KR20130135524A

KR20130135524A - 아우터레이스와 부트의 체결구조

Info

Publication number: KR20130135524A
Application number: KR1020120059156A
Authority: KR
Inventors: 유성수; 최원준
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-12-11

Abstract

본 발명은, 스템 끝단에 컵모양으로 형성된 아우터레이스와 일단은 상기 아우터레이스에 고정되고 타측은 샤프트에 고정되는 부트의 체결구조에 있어서, 상기 아우터레이스는 외주면에 체결홈이 형성되며, 부트의 내주면에는 상기 체결홈에 끼워지도록 체결돌기가 형성되고, 상기 부트를 가압하며 아우터레이스에 고정되는 커버를 포함하되, 상기 커버는, 링 모양으로서 체결돌기를 횡방향으로 가압하며 아우터레이스에 고정되는 고정부; 및 상기 고정부의 일측에서 연장되어 종방향으로 부트를 아우터레이스 끝단에 가압하는 확장부;로 구성된다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 부트가 아우터레이스에 직접결합되되 횡방향 및 종방향으로 가압된 상태로 결합되므로 그리스의 누유를 더욱 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

아우터레이스와 부트의 체결구조{Connecting structure of outer race and boot}

본 발명은 등속조인트(Constant-Velocity-Joint) 방식으로서 이너레이스(Inner race)와 연결되는 아우터레이스(Outer race); 그리고 상기 아우터레이스 내에 충진된 그리스(grease)의 누유를 방지하기 위해 장착되는 부트;의 체결구조에 관한 것으로서 더욱 상세하게는, 길이방향(종방향) 체결력과 반경방향(횡방향) 체결력이 함께 작용하여 부트의 이탈을 더욱 효율적으로 억제할 수 있으며 재장착이 가능하도록 결합되는 아우터레이스와 부트의 체결구조에 관한 것이다.

엔진에서 생성되는 회전력은 트랜스미션과 디퍼런셜 장치를 통해 샤프트(shaft)로 전달되는 구조를 갖는다. 그리고, 차량의 선회를 위해서 차축에는 조향이 가능하도록 양측 각각에 등속조인트 방식으로 스템(stem)이 체결된다.

등속조인트는 여러가지 타입이 있으나, 이중 크로스 그루브 조인트(CROSS GROOVE JOINT)는 구동축이 되는 샤프트와 종동축이 되는 스템의 교차각에 상관없이 등속으로 원활하게 회전력을 전달할 수 있되, 일반적인 등속조인트와는 달리 구동축과 종동축 사이의 길이 변화 또한 흡수할 수 있는 장점이 있다.

종래의 크로스 그루브 조인트의 구조는 도 1a 에 도시된 바와 같다.

도 1a 와 도 1b 를 참조하면, 샤프트(2)의 끝단에는 링 모양의 이너레이스(3)가 장착되며, 상기 이너레이스(3)에는 둘레를 따라 다수 개의 금속재 볼들(4)이 케이지(3a)를 통해 결합된다. 상기 이너레이스(3)에는 볼(4)의 일측이 놓여질 수 있도록 오목한 홈이 형성되며, 상기 케이지(3a)는 이너레이스(3)과 고정결합되어 볼(4)의 이탈을 방지한다.

그리고, 샤프트(2)와 연결되는 스템(1) 끝단에는 컵 모양으로 아우터레이스(1a)가 형성되며, 상기 아우터레이스(1a)에는 이너레이스(3) 및 볼(4)이 삽입될 수 있도록 소정의 크기로 안착홈이 형성된다.

그리고, 상기 아우터레이스(1a)의 내주면에는 샤프트(2)의 끝단이 진입할 때 각각의 볼들(4)이 부분적으로 끼워질 수 있도록 활주홈들(1b)이 아우터레이스(1a)의 내부에서(즉, 안착홈 내에서) 길이방향을 따라 추가적으로 형성된다.

따라서, 이너레이스(3)와 아우터레이스(1a)에 장착되는 각각의 볼들(4)은 그 사이에서 구름운동(rolling)이 가능할 뿐만 아니라 활주홈(1b)의 길이 내에서 종방향 움직임이 허용된다.

