WO2019112077A1 - 트라이포드 등속 조인트 - Google Patents

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WO2019112077A1
WO2019112077A1 PCT/KR2017/014118 KR2017014118W WO2019112077A1 WO 2019112077 A1 WO2019112077 A1 WO 2019112077A1 KR 2017014118 W KR2017014118 W KR 2017014118W WO 2019112077 A1 WO2019112077 A1 WO 2019112077A1
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WO
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journal
roller
roller track
outer ring
ring
Prior art date
Application number
PCT/KR2017/014118
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English (en)
French (fr)
Inventor
장달수
서종욱
Original Assignee
이래에이엠에스 주식회사
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/12—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted for accumulation of energy to absorb shocks or vibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—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
    • F16D3/22—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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D3/22—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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/221—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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being located in sockets in one of the coupling parts
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    • F16D3/22—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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts

Definitions

  • the present invention relates to a tripod constant velocity joint used in a vehicle.
  • the vehicle has the necessary vibration and noise regulation, and it needs improvement of car GAF and NVH performance to satisfy it.
  • a drive shaft assembly (or a half shaft assembly) that transfers the output of the transmission of a vehicle to the drive wheels is also one of the components that cause vibration and noise, It is necessary to regulate it within the range.
  • the drive shaft assembly is composed of a drive shaft and a constant velocity joint provided on both sides thereof.
  • the constant velocity joint disposed on the transmission side is referred to as an in-constant constant velocity joint
  • the constant velocity joint disposed on the drive wheel side is referred to as an outboard constant velocity joint
  • the inboard constant velocity joint is mainly used as a tripod constant velocity joint capable of axial displacement .
  • the tripod constant velocity joint includes an inner joint member having three journals, a roller assembly assembled to the journal, and an outer joint member receiving the roller assembly.
  • roller assemblies of various structures are introduced.
  • a roller assembly composed of an inner ring, an outer ring, and a needle bearing disposed therebetween is known.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a tripod constant velocity joint capable of effectively restraining noise and vibration.
  • a tripod constant velocity joint includes an outer joint member having a longitudinally extending cavity and three roller tracks, an inner joint member having a central body and three journals projecting radially from the central body, A joint member, and three roller assemblies respectively coupled to the three journals and disposed on the three roller tracks, respectively.
  • the roller assembly includes an inner ring coupled to the journal, an outer ring surrounding the inner ring and disposed to face a side surface of the roller track, and a bearing disposed between the inner ring and the outer ring.
  • the side surface of the roller track is convexly formed, and the outer surface of the outer ring is concave corresponding to the convex side surface of the roller track.
  • the outer surface of the outer ring and the side surface of the roller track may be formed to contact at two points on the cross section.
  • a clearance may be formed at a point where the outer surface of the outer ring and the side surface of the roller track come into contact with each other and round portions are provided at radially inner and outer ends of the outer surface of the outer ring,
  • a planar portion may be provided at a radially inner side and an outer side end of a side surface of the roller track facing the round portion, and a gap between the round portion and the planar portion may be formed larger than the clearance.
  • the ceiling surface of the roller track may be concave.
  • the first center line passing through the center of curvature of the outer surface of the journal may be located on the outer side in the longitudinal direction of the journal with respect to the second center line passing through the center of curvature of the side surface of the housing And can be offset.
  • a tripod constant velocity joint includes an outer joint member having a longitudinally extending cavity and three roller tracks, a central body and three journals projecting radially from the central body, And three roller assemblies each of which is fastened to the three journals and respectively disposed on the three roller tracks, wherein the roller assembly includes an inner ring fastened to the journal, An outer ring disposed to face the side surface of the roller track, and a needle bearing disposed between the inner ring and the outer ring.
  • the side surface of the roller track is convexly formed, and the outer surface of the outer ring is concave corresponding to the convex side surface of the roller track.
  • the outer surface of the outer ring and the side surface of the roller track are formed to contact at two points on the cross section.
  • the outer surface of the journal is configured to include a convex curved surface
  • the inner surface of the inner ring is formed to include a concave curved surface corresponding to the convex outer surface of the journal.
  • the outer surface of the inner ring and the inner surface of the outer ring are each formed to include a cylindrical shape, and the needle bearing is brought into contact with the cylindrical outer surface of the inner ring and the cylindrical inner surface of the outer ring And the outer ring and the needle bearing are relatively movable in a direction parallel to the longitudinal direction of the journal.
  • a first center line passing through the center of curvature of the outer surface of the journal and perpendicular to the longitudinal direction of the journal is disposed on a second center line perpendicular to the longitudinal direction of the journal while passing through the center of curvature of the side surface of the roller track Is offset to the outside in the longitudinal direction of the journal.
  • the side surface of the roller track is convex
  • the outer surface of the outer ring is concave corresponding to the convex side surface of the roller track, so that the behavior of the outer ring is limited and noise and vibration can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a tripod constant velocity joint according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an inner joint member of a tripod constant velocity joint according to an embodiment of the present invention and one of the roller assemblies fastened to the inner joint member.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view for explaining the relationship between the outer ring and the roller track of the triad constant velocity joint according to the embodiment of the present invention.
