KR20120011382A - 자동차용 저진동 등속조인트 - Google Patents

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KR20120011382A
KR20120011382A KR1020100073117A KR20100073117A KR20120011382A KR 20120011382 A KR20120011382 A KR 20120011382A KR 1020100073117 A KR1020100073117 A KR 1020100073117A KR 20100073117 A KR20100073117 A KR 20100073117A KR 20120011382 A KR20120011382 A KR 20120011382A
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윤동영
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한국프랜지공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 외측롤러, 니들베어링 및 내측롤러 사이의 마찰을 최소화시켜 내구성을 향상시킬 수 있는 자동차용 저진동 등속조인트에 관한 것이다.
본 발명은 외륜의 트랙에 삽입된 외측롤러와, 니들베어링와, 트러니언의 저널부에 삽입된 내측롤러가 동심원상으로 하나로 조립되는 롤러어셈블리에 의해 외륜과 트러니언을 연결하고, 트러니언의 중심부에 연결된 하프샤프트와, 외륜의 일측에 일체로 형성된 스터브샤프트 사이의 조인트각에 상관없이 회전속도를 일정하게 전달하되, 상기 외측롤러 또는 외측롤러와 내측롤러에 그리스 저장홈을 형성하여 외측롤러, 니들베어링 및 내측롤러 사이의 마찰을 최소화시킴으로써, 하프샤프트의 축력을 저감하여 차량의 진동 성능을 향상시킬 수 있고, 외측롤러 및 내측롤러의 마찰로 인한 변색, 눌러붙음, 박리 등의 문제점을 해소할 수 있는 자동차용 저진동 등속조인트를 제공한다.

Description

자동차용 저진동 등속조인트{Low vibration constant velocity joint for vehicle}
본 발명은 자동차용 저진동 등속조인트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마찰 및 조인트 축력 저감으로 NVH(Noise, Vibration, and Harshness) 성능을 향상시킬 수 있는 자동차용 저진동 등속조인트에 관한 것이다.
일반적으로, 트라이포드 등속조인트(Tripod Constant Velocity Joint)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 스터브샤프트(11)(stub shaft)에 일체로 연결된 외륜(10)(outer race)과, 상기 외륜(10)의 내부 트랙(12)에 삽입되고 하프샤프트(20)(half shaft)에 스플라인 결합되어 동력을 전달하는 트러니언(18)(trunnion)과, 상기 트러니언(18)의 3개의 저널부(19)에 삽입되어 외륜(10)의 트랙(12)과 트러니언(18)의 저널부(19) 사이에서 발생하는 상대운동을 흡수하기 위한 롤러어셈블리(13)로 구성되어 있다.
상기 롤러어셈블리(13)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 트러니언(18)으로부터 회전력을 외륜(10)에 전달하는 역할을 하고, 외측롤러(14), 니들베어링(15), 내측롤러(16) 및 리테이너(17)로 구성되어 있다.
상기 외측롤러(14)는 외륜(10)의 트랙(12)과 접촉하고, 내측롤러(16)는 트러니언(18)의 저널부(19)와 접촉하면서 서로 상대적으로 회전운동함으로써, 외륜(10)의 트랙(12)과 트러니언(18)의 저널부(19) 사이에서 발생하는 상대운동을 흡수할 수 있다.
상기 니들베어링(15)은 내측롤러(16)과 외측롤러(14) 사이에 설치되고, 리테이너(17)에 의해 외측롤러(14)의 내부에 지지됨에 따라 내측롤러(16)과 외측롤러(14) 사이의 상대적인 운동을 제어할 수 있다.
상기 내측롤러(16)은 트러니언(18)의 저널부(19)와 접촉하며, 내측롤러(16)의 내측 직선면과 트러니언(18) 저널부(19)의 구형면의 접촉에 의해 트러니언(18) 저널부(19)가 일정각도로 틀어진 경우에도 롤러어셈블리(13)가 수평자세를 유지할 수 있다.
