KR20030002537A - 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트에 관한 것으로, 이 트라이포드 등속조인트(1)는 내측 둘레에 안내면(P,Q)을 갖는 3개의 트랙홈(2)이 축방향 등간격으로 형성된 트라이포드 하우징(3)이 구비되고, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)에 3개의 트러니언(4)이 돌출된 스파이더(5)가 삽입설치되며, 상기 스파이더(5)의 각 트러니언(4)의 바깥 둘레에 니이들 로울러(6)와 내/외측 로울러(7,8)가 각각 설치되고, 상기 트러니언(4)의 외주 상부에 상기 내측 로울러(7)가 이탈되지 않도록 리테이너(9)와 리테이너링(10)이 조립되는 한편, 상기 스파이더(5) 중심의 궤도운동으로부터 파생되는 외측 로울러(8)와 내측 로울러(7)의 접촉각 변화를 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역 및 큰 조인트에 해당하는 접촉각 영역의 3가지 영역으로 나누어, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2) 및 외측 로울러(8)의 외면에서 제어함으로서, 각각의 영역에 해당하는 내측 로울러(7)의 조심각 혹은 구동력의 작용각이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8)의 접촉에 의해 생성되는 접촉각과 일치될 수 있는 구조로서, 샤프트에서 발생되는 축력을 최소화하는 것이다.
Description
본 발명은 차량의 구동축에 설치된 트라이포드식 등속조인트에 관한 것으로, 특히 스파이더 중심의 궤도운동으로부터 파생되는 내측 로울러의 전체 조인트각을 낮은 조인트각 영역과 중간 조인트각 영역 및 큰 조인트각 영역으로 나누어줌으로써 트라이포드 하우징의 트랙홈 및 외측 로울러의 접촉각과 일치될 수 있도록 하여 구동축에서 발생되는 축력을 저감시킬 수 있도록 된 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트에 관한 것이다.
일반적으로 등속조인트는 앞바퀴 구동차 혹은 전륜구동차(four wheel drive car) 등에서 종감속 장치에 연결된 구동차축에 설치되어 차량의 바퀴에 동력을 전달하는데 사용되는 것으로, 동력전달시 등속으로 동력을 전달하는 것에 그 특징이 있는 것이다.
상기 등속조인트 중에는 차량의 상하, 좌우의 움직임에 따른 진동을 흡수하도록 된 트라이포드(tripod)식 등속조인트가 있는 바, 상기 트라이포드식 등속조인트는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 내측 둘레에 축방향의 등간격으로 평면의 안내면(P,Q)을 갖는 3개의 트랙홈(101)이 형성된 트라이포드 하우징(102)이 구비되고, 상기 트라이포드 하우징(102)의 트랙홈(101)에 3개의 트러니언(103)이 돌출된 스파이더(104)가 삽입설치되며, 상기 각 트러니언(103)의 바깥 둘레에 니이들 로울러(105)와 내측 로울러(106) 및 외측 로울러(107)가 각각 설치되고, 상기 트러니언(103)의 외주 상부에 내측 로울러(106)가 이탈되지 않도록 리테이너(108)와 리테이너링(109)이 조립된 상태로 설치되는 것이다.
즉, 상기 트라이포드식 등속조인트(110)에 설치된 내측 로울러(106)와 외측로울러(107)의 작동상태는 도 3에 도시된 바와 같이, 임의의 조인트각(θ)에서 조인트를 회전시키면, 상기 외측 로울러(107)가 트라이포드 하우징(102)의 트랙홈(101)에 마련된 돌출부(111)에 안내되어 트라이포드 하우징(102)의 안내면(P,Q)상에서 구름운동을 하게 되고, 이와 동시에 상기 외측 로울러(107)와 내측 로울러(106)는 트러니언(103)상에서 상하방향으로 슬라이딩운동을 하게 되며, 상기 스파이더 중심(Os)은 트라이포드식 등속조인트(110)의 특성상 트라이포드 하우징(102)의 중심(O1)을 임의의 반경을 유지한 상태로 선회운동을 하게 되는데, 이를 스파이더 중심(Os)의 궤도운동(orbital motion of spider's center)이라 하는 것이다.
그리고, 도 4는 트라이포드식 등속조인트(110)의 조심운동을 나타낸 상태도로서, 상기 스파이더 중심(Os)이 궤도운동을 하게 되면, 이 스파이더(104)가 트라이포드 하우징(102)의 트랙홈 중심(O)을 기준으로 일정 각도(β) 만큼 기울게 되고, 이러한 스파이더(104)의 기울어짐으로 인하여 트러니언(103)상에 조립되어 있는 상기 내측 로울러(106)도 스파이더(104)와 함께 움직이기 때문에 동일한 각도로 기울게 되는 것이다.