  • 5 is a view for explaining the offset of the center line of the outer surface of the journal of the tripod constant velocity joint and the center line of the side surface of the roller track according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a moment action in the behavior of a journal in a folded state in a tripod constant velocity joint according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining the dispersion of force due to the offset of the center line of the outer surface of the journal of the tri-joint constant velocity joint and the center line of the side surface of the roller track according to the embodiment of the present invention.
  • a triad constant velocity joint according to an embodiment of the present invention includes an outer joint member 10 and an inner joint member 20.
  • the outer joint member 10 has a longitudinal axis OLA and a longitudinally extending center cavity 11 and three roller tracks 12.
  • the center cavity 11 can have a generally cylindrical shape and the roller track 12 has a recessed shape that is recessed radially outwardly in the central cavity 11 and extends in the longitudinal direction.
  • the three roller tracks 12 may be arranged at regular intervals along the circumferential direction.
  • the inner joint member 20 is disposed in the cavity 11 of the outer joint member 10.
  • the inner joint member 20 includes a central body 21 and three journals 22 projecting radially outward from the central body 21. At this time, as shown in Fig. 2, the three journals 22 are arranged at regular intervals along the circumferential direction and are respectively disposed in the roller tracks 12 of the outer joint member 10.
  • the shaft 23 is fastened to the central body 21, and the shaft 23 has a longitudinal axis ILA.
  • the shaft 23 can be fastened to rotate with the central body 21 and can be fastened to the center body 21, for example, in a splined manner.
  • roller assembly 30 is fastened to the three journals 22, respectively. 1 and 2, the roller assembly 30 is disposed in the roller track 12 of the outer joint member 10 while being fastened to the journal 22 of the inner joint member 20. As shown in FIG.
  • roller assembly 30 is fastened to the journal 22 such that the longitudinal axis ILA of the inner joint member 20 can be folded about the longitudinal axis OLA of the outer joint member 10.
  • the roller assembly 30 is also disposed on the roller track 12 so as to be displaceable along the roller track 12 along a direction parallel to the longitudinal axis OLA.
  • Each roller assembly 30 includes an inner ring 31, an outer ring 32, and a bearing 33.
  • the inner ring 31 and the outer ring 32 are each in the form of a ring and the inner ring 31 is fastened to the journal 22 and the outer ring 32 is disposed so as to surround the inner ring 31.
  • the outer surface 221 of the journal 22 and the inner surface 311 of the inner ring 31 may be formed as curved surfaces and arranged so as to be in contact with each other.
  • the outer surface 221 of the journal 22 and the inner surface 311 of the inner ring 31 may each be formed as a spherical surface, whereby the journal 22 and the inner ring 31 are radially That is, in the longitudinal direction of the journal.
  • the outer surface 321 of the outer ring 32 and the side surface 121 of the roller track 12 may each be curved and may be arranged to face each other, The behavior of the ring 32 in the direction parallel to the longitudinal direction of the journal 22 is limited.
  • the bearing 33 is disposed between the inner ring 31 and the outer ring 32, for example, the bearing 33 may be a needle bearing.
  • the outer surface 312 of the inner ring 31 and the inner surface 322 of the outer ring 32 may each have a cylindrical shape, and the bearing 33 may be formed in the inner ring 32 of the inner ring 31, May be disposed between the inner ring 31 and the outer ring 32 to contact the outer surface 312 of the outer ring 32 and the inner surface 322 of the outer ring 32, respectively.
  • protrusions 313 and 314 may be formed on the inner and outer ends of the outer surface 312 of the inner ring 31, respectively.
  • the protrusions 313 and 314 may be formed in the radial direction of the needle bearing 33 The behavior may be limited.
  • the inner surface 322 of the outer ring 32 has a cylindrical shape and the needle bearing 33 is disposed in close contact with the inner surface 322 of the outer ring 32, Movement occurs. 6, the radial movement of the journal 22 (see arrows) must be accompanied by the torque transmission in the folded state. According to the embodiment of the present invention, the inner surface of the inner ring 31 Only such contact rotation is possible between the journals 22 and relative movement occurs between the needle bearing 33 and the inner surface 322 of the outer ring 32.
  • a force acts in an oblique direction by the frictional force between the members in which the relative movement takes place during rotation for power transmission, and this force is applied to the outer ring 32 of the roller track 12 of the outer joint member 10
  • the relative movement between the needle bearing 33 and the outer ring 32 is performed in place of the structure in which the relative movement between the journal and the inner ring occurs, (I.e., the point at which the relative movement occurs) and the point at which the moment acts (i.e., the contact point between the outer surface of the outer ring and the side surface of the roller track) is reduced, do.
  • the reduction of the moment leads to the reduction of the frictional force, thereby achieving technical effects such as noise reduction, durability improvement, and efficiency improvement.
