KR20160054744A - 자동차용 트라이포드 등속 조인트 - Google Patents

자동차용 트라이포드 등속 조인트 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 자동차용 트라이포드 등속 조인트는 스파이더 바디 및 상기 스파이더 바디의 반경 방향으로 돌출되는 트러니언을 구비하는 스파이더, 상기 트러니언의 외주면을 둘러싸는 이너 롤러, 상기 이너 롤러의 외주면을 둘러싸는 아우터 롤러, 그리고 상기 이너 롤러와 상기 아우터 롤러 사이에 배치되어 상기 이너 롤러의 외주면을 둘러싸는 니들 롤러를 포함하는 스파이더 어셈블리, 그리고 일단이 함몰되고 함몰된 내주면에 트랙 홈이 축 방향으로 형성되어 상기 스파이더 어셈블리가 장착되는 하우징을 포함하는 자동차용 트라이포드 등속 조인트로서, 상기 트랙 홈 및 상기 트랙 홈에 접하는 상기 아우터 롤러의 외면은 서로 다른 위치에 각각 한 개의 곡률중심을 가지는 구형 곡면으로 형성되고, 상기 트랙 홈의 곡률중심 및 상기 아우터 롤러의 외면의 곡률중심은 상기 트러니언의 외면의 곡률중심과 동일한 중심선 상에 위치하며, 상기 트랙 홈의 곡률중심 및 상기 아우터 롤러의 외면의 곡률중심은 상기 트러니언의 외면의 곡률중심을 기준으로 상기 중심선 상에서 상기 트러니언의 외면의 곡률중심의 외측으로 미리 설정된 거리만큼 이격된 지점에 위치하되, 상기 아우터 롤러의 외면의 곡률중심은 상기 트랙 홈의 곡률중심보다 먼 거리에 위치한다.

Description

자동차용 트라이포드 등속 조인트{Tripod constant velocity joint for a vehicle}
본 발명은 자동차의 드라이브샤프트의 인보드 측에 결합되는 자동차용 트라이포드 등속 조인트에 관한 것이다.
일반적으로 등속 조인트는 보통 전륜 구동차에서 종감속 장치에 연결된 구동차축에 설치되어 바퀴에 동력을 전달하는데 사용된다. 이때 구동축과 피구동축의 접점이 교차각의 이등분선 상에 있게 함으로써 등속으로 동력을 전달하는 특성을 갖는다.
이러한 등속 조인트 중 트라이포드 등속 조인트는 일반적으로 세 개의 트러니언(trunnion)이 돌출 형성되는 스파이더(spider), 각 트러니언의 외주면에 구비되는 이너 롤러(inner roller), 이너 롤러의 외주면에 구비되는 니들 롤러(needle bearing), 니들 롤러의 외주면에 구비되는 아우터 롤러(outer roller), 그리고 아우터 롤러를 수용하는 트랙 홈을 구비한 하우징으로 구성된다.
그러나, 종래의 트라이포드 등속 조인트는 구동축에 임의의 토크가 작용할 경우, 아우터 롤러와 하우징의 트랙 홈 사이에 발생하는 마찰 저항력에 의하여 구동축에 작용하는 축방향유기력(GAF, Generated Axial Force)의 크기 또한 커져, 차체가 흔들리는 셔더(shudder) 현상이 발생되고, 이에 따라 소음진동(NVH, Noise, Vibration, Harshness)이 발생되는 문제점이 있었다.