이 경우, 상기 내측 로울러(106)의 외측구면이 상기 외측 로울러(107)의 내측구면에 대하여 상대 슬라이딩운동을 하게 되는데, 이 것은 내측 로울러(106)가 스파이더(104)의 기울어짐을 스스로 흡수하여 조정한다는 의미에서 내측 로울러(106)의 조심운동(self-adjust motion)이라고 하며, 이 때 상기와 같이 기울어진 각도를 스파이더의 조심각(self-adjust angle, β)이라 하는 것이다.
한편, 상기 작동원리에 의해 임의의 조인트각(θ) 및 토오크 상태에서 트라이포드식 등속조인트(110)의 움직임을 살펴보면 다음과 같다.
먼저 도 5에 도시된 바와 같이 상기 스파이더 중심(Os)이 궤도운동을 하지 않는 다는 가정하에서, 상기 트라이포드식 등속조인트(110)에 임의의 조인트각(θ) 및 토오크를 주어 회전시키면, 먼저 토오크에 의하여 하중(F)이 트라이포드 하우징(102)의 PCD(pitch circle diameter)상의 트랙홈(101) 중심에서 법선 방향으로 작용하게 되고, 이와 동시에 상기 외측 로울러(107) 및 내측 로울러(106)의 조립체는 스파이더(104)의 트러니언(103)상에서 상하 축방향 운동을 하기 때문에 내측 로울러(106)와 니이들 로울러(105) 사이에 슬라이딩 저항(f2)이 각각 발생하게 되는 것이다.
따라서, 실질적으로 상기 내측 로울러(106)의 내면에 작용하는 구동력은 슬라이딩 저항(f2)과 트랙홈 중심(O)에서 법선방향으로 작용하는 하중(F)을 합한 합성력(F1)이 되고, 이러한 합성력(F1)은 방향각 만큼 기울어진 상태로 내측 로울러(106) 안쪽면에 작용하게 되며, 이 때의 방향각을 접촉각(α)이라 하는 것이다.
그리고, 구동력(F1)의 작용에 대하여 안내면(P,Q)의 평면상에서 작용하는 반력(Fh1)은 상기 트랙홈(101)에 수직을 이룬 상태에서 구동력(F1)의 반대방향으로 작용하게 되는 바, 즉 상기 구동력(F1)의 작용방향과 반력(Fh1)의 작용방향이 일치하지 않기 때문에 구동력(F1)과의 평형을 이루기 위해서 안내면(P,Q)에 평행하게 수직분력(Fv1)이 작용하게 되는 것이다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 내측 로울러(106) 및 외측 로울러(107)의 조립체가 스파이더(104)의 트러니언(103)상에서 상하 축방향운동을 하지 않는 다는 가정하에서, 상기 트라이포드식 등속조인트(110)에 임의의 조인트각(θ) 및 토오크를 주어 회전시키면, 상기 스파이더 중심(Os)이 회전반경(ro)의 크기로 트라이포드 하우징 중심(O1)을 선회하게 되고, 이러한 선회운동으로 인하여 상기 외측 로울러(107)를 제외한 스파이더(104) 조립체는 하나의 강체로서 작동되어 조심각(β) 만큼 기울어진 상태로 하중(F)을 트라이포드 하우징(102)의 PCD상에 트랙홈 중심(O)을 통하여 외측 로울러(107)의 안측면에 전달하게 되는 것이다.
그러므로, 도 5에서 언급한 바와 마찬가지로 안내면(P,Q)의 평면상에 작용하는 반력(Fh)도 구동력(F)과의 힘 평형을 유지하기 위하여 안내면(P,Q)에 평행하게 추가적인 수직분력(Fv)이 작용하게 되는 것이다.
따라서, 상기 도 5와 도 6을 통해 설명된 내용을 합치게 되면 결국 도 7과 같은 상태가 되는 바, 이 도 7은 조심각(β)과 접촉각(α)을 모두 고려한 상태에서의 내측 로울러(106)와 외측 로울러(107)에 대한 구동력(F)과 반력(Fh)을 나타낸 것으로, 상기 구동력(F)이 작용하는 실제의 방향각(γ)은 상기 접촉각(α)에 조심각(β)을 더한 각이 되는 것이다.