  • the relative rotation between the journal 22 and the inner surface of the inner ring 31 (rotation in the direction of the curved arrow in Fig. 6) and the relative movement for movement of the journal 22 are separated from each other , It is possible to prevent excessive friction between the inner ring (31) and the journal (22).
  • the tripod constant velocity joint according to the embodiment of the present invention performs the torque transfer function between the outer joint member 10 and the inner joint member 20 via the roller assembly 30 through the structure as described above.
  • the side surface 121 of the roller track 12 is convex and the outer surface 321 of the outer ring 32 corresponds to the convex side surface 121 of the roller track 12 .
  • the outer surface of the outer ring is convex and the side surface of the roller track is concave.
  • the side surface 121 of the roller track 12 is convex and the outer ring 32 The outer ring 32 is recessed more reliably so that the longitudinal swinging of the outer ring 32 can be reduced.
  • the outer surface 321 of the outer ring 32 and the side surface 121 of the roller track 12 may be formed to contact at two points (CP) on the cross section.
  • a clearance CL is formed so that the outer surface 321 of the outer ring 32 and the side surface 121 of the roller track 12 contact each other.
  • the inner joint member 20 to which the roller assembly 30 is fastened is inserted into the outer joint member 10 in the process of assembling the tripod constant velocity joint and the outer surface 321 of the outer ring 32 and the roller Clearance must exist at the point where the side surfaces 121 of the track 12 contact each other.
  • the contact point means a point of initial contact with the side surface 121 of the roller track 12 when the outer ring 32 is moved in the lateral direction (left-right direction in FIG. 4).
  • a round portion 322 is provided on the inner side and an outer side end of the outer side surface 321 of the outer ring 32, respectively, and on the side surface 121 of the roller track 12 facing the round portion 322,
  • planar portions 122 are provided, respectively. 4
  • the distance D2 between the round portion 322 and the planar portion 122 is set such that the outer surface 321 of the outer ring 32 and the side surface 121 of the roller track 12 are opposed to each other Is formed larger than the clearance (CL) at the contact point.
  • the rounded portion 322 of the outer ring 32 and the planar portion 122 of the roller track 12 are in contact with each other during operation of the tripod constant velocity joint to prevent the outer ring 32 from swaying from side to side
  • the distance D2 between the round portion 322 and the planar portion 122 is set to be smaller than the gap D2 between the outer surface 321 of the outer ring 32 and the side surface 121 of the roller track 12 CL, the outer ring 32 and the roller track 12 can be brought into contact at two points when the constant velocity joint is operated under normal operating conditions.
  • the ceiling surface 123 of the roller track 12 can be recessed, thereby preventing the radially outer end of the outer ring 32 from hitting the ceiling surface 123 of the roller track 12 .
  • the outer surface 221 of the journal 22 of the triad constant velocity joint may be a curved surface, and the curvature center of the outer surface 221 of the journal 22
  • the center line CJL passing through the center line CJ passes through the center line CRL passing through the center of curvature CRT of the side surface 121 of the roller track 12 in the longitudinal direction of the journal 22 As shown in FIG.
  • the present invention relates to a tripod constant velocity joint which can be applied to a drive system of a vehicle and has industrial applicability.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

트라이포드 등속 조인트는, 길이 방향으로 연장되는 캐비티와 세 개의 롤러 트랙을 구비하는 아웃터 조인트 멤버, 중심 바디와 상기 중심 바디에서 반경 방향으로 돌출되는 세 개의 저널을 구비하는 인너 조인트 멤버, 그리고 상기 세 개의 저널에 각각 체결되며 상기 세 개의 롤러 트랙에 각각 배치되는 세 개의 롤러 어셈블리를 포함한다. 상기 롤러 어셈블리는 상기 저널에 체결되는 인너 링, 상기 인너 링을 둘러싸며 상기 롤러 트랙의 옆면을 마주하도록 배치되는 아웃터 링, 그리고 상기 인너 링과 상기 아웃터 링 사이에 배치되는 베어링을 포함한다. 상기 롤러 트랙의 옆면은 볼록하게 형성되며, 상기 아웃터 링의 외측 면은 상기 롤러 트랙의 볼록한 옆면에 대응하여 오목하게 형성된다.

Description

트라이포드 등속 조인트
본 발명은 차량에 사용되는 트라이포드 등속 조인트에 관한 것이다.
차량은 필요한 진동과 소음 규제를 가지며, 이를 만족시키기 위해 차량의 GAF 및 NVH 성능의 향상이 필요하다.
차량의 변속기의 출력을 구동 휠로 전달하는 드라이브 샤프트 어셈블리(drive shaft assembly)(또는 하프 샤프트 어셈블리(half shaft assembly))도 진동과 소음을 유발하는 부품들 중 하나이며, 드라이브 샤프트의 소음과 진동을 원하는 범위 내로 규제하는 것이 필요하다.
