KR20190110770A - 차량용 트라이포드타입 등속조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전 동력전달시의 접촉면적을 증대시켜 내구 및 내마모성능을 향상시키고, 동력 전달과정에서 부품 사이의 간극 형성을 통해 차량 진동 흡수에 유리하도록 한 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 내주면에 그루브가 형성된 외륜; 상기 외륜의 내부에 삽입되어 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 구성되고, 외주면에 트러니언이 돌출 형성된 내륜; 상기 외륜과 내륜 사이에서 상기 내륜을 감싸는 형상으로 마련되고, 상기 그루브와 트러니언이 마주하는 부분 사이에 롤러홀이 형성된 케이지; 및 원통 형상으로 형성되어 상기 롤러홀에 삽입되고, 외주면이 상기 그루브와 트러니언에 각각 선접촉하면서 구름 이동되도록 구비된 롤러;를 포함하여 구성되는 차량용 트라이포드타입 등속조인트가 소개된다.

Description

차량용 트라이포드타입 등속조인트{TRIPOD TYPE CONSTANT VELOCITY JOINT FOR VEHICLE}

본 발명은 회전 동력전달시의 접촉면적을 증대시켜 내구 및 내마모성능을 향상시키고, 동력 전달과정에서 부품 사이의 간극 형성을 통해 차량 진동 흡수에 유리하도록 한 차량용 트라이포드타입 등속조인트에 관한 것이다.

차량에서 사용되는 조인트는 회전축의 각도가 서로 다른 회전축에 회전동력(토크)을 전달하기 위한 것으로, 동력전달 각도가 큰 구동축의 경우에 등속조인트가 사용된다.

상기 등속조인트는 구동축과 피동축의 교차각이 큰 경우에도 등속으로 원활하게 동력을 전달할 수 있기 때문에 독립 현가방식의 전륜 구동차의 액슬축에 주로 사용되는데, 변속기와 결합되는 인보드측은 절각 및 축방향 운동을 담당하는 등속조인트가 구비될 수 있고, 휠과 결합되는 아웃보드측은 절각 운동이 가능한 등속 조인트가 구비될 수 있다.

한편, 상기 축방향 운동을 담당하는 등속조인트는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 내주면 축방향을 따라 외륜그루브(11)가 길게 형성된 외륜(10), 상기 외륜(10) 내에 구비되고 외주면에 축방향을 따라 내륜그루브(21)가 길게 형성된 내륜(20), 상기 외륜(10)과 내륜(20) 사이에 구비된 케이지(30), 상기 케이지(30)에 형성된 다수의 볼홈(31)에 끼워지면서 외륜(10)과 내륜(20)의 그루브에 접촉하도록 설치된 볼(40)을 포함하여 구성이 될 수 있다.

상기한 구성의 등속조인트는, 회전동력을 전달하는 경우, 토크의 방향에 관계없이 볼(40) 전체가 토크전달의 매개체로 사용되고, 또한 볼(40)과 그루브(11)(21)가 점접촉 상태에서 토크전달이 이루어지기 때문에 큰 면압을 발생시켜 마모 및 내구성능에 불리한 문제가 있다.

즉, 외륜그루브(11)와 내륜그루브(21)의 반경이 볼(40)의 반경보다 크게 형성되어 있어, 볼과 그루브 사이에 일정한 접촉각이 형성되고, 이에 볼이 그루브에 점접촉 상태로 접촉되면서 접촉면적이 작아지게 되는바, 면압이 커지게 되어 내구성이 저하되는 문제가 있다.

그리고, 엔진의 아이들링시 볼과 그루브 사이에는 일정한 틈새(clearance)가 존재하지만, 토크가 전달되면 볼의 중심을 기준으로 외륜그루브에 접촉되는 접촉점과 내륜그루브의 접촉되는 접촉점이 대각 방향에서 각각 형성되기 때문에 진동을 흡수할 수 있는 틈새가 사라지게 되어, 진동이 흡수되지 못하고 조인트를 통해 차량 샤시로 전달되는 문제도 있다.

