KR920009817B1 - 신축형 트리포트 유니버셜죠인트 - Google Patents

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KR920009817B1
KR920009817B1 KR1019880000384A KR880000384A KR920009817B1 KR 920009817 B1 KR920009817 B1 KR 920009817B1 KR 1019880000384 A KR1019880000384 A KR 1019880000384A KR 880000384 A KR880000384 A KR 880000384A KR 920009817 B1 KR920009817 B1 KR 920009817B1
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시. 파렐 로버트
제이. 맥그리거 데이비드
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제너럴 모터즈 코오포레이션
제이. 엔. 비. 브레이크웰
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    • F16D3/2055—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part having three pins, i.e. true tripod joints
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Abstract

내용 없음.

Description

신축형 트리포트 유니버셜죠인트
제1도 : 본 발명에 따른 신축형 트리포트 유니버셜죠인트를 나타낸 일부종단면도.
제2도 : 제1도의 선 2-2을 따른 신축형 트리포트 유니버셜죠인트의 횡단면도.
제3도 : 제2도의 “3”부분의 확대도.
제4도 : 제3도와 유사한 부분 확대도(다른 작동상태를 나타냄).
제5도 : 본 발명에 따른 신축형 트리포트 유니버셜죠인트의 다른 실시예를 나타낸 횡단면도.
제6도 : 제5도의 “6”부분의 확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 100 : 신축형 트리포트 유니버셜죠인트(telescopic tripot universal joint)
12 : 내부(제2)구동부재(inner(second) drive member)
14 : 외부(제1)구동부재(outerifirst)drive member)
16,50 : 구동로울러(drive roller)
20 : 구동채널(drive channel) 22 : 구동트랙(drive track)
26 : 방사형 트러니언(radial trunnion)
30 : 실린더형 베어링 표면(cylindrical bearing surface)
32 : 니들로울러(needle roller) 34,52 : 방사형 내측면
36 : 와셔(washer) 48 : 슬리브(sleeve)
56 : 내측와셔(washer)
본 발명은 자동차의 구동축에 사용되는 신축형 트리포트 유니버셜죠인트(telescopic tripot universal joint)(US-A-4,244,806호 참조)에 관한 것으로, 보다 상세히는 구동축의 차동장치(differential)와 구동륜(the driving wheel)사이에서 전륜구동 차량에 사용되는 신축형 트리포트 유니버셜죠인트에 관한 것이다. 신축형 트리포트 유니버셜죠인트는 다양한 속도, 각도 및 신축상태에서 토오크(torque)를 전달할 뿐만 아니라, 엔진의 진동이 구동축(drive shaft)을 통해 구동륜 및 차량몸체에 전달되는 것을 방지해주는 장치이다. 또한, 상기 유니버셜죠인트가 소정각도에서 작동하는 경우, 구동축, 또는 차량몸체에 진동을 초래할 수 있는 축방향 요동을 발생시켜서는 안된다. 종래의 신축형 트리포트 유니버셜죠인트가 US-A-3,125,870호 등에 제안되어 있는데, 이러한 종래의 유니버셜죠인트는 엔진의 진동을 차량의 나머지 부분에 전달하지 않는 우수한 신축형 유니버셜죠인트중의 하나로 알려져 있다. 그러나, 상기와 같은 종래의 트리포트 유니버셜죠인트는 마찰특성으로 인하여 내부적으로 발생되는 진동축방향력을 형성하게 되는데, 이는 전달토오크 및 연결각도(the joint angle)와 관련이 있다. 저속(low speed)에서 심하게 가속되는 경우, 이러한 주기적인 축방향력(cyclic axial force)은 축속도의 3배에 해당하는 진동수를 갖도록 충분히 크게 되어 “떨림”(shudder)형태의 교란을 야기하게 된다. 일반적으로 종래의 트리포트죠인트는 동일한 원주상에 일정간격을 가능한 3개의 트리니언 고정용 구동로울러에 의해서 내부구동 스파이더부재(inner drive spider member)에 구동가능하게 연결되는 외부 하우징 부재를 갖춘다.
