KR20030067340A - 축력 저감형 트라이포드 등속조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축력 저감형 트라이포드 등속조인트에 관한 것으로, 이 트라이포드 등속조인트(1)는 내측 둘레에 소정형상의 안내면을 갖는 3개의 트랙홈(2(P),2(Q))이 축방향 등간격으로 형성된 트라이포드 하우징(3)이 구비되고, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))에 3개의 트러니언(4)이 돌출된 스파이더(5)가 삽입설치되며, 상기 스파이더(5)의 각 트러니언(4)의 바깥 둘레에 니이들로울러(6)와 내측로울러(7) 및 외측로울러(8)가 각각 설치되고, 상기 외측로울러(8)의 내면 상단부에 내측로울러(7)와 니이들로울러(6)가 이탈되지 않도록 리테이너(9)와 리테이너링(10)이 조립되는 한편, 상기 트라이포드 하우징(3)의 양측 트랙홈(2(P),2(Q))이 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사지게 한 상태에서 중간부에는 곡면형상이 부여됨과 더불어 상단부와 하단부에는 각각 테이퍼 평면형상이 부여된 안내면을 갖도록 된 구조로서, 전체적으로 조인트각이 증가하더라도 샤프트에서 발생되는 축력을 최소화할 수 있고, 이에 따라 조인트가 원활하게 구동됨으로써 소음 및 진동을 저감시킬 수 있으며, 차량에서 발생되는 진동을 최소화함으로써 사용자의 승차감을 향상시킴과 더불어 제작되는 자동차의 품질을 보다 향상시킬 수 있는 것이다.

Description

축력 저감형 트라이포드 등속조인트{A tripod constant velocity joint for shudderless}

본 발명은 자동차의 구동차축에 설치되어 바퀴의 동력전달용으로 사용되는 트라이포드식 등속조인트에 관한 것으로, 특히 스파이더 조립체가 트라이포드 하우징의 트랙홈 상에서 왕복선회운동할 때 파생되는 구면형 스파이더 트러니언 중심의 반경방향 이동과 스파이더 중심의 궤도운동으로 생성된 구동력의 작용방향을 트라이포드 하우징 트랙홈의 중심선과 일치시켜 축력발생의 원인이 되는 추가적인 분력생성을 방지할 수 있도록 된 축력 저감형 트라이포드 등속조인트에 관한 것이다.

일반적으로 등속조인트는 앞바퀴 구동차 혹은 전륜 구동차 등에서 종감속 장치에 연결된 구동차축에 설치되어 바퀴에 동력을 전달하는데 사용되는 것으로 등속으로 동력을 전달하는 것에 그 특징이 있는 것이다.

그리고, 상기 등속조인트는 크게 플런징 조인트(plunging joint)와 샤프트 및 고정식 조인트(fixed joint)로 나뉘어 지는 바, 상기 플런징 조인트에는 차량의 상하, 좌우의 움직임을 흡수하기 위한 것으로서 트라이포드식(tripod)식, 더블 옵셋트(double offset)식, 크로스 그루브(cross groove)식 등이 있으며, 상기 고정식 조인트에는 차량의 조타각을 흡수하기 위한 것으로서 제파(Rzeppa)형, 버어필드(Birfield)형 등이 있는 것이다.

즉, 종래의 기술에 따른 상기 트라이포드식 등속조인트는 도 1에 도시된 바와 같이, 내측 둘레에 축방향의 등간격으로 임의 곡면형상의 안내면을 갖는 3개의 트랙홈(28)이 형성된 트라이포드 하우징(21)이 구비되고, 상기 트라이포드 하우징(21)의 트랙홈(28)에 삽입되는 3개의 트러니언(29)이 돌출된 스파이더(25)가 설치되며, 상기 스파이더(25)의 각 트러니언(29) 바깥 둘레에 니이들로울러(23)와 내측로울러(24) 및, 외측로울러(22)가 각각 설치되고, 상기 내측로울러(24)의 외주 상부에 외측로울러(22)와 니이들로울러(23)가 이탈되지 않도록 리테이너(26)와 리테이너링(27)이 조립된 구조로 이루어진 것이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 트라이포드 등속조이트(20)의 스파이더(25)가 왕복선회운동을 하게 되는 바, 임의의 조인트각(θs)에서 트라이포드 등속조인트(20)를 회전시키면, 로울러 조립체(22,23,24,26,27) 중에서 특히 내측로울러(24)의 하단부는 트라이포드 하우징(21)의 트랙홈(28(P),28(Q))에 마련된 하단돌출부(30,31)에 접촉 안내되고, 상기 내측로울러(24)의 상단부는 트라이포드 하우징(21)의 내부평면(32)에 안내되어, 상기 트라이포드 하우징(21)의트랙홈(28(P),28(Q))상에서 구름운동을 하게되고, 동시에 상기 내측로울러(24)에 내접하고 있는 트러니언(29)의 중심(O)은 Od으로 이동하게 되어 실제의 트러니언(29) 중심은 트랙홈(28(P),28(Q))의 중심선에 대하여 △만큼의 아래의 위치에 존재하며, 이와 같은 회전위상에 따라 중심(O)에서 Od로 다시 O로 반복운동을 하게되는 것이다.