즉, 실제 구동력(F3)은 내측 로울러(106)의 실질적인 접촉각(γ)의 방향으로 내측 로울러(106)의 내면에 작용하게 되는 것이다. 그런데 상기 외측 로울러(107)의 외면과 트라이포드 하우징(102)의 안내면(P,Q)은 실제 구동력(F3)의 작용방향에 대하여 직각을 이루는 곡률형상을 갖추지 못하고, 단지 평면형상을 이루고 있기 때문에 구동력(F3)에 대하여 힘의 평형을 유지하기 위해서는 외측 로울러(107)의 외면에 추가적인 수직분력(Fv3)이 발생하게 되는 것이다.
여기서, 상기 수직분력(Fv3)은 단순히 일반적인 마찰력이나 미끄럼력 등과는 달리 구동력(F3)에 의해서 추가적으로 발생되는 불필요한 힘이기 때문에 구동력(F3)의 분력(Fv3)이라 할 수 있으며, 이러한 구동력(F3)의 분력(Fv3)이 샤프트(112)상에 축력(Pa)으로 작용하여 차량의 횡방향의 진동을 초래하기 때문에 트라이포드식 등속조인트(110)의 단점으로 지적되고 있는 것이다.
상기와 같이 발생되는 분력(Fv3)은 도 8에 도시된 바와 같이 제 1 분력(Fv3cosθ)이 습동저항(f2)과 상쇄되어 없어지는 반면에 제 2 분력(Fv3sinθ)은 상기 외측 로울러(107)의 구름저항(f1)과 함께 불필요한 기진력으로 잔존하여 샤프트(112)상에 작동하는 것이다.
그러므로, 상기와 같이 발생되는 힘을 축력(Pa)이라고 하며 이 축력(Pa)은 상술한 바와 같이 제 2 분력(Fv3sinθ)과 트라이포드 하우징(102)의 안내면(P,Q)과 외측 로울러(107)간의 구름저항(f1)으로 이루어지는 것이다.
그런데, 상기와 같은 종래의 트라이포드식 등속조인트(110)에서는 상기 축력(Pa)이 조인트의 1회전당 3회의 인장 및 압축형태로 발생되기 때문에 차량 주행시 차량의 횡방향 고유진동수와 일치하게 될 경우, 심한 횡방향 진동을 초래함으로써 차량의 떨림현상을 일으키는 문제가 있었다.
이에 본 발명은 상기한 바의 사정을 감안하여 안출된 것으로, 스파이더 중심의 궤도운동으로부터 파생되는 외측 로울러와 내측 로울러 사이의 접촉각 혹은 구동력 작용각의 변화를 트라이포드 하우징의 트랙홈 및 외측 로울러 외면에서 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역 및 큰 조인트에 해당하는 접촉각 영역으로 나누어 제어 혹은 흡수할 수 있도록 하여 구동축에서 발생되는 축력을 저감시킬 수 있도록 된 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스파이더 중심의 궤도운동으로부터 파생되는 외측 로울러와 내측 로울러 사이의 접촉각 변화를 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역 및 큰 조인트각에 해당하는 접촉각 영역의 3가지 영역으로 나누어, 트라이포드 하우징의 트랙홈 및 외측 로울러 외면에서 제어함으로서, 각각의 영역에 해당하는 내측 로울러의 조심각 혹은 구동력의 작용각이 트라이포드 하우징의 트랙홈과 외측 로울러의 접촉에 의해 생성되는 접촉각과 일치시키되, 상기 트라이포드 하우징의 내측 로울러를 상/하부로 구분하는 중심선을 기준으로 좌/우측면이 각각 다른 임의의 거리 만큼 옵셋시키고, 옵셋된 새로운 중심선을 기준으로 2개 혹은 3개의 비대칭 테이퍼 평면 및 곡률형상이 상기 트랙홈에 부여되며, 상기 외측 로울러의 외면에 상기 내측 로울러를 상/하부로 구분하는 중심선을 기준으로 상/하부면에 2개 혹은 3개의 비대칭 테이퍼 평면 및 곡률형상이 트랙홈에 부여될 수 있도록 된 구조이다.
