KR20110125034A - 차량의 볼타입 등속조인트 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 큰볼과 작은 볼을 배합하여 사용함으로써 케이지 창기둥의 두께 및 단면적을 증대시킴으로써 케이지의 강도를 향상시킬 수 있는, 차량의 볼타입 등속조인트에 관한 것으로서,
샤프트의 일단에 연결설치되는 인너레이스와, 상기 인너레이스의 외부에 설치되는 아웃터레이스와, 서로 크기가 다른 큰볼과 작은볼로 구성되어 있으며 상기 인너레이스의 회전동력을 상기 아웃터레이스에 전달하기 위한 다수개의 볼과, 상기 큰볼과 작은볼을 각각 지지하기 위한 큰창과 작은창이 형성되어 있는 케이지를 포함하여 이루어진다.

Description

차량의 볼타입 등속조인트{Ball type constant velocity joint for vehicle}

이 발명은 차량의 볼타입 등속조인트에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 큰볼과 작은 볼을 배합하여 사용함으로써 케이지 창기둥의 두께 및 단면적을 증대시킴으로써 케이지의 강도를 향상시킬 수 있는, 차량의 볼타입 등속조인트에 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.

상기 등속 조인트는 구동축과 피동축의 교차각이 큰 경우에도 등속으로 원활하게 동력을 전달할 수 있기 때문에 독립 현가 방식의 전륜 구동차의 액슬축에 주로 사용되며, 샤프트를 중심으로 엔진측(인보드측)은 트라이포드 타입 조인트로 이루어지고, 샤프트를 중심으로 타이어측(아웃보드측)은 볼타입 조인트로 이루어진다.

도 1은 일반적인 등속 조인트의 단면 구성도이고, 도 2는 일반적인 등속 조인트의 외형 구성도이다.

도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 일반적인 등속 조인트의 구성은, 샤프트(1)를 중심으로 엔진측(인보드측)은 트라이포드 타입 조인트로 이루어지고, 샤프트(1)를 중심으로 바퀴측(아웃보드측)은 볼타입 조인트로 이루어진다.

샤프트(1)를 중심으로 엔진측(인보드측)에 설치되어 있는 트라이포드 타입 조인트의 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 그루우브가 형성되어 있는 하우징(2)과, 상기 하우징(2)의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(1)와, 상기 하우징(2)과 샤프트(1)를 연결하기 위하여 상기 샤프트(1)의 일단에 연결되어 상기 하우징(2)의 내부에 설치되며 트라이포드 타입의 트러니언이 형성되어 있는 스파이더(3)와, 상기 스파이더(3)의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러(6)와, 상기 니들롤러(6)의 외주면에 설치되는 구면롤러(5)와, 상기 구면롤러(5)의 외주면에 설치되어 상기 하우징(2)과 샤프트(1)의 마찰을 감소시키는 원통롤러(4)와, 상기 니들롤러(6) 및 구면롤러(5)의 상단에 설치되는 스트라이크 아웃트(7)와, 클립(8)과, 상기 스파이더(3)의 측단에 설치되는 리테이너링(9)과, 상기 하우징(2)에 일단이 연결되고 상기 샤프트(1)에 일단이 연결되는 부트(10)와, 상기 부트(10)를 각각 고정시키기 위한 클램핑 밴드(11, 12)를 포함하여 이루어진다.

또한, 샤프트(1)를 중심으로 바퀴측(아웃보드측)에 설치되어 있는 볼타입 조인트의 구성은, 상기 트라이포드 타입 조인트의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(1)와, 상기 샤프트(1)의 일단에 연결설치되는 인너레이스(15)와, 상기 인너레이스(15)의 외부에 설치되는 아웃터레이스(13)와, 상기 인너레이스(15)의 회전동력을 상기 아웃터레이스(13)에 전달하기 위한 다수개의 볼(16)과, 상기 볼(16)을 지지하기 위한 케이지(14)와, 상기 아웃터 레이스(13)의 외부에 설치되는 센서링(17)과, 상기 샤프트(1)에 일단이 연결되고 상기 아웃터 레이스(13)에 일단이 연결되는 부트(18)와, 상기 부트(18)를 고정시키기 위한 클램핑 밴드(19, 20)를 포함하여 이루어진다.

그리고, 샤프트(1)의 중간에는 댐퍼(21)가 밴드(22, 23)를 이용하여 설치되며, 상기 댐퍼(21)는 몸체(212)의 내부에 질량체(211)가 설치되는 구조로 이루어진다.

상기 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, 상기 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 엔진측(인보드측)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 바퀴측(아웃보드측)에 설치되어 있는 볼타입 조인트에서는 볼(16)에 의해 아웃터 레이스(13)의 회전각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각이 된다.