여기서, 상기 스파이더 중심(Os)은 트라이포드 등속조인트(20)의 특성상 트라이포드 하우징(21)의 중심(Oh)을 임의의 반경(ro)을 유지한 상태로 선회운동을 하게되는데 이를 스파이더 중심(Os)의 궤도운동(orbital motion of spider's center)이라 하는 것이다.

즉, 상기 스파이더(25)는 3개의 트러니언(29)이 붙어 있는 하나의 강체이기 때문에 스파이더 중심(Os)이 궤도운동을 하게되면, 도 3에 도시된 바와 같이 트라이포드 등속조인트(20)의 스파이더(25)가 조심운동을 하게 되는 바, 이는 상기 스파이더(25)가 트라이포드 하우징(21) 트랙홈(28(P),28(Q))의 중심(O)에서 △만큼 아래에 위치한 중심(Od)을 기준으로 베타(β)크기 만큼의 각도로 기울게 되고, 이러한 스파이더(25)의 기울음으로 인하여 내측로울러(24)에 대한 구면 트러니언(29)의 접촉각은 점C에서 점C1으로 다시 점C로 반복하여 변화하게 되는 것이다.

그러므로, 상기와 같은 경우 트러니언(29)의 외구면은 내측로울러(24)의 내측면에 대하여 상대 슬라이딩운동을 하게되는데 이것은 스파이더(25)의 기울음을 구면 트러니언에서 스스로 흡수하여 조정한다는 의미에서 스파이더(24)의 조심운동(self-adjust motion)이라고 하며, 이때 베타(β)를 스파이더(24)의 조심각(self-adjust angle)이라 하는 것이다.

한편, 도 4는 임의의 조인트각 및 토오크 조건 하에서 로울러 조립체에 작용하는 구동력과 반력을 나타낸 것으로, 상기 트라이포드 조인트(20)에 임의의 조인트각(θs) 및 토오크(T)를 주어 회전시키면, 먼저 토오크(T)에 의하여 하중 F는 양쪽 트랙홈(28(P),28(Q))의 중심선에 대하여 임의의 각도(θ)만큼 기울어진 상태로 접촉점 C1 및 A를 통하여 트랙홈(28(P),28(Q))에 작용하게 되고, 이 경우 구동력(F)의 작용에 대하여 트러니언(29)의 구면중심선은 트랙홈(28(P),28(Q))의 중심선과 일치하지 않고 편심되어 있기 때문에 다음과 같은 두 가지의 문제점을 갖게 되는 것이다.

첫 번째로는 상기 트러니언 중심점(Od)을 통하여 내측로울러(24)에 작용하는 구동력(F)의 작용방향과 트랙홈(28(P),28(Q))의 중심점(O)을 향하여 작용하는 외측로울러(22)에서의 반력(FH) 작용방향이 일치하지 않아서 힘의 평행을 이루지 못하게 되기 때문에 구동력과의 힘의 평행을 유지하기 위한 추가분력(Fv)이 필요하게 되고, 이러한 Fv는 단순히 일반적인 마찰력 혹은 미끄럼력 등과는 달리 구동력에 의해서 추가적으로 발생되는 불필요한 힘이란 점에서 구동력의 분력이라고 할 수 있으며, 이러한 구동력의 분력(Fv)이 사프트상에 축력으로 작용하여 차량의 횡방향 진동을 초래하기 때문에 트라이포드 등속조인트(20)의 단점으로 지적되고 있는 것이다.

