KR20110065677A - 트라이포드 타입 등속조인트 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 서로 연결되어 있는 구동 샤프트와 피구동 샤프트의 사이에 배치되어 있으며, 회전 샤프트간의 회전 토크를 전달하기 위한, 자동차의 구동 액슬에 사용되는 트라이포드 타입 등속조인트에 관한 것으로서,

다수의 가이드홈을 구비하고 있으며, 상기한 가이드홈은 하우징의 축방향으로 연장되고 하우징의 원주방향으로 등간격으로 형성되어 있는 중공 하우징과, 다수의 트러니언을 가지고 있으며, 각각의 트러니언은 상기한 중공 하우징의 가이드 홈과 대응되는 위치에 형성되어 있는 트라이포드와, 상기한 트러니언에 설치되어 있으며, 대응되는 가이드 홈에 회전가능하게 롤러 어셈블리를 포함하여 이루어지며, 상기한 외부 롤러는 볼록부 외부 표면을 포함하며, 상기한 볼록부 외부 표면은 외부 롤러의 중앙축에 대하여 수직방향으로 취한 단면으로부터 볼 수 있는 제1 반경(Rry)를 가지고 있으며, 상기한 볼록부 외부 표면은 외부 롤러의 중앙축을 따라 취한 단면으로부터 볼 수 있는 제2 반경(Rrx)을 가지고 있으며, 상기한 제2 반경(Rrx)의 중심은 상기한 제1 반경(Rry)의 중심으로부터 외부에 놓여 있으며, 상기한 제2 반경(Rrx)은 제1 반경(Rry) 보다 짧게 설정되며, 하우징의 각각의 가이드홈은 외부 롤러의 볼록부 외부 표면과 결합되기 위한 오목부 표면을 포함하며, 상기한 가이드 홈은 하우징 홈의 오목부 표면으로부터 우묵하게 들어간 상부 및 하부 오목부 영역을 포함하며, 하우징의 가이드 홈과 그에 대응하는 볼록부 외부 롤러의 상부 및 하부의 사이의 공간을 넓게 할 수 있는 구조로 이루어진다.

트라이포드, 등속 조인트, 트라이포드, 트러니언, 가이드홈

Description

트라이포드 타입 등속조인트{constant velocity joint of tripod type}

이 발명은 트라이포드 타입 등속조인트에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 서로 연결되어 있는 구동 샤프트와 피구동 샤프트의 사이에 배치되어 있으며, 회전 샤프트간의 회전 토크를 전달하기 위한, 자동차의 구동 액슬에 사용되는 트라이포드 타입 등속조인트에 관한 것이다.

트라이포드 타입 등속조인트는 넓은 범위의 조인트 각으로 동작할 때, 균일한 토크와 균등한 속력을 전달하기 위하여 자동차의 구동 시스템에서 사용되는 등속조인트의 하나의 타입으로서 자동차 업계에서 잘 알려져 있다.

트라이포드 타입의 등속조인트의 일예로서 일본국 특허출원 S62-233522에는, 피구동 부재로서 작용하는 제2 샤프트의 끝에 고정된 트라이포드와, 구동 부재로서 작용하는 제1 회전 샤프트의 끝에 고정되어 있는 중공 실린더 하우징을 포함하여 이루어진 트라이포드 타입 등속조인트가 개시되어 있다.

상기한 실린더 하우징의 내면에는 3개의 홈이 원주방향으로 등간격으로 형성되어 있고, 하우징의 축방향으로 연장되어 있다.

상기한 트라이포드는, 제2 회전 샤프트에 연결된 보스와, 실린더 형상을 가 지며 보스의 주위에서 등간격으로 3개의 위치로부터 방사상으로 연장되는 트러니언을 포함하여 이루어진다. 상기한 트러니언은 끝부분에 고정된 롤러와, 그 안에 결합되어 있는 니들 롤러를 구비하고 있다. 상기한 구조에서, 각 롤러는 트러니언에 대해 자유롭게 회전되며 트러니언의 축방향으로도 이동된다. 제1 및 제2 회전 샤프트 사이의 등속조인트의 운동은 실린더 하우징의 내면을 따라 위치하고 있는 가이드 홈에 회전가능하게 이동가능하게 결합된 롤러에 의해 이루어진다. 슬라이딩 이동을 하기 위해서, 각각의 가이드 홈의 양 측면에는 원형 오목부가 형성되어 있고, 각 롤러는 가이드 홈의 면을 따라 축방향으로 회전가능하게 지지된다.

제1 및 제2 회전 샤프트가 제1 및 제2 회전 샤프트 사이의 현재의 조인트 각도로 회전할 때, 각 롤러는 복잡하게 움직인다. 예를 들면, 각 롤러는 각각의 가이드 홈의 면을 따라 하우징의 축방향으로 움직이고, 방향을 바꾸기도 하며, 트러니언의 축방향을 따라 이동하기도 한다. 롤러들의 이러한 운동은 각 롤러들의 주위 외부면과 각 면 사이의 상대적인 운동이 원활하게 이루어지도록 할 수가 없다. 따라서, 상대적으로 큰 마찰이 면들 사이에서 일어난다. 그 결과, 트라이포드 타입 등속조인트는 샤프트가 회전할 때 2방향의 축력을 발생시킨다. 종래의 트라이포드 타입 등속조인트를 차량에 적용하는 경우에, 축력이 "셔더"라고 하는 횡방향 진동을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 상기한 셔더 문제는 큰 토크가 상대적으로 큰 조인트 각도로 전달될 때 특히 심하게 된다.