드라이브 샤프트 어셈블리는 드라이브 샤프트와 그 양측에 각각 구비되는 등속 조인트로 구성된다. 이때 변속기 측에 배치되는 등속 조인트를 인보드 등속 조인트라 칭하고 구동 휠 측에 배치되는 등속 조인트를 아웃보드 등속 조인트라 칭하며, 인보드 등속 조인트로는 축 방향 변위가 가능한 트라이포드 등속 조인트가 주로 사용되고 있다.
트라이포드 등속 조인트는 세 개의 저널을 구비하는 인너 조인트 멤버, 저널에 각각 조립되는 롤러 어셈블리, 그리고 롤러 어셈블리를 수용하는 아웃터 조인트 멤버를 포함한다. 이때 다양한 구조의 롤러 어셈블리가 소개되어 있으며, 그 한 예로 인너 링(inner ring), 아웃터 링(outer ring) 그리고 이들 사이에 배치되는 니들 베어링(needle bearing)으로 이루어지는 롤러 어셈블리가 알려져 있다.
종래의 트라이포드 등속 조인트의 진동 및 소음을 줄이는 것이 주요한 기술적 이슈가 되고 있다.
-선행기술문헌1: 대한민국 공개특허공보 10-2017-0068498 (공개일: 2007년07월02일)
-선행기술문헌2: 일본 공개특허공보 특개2006-162056 (공개일: 2006년06월22일)
-선행기술문헌3: 대한민국 공개특허공보 10-2004-0036572 (공개일: 2004년04월30일)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소음과 진동을 효과적으로 규제할 수 있는 트라이포드 등속 조인트를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 트라이포드 등속 조인트는, 길이 방향으로 연장되는 캐비티와 세 개의 롤러 트랙을 구비하는 아웃터 조인트 멤버, 중심 바디와 상기 중심 바디에서 반경 방향으로 돌출되는 세 개의 저널을 구비하는 인너 조인트 멤버, 그리고 상기 세 개의 저널에 각각 체결되며 상기 세 개의 롤러 트랙에 각각 배치되는 세 개의 롤러 어셈블리를 포함한다. 상기 롤러 어셈블리는 상기 저널에 체결되는 인너 링, 상기 인너 링을 둘러싸며 상기 롤러 트랙의 옆면을 마주하도록 배치되는 아웃터 링, 그리고 상기 인너 링과 상기 아웃터 링 사이에 배치되는 베어링을 포함한다. 상기 롤러 트랙의 옆면은 볼록하게 형성되며, 상기 아웃터 링의 외측 면은 상기 롤러 트랙의 볼록한 옆면에 대응하여 오목하게 형성된다.
상기 아웃터 링의 외측 면과 상기 롤러 트랙의 옆면은 단면 상에서 두 점에서 접촉하도록 형성될 수 있다.
상기 아웃터 링의 외측 면과 상기 롤러 트랙의 옆면이 서로 접촉하는 지점에서 유격(clearance)이 존재하도록 형성될 수 있고, 상기 아웃터 링의 외측 면의 반경 방향 내측 및 외측 단부에 라운드 부분이 각각 구비되고 상기 라운드 부분과 마주하는 상기 롤러 트랙의 옆면의 반경 방향 내측 및 외측 단부에는 평면 부분이 각각 구비될 수 있으며, 상기 라운드 부분과 상기 평면 부분 사이의 간격은 상기 유격보다 크게 형성될 수 있다.
상기 롤러 트랙의 천장 면은 오목하게 형성될 수 있다.
상기 저널의 외측 면은 곡면으로 이루어질 수 있고, 상기 저널의 외측 면의 곡률 중심을 지나는 제1 센터 라인은 상기 하우징의 옆면의 곡률 중심을 지나는 제2 센터 라인에 대해 상기 저널의 길이 방향의 외측으로 오프셋(offset)될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 트라이포드 등속 조인트는, 길이 방향으로 연장되는 캐비티와 세 개의 롤러 트랙을 구비하는 아웃터 조인트 멤버, 중심 바디와 상기 중심 바디에서 반경 방향으로 돌출되는 세 개의 저널을 구비하는 인너 조인트 멤버, 그리고 상기 세 개의 저널에 각각 체결되며 상기 세 개의 롤러 트랙에 각각 배치되는 세 개의 롤러 어셈블리를 포함하고, 상기 롤러 어셈블리는 상기 저널에 체결되는 인너 링, 상기 인너 링을 둘러싸며 상기 롤러 트랙의 옆면을 마주하도록 배치되는 아웃터 링, 그리고 상기 인너 링과 상기 아웃터 링 사이에 배치되는 니들 베어링을 포함한다. 상기 롤러 트랙의 옆면은 볼록하게 형성되며, 상기 아웃터 링의 외측 면은 상기 롤러 트랙의 볼록한 옆면에 대응하여 오목하게 형성된다. 상기 아웃터 링의 외측 면과 상기 롤러 트랙의 옆면은 단면 상에서 두 점에서 접촉하도록 형성된다. 상기 저널의 외측 면은 볼록한 곡면을 포함하도록 이루어지며, 상기 인너 링의 내측 면은 상기 저널의 볼록한 외측 면에 대응하여 오목한 곡면을 포함하도록 형성된다. 상기 인너 링의 외측 면과 상기 아웃터 링의 내측 면은 각각 실린더 형상을 포함하도록 형성되고, 상기 니들 베어링은 상기 인너 링의 실린더 형상의 외측 면과 상기 아웃터 링의 실린더 형상의 내측 면에 각각 접촉하도록 상기 인너 링과 상기 아웃터 링 사이에 개재되어, 상기 아웃터 링과 상기 니들 베어링은 상기 저널의 길이 방향과 나란한 방향으로 상대 이동 가능하다. 상기 저널의 외측 면의 곡률 중심을 지나면서 상기 저널의 길이 방향과 수직을 이루는 제1 센터 라인은 상기 롤러 트랙의 옆면의 곡률 중심을 지나면서 상기 저널의 길이 방향과 수직을 이루는 제2 센터 라인에 대해 상기 저널의 길이 방향 외측으로 오프셋된다.