두 번째 문제로서는 구동력(F)의 작용에 대하여 트러니언(29)의 구면중심선이 트랙홈(28(P),28(Q))의 중심선과 일치하지 않고 편심되어 있기 때문에 로울러조립체(22,23,24,26,27)를 편심된 방향으로 기울게 하는 편심모우멘트(편심량과 구동력의 곱)가 발생하게 되는 것이다.

즉, 상기 편심모우멘트에 의하여 로울러 조립체(22,23,24,26,27)가 기울게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이 부하를 받지 않는 트랙홈(28(P))과 외측로울러(22)가 점B에서 접촉하게되고, 이때 편심된 반대방향에 위치하고 있는 부하가 작용하는 쪽과 받지 않는 쪽의 트랙홈(28(P),28(Q)) 모두에서 외측로울러(22)와 트랙홈(28(P),28(Q))과의 틈새는 각각 δ1, δ3가 되며, 이러한 상태에서 로울러 조립체(22,23,24,26,27)가 구름운동을 하게되면, 부하를 받지 않는 트랙홈((28(P))과의 접촉으로 인하여 불필요한 구름저항이 발생하게되어 상기 축력을 증가시키는 문제가 발생하게 되는 것이다.

이에 본 발명은 상기한 바의 사정을 감안하여 안출된 것으로, 스파이더 조립체가 트라이포드 하우징의 트랙홈 상에서 왕복선회운동할 때 파생되는 구면형 스파이더 트러니언 중심의 반경방향 이동과 스파이더 중심의 궤도운동으로 생성된 구동력의 작용방향을 트라이포드 하우징 트랙홈의 중심선과 일치시켜 축력발생의 원인이 되는 추가적인 분력생성을 방지할 수 있도록 된 축력 저감형 트라이포드 등속조인트를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 트라이포드 하우징의 트랙홈이 구면형 트러니언 중심선에 대하여 미리 임의의 각도로 경사진 상태로 양측에 부여되고, 스파이더 조립체의 외측로울러가 트랙홈상에서 구름운동을 할 때, 부하가작용하지 않는 트랙 홈에서는 외측로울러와 트랙홈이 서로 접촉되지 않도록 부하가 작용하는 쪽의 트랙홈은 구면형 트러니언 중심선에 대하여 임의의 각도로 경사진 상태로 부여되며, 부하가 작용하지 않는 트랙홈은 부하를 받는 트랙홈의 중심선에 대하여 다시 임의의 각도로 경사진 상태로 부여되어, 부하를 받지 않는 트랙홈에 상기 외측로울러와 트랙홈간의 틈새가 상부와 하부에 각각 다르게 상기 트랙홈이 형성되고, 또한 부하가 작용하는 트랙홈 쪽에서의 외측로울러 안내각이 부하가 작용하지 않는 트랙홈에서의 외측로울러의 안내각보다 항상 작게될 수 있도록 부하가 작용하는 트랙홈의 높이가 부하가 작용하지 않는 트랙홈의 높이보다 작도록 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 상기와 같은 특징을 갖는 축력 저감형 트라이포드 등속조인트에 의해 전체적으로 조인트각이 증가하더라도 샤프트에서 발생되는 축력을 최소화할 수 있고, 이에 따라 조인트가 원활하게 구동됨으로써 소음 및 진동을 저감시킬 수 있으며, 차량에서 발생되는 진동을 최소화함으로써 사용자의 승차감을 향상시킴과 더불어 제작되는 자동차의 품질을 보다 향상시킬 수 있는 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 트라이포드 등속조인트를 나타낸 단면도,

도 2는 트라이포드 등속조이트의 스파이더가 왕복선회운동을 하는 상태를 나타낸 상태도,

도 3은 트라이포드 등속조인트의 스파이더가 조심운동을 하는 상태를 나타낸 상태도,

도 4는 임의의 조인트각 및 토오크 조건 하에서 로울러 조립체에 작용하는 구동력과 반력을 나타낸 상태도,

도 5는 편심된 방향으로 구동력이 작용하는 경우를 나타낸 상태도,

도 6은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트를 나타낸 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 제 1 실시예를 나타낸 단면도,

