KR20070068498A

KR20070068498A - 트라이포드 등속조인트 구조 및 롤러어셈블리의 조립방법

Info

Publication number: KR20070068498A
Application number: KR1020050130166A
Authority: KR
Inventors: 윤동영
Original assignee: 한국프랜지공업 주식회사
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2007-07-02
Also published as: JP2007177994A; KR100741308B1; DE102006054831A1; US20070149296A1; US7758430B2

Abstract

본 발명은 트라이포드 등속조인트 구조 및 롤러어셈블리의 조립방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트라이포드 등속조인트의 구조적 안정성을 유지하면서 트러니언과 트랙 사이에서 발생하는 마찰력을 극소화하여, 축력의 발생을 현저하게 저감시키고, 등속조인트의 안정된 작동성 및 내구성을 확보할 수 있도록 한 트라이포드 등속조인트 구조 및 롤러어셈블리의 조립방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 트라이포드 등속조인트 구조에 있어서,

하우징의 트랙과 스파이더의 트러니언 사이에 배치된 인너롤러 및 아웃터롤러와; 상기 아웃터롤러의 외측면 중앙부위에 아웃터롤러의 원주방향을 따라 형성된 롤러홈과; 상기 인너롤러와의 접촉면적을 줄이도록 트러니언의 표면에 형성된 다수의 리세스; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조를 제공한다.

트라이포드, 등속조인트, 트랙, 스파이더, 롤러, 트러니언, 롤러홈, 리세스

Description

트라이포드 등속조인트 구조 및 롤러어셈블리의 조립방법{Structure for tripod constant velocity joint and method for assembling of roller assembly}

도 1은 본 발명에 따른 트라이포드 등속조인트 구조를 나타내는 사시도.

도 2는 도 1의 하우징과 스파이더의 결합상태를 나타내는 단면도.

도 3은 도 2의 일부 확대한 구성도.

도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도.

도 5a는 본 발명에 따른 인너롤러를 나타내는 평면도.

도 5b는 도 5a의 Z-Z선을 따라 취한 단면도.

도 5c는 도 5b의 F부를 나타내는 확대단면도.

도 5d는 도 5a의 V-V선을 따라 취한 단면도.

도 6은 본 발명의 트러니언의 구조를 나타내는 장치구성도.

도 7은 도 6의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도.

도 8은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도.

도 9은 도 6의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 취한 단면도.

도 10는 도 1의 스파이더를 나타내는 평면도.

도 11은 본 발명에 따른 롤러어셈블리의 조립방법을 나타내는 장치구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스터브샤프트 3 : 하우징

5 : 트랙 5a : 경사방지용 턱

7 : 하프샤프트 9 : 스파이더

11 : 트러니언 13 : 인너롤러

13a : 걸림턱 13b : 챔퍼부

15 : 아웃터롤러 17 : 니들베어링

19 : 롤러홈 21 : 리세스

23 : 원호부 M : 와이드앵글부

N : 네로우앵글부 29 : 네크부

일반적으로, 트라이포드 등속조인트는 스터브샤프트(stub shaft)에 일체로 연결된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 삽입되고 하프샤프트(half shaft)에 스플라인 결합되는 스파이더에 의해 동력을 전달하도록 되어 있으며, 상기 스파이더의 3개의 트러니언에는 상기 하우징의 트랙과의 사이에서 발생하는 상대운동을 흡수하기 위한 롤러 및 베어링이 각각 구비되어 잇다.

트라이포드 등속조인트의 스터브샤프트와 하프샤프트가 꺽여진 경우에는, 상기 트러니언, 롤러, 베어링 및 상기 트랙 사이에서 상대운동이 발생하고, 이 상대운동에 의해 발생되는 마찰력은 하프샤프트의 축방향으로 축력을 생기게 하며, 상기 축력은 트라이포드 등속조인트의 1회전에 3번 최대치를 가지게 된다.

