KR19980703608A

KR19980703608A - 트리포오드형 등속자재조인트

Info

Publication number: KR19980703608A
Application number: KR1019970707007A
Authority: KR
Inventors: 고토타쯔히로; 사이토쯔요시; 오자와마사히로; 나가타니하루오
Original assignee: 이토오됴오아키; 엔티엔카부시키가이샤
Priority date: 1996-02-05
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-12-05
Also published as: EP1008777A2; DE69733180D1; EP0836023A1; EP1008777A3; EP0836023A4; DE69737661T2; WO1997029294A1; DE69733180T2; AU1557597A; TW486552B; EP0836023B1; DE69737661D1; US5989124A; EP1008777B1

Abstract

트리포오드형 등속자재조인트는 롤링 원소를 통해 회전가능하게 롤러를 지지하는 세개의 반경방향으로 돌출한 래그샤프트(4)로 제공된 트리포오드부재를 가진다. 각각의 래그샤프트(5) 외측 원통형 표면은 래그샤프트(5)의 축 위에 중심 또는 래그샤프트(5)의 축단부에 위치한 원통형 표면과 결합을 가지고 그것의 축 위에 중심을 가지고 원통형 표면(m₁) 사이에 위치한 굽은 표면(m₂, m₃)을 사이에 끼우고 원통형 표면(m₁)보다 더 큰 반경을 가지는 원통형 표면(m₁)이다.

Description

트리포오드형 등속자재조인트

전륜구동의 자동차의 구동축의 회전동력을 전륜에 등속으로 전달하는 등속자재조인트로서, 도 8(A) 및 도 8(B)에 표시하는 것 같은 트리포오드형의 것이 있다. 이것은 외륜(1)의 내주면의 외륜축방향에 3개의 원통형 트랙홈(2)을 형성하고, 외륜(1)내에 삽입한 트리포오드부재(4)의 반경방향에 돌설한 3개의 각축(11)의 원통형상의 외주면에 전동체(12)를 사이에 끼워 회전가능하게 외감한 롤러(13)를 트랙홈(2)에 삽입하여 구성된다. 각 롤러(13)는, 대응하는 트랙홈(2)의 외륜원주방향에서 마주본 롤러안내면(3)에 걸어 맞추어 각축을 중심으로 회전하면서 트랙홈에 따라서 이동가능하다.

도 9에 표시하는 바와같이, 외륜(1)과 트리포오드부재(4)가 작동각(θ)을 취한 상태에서 회전력 전달을 행하는 경우, 각 롤러(13)와 롤러안내면(3)은 도10에 표시하는 바와같이 서로 사교(斜交)하는 관계로 된다. 이 경우, 롤러(13)는 도9에 화살표(a)로 표시하는 방향으로 굴러서 이동하고자 하는 것에 대하여, 트랙홈(2)은 외륜축방향으로 평행한 원통형이기 때문에, 롤러(13)는 트랙홈(2)에 구속되면서 이동하게 된다. 그 결과, 롤러안내면(3)과 롤러(13)의 상호간에 미끄러짐이 생겨서 발열하고, 또한, 이 미끄러짐이 축방향에 유기스라스트를 발생시킨다. 이와같은 유기스라스트는, 차체의 진동이나 소음의 발생원인으로 되기 때문에, 될 수있는 한 저감시키는 것이 바람직하다.

상기 유기스라스트를 저감시킨 트리포오드형 등속자재조인트로서, 롤러를 내링과 외링의 짜맞춤으로 2층 세움구조로 한 것이 알려지고 있다(미국특허 제4,786,270호 명세서). 이 조인트는, 예컨대 도 11 및 도 12에 표시하듯이, 트리포오드부재(4)의 각축(11)의 원통외주면에 전동체(12)를 사이에 끼워 내링(18)을 회전가능하게 외감하고, 내링(18)의 외주에 외링(19)을 회전가능하게 외감하여 2층 세움구조를 구성하고 있다. 내링(18)은, 각축(11)의 축선에 중심을 가지는 진구의 외주면(18a)을 가지며, 이 진구외주면(18a)에 외링(19)의 원통내주면(19a)이 회전가능하게 외감된다. 외링(19)은 외륜(1), 트랙홈(2)내에 수용되고, 트랙홈(2)의 롤러안내면(3)상을 구동하면서 외륜축방향으로 이동가능하다. 도 12에 표시하는 바와같이, 외륜(1)과 트리포오드부재(4)가 작동각을 취한 상태에서 회전력 전달을 행하는 경우, 내링(18)이 외링(19)에 대하여 경사하고, 이때, 외링(19)의 외통내주면(19a)을 내링(ring)(18)이 도 12의 하방으로 상대이동한다. 이 내외 양링(18),(19)의 상대이동이 생기는 것으로, 외링(19)은 외륜(1)의 축선과 평행한 자세를 유지하도록 외륜(1)의 롤러안내면(3)에 의하여 안내되고, 롤러안내면(3)상을 올바르게 전동한다. 따라서, 미끄럼저항이 저감하고, 유기스라스트의 발생이 억제된다.

또, 상기 유기스라스트를 저감시킨 별도의 트리포오드형 등속자재조인트로서, 트리포오드부재의 각축의 외주면에 롤러를 좌우로 요동가능하게 지지한 것이 알려지고 있다(미국특허 제4,379,706호 명세서). 이 조인트는, 예컨대 도 13 및 도 14에 표시하는 바와같이, 트리포오드부재(4)의 각축(21)의 외주면(22)을 완만한 곡율의 곡면으로 한 것을 특징으로 하고 있다. 이 경우, 각축(21)의 완만한 곡율의 외주면(22)에 전동체(23)를 사이에 끼워 하나의 롤러(24)의 원통내주면이 좌우로 요동가능하게 외감된다. 롤러(24)는 외륜(1)의 트랙홈(2)내에, 트랙홈(2)에 따라서 이동가능하게 수용된다. 도 13의 조인트에 있어서도, 도 14에 표시하는 바와같이, 외륜(1)과 트리포오드부재(4)가 작동각(θ)을 취한 상태에서 회전력 전달을 행하는 경우에, 각축(21)의 외주면(22)에 대하여 롤러(24)의 원통내주면이 경사하여, 각축(21)에 대하여 롤러(24)가 다소 좌우요동하고, 이 요동으로 롤러(24)가 외륜(1)의 트랙홈(2)의 양측의 롤러안내면(3)에 의하여 외륜(1)의 축선과 다소 평행으로 되도록 안내된다. 이와같이, 롤러(24)가 롤러안내면(3)을 외륜축방향으로 전동하여 롤러(24)의 미끄럼저항이 감소하여, 유기스라스트가 저감하도록 의도되어 있다.

도 11의 2층 세움롤러구조의 조인트에 있어서는, 작동각을 취한 상태에서 운전할 때에 있어서의 유기스라스트 저감효과가 안정하게 발휘되는 것을 알고 있다. 그런데, 롤러를 내링과 외링의 짜맞춤(조합)으로 구성하기 위해, 롤러부분의 부품점수, 조립공수가 많게 되어서 제조 비용이 높게 된다고 하는 불편이 있었다. 또, 도 13의 조인트는, 롤러가 기본적인 도 8(A), 도 8(B)와 동일한 간단구조(일층세움)이기 때문에, 제조비용이 싸게되는 이점이 있다. 그러나, 이 조인트의 경우, 도 14와 같이, 외륜(1)과 트리포오드부재(4)가 작동각(θ)을 취하여도, 항상 롤러(2)가 트랙홈(2)과 평행한 자세로 있기 위하여는, 각축(21)의 외주면(22)과 전동체(23)의 사이에 원하는 반경방향 틈새(g)(도면에는 표시하지 않음)를 설정하여 둘 필요가 있었다. 즉, 도 15(A)에 표시하는 바와같이, 축각(21)의 완만한 곡율의 외주면(22)의 중앙부분에서의 곡율반경(근사차)을 R, 외경을 2r로 한다. 이 축각(21)이 도 15(B)에 표시하는 바와같이, 작동각(θ)으로 경사한 때, 외주면(22)은 쇄선(b), 쇄선(c)과 교차하는 개소(C),(C')에서 전동체(23)에 접촉한다. 이 2개소(C),(C')는, 중앙부분의 반경(r)보다 큰 반경[R－(R－r)cosθ]의 확정한 위치에 있기 때문에, 각축(21)을 롤러(24)에 대하여 원활하게 요동시킴에는, 양자간의 요동각도 흡수량으로서의 반경방향 틈새(g)를,

g ＝ 2{[R－(R－r)cosθ]－r}

＝ 2(R－r)(1－cosθ)

인 소정치로 설정할 필요가 있다. 여기에서 반경방향 틈새(g)는, 자재조인트의 원주방향 덜거덕거림량에 비례하는 것이므로, 극히 작게하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 13의 조인트에 있어서는, 덜거덕거림량의 증가를 허용하지 않는 한, 요구되는 모든 작동각(θ)에 있어서 롤러(24)를 트랙홈(2)에 대하여 평행한 자세로 유지시킬 수가 없다고 하는 불편이 있었다.