도 8은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 제 2 실시예를 나타낸 단면도,

도 9는 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 제 3 실시예를나타낸 단면도,

도 10은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 제 4 실시예를 나타낸 단면도,

도 11은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 제 5 실시예를 나타낸 단면도,

도 12는 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 제 6 실시예를 나타낸 단면도,

도 13은 종래의 기술에 따른 트라이포드 등속조인트의 성능평가 결과를 나타낸 그래프,

도 14는 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 성능평가 결과를 나타낸 그래프이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 트라이포드 등속조인트 2 : 트랙홈

3 : 트라이포드 하우징 4 : 트러니언

5 : 스파이더 6 : 니이들로울러

7 : 내측로울러 8 : 외측로울러

9 : 리테이너 10 : 리테이너링

P : 트라이포드 하우징의 좌측 평면트랙면(부하를 받는 쪽)

Q : 트라이포드 하우징의 우측 평면트랙면(부하가 작용하는 쪽)

Oh : 트라이포드 하우징의 중심 O : 트라이포드 하우징 트랙홈의 중심

Os : 스파이더 중심 θs : 조인트각

ro : 스파이더 중심의 궤도운동반경 F : 트러니언상에 작용하는 구동력

Fv : 구동력(F)에 대한 추가발생 수직반력 FH : 구동력(F)에 대한 수평반력

β: 조심각(= arctan((1-cos(θi))/(2*cos(θi)))

X-X : 트라이포드 하우징 트랙홈의 중심선

X-X1 : X-X에 대하여 임의의 각도로 경사진 트랙홈의 새로운 중심선

X-X2 : X-X1에 대하여 임의의 각도로 경사진 트랙홈의 새로운 중심선

1,δ2,δ3,δ4 : 트랙홈에서의 트랙홈과 외측로울러와의 틈새

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 제 1 실시예를 도시한 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 제 2 실시예를 도시한 단면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드등속조인트의 제 3 실시예를 도시한 단면도이며, 도 10은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 제 4 실시예를 도시한 단면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 제 5 실시예를 도시한 단면도이며, 도 12는 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 제 6 실시예를 도시한 단면도이고, 도 13은 종래의 기술에 따른 트라이포드 등속조인트의 성능평가 결과를 도시한 그래프이며, 도 14는 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트의 성능평가 결과를 도시한 그래프이다.

상기한 도면들에 의해 본 발명을 설명하면, 내측 둘레에 소정형상의 안내면을 갖는 3개의 트랙홈(2(P),2(Q))이 축방향 등간격으로 형성된 트라이포드 하우징(3)이 구비되고, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))에 3개의 트러니언(4)이 돌출된 스파이더(5)가 삽입설치되며, 상기 스파이더(5)의 각 트러니언(4)의 바깥 둘레에 니이들로울러(6)와 내측로울러(7) 및 외측로울러(8)가 각각 설치되고, 상기 외측로울러(8)의 내면 상단부에 내측로울러(7)와 니이들로울러(6)가 이탈되지 않도록 리테이너(9)와 리테이너링(10)이 조립되는 한편, 상기 트라이포드 하우징(3)의 양측 트랙홈(2(P),2(Q))이 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사지게 한 상태에서 중간부에는 곡면형상이 부여됨과 더불어 상단부와 하단부에는 각각 테이퍼 평면형상이 부여된 안내면을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 구조이다.

즉, 상기의 구조로 이루어진 축력 저감형 트라이포드 등속조인트(1)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 트라이포드 하우징(3)의 양측 트랙홈(2(P),2(Q))을 조인트각이 θs=0 일 경우의 구면형 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사지게 한 새로운 중심선(X-X1)을 기준으로 중앙부 구간(ψ0)에는 곡면형상(ψD)을 부여하여 구동력을 지지하는 역할을 하도록 된 것이다.

