KR20080037951A - 축력저감형 트라이포드 등속 조인트 - Google Patents

축력저감형 트라이포드 등속 조인트 Download PDF

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KR20080037951A
KR20080037951A KR1020060105275A KR20060105275A KR20080037951A KR 20080037951 A KR20080037951 A KR 20080037951A KR 1020060105275 A KR1020060105275 A KR 1020060105275A KR 20060105275 A KR20060105275 A KR 20060105275A KR 20080037951 A KR20080037951 A KR 20080037951A
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KR
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housing
velocity joint
spherical
roller
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KR1020060105275A
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배병철
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서한산업(주)
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Abstract

이 발명은 센터 이동량을 최소화하여 트라이포드 등속 조인트의 구조적 안정성을 유지하면서 트러니언과 하우징의 트랙사이에서 발생하는 마찰력을 극소화하여 축력의 발생을 현저하게 저감시키고, 트라이포드 등속조인트의 안정된 작동성 및 내구성을 확보할 수 있도록 하는 축력저감형 트라이포드 등속 조인트에 관한 것으로서,
엔진의 회전동력을 전달하며 내부에 그루우브가 형성되어 있는 하우징과, 상기한 하우징의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트와, 상기한 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기한 샤프트의 일단에 연결되어 상기한 하우징의 내부에 설치되며 트라이포드 타입의 트러니언이 형성되어 있는 스파이더와, 상기한 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기한 니들롤러의 외주면에 설치되는 스페리컬 롤러와, 상기한 스페리컬 롤러의 외주면에 설치되어 상기한 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키면서 하우징 트랙과의 접촉이 항상 수직 상태를 유지하는 프리링과, 상기한 니들롤러 및 스페리컬 롤러의 상단에 설치되는 스냅링을 포함하여 이루어진다.
등속조인트, 축력, 승차감, 스파이더, 하우징, 샤프트,

Description

축력저감형 트라이포드 등속 조인트{Shudderless tripod type constant velocity joint}
도 1은 일반적인 등속 조인트의 단면 구성도이다.
도 2는 일반적인 트라이포드 등속 조인트의 다른 단면 구성도이다.
도 3은 종래의 트라이포드 등속 조인트의 꺽임각이 0도일때를 나타낸 것이다.
도 4는 종래의 트라이포드 등속 조인트에 꺽임각이 A도 만큼 발생하였을때의 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 종래의 트라이포드 등속 조인트의 볼센터 이동에 의한 아우터 롤러의 회전모멘트 발생모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 종래의 트라이포드 등속 조인트의 트러니언의 볼센터 이동량을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 종래의 트라이포드 등속 조인트의 샤프트의 꺽임각이 0~ 20도까지의 센터 이동량을 표시한 그래프이다.
도 8은 종래의 트라이포드 등속 조인트의 트러니언 볼 PCD 26.5mm, 적용 하중 300Nm일 때 트러니언 볼과 인너 롤러 내측에 작용하는 하중 크기를 도시한 그래프이다.
도 9는 이 발명의 일실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속 조인트의 단면 구성도이다.
도 10은 두 물체의 미끄럼 속도 대 회전 속도 비에 따른 마찰 계수(μ)값을 나타낸 그래프이다.
도 11은 이 발명의 일실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속 조인트의 스페리컬 롤러의 단면 구성도이다.
도 12는 이 발명의 일실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속 조인트의 트러니언과 스페리컬 롤러의 클리어런스를 보여주는 단면 구성도이다.
도 13은 이 발명의 일실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속 조인트의 프리링의 단면 구성도이다.
도 14는 이 발명의 일실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속 조인트의 프리링과 스페리컬 롤러의 작동 설명도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 트러니언 12 : 프리링
13 : 스페리컬 롤러 14 : 니들 롤러
15 : 스냅링
이 발명은 등속 조인트 분야에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 센 터 이동량을 최소화하여 트라이포드 등속 조인트의 구조적 안정성을 유지하면서 트러니언과 하우징의 트랙사이에서 발생하는 마찰력을 극소화하여 축력의 발생을 현저하게 저감시키고, 트라이포드 등속조인트의 안정된 작동성 및 내구성을 확보할 수 있도록 하는 축력저감형 트라이포드 등속 조인트에 관한 것이다.