이러한 셔더 현상을 금지하거나 줄이기 위해서, 다양한 기술적 연구가 이루어지고 있다. 여러가지 기술적 시도중에서도, 본 출원 발명은, 하우징의 볼록한 외 부 표면과 하우징의 각각의 가이드 홈의 대응 내부 표면의 사이의 접촉면에서의 충분한 윤활을 제공함으로써 또한 롤러와 하우징의 대응 접촉 홈의 사이의 접촉력 및/또는 접촉각을 적절하게 제어함으로써 종래의 셔더 문제를 줄일 수 있다는 사실을 발견하였다.

도 1은 종래의 트라이포드 타입의 등속조인트의 구조도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 트라이포드 타입의 등속조인트의 구성은, 구동 부재와 같은 외부 조인트 부재로서의 하우징(12)과, 상기한 하우징(12)의 각각의 가이드 홈에 내부적으로 결합된, 피구동 부재와 같은 내부 조인트 부재로서의 3개의 방사상 돌출 트러니온(16)을 포함하여 이루어진다.

각각의 트러니온(16)은, 외부 롤러(13)와, 내부 롤러(14)와, 상기한 외부 롤러(13)와 내부 롤러(14)의 사이에 조립되어 있는 다수의 니들 베어링(15)으로 구성된 롤러 어셈블리안에 장칙되어 있다.

도 1의 상부 도면에 도시되어 있는 바와 같이 트러니언(16)의 축 또는 외부 롤러(13)를 따라 취한 단면에서, 하우징(12)의 가이드 홈은 표면 반경(Rg)을 가진 원형 단면 형상으로 이루어지며, 외부 롤러(13)의 외부 표면도 이와 비슷하게 표면 반경(Rrx)을 가진 원형 단면 형상으로 이루어진다. 외부 롤러(13)의 반경(Rrx)는 하우징(12)의 반경(Rg) 보다 작기 때문에 그들 사이에 간극(S)이 형성되며, 이 간극(S)은 등속조인트를 조립하고 제작하기 위하여 필요하다. 또한, 상기한 간극(S)에는 그리스와 같은 윤활제가 접촉 영역에서의 마찰을 줄이고 윤활을 위하여 채워질 수 있다.

그리고, 도 1의 하부 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 트러니언(16)의 축 또는 외부 롤러(13)에 대하여 수직 방향으로 취한 단면에서, 외부 롤러(13)는 표면 반경(Rry)을 가진 또 다른 원형 단면 형상을 가지는 구조로 이루어진다.

동작시에, 트러니언(16)은 하우징(12)의 가이드 홈에 대하여 방사상으로 그리고 축방향으로 놓여지게 되며, 롤러 어셈블리와의 합성 마찰과 관련된 트러니언(16)의 이러한 운동은, 예를 들어 도 1의 Y축 방향과 같이, 부분적으로는 간극(S)의 존재 때문에 외부 롤러(13)를 축방향으로 상호적으로 움직이게 한다.

도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 외부 롤러(13)가 하우징(13)의 가이드 홈에서 위 방향으로 움직일 때, 외부 롤러(13)는 가이드 홈의 위부분(P1)에서 축방향 변위(δ) 및 접촉각(β)으로 접촉한다. 이 것은 가이드 홈의 하부(122c)에서의 간극(S2)은 넓어지게 하고 가이드 홈의 상부(121c)에서의 간극(S1)은 좁아지게 한다. 그 결과, 상부의 간극(S1)에 충진되어 있던 그리스가 간극(S1)으로부터 짜여 나오게 됨으로써 실질적인 접촉 마찰은 증가하게 되고, 이에 따라 차량에 반대 진동이나 교란을 발생시키게 된다. 도 2에서, O는 해당 하우징의 가이드 홈의 중심을 나타내며, Or은 변위된 외부 롤러(13)의 중심을 나타낸다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 외부 롤러(13)가 하우징(13)의 가이드 홈의 아래방향으로 움직일 때, 외부 롤러(13)는 가이드 홈의 아랫부분(P2)에서 축방향 변위(δ) 및 접촉각(β)으로 접촉한다. 이 것은 가이드 홈의 하부에서의 간극(S2)은 좁아지게 하고 가이드 홈의 상부에서의 간극(S1)은 넓어지게 한다. 그 결과, 하부의 간극(S2)에 충진되어 있던 그리스가 간극(S2)으로부터 짜여 나오게 됨 으로써 실질적인 접촉 마찰은 증가하게 되고, 이에 따라 차량에 반대 진동이나 교란을 발생시키게 된다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 효율적인 윤활 통로를 제공하고, 외부 롤러와 그와 대응되는 하우징 홈의 접촉 영역 사이의 접촉력 및/또는 접촉각의 분배를 최적으로 제어함으로써 외부 셔더 현상을 줄일 수 있는 신뢰성 있고 컴팩트한 구조의, 트라이포드 타입 등속조인트를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 다수의 가이드홈을 구비하고 있으며, 상기한 가이드홈은 하우징의 축방향으로 연장되고 하우징의 원주방향으로 등간격으로 형성되어 있는 중공 하우징과, 다수의 트러니언을 가지고 있으며, 각각의 트러니언은 상기한 중공 하우징의 가이드 홈과 대응되는 위치에 형성되어 있는 트라이포드와, 상기한 트러니언에 설치되어 있으며, 대응되는 가이드 홈에 회전가능하게 롤러 어셈블리를 포함하여 이루어지며, 상기한 외부 롤러는 볼록부 외부 표면을 포함하며, 상기한 볼록부 외부 표면은 외부 롤러의 중앙축에 대하여 수직방향으로 취한 단면으로부터 볼 수 있는 제1 반경(Rry)를 가지고 있으며, 상기한 볼록부 외부 표면은 외부 롤러의 중앙축을 따라 취한 단면으로부터 볼 수 있는 제2 반경(Rrx)을 가지고 있으며, 상기한 제2 반경(Rrx)의 중심은 상기한 제1 반경(Rry)의 중심으로부터 외부에 놓여 있으며, 상기한 제2 반경(Rrx)은 제1 반경(Rry) 보다 짧게 설정되며, 하우징의 각각의 가이드홈은 외부 롤러의 볼록부 외부 표면과 결합되기 위한 오목부 표면을 포함하며, 상기한 가이드 홈은 하우징 홈의 오목부 표면으로부터 우묵하게 들어간 상부 및 하부 오목부 영역을 포함하며, 하우징의 가이드 홈과 그에 대응하는 볼록부 외부 롤러의 상부 및 하부의 사이의 공간을 넓게 할 수 있는 구조로 이루어진다.