공개특허공보 10-2012-0104791
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 트랙 홈 및 트랙 홈에 접하는 아우터 롤러의 외면을 동일한 중심선 상의 서로 다른 위치에서 각각 한 개의 곡률중심을 가지는 구형 곡면으로 형성하고, 아울러 트랙 홈 및 아우터 롤러의 외면의 곡률중심을 각각 미리 설정된 지점에 위치시킴으로써, 트랙 홈 및 아우터 롤러의 외면의 곡률반경의 크기를 제한하여 구동축에 작용하는 축방향유기력(GAF)의 크기를 감소시키고, 셔더 현상을 예방하여 소음진동(NVH)의 발생을 최소화할 수 있는 자동차용 트라이포드 등속 조인트를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 트라이포드 등속 조인트는 스파이더 바디 및 상기 스파이더 바디의 반경 방향으로 돌출되는 트러니언을 구비하는 스파이더, 상기 트러니언의 외주면을 둘러싸는 이너 롤러, 상기 이너 롤러의 외주면을 둘러싸는 아우터 롤러, 그리고 상기 이너 롤러와 상기 아우터 롤러 사이에 배치되어 상기 이너 롤러의 외주면을 둘러싸는 니들 롤러를 포함하는 스파이더 어셈블리, 그리고 일단이 함몰되고 함몰된 내주면에 트랙 홈이 축 방향으로 형성되어 상기 스파이더 어셈블리가 장착되는 하우징을 포함하는 자동차용 트라이포드 등속 조인트로서, 상기 트랙 홈 및 상기 트랙 홈에 접하는 상기 아우터 롤러의 외면은 서로 다른 위치에 각각 한 개의 곡률중심을 가지는 구형 곡면으로 형성되고, 상기 트랙 홈의 곡률중심 및 상기 아우터 롤러의 외면의 곡률중심은 상기 트러니언의 외면의 곡률중심과 동일한 중심선 상에 위치하며, 상기 트랙 홈의 곡률중심 및 상기 아우터 롤러의 외면의 곡률중심은 상기 트러니언의 외면의 곡률중심을 기준으로 상기 중심선 상에서 상기 트러니언의 외면의 곡률중심의 외측으로 미리 설정된 거리만큼 이격된 지점에 위치하되, 상기 아우터 롤러의 외면의 곡률중심은 상기 트랙 홈의 곡률중심보다 먼 거리에 위치한다.
상기 아우터 롤러의 외면의 곡률반경은 상기 트랙 홈의 곡률반경 보다 크게 형성되고, 상기 트랙 홈과 상기 아우터 롤러의 외면 사이에는 두 개의 접촉지지점이 형성될 수 있다.
상기 중심선은 상기 트러니언의 외면의 곡률중심을 지나는 상기 트러니언의 단면 중심선일 수 있다.
상기 아우터 롤러의 외면의 곡률반경과 상기 트랙 홈의 곡률반경의 비율은 1.02 ~ 1.10으로 설정될 수 있다.
본 발명에 의하면, 트랙 홈 및 트랙 홈에 접하는 아우터 롤러의 외면을 동일한 중심선 상의 서로 다른 위치에서 각각 한 개의 곡률중심을 가지는 구형 곡면으로 형성하고, 아울러 트랙 홈 및 아우터 롤러의 외면의 곡률중심을 각각 미리 설정된 지점에 위치시켜 트랙 홈 및 아우터 롤러의 외면의 곡률반경의 크기를 제한함으로써, 아우터 롤러가 하우징 내에서 트랙 홈에 접한 상태로 안정적으로 절각이 이루어져 구동축에 작용하는 축방향유기력(GAF)의 크기를 감소시키고, 셔더 현상을 예방하여 소음진동(NVH)의 발생을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차용 트라이포드 등속 조인트의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차용 트라이포드 등속 조인트가 드라이브샤프트와 결합된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 "A"를 확대한 확대도이다.