상기와 같은 축력은 차량의 급발진시와 같이 등속조인트에 작용하는 부하가 크거나, 조인트각이 큰 경우에 더욱 크게 발생하며, 차량의 횡방향 진동을 발생시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 트라이포드 등속조인트의 구조적 안정성을 유지하면서 아웃터롤러에 형성된 롤러홈과 트러니언에 형성된 다수의 리세스에 의해 아웃터롤러와 트랙 사이의 마찰력 및 트러니언과 인너롤러 사이의 마찰력을 극소화하여, 축력의 발생을 현저하게 저감시키고, 등속조인트의 안정된 작동성 및 내구성을 확보할 수 있도록 한 트라이포드 등속조인트 구조 및 롤러어셈블리의 조립방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 트라이포드 등속조인트 구조에 있어서,

하우징의 트랙과 스파이더의 트러니언 사이에 배치된 인너롤러 및 아웃터롤러와; 상기 아웃터롤러의 외측면 중앙부위에 아웃터롤러의 원주방향을 따라 형성된 롤러홈과; 상기 인너롤러와의 접촉면적을 줄이도록 트러니언의 표면에 형성된 다수의 리세스; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 트라이포드 등속조인트 구조를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 하우징과 스파이더의 결합상태를 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2의 일부 확대한 구성도이고, 도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 취한 단면도이고, 도 5a는 본 발명에 따른 인너롤러를 나타내는 평면도이고, 도 5b는 도 5a의 Z-Z선을 따라 취한 단면도이고, 도 5c는 도 5b의 F부를 나타내는 확대단면도이고, 도 5d는 도 5a의 V-V선을 따라 취한 단면도이고, 도 6는 본 발명의 트러니언의 구조를 나타내는 장치구성도이고, 도 7은 도 6의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도이고, 도 8은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도이고, 도 9은 도 6의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 취한 단면도이며, 도 10는 도 1의 스파이더를 나타내는 입체도이다.

본 발명은 축간의 조인트각에 상관없이 등속전동이 이루어지는 트라이포드 등속조인트 구조에 관한 것이다.

본 발명은 아웃터롤러(15) 외측면 중앙부위에 원주방향을 따라 롤러홈(19)이 형성되고, 트러니언(11)의 표면에 다수의 리세스(21)가 형성됨으로써, 축간의 조인트각이 형성된 경우 트랙(5), 롤러(13,15) 및 트러니언(11) 사이의 상대운동에 의해 발생된 마찰력을 저감시키도록 한 점에 주안점이 있다.

도 1 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 트라이포드 등속조인트는 스터브샤프트(1)에 연결된 하우징(3)의 트랙(5)과 하프샤프트(7)의 끝단에 형성된 스파이더(9)의 트러니언(11) 사이에 배치된 인너롤러(13) 및 아웃터롤러(15)와, 상기 인너롤러(13)와 아웃터롤러(15) 사이에 구비된 니들베어링(17)으로 구성되어 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 아웃터롤러(15)의 롤러홈(19)은 아웃터롤러(15)의 회전중심축(X)에 평행한 단면상에서 상기 아웃터롤러(15)를 양분하는 구분선(Y)의 양쪽으로 각각 형성된 두 원호부(23)의 연결부분에 의해 이루어지고, 상기 원호부(23)의 반경중심(CP)은 상기 원호부(23)와 트랙(5)의 접촉점에 수직하게 상기 접촉점으로부터 상기 구분선(Y)을 연결하는 선분(L)의 1/4~3/4(RN)의 범위 내에 위치한다.

또한, 상기 두 원호부(23)의 반경중심은 상기 구분선(Y)을 기준으로 대칭되게 위치하여 상기 두 원호부가 상기 구분선을 기준으로 대칭되게 형성되어 있다.

따라서, 상기 원호부(23)와 트랙(5)의 접촉점과 상기 구분선(Y)을 각각 연결하는 두 선분(L)은 상기 구분선(Y)에서 만나게 되며, 이는 상기 하우징(3)의 트랙(5)의 회전반경(R₀)이 상기 아웃터롤러(15)와 접촉하는 부위에서 일정하며, 그 회전 반경(R₀)의 중심점은 상기 두 선분(L)과 구분선(Y)의 교점이 됨을 의미한다.

이때, 상기 원호부(23)의 회전반경(R1)은 트랙(5)의 회전반경(R₀)보다 작고, P는 트랙(5)의 내주면과 아웃터롤러(15)의 외주면에 형성된 원호부(23)의 접촉각이다.

실질적으로 상기 롤러홈(19)은 상기한 두 원호부(23)가 결정되는 아웃터롤러(15)의 단면을 아웃터롤러(15)의 회전중심축(X)을 기준으로 회전시킴으로써 아웃터롤러(15)의 외주면에 형성된다.