그리고, 상기 중앙부 구간(ψ0) 외의 상단부(ψ1+ψ0/2>ψ>ψ0/2) 및 하단부(ψ2+ψ0/2>ψ>ψ0/2)에는 임의의 테이퍼각(α1,α2,α3,α4 )이 각각 부여되어 로울러 조립체의 기울어짐을 방지하도록 하며, 이와 동시에 상기 로울러 조립체의 외측로울러(8)가 트랙홈(2(P),2(Q))상을 구름운동 할 경우, 임의의 안내각(로울러 조립체가 구름운동을 할 경우, 외측로울러의 상하단부의 테이퍼면이 트랙홈의 테이퍼면에 의해서 안내 접촉될 때의 로울러 조립체가 기울어지는 각)을 가지고 접촉될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기의 구름운동을 할 때, 부하를 받지 않는 트랙 홈(2(P))에서 외측로울러(8)의 곡면 혹은 테이퍼면이 트랙홈(2(P),2(Q))의 곡면 혹은 테이퍼면에 접촉되는 것을 방지하기 위하여 부하를 받는 트랙홈(2(Q))에서의 외측로울러(8)의 안내각이 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))에서의 외측로울러(8) 안내각보다 항상 작게될 수 있도록 부하를 받는 트랙홈(2(Q))의 상단 및 하단부(ψ1+ψ0/2>ψ>ψ0/2 및 ψ2+ψ0/2>ψ>ψ0/2 )에서의 안내틈새 합(외측로울러와 트랙홈의 테이퍼면과의 틈새) δ1+δ2가 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))의 상단 및 하단부에서의 안내틈새 δ3+δ4보다 작게 하거나, 혹은 상기 트랙홈(2(P),2(Q))의 상하단부의 테이퍼면이 각각 α4 < α3 <α1=α2 조건의 형상이 되도록 하거나, 혹은 α1=α3 <α4=α2 조건의 형상이 되도록 하거나, 혹은 α1=α3 >α4=α2 조건의 형상이 되도록 하거나, 부하를 받는 트랙홈(2(Q))의 높이가 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))의 높이 보다 작도록 하는 것이다.

여기서, 상기의 구조로 이루어진 축력 저감형 트라이포드 등속조인트(1)는 다양한 상태의 실시예를 가질 수 있는 바, 도 7은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트(1)의 제 1 실시예로서, 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))과 외측로울러(8) 형상이 중앙부 구간(ψ0)에는 각각 곡면, 구면형상(ψD)이고, 그 외 상단부(ψ1+ψ0/2>ψ>ψ0/2) 및 하단부(ψ1+ψ0/2>ψ>ψ0/2) 에는 임의의 테이퍼각(α1,α2,α3,α4)이 각각 부여되어있고, 상기 외측로울러(8) 테이퍼부는 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2(P),2(Q))의 상단 및 하단부의 테이퍼면에 안내접촉되는 구조인 것이다.

즉, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))의 형상에 있어서 부하를 받는 측(2(Q))에는 조인트각이 θs=0 일 경우의 구면형 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사진 중심선(X-X1)을 기준으로 구면형 트랙홈을 부여하여 구동력을 지지하는 역할을 하도록 하고, 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))에서 외측로울러(8)가 테이퍼면에 접촉되는 것을 방지하기 위하여 부하를 받지 않는 측(2(P))에는 부하를 받는 트랙홈(2(Q))의 중심선(X-X1)에 대하여 임의의 각도(θ1)로 다시 경사진 한 새로운 중심선(X1-X2)을 기준으로 상기 트랙홈을 부여하여 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))에서 외측로울러(8)와 트랙홈(2(P))간의 틈새는 상부(δ3)보다 하부(δ4)가 크도록 트랙홈이 형성된 것이다.

한편, 도 8은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트(1)의 제 2실시예로서, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))과 외측로울러(8) 형상이 각각 곡면, 구면으로 되어있고, 상기 외측로울러(8)는 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2(P),2(Q))의 상단돌출부와 하단돌출부에 안내접촉되는 구조인 것이다.

즉, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q)) 형상에 있어서, 부하를 받는 측(2(Q))에는 조인트각이 θs=0 일 경우의 구면형 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사진 중심선(X-X1)을 기준으로 구면형 트랙홈을 부여하여 구동력을 지지하는 역할을 하도록 하고, 부하를 받지 않는 트랙 홈(2(P))에서 외측로울러(8)가 곡면에 접촉되는 것을 방지하기 위하여 부하를 받지 않는 측(2(P))에는 부하를 받는 트랙홈(2(Q))의 중심선(X-X1)에 대하여 임의의 각도(θ1)로 다시 경사진 한 새로운 중심선(X1-X2)을 기준으로 상기 트랙홈을 부여하여 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))에서 외측로울러(8)와 트랙홈(2(P))간의 틈새는 상부(δ3)보다 하부(δ4)가 크도록 트랙홈이 형성된 구조이다.

그리고, 도 9는 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트(1)의 제 3 실시예로서, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))과 외측로울러(8) 형상이 각각 타원(장축:ψD1, 단축:ψD2), 타원구면으로 되어있고, 상기 외측로울러(8)는 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2(P),2(Q))의 상단부와 하단부에 직접 접촉 안내되는 구조인 것이다.

