프트의 후단면에 지지축이 일체로 연장되어 형성되고, 상기 지지축에는 지지링이 일체로 결합되며, 상기 지지링과 상기 샤프트의 후단면 사이에 상기 인슐레이터가 개재되어 상기 지지링에 장착되고, 상기 지지링과 상기 트러니언의 내측면 사이에 상기 웨이브스프링이 장착된 것

   을 특징으로 하는 트리포드 조인트.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 코일스프링의 이탈을 방지하기 위해 상기 트러니언의 개구부에는 리테이너링이 설치된 것을 특징으로 하는 트리포드 조인트.
4. 삭제
5. 청구항 2에 있어서, 상기 인슐레이터는 상기 지지축에 끼워서 장착하기 위한 원판과, 이 원판에 일체로 결합되면서 상기 샤프트 쪽을 향해 돌출한 다수개의 돌기를 구비한 고무 재질의 인슐레이터바디를 각각 구비한 것을 특징으로 하는 트리포드 조인트.
6. 청구항 2에 있어서, 상기 웨이브스프링은 상기 샤프트 쪽을 향해 굴곡되게 형성된 것을 특징으로 하는 트리포드 조인트.
7. 청구항 2에 있어서, 상기 트러니언은 조인트 하우징의 내주면에 형성된 트랙홈에 각각 이동가능하게 결합되는 다수개의 롤러를 구비하고, 상기 조인트 하우징의 선단부에 부츠가 설치된 것을 특징으로 하는 트리포드 조인트.

Images