KR20080001771A - 트라이포드 등속조인트 - Google Patents

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KR20080001771A
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Abstract

본 발명은 트라이포드 등속조인트 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트라이포드 등속조인트의 구조적 안정성을 유지하면서 트러니언과 인너롤러 사이에서 발생하는 마찰력을 극소화하여, 축력의 발생을 현저하게 저감시키고, 등속조인트의 안정된 작동성 및 내구성을 확보할 수 있도록 한 트라이포드 등속조인트 구조에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 상기 트러니언의 피치원(PC)에 접하는 횡단면 상에서, 상기 트러니언의 형상은 트러니언의 회전방향을 따라 형성된 와이드앵글부(M)와, 상기 트러니언의 회전방향에 수직한 방향으로 형성되고 상기 와이드앵글부보다 좁게 형성된 네로우앵글부(N)와, 상기 와이드앵글부 및 네로우앵글부 사이에 형성된 리세스로 구성되며;
상기 와이드앵글부와 네로우앵글부는 상기 회전방향으로 장축이 형성되고 상기 회전방향에 수직한 방향으로 단축이 형성된 타원 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조를 제공한다.
트라이포드, 등속조인트, 트랙, 스파이더, 롤러, 트러니언, 리세스

Description

트라이포드 등속조인트 구조{Structure for tripod constant velocity joint and method for assembling of roller assembly}
도 1은 본 발명에 따른 트라이포드 등속조인트 구조를 나타내는 사시도이고,
도 2는 도 1의 하우징과 스파이더의 결합상태를 나타내는 단면도이고,
도 3은 도 1의 스파이더를 나타내는 정면도이고,
도 4는 도 3의 X-X선을 따라 취한 단면도이고,
도 5는 도 3의 Z-Z선을 따라 취한 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 트러니언의 일실시예로서, 도 3의 A부를 나타내는 확대도이고,
도 7은 본 발명에 따른 트러니언의 다른 실시예로서, 도 3의 A부를 나타내는 확대이고,
도 8은 본 발명에 따른 인너롤러 및 트러니언의 접촉형상을 나타내는 일부발췌단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 스터브샤프트 3 : 하우징
5 : 트랙 7 : 하프샤프트
9 : 스파이더 11 : 트러니언
13 : 인너롤러 15 : 아웃터롤러
17 : 니들베어링 21 : 리세스
M : 와이드앵글부 N : 네로우앵글부
본 발명은 트라이포드 등속조인트 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트라이포드 등속조인트의 구조적 안정성을 유지하면서 트러니언과 인너롤러 사이에서 발생하는 마찰력을 극소화하여, 축력의 발생을 현저하게 저감시키고, 등속조인트의 안정된 작동성 및 내구성을 확보할 수 있도록 한 트라이포드 등속조인트 구조에 관한 것이다.
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 있다.
트라이포드 등속조인트의 스터브샤프트와 하프샤프트가 꺽여진 경우에는, 상기 트러니언, 롤러, 베어링 및 상기 트랙 사이에서 상대운동이 발생하고, 이 상대 운동에 의해 발생되는 마찰력은 하프샤프트의 축방향으로 축력을 생기게 하며, 상기 축력은 트라이포드 등속조인트의 1회전에 3번 최대치를 가지게 된다.
상기와 같은 축력은 차량의 급출발시와 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, 트러니언의 반경방향 단면을 타원형으로 형성함으로써, 트러니언과 인너롤러 사이의 마찰력을 극소화하여, 축력의 발생을 현저하게 저감시키고, 등속조인트의 안정된 작동성 및 내구성을 확보할 수 있도록 한 트라이포드 등속조인트 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하우징의 트랙과 스파이더의 트러니언 사이에 배치된 인너롤러 및 아웃터롤러를 포함하는 트라이포드 등속조인트 구조에 있어서,
상기 트러니언의 피치원(PC)에 접하는 횡단면 상에서, 상기 트러니언의 형상은 트러니언의 회전방향을 따라 형성된 와이드앵글부(M)와, 상기 트러니언의 회전방향에 수직한 방향으로 형성되고 상기 와이드앵글부보다 좁게 형성된 네로우앵글 부(N)와, 상기 와이드앵글부 및 네로우앵글부 사이에 형성된 리세스로 구성되며;
상기 와이드앵글부와 네로우앵글부는 상기 회전방향으로 장축이 형성되고 상기 회전방향에 수직한 방향으로 단축이 형성된 타원 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트러니언은 상기 인너롤러의 내측면에 곡면접촉하되, 상기 트러니언의 접촉면은 회전방향의 정단면(Y-Y선을 따라 취한 단면)상에서 회전방향(피치원의 접선방향)으로 장축(f)이 형성되고 반경방향(피치원의 법선방향)으로 단축(g)이 형성된 타원형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단축(g)의 길이는 장축의 길이(f)의 0.990~0.998배 인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 트러니언은 상기 인너롤러의 내측면에 곡면접촉하되, 상기 트러니언의 접촉면은 회전방향의 정단면(Y-Y선을 따라 취한 단면)상에서 저널센터(O)에서 양측으로 옵셋된 센터(O1,O2)를 중심으로 반경 Rd를 가지며, 상기 저널센터(O)를 중심으로 직경 D를 갖는 원(CL1)의 내부에 접하는 두 원(CL2)에 의해 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반경 Rd는 (0.990~0.998)D/2 배인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인너롤러(13)의 내주면은 반경방향으로 오목하게 만곡형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