도 5는 트랙 홈과 아우터 롤러의 외면의 곡률중심 및 곡률반경을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차용 트라이포드 등속 조인트의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 절개한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차용 트라이포드 등속 조인트가 드라이브샤프트와 결합된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4는 도 2의 "A"를 확대한 확대도이고, 도 5는 트랙 홈과 아우터 롤러의 외면의 곡률중심 및 곡률반경을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 트라이포드 등속 조인트(100)(이하 '자동차용 트라이포드 등속 조인트(100)'라 함)는 자동차의 드라이브샤프트(30)(하프샤프트)의 인보드 측에 결합되는 자동차용 트라이포드 등속 조인트(100)에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 자동차용 트라이포드 등속 조인트(100)는 스파이더 바디(111) 및 스파이더 바디(111)의 반경 방향으로 돌출되는 트러니언(113)을 구비하는 스파이더(11), 트러니언(113)의 외주면을 둘러싸는 이너 롤러(13), 이너 롤러(13)의 외주면을 둘러싸는 아우터 롤러(15), 그리고 이너 롤러(13)와 아우터 롤러(15) 사이에 배치되어 이너 롤러(13)의 외주면을 둘러싸는 니들 롤러(17)를 포함하는 스파이더 어셈블리(10), 그리고 일단이 함몰되고 함몰된 내주면에 트랙 홈(21)이 축 방향으로 형성되어 스파이더 어셈블리(10)가 장착되는 하우징(20)을 포함하는 자동차용 트라이포드 등속 조인트(100)에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 자동차용 트라이포드 등속 조인트(100)는 스파이더 어셈블리(10)를 포함한다.
스파이더 어셈블리(10)는 스파이더(11) 및 스파이더(11)의 트러니언(113)에 결합되는 복수의 롤러를 포함한다.
스파이더(11)는 스파이더 바디(111) 및 스파이더 바디(111)의 외면으로부터 반경 방향으로 돌출되는 세 개의 트러니언(113)으로 구성되며, 하우징(20)과 드라이브샤프트(30)를 연결하기 위하여 드라이브샤프트(30)의 일단에 결합되어 하우징(20)의 내부에 설치된다. 여기서, 드라이브샤프트(30)는 하우징(20)의 회전동력을 전달받아서 회전되고, 단부에는 리테이너링(31)이 조립될 수 있는 안착홈(미도시)이 마련될 수 있다. 예시적으로, 리테이너링(31)은 스파이더(11)의 단부를 지지하여 스파이더(11)를 드라이브샤프트(30)에 고정시키고, 탄성한도가 높은 스프링강 재질로 형성될 수 있다.
복수의 롤러는 트러니언(113)에 순차적으로 결합되는 순서에 따라 이너 롤러(13), 니들 롤러(17) 및 아우터 롤러(15)로 구분된다.
더 자세하게는, 이너 롤러(13)는 트러니언(113)의 외주면을 감싸도록 세 개의 트러니언(113)의 외주면에 각각 설치되고, 니들 롤러(17)는 이너 롤러(13)의 외주면에 설치되며, 아우터 롤러(15)는 이너 롤러(13) 및 니들 롤러(17)의 외주면에 설치되어 하우징(20)과 드라이브샤프트(30)의 마찰을 감소시킨다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 아우터 롤러(15)는 하우징(20)의 트랙 홈(21)과 다중 접촉 가능한 형상으로 형성된다.
더 자세하게는, 본 자동차용 트라이포드 등속 조인트(100)의 트랙 홈(21) 및 트랙 홈(21)에 접하는 아우터 롤러(15)의 외면은 서로 다른 위치에 각각 한 개의 곡률중심을 가지는 구형 곡면으로 형성되고, 트랙 홈(21)의 곡률중심(GC) 및 아우터 롤러(15)의 외면의 곡률중심(OC)은 트러니언(113)의 외면의 곡률중심(TC)과 동일한 중심선(CL) 상에 위치하며, 트랙 홈(21)의 곡률중심(GC) 및 아우터 롤러(15)의 외면의 곡률중심(OC)은 트러니언(113)의 외면의 곡률중심(TC)을 기준으로 중심선(CL) 상에서 트러니언(113)의 외면의 곡률중심(TC)의 외측으로 미리 설정된 거리만큼 이격된 지점에 위치하되, 아우터 롤러(15)의 외면의 곡률중심(OC)은 트랙 홈(21)의 곡률중심(GC)보다 먼 거리에 위치한다.