일반적으로 조인트는 회전축의 각도가 서로 다른 회전축에 회전동력(토크)을 전달하기 위한 것으로서, 동력전달 각도가 작은 추진축의 경우에는 후크 조인트, 플렉시블 조인트 등이 사용되고, 동력전달 각도가 큰 전륜 구동차의 구동축의 경우에는 등속 조인트가 사용된다.
상기한 등속 조인트는 구동축과 피동축의 교차각이 큰 경우에도 등속으로 원활하게 동력을 전달할 수 있기 때문에 독립 현가 방식의 전륜 구동차의 액슬축에 주로 사용되며, 샤프트를 중심으로 엔진측은 트라이포드 타입 조인트로 이루어지고, 샤프트를 중심으로 타이어측은 버필드 타입 조인트로 이루어진다.
도 1은 일반적인 등속 조인트의 단면 구성도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 일반적인 등속 조인트의 구성은, 샤프트(1)를 중심으로 우측(엔진측)은 트라이포드 타입 조인트로 이루어지고, 샤프트(1)를 중심으로 좌측(바퀴측)은 버필드 타입 조인트로 이루어진다.
샤프트(1)를 중심으로 우측(엔진측)에 설치되어 있는 트라이포드 타입 조인트의 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 그루우브가 형성되어 있는 하우징(2)과, 상기한 하우징(2)의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(1)와, 상기한 하우징(2)과 샤프트(1)를 연결하기 위하여 상기한 샤프트(1)의 일 단에 연결되어 상기한 하우징(2)의 내부에 설치되며 트라이포드 타입의 트러니언이 형성되어 있는 스파이더(3)와, 상기한 스파이더(3)의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러(6)와, 상기한 니들롤러(6)의 외주면에 설치되는 구면롤러(5)와, 상기한 구면롤러(5)의 외주면에 설치되어 상기한 하우징(2)과 샤프트(1)의 마찰을 감소시키는 원통롤러(4)와, 상기한 니들롤러(6) 및 구면롤러(5)의 상단에 설치되는 스트라이크 아웃트(7)와, 클립(8)과, 상기한 스파이더(3)의 측단에 설치되는 리테이너링(9)과, 상기한 하우징(2)에 일단이 연결되고 상기한 샤프트(1)에 일단이 연결되는 부트(10)와, 상기한 부트(10)를 각각 고정시키기 위한 클램핑 밴드(11, 12)를 포함하여 이루어진다.
또한, 샤프트(1)를 중심으로 좌측(타이어측)에 설치되어 있는 버필드 타입 조인트의 구성은, 상기한 트라이포드 타입 조인트의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(1)와, 상기한 샤프트(1)의 일단에 연결설치되는 인너레이스(15)와, 상기한 인너레이스(15)의 외부에 설치되는 아웃터레이스(13)와, 상기한 인너레이스(15)의 회전동력을 상기한 아웃터레이스(13)에 전달하기 위한 볼(16)과, 상기한 볼(16)을 지지하기 위한 케이지(14)와, 상기한 아웃터 레이스(13)의 외부에 설치되는 센서링(17)과, 상기한 샤프트(1)에 일단이 연결되고 상기한 아웃터 레이스(13)에 일단이 연결되는 부트(18)와, 상기한 부트(18)를 고정시키기 위한 클램핑 밴드(19, 20)를 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한 일반적인 등속 조인트의 작용은 다음과 같다.
엔진(도시되지 않음)으로부터 출력된 회전동력이 트랜스미션(도시되지 않음) 을 거쳐 하우징(2)에 전달되면 하우징(2)이 회전되며, 이러한 하우징(2)의 회전동력은 원통롤러(4), 구면롤러(5), 니들롤러(6)를 통해 스파이더(3)로 전달됨으로써 스파이더(3)에 연결되어 있는 샤프트(1)를 회전시킨다.