더욱이, 토크전달을 하는 과정에서 볼이 구름운동과 미끄럼운동이 동시에 발생하기 때문에 미끄러짐에 의한 마찰 발생으로 인해 축방향 이동에 불리한 문제도 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR 10-0686434 B

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 회전동력 전달시 롤러와 접촉되는 접촉면적을 증대시켜 내구 및 내마모성능을 향상시키는 한편, 동력 전달과정에서 롤러와 그루브 사이에 간극을 형성하여 차량 진동 흡수에 유리하도록 한 차량용 트라이포드타입 등속조인트를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 내주면에 그루브가 형성된 외륜; 상기 외륜의 내부에 삽입되어 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 구성되고, 외주면에 트러니언이 돌출 형성된 내륜; 상기 외륜과 내륜 사이에서 상기 내륜을 감싸는 형상으로 마련되고, 상기 그루브와 트러니언이 마주하는 부분 사이에 롤러홀이 형성된 케이지; 및 원통 형상으로 형성되어 상기 롤러홀에 삽입되고, 외주면이 상기 그루브와 트러니언에 각각 선접촉하면서 구름 이동되도록 구비된 롤러;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 외륜에 형성된 그루브와 내륜에 형성된 트러니언이 축방향을 따라 길게 형성되고; 상기 내륜의 길이방향을 따라 케이지에 복수의 롤러홀이 형성될 수 있다.

상기 롤러의 축방향 중심이 롤러홀 내에 위치하도록 상기 롤러홀이 트러니언의 측면과 그루브 사이의 중간에 배치될 수 있다.

상기 롤러는 트러니언의 양측에 대칭되게 구비될 수 있다.

상기 트러니언은 내륜의 축방향 중심을 기준으로 하여 반경방향으로 돌출 형성되고; 상기 그루브의 일부가 상기 트러니언의 측면과 대향 형성되어, 상기 트러니언의 측면과 그루브 사이에 롤러가 구비될 수 있다.

상기 그루브는, 상기 외륜의 내주면을 따라 호 형상으로 함몰 형성된 수용면; 상기 수용면의 양 단부에서 내륜을 향해 절곡 형성된 지지면;을 포함하여 구성되고, 상기 지지면이 상기 트러니언의 측면과 나란하게 형성되어, 상기 트러니언의 측면과 지지면에 롤러가 선접촉하면서 구비될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 트러니언과 롤러가 선접촉되고, 롤러와 그루브가 선접촉되어 회전동력이 전달됨으로써, 동력 전달에 따른 접촉면적이 넓어져 접촉면압을 낮추게 되고, 이에 토크 전달에 관여하는 등속조인트 부품들의 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

더욱이, 롤러가 원통형으로 형성됨으로써, 축방향 이동과정에서 롤러의 미끄럼 운동은 이루어지지 않고, 구름 운동만 가능하게 하여 축방향 이동을 원활하게 하는바, 이는 진동흡수에 유리한 장점이 있다.

더불어, 회전동력의 전달시, 트러니언의 한 쪽면과 롤러의 한쪽면 사이, 그리고 롤러의 다른 쪽 면과 그루브의 한 쪽면 사이에 간극이 형성됨으로써, 이 간극을 통해 차량 샤시로 전달되는 진동을 흡수하여 감소시키는 효과도 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 등속조인트를 예시하여 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 A - A선 단면과, 이 단면의 일부를 확대하여 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 등속조인트를 예시하여 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 트라이포드타입 등속조인트의 일부 구성요소를 분리하여 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 등속조인트의 내륜에 케이지와 롤러가 결합된 상태를 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 등속조인트에서 시계방향으로 회전동력이 전달되는 작동상태를 예시하여 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 등속조인트에서 반시계방향으로 회전동력이 전달되는 작동상태를 예시하여 나타낸 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 적용 가능한 차량용 등속조인트는, 도 3과 같이 휠과 결합되는 아웃보드측에 절각운동이 가능한 볼타입 조인트가 결합되고, 상기 볼타입 조인트에 아웃보드측 샤프트의 일단이 결합되며, 상기 아웃보드측 샤프트의 타단에 외륜(100)이 형성된다.

그리고, 변속기와 결합되는 인보드측에 절각운동이 가능한 볼타입 조인트가 결합되고, 상기 볼타입 조인트에 인보드측 샤프트의 일단이 결합되며, 상기 인보드측 샤프트의 타단에 내륜(200)이 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 트라이포드타입 등속조인트는 인보드측 볼타입 조인트와 아웃보드측 볼타입 조인트 사이에 구비되어 축방향 이동변위를 허용하는 조인트로서, 외륜(100)과, 내륜(200)과, 케이지(300) 및 롤러(400)를 포함하여 구성이 될 수 있다.

첨부도면 도 3 내지 도 5를 참조하면, 먼저 외륜(100)은 그 내주면에 그루브(110)가 형성된다.

이러한, 상기 외륜(100)은 그 축방향을 따라 길게 형성되는 것으로, 상기 외륜(100)의 내주면 길이방향을 따라 다수의 그루브(110)가 방사상으로 형성될 수 있다. 이때에, 상기 그루브(110)는 상기 트러니언(210)과 대응하는 위치에 형성될 수 있다.

내륜(200)은 상기 외륜(100)의 내부에 삽입되어 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 구성되고, 외주면에 트러니언(210)이 돌출 형성될 수 있다.