본 발명에 의하면, 롤러 트랙의 옆면은 볼록하게 형성되며 아웃터 링의 외측 면은 롤러 트랙의 볼록한 옆면에 대응하여 오목하게 형성됨으로써, 아웃터 링의 거동이 제한되어 소음 및 진동이 저감될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트라이포드 등속 조인트의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 트라이포드 등속 조인트의 인너 조인트 멤버 및 이에 체결되는 롤러 어셈블리 중 하나가 분해된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 트라이포드 등속 조인트의 아웃터 링과 롤러 트랙의 관계를 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 트라이포드 등속 조인트의 저널의 외면의 센터 라인과 롤러 트랙의 옆면의 센터 라인의 오프셋을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 트라이포드 등속 조인트에서 절각 상태에서의 저널의 거동 시에 모멘트 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 트라이포드 등속 조인트의 저널의 외면의 센터 라인과 롤러 트랙의 옆면의 센터 라인의 오프셋에 의한 힘의 분산을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 트라이포드 등속 조인트는 아웃터 조인트 멤버(10)와 인너 조인트 멤버(20)를 포함한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 아웃터 조인트 멤버(10)는 길이 방향 축(OLA)을 가지며, 길이 방향으로 연장되는 중심 캐비티(11)와 세 개의 롤러 트랙(12)을 구비한다.
중심 캐비티(11)는 대략 실린더 형상을 가질 수 있으며, 롤러 트랙(12)은 중심 캐비티(11)에서 반경 방향 외측으로 함몰되는 리세스(recess) 형태를 가지며 길이 방향으로 연장된다. 이때, 세 개의 롤러 트랙(12)은 원주 방향을 따라 등간격으로 배치될 수 있다.
인너 조인트 멤버(20)는 아웃터 조인트 멤버(10)의 캐비티(11) 내에 배치된다. 인너 조인트 멤버(20)는 중심 바디(21), 그리고 중심 바디(21)에서 반경 방향 외측으로 돌출되는 세 개의 저널(22)을 포함한다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 세 개의 저널(22)은 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되며 아웃터 조인트 멤버(10)의 롤러 트랙(12) 내에 각각 배치된다.
샤프트(23)가 중심 바디(21)에 체결되며, 샤프트(23)는 길이 방향 축(ILA)을 가진다. 샤프트(23)는 중심 바디(21)와 함께 회전하도록 체결될 수 있으며 예를 들어 스플라인(spline) 방식으로 중심 바디(21)에 체결될 수 있다.
세 개의 롤러 어셈블리(30)가 세 개의 저널(22)에 각각 체결된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 롤러 어셈블리(30)는 인너 조인트 멤버(20)의 저널(22)에 체결되는 상태로 아웃터 조인트 멤버(10)의 롤러 트랙(12)에 배치된다.
이때, 롤러 어셈블리(30)는 인너 조인트 멤버(20)의 길이 방향 축(ILA)이 아웃터 조인트 멤버(10)의 길이 방향 축(OLA)에 대해 절각될 수 있도록 저널(22)에 체결된다. 또한, 롤러 어셈블리(30)는 롤러 트랙(12)을 따라 길이 방향 축(OLA)과 나란한 방향을 따른 변위가 가능하도록 롤러 트랙(12)에 배치된다.
각각의 롤러 어셈블리(30)는 인너 링(31), 아웃터 링(32) 그리고 베어링(33)을 포함한다.
