KR20080016189A - 등속 조인트 - Google Patents

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KR20080016189A
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Abstract

본 발명은 하우징(10)과 클램프(20)에 의해 상기 하우징(10)에 고정되며 외부를 감싸는 굴곡진 부스(30) 내부에 차축(40)과 샤프트(150)가 조인트 결합하는 등속 조인트에 있어서, 상기 샤프트(150)의 내부에 원통형의 공간부(151)와 상기 공간부(151)와 연결되어 외부로 개구된 드레인(152)이 형성되어 있으며, 상기 공간부(151) 내부에 상기 하우징(10) 및 부스(30)의 내압 변화에 따라 상기 공간부(151) 내부에서 슬라이딩 운동하여 상기 하우징(10) 내부로 개구된 공간부(151)의 체적을 변경시키는 가변부(160)가 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하여,
부스 내부 압력을 일정하게 유지하여 부스의 함몰과 부스 내부의 그리스 및 공기의 유출을 방지하여 제품의 내구성 및 상품성을 향상시키는 등속 조인트에 관한 것이다.
등속 조인트

Description

등속 조인트 {Constant velocity joint}
도 1은 일반적인 등속 조인트의 장착 구성도,
도 2는 종래 기술에 의한 등속 조인트의 구성도,
도 3은 종래 기술에 의한 등속 조인트의 작동 상태도,
도 4는 본 발명에 의한 등속 조인트의 구성도,
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 등속 조인트의 작동 상태도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
10: 하우징 20 : 클램프
30 : 부스 40 : 차축
50, 150 : 샤프트 151 : 공간부
160 : 가변부 161 : 스프링
162 : 피스톤
본 발명은 등속 조인트에 관한 것으로, 샤프트 내에 부스 및 하우징 내부 체적을 조절할 수 있는 가변부를 장착하여, 부스 내부 압력을 일정하게 유지하여 부스의 함몰과 부스 내부의 그리스 및 공기의 유출을 방지하여 제품의 내구성 및 상품성을 향상시키는 등속 조인트에 관한 것이다.
자동차의 동력 전달 장치는 엔진에서 발생한 동력을 구동 바퀴까지 전달하는 일련의 장치로써, 엔진에서 발생하는 동력이 변속기를 통하여 증감되어 차축과 연결된 차동 장치로 전달되고, 차동 기어 장치에 의해 차축이 회전을 하게 되면 차축 단부에 결합된 구동 바퀴가 회전하여 자동차가 구동된다.
자동차 엔진 동력은 변속기를 거쳐 추진축(propeller shaft 또는 drive shaft)에 의해 바퀴까지 전달되는데, 요철 도로의 주행시 차축의 상하 변위이동 때문에 추진축 길이의 신축이 필요하고, 변속기와의 각도 변동시 엔진 동력을 차축에 원활하게 전달하기 위하여, 추진축 양 끝에 자재 이음(universal joint)이 설치되고, 추진축 중간 부분에는 슬립 요크가 설치된다.
상기 자재 이음의 종류로는 훅 조인트(Hook's joint)와 등속 조인트(CVJ;Constant Velocity Joint)가 있다. 훅 조인트는 승용차를 비롯하여 대형차에 이르기까지 광범위하게 사용되고 있으며, 통상적으로 FR자동차의 추진축에 널리 사용되고 있는 반면, 등속 조인트는 FF자동차의 구동 액슬에 주로 사용되는 것으로 드옥 조인트에 의해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
등속 조인트는 구동축과 수동축과의 동력 전달에서 회전 속도의 변동없이 두축의 접점을 축의 교차각의 2등분 선상에 있게 하여 등속으로 동력을 전달하는 장점이 있어 앞바퀴 굴림식 구동과 뒷바퀴 굴림식 독립 현가 방식 등, 큰 각도로 동력을 전달하는 부분에 사용된다.
이하 첨부된 도면에 의해 종래 등속 조인트의 구성 및 문제점에 대하여 알아본다.
도 1은 일반적인 등속 조인트의 장착 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 등속 조인트의 구성도이며, 도 3은 종래 기술에 의한 등속 조인트의 작동 상태도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차축(40)은 차동장치(2)와 연결되고 샤프트(50)는 구동바퀴(3)에 연결되며, 등속 조인트(1)는 엔진에서 발생한 동력이 변속기에 의해 증감되어 차동장치(2)로 전달되면, 차동장치(2)에서 구동바퀴(6)로 동력을 전달하는 역할을 한다.
