KR19990013942U - 트리포드 조인트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 동력을 전달하는 축의 자재이음에 관한 것으로서, 트리포드의 세 트루니언에 각각 끼워진 티피볼과 트리포트 벨의 상호작용으로 두축상의 전위와 각도변화를 흡수하도록 된 트리포드 조인트에 있어서, 상기 티피볼은 트루니언의 길이방향 단면이 티피볼의 내측으로 볼록한 단면을 가지도록 형성된 트리포드 조인트를 제공하여, 티피볼이 트루니언의 길이방향으로 미끄러질 수 있는 스트로크를 충분히 확보하기 위해 트루니언의 길이를 신장하지 않아도 동일한 트루니언의 길이에서 보다 큰 티피볼의 미끄러짐 운동 가능범위를 확보할 수 있도록 함으로써, 트리포드를 비롯한 조인트의 각 구성부품의 크기를 축소할 수 있으며 아울러 제품의 중량을 저감하여 소형 경량의 제품을 생산할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

트리포드 조인트

본 고안은 기관(engine)으로부터의 발생되는 회전 동력을 바퀴에 전달하는 자동차 구동축(drive shaft)의 자재이음(universal joint)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 구동축의 각도 변화와 그 각도 변화에 의해 발생되는 길이 변화를 동시에 흡수할 수 있는 구동축의 트리포드(tripod) 조인트에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 있어서의 구동축은 변속기의 출력축 즉, 추진축에 연결 설치되어 기관으로부터 전달되어지는 회전 동력을 바퀴에 전달하는 역할을 하게 된다.

이러한 구동축은 주행 상태에 따른 바퀴의 변위에 따라 발생되는 각도 변화를 흡수할 수 있어야하는 바, 이러한 각도변화 및 그 각도변화에 의해 발생되는 구동축의 길이변화 등이 흡수될 수 있도록 하는 자재이음이 설치되어, 변속기로부터 출력되는 회전 동력을 바퀴에 원활히 전달되도록 한다.

상기와 같은 자재이음은 구동륜 위치와 현가장치 및 조향장치 등의 형식과 배치 방식에 따라 그 형태 및 설치 수가 달라지게 되는데, 크게는 조향장치에 의한 조향각을 소화할 수 있는 바퀴측 자재이음과, 현가장치의 상하운동에 의한 최대 변위량을 흡수할 수 있는 변속기측 자재이음으로 나누어지게 된다.

한편, 승용차의 현가장치는 승차감의 향상을 위해 독립현가식이 채택되어 최근 가장 많이 사용되고 있는데, 이러한 독립현가식 현가장치를 갖는 차체에 사용되는 구동축의 자재이음은 주행 상태에 따른 현가 스프링의 신축(伸縮)작용시 구동축에 길이 변화와 각도 변화가 반복하여 받게 됨으로써, 축방향 전위인 구동축의 길이 변화와 각도 변화를 보상할 수 있는 기능을 가진 자재이음이 제작되게 되었다.

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

여기서, 도 1에 상기한 바와 같은 축방향 전위와 각도 변화의 기능을 가진 구동축 자재이음 중 바퀴측 트리포드 자재이음의 한 예를 도시하였는 바, 이를 간단히 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이, 변속기와 연결되는 액슬측에는 그 선단에 스플라인(101) 가공이 되어 있고, 상기 스플라인(101)에 외삽되며 축방향에 직교하며 상호120°의 각도를 유지하는 3개의 트루니언(turnnion)(102)이 일체로 결합된 트리포드(tripod)(103)와, 상기 트리포드(103)의 각 트루니언(102)에 회전운동 및 미끄럼운동이 가능하도록 설치된 티피볼(104)과, 상기 티피볼(104)이 끼워져서 미끄럼운동 및 구름 운동하여 축상에 발생되는 전위와 각도변화를 흡수할 수 있도록 종모양으로 형성된 트리포드 벨(105)이 일체로 형성된 차륜측으로 구성되어 있으며, 이외에 트리포드(103)가 일정 범위 내에서 액슬측으로 탄성 지지되도록 와셔(105)와 스프링(106)이 마련되어 있으며, 상기와 같은 트리포드(103) 및 트리포드 벨(105)을 외부와 격리시켜 이물질이 침투하는 것을 방지하기 위한 하우징(107) 및 고무캡(108)이 설치된다.

상기한 바와 같이 구성된 트리포트 자재이음의 작용은 상기 차륜측과 액슬측 사이에 발생되는 각도 변화와 길이 변화를 상기 트리포드(103)의 티피볼(104)이 상기 트리포드 벨(105) 사이에서 구름운동 및 미끄럼 운동하면서 흡수함으로써 이루어진다.

여기서, 상기와 같이 축상에 발생되는 전위와 각도변화를 흡수하는 핵심적인 역할을 수행하는 상기 트리포드(103)의 트루니언(102)과 티피볼(104)의 구조를 보다 상세히 살펴보면 도 2에 도시된 바와 같다.

즉, 트루니언(102)과 티피볼(104)의 사이에는 니들베어링(109)이 설치되어 티피볼(104)이 트루니언(102)에서 원활하게 회전될 수 있도록 하고 있다. 따라서, 상기 티피볼(104)은 상기 니들 베어링(109)과 접촉되는 내측면이 평면으로 가공되어 있으며, 외측은 구형으로 가공되어 트리포드 벨(105)과의 상대운동시 미끄러짐 운동이나 구름운동이 원활하게 이루어질 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 티피볼(104)은 상기 트루니언(102)상에서 일정량만큼 트루니언(102)의 길이방향으로 미끄러짐 운동이 가능하도록 하여 조인트의 각도변화시 발생되는 변위를 흡수하도록 되어 있는 바, 조인트의 절각을 크게 하기 위해서는 상기 미끄러짐 운동이 가능한 길이가 커져야하므로 결과적으로 트루니언(102)의 길이를 길게 해야한다.