이러한, 상기 내륜(200)은 그 축방향을 따라 길게 형성되는 것으로, 상기 외륜(100)의 내부에 축방향으로 삽입되어 외륜(100)과 내륜(200)이 축방향으로 상대 이동하는 것을 허용하는 구조가 된다.

그리고, 상기 내륜(200)의 외주면에는 반경 방향으로 다수의 트러니언(210)이 돌출 형성되는데, 상기 트러니언(210)은 내륜(200)의 길이방향을 따라 길게 형성될 수 있다.

케이지(300)는, 상기 외륜(100)과 내륜(200) 사이에서 상기 내륜(200)을 감싸는 형상으로 마련되고, 상기 그루브(110)와 트러니언(210)이 마주하는 부분 사이에 롤러홀(310)이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 케이지(300)는 상기 트러니언(210)의 길이방향을 따라 길게 형성되되 상기 트러니언(210)보다는 짧게 형성될 수 있고, 상기 케이지(300)의 길이방향을 따라 롤러홀(310)이 복수 형성될 수 있다.

롤러(400)는, 원통 형상으로 형성되어 상기 롤러홀(310)에 삽입되고, 외주면이 상기 그루브(110)와 트러니언(210)에 각각 선접촉하면서 구름 이동되도록 구비될 수 있다.

이때에, 상기 롤러(400)의 축방향 중심이 롤러홀(310) 내에 위치하도록 상기 롤러홀(310)이 트러니언(210)의 측면과 그루브(110) 사이의 중간에 배치되도록 구비될 수 있다.

즉, 상기 케이지(300)를 내륜(200)의 외주면과 함께 트러니언(210)의 외면을 감싸는 형상으로 형성하되, 상기 케이지(300)에 형성된 롤러홀(310)이 트러니언(210)과 그루브(110) 사이의 가운데에 위치하도록 형성함으로써, 롤러(400)의 구름 이동이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

상기한 구성에 따라, 본 발명은 인보드측으로부터 내륜(200)에 회전력이 전달되면, 내륜(200)이 회전하면서 내륜(200)에 형성된 트러니언(210)이 롤러(400)의 일면에 선접촉되고, 롤러(400)의 타면은 그루브(110)의 내면에 선접촉되면서 외륜(100)에 회전력을 전달하게 된다.

이처럼, 본 발명은 트러니언(210)과 롤러(400)가 선접촉되고, 롤러(400)와 그루브(110)가 선접촉되기 때문에 접촉면적이 넓어져 접촉면압을 낮추게 되고, 이에 토크 전달에 관여하는 등속조인트 부품들의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 함께 본 발명은 상기 롤러(400) 및 그루브(110)의 접촉에 의한 동력 전달과정에서 롤러(400)가 회전하면서 내륜(200)과 외륜(100) 사이의 상대 이동변위를 흡수하여 축방향 이동을 허용하게 되는데, 특히 롤러(400)가 원통형으로 형성되어 있기 때문에 축방향 이동과정에서 롤러(400)의 미끄럼 운동은 이루어지지 않고, 구름(롤링) 운동만 가능하게 하여 축방향 이동을 원활하게 하고, 이는 진동흡수에 유리하게 작용하는 장점이 있다.

한편, 도 5 내지 도 7과 같이 본 발명은 상기 롤러(400)가 트러니언(210)을 중심으로 트러니언(210)의 양측에 대칭되게 구비될 수 있다.

그리고, 상기 트러니언(210)이 내륜(200)의 축방향 중심을 기준으로 하여 반경방향으로 돌출 형성될 수 있다.

예컨대, 상기 내륜(200)의 원주방향을 따라 등각을 이루어 3개의 트러니언(210)이 돌출 형성될 수 있고, 상기 그루브(110)가 상기 외륜(100)의 내주면 원주방향을 따라 등각을 이루어 3개가 형성되어, 각각의 트러니언(210)이 각 그루브(110)와 대향하도록 위치할 수 있다.

그리고, 상기 그루브(110)의 일부가 상기 트러니언(210)의 측면과 대향 형성되어, 상기 트러니언(210)의 측면과 그루브(110) 사이에 롤러(400)가 구비될 수 있다.

예컨대, 상기 그루브(110)는, 상기 외륜(100)의 내주면을 따라 호 형상으로 수용면(110)이 함몰 형성되고, 상기 수용면(110)의 양 단부에서 내륜(200)을 향해 지지면(114)이 절곡 형성된 구조로 이루어져 있다.

이에, 상기 지지면(114)이 상기 트러니언(210)의 측면과 나란하게 형성됨으로써, 상기 트러니언(210)의 측면에 롤러(400)의 일면이 선접촉하고, 상기 그루브(110)의 지지면(114)에 롤러(400)의 타면이 선접촉하면서 구비될 수 있게 된다.