즉, 아우터 롤러(15)의 외면의 곡률반경(OR)은 트랙 홈(21)의 곡률반경(GR) 보다 크게 형성되고, 트랙 홈(21)과 아우터 롤러(15)의 외면 사이에는 두 개의 접촉지지점(CP)이 형성될 수 있다.
여기서, 트러니언(113)의 외면의 곡률중심(TC), 트랙 홈(21)의 곡률중심(GC) 및 아우터 롤러(15)의 외면의 곡률중심(OC)이 위치하는 상기 중심선(CL)은 트러니언(113)의 외면의 곡률중심(TC)을 지나는 트러니언(113)의 단면 중심선(CL)일 수 있다.
정리하면, 본 자동차용 트라이포드 등속 조인트(100)의 트랙 홈(21) 및 트랙 홈(21)에 접하는 아우터 롤러(15)의 외면은 동일한 중심선(CL) 상의 서로 다른 위치에 각각 한 개의 곡률중심을 가지는 구형 곡면으로 형성되되, 아우터 롤러(15)의 외면의 곡률반경(OR)은 트랙 홈(21)의 곡률반경(GR)보다 크게 형성되어, 아우터 롤러(15)의 외면의 곡률중심(OC)은 트러니언(113)의 외면의 곡률중심(TC)의 외측으로 트랙 홈(21)의 곡률중심(GC)보다 먼 거리에 위치할 수 있다.
즉, 트랙 홈(21)과 아우터 롤러(15)의 외면 사이에는 두 개의 접촉지지점(CP)이 형성될 수 있다.
여기서, 아우터 롤러(15)의 외면의 곡률반경(OR)과 트랙 홈(21)의 곡률반경(GR)의 비율은 1.02 ~ 1.10으로 설정될 수 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 자동차용 트라이포드 등속 조인트(100)는 하우징(20)을 포함한다.
하우징(20)은 일단이 축 방향으로 함몰되고, 함몰된 내주면에는 세 개의 트랙 홈(21)이 축 방향을 따라 형성되며, 세 개의 트랙 홈(21)에는 상기한 스파이더 어셈블리(10)가 각각 배치되어 엔진의 회전동력을 전달한다.
이때, 함몰된 하우징(20)의 일측에는 하우징(20)과 드라이브샤프트(30)에 양 단부가 각각 고정되어 외측으로 그리스가 유출되거나, 내측으로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 부트(40, boot)가 설치될 수 있다. 부트(40)는 하우징(20)의 일측 외면과 드라이브샤프트(30)의 외면을 감싸도록 설치되고, 그 외측에는 부트(40)를 조여 고정시키는 클램핑 밴드(50)가 설치될 수 있다. 예시적으로, 부트(40)는 외면이 주름진 벨로우즈 형상이고, 장시간 윤활이 가능하도록 내부에 윤활제인 그리스가 채워질 수 있다.
이하에서는, 본 자동차용 트라이포드 등속 조인트(100)의 작동과정에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 본 자동차용 트라이포드 등속 조인트(100)는 엔진(미도시)으로부터 출력된 회전동력이 트랜스미션(미도시)을 거쳐 하우징(20)에 전달되면, 하우징(20)이 회전하게 되고, 하우징(20)의 회전동력은 아우터 롤러(15), 니들 롤러(17) 및 이너 롤러(13)를 통해 스파이더(11)로 전달된다. 이에 따라, 스파이더(11)로 전달된 회전동력은 스파이더(11)에 연결되어 있는 드라이브샤프트(30)를 회전시키고, 드라이브샤프트(30)에 결합된 스파이더 어셈블리(10)는 차량의 변위에 따라 절각된다.