상기 외부 및 내부구동부재는 영도(Zero-degree)의 연결각도에서 일렬로 배열되고, 축방향의 이동(Stroking)이 비틀림 하중하에서 부과되는 경우, 순수한 회전운동이 구동로울러와 구동채널사이에서 발생된다. 그러나, 상기 트리포트죠인트는, 서로에 대하여 일정 경사각으로 기울어진 상태로 내부 및 외부구동부재가 작동되는 경우, 구동로울러는 그들 각각의 구동채널에 대하여 경사를 이루어, 각각의 구동로울러는 각각의 구동채널 방향으로 회전하지 못하게 되고, 단지 약간의 활주 및 미끄러짐 운동이 회전운동과 함께 두개의 접촉표면 사이에서 발생된다. 연결각도가 증가됨에 따라, 활주운동의 양은 증가되고, 회전운동의 양은 감소된다. 상기 트리포트 죠인트가 회전됨에 따라, 상기 구동채널내에서 각각의 구동로울러가 발생시키는 회전운동과 활주운동의 상관관계는 요동형태(anoscillating manner)로 변화되어 회전축을 따라서 축소도의 3배에 행당되는 진동수를 갖는 주기적인 축방향력(cyclic axial force)을 형성하게 된다. 또한, 상기 트리포트 죠인트가 일정 경사각에서 회전되는 경우, 각각의 스파이더 트러니언상에 형성된 구동로울러의 세로 방향 활주운동은 회전측의 3배에 해당하는 회전수의 궤도운동(three-per-revolution orbiting) 특성에 기인하여 상기와 유사한 요동형태로 변화된다. 이러한 요동현상은 구동로울러와 구동채널의 접촉관계에 의해서 발생되는 상기 주기적인 축방향력에 덧붙여서 부가되는 것이다.
본 발명은 종래의 신축형유니버셜죠인트에서 발생되는 마찰력의 영향과, 이로인해 내부적으로 발생되는 주기적 축방향력을 근본적으로 감소시키거나 또는 제거할 수 있는 신축형 트리포트 유니버셜죠인트를 제공하고자 하는 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 신축형 트리포트유니버셜죠인트는 특허청구범위 제1항에 기재된 것에 의해서 특정화될 수 있다.
본 발명에 따른 신축형 트리포트 유니버셜죠인트의 바람직한 일실시예는 3개의 실린더형 트러니언이 내부 구동부재의 회전축 둘레를 서로에 대해 근본적으로 120°각도로 일정한 간격으로 유지하도록 원주상으로 배열되고, 외부구동부재(즉, 하우징)는 회전축 둘레에 동일한 간격으로 배열된 3개의 구동채널을 갖추며, 각각은 상기 구동채널의 양측면상에 위치되는 한쌍의 평편한 평행 구동트랙을 갖고, 3개의 구동로울러는 3개의 각각의 실린더형 트러니언상에 회전 및 활주가능하게 장착되며, 두 개의 평편한 평행구동트랙 사이의 각각의 구동채널내에 위치되어, 트리포트 유니버셜죠인트의 작동중에 동로울러의 작동 또는 흔들림운동(nutation or Wobbling movement)을 허용하게 된다. 특히 각각의 구동로울러는 외부로 블록형태를 갖는 방사형 내측면을 포함하여 신축형 트리포트 유니버셜죠인트의 작동중에 방사형 트러니언상에서 구동로울러의 장동 또는 흔들림 운동을 허용하게된다. 상기 방사형 트러니언은 신축형 트리포트 유니버셜죠인트의 작동중에 트러니언 상에서 구동로울러의 외측이동을 제한하는 외측멈춤부재를 포함하고, 상기 구동로울러는 방사형 내측면과 각각의 트러니언의 실린더형 베어링 표면사이에 니들로울러(needle roller)가 위치되도록 상기 방사형 트러니언에 장착된다. 상기 구동로울러의 블록 방사형 내측면을 구동로울의 각단부를 향해 곡면을 형성하면서 확장되도록 구동로울러의 중앙에 정상부(crown)를 갖추고, 각각의 구동로울러의 블록형 내측면은 약 80㎜의 곡률반경에 의해서 형성되며, 방사형 내측면의 각단부는 상기 정상부(crown)로부터 0.2㎜의 두께가 감소하는 단면현상을 갖는다. 이하, 도면을 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 신축형 트리포트 유니버셜죠인트(10)는 내부구동부재(12), 외부구동부재(14) 및 다수의 구동로울러(16)를 포함하고 있다. 상기 외부구동부재(14)는 길이 방향의 종축(18)과, 서로에 대해 근본적으로 120°의 각도로 동일한 간격을 유지하면서 원주상에 배열된 3개의 방사형 구동채널(20)을 포함한다. 상기 구동채널(20)은, 도면에 나타난 바와 같이, 종축(18)에 평형한 중심선에 대하여 직선형으로 이루어지거나 또는 선택적으로 종축(18)에 대해 작은 각도(약 6°정도)를 갖는 중심선으로 이루어진다. 또한, 상기 각각의 방사형 구도채널(20)은 양측면에 한쌍의 평편한 평행 구동트랙(22)을 갖는다. 상기 내부구동부재(12)는 종축(24)을 갖는다.