여기서, 하프샤프트(20)와 스터브샤프트(11)의 각도가 서로 틀어진 경우에 하프샤프트(20)의 중심선을 중심으로 회전력이 발생하면, 하프샤프트(20)의 회전력이 트러니언(18)을 통해 롤러어셈블리(13)에 전달되고, 롤러어셈블리(13)는 외륜(10)의 트랙(12)에 삽입되어 스터브샤프트(11) 방향으로 왕복운동하면서 외륜(10)에 회전력을 전달함으로써, 외륜(10)이 롤러어셈블리(13)를 통해 회전력을 받아 회전하면서 스터브샤프트(11)도 함께 회전한다.
따라서, 상기 스터브샤프트(11)가 하프샤프트(20)와의 조인트각에 상관없이 트러니언(18), 롤러어셈블리(13) 및 외륜(10)을 통해 하프샤프트(20)로부터 회전력을 전달받아 하프샤프트(20)와 동일한 회전속도로 회전하게 된다.
그러나, 상기 트라이포드 등속조인트의 스터브샤프트(11)와 하프샤프트(20)가 꺽여진 경우에 외륜(10)의 트랙(12), 트러니언(18) 및 롤러어셈블리(13) 사이에서 상대운동이 발생하고, 이 상대운동으로 인해 형성된 마찰력은 하프샤프트(20)의 축방향으로 축력을 발생시킨다.
상기와 같은 축력은 차량의 급출발시와 같이 등속조인트에 작용하는 부하가 크거나, 조인트각이 큰 경우에 더욱 크게 발생하며, 차량의 횡방향 진동을 발생시키는 문제점이 있다.
또한, 상기 롤러어셈블리(13)의 외측롤러(14)와 내측롤러(16) 사이에서 발생된 상대운동으로 인해 마찰력이 발생하고, 이로 인해 내측롤러(16)와 외측롤러(14)가 변색, 눌러 붙음, 박리되는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 외측롤러의 내측면에 그리스 저장홈을 형성하여, 내측롤러와 외측롤러 사이의 마찰을 최소화함으로써, 급출발시 차량의 횡방향 진동을 개선할 수 있고, 내측롤러와 외측롤러 사이의 마찰로 인한 롤러의 변색, 눌러붙음, 박리 등의 문제점을 해소할 수 있는 자동차용 저진동 등속조인트를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외륜의 트랙에 삽입된 외측롤러와, 니들베어링와, 트러니언의 저널부에 삽입된 내측롤러가 동심원상으로 하나로 조립되는 롤러어셈블리에 의해 외륜과 트러니언을 연결하고, 트러니언의 중심부에 연결된 하프샤프트와, 외륜의 일측에 일체로 형성된 스터브샤프트 사이의 조인트각에 상관없이 회전속도를 일정하게 전달하되, 상기 외측롤러 또는 외측롤러와 내측롤러에 그리스 저장홈을 형성하여 외측롤러, 니들베어링 및 내측롤러 사이의 마찰을 최소화시킴으로써, 하프샤프트의 축력을 저감하여 차량의 진동 성능을 향상시킬 수 있고, 외측롤러 및 내측롤러의 마찰로 인한 변색, 눌러붙음, 박리 등의 문제점을 해소할 수 있는 자동차용 저진동 등속조인트를 제공한다.
본 발명에 따른 자동차용 저진동 등속조인트의 장점을 설명하면 다음과 같다.
1. 외측롤러 또는 외측 및 내측롤러에 그리스저장홈을 형성하고, 그리스저장홈에 저장된 그리스에 의해 니들베어링의 회전을 원활하게 함으로써, 외측롤러와 내측롤러 사이의 마찰저항을 감소시켜 롤러어셈블리의 내구성능을 향상시키고, 외측롤러, 니들베어링 및 내측롤러의 회전토크를 저감할 수 있다.
2. 급출발시와 같이 등속조인트에 작용하는 부하가 크거나, 조인트각이 큰 경우에도 축력을 저감하여 차량의 진동과 아이들 진동 성능을 향상시킬 수 있다.