또한, 상기한 샤프트(1)의 회전동력은 인너레이스(15)와 볼(16)을 거쳐 아웃터 레이스(13)로 전달됨으로써 아웃터 레이스(13)에 연결되는 바퀴(도시되지 않음)를 회전시키게 된다.
이 경우에, 샤프트(1)를 중심으로 우측(엔진측)에 설치되어 있는 트라이포드 타입 조인트에서는 원통롤러(4)가 하우징(2)의 그루우브내를 슬라이딩 이동함으로써 원통롤러(4)와 연관되어 있는 샤프트(1)의 회전 각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각이 되고, 샤프트(1)를 중심으로 좌측(바퀴측)에 설치되어 있는 버필드 타입 조인트에서는 볼(16)에 의해 아웃터 레이스(13)의 회전각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각이 된다.
한편, 트라이포드 타입 조인트측의 부트(10)와 버필드 타입 조인트측의 부트(18)는 각각 트라이포드 타입 조인트와 버필드 타입 조인트의 외부를 감싸 밀봉시킴으로써 트라이포드 타입 조인트와 버필드 타입 조인트가 외부 오염물질에 의해 손상되는 것을 방지한다.
그러나, 이와 같은 종래의 트라이포드 타입 등속 조인트는, 차량의 변위에 따라 절각이 되면서 회전동력을 전달하는 과정에서 원통롤러(4)의 외경과 하우징(2)의 그루우브내에서 슬라이딩 및 마찰에 의하여 축력이 발생하게 되어 등속 조인트가 설치된 차체를 좌우 횡방향로 진동시킴으로써 운전자 및 승객의 승차감을 저하시키는 문제점이 있다.
상기한 축력은 트라이포드 타입 등속 조인트의 1회전에 3번의 최대치를 거지게 되는데, 차량의 급발진시와 같이 트라이포드 타입 등속 조인트에 작용하는 부하가 크거나 조인트각이 큰 경우에 더욱 크게 발생한다.
도 2는 종래의 트라이포드 등속 조인트의 다른 단면 구성도이다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 트라이포드 등속 조인트의 다른 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 그루우브가 형성되어 있는 하우징(2')과, 상기한 하우징(2')의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(1')와, 상기한 하우징(2')과 샤프트(1')를 연결하기 위하여 상기한 샤프트(1')의 일단에 연결되어 상기한 하우징(2')의 내부에 설치되며 트라이포드 타입의 트러니언이 형성되어 있는 스파이더(3')와, 상기한 스파이더(3')의 트러니언의 외주면에 설치되는 인너롤러(6')와, 상기한 인너롤러(6')의 외주면에 설치되는 니들롤러(5')와, 상기한 니들롤러(5')의 외주면에 설치되어 상기한 하우징(2')과 샤프트(1')의 마찰을 감소시키는 아우터롤러(4')를 포함하여 이루어진다.
도 3은 종래의 트라이포드 등속 조인트의 꺽임각이 0도일때를 나타낸 것이고, 도 4는 종래의 트라이포드 등속 조인트에 꺽임각이 A도 만큼 발생하였을때의 상태를 나타낸 것이다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 트라이포드 등속 조인트에 꺽임각이 A도만큼 발생하면, B만큼 트러니언의 볼센터가 하우징의 센터 방향으로 이동하게 된다. 이와 같이 트러니언의 볼센터의 B만큼의 이동으로 인하여, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 롤러 결합체에는 회전 모멘트가 발생하게 되고, 롤러 결합체의 회전 모멘트가 증가하게 되면, 롤러 결합체의 미끄럼 속도가 증가되고, 구름 속도는 감소하게 되어, 축력은 증가하게 된다.
도 6은 종래의 트라이포드 등속 조인트의 트러니언의 볼센터 이동량을 설명하기 위한 도면으로서, 스파이더(3')의 센터가 회전하게 되면, 트러니언의 볼센터의 이동량(B)은 다음의 식(2)와 같은 크기로 하우징 센터 방향 반경이 감소하게 된다.