상기 종축(18)과 (24)는, 트리포트 유니버셜죠인트(10) 가 제1도의 실선으로 나타난 바와같이, 영(0)의 각도(angle)에 있는 경우, 서로 일치하게 되고, 제1도의 점선으로 도시된 바와같이, 트리포트 유니버셜죠인트가 소정경사각으로 굽혀지는 경우, 결합중심점(the joint center) “0”로부터 일정거리 떨어진 종축(18)상에서 종축(24)이 교차된다. 상기 내부구동부재(12)는 스파이더 중심점 “A”에서 종축(24)과 수직하게 교차하는 공면방사형축(28)상에서 서로에 대해 120°각도로 동일한 간격을 갖고 원주상으로 배열되는 3개의 방사형 트러니언(26)을 포함한다.
영(0)의 결합각도에서 외구구동부재(14)의종축(18)상에 위치되는 스파이더중심점 “Q”은 트리포트 유니버셜죠인트(10)가 일정경사각으로 굽혀져서 일정속도로 회전되는 경우, 상기 종축(18)으로부터 방사상으로 일정거리 떨어져서 결합중심점 “0”둘레를 선회운동하게 된다. 상기 방사형 트러니언(26)은 공면 방사형축(28)에 대해 동심인 실린더형 베어링 표면(30)을 포함한다. 상기 구동로울러(16)는, 니들로울러(32)가 각각의 구동로울러의 방사형 내측면(34)과, 각각의 트러니언(26)의 실린더형 베어링 표면(30) 사이에 위치되도록, 방사형 트러니언(26)상에 장착된다.
상기 각각의 구동로울러(16)의 방사형 내측면(34)은 볼록형을 갖는다. 상기 볼록방사형 내측면(34)의 정상부(crown)가 구동로울러(16)의 단부사이의 중앙에 위치되므로, 상기 내측면(34)은 구동로울러(16)의 각 단부를 향해 곡면을 이루면서 확장된다. 상기 방사형 내측면(34)의 단면형상은 충분하게 볼록형상으로 이루어지기 때문에, 방사형 트러니언(26)의 방사상 축방향에서 구동로울러(16)의 장동(章動, nutation)또는 흔들림운동을 허용하게 된다. 약 40㎜의 실린더형 외경과, 약 25.5㎜의 내경을 갖는 구동로울러(16)에서 방사형 내측면(34)의 적절한 단면형상은, 17㎜의 높이를 갖출 경우, 방사형 내측면(34)의 각단부는 정상부에 대하여 거의0.2㎜의 두께 차이가 형성되는 80㎜정도의 곡률반경을 갖추고 있다.