이 발명은, 전륜구동식 자동차 등에 사용되는 트리포오드형 등속자재조인트에 관한 것이다.

도 1(A)는, 트리포오드형 등속자재조인트의 일부 파단정면도.

도 1(B)는, 도 1(A)의 조인트의 횡단면도.

도 2는, 도 1(B)에 있어서의 롤러와 롤러안내면의 확대단면도.

도 3은, 작동각을 취한 상태의 도 1의 조인트의 요부단면 약도이다.

도 4는, 도 3에 있어서의 롤러와 각축의 상대이동을 설명하기 위한 약도.

도 5는, 롤러안내면의 변형예를 표시하는 도 2와 유사한 확대단면도.

도 6은, 롤러안내면의 변형예를 표시하는 도 1(B)와 유사한 횡단면도.

도 7은, 롤러의 변형예를 표시하는 도 1(B)와 유사한 횡단면도.

도 8(A)는, 종래의 트리포오드형 등속자재조인트의 종단면도.

도 8(B)는, 도 8의 조인트의 횡단면도.

도 8(C)는, 도 8(B)의 조인트에 있어서의 트리포오드부재의 일부 파단한 확대정면도.

도 9는, 작동각을 취한 상태의 도 8(A)의 조인트의 일부 파단 정면도.

도 10은, 도 9의 조인트에 있어서의 롤러의 구르는 상태를 표시하는 사시도.

도 11은, 다른 종래의 트리포오드형 등속자재조인트의 종단면도.

도 12는, 작동각을 취한 상태의 도 11의 조인트의 종단면도.

도 13은, 다른 종래의 트리포오드형 등속자재조인트의 요부 개략 단면도.

도 14는, 작동각을 취한 상태의 도 13의 조인트의 요부 개략 단면도.

도 15(A)는, 도 13에 있어서의 조인트의 각축의 정면도.

도 15(B)는, 도 14에 있어서의 조인트의 각축의 정면도.

도 16은, 치수제원을 설명하기 위한 조인트의 요부 횡단면도.

도 17은, 강도시험결과를 프롯트한 그래프.

도 18은, 내구시험결과를 표시하는 그래프.

도 19(A)는, 도 1(A)의 조인트의 부분확대도.

도 19(B)는, 도 19(A)의 B-B 단면도.

도 20(A)는, 트리포오드부재의 부분정면도.

도 20(B)는, 도 20(A)의 트리포오드부재를 짜맞춤한 등속자재조인트의 부분 종단면도.

도 21(A)는, 트리포오드부재의 부분정면도.

도 21(B)는, 도 21(A)에 표시된 각축의 부분확대도.

도 22(A)는, 트리포오드부재의 부분정면도.

도 22(B)는, 도 22(A)의 X-X 단면도.

도 23(A)는, 트리포오드부재의 부분정면도.

도 23(B)는, 전동체와 롤러를 장착한 도 23(A)의 트리포오드부재의 부분단면도.

도 24는, 조인트작동각에 대한 유기스라스트를 프롯트한 실험데이터를 표시하는 그래프.

도 25는, 트리포오드부재의 부분단면을 포함하는 정면도.

도 26(A)는, 도 25의 트리포오드부재에 있어서의 롤러와 전동체의 확대단면도.

도 26(B)는, 도 25의 트리포오드부재에 있어서의 다른 구조의 롤러와 전동체의 확대단면도.

도 27은, 도 25의 트리포오드부재의 조립요령을 표시하는 도면.

도 28은, 도 25의 트리포오드부재의 다른 방법에 의한 조립요령을 표시하는 도면.

도 29(A)는, 도 28의 롤러의 전동체 짜맞춤 요령을 표시하는 도면.

도 29(B)는, 도 29(A)의 부분확대도.

도 30은, 트리포오드부재의 부분단면을 포함하는 도 25와 유사의 정면도.

도 31은, 트리포오드부재의 부분단면을 포함하는 도 25와 유사의 정면도.

도 32는, 각축중심과 롤러중심을 미끄러지게한 변형예를 표시하는 도 16과 유사의 단면도이다.

(발명의 개시)

이 발명의 주요한 목적은, 작동각을 취한 상태에서 운전할 때의 덜거덕거림량, 유기스라스트를 확실하게 저감시킨 고성능의 트리포오드형 자재조인트를 제공함에 있다.

이 발명의 하나의 측면에서는, 트리포오드형 자재조인트는, 외륜의 내주에 외륜축방향에 형성된 3개의 트랙홈에, 트리포오드부재의 3개의 각축에 원주형상 전동체를 사이에 끼워 회전가능하게 담지된 롤러를 수용시켜, 롤러가 트랙홈의 양측의 외륜축방향의 롤러안내면상을 전동하면서 외륜축방향으로 이동가능하고, 상기 롤러의 내주면을 원통형상으로 하고, 상기 각축의 외주면의 모선(母線)을 각축(다리축)의 축방향 양단측에 위치하여 각축의 축선상에 중심을 가지는 전원의 일부를 구성하는 원호와, 전기 원호의 사이에 위치하고, 전기 원호와 매끄럽게 연결된 전기 원호의 곡율반경보다도 큰 곡율반경의 곡선과의 짜맞춤(조합)으로 형성한 것이다.

여기에, 「곡선」이라고 할 때는, 곡율반경을 무한대로 한 경우에 상당하는 직선도 포함되는 것으로 한다. 또, 각축(다리축)의 외주면의 모선의 중축방향의 중앙부분을 문자대로 「곡선」으로 하는 경우, 단일의 곡율중심과 단일의 곡율반경을 가지는 원호(圓弧)로 하는 외에, 곡율중심과 곡율반경을 달리하는 복수의 원호의 짜맞춤(조합)으로 할 수도 있다. 복수의 원호의 짜맞춤(조합)으로 할 때에는, 축방향 양단부의 진원(眞圓)의 일부를 구성하는 원호에 가까운 원호일수록 그 곡율중심을 당해 진원의 곡율중심에 가깝게 하는 것에 의하여, 매끄럽게 연속한 각축의 외주면의 모선이 얻어진다.

여기에서, 각축(다리축)의 외주면인 진구면의 축방향 중간부분에 형성된 중간곡면은, 진구면보다 완만한 곡면이고, 또, 중간곡면의 곡율반경이 무한대의 경우에 있어서는 각축의 축방향으로 평행한 원통면이다. 이와같은 원통면을 포함하는 중간곡면에 전동체가 상시적으로 접촉할 때의 최대면압은, 진구면이 접촉할 때의 최대면압보다 저감되고, 그만큼 부하용량이 증대하여 내구성이 좋아진다.