B= PCD/2 - PCD/2 * COSθ (1)
상기한 식(1)에서 볼 수 있듯이 트러니언의 볼센터 이동량(B)은 PCD(Pitch Circle Diameter) 값과 꺽임각(θ)에 의해서 지배적인 영향을 받는 것을 알 수 있다. 이는 트러니언의 볼센터와 스파이더(3')의 센터가 같은 평면상에 있기 때문에 트러니언의 볼의 크기와는 무관하게 샤프트(1')의 꺽임각에 따라 동일한 센터이동량이 발생되는 원인이 된다.
이와 같이 트러니언의 볼 중심에서 하우징 중심에 대한 반경이 줄어드는 것은 트러니언의 볼과 인너롤러(6')의 접촉부위의 접촉력 증대를 불러 일으킨다. 이로 인하여, 트러니언의 볼센터의 반경 감소는 접촉력 증대와 이로인한 롤러 결합체의 회전 모멘트 증가를 일으켜서, 롤러 결합체와 하우징 트랙과의 접촉을 수직상태에서 임의의 각으로 기울어진 상태로 만들어, 축력발생을 증가시키게 되는 문제점이 있다.
도 7은 종래의 트라이포드 등속 조인트의 샤프트(1')의 꺽임각이 0~ 20도일 때의 센터 이동량을 표시한 그래프로서, 도 7의 그래프에서 알 수 있듯이, 센터 이동량이 삼각함수 형태로 증가함을 알 수 있으며, 이는 롤러 결합체에 회전 모멘트를 발생시켜 꺽임각 증가에 따라 축력이 증가하게 됨을 알 수 있다.
도 8은 종래의 트라이포드 등속 조인트의 트러니언 볼 PCD(Pitch Circle Diameter) 26.5mm, 적용 하중 300Nm일 때 트러니언 볼과 인너 롤러 내측에 작용하는 하중 크기를 도시한 그래프로서, 도 8의 그래프에서 알 수 있듯이, 샤프트(1')의 꺽임각에 따른 트러니언 볼의 접촉력의 증가는 축력 증가의 간접적 원인이 된다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 센터 이동량을 최소화하여 트라이포드 등속 조인트의 구조적 안정성을 유지하면서 트러니언과 하우징의 트랙사이에서 발생하는 마찰력을 극소화하여 축력의 발생을 현저하게 저감시키고, 트라이포드 등속조인트의 안정된 작동성 및 내구성을 확보할 수 있도록 하는 축력저감형 트라이포드 등속 조인트를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 엔진의 회전동력을 전달하며 내부에 그루우브가 형성되어 있는 하우징과, 상기한 하우징의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트와, 상기한 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기한 샤프트의 일단에 연결되어 상기한 하우징의 내부에 설치되며 트라이포드 타입의 트러니언이 형성되어 있는 스파이더와, 상기한 스파이더의 트러니언의 외주면 에 설치되는 니들롤러와, 상기한 니들롤러의 외주면에 설치되는 스페리컬 롤러와, 상기한 스페리컬 롤러의 외주면에 설치되어 상기한 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키면서 하우징 트랙과의 접촉이 항상 수직 상태를 유지하는 프리링과, 상기한 니들롤러 및 스페리컬 롤러의 상단에 설치되는 스냅링을 포함하여 이루어진다.
이 발명의 구성은, 상기한 스페리컬 롤러는 외부는 일정한 반경을 가지는 구면으로 구성되며, 상기한 외부 구면 중심점을 기준해서 높이가 G와 G'로 상부와 하부의 크기가 다르면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 스페리컬 롤러는 트러니언 축방향 이동에 대한 자유도를 부여하기 위하여, 스냅링과 Y만큼의 공간을 확보하면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 Y값은 최대 허용 꺽임각에 따라 다음의 식과 같이 계산되면 바람직하다.
