KR20130063424A - 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 사이즈에 따라 호환이 가능한 스파이더에 스트레인 게이지를 부착함으로써 재활용이 가능하도록 하여 자원낭비를 방지할 수 있으며, 샤프트 강성 이상의 고토크가 발생하여도 계측이 가능하도록 하는, 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트에 관한 것으로서,
엔진의 회전동력을 전달하며 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와, 상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기 니들롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과의 마찰을 감소시키는 구면롤러와, 상기한 구면롤러의 이탈을 방지하기 위해 구면롤러의 상부에 조립되는 리테이너 클립과, 토크를 측정하기 위하여 상기 스파이더의 일측면에 설치되어 있는 스트레인 게이지를 포함하여 이루어진다.

Description

토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트{Tripod type constant velocity joint for measuring torque}

이 발명은 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 사이즈에 따라 호환이 가능한 스파이더에 스트레인 게이지를 부착함으로써 재활용이 가능하도록 하여 자원낭비를 방지할 수 있으며, 샤프트 강성 이상의 고토크가 발생하여도 계측이 가능하도록 하는, 토크 계측용 트라이포드 타입 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.

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 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 3은 일반적인 등속 조인트의 외형 구성도이다.

도 1 내지 도 3에 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 상기 트라이포드 타입 조인트의 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 트랙홈이 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 3개의 트러니언(3a)이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더(3)와, 상기 스파이더(3)의 트러니언(3a)의 외주면에 설치되는 인너롤러(6)와, 상기 인너롤러(6)의 외주면에 설치되는 니들롤러(5)와, 상기 니들롤러(5)의 외주면에 설치되어 상기 하우징(2)과 샤프트(1)의 마찰을 감소시키는 아우터롤러(4)와, 상기한 아우터롤러(4)의 이탈을 방지하기 위해 아우터롤러(4)의 하부에 조립되는 리테이너 클립(8)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.

샤프트(1)를 중심으로 타이어측(아웃보드측)에 설치되어 있는 상기 볼타입 조인트의 구성은, 상기 트라이포드 타입 등속 조인트의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(1)의 일단에 연결설치되는 인너레이스(15)와, 상기 인너레이스(15)의 외부에 설치되는 아우터 레이스(13)와, 상기 인너레이스(15)의 회전동력을 상기 아우터 레이스(13)에 전달하기 위한 볼(16)과, 상기 볼(16)을 지지하기 위한 케이지(14)와, 상기 아우터 레이스(13)의 외부에 설치되는 센서링(17)과, 상기 샤프트(1)에 일단이 연결되고 상기 아우터 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 내부에 질량체가 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 아우터롤러(4), 니들롤러(5), 인너롤러(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 아우터 레이스(13)로 전달됨으로써 아우터 레이스(13)에 연결되는 바퀴(도시되지 않음)를 회전시키게 된다.

이 경우에, 샤프트(1)를 중심으로 엔진측(인보드측)에 설치되어 있는 트라이포드 타입 조인트에서는 아우터롤러(4)가 하우징(2)의 트랙홈내를 슬라이딩 이동함으로써 아우터롤러(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 등속 조인트에서는 볼(16)에 의해 아우터 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.

한편, 종래의 트라이포드 타입 등속 조인트는 강도 및 내구성을 평가하기 위하여 차량에 장착된 상태에서 토크를 계측하게 되는데, 이와 같이 토크를 계측하기 위해서는 샤프트에 스트레인 게이지를 고정 부착하여 사용하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래의 트라이포드 타입 조인트는 차종 및 사양별로 샤프트의 종류가 상이하기 때문에 스트레인 게이지가 부착된 샤프트를 다른 차종에 재활용하는 것이 불가능함으로써 자원을 낭비하게 되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 트라이포드 타입 조인트는 샤프트 강성 이상의 고토크가 발생되는 경우에 계측 오차가 커지게 되어 계측을 할 수 없게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사이즈에 따라 호환이 가능한 스파이더에 스트레인 게이지를 부착함으로써 재활용이 가능하도록 하여 자원낭비를 방지할 수 있는, 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 스파이더에 스트레인 게이지를 부착함으로써 샤프트 강성 이상의 고토크가 발생하여도 계측이 가능하도록 하는, 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 엔진의 회전동력을 전달하며 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와, 상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기 니들롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과의 마찰을 감소시키는 구면롤러와, 상기한 구면롤러의 이탈을 방지하기 위해 구면롤러의 상부에 조립되는 리테이너 클립과, 토크를 측정하기 위하여 상기 스파이더의 일측면에 설치되어 있는 스트레인 게이지를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 구성은, 상기한 스트레인 게이지는 접착을 이용하여 상기 스파이더의 일측면에 설치되면 바람직하다.