따라서 샤프트(50)와 차축(40)을 연결하는 등속 조인트(1)는 구동바퀴(3)와 노면과의 마찰에 의해 발생하는 진동과 비틀림을 방지하는 역할을 한다.
도 2 및 도 3에서 도시하는 바와 같이 종래의 등속 조인트는 하우징(10)과 클램프(20)에 의해 상기 하우징(10)에 고정되며 외부를 감싸는 굴곡진 부스(30) 내부에 차축(40)과 샤프트(50)가 조인트부(70)에 의해 결합하는 구조를 가진다.
상기와 같은 종래의 등속 조인트의 경우, 현가 장치와 조향 장치의 영향으로 프로트 서스펜션이 변화시 조인트부(70)의 슬라이딩(도 3의 S)에 의해 조인트부(70)가 부스(30) 내부에서 펌프처럼 작동하여 상기 부스(30) 내부 압력은 상승 및 하강을 반복하게 된다.
일반적인 등속 조인트의 경우 변속기 측에 장착되어 구조상으로 엔진으로부터 열을 받게 된다. 따라서 상기 등속 조인트에 사용되는 부스(30)는 내열 재질로 형성되어 있으나 부스(30) 내부의 그리스 및 공기 측으로부터의 발열을 차단할 수 없어 부스(30) 내부의 온도 증가로 인해 내부 공기가 팽창하여 압력을 상승시키게 된다. 더욱이 부스(30) 내부의 그리스 수분성분이 증발하는 경우 그리스 체적이 증가하여 부스(30)내 압력은 비약적으로 상승하게 된다.
상기와 같은 현상이 발생시, 부스(30) 내부 공기는 상승된 압력에 의해 클램프(20) 밖으로 유출(도 3의 F)되지만 외부 공기가 부스(30) 내부로 유입되지는 못 하여 부스(30) 내부 압력은 외부 압력(대기압)보다 하강하여 상기 부스(30)가 함몰하는 문제점이 발생하게 된다.
이러한 부스(30)의 함몰은 샤프트(50)의 정상 복원력 및 부스(30)의 내압을 감소시켜 그리스의 충전 공간을 축소시킴에 따라 전체적인 하우징(10) 및 부스(30) 내부의 체적 축소에 의해 그리스의 누유를 유발하게 되며 심한 경우 조인트부(70)의 이탈을 유도하는 경우도 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 등속 조인트 샤프트 내에 부스 및 하우징 내부 체적을 조절할 수 있는 가변부를 장착하여 부스 내부 압력을 일정하게 유지하여 부스의 함몰과 부스 내부의 그리스 및 공기의 유출을 방지하여 제품의 내구성 및 상품성을 향상시키는 등속 조인트를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 하우징과 클램프에 의해 상기 하우징에 고정되며 외부를 감싸는 굴곡진 부스 내부에 차축과 샤프트가 조인트 결합하는 등속 조인트에 있어서, 상기 샤프트의 내부에 원통형의 공간부와 상기 공간부와 연결되어 외부로 개구된 드레인이 형성되어 있으며, 상기 공간부 내부에 상기 하우징의 내압의 변화에 따라 상기 공간부 내부에서 슬라이딩 운동하여 상기 하우 징 내부로 개구된 공간부의 체적을 변경시키는 가변부가 형성되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명의 구성을 상세히 설명한다. 다만 종래 기술과 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
도 4는 본 발명에 의한 등속 조인트의 구성도이다.
도 4에서 도시하는 바와 같이, 본 발명은 하우징(10)과 클램프(20)에 의해 상기 하우징(10)에 고정되며 외부를 감싸는 굴곡진 부스(30) 내부에 차축(40)과 샤프트(150)가 조인트 결합하는 등속 조인트에 있어서, 상기 샤프트(150)의 내부에 원통형의 공간부(151)와 상기 공간부(151)와 연결되어 외부로 개구된 드레인(152)이 형성되어 있으며, 상기 공간부(151) 내부에 상기 하우징(10) 및 부스(30)의 내압 변화에 따라 상기 공간부(151) 내부에서 슬라이딩 운동하여 상기 하우징(10) 내부로 개구된 공간부(151)의 체적을 변경시키는 가변부(160)가 형성되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 샤프트(150)의 내부에 원통형의 공간부(151)가 형성되어 상기 하우징(10)측으로 개구 되어 있으며 반대편으로 상기 공간부(151)와 연결된 소 직경의 드레인(152)이 형성되어 상기 공간부(151) 내부로 외부 공기의 출입이 가능하여 상기 공간부(151)내 압력은 대기압을 유지하게 된다.