상기 방사형 내측면(34)의 특정단면형상은 구동로울러(16)에 있어서 크기 변경에 따라 적절하게 변화될 수 있는데, 일반적으로 볼록화 정도는 구동로울러의 직경이 증가됨에 따라서 증가된다. 와셔(36)는 상기 트러니언(26)의 외단부에서 홈(groove)내에 위치되는 스냅링(snap ring)(38)에 의해서 유지된다. 상기 와셔는 평편한 내면(40) 및 원주형 외주면(42)을 갖는다. 상기 평편한 내면(40)은 외측방향에서 니들로울러(32)를 저지하고, 내부구동부재(12)의 환형 일측면(44)은, 트러니언(26)의 내단부에서, 내부방향으로 니들로울러(32)를 지지하게된다. 각각의 구동로울러(16)는, 내측방향으로는 환형일측면(44)과, 외측방향으로는 화셔(32)를 지지하게 된다. 각각의 구동로울러(16)는, 내측방향으로는 환형일측면(44)과, 외측방향으로는 화셔(26)의 원주형 외주면(42) 사이의 범위내에서, 트러니언(26) 및 니들로울러(32)에 대하여 방사상으로 이동될 수 있다. 트리포트 유니버셜죠인트(10)가 소정경사각으로 굽혀져서 회전되는 경우 상기 구동로울러(16)는, 제4도에 도시된 바와같이, 와셔(360) 원추형 외주면(42)에 대하여 외측방향으로 움직이게 된다. 상기 구동로울러(16)는, 각각의 회전중에, 장동 또는 흔들림 운동에 따라 각각의 방사형 구동채널(20)의 구동트랙(22)내에서 상,하,전,후 운동을 하게된다.상기장동 또는 흔들림 운동은, 방사형 내측면(34)의 볼록형 단면형상에 기인된 것으로서, 이는 구동로울러와 상응하는 구동트랙의 접속표면에서 발생하는 활주마찰의 량(量amount)을 감소시켜 트리포트 유니버셜죠인트(10)의 전체 마찰저항을 감소시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 트리포트 유니버셜죠인트(10)는 마찰에 따른 영향을 감소시키고, 이로인해 회전축을 따르는 주기적인 축방향력을 감소시켜, 결과적으로, 주어진 경사각도에서 회전작동되는 경우, 도시된 바와 같이, 외주면에 오일홈(46)을 갖추어 윤활유 분배효과를 향상시키게 된다.
제5도 및 제6도는 본 발명에 따른 유니버셜죠인트의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 상기 유니버셜죠인트(100)는 니들로울러(32)와, 적절하게 변형된 구동로울러(50)사이에 위치되는 슬리브(48)를 포함한다. 상기 변형된 실시예에 있어서, 구동로울러(50)는 슬리브(48)와 게 방사형 트러니언(26)에 고정되고, 니들로울러(32)와의 접촉면이 슬리브(48)의 내측면과, 각각의 트러니언(26)의 실린더형 베어링 표면(40)사이에서 형성된다. 상기 다른 실시예의 구동로울러(50)는 상기한 실시예 1의 구동로울러(16)보다 얇은 두께를 갖는다. 그러나, 각 구동로울러(50)의 방사형 내측면(52)은, 상기한 바와 같이, 볼록형상을 갖는다.
즉, 볼록방사형 내측면(52)의 정상부(crown)는 구동로울러(50)의 양측 단부사이의 중앙에 위치되고, 상기 내측면(52)은 구동로울러(50)의 각단부를 향해 곡면을 이루면서 확장된다. 상기 방사형 내측면(52)의 단면형상은 충분히 볼록형상을 이루기 때문에 방사형 트러니언(26)의 방사상 축방향에서 구동로울러(50)의 장동 또는 흔들림운동을 허용한다. 약40㎜의 실린더형 외경과 약30.5㎜의 방사형 내경을 갖는 구동로울러(50)에서, 방사형 내측면(52)의 단면형상이 17㎜의 높이를 갖는 경우, 상기 방사형 내측면(34)은 각단부에서 정상부로부터 대략 0.20㎜의 두께차이를 형성하도록 약80㎜의 곡률 반경을 갖추고 있다. 실시예 1의 경우와 같이, 방사형 내측면(52)의 특정단면 형상은 구동로울러(16)의 크기변화를 고려하여 적절하게 변화된다. 일반적으로, 볼록형상은 구동로울러의 직경증가와 더불어 증가된다. 상기 다른 실시예의 유유니버셜죠인트(100)는 트러니언(26)의 외단부에서 보다 큰 직경의 와셔를 포함하고, 그리고 내측와셔(57)가 일측면(44)에 공정되어 구동로울러(50)의 보다 큰 직경의 와셔를 포함하고, 그리고 내측와셔(57)가 일측면(44)에 고정되어 구동로울러(50)의 보다 큰 직경의 방사형 내측면(52)을 지지하게 된다.
상기 실시예의 유니버셜죠인트(100)는 상기 언급한 점을 제외하고는 실시예 1의 유니버셜죠인트(10)와 같고, 서로 상응하는 부품에는 동일한 부호가 사용되었다. 또한, 각각의 구동로울러(50)는 외주면에 오일홈(58)을 갖추어 윤활유 분배효과의 향상을 이루게 된다.