이 발명의 구성은 상기한 스트레인 게이지가 부착된 스파이더는 재활용이 되면 바람직하다.

이 발명의 구성은 상기한 스트레인 게이지의 토크 측정 가능범위가 -200K 내지 200K 이면 바람직하다.

이 발명은, 사이즈에 따라 호환이 가능한 스파이더에 스트레인 게이지를 부착함으로써 재활용이 가능하도록 하여 자원낭비를 방지할 수 있으며, 샤프트 강성 이상의 고토크가 발생하여도 계측이 가능하도록 하는, 효과를 갖는다.

도 1은 일반적인 등속 조인트의 단면 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 일반적인 등속 조인트의 외형 구성도이다.
도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트의 단면 구성도이다.
도 5는 이 발명의 일 실시예에 따른 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트의 스파이더 조립체의 측면도이다.
도 6은 이 발명의 일 실시예에 따른 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트의 측정가능한 토크 범위를 나타낸 그래프이다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 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 제시된 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. 또한, 본원의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 4는 이 발명의 일 실시예에 따른 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트의 단면 구성도이고, 도 5는 이 발명의 일 실시예에 따른 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트의 스파이더 조립체의 측면도이다.

도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일 실시예에 따른 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트의 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징(32)과, 상기 하우징(32)과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징(32)의 내부에 설치되며 3개의 트러니언(33a)이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더(33)와, 상기 스파이더(33)의 트러니언(33a)의 외주면에 설치되는 니들롤러(35)와, 상기 니들롤러(35)의 외주면에 설치되어 상기 하우징(32)과의 마찰을 감소시키는 구면롤러(34)와, 상기한 구면롤러(34)의 이탈을 방지하기 위해 구면롤러(34)의 상부에 조립되는 리테이너 클립(38)과, 토크를 측정하기 위하여 상기 스파이더(33)의 일측면에 설치되어 있는 스트레인 게이지(39)를 포함하여 이루어진다.

상기한 스트레인 게이지(39)는 접착을 이용하여 상기 스파이더(33)의 일측면에 설치된다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일 실시예에 따른 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트의 작용은 다음과 같다.

엔진(도시되지 않음)으로부터 출력된 회전동력이 트랜스미션(도시되지 않음)을 거쳐 하우징(32)에 전달되면 하우징(32)이 회전되며, 이러한 하우징(32)의 회전동력은 구면롤러(34)와 니들롤러(35)를 통해 스파이더(33)로 전달됨으로써 스파이더(33)에 연결되어 있는 샤프트를 회전시킨다.

이 경우에, 구면롤러(34)가 하우징(32)의 트랙홈내를 슬라이딩 이동함으로써 구면롤러(34)와 연관되어 있는 샤프트의 회전 각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각이 된다.

이와 함께, 스파이더(33)의 측면에 설치되어 있는 스트레인게이지(39)를 이용하여 토크를 측정함으로써 등속 조인트의 강도 및 내구성을 평가할 수 있도록 한다. 상기한 토크는 비틀림모멘트라고도 하는데 반지름 r인 원형단면을 가지는 회전체에 대하여 원주의 접선방향으로 힘 F가 작용하고 있다면 회전체는 F×r의 모멘트로 회전운동을 하게 되고 회전축의 모멘트가 토크이다.

이와 같이 스파이더(33)에 스트레인 게이지(39)를 부착하여 토크를 계측하게 되면 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 토크 측정 가능범위가 -200K 내지 200K 가 됨으로써 샤프트 강성 이상의 고토크가 발생하여도 계측이 가능하게 된다. 또한, 상기한 스트레인 게이지(39)가 부착된 스파이더(33)는 재활용이 가능하도록 하여 자원낭비를 방지할 수 있게 된다.

32 : 하우징 33 : 스파이더
34 : 구면롤러 35 : 니들롤러
38 : 리테이너 클립 39 : 스트레인 게이지

Claims (4)

1. 엔진의 회전동력을 전달하며 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과,
   상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와,
   상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와,
   상기 니들롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과의 마찰을 감소시키는 구면롤러와,
   상기한 구면롤러의 이탈을 방지하기 위해 구면롤러의 상부에 조립되는 리테이너 클립과,
   토크를 측정하기 위하여 상기 스파이더의 일측면에 설치되어 있는 스트레인 게이지를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트.
2. 제 1항에 있어서,
   상기한 스트레인 게이지는 접착을 이용하여 상기 스파이더의 일측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트.
3. 제 1항에 있어서,
   상기한 스트레인 게이지가 부착된 스파이더는 재활용이 되는 것을 특징으로 하는 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트.
4. 제 1항에 있어서,
   상기한 스트레인 게이지의 토크 측정 가능범위가 -200K 내지 200K 인 것을 특징으로 하는 토크 계측용 트라이포드 타입 등속 조인트.

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