한편, 볼들(4)의 이탈을 방지하기 위해 아우터레이스(1a)의 끝단에는 커버(6)가 장착되며, 내부마모를 방지하기 위해 아우터레이스(1a) 내부에는 소정량의 그리스(grease)가 저장된다. 그리고, 상기 커버(6)는 부트(5)와 연결되고 상기 부트(5)는 샤프트(2)에 체결됨으로서 아우터레이스(1a)의 내부는 봉해진다.

즉, 도시된 바와 같이, 상기 커버(6)는 일측이 아웃터레이스(1a)에 결합되고 타측은 부트(5)와 연결되는 구조로서, 볼(4)의 이탈을 방지함에 따라 스템(1)과 샤프트(2) 사이의 각도가 과도하게 커지지 않도록 기능을 한다.

그리고, 아우터레이스와 커버 사이에는 오링(O-ring)(8)이 장착되어 그리스의 누유를 방지한다. 벨로우즈 형상(주름을 갖는 형상)으로서 상기 커버(6)의 끝단에 연결된 부트(6)는 전술한 바와 같이 외부에서 이물질의 침투를 방지하고 그리스의 누유를 방지하기 위해 장착되는 것으로서 밴드들(7, 9) 통해 결합된다. 참고적으로, 상기 스템의 끝단에는 샤프트의 회전수를 감지하기 위한 톤휠(tone wheel)이 장착된다.

한편, 전술한 바와 같은 종래의 부트 체결구조에서는 그리스 누유에 취약하고, 정비성이 불량한 문제점이 있었다.

즉, 차량 운행 시 발생되는 발열과 내마모성 개선을 위해서 부트(5) 내에 충진된 그리스는 장시간 동안 밀봉되어야 한다. 하지만, 각 연결부위의 체결력이 저하되면 내부 그리스가 누유될 수 있었으며, 이러한 그리스의 누유는 내부마모를 유발하여 등속조인트의 파손에 중요한 원인이 되었다. 가령, 종래의 구조에서는 오링(8)에 작용하는 횡방향 압력이 작아 밀봉성이 저하될 수 있었으며, 커버와 결합되는 밴드(9)는 조립공차에 따라 체결력이 불균일하고 열 발생에 따라 초기 체결력을 유지하기가 어려웠다.

한편, 종래의 커버(6)는 금속재로 제조되되 끝단이 절곡되는 방식(코킹 처리:cocking)으로 아우터레이스(1a)에 고정되었다. 따라서, 볼(4)의 이탈 방지에는 견고하나 정비가 필요할 때 분리가 매우 어려운 구조였다.

따라서, 아우터레이스(1a) 내부에 사소한 문제가 생긴 경우에도 이를 확인하기가 어려웠으며, 아우터레이스(1a)에서 분리한 경우에도 재결합이 불가능한 문제점이 있었다.

그러므로, 본 발명은 그리스의 누유를 더 효율적으로 방지하며, 커버의 탈착이 더 용이하게 이뤄질 수 있는 아우터레이스와 부트의 체결구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스템 끝단에 컵모양으로 형성된 아우터레이스와 일단은 상기 아우터레이스에 고정되고 타측은 샤프트에 고정되는 부트의 체결구조에 있어서, 상기 아우터레이스는 외주면에 체결홈이 형성되며, 부트의 내주면에는 상기 체결홈에 끼워지도록 체결돌기가 형성되고, 상기 부트를 가압하며 아우터레이스에 고정되는 커버를 포함하되, 상기 커버는, 링 모양으로서 체결돌기를 횡방향으로 가압하며 아우터레이스에 고정되는 고정부; 및 상기 고정부의 일측에서 연장되어 종방향으로 부트를 아우터레이스 끝단에 가압하는 확장부;로 구성된다.

상기 부트는 원뿔형 관(conical tube) 형상으로서 다수 개의 골들(furrows)이 형성된 모양을 갖되, 상기 확장부는 아우터레이스와 첫번째로 인접하는 골에서 부트의 표면에 밀착되도록 곡면을 갖도록 형성된다.

본 발명의 제1실시예에서, 상기 아우터레이스의 외주면에는 돌기부가 돌출되고 상기 고정부에는 "ㄱ" 모양의 꺽임홈이 형성되어, 상기 돌기부가 꺽임홈에 진입한 후 커버의 회전에 의해 상기 꺽임홈에서 고정된다.