즉, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q)) 형상에 있어서, 부하를 받는 측(2(Q))에는 조인트각이 θs=0 일 경우의 구면형 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사진 중심선(X-X1)을 기준으로 구면형트랙홈(2(P),2(Q))을 부여하여 구동력을 지지하는 역할을 하도록 하고, 부하를 받지 않는 트랙 홈(2(P))에서 외측로울러(8)가 타원면에 접촉되는 것을 방지하기 위하여 부하를 받지 않는 측(2(P))에는 부하를 받는 트랙홈(2(Q))의 중심선(X-X1)에 대하여 임의의 각도(θ1)로 다시 경사진 새로운 중심선(X1-X2)을 기준으로 상기 트랙홈을 부여하여 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))에서 외측로울러(8)와 트랙홈(2(P))간의 틈새는 상부(δ3)보다 하부(δ4)가 크도록 트랙홈이 형성된 것을 특징으로 것이다.

또한, 도 10은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트(1)의 제 4 실시예로서, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))과 외측로울러(8) 형상이 각각 평면, 원통면으로 되어있고, 상기 외측로울러(8)는 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2(P),2(Q))의 상단돌출부와 하단돌출부에 안내접촉 되는 구조인 것이다.

즉, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))의 형상에 있어서, 부하를 받는 측(2(Q))에는 조인트각이 θs=0 일 경우의 구면형 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사진 중심선(X-X1)을 기준으로 구면형 트랙홈(2(P),2(Q))을 부여하여 구동력을 지지하는 역할을 하도록 하고, 부하를 받지 않는 트랙 홈(2(P))에서 외측로울러(8)가 평면에 접촉되는 것을 방지하기 위하여 부하를 받지 않는 측(2(P))에는 부하를 받는 트랙홈(2(Q))의 중심선(X-X1)에 대하여 임의의 각도(θ1)로 다시 경사진 한 새로운 중심선(X1-X2)을 기준으로 상기 트랙홈을 부여하여 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))에서 외측로울러(8)와트랙홈(2(P))간의 틈새는 상부(δ3)보다 하부(δ4)가 크도록 트랙홈을 형성된 것을 특징하는 것이다.

그리고, 상기 트랙홈(2(P),2(Q))은 상호 임의의 교차각(θ2)을 갖도록 되어 있고, 또한 부하를 받는 트랙홈(2(Q))의 높이(H)가 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))의 높이(H1)보다 작도록 된 구조이다.

도 11은 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트(1)의 제 5 실시예로서, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))과 외측로울러(8) 형상이 상부와 하부에 각각 각도가 다른 테이퍼면(α1,α2)으로 되어있고, 상기 외측로울러(8)는 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2(P),2(Q))의 상단돌출부와 하단돌출부에 안내접촉되는 구조인 것이다.

즉, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q)) 형상에 있어서, 부하를 받는 측(2(Q))에는 조인트각이 θs=0 일 경우의 구면형 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사진 중심선(X-X1)을 기준으로 상기 트랙홈(2(P),2(Q))을 부여하여, 상기 부여된 테이퍼 평면 및 곡률형상은 전체 조인트각 영역을 낮은 조인트각, 중간 조인트각, 큰 조인트각의 3가지 영역으로 나누어 주는 바, 상기 낮은 조인트각 해당하는 접촉각 영역에서는 임의방향의 구동력이 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))과 외측로울러(8) 외면의 상부 혹은 하부의 어느 곳에 작용할 지라도, 상기 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2(P),2(Q))의 내면과 외측로울러(8)의 외면의 상부면과 하부면이 동시접촉 되도록 된 테이퍼 평면 및, 중간 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에서는 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))과 외측로울러(8) 외면 상부의 한곳에서 임의방향의 구동력이 수직으로 작용하도록 된 테이퍼 평면 및, 큰 조인트각에 해당하는 접촉각 영역에서도 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))과 외측로울러(8) 외면의 하부의 한곳에서 임의방향의 구동력 작용각에 수직을 이루도록 된 테이퍼 평면 혹은 그 형상을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))에서 상기 외측로울러(8)가 평면에 접촉되는 것을 방지하기 위하여 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))에서 외측로울러(8)와 트랙홈(2(P))간의 틈새는 상부(δ3)보다 하부(δ4)가 크도록 트랙홈을 형성된 것을 특징으로 하고, 또한 상기 트랙홈의 상 하단부에서의 안내틈새 합(외측로울러와 트랙홈의 테이퍼면과의 틈새) δ1+δ2가 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))의 상 하단부에서의 안내틈새 δ3+δ4보다 작게 하거나, 혹은 상기 트랙홈(2(P))의 상하단부의 테이퍼면이 각각 α4 < α3 <α1=α2 조건의 형상이 되도록 하거나, 혹은 α1=α3 <α4=α2 조건의 형상이 되도록 하거나, 혹은 α1=α3 >α4=α2 조건의 형상이 되도록 하는 구조이다.