인너 링(31)과 아웃터 링(32)은 각각 고리 형태를 가지며, 인너 링(31)은 저널(22)에 체결되며 아웃터 링(32)은 인너 링(31)을 둘러싸는 상태로 배치된다. 저널(22)의 외측 면(221)과 인너 링(31)의 내측 면(311)은 각각 곡면으로 형성될 수 있으며 서로 접촉하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 저널(22)의 외측 면(221)과 인너 링(31)의 내측 면(311)은 각각 구면으로 형성될 수 있으며, 이에 의해 저널(22)과 인너 링(31)이 반경 방향, 즉 저널의 길이 방향으로 함께 거동하게 된다. 또한, 아웃터 링(32)의 외측 면(321)과 롤러 트랙(12)의 옆면(121)은 각각 곡면으로 형성될 수 있으며 서로 마주하도록 배열될 수 있으며, 이에 의해 롤러 트랙(12)에 대한 아웃터 링(32)의 저널(22)의 길이방향과 나란한 방향으로의 거동이 제한된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 베어링(33)은 인너 링(31)과 아웃터 링(32) 사이에 배치되며, 예를 들어 베어링(33)은 니들(needle) 베어링일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 인너 링(31)의 외측 면(312)과 아웃터 링(32)의 내측 면(322)은 각각 실린더 형태를 가질 수 있으며, 베어링(33)은 인너 링(31)의 외측 면(312)과 아웃터 링(32)의 내측 면(322)에 각각 접촉하도록 인너 링(31)과 아웃터 링(32) 사이에 배치될 수 있다. 이때, 인너 링(31)의 외측 면(312)의 내측 및 외측 단에는 각각 돌기(313, 314)가 형성될 수 있으며, 이 돌기(313, 314)에 의해 니들 베어링(33)의 반경 방향으로 거동이 제한될 수 있다.
아웃터 링(32)의 내측 면(322)이 실린더 형태를 가지고 니들 베어링(33)이 여기에 밀착하도록 배치되기 때문에, 니들 베어링(33)과 아웃터 링(32)의 내측 면(322) 사이에서 상대 이동이 일어난다. 구체적으로, 도 6을 참조하면, 절각 상태에서 토크 전달이 이루어지는 경우 저널(22)의 반경 방향 거동(화살표 참조)이 반드시 수반되어야 하는데, 본 발명의 실시예에 따르면 인너 링(31)의 내면과 저널(22) 사이에서는 이러한 접촉 회전만이 가능하고 니들 베어링(33)과 아웃터 링(32)의 내측 면(322) 사이에서 상대 이동이 일어나게 된다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 절각 상태에서의 상대 이동이 아웃터 링과 니들 베어링의 접촉면에서 이루어지기 때문에, 저널과 인너 링 사이에서 상대 이동이 이루어지는 경우에 비해 접촉면에서 작용하는 힘에 의해 유발되는 아웃터 링(32)과 아웃터 조인트 멤버(10)의 롤러 트랙(12)의 옆면 사이의 마찰력이 감소될 수 있다. 다시 말해, 동력 전달을 위한 회전 시에 상대 이동이 일어나는 부재 사이의 마찰력에 의해 경사진 방향으로 힘이 작용하고 이 힘은 아웃터 링(32)을 아웃터 조인트 멤버(10)의 롤러 트랙(12)의 옆면에 밀착시키는 모멘트를 유발하는데, 본 발명의 실시예에서는 종래와 같이 저널과 인너 링 사이에서 상대 이동이 일어나는 구조 대신 니들 베어링(33)과 아웃터 링(32) 사이에서 상대 이동이 일어나도록 함으로써 모멘트의 원인이 되는 힘이 작용하는 지점(즉 상대 이동이 일어나는 지점)과 모멘트가 작용하는 지점(즉 아웃터 링의 외면과 롤러 트랙의 옆면의 접촉 지점) 사이의 거리가 감소되고 그에 의해 모멘트가 감소하게 된다. 모멘트의 감소는 마찰력의 감소로 이어지고 이에 의해 소음 저감, 내구성 향상, 효율 향상 등의 기술적 효과가 달성된다. 또한 본 발명의 실시예에 따르면, 저널(22)과 인너 링(31)의 내면 사이의 상대 회전(도 6에서 곡선 화살표 방향의 회전)과 저널(22)의 이동을 위한 상대 이동이 서로 분리됨으로써, 인너 링(31)과 저널(22) 사이에 과다한 마찰력이 방생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 트라이포드 등속 조인트는 상기한 바와 같은 구조를 통해 롤러 어셈블리(30)를 매개로 하여 아웃터 조인트 멤버(10)와 인너 조인트 멤버(20) 사이의 토크 전달 기능을 수행한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 롤러 트랙(12)의 옆면(121)은 볼록하게 형성되며, 아웃터 링(32)의 외측 면(321)은 롤러 트랙(12)의 볼록한 옆면(121)에 대응하여 오목하게 형성된다. 종래의 트라이포드 등속 조인트에서는 아웃터 링의 외측 면이 볼록하고 롤러 트랙의 옆면이 오목하게 형성되었으나, 본 발명의 실시예에서는 이와 반대로 롤러 트랙(12)의 옆면(121)이 볼록하고 아웃터 링(32)의 외측 면(321)이 오목하게 형성됨으로써 아웃터 링(32)이 보다 안정적으로 안착될 수 있으며 그에 의해 아웃터 링(32)의 전후 방향 흔들림이 감소될 수 있다.