각축(다리축)의 외주면의 모선이 단일의 곡율중심과 단일의 곡율반경을 가지는 원호인 때, 당해 외주면은 각축의 축선상에 중심을 가지는 진구면(眞球面)이다. 여기에서, 각축의 진구외주면에 바깥쪽에서 감는 롤러는, 1개의 소위 일층 세움구조의 것으로, 이 롤러의 원통내주면에 복수의 축동체를 사이에 끼워서 각축의 진구외주면이 감아끼워진다. 이 경우, 각축의 외주면이 진구면이기 때문에, 전동체의 사이에 종래의 기술에 관하여 기술한 것 같은 반경방향 틈새를 설치할 필요는 없다. 즉, 각축은 롤러에 대하여 경사 내지 좌우흔들기가 자유자재하고, 그 경사각도의 대소에 관계없이 각축의 외주면과 전동체의 사이의 치수관계는 항상 일정하다.

따라서, 각축의 외주면을 진구면으로 하는 것에 의해, 조인트가 작동각을 취한 경우, 외륜의 트랙홈에 감삽된 롤러의 원통내주면에 대하여 트리포오드부재의 각축의 진구외주면이 그 곡율중심을 중심으로 하여 상대회전이동하여, 롤러를 트랙홈의 축방향으로 상대이동시키므로, 유기스라스트의 발생이 종래의 2층 세움롤러구조의 조인트와 같은 정도로 억제되어, 발열이나 진동, 소음이 적은 고품질고성능의 트리포오드형 등속자재조인트를 제공할 수가 있다. 또, 조인트가 작동각을 취한 상태에서 운전할 때의 유기스라스트의 저감이 간단한 1층세움롤러구조의 트리포오드부재로 실현하므로, 고품질고성능의 트리포오드형 자재조인트의 저비용화가 도모된다.

조인트가 작동각을 취한 상태에서 운전할 때의 롤러의 자세를 외륜의 축선방향에 의하여 확실하게 안정시키기 위해, 외륜의 트랙홈의 롤러안내면과 롤러의 외주면을 앵귤라콘택트로 접촉시키고, 혹은 롤러안내면에 트랙홈과 평행으로 롤러의 단면에 걸어맞추어 롤러의 진동방향을 트랙홈방향 평행으로 규제하는 견부(어깨부)를 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 외륜의 트랙홈의 롤러안내면과 롤러의 외주면의 앵귤라콘택트 및 롤러안내면의 견부가, 조인트의 작동각운전시의 롤러의 외륜축선방향의 안정한 이동규제를 행하기 때문에, 보다 확실하게 안정한 유기스라스트의 발생이 억제되도록 된다.

트리포오드형 자재조인트의 강도에 관하여는, 롤러의 강도와 전동체의 강도가 지배적인 의미를 갖는 것이 알려지고 있으나, (롤러의 단면 2차모멘트/PCD⁴)를. 0.0281×10^-3을 넘고, 1.39×10^-3미만으로 하고, 또한, (전동체지름/PCD)를, 0.0417을 넘고, 0.378 미만으로 하는 것에 의하여, 자동차의 구동계에 있어서 사용하는 경우에 요구되는 강도를 충분히 만족할 수가 있다. 이에 의하여, 소요의 강도를 만족하기 위한 치수제원을 정확하게 구할 수가 있고, 따라서, 자동차의 구동계에 있어서 사용하는 경우에 요구되는 강도를 충분히 만족하는 트리포오드형 등속자재조인트를 제공할 수가 있다.

각축(다리축)의 횡단면은, 통상은 진원이나, 단축이 부하측을 향한 타원으로 하여도 좋다. 이 경우의 타원은, 그 단축과 장축의 차이를 예를 들면, 수 10∼100μ 정도로 하고, 각축의 축선에 수직인 모든 단면에 있어서 타원량을 동일하게 한 것이 제조상 바람직하다. 이와같이 각축의 외주면의 부하측을 단축의 타원형으로 하므로서, 당해면과 접해서 부하를 받는 전동체로의 응력집중이 완화되어, 최대면압이나 내구성이 더 한층 개선된다. 또, 각축의 횡단면에 있어서의 외주면의 형상을, 각축의 축방향 양단측에 위치하여 각축의 사선상에 중심을 가지는 진원의 일부를 구성하는 원호와, 전기 원호의 사이에 위치하여 전기 원호와 매끄럽게 연결된 전기 원호의 곡율반경보다도 큰 곡율반경의 곡선과의 조합으로 형성하여도 좋고, 당해 곡선은, 곡율중심과 곡율반경을 달리하는 복수의 원호의 짜맞춤(조합), 혹은 곡율반경을 무한대로 한 경우에 상당하는 직선으로 할 수가 있다. 이에 의하여, 전동체와 최대면압에서 접촉하는 각축의 축방향 중앙부분이, 각축의 축선상에 곡율중심을 가진 진구면보다도 곡율반경이 큰 완만한 곡면으로 형성되기 때문에, 전동축의 면압을 보다 저감시킬 수가 있다.

이 발명의 별도의 측면에서는, 트리포오드형 자재조인트는, 외륜의 내주에 외륜축방향에 형성된 3개의 트랙홈에, 트리포오드부재의 3개의 각축에 원주형상 전동체를 사이에 끼워 회전가능하게 외감한 롤러를 수용시켜, 롤러가 트랙홈의 양측에 외륜축방향의 롤러안내면상을 전동하면서 외륜축방향으로 이동가능하고, 트리포오드부재의 롤러의 내주면에 원주형상 전동체의 축방향의 빠짐을 방지하기 위한 스토퍼를 설치한 것이다.

여기에서, 스토퍼는, 롤러내주면의 축방향 양단에 일체로 돌설한 환상볼록단부나, 롤러내주면의 축방향 양단부에 형성한 환상홈에 장착된 와셔의 형태로 하면, 구조를 간략화하는 점에서 바람직하다. 그러한 스토퍼를 롤러내주면에 설치하므로서, 트리포오드부재의 각축에 전동체 탈락방지를 위한 부재, 구조가 불필요하게 되어서, 트리포오드부재의 부품점수, 조립공수의 저감이 가능하게 되고, 또, 다음과 같은 트리포오드부재의 조립방법이 채용가능하게 된다. 즉, 트리포오드형 등속자재조인트의 제조과정에 있어서, 트리포오드부재의 롤러의 내주면에 원주형상 전동체의 축방향의 빠짐을 방지하기 위한 스토퍼를 설치하고, 이 스토퍼에 따라서 롤러내주면에 복수의 전동체의 1개를 남기고 일련으로 늘어놓고, 이 일련의 전동체의 양단의 2개의 사이의 틈새(간극)에 나머지 1개의 전동체를 압입하여 소정수의 전동체를 롤러내주면에 가고정한 상태에서, 롤러를 전동체와 함께 각축에 끼워 넣어진다. 상기의 전자제조방법에 있어서는, 롤러내주면에 전동체가 글리스로 가접착되고, 이 롤러를 전동체와 함께 트리포오드부재의 각축에 끼워 넣어질 때에 롤러의 스토퍼가 전동체의 탈락을 방지한다. 또, 후자의 제조방법에 있어서의 롤러내주면에 전동체를 일련으로 늘어놓는 방법은, 접착제를 사용하지 않는 키이스톤방법이라고 불리우는 것은, 이 경우도, 롤러를 전동체와 함께 트리포오드부재의 각축에 끼워 넣을 때에 롤러의 스토퍼가 전동체의 탈락을 방지한다. 이와같은 양자의 제조방법은, 롤러와 전동체를 일체화하여 동시에 각축에 짜맞춤되어지므로, 트리포오드부재의 조립공수의 저감, 조립작업성의 향상이 도모되고, 양산성에 뛰어나다. 따라서, 저비용의 트리포오드형 등속자재조인트가 제조된다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 발명의 구체예를 설명한다. 그리고, 전 도면을 통하여 동일부분 또는 상당부분에는 동일부호를 붙여서 설명의 중복을 피한다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

도 1(A) 및 도 1(B)에 표시하는 바와같이, 트리포오드형 등속자재조인트는 연결할 2축의 한쪽과 결합하는 외륜(1)과, 다른쪽과 결합하는 트리포오드부재(4)를 가진다. 외륜(1)은 대략 컵형상의 외관을 나타내고, 축방향으로 늘어나는 3개의 트랙홈(2)을, 내주면에 원주방향 등간격으로 형성하고 있다. 트리포오드부재(4)는 반경방향으로 돌출한 3개의 각축(5)을 원주방향 등간격으로 가지며, 각 각축(5)은 전동체(6)를 개재하여 회전자재하게 외감한 롤러(7)를 담지하고 있다. 롤러(7)는 외륜(1)의 트랙홈(2)에 수용된다. 각축(5)의 외주면(m)은 각축(5)의 축선상에 중심점(P)을 가지는 진구면(眞球面)이고, 이 진구외주면(m)에, 복수의 전동체(6)를 사이에 끼워 롤러(7)의 원통내주면(n)을 외감시키고 있다. 전동체(6)은 도시하는 바와 같이 원통면이고 직경이 비교적 크고, 또한 직경에 비하여 길이가 너무 길어지지 않는 다는 점에서, 직경이 비교적 짧고, 또한 직경에 비하여 길이가 긴 바늘형상의 굴림대(니이들롤러)와 대조를 이룬다.