본 발명의 제2실시예에서, 상기 아우터레이스의 외주면에는 단차(段差)가 생기도록 걸림턱이 형성되고, 고정부에는 탄성확장에 따라 아우터레이스에 진입가능하되 상기 걸림턱에 맞물릴 수 있는 걸림쇠가 장착된다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 부트가 아우터레이스에 직접결합되되 횡방향 및 종방향으로 가압된 상태로 결합되므로 그리스의 누유를 더욱 효과적으로 억제할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 커버는 부트에 밀착되도록 곡면을 갖는 형상으로서 볼의 이탈을 안정적으로 방지할 수 있다.

아울러, 상기 커버는 아우터레이스에서 탈착이 가능하도록 구성되어 정비 편이성을 높일 수 있으며 불필요한 수리비 부담을 줄일 수 있다.

또한, 종래의 밴드와 오링을 이용한 체결 구조의 경우, 체결력이 접촉면 전체에 고르지 않았으며 초기 체결력의 유지에 문제가 발생할 수 있었으나, 본 발명의 커버는 설계 및 제조단계 시 꺽임홈의 형상 또는 걸림쇠의 길이 조절을 통해 적정의 체결력을 사전에 정할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 구조에서는 오링과 밴드들이 삭제되어 제조 원가 절감 및 제품의 중량 저감을 효과를 추가적으로 줄일 수 있으며, 코킹 공정이 제거되어 생산 공정을 단축할 수 있는 효과가 있다.

도 1a 는 샤프트와 스템이 등속조인트로 결합된 모습을 도시한 사시도 및 상기 샤프트와 스템이 연결된 부분의 단면도,
도 1b 는 도 1a 의 부분확대도,
도 2 는 본 발명에 따라 아우터레이스와 부트가 체결된 모습을 도시한 단면도,
도 3 은 도 2 의 부분확대도,
도 4 는 본 발명의 제1실시예에 따라 커버가 장착된 모습을 도시한 사시도 및 부분확대도,
도 5 는 본 발명의 제2실시예에 따라 커버가 장착된 모습을 도시한 사시도 및 부분확대도,

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 아우터레이스와 부트의 체결구조를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 를 참조하면, 끝단에 컵 모양으로 아우터레이스(11)가 형성된 스템(10)은 커버(60: 60a, 60b) 및 부트(50)를 통해 볼(40)과 이너레이스(30) 및 케이지(31)가 결합된 샤프트(20)의 끝단과 결합된다.

전술한 크로스 그루브 조인트의 구조와 같이, 상기 아우터레이스(11) 내부에는 볼(40)과 이너레이스(30) 및 케이지(31)가 진입할 수 있도록 소정의 크기로 안착홈이 형성되며, (샤프트에서 스템으로) 회전력의 전달 가능하되 볼(40)의 길이방향 움직임을 허용하도록 활주홈들(12)이 형성되고, 마찰에 따른 마모 발생을 방지하기 위해 소정량의 그리스가 충진된다.

본 발명에서, 상기 부트(50)는 아우터레이스(11) 끝단에 직접 연결되는 구조를 갖는다. 도 3 을 참조하면, 상기 아우터레이스(11)의 끝단 외주면에는 둘레를 따라 소정의 깊이로 체결홈(13)이 형성된다. 그리고, 원뿔형 관 형상으로서 다수 개의 골들(furrows)이 형성된 모양(즉, 벨로우즈 모양)을 갖는 부트(50)는, (도 2 에 도시된 바와 같이) 일측은 밴드(70)를 통하여 샤프트(20)에 고정되되, 아우터레이스(11)와 결합되는 타측 끝단은 내주면에 상기 체결홈(13)에 끼워질 수 있도록 체결돌기(51)가 형성된다. 상기 부트(50)는 소정의 탄성을 갖는 재질로 제조되므로 체결돌기(51)는 체결홈(13)에 끼워져 고정될 수 있다.