상기 롤러홈(19)에 의해 하나의 아웃터롤러(15)는 하우징(3)의 트랙(5)과 4개의 위치(접촉점)에서 지지될 수 있는 상태로 안정감을 유지하게 되며, 상기 롤러홈(19)에는 오일이 포함되어 있어서, 상기 아웃터롤러(15)와 트랙(5) 사이의 윤활을 원활하게 한다.

상기와 같이 하우징(3)의 트랙(5)과 아웃터롤러(15) 사이의 접촉면적의 축소 및 롤러홈(19)에 유지되는 오일에 의한 윤활성능 향상은 결과적으로 트랙(5)과 아웃터롤러(15) 사이의 마찰력을 저감시켜서, 트라이포드 등속조인트가 동력을 전달할 때 발생되는 축력을 저감시키게 한다.

도 5a 내지 도 5d에 도시한 바와 같이, 본 발명의 인너롤러(13)의 내주면 하단에 원주방향을 따라 일정각도로 한쌍의 걸림턱(13a)이 서로 마주보게 각각 형성되어 있고, 한쌍의 걸림턱(13a) 사이에 원주방향을 따라 일정각도로 한쌍의 챔퍼부(13b)가 서로 마주보게 각각 형성되어 있다.

상기 하우징(3)의 트랙(5)은 두개의 원이 만나서 형성된 롤러홈(19)과 달리 하나의 원으로 형성되므로 단조시의 성형성 및 측정이 용이하고, 조인트 작동각 하에서 큰 하중의 토크가 가해지더라도 롤러어셈블리는 트랙(5)의 바깥쪽(반경방향 기준)에 형성된 경사방지용 턱(5a)에 의해 기울어짐이 거의 없이 상기 구분선(Y)상을 안정된 자세로 구름운동함으로써 조인트의 축력을 저감시키는데 크게 기여하게 된다.

도 6에 도시한 바와 같이, 인너롤러(13)와 접촉하는 트러니언(11)의 형상이 타원형이고, 장축(a)과 단축(b)이 일정한 비율을 갖는다.

도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 트러니언(11)의 리세스(21)(recess)는 상기 트러니언(11)의 피치원(pitch circle;PC)에 접하는 횡단면 상에서 트러니언(11)의 회전방향을 따라 형성된 와이드앵글부(M)(wide angle part)와, 상기 트러니언(11)의 회전방향에 수직한 방향으로 형성되고 상기 와이드앵글부(M) 보다 좁게 형성된 네로우앵글부(N)(narrow angle part)의 사이에 형성된다.

상기 와이드앵글부(M)와 네로우앵글부(N)는 트러니언(11)의 중심축으로부터 동일한 회전반경에 의해 형성된다.

즉, 상기 횡단면상에 트러니언(11)의 중심축을 중심으로 하고 상기 와이드앵글부(M)와 네로우앵글부(N)의 외곽을 형성하도록 형성된 원(CL)에서, 상기 와이드앵글부(M)와 네로우앵글부(N) 사이 부분을 상기 원(CL)의 내측으로 함몰시켜서 상기 리세스(21)를 형성하도록 한 것이다.

상기 와이드앵글부(M)는 트러니언(11)의 회전면(PZ)을 중심으로 양쪽으로 일 정각도의 범위에서 동일한 회전반경에 의해 형성되고, 네로우앵글부(N)는 트러니언의 회전면에 수직한 면(PX)을 중심으로 양쪽으로 일정한 각도 범위에서 동일한 회전반경에 의해 형성되게 된다.

이때, 와이드앵글부(M)의 각도는 네로우앵글부(N)보다 크고, M'은 상기 트러니언(11)의 회전면(PZ)을 중심으로 양쪽으로 형성된 두개의 리세스(21)가 이루는 각도이며, 각도비(M’/M)가 0.80 미만일 경우에는 와이드 앵글부(M)의 폭이 넓어지는 만큼 상대적으로 리세스(21) 폭이 좁아지고 조립시 걸림턱(13a)과의 간섭으로 조립성이 나빠지고, 1.08 초과할 경우에는 와이드 앵글부 폭이 너무 좁아져서 접촉응력이 증가하므로, 상기 각도비를 0.8~1.08 로 하는 것이 바람직하다.