이 발명의 구성은, 상기한 가이드 홈의 오목부의 길이(L)는 외부 롤러의 상부 및 하부의 각 탄성 접촉 영역을 커버하는 길이보다 동일 내지 12mm 까지 길게 설정되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 가이드 홈의 오목부(L)의 길이(L)는 다음의 수식으로 선택된 영역으로 설정되면 바람직하다.

L/Rry=0.25~0.6

이 발명의 구성은, 상기한 가이드 홈은, 하우징의 가이드 홈과 그에 대응하는 볼록부 표면을 갖는 외부 롤러의 사이의 공간을 넓게 하기 위하여, 하우징 홈의 오목부 표면에서의 내측 또는 중앙부로부터 우묵하게 들어간 오목부 영역을 포함하면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상부 및 하부 오목부 영역의 사이에 설치된 가이드홈의 오목부의 길이(L)는, 외부 롤러의 상부 및 하부 오목부 영역의 각 탄성 접촉 영역을 커버하는 길이보다 동일 내지 12mm 까지 길게 설정되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 내측 오목부 영역과 하부 오목부 영역의 사이, 그 리고 상부 오목부 와 내측 오목부 영역의 사이에 정의된 각 상부 및 하부 오목부 홈은, 외부 롤러와 하우징의 탄성 접촉 영역의 대응 디멘젼과 동일 내지 4mm 길게 설정되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 길이(L, L1)는 외부 롤러와 하우징의 기구적 강도 요구조건을 고려하여 설정되면 바람직하다.

이 발명의 다른 구성은, 다수의 가이드홈을 구비하고 있으며, 상기한 가이드홈은 하우징의 축방향으로 연장되고 하우징의 원주방향으로 등간격으로 형성되어 있는 중공 하우징과, 다수의 트러니언을 가지고 있으며, 각각의 트러니언은 상기한 중공 하우징의 가이드 홈과 대응되는 위치에 형성되어 있는 트라이포드와, 상기한 트러니언에 설치되어 있으며, 대응되는 가이드 홈에 회전가능하게 롤러 어셈블리를 포함하여 이루어지며, 상기한 외부 롤러는 볼록부 외부 표면을 포함하며, 상기한 볼록부 외부 표면은 외부 롤러의 중앙축에 대하여 수직방향으로 취한 단면으로부터 볼 수 있는 제1 반경(Rry)를 가지고 있으며, 상기한 볼록부 외부 표면은 외부 롤러의 중앙축을 따라 취한 단면으로부터 볼 수 있는 제2 반경(Rrx)을 가지고 있으며, 상기한 제2 반경(Rrx)의 중심은 상기한 제1 반경(Rry)의 중심으로부터 외부에 놓여 있으며, 상기한 제2 반경(Rrx)은 제1 반경(Rry) 보다 짧게 설정되며, 하우징의 각각의 가이드홈은 하우징 홈의 이등분 상부 제1 타원형 표면과, 하우징 홈의 이등분 하부의 제2 타원형 표면을 포함하여 이루어지며, 상기한 제1 및 제2 타원형 표면은 외부 롤러의 제2 반경(Rrx)의 중심과 동일한 위치이거나 외부 롤러의 제2 반경(Rrx)의 중심의 근처에 설치되는 구조로 이루어진다.

이 발명의 다른 구성은, 상기한 제1 및 제2 타원형 영역은 각각 장경(AA) 및 단경(BB)을 갖는 제1 및 제2 타원형으로 이루어지며, 두개의 지름의 비율(BB/AA)은 0.65~0.95이며, 비율(AA/2Rrx)은 1.1~1.4 으로 설정되면 바람직하다.

이 발명의 다른 구성은, 상기한 외부 롤러가 2개의 타원형 표면으로 구성된 하우징 홈과 정규적으로 접촉하게 되는 2개의 접촉 점사이의 거리(L2)는 0.66BB~0.85BB 사이의 범위의 디멘젼을 가지도록 설정되면 바람직하다.