그런데, 상기한 바와 같이 조인트의 절각을 충분히 확보하기 위해서 트루니언(102)의 길이가 길어지게 되는 경우에는 트리포드(103)의 외경이 커지게 되므로 트리포드(103)를 비롯한 하우징(107) 등 구성부품의 크기가 커지게 되어 조인트의 전체적인 구조가 커지게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 트루니언의 길이가 길어지지 않도록 하면서도 조인트의 충분한 절각을 확보하여 컴팩트한 디자인 및 중량저감 등이 가능하도록 한 트리포드 조인트를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 트리포드 조인트의 구조를 도시한 사시도,

도 2는 종래 기술에 의한 트루니언과 티피볼의 결합구조도,

도 3은 본 고안에 따른 트루니언과 티피볼의 결합구조도,

도 4는 도 3에 도시된 티피볼의 트루니언에 대한 운동상태도,

도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 티피볼의 상세 확대도,

도 6은 본 고안에 따른 티피볼의 또 다른 실시 예를 도시한 도면이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 트리포드 2: 트루니언

3: 내측 티피볼 4: 외측 티피볼

5: 구형외면 6: 내측 원주면

7: 윤활홈

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 트리포드 조인트는 축과 직교하는 방향의 3개의 트루니언에 끼워진 티피볼과 트리포트 벨의 상호작용으로 두축상의 전위와 각도변화를 흡수하도록 된 트리포드 조인트에 있어서,

상기 티피볼은 트루니언의 길이방향 단면이 티피볼의 내측으로 볼록한 단면을 가지도록 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안에 따른 트리포드 조인트를 첨부된 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 트리포드(1)의 한 트루니언(2)에 설치된 티피볼(3)의 구조를 도시한 것으로서, 상기 티피볼(3)은 트루니언(2)의 길이방향 단면이 티피볼(3)의 내측으로 볼록한 단면(4)을 가지도록 형성되어 있다.

본 실시예에서, 상기 티피볼(3)의 볼록한 단면(4)은 도 5에 도시된 바와 같이 일정한 반경을 가지고 형성된 원형 단면(4-1)으로 구성하였다.

물론, 상기 볼록한 단면(4)의 형상은 상기한 바와 같이 완전한 원형 단면(4-1)이 아니라 도 6에 도시된 바와 같이 중앙부에 일정한 직선부(4-2)를 가지도록 돌출된 단면으로 구성할 수도 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 티피볼(3)은 트리포드 벨에 삽입되어 트리포드 벨이 설치된 차륜측 축과의 사이에서 발생되는 전위나 각도변화를 흡수하게 되는 바, 이와 같은 동작은 종래의 기술과 동일한 방법으로 상기 티피볼(3)이 상기 트리포드 벨 내에서 미끄러짐 운동 및 구름 운동하면서 상호간의 위치변화를 흡수할 수 있도록 하고 있다.

이때, 상기 티피볼(3)은 축에 발생되는 각도변화를 흡수하면서 상기 트루니언(2)상에서 회전운동 및 미끄러짐 운동을 하게 되는바, 상기 트루니언 길이방향의 미끄러짐 운동은 도 3과 도 4에 비교 도시된 바와 같이 티피볼(3)이 트루니언(2)의 니들베어링(5)상에서 상하로 비교적 큰 스트로크만큼 이동함으로써 이루어진다.

이는 상기 티피볼(3)이 상기 트루니언(2)의 니들베어링(5)과 직접접촉하고 있는 부위가 원형으로 돌출된 일부에 국한되므로 상기 돌출된 부위의 가장자리에 해당되는 부위에서는 티피볼(3)의 내경이 확대된 효과를 가지게되어 니들 베어링(5) 및 티피볼(3)이 외측으로 이탈되는 것을 제한하도록 트루니언(2)에 고정 설치된 고정링(6)을 조금 넘어선 위치까지 티피볼(3)의 유동이 가능하게 되어 충분한 미끄러짐 운동 가능범위가 확보되는 것이다.

따라서, 티피볼이 트루니언의 길이방향으로 미끄러질 수 있는 스트로크를 충분히 확보하기 위해 트루니언의 길이를 신장하지 않아도 동일한 트루니언의 길이에서 보다 큰 티피볼의 미끄러짐 운동 가능범위를 확보할 수 있어 트리포드를 비롯한 조인트의 각 구성부품의 크기를 축소할 수 있으며 아울러 제품의 중량을 저감하여 소형 경량의 제품을 생산할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 트리포드의 세 트루니언에 각각 끼워진 티피볼과 트리포트 벨의 상호작용으로 두축상의 전위와 각도변화를 흡수하도록 된 트리포드 조인트에 있어서,

   상기 티피볼은 트루니언의 길이방향 단면이 티피볼의 내측으로 볼록한 단면을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 트리포드 조인트.
2. 제1항에 있어서, 상기 티피볼의 볼록한 단면은 일정한 반경을 가지고 형성된 원형 단면임을 특징으로 하는 트리포드 조인트.