3. 외측롤러와 내측롤러 사이의 마찰저항을 줄임으로써, 외측롤러와 내측롤러 사이의 밀폐된 공간 내에 그리스의 양이 부족하여 외측롤러 및 내측롤러의 변색, 눌러붙음, 박리 등의 문제점을 해소할 수 있다.
4. 상기 그리스저장홈은 니들베어링의 비접촉면에 배치되고, 외측롤러의 내측면에서 니들베어링의 접촉면과 내측으로 단차를 두고 오목하게 형성되기 때문에, 이 그리스저장홈의 면적만큼 연삭가공시 연상가공면적이 줄어들어 연삭가공부하를 저감할 수 있고, 리테이너를 조립할 때 그리스저장홈에 의해 리테이너 장착홈의 입구면적이 넓어져서 리테이너의 조립성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 등속조인트에서 외륜과 트러니언 어셈블리의 분해도
도 2는 종래의 등속조인트의 조립도
도 3은 도 2의 단면도
도 4는 도 2에서 롤러어셈블리의 내부구조를 보여주는 일부 단면도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 롤러어셈블리가 외륜에 장착된 상태를 보여주는 일부 단면도
도 6은 본 발명에 따른 롤러어셈블리의 단면도
도 7은 도 6에서 A-A 단면도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 축간의 조인트각에 상관없이 등속으로 회전력을 전달하는 등속조인트에 관한 것으로서, 특히 외측롤러, 니들베어링 및 내측롤러 사이의 마찰을 최소화시켜 내구성을 향상시킬 수 있는 저진동 등속조인트에 관한 것이다.
또한, 상기 저진동 등속조인트는 외륜(10)과 트러니언어셈블리 사이의 상대적인 운동에 의해 발생된 마찰 및 조인트 축력을 저감하여 차량의 횡방향 진동을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 저진동 등속조인트는 크게 외륜(10)과 트러니언어셈블리로 구성되어 있고, 두개의 축, 즉 하프샤프트(20)와 스터브샤프트(11) 간의 조인트각에 상관없이 하나의 축의 회전속도를 다른 하나의 축으로 동일하게(Constantly) 전달한다.
상기 외륜(10)은 스터브샤프트(11)와 일체로 회전가능하게 연결되어 있고, 외륜(10)의 내부에 3개의 트랙(12)을 포함한다.
상기 트러니언어셈블리는 트러니언(18) 및 롤러어셈블리(13)로 구성되고, 롤러어셈블리(13)가 외륜(10)의 트랙(12)에 삽입되어 트러니언(18)을 통해 전달된 회전력을 외륜(10)에 전달한다.
상기 트러니언(18)은 하프샤프트(20)와 스플라인 결합되고, 하프샤프트(20)가 회전함에 따라 트러니언(18)이 함께 회전하게 된다.
상기 롤러어셈블리(13)는 외측롤러(14), 니들베어링(15), 내측롤러(16), 리테이너(17)로 구성된다.
상기 외측롤러(14)는 외륜(10)의 트랙(12)에 각각 삽입되어 트랙(12)을 따라 회전하면서 왕복이동한다.
상기 외측롤러(14)은 구형의 외표면을 가지며, 외측롤러(14)의 외주면 중앙부에 원주방향으로 형성된 띠모양의 오일그루버(14a)를 포함한다.
또한, 상기 외측롤러(14)의 외표면 중앙부에 형성된 오일그루버(14a)에 오일을 공급하여 외측롤러(14)과 외륜(10) 트랙(12) 사이의 마찰저항을 줄이고 윤활성능을 향상시킬 수 있다.
상기 내측롤러(16)는 외측롤러(14)의 내부에 삽입장착되고, 내측롤러(16)가 트러니언(18)의 저널부(19)에 삽입되어, 트러니언(18)에 의해 하프샤프트(20)를 중심으로 회전한다.
상기 니들베어링(15)은 외측롤러(14)와 내측롤러(16) 사이에 원주방향으로 배치되어, 외측롤러(14)와 내측롤러(16)의 상대적인 운동을 제어한다.