그리고, 상기 체결돌기(51)가 체결홈(13)에 안착되어 부트(50)가 아우터레이스(11)에 결합되면, 상기 부트(50)를 횡방향 및 종방향 모두에서 가압하며 고정시킬 수 있도록 커버(60)가 추가적으로 아우터레이스(11)에 장착된다.

상기 커버(60)는, 링 모양으로서 체결돌기(51)를 횡방향으로 가압하며 아우터레이스(11)에 밀착고정되는 고정부(60a) 및 상기 고정부(60a)의 일측에서 연장되어 종방향으로 부트(50)를 아우터레이스(11) 끝단에 가압하는 확장부(60b)로 구성된다.

상기 고정부(60a)는 부트(50)의 끝단면을 횡방향에서 가압하도록 밀착되며, 상기 확장부(60b)는 아우터레이스(11)와 첫번째로 인접하는 부트(50)의 골에서 상기 부트(50)의 표면에 밀착되도록 곡면을 갖도록 형성된다.

본 발명에서는, 커버(60)가 아우터레이스(11)에 고정되는 방식에 따라 두 가지 실시예를 제공한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 커버(60)의 고정구조는 도 4 에 도시된 바와 같다. 도면을 참조하면, 상기 아우터레이스(11)의 외주면에는 소정의 크기로 원통형의 돌기부(14)가 돌출되고, 상기 커버(60)의 고정부(60a)에는 "ㄱ" 모양의 꺽임홈(61)이 형성된다.

따라서, 상기 돌기부(14)는 꺽임홈(61)에 진입한 후 커버(60)의 회전에 의해 꺽임홈(14)의 끝단에서 고정될 수 있다.

본 발명의 제2실시예에 따른 커버(60)의 고정구조는 도 5 에 도시된 바와 같다. 도 5 를 참조하면, 상기 아우터레이스(11)의 외주면에는 단차(높이차)가 생기도록 걸림턱(15)이 형성된다. 그리고, 상기 커버(60)의 고정부(60a)에는 다수 개의 걸림쇠들(62)이 둘레를 따라 이격되어 장착된다. 상기 걸림쇠들(62)은 방사형 방향을 따라 탄성적으로 확장가능하도록 구성되어 끝단이 아우터레이스(11)의 끝단에서 진입가능하되, 상기 걸림턱(15)에서 원모양을 갖도록 탄성복원됨으로서 맞물려져 고정된다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 스템
20 : 샤프트
30 : 이너레이스
40 : 볼
50 : 부트
60 : 커버
70 : 밴드

Claims

스템 끝단에 컵모양으로 형성된 아우터레이스와 일단은 상기 아우터레이스에 고정되고 타측은 샤프트에 고정되는 부트의 체결구조에 있어서,
상기 아우터레이스는 외주면에 체결홈이 형성되며, 부트의 내주면에는 상기 체결홈에 끼워지도록 체결돌기가 형성되고,
상기 부트를 가압하며 아우터레이스에 고정되는 커버를 포함하되,
상기 커버는, 링 모양으로서 체결돌기를 횡방향으로 가압하며 아우터레이스에 고정되는 고정부; 및 상기 고정부의 일측에서 연장되어 종방향으로 부트를 아우터레이스 끝단에 가압하는 확장부;로 구성되는 아우터레이스와 부트의 체결구조.
제 1 항에 있어서, 상기 부트는 원뿔형 관 형상으로서 다수 개의 골들(furrows)이 형성된 모양을 갖되, 상기 확장부는 아우터레이스와 첫번째로 인접하는 골에서 부트의 표면에 밀착되도록 곡면을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 아우터레이스와 부트의 체결구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아우터레이스의 외주면에는 돌기부가 돌출되고 상기 고정부에는 "ㄱ" 모양의 꺽임홈이 형성되어, 상기 돌기부가 꺽임홈에 진입한 후 커버의 회전에 의해 상기 꺽임홈에서 고정되는 것을 특징으로 하는 아우터레이스와 부트의 체결구조.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아우터레이스의 외주면에는 단차가 생기도록 걸림턱이 형성되고, 상기 고정부는 탄성확장에 따라 아우터레이스에 진입가능하되 상기 걸림턱에 맞물릴 수 있는 걸림쇠를 포함하는 것을 특징으로 하는 아우터레이스와 부트의 체결구조.