도 7에 도시한 바와 같이, 트러니언(11)의 측면형상은 X-X축을 중심으로 회전시킨 동일한 형상에서 빗금친 E부분을 삭제하여 라운드처리함으로써, 단조시 금형 수명 및 양산성을 향상시킬 수 있고, 롤러어셈블리의 조립시 조립성이 용이하며, 조인트 고절각시 롤러어셈블리의 자세를 안정화시켜 NVH 성능 향상에 기여할 수 있다.

물론, 상기 리세스(21)는 상기 와이드앵글부(M)와 네로우앵글부(N)에 의해 그 형성범위가 결정된다.

상기 트러니언(11)은 상기 와이드앵글부(M)와 네로우앵글부(N)에서만 상기 인너롤러(13)에 접촉하고, 상기 리세스(21)는 상기 인너롤러(13)와의 사이에 공간을 형성하여 여기에 윤활에 필요한 오일을 함유할 수 있게 된다.

따라서, 상기 트러니언(11)과 인너롤러(13) 사이에 접촉면적이 크게 줄고, 상기 트러니언(11)과 인너롤러(13) 사이의 윤활성능이 충분히 확보되어, 결과적으로 트라이포드 등속조인트의 동력전달시 상기 트러니언(11)과 인너롤러(13) 사이의 마찰력을 크게 저감시켜 축력의 발생을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

트라이포드 등속조인트가 동력을 전달할 때 작용하는 하중의 대부분은 상기 트러니언(11)의 와이드앵글부(M) 쪽에서 지지하게 되고, 상기 네로우앵글부(N)는 상기 리세스(21)에 의해 취약해질 수도 있는 인너롤러(13)와 트러니언(11)의 결합상태를 안정적으로 유지하도록 하는 역할 주로 한다.

즉, 리세스(21)에 의해 인너롤러(13)와 트러니언(11) 사이의 접촉면적을 줄이면서도 인너롤러(13)와 트러니언(11)의 안정된 결합상태를 확보할 수 있도록 하기 위해 네로우앵글부(N)를 형성하는 것이다.

한편, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 트러니언(11)의 네크부(29)는 트러니언(11)의 회전방향을 따라 장축이 형성되는 타원형 단면으로 형성되였다.

이는 동일한 회전력을 전달하는 경우, 네크부(29)가 단순한 원형단면으로 형성된 경우에 비하여 타원형 단면으로 형성되면 네크부(29)의 중량을 상대적으로 저감시킬 수 있기 때문이다.

이와 같이 구성된 롤러어셈블리의 조립방법을 설명하면 다음과 같다.

도 11a 내지 도11c는 본 발명에 따른 롤러어셈블리의 조립방법을 나타내는 장치구성도이다.

1) 트러니언(11)의 정면에서 롤러어셈블리를 일정각도로 기울인 상태로 인너롤러(13)의 아래쪽 걸림턱(13a)이 트러니언(11) 네크부(29)의 상단부와 구면이 만 나는 R부에 맞닿도록 한다.(도 11a참조)

이때, 조립조건은 W/2는 최대 조인트각(J)보다 크고, D1은 D2보다 크며, 챔퍼부(13b)의 길이(L)은 K1~K의 범위에 있다.

상기 D1은 인너롤러(13)의 내경이고, D2는 인너롤러(13)의 내주면에 형성된 걸림턱(13a) 사이의 내경이고, 도 8에서 K1은 트러니언(11)의 회전면(PZ)과 이에 수직한 면(PX) 사이의 4분원호의 선분이고, K는 서로 마주보는 리세스(21) 사이의 거리이다.

2) 도 11a에서 인너롤러(13) 하단부의 걸림턱(13a)과 트러니언(11)의 R부가 만나는 점을 중심으로 롤러어셈블리를 회전시켜 끼운다. 이때, 마주보는 반대측 인너롤러(13)의 하단부의 걸림턱(13a)이 트러니언(11)의 구면에 걸릴 경우에 약간의 힘을 가하여 압입한다.(도 11b 참조)

다음, 조립시 회전중심은 트러니언(11) 구면과 인너롤러(13)의 내주면이 서로 만나는 점이 이동하면서 롤러어셈블리가 조립된다.

3) 일단 롤러어셈블리가 조립된 후에는 동일한 조립 조건상태가 되더라도 특정한 힘을 일부러 가하지 않는 한 이탈되지 않기 때문에, 생산라인에서 조인트 조립시 작업자의 관리가 용이하고 조립 작업성이 좋다.(도 11c 참조)

아웃터롤러(15)까지 조립된 롤러어셈블리 상태에서는 조인트의 최대 작동각이 23도로서 조립시와 동일한 구조가 나올 수 없으므로, 롤러어셈블리의 이탈방지 및 안정성을 확보할 수 있다.