롤러(7)의 원통내주면(n)의 개구양단부에 장착된 왓셔(8)로 전동체(6)의 빠짐을 방지한다.

도 1(B) 및 도 2에서 알 수 있듯이, 롤러(7)이 외주면이 모선(母線)은 롤러중심(P_R)로부터 반경방향외측으로 이간한 점(P)에 중심을 가지는 원호이다. 이 롤러(7)을 수용하는 트랙홈(2)는 외륜(1)의 축선과 평행하여 연재하고, 외륜(1)의 원주방향으로 마주보는 1쌍의 측벽이 롤러(7)의 외주면과 접하는 롤러안내면(3)으로 된다. 도 1(B) 및 도 2에서는 각 롤러안내면(3)은 그 축선이 롤러(7)의 중심(P_R)부터 반경방향외측을 떨어진 점(P)을 통하는 면이다. 이와 같이 롤러(7)의 외주면의 모선을 롤러중심으로부터 떨어진 점에 중심을 가지는 원호(원弧)로 하는 것에 의하여, 조인트의 단면도(도 1A)에서 보아서, 롤러(7)가 롤러안내면(3)에 대하여 기울어지기 어렵게 된다. 따라서, 롤러(7)의 자세가 롤러안내면(3)의 연재하는 방향, 즉, 외륜(1)의 축방향에 대하여 평행하게 유지되어, 롤러(7)가 롤러안내면(3)상을 올바르게 전동할 수 있게 된다. 이것은 조인트가 작동각을 취한 상태에서도 해당한다.

즉, 도 3에 표시하는 바와 같이, 조인트로 연결된 2축이 각도를 이루면 조인트가 작동각(θ)을 취하고, 외륜(1)에 대하여 트리포오드부재(4)가 각도(θ)만큼 기울어진다.

그때, 각축(5)의 진구외주면(m)이 (구동체(6)을 사이에 끼워)롤러(7)의 원통내주면(n)내에서 상대회전이동하여, 롤러(7)은 트랙홈(2)내에서 외륜축선과 평행한 자세를 유지하면서 롤러안내면(3)에 따라서 전동하나, 이때의 각 부위의 미끄럼저항이 경감하여 유기스라스트가 억제된다. 이 작동각을 취한 상태에서 운전할 때의 유기스라스트저감이 메카니즘은, 기본적으로 도 11 및 도 12의 2층 세움롤러구조의 조인트의 경우와 같은 것이다.

도 4에 따라서 설명하면 다음과 같다.

도 4에 2점쇄선으로 표시하는 바와 같이, 작동각을 취하지 않을 때의 트리포오드부재(4)이 중심을 (A)로 하면, 이 중심(A)은 오륜(1)의 축선(X)상에 위치하고, 롤러(7)와 각축(5)이 진구외주면(m)의 중심(P)이 롤러안내면(3)의 축선(B)상에 위치한다.

도 4에 실선으로 표시하는 바와 같이, 조인트가 작동각(θ)을 취하면, 트리포오드부재(4)의 중심(A)는 (A')점에 이동하여 축선(X)으로부터 도 4의 하방으로 밀린다. 그 결과, 각축(5)의 축선이 각도(θ)만큼 기울고, 진구외주면(m)이 중심(P)이 롤러안내면(3)의 축선(B)로부터 도 4 하방의 위치(P')로 상대이동한다. 이 상대이동과 각축(5)의 기울기로 롤러(7)의 원통내주면(n)을 각축(5)의 진구외주면(m)이 그 중심(P)을 중심으로 회전하면서 이동하는 모양으로 되고, 더욱이 이 이동은 전동체(6)(도 4에서는 생략하고 있다. 도 3 참조)가 사이에 끼우는 것에 의하여 원활하게 행하여진다. 이러한 각축(5)의 이동에 따라, 롤러(7)가 롤러안내면(3)에 따라서 전동하고, 도면중의 우향화살표에 표시하는 바와 같이, 롤러안내면(3)의 축선(B)과 평행한 외륜의 축선(X)방향으로 이동한다.

이와 같이, 각축(5)과 롤러(7)와의 사이의 상대이동, 롤러(7)와 롤러안내면(3)과의 사이의 상대이동이 어느 것이나 극히 적은 미끄럼 마찰에서 달성되고, 이에 의하여 유기스라스트의 발생이 억제된다.

롤러(7)의 외륜(1)의 축선과 평행한 자세를 유지하여 롤러안내면(3)상을 보다 적은 저항으로 이동하는 것을 확실하게 보증하는 면에서, 외륜(1)의 롤러안내면(3)의 상방에 롤러안내면(3)에 따라서 외륜(1)의 축선방향으로 늘어나는 견부(3a)를 형성하면 유리하다.

롤러(7)은 그 단면에서 항상 견부(3a)와 맞닿기 때문에, 외륜(1)이 축선과 평행한 자세를 무너뜨리지 않고, 롤러안내면(3)상을 전동할 때에도 견부(3a)에 의하여 외륜(1)의 축선방향으로 안내도니다. 따라서, 조인트가 작동각을 취한 상태로 운전할 때의 롤러(7)의 자세의 규제 내지는 안정화가, 보다 효율적으로 달성된다.

롤러안내면(3)은 상술한 원통면의 외에 여러 가지의 형상으로 할 수가 있다. 도 5에 표시하는 변형예에서는, 롤러(7)의 외주면(1)과 롤러안내면(3)이 축방향으로 이간한 두점(Q),(Q')에서 접촉하는 이른바 앵귤라콘택트를 채용하고 있다. 이 경우도 롤러(7)의 자세가 롤러안내면(3)의 연재하는 방향, 즉, 외륜축방향과 평행으로 유지된다.

또, 롤러안내면(3)과 롤러외주면의 두점(Q),(Q')의 사이의 틈새(간극)을 글리스 꼬임으로서 유효하게 이용된다. 앵귤라콘택트를 실현하기 위한 롤러안내면(3)의 모선형상으로서는, 고식크아치, 타원, 방물선, 쌍곡선 등을 들 수 있다. 롤러(7)의 외주면의 모선형상은, 롤러(7)의 축선상에 곡율중심을 가지는 원호, 롤러(7)의 축선부너 반경방향으로 떨어진 점에 곡율중심을 가지는 원호, 롤러(7)의 축방향으로 떨어진 점에 중심을 가지는 원호의 짜맞춤 등을 할 수가 있다.

도 6에 표시하는 변형예는, 각 트랙홈(2)의 측벽을 구성하는 1쌍의 롤러안내면(3)을 서로 평행한 평면으로 하고, 각 롤러안내면(3)이 상하양측에 견부(3a), (3b)를 형성하여, 이들의 견부(3a),(3b)간에 롤러(7)의 주연부를 삽입하고, 롤러(7)의 내통외주면을 평면형상의 롤러안내면(3)에 걸어맞춘 것이다.

이 경우, 롤러(7)의 자세가 안정하여 외륜(1)의 축선과 평행하게 규제된다.