이때, 상기 리테이너(17)는 외측롤러(14)의 내측면에 외측롤러(14)의 두께방향으로 일정한 간격을 두고 장착되어, 니들베어링(15)과 내측롤러(16)를 지지한다.
여기서, 상기 외측롤러(14)의 내측면에 그리스 저장홈(21)이 형성되고, 이 그리스 저장홈(21)은 그리스를 저장하여 외측롤러(14)와 내측롤러(16) 사이의 틈새 외에 그리스 저장공간을 더 포함함으로써, 외측롤러(14)와 내측롤러(16) 사이의 그리스 부족현상을 해소할 수 있고, 외측롤러(14)와 내측롤러(16) 사이에 배치된 니들베어링(15)의 마찰저항을 최소화할 수 있다.
상기 외측롤러(14)의 외측면은 구형태로 볼록하게 형성되고, 외측롤러(14)의 내측면은 니들베어링(15)의 측면과 일직선으로 접촉될 수 있도록 원형의 곡면으로 형성되며, 예를 들어 외측롤러(14)는 링형태로서 링의 단면이 반달모양으로 이루어진다.
상기 그리스 저장홈(21)은 니들베어링(15)의 측면과 직접적으로 접촉되지 않는 외측롤러(14)의 내측면과 둘레면에 걸쳐 일정한 용적으로 형성된다.
상기 그리스 저장홈(21)의 바닥면은 1/4원형의 곡면으로 라운드지게 형성되며, 이 그리스 저장홈(21)에 그리스가 채워지게 된다.
이때, 그리스 저장홈(21)은 니들베어링(15)의 상단부와 하단부에 각각 인접하게 형성되고, 외측롤러(14)의 내측면에 위아래로 형성된 그리스 저장홈(21)와, 니들베어링(15) 및 내측롤러(16)의 상단부와 하단부의 일부는 리테이너(17)에 의해 커버되어, 그리스 저장홈(21)에 저장되었던 그리스가 외측롤러(14), 니들베어링(15) 및 내측롤러(16)의 상대적인 회전운동에 의해 리테이너(17) 안쪽으로 니들베어링(15)의 상단부와 하단부에 각각 용이하게 스며들게 된다.
상기 그리스 저장홈(21)은 외측롤러(14)의 내측면에 원주방향을 따라 연속적으로 형성되어, 그리스가 니들베어링(15)의 전체에 골고루 스며들게 함으로써, 윤활성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
이와 같이 외측롤러(14)의 내측면에 형성된 그리스 저장홈(21)에 그리스가 공급되면, 외측롤러(14), 니들베어링(15) 및 내측롤러(16) 사이의 상대적인 운동에 의해 외측롤러(14)와 니들베어링(15) 사이, 그리고 니들베어링(15)과 내측롤러(16) 사이의 접촉면에 그리스가 골고루 스며들어가 마찰저항을 최소화할 수 있다.
상기 그리스 저장홈(21)은 외측롤러(14) 외에도 내측롤러(16)에 형성되거나, 외측롤러(14)와 내측롤러(16)에 모두 형성되어, 니들베어링(15)의 윤활성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
따라서, 상기 외측롤러(14)의 내측면에 형성된 그리스저장홈(21)의 그리스에 의해 니들베어링(15)의 회전을 원활하게 함으로써, 외측롤러(14)와 내측롤러(16) 사이의 마찰저항을 감소시켜 하프샤프트(20) 방향의 축력 발생을 저감하고, 차량의 횡방향 진동을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 외측롤러(14), 니들베어링(15) 및 내측롤러(16) 사이의 마찰을 최소화함으로써, 롤러어셈블리(13)의 내구성능을 향상시키고, 외측롤러(14), 니들베어링(15) 및 내측롤러(16)의 회전토크를 저감할 수 있다.