도 12는 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트(1)의 제 6 실시예로서, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))과 외측로울러(8) 형상이 트라이포드 하우징 트랙홈(2(P),2(Q))의 양쪽면과 이 트랙홈(2(P),2(Q))에 접촉하는 외측로울러(8)의 외측면을 상기 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2(P),2(Q))과 외측로울러(8)의 중심(Oo)을 기준으로 하여 원주방향으로 구간 분활하고, 분활된 각각의 구간에 곡률중심이 연속적으로 변화하는 다단계식 가변곡률형상을 형성시켜놓거나, 혹은 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2(P),2(Q))의 양면과 외측로울러(8) 외면의 일부구간에 상기 곡률중심이 연속적으로 변화하는 다단계식 가변곡률형상으로 되어있으며, 상기 외측로울러(8)는 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2(P),2(Q))의 상단돌출부와 하단돌출부에 안내접촉 되는 구조인 것이다.

즉, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))의 형상에 있어서, 부하를 받는 측(28(Q))에는 조인트각이 θs=0 일 경우의 구면형 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사진 중심선(X-X1)을 기준으로 상기 다단계식 가변곡률형상을 부여하여 구동력을 지지하는 역할을 하도록 하고, 부하를 받지 않는 트랙 홈(2(P))에서 외측로울러(8)가 곡면에 접촉되는 것을 방지하기 위하여 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))에서 외측로울러(8)와 트랙홈간의 틈새는 상부(δ3)보다 하부(δ4)가 크도록 트랙홈을 형성된 것을 특징으로 하는 것이다.

끝으로, 도 13은 종래 기술에 따른 조인트에 작용토오크 294N.m, 회전수 150rpm의 조건에서 실시한 축력결과이고, 도 14는 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트(1)에 작용토오크 60kg.m, 회전수 200rpm의 조건에서 실시한 축력결과로서, 상기 도 13과 도 14에 나타난 그래프를 상호 비교해 보면, 종래의 기술에 따른 조인트는 일부구간에서 축력이 다소 감소되었으나, 전체적으로 조인트각의 증가에 따라 축력값이 증가하는 경향을 나타내는 반면, 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트(1)는 낮은 조인트각의 일부 구간에서 축력이 다소 증가되었으나, 전체적으로 조인트각의 증가에 축력값이 오히려 낮아지는 경향을 나타내는 것이다.

따라서, 상기 비교결과에 의하면 조인트각의 증가에 따라 축력이 증가하는 종래 조인트에 비해 본 발명에 따른 트라이포드 등속조인트(1)는 축력을 저감시키는 면에서 상당한 개선효과가 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 축력 저감형 트라이포드 등속조인트에 의하면, 전체적으로 조인트각이 증가하더라도 샤프트에서 발생되는 축력을 최소화할 수 있고, 이에 따라 조인트가 원활하게 구동됨으로써 소음 및 진동을 저감시킬 수 있으며, 차량에서 발생되는 진동을 최소화함으로써 사용자의 승차감을 향상시킴과 더불어 제작되는 자동차의 품질을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (6)

1. 내측 둘레에 소정형상의 안내면을 갖는 3개의 트랙홈(2(P),2(Q))이 축방향 등간격으로 형성된 트라이포드 하우징(3)이 구비되고, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))에 3개의 트러니언(4)이 돌출된 스파이더(5)가 삽입설치되며, 상기 스파이더(5)의 각 트러니언(4)의 바깥 둘레에 니이들로울러(6)와 내측로울러(7) 및 외측로울러(8)가 각각 설치되고, 상기 외측로울러(8)의 내면 상단부에 내측로울러(7)와 니이들로울러(6)가 이탈되지 않도록 리테이너(9)와 리테이너링(10)이 조립되는 트라이포드 등속조인트에 있어서,