도 7에 표시하는 변형예와 같이, 롤러(7)의 원통내주면의 양단에 환상의 쇠퇴부(9)를 일체로 형성하고, 이 쇠퇴부(9)에서 전동체(6)을 지지하도록 하여도 좋고, 이에 의해, 전동체 임시고정용의 왓셔를 생략할 수 있고, 롤러부분의 부품점수가 저감된다.

그런데, 등속자재조인트를 자동차의 구동계에서 사용하기 위하여는 구통트로크에 견딜 수 있는 강도가 필요하다. 일반적으로, 등속자재조인트에 있어서 기준으로되는 강도는 당해 등속자재조인트와 결합하는 샤프트의 강도 등에 의하여 정해진다.

그래서, 상술한 바와 같이 각축(5)이 진구외주면(m)을 구비한 타입의 트리포오드형 등속자재조인트(도 16)에 대하여, 강도조건을 만족하는 치수제원을 결정하는 관점에서 강도시험을 실시하였다. 시험의 결과, 문제로 되는 것을 롤러(7)의 강도와 전동체(6)의 강도의 2점에 있다는 것을 알게 되었다. 평가로서는, 얻어진 시험결과(등속자재조인트의 강도)를 샤프트의 비틀림강도로 나눈 값(C)(식 1)을 기준으로하여, 크리어 조건을 C＞0.93으로 하였다.

C＝조인트의 강도/샤프트의 비틀림강도…식1,

롤러(7)의 강도는 롤러(7)의 단면2차모멘트가 크게 영향하고 있고, 사이즈(조인트이 형번)의 영향을 제외하기 위해 각 치수를 PCD로 나누어서 무차원화하고, 식2, 식3으로 표시되는 조건식을 얻었다.

a＝(롤러의 단면2차모멘트/PCD⁴)…식2,

b＝전동체지름/PCD…식3,

도 17(a)(b)의 값이 다른 복수의 공시조인트에 대한 시험데이터를 프롯트한 것으로, 횡축은(a)를 표시하고, 종축은(b)를 표시하고 있다. 각 시험데이터는 평가를 표시하는 기호와(a)(b)(c)의 값으로 이루어지고, 평가를 표시하는 기호중, ○는 「강도OK」, 즉 C＞0.93의 조건을 만족하는 것, ◇는 「구름대NG」, 즉 전동체에 이상이 있는 것, ◆은 「롤러NG」 즉, 롤러에 이상이 생긴 것, ●는 「롤러·구름대NG」즉, 롤러·전동체모두 이상이 생긴 것, ×는 「미시험NG」, 즉, 시험을 할 것 까지도 없이 강도부족이 명백한 것을 의미한다.

도 17에서 알 수 있듯이, 롤러(7)에 관계한 조건식(a)(식2)의 값의 범위는 부호(A)로 나타나서, 그 하한은 0.0281×10^-3이다. 그리고, 그 상한은 외륜외경을 고정하여, 롤러외경을 최대한으로 크게 하고, 각축(트라니온자날)지름 및 전동체지름을 최소로하여, 롤리두께를 최대로 한 때로, 계산에 의해서, 1.39×10^-3으로 되었다. 이에 의하여, (a)의 범위는, 0.0281×10^-3＜a＜1.39×10^-3으로 되었다.

한편, 전동체에 관한 조건식(b)(식3)의 값의 범위는 부호(B)로 표시되고, 그 하한은 0.0417이다. 그리고, 그 상한은, 외륜외경을 고정하여 롤러외경을 최대한으로 크게 하고, 각축지름 및 롤러두께를 최소로하여, 전동체지름을 최대로 할 때로, 계산에 의하여, 0.378로 되었다. 이에 의해, (b)의 범위는 0.0417＜b＜0.378로 되었다. 따라서, (a) 및 (b)를 각각 상기 범위내에 설정하는 것에 의해, 자동차의 구동계용 등속자재조인트 전체로서 충분한 강도를 갖게 된다.

또, 접촉부의 윤활성을 향상시켜, 트라니온자날부의 마모나 피이링그가 발생을 방지한는 목적에서, 전동체(6)의 표면에 독립한 오목형상의 오목부를 무수히 랜덤하게 형성하였다. 상기와 같은 표면의 조면조건을 얻기 위한 표면가공처리로서는, 특수한 파렐연마에 의해서, 원하는 마무리면을 얻을 수가 있다. 상기 전동체의 조면의 면거칠기는 Rma×0.6∼2.5㎛, 표면거칠기의 파라메이터 SK치가-1.6이하로 되어 있다.

또, 상기 미소조면의 미소오목부의 평균면적은 35∼180㎛², 오목부의 전표면에 점하는 비율은 10∼40%이다.

전기 파라메이터치라 함은, 표면거칠기의 분포곡선의 왜곡도(SKEWNESS)을 지칭하고, 가우스분포와 같은 대칭형분포는, SK치가 ○으로 되나, 파라메이터 SK치를 원주방향, 축방향모두 -1.6이하로 한 설정치는, 표면오목부이 형상, 분포가 가공조건에 의해 유막형상에 유리한 범위이다.

각축 외주면을 진구면으로 한 트리포오드형 등속자재조인트를 대상으로하여, 상기 표면가공처리를 한 전동체를 사용한 것과, 표면을 초마무리 가공한 종래의 전동체를 사용한 것의 각각에 대하여 행한 내구시험결과를 도 18에 표시한다. 동도면중의 시험조건(A)(B)는 각각 표1에 표시하는 바와 같다.

시험조건	축받이부하중	조인트회전수	윤활제
A	1438㎏f	200rpm	글리스
B	902㎏f	500rpm	글리스

도 18이 시험결과에서 명백한 바와 같이, 시험조건(B)의 경우, 종래의 것은 96시간 운전한 시점에서 부적당한 것이 크게 된 데 대하여, 본 발명의 것은 종래이 것에 비하여 운전시간이 16090이상 초과하여도 부적당한 것이 발생하고 있지 않다. 시험조건(A)의 경우에도, 본 발명의 것은 종래의 것에 비하여 200%이상의 수명을 표시하고 있다. 이와 같이 전동체에 상기 표면가동처리를 실시하는 것에 의해, 구동체 표면의 유막향성에 유리하게 되어서 윤활성이 좋아지고, 롤러의 회전상이 향상하고, 전동체와 롤러간, 전동체와 트라니온 자날가의 미끄럼성을 좋게하여 각각의 접촉부이 마모와 피이링의 발생을 극력 적게 할 수 있다.

다음에, 앞에서 기술한 도 1(A) 및 (B)의 조인트의 더욱 좋은 고성능화를 시도한 결과, 다음의 식견을 얻었다. 즉, 도 1(A) 및 (B)의 조인트에 있어서, 각축(5)의 진구외주면(m)과 전동체(6)이 점접촉하고, 면압이 높고 부하용량이 작아진는 경향이 있고, 그 대책으로서, 각축(5)의 외경을 크게 하는 것을 생각할 수 있으나, 이것으로는 조인트전체가 대경화한다.

또, 작동각의 크기에 관계없이 부하를 받는 전동체(6)의 개수가 일정하게 되나, 도 19(A) 및 도 19(B)에 화살표로 표시하듯이 롤러(7)에 복수의 전동체를 사이에 끼워 각축(5)으로부터 받는 벡틀(M)둘레모멘트가 행기고, 이것이 롤러(7)이 자세를 불안정하게하여 유기스라스트의 더욱 한층의 저감을 어렵게 하고 있다. 또한, 작동각의 크게 관계없이 부하를 받는 전동체(6)에 응력집중이 생기기 쉽고, 이것이 전동체 등의 내구성에 영향을 미치고 있다.

도 1(A) 및 (B)의 조인트이 상기 문제점을 대경화없이, 또한 조인트의 부품점수를 늘이는 일이 없이, 해결한 실시예를 다음에 설명한다.

