KR930004563B1 - 등속 자재 조인트 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

등속 자재 조인트

제1도는 본 발명에 관한 등속 자재 조인트의 일실시예를 도시한 종단 측면도.

제2도는 동상의 종단 정면도.

제3도는 주요부 확대도.

제4도, 제5도는 다른 실시예의 주요부 확대도.

제6도 및 제7도는 본 발명의 조인트의 작동 설명도.

제8도는 종래의 조인트를 도시한 종단 측면도.

제9도는 동상의 구면로울러의 회전상태를 도시한 사시도.

제10도는 각각 축에 있어서의 합성된 발생 드러스트력을 도시하는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 외륜 12 : 트랙홈

13 : 로울러 안내면 15 : 트라이 포드부재

20 : 각축 21 : 구면로울러

본 발명은 주로 전류구동식의 자동차에 적용되는 등속 자재 조인트에 관한 것이며, 특히 트라이포드형 등속 자재 조인트에 관한 것이다.

이 종류의 종래의 등속 자재 조인트로서, 예컨대 제8도에 도시한 바와같이, 외륜(1)의 내면에 축방향의 3개의 원통형 트랙홈(2)을 형성하고, 그의 외륜(1)의 내측에 배치한 트라이포드부재(3)에 반경방향의 각축(4)을 돌출설치하고, 각 각축(4)의 외측에 구면로울러(5)를 회전가능하게, 또한 축방향으로 미끄럼 가능하게 끼워맞추고, 그의 구면로울러(5)를 상기 트랙홈(2)의 양측의 로울러 안내면(6)에 걸어 맞춤된 것이 알려져 있다.

상기 트라이포드형 등속 자재 조인트에 있어서, 외륜(1)과 트라이포드부재(3)가 작동각을 취하는 상태에서 회전동력을 전달하는 경우를 생각하면, 각 구면로울러(5)와 원통형 트랙홈(2)의 로울러 안내면(6)은, 제8도 및 제9도에 도시한 바와 같이 서로 경사지게 교차하는 관계로 되고, 구면로울러(5)에 정상 회전운동을 시킬 수가 없다.

즉, 구면로울러(5)는 제8도의 화살표(a)로 도시한 방향으로 회전이동하려는데에 대해서, 트랙홈(2)은 원통형이고 왼륜(1)의 축심에 평행이기 때문에, 구면로울러(5)는 트랙홈(2)에 구속되면서 이동하게 된다.

이 결과, 트랙홈(2)의 로울러 안내면(6)과 구면로울러(5)상호간에 있어서, 미끄러짐이 발생하여 발열하고, 또한 이 미끄러짐이 축방향의 드러스트럭을 발생시키고, 진동발생의 원인으로 된다.

제10도는 조인트의 위상각과 발생 드러스트력과의 관계를 도시하는 그래프이다. 이 드러스트럭 발생의 메카니즘을 제6도 및 제7도에 의해 설명한다.

제7도는 왼륜(1)과 트라이포드부재(3)가 작동각을 취하는 상태로 회전동력을 전달하는 경우의 각 부재의 위치관계를 도시한다.

조인트가 회전하면, 트리아포드부재(3)의 각축(4)에 끼워진 구면로울러(5)가 외륜로울러 안내면(6)에 구속되면서 외륜 축방향으로 왕복운동을 반복한다.

이 때 3개의 각 구면로울러(5)는 제7도에 도시한 바와 같이, 점(P)에서 점(P'), 점(Q)에서 점(Q'), 점(R)에서 점(R')에 각각 미끄럼 이동하고, 이어서 그의 반대방향으로 방향을 바꾸어, 조인트 1회전으로 로울러 안내면(6)위를 1왕복한다.

이와 같은 운동을 하는 로울러 안내면(6)과 구면로울러 사이에서, 동력전달조인트로서 당연하게 작용하고 있는 접촉력에 의해, 축방향으로 드러스트력을 발생시킨다.

조인트 회전시에 각각의 구면로울러(5)에 의해 발생하는 드러스트의 방향 및 그 크기는 회전위상에 의해 변동하고, 제7도에 표시한 바와 같이 2개의 구면로울러(5)는, 외륜의 좌방향에, 또 1개의 구면로울러(5)는 우방향으로 각각 잡아 당기고, 압축 드러스트력을 발생시킨다.