이 발명의 다른 구성은, 상기한 외부 롤러와 하우징 홈의 사이의 탄성적인 접촉 영역의 비율(BB/AA) 및 크기는 외부 롤러와 하우징의 기구적 강도 요구조건에 따라 설정되면 바람직하다.

이 발명의 다른 구성은, 적어도 3개의 오목부 영역이 외부 롤러의 볼록부 외부 표면과 하우징의 가이드 홈 사이에 형성되며, 상기한 3개의 오목부 영역은 홈의 상부 홈 영역의 상부 오목부 영역과, 홈의 하부 영역의 하부 오목부 영역과, 홈의 중앙 영역의 내부 오목부 영역을 포함하여 이루어지며, 상기한 오목부 영역은 윤활제를 수납하면 바람직하다.

이 발명은, 효율적인 윤활 통로를 제공하고, 외부 롤러와 그와 대응되는 하우징 홈의 접촉 영역 사이의 접촉력 및/또는 접촉각의 분배를 최적으로 제어함으로써 외부 셔더 현상을 줄일 수 있는 신뢰성 있고 컴팩트한 구조의, 트라이포드 타입 등속조인트를 제공하는 효과를 갖는다.

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 4는 이 발명의 일실시예에 따른 트라이포드 타입 등속조인트의 부분 단면이고, 도 5는 이 발명의 다른 실시예에 따른 트라이포드 타입 등속조인트의 부분 단면이고, 도 6은 이 발명의 또다른 실시예에 따른 트라이포드 타입 등속조인트의 부분 단면이다.

접촉영역에서의 마찰력을 줄이기 위하여, 좀더 많은 윤활제 통로 공간을 확보하기 위해서는 도 4에서와 같이 빗금친 부분과 같은 타원형 접촉영역과 접촉각(β1)을 줄이는 것이 바람직하다. 헤르츠 이론(Hertzian theory)에 따르면, 부하가 걸린 부품들 사이의 접촉 영역은 부하의 양, 탄성 변형 계수와 같은 부품들의 기계적 강도, 접촉 영역의 표면 곡률 등으로 결정된다. 만약, 접촉 영역이 과도하게 줄면, 부품들의 표면 접촉 스트레스가 증가하기 때문에 조립체의 기계적 강도 및 내 구성은 약화된다. 더구나, 설계의 한계 때문에, 타원형 접촉영역을 줄이는 것보다 접촉각을 조정하는 것이 더 어렵다. 이 것은, 등속조인트의 회전동안에 Z방향에서 하우징의 트랙으로 경사되어 안내된 외부 롤러와 함께 롤러 어셈블리가 하우징 홈에서 안내될 때를 제외하고, 부하가 걸린 상태에서의 접촉각이 주로 구름마찰계수μ(β1=a tan(2μ/cosθ 와 같이 접촉각은 마찰 계수의 함수이므로)에 의해 결정되기 때문이다. 따라서, 하우징 홈과 그와 대응되는 외부 롤러의 외부 표면의 곡률을 결정하기 위해 세심한 고려를 해야만 접촉 영역 및 접촉각이 최적화된다.

이 발명의 실시예서는, 등속조인트의 접촉영역에서 더 많은 그리스 공간을 제공하고 그들 사이의 마찰을 줄이기 위해서, 타원형 접촉 영역을 줄이기 위한 2가지 해법을 제공한다. 한가지는 하우징 홈과 그와 대응하는 외부 롤러의 곡률을 변경하는 것이다. 나머지 한가지는 하우징 홈에 인가되는 부하를 줄임으로써, 바람직하게는 집중된 부하를 2개 이상의 분산된 부하로 분산시키는 것이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같은 종래의 트라이포드 타입의 등속 조인트에서, 외부 롤러(13) 또는 트러니언(16)의 축을 따라 취한 단면으로부터 볼 수 있는 외부 롤러(13)의 표면 곡률 또는 반경(Rrx)은, 외부 롤러(13) 또는 트러니언(16)의 축과 수직으로 취한 단면으로부터 볼 수 있는 외부 롤러(13)의 표면 곡률 또는 반경(Rry)과 동일하다. 도 1의 등속 조인트에서, 하우징 홈의 축에 대하여 수직 방향으로 취한 단면으로 볼 수 있는 하우징 홈의 내부 표면 반경(Rg)은, 외부 롤러(13)의 표면 반경(Rrx)과 동일하거나 공차 여유(S) 정도 조금 클 수가 있다.

본 발명은 도 4 내지 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 반경(Rry)은 동일하게 유지하는 대신에, 반경(Rrx, Rg)을 짧게 함으로써 타원형 접촉 영역을 줄여주도록 한다. 하우징(302)의 가이드 홈의 축에 대하여 수직으로 취한 단면을 보여 주고 있는 도 4 내지 도 6의 실시예들에서, 반경이 Rg인 가이드 홈의 방사상 내부 표면과 반경이 Rrx인 외부 롤러(13)의 방사상 외부 표면의 중심(O1)은, 트러니언의 축 또는 외부 롤러(303)에 대하여 수직 방향으로 취한 단면에서 보여지는 반경이 Rry인 외부 롤러(303)의 방사상 외부 표면의 중심(O)으로부터 외부에 배치된다. 본 발명의 실시예들의 이러한 구조는 접촉영역에서의 마찰력을 줄일 수가 있다.