도 20(A) 및 도 20(B)에 표시하는 실시예에서는, 트리포오드부재(4)의 3본(개)(도면에는 1본만 표시함)의 각축(5)의 외주면이, 각축(50의 축선상에 곡율중심을 가지는 진구면(m)과, 각축(5)의 축방향중앙부분에 위치하여 진구면(m)의 곡율반경(R₁)보다 큰 곡율반경(R₂)의 중간곡면(m₂)로 구성되어 있다. 이 축선(5)의 외주면에 전동체(6)을 사이에 끼워 롤러(7)의 원통내주면(n)을 회전가능하게 외감한다. 롤러(7)은 외륜(1)의 트랙홈(2)에 사용되어, 외륜(1)의 외주방향에서 마주친 트랙홈(2)의 롤러안내면(3)상을 전동하면서 외륜축방향으로 이동가능하다. 이 경우, 환언하면, 각축(5)의 축방향양단부에 위치하고, 각축의 축선상에 곡율중심을 가지는 진원이 일부를 이루는 원호(m₁)와, 이 원호보다도 곡율반경의 큰 원호(m₂)와의 조합(자마춤)에 의하여 각축(5)의 외주면의 모선이 구성된다.

각축(5)의 중간곡면(m₂)은, 전동체(6)가 상시적으로 최대면압으로 접촉한는 영역이다.

즉, 트리포오드부재(4)가 외륜(1)에 대하여 상용작동각(약 2∼10deg)으로 회전력전달을 행할 때에 중간곡면(m₂)에 주로 부하를 받는 전동체(6)가 접촉하도록, 2그 폭(폭방향치수)이 설정된다.

중간곡면(m₂)은 진구면(m₁)보다 곡율이 완만한 곡면으로, 그 곡율반경(R₂)는, 진구면(m₁)이 곡율반경(R₁)의 약 2∼5배 정도가 바람직하고, 이 중간곡면(m₂)의 최대외경은 진구면(m₁)이 외경보다도 작게 설정된다.

따라서, 조인트가 작동각을 취한 상태에서 운전할 때에 전동체(6)가 중간곡면(m₂)에 접촉하고, 이때의 최대면압은 전동체(6)가 곡율반경의 작은 진구면(m₂)에 접촉할 때의 최대면압보다도 작게 된다. 즉, 정도체(6)은 작은 곡율반경(R₁)이 진구면(m₁)에 대하여는 보다 점접촉에 가까운 접촉을 하나, 큰 곡율반경(R₂)의 중간곡면(m₂)에 대하여는, 보다 선접촉에 가까운 접촉을하여, 최대면압의 저감과 부하용량의 증대가 가능하게 되어서, 조인트전체를 대경화함이 없이 유기스라스트의 억제와 내구성의 향상이 가능하게 된다.

도 21(A) 및 도 21(B)에 표시하는 변형예에서는, 상술한 각축(5)의 진구면(m₁)의 중간부분에 원통면(m₃)를 형성한 것을 특징으로 하고 있다. 환언하면, 각축(5)의 외주면의 모선을 각축(5)의 축선상에 곡율중심을 가지는 진원의 일부를 원호(m₁)와 직선(m₃)과의 짜맞춤으로 구성한다. 이 경우의 직선(m₃)은, 도 20(A)에 표시되어 있는 상술의 곡선(m₂)의 곡율반경(R₂)을 무한대로 한 것에 상당한다. 원통면(m₃)은 각축(5)이 축선에 평행히고, 마찬가지로 원통형상의 전동체(6)와 선접촉하기 때문에 최대면압의 한층의 저감이 가능하게 된다. 또, 진구면(m₁)과 원통면(m₃)과의 짜맞춤형상은, 상기 중간곡면(m₂)에 비하여, 보다 용이하게 가공성이 좋게 형성할 수 있는 이점도 있다.

다음에, 도 22(A) 및 도 22(B)에 표시하는 변형예는, 트리포오드부재(4)의 각축(5)의 외주면이, 종단면에서 보면 축선상에 중심을 원호(m₄)이고, 또한 단면도에서 보면, 단축이 부하측을 향한 타원(m₅)(도 22B)인 것을 특징으로 하고 있다.

도 22(B)중의 1점쇄선은 진원의 경우를 표시한다. 도 22(B)에서는 이해를 용이하게 하기 위해, 극단한 타원을 표시하고 있으나, 타원(m₅)이 타원량은, 단축(부하측)과 장축(비부하측)의 차가수10∼100μ정도로 하고, 도한, 각축(5)의 축선에 수직한 모든 단면에 있어서 동일한 것으로 한다.

이와 같은 각축(5)의 횡단면 형상을 부하측을 단축으로 한 타원(m₅)으로 하는 것으로, 도 1(A) 및 (B)의 조인트에 비하여 각축(5)의 부하측의 외주면과 접하는 전동체(6)의 응력집중이 완화되고, 이에 의하여 최대면압이 저감하여 내구성이 향상된다.

도 20(A) 도 20(B)의 실시예에 의하면, 트리포오드부재의 각축의 축방향중앙부에 양단부의 진구면 보다 곡율의 완만한 면부분이 존재하기 때문에, 각축과 롤러와의 사이에 사이에 끼우는 전동체가 각축의 당해 완만한 곡율의 면부분에 주로 접촉하고, 전동체의 최대면압의 저감효과, 유기스라스트의 억제 효과가 증대하여 진동이 적은 면부분이 일형태로서, 곡율반경을 무한대로 한 경우에 상당하는 원통면을 선택한 경우(도 21(A), 도 21(B), 보다 한층의 면압저감을 도모할 수 있고, 더욱이, 각축의 외주면이 진구면과 원통면의 짜맞춤이기 때문에, 등속자재조인트의 제작코스트의 저감화가 용이하게 된다. 또, 트리포오드부재의 각축의 횡단면형상을 단축이 부하각을 향한 타원으로 하는 것에 의하여(도 22(A), 도 22(B)) 각축과 접하는 전동체의 응력집중이 완화되어, 유기스라스트와 내구성에 뒤어난 트리포오드형 등속자재조인트를 제공할 수가 있다.

그리고, 도면에 표시는 생략하나, 도 22(A) 및 도 22(B)에 있어서의 각축(5)의 축방향 중앙부분에 도 20(A), 도 20(B) 및 도 21(A), 도 21(B)에 관련하여 기히 기술한 구성의 중간곡면, 원통면 등을 부가하는 것도 가능하고, 그렇게 하는 것에 의하여 각 구성에 따르는 상승효과를 가지고 내구성의 한층의 향상이 기대된다.

도 23(A) 및 도 23(B)는, 각축(5)의 외주면을 이른바 트라스면(m6)으로 한 변형 예를 표시한다. 이 트라스면(m6)은, 각축(5)의 축선부터 외경측으로 떨어진 점에 중심을 가지는 반경(R₃)의 원호를 모선으로 하고, 각축(5)의 축방향 중앙부가 최대외경(2R₁)으로 되어 있다. 도 23(A) 및 도 23(B)에 표시한 구성은 면압저감의 취지와는 역행하고 있으나, 각축(5)의 트라스면(m6)이 진구면(비교를 위해 각축(5)의 축선 상에 곡율중심을 가지는 반경(R₁)의 원호를 도 23(B)에 파선으로 표시한다)보다도 작은 마찰저항으로 전동체(6)와 접촉하여, 보다 유기스라스트의 억제가 용이하게 된다. 또한, 조인트가 작동각을 취한 상태에서 운전하면 트라스면(m6)의 반경차[R₁-R₃]에 대응하여 부하를 받는 전동체(6)의 본수가 줄고, 그 만큼 도 19(A) 및 도 19(B)의 진구면의 경우에 비하여 롤러(7)에 작용하는 각축(5)으로부터 받는 벡틀(M)주위 모멘트가 감소하며, 롤러(7)의 자세가 안정하는 것으로, 결과적으로 유기스라스트가 저감된다. 그리고, 면압이 너무 높게 되지 않도록 하기 위해, 트라스면(m6)의 반경차[R₁-R₃]을 1∼2㎜ 정도로 작게 설정하는 것이 필요하다.