도 4를 참조하면, 아웃터 링(32)의 외측 면(321)과 롤러 트랙(12)의 옆면(121)은 단면 상에서 두 점(CP)에서 접촉하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 아웃터 링(32)의 외측 면(321)과 롤러 트랙(12)의 옆면(121)이 서로 접촉하는 지점에서 유격(clearance)(CL)이 존재하도록 형성된다. 트라이포드 등속 조인트의 조립 과정에서 롤러 어셈블리(30)가 체결된 인너 조인트 멤버(20)를 아웃터 조인트 멤버(10)에 삽입해야 하는데, 삽입을 위해 아웃터 링(32)의 외측 면(321)과 롤러 트랙(12)의 옆면(121)이 서로 접촉하는 지점에서 유격(clearance)이 존재하여야 한다. 이러한 유격을 고려할 때, 접촉 지점은 아웃터 링(32)이 횡 방향(도 4에서 좌우 방향)으로 이동할 때 롤러 트랙(12)의 옆면(121)과 최초 접촉하는 지점을 의미하게 된다.
한편, 아웃터 링(32)의 외측 면(321)의 반경 방향 내측 및 외측 단부에 라운드 부분(322)이 각각 구비되고, 라운드 부분(322)과 마주하는 롤러 트랙(12)의 옆면(121)의 반경 방향 내측 및 외측 단부에는 평면 부분(122)이 각각 구비된다. 이때, 도 4를 참조하면, 라운드 부분(322)과 평면 부분(122) 사이의 간격(D2)은 아웃터 링(32)의 외측 면(321)과 롤러 트랙(12)의 옆면(121)이 서로 접촉하는 지점에서 유격(CL)보다 크게 형성된다.
트라이포드 등속 조인트의 작동 시에 아웃터 링(32)의 라운드 부분(322)과 롤러 트랙(12)의 평면 부분(122)은 서로 접촉하여 아웃터 링(32)이 좌우로 흔들리는 것을 방지하는 기능을 하는데, 이때 라운드 부분(322)과 평면 부분(122) 사이의 간격(D2)을 아웃터 링(32)의 외측 면(321)과 롤러 트랙(12)의 옆면(121)이 서로 접촉하는 지점에서 유격(CL)보다 크게 함으로써, 등속 조인트가 통상적인 작동 조건 하에서 작동할 때 아웃터 링(32)과 롤러 트랙(12)이 두 지점에서 접촉하도록 할 수 있다.
한편, 롤러 트랙(12)의 천장 면(123)은 오목하게 형성될 수 있으며, 이에 의해 아웃터 링(32)의 반경 방향 외측 단이 롤러 트랙(12)의 천장 면(123)에 부딪히는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 트라이포드 등속 조인트의 저널(22)의 외측 면(221)은 곡면으로 이루어질 수 있고, 저널(22)의 외측 면(221)의 곡률 중심(CJ)을 지나는 센터 라인(CJL)이 롤러 트랙(12)의 옆면(121)의 곡률 중심(CRT)을 지나는 센터 라인(CRL)에 대해 저널(22)의 길이 방향(도 5에서 상하 방향)의 외측으로 오프셋(offset) 된다.
도 7을 참조하면, 저널(22)의 센터 라인(CJL)이 롤러 트랙(12)의 옆면(121)의 센서 라인(CRL)에 대해 반경 방향 외측으로 오프셋되는 것에 의해 아웃터 링(32)에 의해 롤러 트랙(12)의 옆면(121)에 가해지는 힘을 분산하는 효과가 얻어집니다. 구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 동력 전달을 위해 화살표로 표시된 회전 방향(도면상 반시계 방향)으로 회전이 일어나는 경우 아웃터 조인트 멤버(10)의 롤러 트랙(12)의 옆면(121)과 아웃터 링(32)의 외면 사이의 두 개의 접촉점(CP) 중 내측의 접촉점에 작용하는 힘(화살표 방향의 힘)이 집중되는데, 저널(22)의 곡률 중심을 롤러 트랙(12)의 옆면(121)의 곡률 중심보다 외측으로 오프셋 시킴으로써 저널에 의해 작용하는 힘이 결과적으로 보다 더 외측에서 작용하게 되며 이에 의해 작용 힘을 외측으로 더 많이 분산시킬 수 있게 된다. 이에 의해 작용 힘의 집중에 의한 마찰력이 저감될 수 있으며, 그에 따라 소음 저감, 내구성 향상, 효율 향상 등이 달성될 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.
본 발명은 트라이포드 등속 조인트에 관한 것으로 차량의 구동 계통에 적용될 수 있어 산업상 이용가능성을 가진다.

Claims (8)

  1. 길이 방향으로 연장되는 캐비티와 세 개의 롤러 트랙을 구비하는 아웃터 조인트 멤버,
    중심 바디와 상기 중심 바디에서 반경 방향으로 돌출되는 세 개의 저널을 구비하는 인너 조인트 멤버, 그리고
    상기 세 개의 저널에 각각 체결되며 상기 세 개의 롤러 트랙에 각각 배치되는 세 개의 롤러 어셈블리를 포함하고,
    상기 롤러 어셈블리는 상기 저널에 체결되는 인너 링, 상기 인너 링을 둘러싸며 상기 롤러 트랙의 옆면을 마주하도록 배치되는 아웃터 링, 그리고 상기 인너 링과 상기 아웃터 링 사이에 배치되는 베어링을 포함하고,
    상기 롤러 트랙의 옆면은 볼록하게 형성되며,
    상기 아웃터 링의 외측 면은 상기 롤러 트랙의 볼록한 옆면에 대응하여 오목하게 형성되는 트라이포드 등속 조인트.