그리고, 상기 트랙홈에 부여된 테이퍼 평면 및 곡률형상의 경우 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에 있어서는 임의의 방향으로 가해지는 구동력이 상기트라이포드 하우징의 트랙홈 내면과 상기 외측 로울러 외면의 상부 혹은 하부 중 어느 한 곳에 작용되고, 상기 트라이포드 하우징의 트랙홈 내면과 외측 로울러 외면의 상부면 및 하부면이 동시에 접촉되거나 혹은 임의의 방향으로 가해지는 구동력이 트라이포드 하우징의 트랙홈 내면과 외측 로울러 외면의 중심부위에 형성된 테이퍼 평면 혹은 곡률형상과 직각을 이룰 수 있도록 된 것이다.
또한, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에 있어서는 임의의 방향으로 가해지는 구동력이 트라이포드 하우징의 트랙홈과 외측 로울러 외면의 상부 혹은 하부에 형성된 테이퍼 혹은 곡률형상 중에서 테이퍼의 경사각이 작은면과 직각을 이루도록 된 것이다.
한편, 큰 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에 있어서는 임의의 방향으로 가해지는 구동력이 트라이포드 하우징의 트랙홈과 외측 로울러 외면의 상부 혹은 하부에 형성된 테이퍼 혹은 곡률형상 중에서 테이퍼의 경사각이 큰 면과 직각을 이루도록 된 것이다.
따라서, 구동력의 분력에 의한 축력발생을 제거할 수 있고, 상용 조인트각 이상의 큰 조인트각 영역에서 구동력의 분력에 의한 축력을 감소시킬 수 있도록 된 것이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 트라이포드 등속조인트를 나타낸 종단면도,
도 2는 종래의 기술에 따른 트라이포드 등속조인트를 나타낸 횡단면도,
도 3은 종래의 기술에 따른 트라이포드 등속조인트의 내측 로울러 및 외측 로울러가 작동되는 상태를 나타낸 작동상태도,
도 4는 종래의 기술에 따른 트라이포드 등속조인트의 조심운동을 나타낸 상태도,
도 5는 조심각을 고려하지 않은 상태에서의 내측 로울러와 외측 로울러에 대한 구동력과 반력을 나타낸 상태도,
도 6은 접촉각을 고려하지 않은 상태에서의 내측 로울러와 외측 로울러에 대한 구동력과 반력을 나타낸 상태도,
도 7은 조심각과 접촉각을 모두 고려한 상태에서의 내측 로울러와 외측 로울러에 대한 구동력과 반력을 나타낸 상태도,
도 8은 내측 로울러와 외측 로울러를 중심으로 축상에 작용하는 축력을 나타낸 개념도,
도 9는 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트를 나타낸상태도,
도 10은 본 발명의 제 1실시예를 나타낸 종단면도,
도 11은 본 발명의 제 2실시예를 나타낸 종단면도,
도 12는 본 발명의 제 3실시예를 나타낸 종단면도,
도 13은 본 발명의 제 4실시예를 나타낸 종단면도,
도 14는 본 발명의 제 5실시예를 나타낸 종단면도,
도 15는 본 발명의 제 6실시예를 나타낸 종단면도,
도 16은 본 발명의 제 7실시예를 나타낸 종단면도,
도 17은 본 발명의 제 8실시예를 나타낸 종단면도,
도 18은 본 발명의 제 9실시예를 나타낸 종단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 트라이포드 등속조인트 2 : 트랙홈
3 : 트라이포드 하우징 4 : 트러니언
5 : 스파이더 6 : 니이들 로울러
7 : 내측 로울러 8 : 외측 로울러
9 : 리테이너 10 : 리테이너링
P,Q : 안내면 N-N : 중심선
이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트를 도시한 상태도이고, 도 10은 본 발명의 제 1실시예를 도시한 종단면도이며, 도 11은 본 발명의 제 2실시예를 도시한 종단면도이고, 도 12는 본 발명의 제 3실시예를 도시한 종단면도이며, 도 13은 본 발명의 제 4실시예를 도시한 종단면도이고, 도 14는 본 발명의 제 5실시예를 도시한 종단면도이고, 도 15는 본 발명의 제 6실시예를 도시한 종단면도이며, 도 16은 본 발명의 제 7실시예를 도시한 종단면도이고, 도 17은 본 발명의 제 8실시예를 도시한 종단면도이며, 도 18은 본 발명의 제 9실시예를 도시한 종단면도이다.