도 24에, 도 1(A) 및 도 1(B)의 실시예와 도 23(A) 및 도 23(B)의 변형예에 대한 유기스라스트 측정결과를 표시한다. 이 경우의 변형예는 각축(5)의 외주면이 최대반경 R₁=19.095㎜, 모선반경 R₃=17.85㎜의 토라스면(m6)이고, 도 1(A) 및 도 1(B)의 실시예는 각축의 외주면이 곡율반경 19.095㎜의 진구면이다.

도 24에 표시하는 바와 같이, 작동각을 취한 상태에서 운전할 때의 작동각이 6deg정도 까지 크게 될 때까지는 유기스라스트가 실시예변형예의 관계에 있으나, 6deg을 넘는 작동 각의 범위에서 유기스라스트가 실시예변형예와 역전하는 것을 알 수 있다.

따라서, 도 23(A) 및 도 23(B)에 표시한 구성의 경우, 각축(5)의 토라스면(m6)의 곡율정도까지 완만하게 하여, 이 중간부분을 도 1(A) 및 도 1(B)나 도 2의 각 실시예에 있어서의 중간곡면이나 원통면과 동일한 것으로 하면, 작동각이 6deg이내라도 유기스라스트를 전기 실시예와 같은 정도던가 그 이하로 저감시키는 것이 가능하게 된다.

종래, 트리포오드부재(4)의 각축(11)의 외주면은, 예컨대 도 8(C)에 표시하는 것 같은 원통 면으로, 이 원통 면의 기단부에 인너왓셔(14)가, 선단부에 아우터왓셔(15)와 크립(16)이 감착되어, 각 왓셔(14)(15)의 사이에 복수의 전동체(12)가 보지 된다. 복수의 전동체(6)는, 각축(5)의 외주에 따라서 틈새없이 일련으로 배치된다. 아우터왓셔(15)는 전동체(12)의 단면에 접촉하고, 전동체(12)의 축방향의 위치를 규제함과 아울러 탈락을 방지한다. 클립(16)은 각축(11)의 외주에 형성된 홈(17)에 감합하여 아우터왓셔(15)를 각축(11)에 고정한다.

도 8(C)의 트리포오드부재(4)의 조립에 있어서는, 각축(11)의 외주에 복수의 전동체(12)를 일련으로 늘어놓고 롤러(13)를 외감한다. 혹은, 각축(11)에 롤러(13)를 끼워서 양자간의 환상공간에 복수의 전동체(12)를 삽입하나, 어느 것이나 공수가 많아서 어렵고, 이것이 트리포오드형 등속자재조인트의 조립작업성을 나쁘게 하고 있다.

또, 각축(11)에 장착된 전동체(12)의 탈락방지용의 아우터왓셔(15)는, 롤러(13)의 탈락도 방지하도록 도시하는 바와 같은 특수한 형상의 것이 필요하고, 또한, 이 아우터왓셔(15)를 각축(11)에 부착하는 글립(16)도 필요하기 때문에, 트리포오드부재(4)의 부품점수, 조립공수가 많아지고, 그 제조비용의 저감이 어렵다고 하는 문제가 있다. 그래서, 이러한 문제를 해소하여 조립작업성이 좋은 저 비용 트리포오드형 등속자재조인트의 실시예를 도 25 내지 도 31을 참조하여 설명한다.

도 25에 표시되는 트리포오드부재(4)는, 각축(5)의 외주에 복수의 전동체(6)을 개재하여 외감되는 롤러(7)의 내주면에 전동체(6)의 탈락을 방지하는 스토퍼(10)를 형성한 것이다.

각축(5)의 외주면은, 예컨대 원통 면으로, 이 원통외주면에 구름대나 니들롤러라고 하는 원주형상 전동체(6)의 복수개가 간극(틈새)없이 일련으로 배치되고, 이들의 전동체(6)의 둘레에 롤러(7)의 원통내주면이 외감된다.

롤러(7)의 원통내주면에 형성되는 스토퍼(10)은, 롤러(7)의 원통내주면의 축방향양단부에 일체로 돌설된 1쌍의 볼록단부의 형태를 취하고 있다. 예컨대, 롤러(7)의 원통내주면의 축방향 양단 부를 제외하는 중앙부에 전동체(6)의 주연부가 감합하는 홈을 형성하여, 이 홈의 축방향 양단에 볼록단부(9)를 형성한다. 도 26(B)에서는, 스토퍼(10)는, 롤러(7)의 원통내주면의 축방향양단부에 형성된 홈(8a)에 감착한 1쌍의 왓셔(8)로 형성된다. 이 왓셔(8)의 롤러원통 내주면으로부터의 돌출길이는, 도 26(A)의 볼록단부(9)의 단차분에 상당한다.

롤러(7)의 원통내주면에 전동체탈락방지용 스토퍼(10)를 형성하므로서, 도 27 혹은 도 28에 표시하는 조립방법이 선택적으로 채용가능하게 된다.

도 26(A)의 롤러(7)를 각축(5)에 부착할 때는, 도 27에 표시하는 바와 같이, 롤러(7)의 원통내주면에 전수의 전동체(6)를 글리스(10a)로가 접착하여 일련으로 늘어놓은 상태에서, 롤러(7)를 전동체(6)와 일체로 하여 각축(5)에 장착한다.

글리스(10a)는 전동체(6)의 회전을 원활하게 하는 기존의 것으로, 이것을 미리 롤러(7)의 원통내주면에 소정두께로 도포하고, 그 위로부터 전동체(6)을 압압하여 복수의 전동체(6)를 가 접착한다. 이 후, 롤러(7)를 전동체(6)와 함께 각축(5)의 원통외주면에 외감하면, 롤러(7)의 턱부(10)(9)가 전동체(6)의 탈락을 방지하여 각축(5)의 롤러(7)와 전동체(6)의 장착이 확실하고 원활하게 행하여진다.

도 28은, 롤러(7)의 원통내주면에 복수의 전동체(6)을 이른바 키스톤방식으로 가 고정한 상태에서, 롤러(7)를 전동체(6)와 함께 각축(5)에 장착하는 방법을 표시한다. 예컨대, 도 29(A) 및 도 29(B)에 표시하는 바와 같이, 롤러(7)의 원통내주면에 전수보다 1개 적은 복수의 전동체(6)를 일련으로 늘어놓고, 이 일련의 전동체(6)의 양단의 2개의 사이에 생긴 간극(틈새)(g)에 최후의 1개의 전동체(6)를 압압한다. 이 경우, 전동체(6)의 직경(d₁)과 간극(틈새)(g)의 최소간극(d₂)의 관계를 d₁d₂로 설정하고, 그 차[d₁-d₂]가 수μ∼수10μ의 조임 값으로 되도록 한다. 이와 같이하면, 간극(g)에 최후의 1개의 전동체(6)를 압입할 때 롤러(7)의 원통내주면에 전수의 전동체(6)가 일련으로 가보지 된다. 도 28의 경우도, 롤러(7)를 전동체(6)와 함께 각축(5)의 원통외주면에 외감하면, 롤러(7)의 스토퍼(10)(9)가 전동체(6)의 탈락을 방지하여, 각축(5)에 롤러(7)와 전동체(6)의 장착이 확실하고 원활하게 행하여진다. 또, 롤러(7)에 미리 키스톤방식으로 부착된 복수의 전동체(6)는, 상기의 조임 값이 라면 각축(5)과 롤러(7)의 사이에서 문제없이 원활하게 회전한다.

이상과 같이, 롤러(7)에 전동체(6)를 짜맞춤한 유닛트(UNIT)를 각축(5)에 장착하여, 트리보오드부재를 조립하는 작업은, 종래의 조립작업에 비하여 기술적으로 용이하고, 작업공수도 적어서 조립작업성이 한층 향상한다. 또, 도 26(A)의 롤러(7)와 같이 원통내주면에 일체적으로 스토퍼(10)(9)를 형성한 경우는, 각축(5)에 장착하는 전동체 탈락방지용의 왓셔나 글립을 생략할 수 있으므로, 트리보오드부재(4)의 부춤점수, 조립공수가 줄어들어서 제조비용의 삭감이 용이하게 된다.