  2. 제1항에서,
    상기 아웃터 링의 외측 면과 상기 롤러 트랙의 옆면은 단면 상에서 두 점에서 접촉하도록 형성되는 트라이포드 등속 조인트.
  3. 제2항에서,
    상기 아웃터 링의 외측 면과 상기 롤러 트랙의 옆면이 서로 접촉하는 지점에서 유격(clearance)이 존재하도록 형성되고,
    상기 아웃터 링의 외측 면의 반경 방향 내측 및 외측 단부에 라운드 부분이 각각 구비되고 상기 라운드 부분과 마주하는 상기 롤러 트랙의 옆면의 반경 방향 내측 및 외측 단부에는 평면 부분이 각각 구비되며,
    상기 라운드 부분과 상기 평면 부분 사이의 간격은 상기 유격보다 크게 형성되는 트라이포드 등속 조인트.
  4. 제3항에서,
    상기 롤러 트랙의 천장 면은 오목하게 형성되는 트라이포드 등속 조인트.
  5. 제1항에서,
    상기 저널의 외측 면은 곡면으로 이루어지고,
    상기 저널의 외측 면의 곡률 중심을 지나는 제1 센터 라인은 상기 하우징의 옆면의 곡률 중심을 지나는 제2 센터 라인에 대해 상기 저널의 길이 방향 외측으로 오프셋(offset)되는 트라이포드 등속 조인트.
  6. 길이 방향으로 연장되는 캐비티와 세 개의 롤러 트랙을 구비하는 아웃터 조인트 멤버,
    중심 바디와 상기 중심 바디에서 반경 방향으로 돌출되는 세 개의 저널을 구비하는 인너 조인트 멤버, 그리고
    상기 세 개의 저널에 각각 체결되며 상기 세 개의 롤러 트랙에 각각 배치되는 세 개의 롤러 어셈블리를 포함하고,
    상기 롤러 어셈블리는 상기 저널에 체결되는 인너 링, 상기 인너 링을 둘러싸며 상기 롤러 트랙의 옆면을 마주하도록 배치되는 아웃터 링, 그리고 상기 인너 링과 상기 아웃터 링 사이에 배치되는 니들 베어링을 포함하고,
    상기 롤러 트랙의 옆면은 볼록하게 형성되며,
    상기 아웃터 링의 외측 면은 상기 롤러 트랙의 볼록한 옆면에 대응하여 오목하게 형성되고,
    상기 아웃터 링의 외측 면과 상기 롤러 트랙의 옆면은 단면 상에서 두 점에서 접촉하도록 형성되며,
    상기 저널의 외측 면은 볼록한 곡면을 포함하도록 이루어지며, 상기 인너 링의 내측 면은 상기 저널의 볼록한 외측 면에 대응하여 오목한 곡면을 포함하도록 형성되고,
    상기 인너 링의 외측 면과 상기 아웃터 링의 내측 면은 각각 실린더 형상을 포함하도록 형성되고, 상기 니들 베어링은 상기 인너 링의 실린더 형상의 외측 면과 상기 아웃터 링의 실린더 형상의 내측 면에 각각 접촉하도록 상기 인너 링과 상기 아웃터 링 사이에 개재되어, 상기 아웃터 링과 상기 니들 베어링은 상기 저널의 길이 방향과 나란한 방향으로 상대 이동 가능하며,
    상기 저널의 외측 면의 곡률 중심을 지나면서 상기 저널의 길이 방향과 수직을 이루는 제1 센터 라인은 상기 롤러 트랙의 옆면의 곡률 중심을 지나면서 상기 저널의 길이 방향과 수직을 이루는 제2 센터 라인에 대해 상기 저널의 길이 방향 외측으로 오프셋되는 트라이포드 등속 조인트.
  7. 제6항에서,
    상기 아웃터 링의 외측 면과 상기 롤러 트랙의 옆면이 서로 접촉하는 지점에서 유격(clearance)이 존재하도록 형성되고,
    상기 아웃터 링의 외측 면의 반경 방향 내측 및 외측 단부에 라운드 부분이 각각 구비되고 상기 라운드 부분과 마주하는 상기 롤러 트랙의 옆면의 반경 방향 내측 및 외측 단부에는 평면 부분이 각각 구비되며,
    상기 라운드 부분과 상기 평면 부분 사이의 간격은 상기 유격보다 크게 형성되는 트라이포드 등속 조인트.
  8. 제7항에서,
    상기 롤러 트랙의 천장 면은 오목하게 형성되는 트라이포드 등속 조인트.
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