상기한 도면들에 의해 본 발명의 구조를 설명하면, 내측 둘레에 임의의 형상으로 이루어진 안내면(P,Q)을 갖는 3개의 트랙홈(2)이 축방향 등간격으로 형성된 트라이포드 하우징(3)이 구비되고, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)에 3개의 트러니언(4)이 돌출된 스파이더(5)가 삽입설치되며, 상기 스파이더(5)의 각 트러니언(4)의 바깥 둘레에 니이들 로울러(6)와 내측 로울러(7) 및 외측 로울러(8)가 각각 설치되고, 상기 트러니언(4)의 외주 상부에 상기 내측 로울러(7)가 이탈되지 않도록 리테이너(9)와 리테이너링(10)이 조립되는 한편, 상기 스파이더(5) 중심의 궤도운동으로부터 파생되는 외측 로울러(8)와 내측 로울러(7)의 접촉각 변화를 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역 및 큰 조인트에 해당하는 접촉각 영역의 3가지 영역으로 나누어, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2) 및 외측 로울러(8)의 외면에서 제어함으로서, 각각의 영역에 해당하는 내측 로울러(7)의 조심각 혹은 구동력의 작용각이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8)의 접촉에 의해 생성되는 접촉각과 일치될 수 있도록 된 구조이다.
여기서, 상기의 구조로 이루어진 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)에 내측 로울러(7)를 상/하부로 나누는 중심선(N-N)을 기준으로 트라이포드 하우징(3)의 우측 트랙홈(2)은 δ1크기 만큼, 좌측 트랙홈(2)은 δ2크기 만큼 혹은 우측 트랙홈(2)은 δ2크기 만큼, 좌측 트랙홈(2)은 δ1크기 만큼 상/하단방향으로 동시에 옵셋된 새로운 중심선이 셋팅되거나, 또는 트라이포드 하우징(3)의 우측 트랙홈(2)은 δ1크기 만큼 상단방향으로, 좌측 트랙홈(2)은 δ2크기 만큼 하단방향으로 혹은 우측 트랙홈(2)은 δ1크기 만큼, 하단방향으로 좌측 트랙홈(2)은 δ2크기 만큼 상단방향으로 각각에서 다르게 옵셋된 새로운 중심선이 셋팅되고, 상기 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면 및 외측 로울러(8) 외면이 만나는 점(a)(a1)에서 상기 트랙홈(2)의 상/하부에 그 중심을 향한 반경방향으로 임의의 각도만큼 기울어진 2개의 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되거나, 또는 점(a)(a1)에서 중심부, 상부, 하부에 상기 트랙홈(2)의 중심을 향한 방향으로 임의의 각도만큼 기울어진 3개의 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되며, 상기 외측 로울러(8)의 외면에는 상기 트랙홈(2)을 상/하부로 나누는 중심선에 기준하여 상/하부 혹은 중심부, 상부, 하부에 각각 1개의 비대칭 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 제공되고, 중심부, 상부, 하부에 각각 1개의 비대칭 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여될 수 있도록 된 것이다.
그리고, 상기와 같이 부여된 테이퍼 평면 및 곡률형상은 전체 조인트각 영역을 낮은 조인트각, 중간 조인트각, 큰 조인트각의 3가지 영역으로 나누어, 낮은 조인트각 해당하는 접촉각 영역(ψ0)에서는 임의방향의 구동력이 트라이포드하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부의 어느 곳에 작용할지라도, 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8) 외면의 상부면과 하부면이 동시접촉 되고, 또는 임의방향의 구동력이 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8)의 외면의 중심부위 혹은 점(a)(a1)부위에 테이퍼 평면 혹은 곡률형상과 직각으로 작용할 수 있도록 된 것이다.
또한, 상기 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ1)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(b) 혹은 하부점(c)의 한곳에서 임의방향의 구동력이 수직으로 작용하도록 된 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되고, 큰 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ2)에서도 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(b) 혹은 하부점(c)의 한곳에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직을 이루도록 된 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되는 것이다.
한편, 상기의 구조로 이루어진 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)를 다양한 실시예를 통해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 10은 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)의 제 1 실시예를 나타낸 것으로, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)에 내측 로울러(7)를 상/하부로 나누는 중심선(N-N)을 기준으로 트라이포드 하우징(3)의 우측 트랙홈(2)은 δ1크기 만큼, 좌측 트랙홈(2)은 δ2크기 만큼 하단방향으로 동시에 옵셋된 상태에서, 옵셋된 새로운 중심선과 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8) 외면이 만나는 점(a)(a1)에서 상기 트랙홈(2)의 상/하부에그 중심을 향한 반경방향으로 임의의 각도 만큼 기울어진 2개의 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되고, 외측 로울러(8)의 외면에는 상기 내측 로울러(7)를 상/하부로 나누는 중심선에 기준하여 상부와 하부에 각각 1개의 비대칭 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되는 것이다.