상기 공간부(151) 내부에는 공간부(151) 내에서 슬라이딩 운동하며 상기 하우징(10) 내부로 개구된 공간부(151) 체적을 상기 하우징(10) 및 부스(30)의 내압 변화에 따라 변경시킬 수 있는 가변부(160)가 형성되는데, 상기 가변부(160)의 일 예로 스프링(161)과 피스톤(162)으로 구성된 가변부(160)를 형성하여 실시할 수 있다.
이러한 경우, 상기 스프링(161)은 이완된 상태로 장착되어 상기 하우징(10) 및 부스(30)의 내압 증가시, 수축에 의해 상기 내압에 반하는 탄성력을 발휘하여, 상기 하우징(10) 및 부스(30)의 내압에 대해 반발력을 가지도록 장착된다.
또한 상기 스프링(161)의 일 끝단부에 피스톤(162)이 장착되는데 상기 피스톤(162)은 상기 공간부(151)에 대응하는 직경을 가지는 탄성을 가지는 경성 고무등의 재질로 형성되어, 상기 하우징(10) 및 부스(30) 내부의 압력 변화에 따라 상기 공간부(151) 내에서 왕복 운동하며 상기 하우징(10) 방향으로 개구된 공간부(151)의 체적을 조절한다.
이하 본 발명의 작동 및 효과를 설명한다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 등속 조인트의 작동 상태도이다.
도 4 및 도 5에서 도시하는 바와 같이 정상적인 등속 조인트의 작동시 상기 스프링(160) 및 피스톤(162)의 위치는 공간부(151)의 개구부와 S1의 간격을 유지하며 위치하고 있다.
도 4 및 도 6에서 도시하는 바와 같이 상기 하우징(10) 및 부스(30) 내부의 내압이 증가하게 되어 증가한 부압이 스프링(161)을 압축시키는 방향으로 상기 피스톤(162) 상에 작용한다.
상기 스프링(161)의 탄성력보다 하우징(10) 및 부스(30) 내부의 압력이 커지게 되면, 상기 압력에 의해 스프링(161)을 압축시키며 피스톤(162)이 공간부(151) 내에서 슬라이딩 이동하여, 스프링(161) 및 피스톤(162)의 위치는 공간부(151)의 개구부와 S2의 간격을 유지하게 된다.
따라서 상기 하우징(10) 및 부스(30) 내부의 체적은 피스톤(161)이 이동한 체적, 즉 [S2 - S1] x [공간부(151)의 내부면적] 만큼 증가하게 되어, 상기 하우징(10) 및 부스(30)의 내부 온도가 상승하는 경우에도 상기의 체적 증가로 인해 부스(30) 및 하우징(10)의 내부 압력이 상승하는 것을 방지하게 된다.
즉 보일 샤를의 법칙에 의하면,
PV / T = const., P = T/V x const.
이므로, 온도(T)가 상승하더라도 부피(V)의 증가시 압력(P)의 상승을 방지할 수 있기 때문이다.
따라서 상기의 구조에 의해 상기 부스(30) 내부의 압력을 일정하게 유지하여 부스(30) 외부로의 공기 및 그리스의 유출을 방지하여 조인트의 파손 및 부스(30) 의 함몰 및 팽창을 방지하는 효력을 발휘한다.
또한 종래에는 상기 문제점의 해결을 위해 강성 보강용 특수부스를 사용하는 경우도 있었으나 이러한 특수부스의 사용을 대체하여 특수부스 사용에 의한 문제점을 제거하고 투자비를 절감할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 등속 조인트 하우징 및 부스 내부의 체적을 조절할 수 있는 가변부를 장착하여 부스 내부 압력을 일정하게 유지함으로써 부스의 함몰을 억제하고, 부스 내부의 그리스 및 공기의 유출을 방지하여 부스 및 조인트 구성요소의 파손을 방지하고 제품의 내구성 및 상품성을 향상시키는 효력을 발휘하는 발명이다.

Claims (2)

  1. 하우징과 클램프에 의해 상기 하우징에 고정되며 외부를 감싸는 굴곡진 부스 내부에 차축과 샤프트가 조인트 결합하는 등속 조인트에 있어서,
    상기 샤프트의 내부에 원통형의 공간부와 상기 공간부와 연결되어 외부로 개구된 드레인이 형성되어 있으며,
    상기 공간부 내부에 상기 하우징 및 상기 부스의 내압 변화에 따라 상기 공간부 내부에서 슬라이딩 운동하여 상기 하우징 내부로 개구된 공간부 체적을 변경시키는 가변부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 등속 조인트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가변부는 상기 공간부 내부에 설치되어 상기 하우징의 내압에 반하여 탄성력을 작용하는 가지는 스프링과 상기 스프링의 일 끝단부에 부착되고 상기 공간부에 대응하는 직경을 가지며 상기 공간부 내부에서 슬라이딩 운동하는 피스톤으로 구성되는 것을 특징으로 하는 등속 조인트.
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