이와 같이 3개의 구면로울러(5)에 의해 발생하는 드러스트력의 총계는 제10도에 도시한 바와 같이 조인트 1회에 의해 3회의 주기를 가지고 정(正)에서 부(負)로 변동하고, 그 변동의 진폭이 커짐으로써, 자동차에 여러가지의 진동문제를 발생시키고 있다.

또한 로울러 안내면(6)과 구면로울러(5)의 접촉부가 단일의 동일곡률로 되어 있기 때문에, 각축(4)위의 구면로울러(5)의 이동에 의해, 로울러 안내면(6)에 에지효과(edge effect)가 생기기 쉽고, 편하중에 의한 발생드러스트력의 증대와 로울러 안내면(6) 어깨부의 칩등에 의한 조인트의 수명감소를 일으키고 있다.

본 발명은 종래의 드라이포드형 등속 자재 조인트의 문제점을 해결하고, 자재 조인트의 발생드러스트력을 경감시킴으로써, 진동의 발생을 방지하는 것을 기술적 과제로 하고 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 외륜에 설치한 트랙홈의 양측의 로울러 안내면과 로울러와의 접촉을 2점 접촉으로 하였다.

상기의 구성에서 이루는 등속 자재 조인트는, 종래의 등속자재 조인트와 같이 로울러 안내면과 구면로울러의 걸어 맞춤에 의해 동력이 전달되고, 또 플런지에 대해서는, 구면 로울러가 로울러 안내면에 따라서 전동해서 이것을 흡수한다.

외륜의 축심과 트라이포드부재의 축심이 동일축심상에 있는 경우, 즉, 작동각이 0도의 경우의 동력전달에 있어서는, 각 축의 축심의 교점은 외륜의 축심상에 위치하기 때문에, 구면 로울러는 로울러 안내면에 대해서 2점 접촉하는 상태로 지지되면서 전동한다.

각도를 부여했을 경우도, 회전위상에 의해 접촉력의 크기가 변동하였으나, 항상 2점으로 접촉하고, 로울러 안내면의 접촉 위치는 중앙에 가까운 좁은 범위로 억제되어, 안정하게 작동한다.

발생드러스트력의 크기는, 내부 마찰력을 고려한 해석결과에서 종래의 것보다 약 20%의 저하로 된다(제10도).

한편 실험에 의한 발생드러스트럭 측정결과에서는 로울러 안내면이 고딕아아치형상이고, 거기에서의 윤활유 고임에 의하여 윤활성 향상도 기여하고, 종래의 것보다 30 내지 40% 저하의 값이 얻어지고 있고, 본원 발명의 조인트가 극히 유효하다는 것을 알았다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거해서 설명한다. 제1도 내지 제4도에 도시한 바와 같이, 외륜(10)은 종래의 경우와 같이 폐쇄단에 제1축(11)이 일체로 설치되고, 또 내부표면에 축방향의 3개의 트랙홈(12)이 중심축의 둘레에 120도의 간격을 두고 형성되어 있다.

각 트랙홈(12)은 양측에 2개의 로울러 안내면(13)을 가지고, 그 로울러 안내면(13)은 2개의 곡률반경에서 이루어지는 고딕 아아치형상으로 형성되고, 그 중앙부에 축방향으로 뻗는 윤활유 저장부(14)를 가지고 있다.

상기의 외륜(10)의 내부에 삽입되는 트라이포드재(15)는 제2축(16)의 일단에 형성한 세레이션(17; serration) 걸어 맞춤됨과 동시에, 단차부(18)와 클립(19)과의 사이에서 뽑힘 방지상태로 지지된다.

이 트라이포드부재(15)는, 3개의 각축(20)을 가지고, 니이들 로울러(8)를 통해 이 각축(20)의 둘레에 끼워져 있는 구면 로울러(21)는, 회전자유롭게 지지되어 있다.

제3도에 도시하는 본 발명의 제1의 실시예에서는, 구면 로울러(21)와 로울러 안내면(13)과의 접촉점(P1, P2)은 θ=10°로 억제되고, 로울러 안내면(13)의 중앙부 및 양측에는 접촉하지 않기 때문에, 종래와 같이 구면로울러(21)의 양단부에 접촉하고, 그 접촉응력이 로울러 안내면(13)으로부터 전달되어, 강한 에지효과를 생기게 하는 일도 없고, 또 그 구면로울러(21)에 생기는 편하중에 의해, 니이들 로울러(8)에 비틀림이 생겨, 마찰저항력이 증가하는 일도 없다.