이처럼 본 발명에 의하면, 트랙 홈(21) 및 트랙 홈(21)에 접하는 아우터 롤러(15)의 외면을 동일한 중심선(CL) 상의 서로 다른 위치에서 각각 한 개의 곡률중심을 가지는 구형 곡면으로 형성하고, 아울러 트랙 홈(21) 및 아우터 롤러(15)의 외면의 곡률중심(GC, OC)을 각각 미리 설정된 지점에 위치시켜 트랙 홈(21) 및 아우터 롤러(15)의 외면의 곡률반경(OR)의 크기를 제한함으로써, 아우터 롤러(15)가 하우징(20) 내에서 트랙 홈(21)에 접한 상태로 안정적으로 절각이 이루어져 구동축에 작용하는 축방향유기력(GAF)의 크기를 감소시키고, 셔더 현상을 예방하여 소음진동(NVH)의 발생을 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100. 자동차용 트라이포드 등속 조인트
10. 스파이더 어셈블리
11. 스파이더
111. 스파이더 바디 113. 트러니언
13. 이너 롤러
131. 수용홈
15. 아우터 롤러
17. 니들 롤러
20. 하우징
21. 트랙 홈
30. 드라이브샤프트
31. 리테이너링
40. 부트
50. 클램핑 밴드
TC. 트러니언의 외면의 곡률중심
OC. 아우터 롤러의 외면의 곡률중심
OR. 아우터 롤러의 외면의 곡률반경
GC. 트랙 홈의 곡률중심
GR. 트랙 홈의 곡률반경
CP. 점촉지지점
CL. 중심선

Claims (4)

  1. 스파이더 바디 및 상기 스파이더 바디의 반경 방향으로 돌출되는 트러니언을 구비하는 스파이더, 상기 트러니언의 외주면을 둘러싸는 이너 롤러, 상기 이너 롤러의 외주면을 둘러싸는 아우터 롤러, 그리고 상기 이너 롤러와 상기 아우터 롤러 사이에 배치되어 상기 이너 롤러의 외주면을 둘러싸는 니들 롤러를 포함하는 스파이더 어셈블리, 그리고 일단이 함몰되고 함몰된 내주면에 트랙 홈이 축 방향으로 형성되어 상기 스파이더 어셈블리가 장착되는 하우징을 포함하는 자동차용 트라이포드 등속 조인트로서,
    상기 트랙 홈 및 상기 트랙 홈에 접하는 상기 아우터 롤러의 외면은 서로 다른 위치에 각각 한 개의 곡률중심을 가지는 구형 곡면으로 형성되고,
    상기 트랙 홈의 곡률중심 및 상기 아우터 롤러의 외면의 곡률중심은 상기 트러니언의 외면의 곡률중심과 동일한 중심선 상에 위치하며,
    상기 트랙 홈의 곡률중심 및 상기 아우터 롤러의 외면의 곡률중심은 상기 트러니언의 외면의 곡률중심을 기준으로 상기 중심선 상에서 상기 트러니언의 외면의 곡률중심의 외측으로 미리 설정된 거리만큼 이격된 지점에 위치하되,
    상기 아우터 롤러의 외면의 곡률중심은 상기 트랙 홈의 곡률중심보다 먼 거리에 위치하는 자동차용 트라이포드 등속 조인트.
  2. 제1항에서,
    상기 아우터 롤러의 외면의 곡률반경은 상기 트랙 홈의 곡률반경 보다 크게 형성되고,
    상기 트랙 홈과 상기 아우터 롤러의 외면 사이에는 두 개의 접촉지지점이 형성되는 자동차용 트라이포드 등속 조인트.
  3. 제1항에서,
    상기 중심선은 상기 트러니언의 외면의 곡률중심을 지나는 상기 트러니언의 단면 중심선인 자동차용 트라이포드 등속 조인트.
  4. 제1항에서,
    상기 아우터 롤러의 외면의 곡률반경과 상기 트랙 홈의 곡률반경의 비율은 1.02 ~ 1.10으로 설정되는 자동차용 트라이포드 등속 조인트.
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