이 발명의 실시예들은 하우징의 가이드 홈과 대응되는 외부 롤러사이의 접촉 영역에서 확장된 그리스 공간을 제공함으로써 마찰력을 감소시키기 위한 윤활제 그리스가 효율적으로 충진되도록 한다. 이 것은 하우징의 가이드 홈 또는 내부 트랙 구조를 변화시킴으로써 구현될 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시되어 있는 이 발명의 실시예들에서, 하우징(302)의 가이드 홈 또는 내부 트랙 구조는 상부 오목부 영역(S1)과 하부 오목부 영역(S2)을 제공하는 구조를 갖는다. 도 5에 도시되어 있는 본 발명의 다른 실시예에서, 하우징(302)의 가이드 홈 또는 내부 트랙 구조는 오목부 영역에서 더 많은 그리스를 충진하기 위한 내측 오목부 영역(S3)을 더 포함하는 구조로 이루어진다. 이러한 구조는 외부 롤러(303)의 상부 및 하부에서 집중된 부하를 다수개로 분산된 부하에 분배할 수 있도록 하며, 이에 따라 접촉 영역에서 마찰력을 감소시키게 한다.

도 4 및 도 5에 도시되어 있는 이 발명의 실시예들에 따르면, 하우징(302)의 가이드 홈의 오목형 홈 또는 실린더형 홈 영역의 크기(L)는, 바람직하게는, 도 4의 빗금친 영역과 같은 타원형 접촉 영역을 커버할 수 있도록 결정된다. 이에 따라, 상부 오목부 영역(S1)과 하부 오목부 영역(S2)의 내부 시작 점은 타원형 접촉 영역의 최외각 점으로부터 동일하게 또는 조금(바람직하게는 12mm까지) 떨어져서 결정된다. 오목형 홈의 사이즈(L)는 다음의 수식에 의해 결정되는 범위내에 있으면 바람직하다.

L/Rry = 0.25~0.6

도 5에 도시되어 있는 실시예에서, 상부 오목부 영역(S1) 및 하부 오목부 영역(S2)의 크기(L1)는 타원형 접촉 영역의 디멘젼(a)과 동일 내지 조금(바람직하게는 4mm 까지) 큰 디멘젼을 갖도록 각각 선택된다. 그 결과, 내측 오목부 영역(S3)의 크기는 그에 따라 결정된다.

도 6에 도시되어 있는 실시예에서는, 하우징(302)의 가이드 홈 또는 내부 트랙 구조는 상부 오목부 영역(S1')과, 하부 오목부 영역(S2')과, 그리고 오목부 영역에 더 많은 그리스를 충진하기 위한 내측 오목부 영역(S3')을 제공하는 구조로 이루어진다. 이러한 구조는 외부 롤러(303)의 상부 및 하부에서 부하 분배를 다수의 부하로 분배할 수 있도록 하며, 이에 따라 접촉 영역에서 마찰력을 감소시키게 한다. 이 실시예에서, 하우징(302)의 가이드 홈의 내부 표면은, 내부 홈의 이등분 상부에서의 제1 타원형 표면과, 내부 홈의 이등분 하부에서의 제2 타원형 표면을 가지며, 두개의 타원의 중심(Or)은 같은 위치를 가지고, 외부 롤러(303)의 중심(O)으로부터 바깥으로 일정거리 떨어져서 배치된다. 가이드 홈의 2개의 타원은 각각 장축 길이(AA)과 단축 길이(BB)를 가진다. 2개의 길이의 비율(BB/AA)은 대략 0.65~0.95 이며, 비율(AA/2Rrx)은 대략 1.1~1.4 이다. 이 실시예에서, 외부 롤러(303)가 2개의 타원형 표면으로 구성된 하우징 홈과 접촉하게 되는 2개의 접촉점인 P1과 P2 사이의 거리를 나타내는 크기(L2)는 0.66BB~0.85BB의 범위에서의 디멘젼을 갖도록 결정되며, 상기한 BB는 2개의 타원의 단축 길이를 나타낸다.

이 실시예에서 외부 롤러(303)의 원형 표면과 하우징 홈의 타원형 궤적의 곡률 차이 때문에 타원형 접촉 영역은, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 외부 롤러(303)의 외부 표면과 하우징 홈의 내부 표면이 동심 원형을 갖는 종래의 구조 보다 줄어들 수가 있다. 그러나, 타원형 접촉 영역의 축소는 외부 롤러(303)와 하우징(302)의 요구 기계적 강도를 고려할 때 적정한 정도로 한정되어야만 한다. 따라서, 외부 롤러(303)와 하우징 홈의 곡률은 등속 조인트의 설계 요건에 기초하여 결정되어야만 한다.