Y = R(1-COSθ)
(R: 트러니언의 PCR(Pitch Circle Radius), θ: 최대 허용 꺽임각)
이 발명의 구성은, 상기한 프리링의 내부는 높이 방향 2분선인 기준선을 기준으로 상부는 R1 크기를 가지는 구면의 형상을 가지며, 2분선인 기준선을 기준으로 하부는 실린더 모양의 원통면의 형상을 가지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 프리링의 외형부는 구면을 가지면 바람직하다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 9는 이 발명의 일실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속 조인트의 단면 구성도이다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속 조인트의 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 그루우브가 형성되어 있는 하우징(26)과, 상기한 하우징(26)의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(27)와, 상기한 하우징(26)과 샤프트(27)를 연결하기 위하여 상기한 샤프트(27)의 일단에 연결되어 상기한 하우징(26)의 내부에 설치되며 트라이포드 타입의 트러니언(21)이 형성되어 있는 스파이더(29)와, 상기한 스파이더(29)의 트러니언(21)의 외주면에 설치되는 니들롤러(24)와, 상기한 니들롤러(24)의 외주면에 설치되는 스페리컬 롤러(23)와, 상기한 스페리컬 롤러(23)의 외주면에 설치되어 상기한 하우징(26)과 샤프트의 마찰을 감소시키면서 하우징 트랙과의 접촉이 항상 수직 상태를 유지하는 프리링(22)과, 상기한 니들롤러(24) 및 스페리컬 롤러(23)의 상단에 설치되는 스냅링(25)을 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속 조인트의 작용은 다음과 같다.
엔진(도시되지 않음)으로부터 출력된 회전동력이 트랜스미션(도시되지 않음)을 거쳐 하우징(26)에 전달되면 하우징(26)이 회전되며, 이러한 하우징(26)의 회전동력은 스파이더 어셈블리로 전달됨으로써 스파이더 어셈블리에 연결되어 있는 샤프트를 회전시킨다.
이 경우에, 스파이더 어셈블리가 하우징(26)의 그루우브내를 슬라이딩 이동하면서 차량의 변위에 따라 스파이더 어셈블리와 연관되어 있는 샤프트의 회전 각도가 달라지게 됨으로써 절각이 이루어진다.
이와 같이 차량의 변위에 따라 절각이 되면서 회전동력을 전달하는 과정에서 하우징 트랙과 프리링(22)의 축방향 마찰 운동으로 인한 축력(GAF)으로서 축방향 힘이 발생하게 된다. 이 축방향 힘은 하기의 식(2)과 같이 계산된다.
Ft = μFn (2)
여기서 Ft 는 축방향 힘이고, Fn는 접촉력이며, μ는 마찰계수이다.
상기한 식(2)에 의하면, 상기한 축방향 힘(Ft )을 저감할 수 있는 방법으로서 접촉력을 줄이거나, 마찰 계수(μ)를 줄이면 해결될 수 있다.
상기한 마찰 계수(μ)는 미끄럼 속도, 구름 속도, 하중, 형상에 지배를 받는다.
프리링(22)과 하우징 트랙의 접촉이 항상 수직 상태를 유지하도록 하면 스 페리컬 롤러(23)와 니들 롤러(24)의 롤러 결합체의 회전 운동을 원활하게 함으로써 프리링(22)과 하우징 트랙과의 마찰 운동시 마찰 계수(μ)값이 낮아지도록 할 수 있다.
또한, 프리링(22)과 하우징 트랙의 접촉이 항상 수직 상태를 유지하도록 하면 프리링(22)의 운동방향과 구름방향이 동일해지게 됨으로써 미끄럼 속도가 감소하고, 구름 속도가 증가하게 되고, 이와 같이 미끄럼 속도가 감소하고, 구름 속도가 증가하게 되면 그리스의 유입이 접촉 영역에 더욱 원활하게 유입되어 프리링(22)과 하우징 트랙사이의 접촉 마찰계수(μ)값은 더욱 낮아지게 된다.