그리고, 상기와 같이 부여된 테이퍼 평면 및 곡률형상은 전체 조인트각 영역을 낮은 조인트각, 중간 조인트각, 큰 조인트각의 3가지 영역으로 나누어, 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ0)에서는 임의방향의 구동력이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부의 어느 곳에 작용할 지라도, 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8) 외면의 상부면과 하부면이 동시 접촉되고, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ1)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부 점(b)(b1)에서, 큰 조인트각에 해당하는 조인트각 영역(ψ2)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 하부점(c)(c1)에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직을 하여 전체 조인트각의 영역에서 축력을 저감할 수 있도록 된 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)의 제 2 실시예를 나타낸 것으로, 대부분의 조건은 제 1 실시예와 유사하지만 그 특징적인 차이는 상기 점(a)(a1)에서 상기 트랙홈(2)의 중심부, 상부, 하부에 그 중심을 향하는 반경방향으로 임의의 각도만큼 기울어진 3개의 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되고, 상기 외측 로울러(8)의 외면에는 상기 트랙홈(2)을 상/하부로 나누는 중심선에 기준하여 중심부, 상부와 하부에 각각 1개의 비대칭 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 제공되는 것에 특징이 있으며, 또한 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ0)에서는 임의방향의 구동력이 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8)의 외면의 중심부위인 점(a)면에 수직으로 작용하게 되는 것에 그 특징이 있는 것이다.
도 12은 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)의 제 3 실시예를 나타낸 것으로, 대부분의 조건은 제 1 실시예와 유사하지만 그 특징적인 차이는 상기 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)에 내측 로울러(7)를 상/하부로 나누는 중심선(N-N)을 기준으로 트라이포드 하우징(3)의 우측 트랙홈(2)은 δ1크기 만큼, 좌측 트랙홈(2)은 δ2크기 만큼 상단방향으로 동시에 옵셋된 상태에서, 상기 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ1)에서는 임의방향의 구동력이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부의 어느 곳에 작용할 지라도, 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8)의 외면의 상부면과 하부면이 동시 접촉되고, 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ0)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(c)(c1)에서, 큰 조인트각에 해당하는 조인트각 영역(ψ2)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(b)(b1)에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직을 하여 전체 조인트각의 영역에서 축력을 저감할 수 있도록 된 것이다.
도 13은 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)의 제 4 실시예를 나타낸 것으로, 대부분의 조건은 제 3 실시예와 유사하지만 그 특징적인차이는 상기 점(a)(a1)에서 상기 트랙홈의 중심부, 상부, 하부에 그 중심을 향하는 반경방향으로 임의의 각도만큼 기울어진 3개의 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되고, 외측 로울러(8)의 외면에는 상기 트랙홈(2)을 상/하부로 나누는 중심선에 기준하여 중심부, 상부, 하부에 각각 1개의 비대칭 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되며, 상기 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ1)에서는 임의방향의 구동력이 트라이포드하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측로울러(8)의 외면의 중심부위인 점(a)(a1)면에 수직으로 작용할 수 있도록 된 것이다.
도 14는 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)의 제 5 실시예를 나타낸 것으로, 대부분의 조건은 제 1 실시예와 유사하지만 그 특징적인 차이는 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)에 내측 로울러(7)를 상/하부로 나누는 중심선(N-N)을 기준으로 트라이포드 하우징(3)의 우측 트랙홈(2)은 현 중심선(N-N)상에 두고, 좌측 트랙홈(2)만 δ2크기 만큼 하단방향으로 옵셋된 상태에서, 상기 우측 트랙홈(2)의 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에서는 임의방향의 구동력이 중심선(N-N)상에 있으며, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부의 어느 곳에 작용할 지라도, 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8)의 외면의 상부면과 하부면이 동시 접촉되고, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ1)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(b)에서, 큰 조인트각에 해당하는 조인트각 영역(ψ2)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 하부점(c)에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직을 하여 전체 조인트각의 영역에서 축력을 저감할 수 있고, 좌측 트랙홈(2)에 있어서 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역 (ψ0) 에서는 임의방향의 구동력이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부의 어느 곳에 작용할 지라도, 트라이포드하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8)의 외면의 상부면과 하부면이 동시 접촉되고, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ1)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(b1)에서, 큰 조인트각에 해당하는 조인트각 영역(ψ2)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 하부점(c1)에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직을 하여 전체 조인트각의 영역에서 축력을 저감할 수 있도록 된 것이다.