그리고, 도 26(B)의 롤러(7)와 같이, 왓셔(8)로 스토퍼(10)를 구성한 것에 있어서도, 도 27의 글리스에 의한 접착방식이나 도 28의 키스톤방식을 이용방식 트리보오드부재의 조립이 가능하다.

이 도 26(B)의 롤러(7)에 있어서는 전동체 타락방지에 1쌍의 왓셔(8)을 사용하기 때문에, 상기의 부품점수저감의 효과는 없으나, 와셔(8)가 롤러(7)의 원통내주면이 단순히 돌출하는 만큼의 평왓셔형상으로 간단하고 안전한 것을 사용할 수 있으므로, 이 점에서 트리포오드부재의 제조비용의 삭감을 가능하게 한다.

도 25 내지 도 28은, 도 29(A) 및 도 29(B)에 따라서 설명한 트리포오드부재의 구성 및 그 조립방법은, 도 1(A) 및 도 1(B)의 실시예 및 그 변형예 및 도 20(A), 도 20(B)의 실시예 및 변형예에도, 동일한 효과를 가지고 적용할 수가 있다. 예컨대, 도 30에 표시되는 트리포오드부재(4)의 각축(5)의 외주면은, 각축(5)의 축선에 중심(P₁)을 가지는 반경(R₁)의 진구면으로, 이 진구면에 전동체(6)가 접동가능하게 점접촉하여, 롤러(7)가 축선(5)에 대하여 좌우진동가능하게 장착된다.

도 31에 표시되는 트리포오드부재(4)의 각축(5)의 외주면은, 그 모선이 축선(5)의 축선으로부터 벗어난 위치에 중심(P₂)을 갖는 반경(R₂)의 원호로 형성되고, 이 외주면에 전동체(6)가 접동가능하게 점접촉하여, 롤러(7)가 각축(5)에 대하여 좌우진동가능하게 장착된다.

그리고, 예컨대 도 4 및 도 16에 관해서 말하면, 조인트(계수)가 작동 각을 취하고 있지 않은 상태에서 각축(5)의 중심과 롤러(7)의 중심과 어느 것이나 같은 점(P)에 있도록 도시하고 있으나, 이들의 중심은 각축(5)의 축방향에 오프셋하고 있어도 좋다. 조인트가 작동 각을 취하면, 도 4에 관련하여 설명한 바와 같이, 각축(5)의 중심이 외륜(1)의 축심(X)측으로, 즉, 점(P)부터 점(P²)으로 이동한다. 그러므로, 조인트가 작동각을 취한 상태에서 토오크(torqe)를 전달할 때는, 각축(5)의 중심과 롤러(7)의 중심은 각축의 축방향으로 밀린다. 그래서, 도 32에 표시하는 바와 같이, 롤러(7)의 중심을 각축(5)의 중심(P)보다도 외륜(1)의 축심(X)측으로 소정량만큼 밀려두게 하는 것에 의하여, 조인트가 작동 각을 취한상테에서 토오크를 전달할 때, 각축(5)의 중심(P)이 외륜(1)의 축심(X)측으로 이동하여 롤러(7)의 중심과 함치하고, 또는 가까워지게 된다.

이 종류의 조인트는 작동 각을 취한 상태에서 사용되는 것이 오히려 정상상태이므로, 이와 같이 작동 각을 취한 상태에서 토오크(토르크)를 전달할 때의 거동을 고려에 넣은 구성의 의의는 확실하다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 구체예에 대하여 설명하였으나, 개시를 위해 사용한 당해 구체예의 변형은 모두, 본 발명의 점선과 범위에에서 벗어나지 않는 한, 보호의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 할 것이다.

Claims

외륜(1)의 내주에 외륜축방향으로 형성된 3개의 트랙홈(2)에, 트리포오드부재(4)의 3개의 각축(5)에 원주형상 전동체(6)를 사이에 끼워 회전가능하게 담지된 롤러(7)를 수용시키고, 롤러(7)가 트랙홈(2)의 양측의 외륜축방향의 롤러안내면(3)상을 전동하면서 외륜축방향으로 이동가능한 트리포오드형 등속자재조인트에 있어서,

상기 롤러(7)의 내주면을 원통형상으로 하고, 상기 각축(5)의 외주면(m)의 모선을, 각축(5)의 축방향 양단측에 위치하고, 각축(5)의 축선상에 중심을 가지는 진원의 일부를 구성하는 원호와, 상기 원호의 사이에 위치하여 상기 원호와 매끄럽게 연결된 상기 원호의 곡율반경보다도 큰 곡율반경의 곡선과의 조합(짜맞춤)으로 형성한 트리포오드형 등속자재조인트.
제1항에 있어서, 상기 곡율을, 곡율중심과 곡율반경을 달리하는 복수의 원호의 조합으로 한 트리포오드형 등속자재조인트.
제1항에 있어서, 상기 곡선을, 곡율반경을 무한대로 한 경우에 상당하는 직선으로 한 트리포오드형 등속자재조인트.
제1항에 있어서, 상기 각축(5)의 외주면을 각축(5)의 축선상에 중심을 가진 진구면(m)으로 한 트리포오드형 등속자재조인트.
제1, 2, 3항 또는 제4항에 있어서, 상기 외륜(1)의 트랙홈(2)의 롤러안내면(3)과 롤러(7)의 외주면이 앵귤러콘택트한 트리포오드형 등속자재조인트.
제1, 2, 3항 또는 제4항에 있어서, 상기 외륜(1)의 트랙홈(2)의 롤러안내면(3)에, 롤러(7)의 단면과 계합하여 롤러(7)의 전동방향을 트랙홈(2)과 평행으로 규제하기 위한 견부(3a),(3b)를 형성한 트리포오드형 등속자재조인트.
제1, 2, 3, 4, 5항 또는 제6항에 있어서, 롤러(7)의 단면 2차모멘트/PCD⁴를, 0.0281×10^-3을 넘고, 1.39×10^-3미만으로 하고, 또한, 전동체지름/PCD를, 0.0417을 넘고, 0.378 미만으로 한 트리포오드형 등속자재조인트.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각축(5)의 횡단면을, 단축이 부하측을 향한 타원으로 한 트리포오드형 등속자재조인트.
제1항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서, 상기 롤러(7)가 그 내주면에 전동체(6)의 축방향의 빠짐을 방지하기 위한 스토퍼를 가지는 트리포오드형 등속자재조인트.
제9항에 있어서, 상기 스토퍼가, 롤러(7)의 내주면에 형성된 환상단부(2)로 구성되는 트리포오드형 등속자재조인트.
제9항에 있어서, 상기 스토퍼가 롤러(7)의 내주면에 형성된 환상단부에 장착한 왓셔(8)로 구성되는 트리포오드형 등속자재조인트.
외륜(1)의 내주에 외륜축방향에 형성된 3개의 트랙홈(2)에, 트리포오드부재(4)의 3개의 각축(5)에 원주형상 전동체(6)를 사이에 끼워 회전가능하게 외감한 롤러(7)를 수용시키고, 롤러(7)가 트랙홈(2)의 양측의 외륜축방향의 롤러안내면(3)상을 전동하면서 외륜축방향에 이동하도록 한 트리포오드형 등속자재조인트의 제조방법에 있어서,

상기 롤러(7)의 내주면에 원주형상 전동체(6)의 축방향의 빠짐을 방지하기 위한 스토퍼를 설치하고, 이 스토퍼에 따라서 롤러(7)내주면에 복수의 전동체(6)의 1개를 남겨서 일련으로 늘어놓고, 이 일련의 전동체(6)의 양단의 2개의 사이의 간극에 나머지 1개의 전동체(6)를 압입하여 소정수의 전동체(6)를 롤러내주면에 가 고정한 상태에서, 롤러(7)를 전동체(6)가 함께 각축(5)에 끼워 넣도록 하여서 이루어지는 트리포오드형 등속자재조인트의 제조방법.