이는 최종적으로 급출발시와 같이 등속조인트에 작용하는 부하가 크거나, 조인트각이 큰 경우에도 축력을 저감하여 차량의 진동과 아이들 진동 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 외측롤러(14)와 내측롤러(16) 사이의 마찰저항을 줄임으로써, 외측롤러(14)와 내측롤러(16) 사이의 밀폐된 공간 내에 그리스의 양이 부족하여 외측롤러(14) 및 내측롤러(16)의 변색, 눌러붙음, 박리 등의 문제점을 해소할 수 있어서, 롤러어셈블리(13)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
한편, 기존의 외측롤러의 내측면은 두께방향으로 일직선 형태로 이루어져서, 연삭가공이 필요한 니들베어링과의 접촉면 뿐만 아니라, 연삭가공이 필요하지 않는 니들베어링과의 비접촉면까지도 연삭가공을 해야하기 때문에, 상기 니들베어링과의 비접촉면에 연삭가공부하를 증가시켰다.
그러나, 본 발명의 그리스저장홈은 외측롤러의 내측면에서 니들베어링과 접촉하지 않는 비접촉면에 형성되기 때문에, 이 그리스저장홈의 면적만큼 연삭가공시 연상가공면적이 줄어들어 연삭가공부하를 저감할 수 있다.
또한, 상기 그리스저장홈은 리테이너 장착홈의 하단부와 연통되게 형성되기 때문에, 리테이너를 조립할 때 그리스저장홈에 의해 리테이너 장착홈의 입구면적이 넓어져서 리테이너의 조립성을 향상시킬 수 있다.
10 : 외륜 11 : 스터브샤프트
12 : 트랙 13 : 롤러어셈블리
14 : 외측롤러 14a : 오일그루버
15 : 니들베어링 16 : 내측롤러
17 : 리테이너 18 : 트러니언
19 : 저널부 20 : 하프샤프트
21 : 그리스 저장홈

Claims (6)

  1. 일측에 스터브샤프트(11)가 일체로 형성되고, 내측에 트랙(12)이 형성된 외륜(10)과;
    하프샤프트(20)가 상기 스터브샤프트(11)와 일정한 각도로 틀어지게 결합되어 회전하는 트러니언(18)과;
    상기 트러니언(18)에 연결되는 내측롤러(16)와, 상기 트랙(12)에 삽입 연결된 외측롤러(14)와, 상기 외측롤러(14)와 내측롤러(16) 사이에 배치되어 외측롤러(14)와 내측롤러(16)의 상대적인 운동을 제어하는 니들베어링(15)이 동심원상으로 조립되고, 상기 하프샤프트(20)의 회전운동을 스터브샤프트(11)에 동일한 속도로 전달하는 롤러어셈블리(13)를 포함하고,
    상기 외측롤러(14)에 그리스 저장홈(21)이 형성되어, 외측롤러(14)와 니들베어링(15) 사이, 그리고 니들베어링(15)과 내측롤러(16) 사이의 마찰을 최소화시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 저진동 등속조인트.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 그리스 저장홈(21)은 외측롤러(14)의 내측면과 둘레면에 걸쳐 일정한 용적으로 형성되고, 상기 그리스 저장홈(21)에 저장된 그리스가 니들베어링(15)의 상단부와 하단부로 스며드는 것을 특징으로 하는 자동차용 저진동 등속조인트.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 그리스 저장홈(21)은 외측롤러(14)에 원주방향을 따라 연속적으로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 저진동 등속조인트.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 그리스 저장홈(21)의 바닥면은 곡면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 저진동 등속조인트.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 그리스 저장홈(21)은 외측롤러(14)와 내측롤러(16)에 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 저진동 등속조인트.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 그리스 저장홈(21)은 내측롤러(16)에 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 저진동 등속조인트.
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KR20180134043A (ko) * 2017-06-08 2018-12-18 주식회사 성보엔지니어링 내부 모터 설치형 윈치 장치
WO2019112077A1 (ko) * 2017-12-05 2019-06-13 이래에이엠에스 주식회사 트라이포드 등속 조인트

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