즉, 트러니언(210)의 일측에 구비된 롤러(400)가 상기 트러니언(210)과 대향하는 위치에 형성된 그루브(110)의 일측 지지면(114)에 선접촉 가능하게 지지되고, 상기 트러니언(210)의 타측에 구비된 롤러(400)가 상기 그루브(110)의 타측 지지면(114)에 선접촉 가능하게 지지되는 구조가 된다.

따라서, 도 6과 같이 내륜(200)으로부터 시계방향으로 회전동력이 전달되면, 도면을 기준으로 트러니언(210)의 우측면이 트러니언(210)의 우측에 구비된 롤러(400)에 선접촉됨과 동시에, 상기 우측에 구비된 롤러(400)가 그루브(110)의 우측 지지면(114)에 선접촉되면서 동력을 전달하게 된다.

다만, 이 경우 트러니언(210)의 좌측면과 트러니언(210) 좌측에 구비된 롤러(400) 사이에는 소정의 간극이 형성되고, 상기 좌측에 구비된 롤러(400)와 그루브(110)의 좌측 지지면(114) 사이에도 소정의 간극이 형성됨으로써, 상기 간극을 통해 진동을 흡수하게 되는바, 차량 샤시로 전달되는 진동을 감소시킬 수 있게 된다.

물론, 이 같은 동력전달 및 진동흡수 작용은 내륜(200)이 반시계방향으로 회전동력을 전달하게 되는 도 7의 작동상태에서도 구현이 가능할 수 있다.

즉, 도 7과 같이 내륜(200)으로부터 반시계방향으로 회전동력이 전달되면, 도면을 기준으로 트러니언(210)의 좌측면이 트러니언(210)의 좌측에 구비된 롤러(400)에 선접촉됨과 동시에, 상기 좌측에 구비된 롤러(400)가 그루브(110)의 좌측 지지면(114)에 선접촉되면서 동력을 전달하게 된다.

그리고, 앞서 설명한 도 6과 마찬가지로, 트러니언(210)의 우측면과 트러니언(210) 우측에 구비된 롤러(400) 사이에는 소정의 간극이 형성되고, 상기 우측에 구비된 롤러(400)와 그루브(110)의 우측 지지면(114) 사이에도 소정의 간극이 형성됨으로써, 상기 간극을 통해 진동을 흡수할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 외륜
110 : 그루브
112 : 수용면
114 : 지지면
200 : 내륜
210 : 트러니언
300 : 케이지
310 : 롤러홀
400 : 롤러

Claims (6)

1. 내주면에 그루브가 형성된 외륜;
   상기 외륜의 내부에 삽입되어 축방향을 따라 상대 이동 가능하게 구성되고, 외주면에 트러니언이 돌출 형성된 내륜;
   상기 외륜과 내륜 사이에서 상기 내륜을 감싸는 형상으로 마련되고, 상기 그루브와 트러니언이 마주하는 부분 사이에 롤러홀이 형성된 케이지; 및
   원통 형상으로 형성되어 상기 롤러홀에 삽입되고, 외주면이 상기 그루브와 트러니언에 각각 선접촉하면서 구름 이동되도록 구비된 롤러;를 포함하는 차량용 트라이포드타입 등속조인트.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 외륜에 형성된 그루브와 내륜에 형성된 트러니언이 축방향을 따라 길게 형성되고;
   상기 내륜의 길이방향을 따라 케이지에 복수의 롤러홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 트라이포드타입 등속조인트.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 롤러의 축방향 중심이 롤러홀 내에 위치하도록 상기 롤러홀이 트러니언의 측면과 그루브 사이의 중간에 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 트라이포드타입 등속조인트.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 롤러는 트러니언의 양측에 대칭되게 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 트라이포드타입 등속조인트.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 트러니언은 내륜의 축방향 중심을 기준으로 하여 반경방향으로 돌출 형성되고;
   상기 그루브의 일부가 상기 트러니언의 측면과 대향 형성되어, 상기 트러니언의 측면과 그루브 사이에 롤러가 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 트라이포드타입 등속조인트.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 그루브는,
   상기 외륜의 내주면을 따라 호 형상으로 함몰 형성된 수용면;
   상기 수용면의 양 단부에서 내륜을 향해 절곡 형성된 지지면;을 포함하여 구성되고,
   상기 지지면이 상기 트러니언의 측면과 나란하게 형성되어, 상기 트러니언의 측면과 지지면에 롤러가 선접촉하면서 구비되는 것을 특징으로 하는 차량용 트라이포드타입 등속조인트.

Images