이와 함께, 트라이포드 타입 조인트측의 부트(10)와 볼타입 조인트측의 부트(18)는 각각 트라이포드 타입 조인트와 볼타입 조인트의 외부를 감싸 밀봉시킴으로써 트라이포드 타입 조인트와 볼타입 조인트가 외부 오염물질에 의해 손상되는 것을 방지한다.

또한, 엔진으로부터 출력되어진 토크가 트랜스미션을 거쳐 샤프트(1)를 통해 바퀴측으로 토크를 전달할 때, 고속으로 회전하는 샤프트(1)에 있어서 어느 회전 속도에서는 불균형 회전이 발생하게 되는데, 이러한 불균형 회전은 바람직하지 못한 진동을 야기시키고 구동계의 작동에 좋지 않은 영향을 미친다. 이와 같은 불균형 회전에 의한 바람직하지 못한 진동을 억제하기 위해 샤프트(1)의 중간부분에 설치된 댐퍼(2)는 샤프트(1)의 고속회전시 샤프트(1)에서 일어나는 유해한 진동 주파수로 인한 부밍 노이즈(booming noise)를 방지한다.

도 3는 종래의 차량의 볼타입 등속 조인트의 분해 구성도이고, 도 4는 종래의 차량의 볼타입 등속 조인트의 사시 구성도이고, 도 5는 종래의 차량의 볼타입 등속 조인트의 단면 구성도이고, 도 6a 및 도 6b는 종래의 차량의 볼타입 등속 조인트의 케이지의 평면 및 단면 구조도이다.

도 3 내지 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 종래의 차량의 볼타입 등속조인트는, 케이지(14) 및 인너레이스(15)가 볼(16)을 고정하고 있으며, 조향에 따라 볼(16)이 아웃터레이스(13)의 내주면에 길이방향으로 형성되어 있는 그루브(131)내에서 이동되는 구조로 이루어진다.

상기 인너레이스(15)는 외구경(r1)의 중심에 대하여 그루브경(r2)의 중심을 일정거리만큼 오프셋시켜서 설치하고, 아웃터레이스(13)는 인너레이스(15)의 외구경(r1)의 중심과 동일한 위치에 설치된 내구경(r3)의 중심에 대하여 그루브경(r4)의 중심을 인너레이스(15)의 그루브경과 반대되는 위치로 오프셋시켜서 설치되어 있다. 이것은 최대 조인트 각도인 46.5도를 구현하기 위해 필요한 그루브 길이를 줄이기 위한 구조로서 볼(16)이 항상 등속평면(하나의 평면)에 위치하기 위해서는 케이지(14)가 볼(16)의 움직임을 구속하고 있어야 한다.

상기 볼(16)은 일반적으로 6개가 사용되지만 8개 또는 그 이상의 볼을 사용하는 볼조인트가 개발되고 있다.

그러나, 상기 종래의 아웃보드측 등속조인트는, 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있는 바와 같이, 경량화, 컴팩트화되는 과정에서 볼의 수도 증가함에 따라 케이지의 창기둥의 두께와 단면적이 줄어들게 되어 케이지의 전체적인 강도가 취약해지는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 큰볼과 작은 볼을 배합하여 사용함으로써 케이지 창기둥의 두께 및 단면적을 증대시킴으로써 케이지의 전체적인 강도를 향상시킬 수 있는, 차량의 볼타입 등속조인트를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 샤프트의 일단에 연결설치되는 인너레이스와, 상기 인너레이스의 외부에 설치되는 아웃터레이스와, 서로 크기가 다른 큰볼과 작은볼로 구성되어 있으며 상기 인너레이스의 회전동력을 상기 아웃터레이스에 전달하기 위한 다수개의 볼과, 상기 큰볼과 작은볼을 각각 지지하기 위한 큰창과 작은창이 형성되어 있는 케이지를 포함하여 이루어진다.

이 발명의 구성은, 8볼타입 조인트의 경우에, 상기 케이지는, 큰창 4개와 작은창 4개가 형성되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 6볼타입 조인트의 경우에, 상기 케이지는, 큰창 3개와 작은창 3개가 형성되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 큰창과 작은창은 서로 교대로 형성되면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기 큰창과 작은창의 최장 지름은 각각 큰볼과 작은볼의 직경보다 작게 설정됨으로써 볼을 지지하는 구조로 이루어진다.

이 발명은, 큰볼과 작은 볼을 배합하여 사용함으로써 케이지 창기둥의 두께 및 단면적을 증대시킴으로써 케이지의 강도를 향상시킬 수 있는, 효과를 갖는다.