도 15는 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)의 제 6 실시예를 나타낸 것으로, 대부분의 조건은 제 5 실시예와 유사하지만 그 특징적인 차이는 상기 점(a)(a1)에서 상기 트랙홈의 중심부,상부, 하부에 그 중심을 향하는 반경방향으로 임의의 각도만큼 기울어진 3개의 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되고, 외측 로울러(8)의 외면에는 상기 내측 로울러(7)를 상/하부로 나누는 중심선에 기준하여 중심부, 상부, 하부에 각각 1개의 비대칭 테이퍼 평면 혹은 곡률형상을 제공하는 것을 특징으로 하며, 상기 우측 트랙홈(2)에서 있어서 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에서는 중심선(N-N)상에 있는 임의방향의 구동력이 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8)의 외면의 중심부위인 점(a)면에 수직으로 작용하고, 또한 상기 좌측 트랙홈(2)에 있어서는 제 5 실시예의 우측 트랙홈(2)과 동일한 작용을 하게 되는 것이다.
도 16은 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)의 제 7 실시예를 나타낸 것으로, 대부분의 조건은 제 5 실시예와 유사하지만 그 특징적인 차이는 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)에 내측 로울러(7)를 상/하부로 나누는 중심선(N-N)을 기준으로 트라이포드 하우징(3)의 우측 트랙홈(2)은 δ1크기 만큼 상단방향으로, 좌측 트랙홈(2)은 δ2크기 만큼 하단방향으로 옵셋된 상태에서, 상기 우측 트랙홈(2)의 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에서는 임의방향의 구동력이 중심선(N-N)상의 점(c)에 작용하며, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ1)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(a)에서 임의방향의 구동력이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부의 어느 곳에 작용할 지라도, 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8)의 외면의 상부면과 하부면이 동시 접촉되고, 큰 조인트각에 해당하는 조인트각 영역(ψ2)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(b)에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직으로 하며, 좌측 트랙홈(2)에서 있어서 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에서는 임의방향의 구동력이 점(b1)에 작용하며, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ1)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(a1)에서 임의방향의 구동력이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부의 어느 곳에 작용할 지라도, 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8)의 외면의 상부면과 하부면이 동시 접촉되고, 큰 조인트각에 해당하는 조인트각 영역(ψ2)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(c1)에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직으로 하여 전체 조인트각의 영역에서 축력을 저감할 수 있도록 된 것이다.
도 17은 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)의 제 8 실시예를 나타낸 것으로, 대부분의 조건은 제 7 실시예와 유사하지만 그 특징적인 차이는 상기 점(a)(a1)에서 상기 트랙홈의 중심부, 상부, 하부에 그 중심을 향하는 반경방향으로 임의의 각도만큼 기울어진 3개의 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되고, 외측 로울러(8)의 외면에는 상기 내측 로울러(7)를 상/하부로 나누는 중심선에 기준하여 중심부, 상부, 하부에 각각 1개의 비대칭 테이퍼 평면 혹은 곡률형상을 제공하는 것을 특징으로 하며, 상기 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ1)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(a)에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직으로 하고, 큰 조인트각에 해당하는 조인트각 영역(ψ2)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(b)에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직으로 하며, 좌측 트랙홈(2)에서 있어서, 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에서는 임의방향의 구동력이 중심선(N-N)상의 점(b1)에 작용하며, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ1)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(a1)에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직으로 하고, 큰 조인트각에 해당하는 조인트각 영역(ψ2)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(c1)에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직으로 하여 전체 조인트각의 영역에서 축력을 저감할 수 있도록 된 것이다.
끝으로 도 18은 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)의 제 9 실시예를 나타낸 것으로, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)에 내측 로울러(7)를 상/하부로 나누는 중심선(N-N)을 기준으로 트라이포드 하우징(3)의 우측 트랙홈(2)은 δ1크기 만큼 상단방향으로, 좌측 트랙홈(2)은 δ2크기 만큼 상단방향으로 옵셋된 새로운 중심선과 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측로울러(8) 외면이 만나는 점(a)(a1)에서 상기 트랙홈의 상부, 하부에 그 중심을 향하는 반경방향으로 임의의 각도만큼 기울어진 2개의 테이퍼 평면 혹은 곡률형상이 부여되고, 외측 로울러(8)의 외면에는 상기 내측 로울러(7)를 상/하부로 나누는 중심선에 기준하여 상부와 하부에 각각 1개의 비대칭 테이퍼 평면 혹은 곡률형상을 제공하는 것을 특징으로 하며, 상기 부여된 테이퍼 평면 및 곡률형상은 전체 조인트각 영역을 낮은 조인트각, 중간 조인트각, 큰 조인트각의 3가지 영역으로 나누어, 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ0)에서는 임의방향의 구동력이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부의 어느 곳에 작용할 지라도, 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2)의 내면과 외측 로울러(8)의 외면의 상부면과 하부면이 동시 접촉되고, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역(ψ1)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부의 점(b)(b1)에서, 큰 조인트각에 해당하는 조인트각 영역(ψ2)에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부점(c)(c1)에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직을 하여 전체 조인트각의 영역에서 축력을 저감할 수 있는 가변접촉식 트라이포드 조인트(1)인 것이다.