첨부한 도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 트라이포드 등속조인트 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명은 축간의 조인트각에 상관없이 등속전동이 이루어지는 트라이포드 등속조인트 구조에 관한 것이다.
본 발명은 트러니언의 반경방향 단면을 타원형으로 함으로써, 축간의 조인트각이 형성된 경우 인너 롤러(13) 및 트러니언(11) 사이의 상대운동에 의해 발생된 마찰력을 저감시키도록 한 점에 주안점이 있다.
도 1 내지 도 10에 도시한 바와 같이, 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.
본 발명에 따른 트러니언(11)은 스파이더(9)에서 반경방향으로 3개의 발이 반경방향으로 돌출형성되어 인너롤러(13)의 내주면에 접촉하게 되고, 인너롤러(13)와 접촉하는 트러니언(11) 곡면이 타원형을 형성한다.
즉, 상기 트러니언(11) 곡면을 회전방향의 정단면(Y-Y단면)과 트러니언(11)의 피치원(PC)에 접하는 횡단면(Z-Z단면)의 형상이 타원형을 이루게 된다.
상기 회전방향의 정단면 상에서 트러니언(11)의 가장 긴 가로길이가 직경 D이고, Z-Z선을 중심축으로 했을 때 상방향으로 형성되는 트러니언(11) 궤적은 타원형이고, 타원형의 장축의 길이 f는 D/2이고, 단축의 길이 g는 (0.990~0.998)f인 것이 바람직하다.
왜냐하면, 상기 단축의 길이 g가 0.990f 미만인 경우에는 조인트 고절각시 접촉면적의 감소로 접촉응력이 증가하여 내구성능을 악화시키고, 0.998f을 초과하는 경우에는 접촉면적이 증가하여 마찰저항 증가 및 진동특성을 악화시키기 때문이다.
상기 회전방향의 정단면에서 트러니언(11)의 궤적은 타원형 외에 직경 D보다 작은 옵셋된 센터를 갖는 원형을 이룰 수 있다.
즉, 회전방향의 정단면 상에서 트러니언(11)의 가장 긴 가로길이가 직경 D이고, Z-Z선을 중심축으로 했을 때 상방향으로 형성된 트러니언(11)의 궤적은 원형을 이룬다.
상기 트러니언(11)의 좌측 궤적은 저널센터(O)에서 좌측으로 옵셋된 센터(O1)를 중심으로 반경 Rd를 갖는 원형(CL2)을 이루게 되고, 트러니언(11)의 우측 궤적은 저널센터(O)에서 우측으로 옵셋된 센터(O2)를 중심으로 반경 Rd를 갖는 원형(CL2)을 이루게 된다.
여기서, 상기 반경 Rd은 0.982(D/2) 미만인 경우에는 조인트 고절각시 접촉면적의 감소로 접촉응력이 증가하여 내구성능을 악화시키고, 0.998(D/2)을 초과하는 경우에는 접촉면적이 증가하여 마찰저항 증가 및 진동특성을 악화시키므로, 0.982~0.998(D/2)인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 트러니언(11)의 피치원(PC)에 접하는 횡단면(Z-Z단면)의 형상이 타원형(EL)을 이루게 된다.
상기 트러니언(11)의 형상은 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)와, 상기 와이드앵글부(M) 및 네로우앵글부(N)의 사이에 형성된 리세스(21)(recess)를 포함하여 구성된다.
상기 와이드앵글부(M)와 네로우앵글부(N)는 트러니언(11)의 중심축(Y-Y선)으로 장축이 형성되고 중심축에 수직한 방향(X-X선)으로 단축이 형성된 타원형을 이루게 된다.
상기 횡단면상(Z-Z단면)에 트러니언(11)의 중심축을 중심으로 하고 상기 와이드앵글부(M)와 네로우앵글부(N)의 외곽을 형성하도록 형성된 타원(EL)에서, 상기 리세스는 와이드앵글부(M)와 네로우앵글부(N) 사이 부분을 타원(EL)의 내측으로 함몰시켜서 형성된다.
상기 와이드앵글부(M)는 네로우앵글부(N)보다 각도가 크고, 리세스(21)는 상기 와이드앵글부(M)와 네로우앵글부(N)에 의해 그 형성범위가 결정된다.
상기 트러니언(11)은 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.
또한, 상기 인너롤러(13)의 내주면은 트러니언(11)의 와이드앵글부(M) 및 네로우 앵글부(N)가 접촉하는 부분으로 기존의 직선형태(회전방향의 정단면 기준)와 달리 반경방향으로 만곡형성되어 있다.
상기 인너롤러(13)는 내주면의 상단 또는 하단에서 중심축 방향으로 오목하게 형성되되, 오목하게 들어간 깊이(W)가 0.01 미만인 경우에는 접촉면적의 감소로 인해 응력이 증가하여 내구성능이 감소하고, 0.05를 초과하는 경우에는 트러니언에 로울러를 압입하여 조립시에 어려움이 발생하므로, 0.01~0.05㎛인 것이 바람직하다.
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.
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 동력 을 전달할 때 발생하기 쉬운 축력의 발생을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 트라이포드 등속조인트 구조에 의하면, 인너롤러의 내주면에 접촉하는 트러니언이 타원형 단면으로 형성되고, 불필요한 부분을 삭제하여 트라이포드 등속조인트의 구조적 안정성을 유지하면서 트러니언과 인너롤러 사이의 마찰력을 극소화하여, 축력의 발생을 현저하게 저감시키고, 등속조인트의 안정된 작동성 및 내구성을 확보할 수 있다.