또한 접촉점(P1, P2)이 로울러 안내면(13)의 중앙에 가까운 곳에 억제되어 있기 때문에, 여기에 작용하는 하중에 의한 지면 수직 방향의 마찰력에 의거한 구면로울러(21)의 X-X축 둘레의 회전 모멘트를 감소시켜, [(P1)과 (P2)의 작용하는 불균형한 하중에 의한] 구면로울러(21)에 대한 각축(20)의 Y-Y방향의 움직임을 부드럽게 하는 효과가 있고, 발생드러스트를 감소시킨다. 여기서, 로울러 안내면(13)과 구면로울러(21)와의 직경비는 1.10 내지 1.40이 바람직하다.

제4도는 본 발명의 제2실시예에서 로울러 안내면(22)이 2개의 평면으로 구성되고, 그 교차부와 구면로울러(21)에서, 윤활유 저장부(23)를 형성하고, 또 제5도는 또한 본 발명의 제3의 실시예에서, 축방향으로 벋는 원통형상의 로울러 안내면(24) 위를 전동 이동하는 로울러(25)의 외표면은, 양단부가 구면형상부(26)를 이루고, 중앙부는 원통형상부(27)로 형성되어 상기 로울러 안내면(24)과는 2점으로 접촉한다. 이 로울러안내면(24)과 로울러(15)와의 사이에 윤활유 저장부(28)가 형성된다.

제6도는 본 발명의 제4의 실시예에서, 로울러 안내면(29)이 2개의 평면으로 구성되고, 구면로울러(21)와의 접촉점(P1, P2)이, 구면로울러(21)의 중심선 X-X에 대해서 비대칭으로 한 것이다.

이상과 같이 구성하였기 때문에, 하기와 같은 효과를 가진다. (가) 구면로울러와 로울러 안내면과의 접촉을 중앙에 가까운 2점접촉(앵글러형)으로 하였기 때문에, 편하중이 작아지고 구면로울러에 생기는 각축에 직각인 축둘레의 회전모멘트를 경감할 수 있고, 진동의 원인이 되는 마찰력을 경감할 수 있다.

(나) 구면로울러와 로울러 안내면과의 접촉을 중앙에 가까운 앵글러형으로 하였기 때문에, 그 접촉응력이 로울러 안내면으로부터 전달되어 강한 에지효과를 생기게 하는 일이 없다.

(다) 로울러 안내면 중앙에 윤활유 저장부를 형성하였기 때문에, 윤활제가 항상 로울러 안내면과 구면로울러와의 사이에 침투하여, 기계적 부식의 방지는 말할 필요도 없고, 이상마찰 및 발열을 방지한다.

(라) 로울러 안내면 및 윤활유 저장부는 커버프린팅가공으로 용이하게 형성할 수 있는 간단한 구성이기 때문에, 종래와 같이 특수한 가공은 불필요하다.

Claims (4)

1. 외륜에 축방향의 3개의 트랙홈을 형성하고, 외륜의 내측에 트라이포드 부재를 삽입하고, 이 트라이포드부재의 3개의 각축에 외주가 구면에 형성된 로울러를 회전자유롭게 끼워넣고, 그 구면로울러를 트랙홈의 외륜축방향의 로울러 안내면에 끼워놓은 등속 자재 조인트에 있어서, 상기 로울러 안내면과 구면로울러와의 접촉을 2점으로 한 것을 특징으로 하는 등속 자재 조인트.
2. 제1항에 있어서, 상기 로울러 안내면과 구면로울러와의 접촉각이 각각 다른 것을 특징으로 하는 등속 자재 조인트.
3. 제1항 및 제2항에 있어서, 상기 로울러 안내면을 2개의 곡률로 이루는 고딕아아치형상으로 한 것을 특징으로 하는 등속 자재 조인트.
4. 제3항에 있어서, 상기 로울러 안내면의 2개의 곡률이 각각 다른 것을 특징으로 하는 등속 자재 조인트.

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