상대 운동을 하는 물체 사이에서는 마찰이 작용하고, 이러한 상대 운동으로 인하여 발생되는 접선력을 마찰력이라고 한다. 상대 운동을 하는 두 물체 사이에 윤활유 또는 그리스가 유입되면, 고체-고체 마찰을 고체-유체 마찰로 변환되어 마찰력이 감소하게 된다. 고체-유체 마찰시 유체의 점성으로 인하여 마찰력이 발생하게 되며, 이러한 유체의 점성력은 접촉 물체가 회전시 윤활유 또는 그리스의 유입이 접촉면에 더욱 원활하게 되어, 두 물체 사이의 마찰 계수는 회전속도에 따라 특정 함수 형태로 감소하는 경향이 있다.
도 10은 두 물체의 미끄럼 속도 대 회전 속도 비에 따른 마찰 계수(μ)값을 나타낸 그래프로서, 도 10에 도시되어 있는 바와 같이 구름 속도가 증가하거나, 미끄럼 속도가 감소하여, 접촉하는 두 물체간의 미끄럼/구름속도비가 증가되면, 마찰 특성이 현격히 증가되는 것을 볼 수 있다.
따라서, 트러니언(21)의 센터 이동량을 최소화하여 프리링(22)의 회전 모멘 트를 최소화하여 프리링(22)과 하우징 트랙과의 접촉이 항상 수직을 유지하게 하면, 프리링(22)의 구름방향과 운동방향이 동일하게 되어 마찰계수(μ)값을 최소화시킬 수 있음으로써 축력 발생량을 감소시킬 수 있다.
이와 같이 본원 발명의 실시예에서는 트라이포드 등속 조인트에 꺽임각이 발생하더라도 프리링(22)과 하우징 트랙과의 접촉이 항상 수직을 유지되도록 하여 트라이포드 등속 조인트의 축력을 감소하게 된다. 즉, 본원 발명은 롤러 결합체가 샤프트의 꺽임 운동과 무관하게 하우징 트랙과 수직 상태에서 구름 운동만을 할 수 있도록 회전 자유도를 부여할 수 있는 구면 조인트 추가와 반경 방향 이동 운동이 이루어지는 롤러 결합체에 하우징 트랙과 이루는 접촉 벡터의 변화가 최소화 될 수 있도록 이동량을 보정할 수 있는 이동 자유도를 추가하여, 등속 조인트의 축력 발생을 최소화시킨다.
프리링(22)과 하우징 트랙의 접촉이 항상 수직 상태를 유지하도록 하기 위한, 본원 발명의 각 구성품의 형상 및 기능은 다음과 같다.
먼저, 트러니언(21)은 일반 트라이포드 등속 조인트의 트러니언과 동일한 구조를 가지며, 실린더 형상의 원통 모양으로 구성된다.
다음에, 스페리컬 롤러(23)는 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 외부가 일정한 반경 R을 가지는 구면으로 구성되며, 상기한 외부 구면의 중심점을 기준해서 높이가 G와 G'로 상부와 하부의 크기가 다른 것을 특징으로 한다. 이는 도 12에서 볼 수 있듯이 스페리컬 롤러(23)를 트러니언 축방향 이동에 대한 자유도를 부여하기 위하여, 스냅링(25)과 Y만큼의 공간을 클리어런스(Clearance)량으로서 확보하기 위함이다. 상기한 Y값은 최대 허용 꺽임각에 따라 다음의 식(3)과 같이 계산된다.
Y = R(1-COSθ) (3)
여기서, R은 트러니언(21)의 PCR(Pitch Circle Radius)이고, θ는 최대 허용 꺽임각이다.