위의 실시예들을 실시예별로 하나씩 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시되어 있는 이 발명의 일실시예에 따른 트라이포드 타입 등속조인트 구조에서, 등속 조인트의 접촉 영역에 도 1에 도시되어 있는 종래의 등속 조인트 보다 더 많은 그리스를 수납하기 위하여, 하우징 홈의 방사상 내부 표면과 외부 롤러(303)의 방사상 외부 표면의 중심(O1)은, 외부 롤러(303)의 축과 수직방향으로 취한 단면으로부터 볼 수 있듯이 반경이 Rry인 외부 롤러(303)의 방사상 외부 표면의 중심(O)으로부터 바깥쪽에 위치한다. 따라서, 하우징 홈의 방사상 내부 표면과 외부 롤러(303)의 방사상 외부 표면의 곡률 또는 반경은 도 1에 도시되어 있는 종래의 등속 조인트에 비하여 실질적으로 줄어든다. 이러한 구조적 변경은 외부 롤 러(303)와 내부 하우징 홈의 타원형 접촉 영역을 효과적으로 줄여주게 되고, 따라서 접촉 영역의 반대 마찰력을 줄여주게 된다.

또한, 바깥쪽으로 위치된, 외부롤러(303)의 방사상 외부 표면의 중심(O1)을 가지기 때문에, 외부 롤러(303)의 크기가 좀더 컴팩트하게 줄어들수가 있고, 하우징(302)의 모양이 효율적으로 개선될 수가 있다. 예를 들면, 하우징(302)의 크기는 그대로 유지되거나 줄어드는 반면에, 하우징 홈의 상부 및 하부 측에 오목부 영역을 제공할 수가 있다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 접촉각(β1)은 일반적으로 등속조인트의 설계 요구조건에 따라 결정된다.

또한, 중심(O)으로부터 바깥쪽으로 위치된, 외부롤러(303)의 방사상 외부 표면의 중심(O1)을 가지기 때문에, 접촉각(β1)을 동일하게 유지하는 반면에 하우징(302)에 대한 외부 롤러(303)의 접촉점이 도 1에 도시되어 있는 종래의 등속 조인트의 접촉점(P1)에 해당하는 점(B)으로부터 점(A)로 안쪽으로 이동한다. 그 결과, 외부 롤러(303)의 두께와 하우징 홈의 크기가 종래의 등속조인트의 것보다 줄어들 수가 있고, 이에 따라 본 발명의 등속조인트는 컴팩트한 크기와 줄어든 무게로 만들어질 수 있다.

도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 하우징의 내부 구조는, 하우징의 윗면과 아랫면의 방사상 표면 부분을 제거함으로써 상부 오목부 영역(S1) 및 하부 오목부 영역(S2)을 제공하도록 개선된다. 이와 같이 확장된 오목부 영역(S1, S2) 때문에 등속 조인트의 접촉영역에서 윤활 그리스가 좀더 쉽게 충진되거나, 도입될 수가 있 다. 그리고, 역방향 마찰이 줄어들 수 있다.

본 실시예에서, 하우징 홈 오목부의 크기(L)는 하우징 홈의 상부면 및 하부면에서 타원 접촉영역(도 4에서 빗금으로 표시된 부분)을 커버할 수 있도록 선택된다. 따라서, 상부 오목부 영역(S1)과 하부 오목부 영역(S2)의 내부 시작점들은 동일한 위치에서 설정되거나, 대략 12mm 정도까지 약간 떨어져서 위치된다. 볼록부 홈 크기(L)는 바람직하게는 다음의 수식에 의해 결정된다.

L/Rry=0.25~0.6

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 기재되어 있다. 이 실시예는 도 4의 실시예와 비슷하고, 동일한 부호에 대한 설명은 중복을 피하기 위해 생략하기로 한다. 이 실시예에서는, 상부 오목부 영역(S1)과 하부 오목부 영역(S2)에 더하여 추가적인 내측 오목부 영역(S3)을 더 포함하여 이루어진다. 이에 따라, 본 실시예는 3개의 (또는 그 이상의) 오목부 영역에 더 많은 그리스를 수납할 수 있게 되며, 마찰 저항이 좀더 제한된다.

이 발명의 실시예에서, 볼록 하우징 홈의 전체 길이(L)는 도 4의 실시예와 동일한 방법으로 결정된다. 따라서, 실리더형의 볼록 홈의 크기(L)는 하우징 홈의 상부면과 하부면의 타원형 접촉 영역을 커버하도록 설정된다. 또한, 볼록부 홈 크기(L)는 바람직하게는 다음의 수식에 의해 결정된다.

L/Rry=0.25~0.6

또한, 상부 및 하부 볼록부 홈의 크기(L1)는 타원형 접촉 영역의 디멘젼(a)보다 같거나 조금 큰 (바람직하게는 4mm 까지) 디멘젼을 가지도록 선택된다. 그 결 과, 내측 오목부(S3)의 크기는 이에 따라 선택된다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 설명된다. 이 실시예는 위에서 설명된 도 5 및 도 6의 실시예와 비슷한 기본 개념과 원리로 구성된다. 그러나, 홈의 경도축에 대한 수직 방향의 단면으로부터 볼 수 있듯이, 하우징(302)의 볼록 홈은 2개의 타원형 표면, 즉 내부 하우징 홈의 상부 홀에서의 제1 타원형 표면(윤곽 E1), 내부 하우징 홈의 하부 홀에서의 제2 타원형 표면(윤곽 E2)으로 구성된다.

2개의 타원의 중심(Or)은 외부 롤러의 제2 반경(Rrx)의 중심과 동일하거나 근접한 위치에 위치하며, 외부 롤러의 축에 대한 수직 방향의 단면으로부터 볼 수 있듯이, 원형 외부 롤러(303)의 중심으로부터 일정한 거리의 외부에 위치된다. 하우징홈의 2개의 타원은 각각 장경(AA)과 단경(BB)을 갖는다. 2개의 지름의 비율(BB/AA)은 0.65~0.95가 바람직하며, 비율(AA/2Rrx)은 1.1~1.4가 바람직하다.