따라서, 상기와 같은 특징을 갖는 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트(1)에 의해 샤프트의 회전시 조인트각의 증가에 상관 없이 축력이 일정한 값을 유지하기 때문에 축력에 의한 진동을 최소화할 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트에 의하면, 샤프트에서 발생되는 축력을 최소화하면서도 조인트가 원활하게 구동됨으로써 소음 및 진동을 저감시킬 수 있고, 차량에서 발생되는 진동을 최소화함으로써 사용자의 승차감을 향상시킴과 더불어 제작되는 자동차의 품질을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.
Claims (4)
- 내측 둘레에 임의의 형상으로 이루어진 안내면(P,Q)을 갖는 3개의 트랙홈(2)이 축방향 등간격으로 형성된 트라이포드 하우징(3)이 구비되고, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)에 3개의 트러니언(4)이 돌출된 스파이더(5)가 삽입설치되며, 상기 스파이더(5)의 각 트러니언(4)의 바깥 둘레에 니이들 로울러(6)와 내측 로울러(7) 및 외측 로울러(8)가 각각 설치되고, 상기 트러니언(4)의 외주 상부에 상기 내측 로울러(7)가 이탈되지 않도록 리테이너(9)와 리테이너링(10)이 조립된 트라이포드 등속조인트에 있어서,상기 스파이더(5) 중심의 궤도운동으로부터 파생되는 외측 로울러(8)와 내측 로울러(7)의 접촉각 변화를 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역 및 큰 조인트에 해당하는 접촉각 영역의 3가지 영역으로 나누어, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2) 및 외측 로울러(8)의 외면에서 제어함으로서, 각각의 영역에 해당하는 내측 로울러(7)의 조심각 혹은 구동력의 작용각이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8)의 접촉에 의해 생성되는 접촉각과 일치시키되, 상기 트라이포드 하우징(3)의 내측 로울러(7)를 상/하부로 구분하는 중심선(N-N)을 기준으로 좌/우측면이 각각 다른 임의의 거리 만큼 옵셋시키고, 옵셋된 새로운 중심선을 기준으로 2개 혹은 3개의 비대칭 테이퍼 평면 및 곡률형상이 상기 트랙홈(2)에 부여되며, 상기 외측 로울러(8)의 외면에 상기 내측 로울러(7)를 상/하부로 구분하는 중심선을 기준으로 상/하부면에 2개 혹은 3개의 비대칭 테이퍼 평면 및 곡률형상이 부여될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트.
- 제 1 항에 있어서, 상기 테이퍼 평면 및 곡률형상의 경우 낮은 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에 있어서는 임의의 방향으로 가해지는 구동력이 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2) 내면과 상기 외측 로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부 중 어느 한 곳에 작용되고, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2) 내면과 외측 로울러(8) 외면의 상부면 및 하부면이 동시에 접촉되거나 혹은 임의의 방향으로 가해지는 구동력이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2) 내면과 외측 로울러(8) 외면의 중심부위에 형성된 테이퍼 평면 혹은 곡률형상과 직각을 이룰 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에 있어서는 임의의 방향으로 가해지는 구동력이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부에 형성된 테이퍼 혹은 곡률형상 중에서 테이퍼의 경사각이 작은면과 직각을 이루도록 된 것을 특징으로 하는 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트.
- 제 1 항에 있어서, 상기 큰 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에 있어서는 임의의 방향으로 가해지는 구동력이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2)과 외측 로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부에 형성된 테이퍼 혹은 곡률형상 중에서 테이퍼의 경사각이 큰 면과 직각을 이루도록 된 것을 특징으로 하는 3영역 가변접촉식 트라이포드 등속조인트.
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2001
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