본 발명의 트라이포드 등속조인트 구조는 상기 롤러홈(19)과 다수의 리세스 (21)에 의해 아웃터롤러(15)와 트랙(5) 사이의 마찰력 및 트러니언(11)과 인너롤러(13) 사이의 마찰력을 현저하게 저감시킴으로써, 트라이포드 등속조인트가 동력을 전달할 때 발생하기 쉬운 축력의 발생을 효과적으로 저감시킬 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 트라이포드 등속조인트 구조 및 롤러어셈블리의 조립방법에 의하면, 트라이포드 등속조인트의 구조적 안정성을 유지하면서 아웃터롤러에 형성된 롤러홈과 트러니언에 형성된 다수의 리세스에 의해 아웃터롤러와 트랙 사이의 마찰력 및 트러니언과 인너롤러 사이의 마찰력을 극소화하여, 축력의 발생을 현저하게 저감시키고, 등속조인트의 안정된 작동성 및 내구성을 확보할 수 있다.

또한, 상기 롤러홈 및 리세스에 유지되는 오일에 의한 윤활성능을 향상시킬 수 있고, 트러니언의 네크부의 단면을 타원형으로 함으로써 중량을 상대적으로 저감시킬 수 있다.

Claims

트라이포드 등속조인트 구조에 있어서,

하우징(3)의 트랙(5)과 스파이더(9)의 트러니언(11) 사이에 배치된 인너롤러(13) 및 아웃터롤러(15)와;

상기 아웃터롤러의 외측면 중앙부위에 아웃터롤러의 원주방향을 따라 형성된 롤러홈(19)과;

상기 인너롤러와의 접촉면적을 줄이도록 트러니언의 표면에 형성된 다수의 리세스(21);

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 인너롤러의 내주면 하단에는 원주방향을 따라 일정각도로 형성된 한쌍의 걸림턱이 서로 마주보게 형성된 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 아웃터롤러(15)의 롤러홈(19)은

상기 아웃터롤러의 회전중심축(X)에 수직한 단면상에서 상기 아웃터롤러를 양분하는 구분선(Y)의 양쪽으로 각각 형성된 두 원호부(23)의 연결부분에 의해 이루어지고,

상기 원호부의 반경중심은 상기 원호부와 트랙의 접촉점에 수직하게 상기 접촉점으로부터 상기 구분선을 연결하는 선분(L)에 위치하는 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 트러니언의 리세스(21)는

상기 트러니언의 피치원(PC)에 접하는 횡단면 상에서, 트러니언의 회전방향을 따라 형성된 와이드앵글부(M)와, 상기 트러니언의 회전방향에 수직한 방향으로 형성되고 상기 와이드앵글부보다 좁게 형성된 네로우앵글부(N) 사이에 형성되며;

상기 와이드앵글부와 네로우앵글부는 트러니언의 중심축으로부터 동일한 회전반경에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
청구항 4에 있어서,

상기 와이드앵글부(M) 및 상기 와이드앵글부를 사이에 두고 서로 인접한 두개의 리세스가 이루는 각도(M')의 비가 0.80~1.08인 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
청구항 1에 있어서,

상기 트러니언은 회전방향을 따라 장축이 형성되는 타원형 단면으로 형성된 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
청구항 1에 있어서, 상기 트러니언의 회전중심축에 수직한 축(X-X)을 중심으로 트러니언의 동일한 형상에서 일정부분이 라운딩 처리된 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
트라이포드의 롤러어셈블리의 조립방법에 있어서,

상기 롤러어셈블리를 소정 각도로 기울인 상태로 인너롤러의 하단에 서로 마주보게 형성된 한쌍의 걸림턱 중 하나가 트러니언의 네크부의 상단과 구면이 만나는 R부에 맞닿게 하는 단계와;

상기 걸림턱과 R부가 만나는 점을 중심으로 롤러어셈블리를 회전시켜 끼우는 단계와;

상기 걸림턱 중 다른 하나가 트러니언의 구면에 걸릴 경우에 일정한 힘을 가하여 압입하는 단계;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 트라이포드의 롤러어셈블리의 조립방법.