Claims (7)

  1. 외부구동부재(14)가 종축(18) 및, 서로 대향한 측면상에 위치되는 한쌍의 구동트랙(22)을 갖고 서로에 대해 근본적으로 120°의 각도로 동일하게 원주상에 배열되는 3개의 구동채널(20)을 포함하며, 내부구동부재(12)가 종축(24), 스파이더중심점(A)에서 상기 종축(24)과 수직으로 교차하는 공면방사형축(28) 상에서 서로에 대해서 근본적으로 120°의 각도로 동일하게 원주상에 배열된 3개의 방사형 트러니언(26)을 포함하고, 상기 방사형 트러니언(26이 실린더형 베어링 표면(30)을 갖추어 외부구동부재(14)의 각각의 구동채널(20)내에 위치되고, 3개의 구동로울러(16)는 구동트랙(22) 사이에서 각각의 구동채널(20)내에 위치되어 각각이 방사형 트러니언(26)상에 호전 및 활주 가능하게 장착되며, 각각의 구동로울러(16)가 볼록형의 방사형 내측면(34)을 갖춘 신축형 트리포트 유니버셜죠인트에 있어서, 상기 방사형 트러니언(26)이 작동중에 상기 방사형 트러니언(26)에 대한 구동로울러(16)의 외측이동을 제한하도록 상기 구동로울러(16)에 의해 접촉되는 외측 멈춤부재를 갖추고, 쌍(Pair)을 이루는 상기 구동트랙(22)은 평편하고, 평행하며, 각각의 구동로울러(16)는 실린더형으로 구성되어 작동중에 상기 종축(18)에 대한 스파이더중심점(A)의 선회운동에 따라서 방사형 트러니언(26)에 대한 구동로울러(16)의 장동(章動,nutation) 또는 흔들림운동(Wobbling)을 허용하도록 구성됨을 특징으로 하는 신축형 트리포트 유니버셜죠인트(telescopic tripot universal joint).
  2. 제1항에 있어서, 상기 외측멈춤부재는방사형 트러니언(26)의 외단부에 위치되고, 원추형 외주면(42)을 갖는 와셔(washer)(36)로 이루어지며, 방사형 트러니언(26)에 대해 구동로울러(16)의 외측이동을 제한하도록 구성됨을 특징으로하는 신축형 트리포트유니버셜죠인트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각각의 구동로울러(16)이 볼록 방사형 내측면(34)은 구동로울러(16)의 양측단부사이 중앙에 정상부(Crown)를 형성하고 양측단부를 향해 곡면을 형성하면서 확장된 것을 특징으로 하는 신축형 트리포트 유니버셜죠인트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 각각의 구동로울러(16)의 볼록방사형 내측면(34)은 각단부에서 상기 정상부(crown)에 비해 0.20㎜의 두께가 감소된 단면을 갖추도록 구배(profile)가 형성됨을 특징으로 하는 신축형 트리포트 유니버셜죠인트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구동로울러(16)의 방사형 내측면(34)과, 각각의 트러니언(26)의 실린더형 베어링 표면(30)사이에는 실린더형 니들로울러(32)가 위치됨을 특징으로 하는 신축형 트리포트 유니버셜죠인트.
  6. 제5항에 있어서, 상기 각각의 구동로울러(16)의 방사형 내측면(34)은, 각각의 트러니언(26)의 실린더형 베어링 표면(30)사이에는 위치되는 실린더형 니들로울러(32)에 면접(面接)됨을 특징으로 하는 신축형 트리포트 유니버셜죠인트.
  7. 제5항에 있어서, 상기 각각의 구동로울러(50)의 방사형 내측면(52)과, 실린더형 니들로울러(32)사이에는 슬리브(48)가 위치되고, 상기 방사형 트러니언(26)의 내단부에는 와셔(56)가 고정됨을 특징으로 하는 신축형 트리포트 유니버셜죠인트.
KR1019880000384A 1987-01-28 1988-01-20 신축형 트리포트 유니버셜죠인트 KR920009817B1 (ko)

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US007,707 1987-01-28
US7707 1987-01-28

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KR880009228A KR880009228A (ko) 1988-09-14
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