도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 외부 롤러의 축을 따라 단면으로부터 볼 수 있듯이, 외부 롤러(303)의 외부 표면은 반경 Rrx과 중심(Or)을 가진 원형 모양으로 이루어진다. 따라서, 원형 외부롤러(303)가 하우징의 2개의 타원형 내부 표면과 접촉할 때, 3개의 오목부 영역이 상부 홈 영역(302a)의 상부 오목부 영역(S1')과, 하부 홈 영역(302b)의 하부 오목부 영역(S2')과, 중앙 홈 영역(302c)의 내측 오목부 영역(S3')의 사이의 2개의 파트 사이에 형성된다. 이러한 오목부 공간은 그리스를 수납하기에 적당하며, 이에 따라 이 실시예는 등속조인트의 마찰 접촉을 줄이는데 효과적이다.

또한, 도 6의 실시예에서는, 외부 롤러의 상부면 및 하부면에서의 부하의 분 배를 다중 분배 부하로 만들어주며, 접촉 영역에서의 마찰력을 감소시킨다. 이 실시예에서, 외부 롤러가 2개의 타원형 표면으로 구성된 하우징 홈과 접촉을 하는 2개의 접촉 점(P1, P2) 사이의 거리의 크기(L2)는 0.60BB~0.85BB의 사이의 영역의 디멘젼을 가진다. 여기에서 BB는 2개의 타원의 단경을 말한다.

이 실시예에서, 외부 롤러(303)의 원형 외부 표면과 하우징 홈의 2개의 타원형 윤곽사이에 곡률 차이때문에 2개의 부품 사이의 타원형 접촉은, 외부 롤러의 외부 표면과 하우징 홈의 내부 표면이 동심원형을 가지고 있는 도 1에 도시되어 있는 종래의 구조에 비해서 줄어들수가 있다. 그러나, 타원형 접촉 영역의 축소는 외부 롤러와 하우징이 요구되는 기계적 강도를 고려할 때 어느 정도 한계가 있다. 따라서, 롤러와 하우징 홈의 곡률은 등속조인트의 설계조건에 기초하여 결정되어야만 한다.

몇가지 실시예를 통하여 설명한 바와 같이, 등속 조인트의 외부 롤러와 내부 하우징 홈의 표면 곡률의 윤곽은 외부 롤러와 하우징 사이의 접촉 마찰 또는 구름 마찰을 감소시키도록 수정된다. 또한, 본 발명은 외부 롤러와 하우징 홈의 사이의 접촉 영역에 그리스를 수납하기 위한 광범위하고 효과적인 그리스 통로를 제공함으로써 부품 사이의 접촉 영역을 줄여준다.

또한, 본 발명은 하우징의 내부 표면을 따라 집중된 부하를 2개 또는 그 이상의 분배 부하로 분배하기 위한 적당한 구조를 제공함으로써 등속 조인트의 접촉 영역을 마찰력을 감소시킬 수가 있다.

도 1은 종래의 트라이포드 타입 등속조인트의 구조를 보여주는 부분 단면도이다.

도 2는 등속조인트의 외부 하우징에 대하여 외부 롤러가 위에 놓여졌을 때의 도 1의 종래의 트라이포드 타입 등속조인트의 구조를 보여주는 부분 단면도이다.

도 3은 등속조인트의 외부 하우징에 대하여 외부 롤러가 아래에 놓여졌을 때의 도 1의 종래의 트라이포드 타입 등속조인트의 구조를 보여주는 부분 단면도이다.

도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 트라이포드 타입 등속조인트의 부분 단면이다.

도 5는 이 발명의 다른 실시예에 따른 트라이포드 타입 등속조인트의 부분 단면이다.

도 6은 이 발명의 또다른 실시예에 따른 트라이포드 타입 등속조인트의 부분 단면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

302 : 하우징 303 : 외부 롤러

Claims (12)

1. 다수의 가이드홈을 구비하고 있으며, 상기한 가이드홈은 하우징의 축방향으로 연장되고 하우징의 원주방향으로 등간격으로 형성되어 있는 중공 하우징과,

   다수의 트러니언을 가지고 있으며, 각각의 트러니언은 상기한 중공 하우징의 가이드 홈과 대응되는 위치에 형성되어 있는 트라이포드와,

   상기한 트러니언에 설치되어 있으며, 대응되는 가이드 홈에 회전가능하게 롤러 어셈블리를 포함하여 이루어지며,

   상기한 외부 롤러는 볼록부 외부 표면을 포함하며, 상기한 볼록부 외부 표면은 외부 롤러의 중앙축에 대하여 수직방향으로 취한 단면으로부터 볼 수 있는 제1 반경(Rry)를 가지고 있으며, 상기한 볼록부 외부 표면은 외부 롤러의 중앙축을 따라 취한 단면으로부터 볼 수 있는 제2 반경(Rrx)을 가지고 있으며, 상기한 제2 반경(Rrx)의 중심은 상기한 제1 반경(Rry)의 중심으로부터 외부에 놓여 있으며, 상기한 제2 반경(Rrx)은 제1 반경(Rry) 보다 짧게 설정되며,