Claims (5)

  1. 하우징(3)의 트랙(5)과 스파이더(9)의 트러니언(11) 사이에 배치된 인너롤러(13) 및 아웃터롤러(15)를 포함하는 트라이포드 등속조인트 구조에 있어서,
    상기 트러니언의 피치원(PC)에 접하는 횡단면 상에서, 상기 트러니언의 형상은 트러니언의 회전방향을 따라 형성된 와이드앵글부(M)와, 상기 트러니언의 회전방향에 수직한 방향으로 형성되고 상기 와이드앵글부보다 좁게 형성된 네로우앵글부(N)와, 상기 와이드앵글부 및 네로우앵글부 사이에 형성된 리세스(21)로 구성되며;
    상기 와이드앵글부와 네로우앵글부는 상기 회전방향으로 장축이 형성되고 상기 회전방향에 수직한 방향으로 단축이 형성된 타원 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 트러니언은 상기 인너롤러의 내측면에 곡면접촉하되, 상기 트러니언의 접촉면은 회전방향의 정단면(Y-Y선을 따라 취한 단면)상에서 회전방향(피치원의 접선방향)으로 장축(f)이 형성되고 반경방향(피치원의 법선방향)으로 단축(g)이 형성된 타원형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 단축(g)의 길이는 장축의 길이(f)의 0.990~0.998배 인 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 트러니언은 상기 인너롤러의 내측면에 곡면접촉하되, 상기 트러니언의 접촉면은 회전방향의 정단면(Y-Y선을 따라 취한 단면)상에서 저널센터(O)에서 양측으로 옵셋된 센터(O1,O2)를 중심으로 반경 Rd를 가지며, 상기 저널센터(O)를 중심으로 직경 D를 갖는 원(CL1)의 내부에 접하는 두 원(CL2)에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 반경 Rd는 (0.990~0.998)D/2 배인 것을 특징으로 하는 트라이포드 등속조인트 구조.
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