도 1은 일반적인 등속 조인트의 단면 구성도이다.
도 2는 일반적인 등속 조인트의 외형 구성도이다.
도 3는 종래의 차량의 볼타입 등속 조인트의 분해 구성도이다.
도 4는 종래의 차량의 볼타입 등속 조인트의 사시 구성도이다.
도 5는 종래의 차량의 볼타입 등속 조인트의 단면 구성도이다.
도 6a 및 도 6b는 종래의 차량의 볼타입 등속 조인트의 케이지의 평면 및 단면 구조도이다.
도 7은 이 발명의 일실시예에 따른 차량의 볼타입 등속조인트의 단면 구조도이다.
도 8은 이 발명의 일실시예에 따른 차량의 볼타입 등속조인트의 구성도이다.
도 9a 및 도 9b는 이 발명의 일실시예에 따른 차량의 볼타입 등속조인트의 케이지의 평면 및 단면 구조도이다.

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 7은 이 발명의 일실시예에 따른 차량의 볼타입 등속조인트의 단면 구조도이고, 도 8은 이 발명의 일실시예에 따른 차량의 볼타입 등속조인트의 구성도이고, 도 9a 및 도 9b는 이 발명의 일실시예에 따른 차량의 볼타입 등속조인트의 케이지의 평면 및 단면 구조도이다.

도 7 내지 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 차량의 볼타입 등속조인트의 구성은, 샤프트(1)의 일단에 연결설치되는 인너레이스(35)와, 상기 인너레이스(35)의 외부에 설치되는 아웃터레이스(33)와, 서로 크기가 다른 큰볼(36a)과 작은볼(36b)로 구성되어 있으며 상기 인너레이스(35)의 회전동력을 상기 아웃터레이스(33)에 전달하기 위한 다수개의 볼(36a, 36b)과, 상기 큰볼(36a)과 작은볼(36b)을 각각 지지하기 위한 큰창(34a)과 작은창(34b)이 형성되어 있는 케이지(34)를 포함하여 이루어진다.

이 발명의 일실시예에서는 8볼 타입 조인트를 사용하고 있으므로 상기 케이지(34)는, 큰창(34a) 4개와 작은창(34b) 4개가 형성되어 있는 구조로 도시되어 있지만, 6볼타입 조인트에서는 큰창(34a) 3개와 작은창(34b) 3개가 형성되어 있는 구조로 이루어진다.

상기 큰창(34a)과 작은창(34b)은 서로 교대로 형성되는 구조로 이루어진다.

상기 큰창(34a)과 작은창(34b)의 최장 지름은 볼(36a, 36b)의 직경보다 작게 설정됨으로써 각각 큰볼(36a)과 작은볼(36b)을 지지하는 구조로 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 차량의 볼타입 등속조인트의 작용은 다음과 같다.

엔진(도시되지 않음)으로부터 출력된 회전동력이 샤프트(1)를 회전시키면, 샤프트(1)의 회전동력은 인너레이스(35)와 볼(36)을 거쳐 아웃터 레이스(33)로 전달됨으로써 아웃터 레이스(33)에 연결되는 바퀴(도시되지 않음)를 회전시키게 된다.

이 경우에, 샤프트(1)를 중심으로 바퀴측(아웃보드측)에 설치되어 있는 볼타입 등속 조인트에서는 볼(36)에 의해 아웃터 레이스(33)의 회전각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각이 된다.

8볼타입 조인트에서 큰볼(36a) 4개와 작은볼(36b) 4개가 각각 조립되는 케이지(34)에는 서로 다른 볼크기가 적용됨으로써 볼조인트 조립시 조립각도가 축소되어 케이지창의 크기를 일부 줄일 수가 있어서 큰창(34a)과 작은창(34b)이 형성됨에 따라, 큰창만 모두 형성되는 경우보다 상대적으로 창기둥(34c)의 두께 및 단면적이 증대되어 케이지(34)의 강도가 향상됨으로써 볼타입 등속조인트의 전체적인 강도가 증대된다.

1 : 샤프트 33 : 아웃터레이스
34 : 케이지 35 : 인너레이스
36a, 36b : 볼

Claims (5)

1. 샤프트의 일단에 연결설치되는 인너레이스와,
   상기 인너레이스의 외부에 설치되는 아웃터레이스와,
   서로 크기가 다른 큰볼과 작은볼로 구성되어 있으며 상기 인너레이스의 회전동력을 상기 아웃터레이스에 전달하기 위한 다수개의 볼과,
   상기 큰볼과 작은볼을 각각 지지하기 위한 큰창과 작은창이 형성되어 있는 케이지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 볼타입 등속조인트.
2. 제 1항에 있어서,
   8볼타입 조인트의 경우에, 상기 케이지는, 큰창 4개와 작은창 4개가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 볼타입 등속조인트.
3. 제 1항에 있어서,
   6볼타입 조인트의 경우에, 상기 케이지는, 큰창 3개와 작은창 3개가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 볼타입 등속조인트.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 큰창과 작은창은 서로 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 볼타입 등속조인트.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 큰창과 작은창의 최장 지름은 각각 큰볼과 작은볼의 직경보다 작게 설정됨으로써 볼을 지지하는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 볼타입 등속조인트.

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