   하우징의 각각의 가이드홈은 외부 롤러의 볼록부 외부 표면과 결합되기 위한 오목부 표면을 포함하며, 상기한 가이드 홈은 하우징 홈의 오목부 표면으로부터 우묵하게 들어간 상부 및 하부 오목부 영역을 포함하며, 하우징의 가이드 홈과 그에 대응하는 볼록부 외부 롤러의 상부 및 하부의 사이의 공간을 넓게 할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인트.
2. 제 1항에 있어서,

   상기한 가이드 홈의 오목부의 길이(L)는 외부 롤러의 상부 및 하부의 각 탄성 접촉 영역을 커버하는 길이보다 동일 내지 12mm 까지 길게 설정되는 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인트.
3. 제 1항에 있어서,

   상기한 가이드 홈의 오목부(L)의 길이(L)는 다음의 수식으로 선택된 영역으로 설정되는 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인트.

   L/Rry=0.25~0.6
4. 제 1항에 있어서,

   상기한 가이드 홈은, 하우징의 가이드 홈과 그에 대응하는 볼록부 표면을 갖는 외부 롤러의 사이의 공간을 넓게 하기 위하여, 하우징 홈의 오목부 표면에서의 내측 또는 중앙부로부터 우묵하게 들어간 오목부 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인트.
5. 제 4항에 있어서,

   상부 및 하부 오목부 영역의 사이에 설치된 가이드홈의 오목부의 길이(L)는, 외부 롤러의 상부 및 하부 오목부 영역의 각 탄성 접촉 영역을 커버하는 길이보다 동일 내지 12mm 까지 길게 설정되는 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인 트.
6. 제 5항에 있어서,

   상기한 내측 오목부 영역과 하부 오목부 영역의 사이, 그리고 상부 오목부 와 내측 오목부 영역의 사이에 정의된 각 상부 및 하부 오목부 홈은, 외부 롤러와 하우징의 탄성 접촉 영역의 대응 디멘젼과 동일 내지 4mm 긴 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인트.
7. 제 6항에 있어서,

   상기한 길이(L, L1)는 외부 롤러와 하우징의 기구적 강도 요구조건을 고려하여 설정되는 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인트.
8. 다수의 가이드홈을 구비하고 있으며, 상기한 가이드홈은 하우징의 축방향으로 연장되고 하우징의 원주방향으로 등간격으로 형성되어 있는 중공 하우징과,

   다수의 트러니언을 가지고 있으며, 각각의 트러니언은 상기한 중공 하우징의 가이드 홈과 대응되는 위치에 형성되어 있는 트라이포드와,

   상기한 트러니언에 설치되어 있으며, 대응되는 가이드 홈에 회전가능하게 롤러 어셈블리를 포함하여 이루어지며,

   상기한 외부 롤러는 볼록부 외부 표면을 포함하며, 상기한 볼록부 외부 표면은 외부 롤러의 중앙축에 대하여 수직방향으로 취한 단면으로부터 볼 수 있는 제1 반경(Rry)를 가지고 있으며, 상기한 볼록부 외부 표면은 외부 롤러의 중앙축을 따라 취한 단면으로부터 볼 수 있는 제2 반경(Rrx)을 가지고 있으며, 상기한 제2 반경(Rrx)의 중심은 상기한 제1 반경(Rry)의 중심으로부터 외부에 놓여 있으며, 상기한 제2 반경(Rrx)은 제1 반경(Rry) 보다 짧게 설정되며,

   하우징의 각각의 가이드홈은 하우징 홈의 이등분 상부 제1 타원형 표면과, 하우징 홈의 이등분 하부의 제2 타원형 표면을 포함하여 이루어지며, 상기한 제1 및 제2 타원형 표면은 외부 롤러의 제2 반경(Rrx)의 중심과 동일한 위치이거나 외부 롤러의 제2 반경(Rrx)의 중심의 근처에 설치되는 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인트.
9. 제 8항에 있어서,

   상기한 제1 및 제2 타원형 영역은 각각 장경(AA) 및 단경(BB)을 갖는 제1 및 제2 타원형으로 이루어지며, 두개의 지름의 비율(BB/AA)은 0.65~0.95이며, 비율(AA/2Rrx)은 1.1~1.4 인 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인트.
10. 제 9항에 있어서,

    상기한 외부 롤러가 2개의 타원형 표면으로 구성된 하우징 홈과 정규적으로 접촉하게 되는 2개의 접촉 점사이의 거리(L2)는 0.66BB~0.85BB 사이의 범위의 디멘젼을 가지도록 설정되는 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인트.
11. 제 9항에 있어서,

    상기한 외부 롤러와 하우징 홈의 사이의 탄성적인 접촉 영역의 비율(BB/AA) 및 크기는 외부 롤러와 하우징의 기구적 강도 요구조건에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인트.
12. 제 1항에 있어서,

    적어도 3개의 오목부 영역이 외부 롤러의 볼록부 외부 표면과 하우징의 가이드 홈 사이에 형성되며, 상기한 3개의 오목부 영역은 홈의 상부 홈 영역의 상부 오목부 영역과, 홈의 하부 영역의 하부 오목부 영역과, 홈의 중앙 영역의 내부 오목부 영역을 포함하여 이루어지며, 상기한 오목부 영역은 윤활제를 수납하는 것을 특징으로 하는 트라이포드 타입 등속조인트.

Images