   상기 트라이포드 하우징(3)의 양측 트랙홈(2(P),2(Q))이 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사지게 한 상태에서 중간부에는 곡면형상이 부여됨과 더불어 상단부와 하단부에는 각각 테이퍼 평면형상이 부여된 안내면을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 축력 저감형 트라이포드 등속조인트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 양측 트랙홈(2(P),2(Q))은 조인트각이 θs=0으로 셋팅된 상태에서 상기 스파이더 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 형상을 갖는 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2(P),2(Q))의 중심선(X-X1)이 항상 임의의 경사각(θ)을 갖고 상호간에 평행을 이루지 않도록 되고, 상기 스파이더 트러니언 중심선(X-X)과 트랙홈 중심선(X-X1)의 교차점이 트랙홈(2(P),2(Q)) 이내에는 존재하지 않도록 된 것을 특징으로 하는 축력 저감형 트라이포드 등속조인트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 양측 트랙홈(2(P),2(Q)) 중에서 부하가 작용하는 측(2(Q))에 조인트각이 θs=0으로 셋팅된 상태에서 상기 스파이더 트러니언 중심선(X-X)에 대하여 임의의 각도(θ)로 경사진 새로운 중심선(X-X1)상을 기준으로 임의의 트라이포드 하우징 트랙홈이 부여되고, 부하가 작용하지 않는 측(2(P))에는 상기 새로운 중심선(X-X1)에 대하여 임의의 각도(θ1)로 다시 경사진 새로운 중심선(X1-X2)을 기준으로 상기 트라이포드 하우징 트랙홈이 부여되는 것을 특징으로 하는 축력 저감형 트라이포드 등속조인트.
4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서, 상기 외측로울러(8)와 트랙홈(2(P),2(Q)) 중심부의 일정구간에는 곡면형상이 부여되고, 중심부외 상단 및 하단부에는 테이퍼형상이 부여되되, 상기 테이퍼면에서의 외측로울러(8)와 트랙홈(2(P),2(Q))의 상하단부 틈새의 합은 부하가 작용하는 쪽(δ1+δ2)보다 부하가 작용하지 않는 쪽(δ3+δ4가)이 크도록 트랙홈(2(P),2(Q))이 부여되는 한편, 부하가 작용하지 않는 트랙홈(2(P))에서는 외측로울러(8)와 트랙홈(2(P),2(Q))간의 틈새가 상부(δ3)보다는 하부(δ4)에서 크도록 트랙홈이 부여된 것을 특징으로 하는 축력 저감형 트라이포드 등속조인트.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 트랙홈(2(P),2(Q))의 상단 및 하단부의 테이퍼각도가 부하를 받는 쪽의 상단부에 α1, 하단부에 α2로 셋팅된 상태에서, 부하를 받지않는 쪽의 상단부를 α3, 하단부를 α4라 할 때, α4 < α3 <α1=α2 조건의 형상을 갖추게 되고, 또는 α1=α3 <α4=α2 조건의 형상을 갖추게 되며, 또한 α1=α3 >α4=α2 조건의 형상을 갖추게 되는 한편, 부하를 받는 트랙홈(2(Q))의 높이가 부하를 받지 않는 트랙홈(2(P))의 높이보다 작도록 된 것을 특징으로 하는 축력 저감형 트라이포드 등속조인트.
6. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서, 상기 트라이포드 하우징(3)의 트랙홈(2(P),2(Q))이 원, 타원, 평면형상을 이루면서 그 중심선을 기준으로 상부와 하부에 각각 각도가 다른 테이퍼 면(α1,α2)이 부여되고, 또한 상기 트랙홈(2(P),2(Q))과 외측로울러(8)의 중심(O)을 기준으로 하여 원주방향으로 구간 분활되며, 분활 된 각각의 구간에 곡률중심이 연속적으로 변화하는 다 단계식 가변곡률형상 및 트라이포드 하우징(3) 트랙홈(2(P),2(Q))의 양면과 외측로울러(8) 외면의 일부구간에 상기 곡률중심이 연속적으로 변화하는 다 단계식 가변곡률형상이 부여된 것을 특징으로 하는 축력 저감형 트라이포드 등속조인트.