프리링(22)의 내부는 도 13에 도시되어 있는 바와 같이 프리링(22)의 높이 방향 2분선인 기준선(C)을 기준으로 상부는 R1 크기를 가지는 구면의 형상을 가지며, 2분선인 기준선(C)을 기준으로 하부(F)는 실린더 모양의 원통면의 형상을 가진다. 2분선인 기준선(C)을 기준으로한 상부의 구면은 스페리컬 롤러(23)의 초기 위치를 잡아주기 위하여 형성된 것이며, 조인트가 회전시 스페리컬 롤러(23)는 관성력으로 인하여 외부로 달아나려고하는 원심력이 작용하게 되는데, 이러한 원심력에 의한 스페리컬 롤러(23)의 이탈을 방지하기 위하여 이와 같은 구면 홈을 가진다. 또한 프리링(22)의 외형부는 구면을 가진다.
샤프트(27)에서 꺽임각 발생시 상기한 바와 같은 스페리컬 롤러(23)와 프리링(22)에 의한 롤러 결합체의 움직임은 도 14에 도시되어 있는 바와 같이 작동하게 되는데, 일단 샤프트에 꺽임각이 발생하면, 프리링(22)과 스페리컬 롤러(23)에서 스페리컬 조인트(Spherical Joint) 역할을 하게 되며, 원형 화살표와 같이 운동하게 된다. 또한 꺽임각 발생시 스페리컬 롤러(23)가 트러니언 축방향으로 구속되어 있으면, 꺽임각에 따라 스페리컬 롤러(23)와 프리링(22)과의 접촉점이 D만큼 이동하게 되나, 스페리컬 롤러(23)와 트러니언 사이에 도 12에 도시되어 있는 Y와 같은 양의 공간을 확보하게 되면, 스페리컬 롤러(23)의 트러니언 축방향 이동이 D'만큼 보정되게 된다. 따라서 꺽임각에 증가에 따라 직선 화살표와 같이 스페리컬 롤러(23)가 이동 가능하게 된다. 이는 꺽임각 증가에 따라 발생되는 프리링(22)의 회전 모멘트 발생을 방지하는 기능을 하여, 최종적으로 축력 발생을 최소화할 수 있다.
이상의 실시예에서 살펴 본 바와 같이 이 발명은, 센터 이동량을 최소화하여 트라이포드 등속 조인트의 구조적 안정성을 유지하면서 트러니언과 하우징의 트랙사이에서 발생하는 마찰력을 극소화하여 축력의 발생을 현저하게 저감시키고, 트라이포드 등속조인트의 안정된 작동성 및 내구성을 확보할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.

Claims (6)

  1. 엔진의 회전동력을 전달하며 내부에 그루우브가 형성되어 있는 하우징과,
    상기한 하우징의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트와,
    상기한 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기한 샤프트의 일단에 연결되어 상기한 하우징의 내부에 설치되며 트라이포드 타입의 트러니언이 형성되어 있는 스파이더와,
    상기한 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와,
    상기한 니들롤러의 외주면에 설치되는 스페리컬 롤러와,
    상기한 스페리컬 롤러의 외주면에 설치되어 상기한 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키면서 하우징 트랙과의 접촉이 항상 수직 상태를 유지하는 프리링과,
    상기한 니들롤러 및 스페리컬 롤러의 상단에 설치되는 스냅링을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속 조인트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기한 스페리컬 롤러는 외부는 일정한 반경을 가지는 구면으로 구성되며, 상기한 외부 구면 중심점을 기준해서 높이가 G와 G'로 상부와 하부의 크기가 다른 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속 조인트.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 스페리컬 롤러는 트러니언 축방향 이동에 대한 자유도를 부여하기 위하여, 스냅링과 Y만큼의 공간을 확보하는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속 조인트.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기한 Y값은 최대 허용 꺽임각에 따라 다음의 식과 같이 계산되는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속 조인트.
    Y = R(1-COSθ)
    여기서, R은 트러니언의 PCR(Pitch Circle Radius)이고, θ는 최대 허용 꺽임각이다.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서
    상기한 프리링의 내부는 높이 방향 2분선인 기준선을 기준으로 상부는 R1 크기를 가지는 구면의 형상을 가지며, 2분선인 기준선을 기준으로 하부는 실린더 모양의 원통면의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속 조인트.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기한 프리링의 외형부는 구면을 가지는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속 조인트.
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