KR101203767B1 - 축력저감형 트라이포드 등속조인트 - Google Patents

Abstract

이 발명은, 아우터 롤러가 이동할 때 순수한 구름운동이 되도록 하여 미끄러짐을 최소화함으로써 축방향 힘을 최소화할 수 있으며, 아우터 롤러와 인너 롤러의 곡률차이로 인해 발생한 틈새로 윤활제가 침투할 수 있는 충분한 공간을 확보함으로써 아우터 롤러가 하우징 트랙을 따라 평행이동할 때 발생하는 스핀저항을 최소화하여 축방향 힘을 감소시키고 내구수명을 증가시킬 수 있으며, 인너롤러의 내경에 원통형홈을 형성하여 니들롤러의 작동 영역으로 윤활제가 유입될 수 있도록 하여 절각 회전시에는 스트라이크 아우터의 펌핑 역할에 의해 니들롤러의 구름운동을 원활히 하고 내구 수명을 향상시킬 수 있는, 축력저감형 트라이포드 등속조인트에 관한 것으로서,
내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와, 상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기 니들롤러의 외주면에 설치되는 인너롤러와, 상기 인너롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러와, 상기 니들롤러 및 인너롤러의 상단에 설치되는 스트라이커아우트 및 써클립을 포함하여 이루어지며, 상기 하우징의 트랙홈에는 아우터 롤러의 상승운동을 가이드할 수 있는 경사면이 설치되고, 아우터 롤러의 윗면의 가장자리에는 상기 하우징의 경사면과 접촉할 수 있는 돌기부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

축력저감형 트라이포드 등속조인트{tripod type constant velocity joint}

이 발명은 축력저감형 트라이포드 등속조인트에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 아우터 롤러가 이동할 때 순수한 구름운동이 되도록 하여 미끄러짐을 최소화함으로써 축방향 힘을 최소화할 수 있으며, 아우터 롤러와 인너 롤러의 곡률차이로 인해 발생한 틈새로 윤활제가 침투할 수 있는 충분한 공간을 확보함으로써 아우터 롤러가 하우징 트랙을 따라 평행이동할 때 발생하는 스핀저항을 최소화하여 축방향 힘을 감소시키고 내구수명을 증가시킬 수 있으며, 인너롤러의 내경에 원통형홈을 형성하여 니들롤러의 작동 영역으로 윤활제가 유입될 수 있도록 하여 절각 회전시에는 스트라이크 아우터의 펌핑(pumping) 역할에 의해 니들롤러의 구름운동을 원활히 하고 내구 수명을 향상시킬 수 있는, 축력저감형 트라이포드 등속조인트에 관한 것이다.

일반적으로 조인트는 회전축의 각도가 서로 다른 회전축에 회전동력(토크)을 전달하기 위한 것으로서, 동력전달 각도가 작은 추진축의 경우에는 후크 조인트, 플렉시블 조인트 등이 사용되고, 동력전달 각도가 큰 전륜 구동차의 구동축의 경우에는 등속 조인트가 사용된다.

상기 등속 조인트는 구동축과 피동축의 교차각이 큰 경우에도 등속으로 원활하게 동력을 전달할 수 있기 때문에 독립 현가 방식의 전륜 구동차의 액슬축에 주로 사용되며, 샤프트를 중심으로 엔진측(인보드측)은 트라이포드식 등속 조인트로 이루어지고, 샤프트를 중심으로 타이어측(아웃보드측)은 볼타입 등속 조인트로 이루어진다.

도 1은 일반적인 등속 조인트의 단면 구성도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 일반적인 등속 조인트의 구성은, 샤프트(1)를 중심으로 엔진측(인보드측)은 트라이포드식 등속 조인트로 이루어지고, 샤프트(1)를 중심으로 바퀴측(아웃보드측)은 볼타입 등속 조인트로 이루어진다.

샤프트(1)를 중심으로 엔진측(인보드측)에 설치되어 있는 상기 트라이포드식 등속 조인트의 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징(2)과, 상기 하우징(2)의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(1)와, 상기 하우징(2)과 샤프트(1)를 연결하기 위하여 상기 샤프트(1)의 일단에 연결되어 상기 하우징(2)의 내부에 설치되며 3개의 트러니언(3a)이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더(3)와, 상기 스파이더(3)의 트러니언(3a)의 외주면에 설치되는 니들롤러(6)와, 상기 니들롤러(6)의 외주면에 설치되는 인너롤러(5)와, 상기 인너롤러(5)의 외주면에 설치되어 상기 하우징(2)과 샤프트(1)의 마찰을 감소시키는 아우터롤러(4)와, 상기 니들롤러(6) 및 인너롤러(5)의 상단에 설치되는 스트라이커아우트(7) 및 써클립(8)과, 상기 하우징(2)에 일단이 연결되고 상기 샤프트(1)에 일단이 연결되는 부트(10)와, 상기 부트(10)를 각각 고정시키기 위한 클램핑 밴드(11, 12)를 포함하여 이루어진다.

샤프트(1)를 중심으로 타이어측(아웃보드측)에 설치되어 있는 상기 볼타입 등속 조인트의 구성은, 상기 트라이포드식 등속 조인트의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(1)의 일단에 연결설치되는 인너레이스(15)와, 상기 인너레이스(15)의 외부에 설치되는 아우터 레이스(13)와, 상기 인너레이스(15)의 회전동력을 상기 아우터 레이스(13)에 전달하기 위한 볼(16)과, 상기 볼(16)을 지지하기 위한 케이지(14)와, 상기 아우터 레이스(13)의 외부에 설치되는 센서링(17)과, 상기 샤프트(1)에 일단이 연결되고 상기 아우터 레이스(13)에 일단이 연결되는 부트(18)와, 상기 부트(18)를 고정시키기 위한 클램핑 밴드(19, 20)를 포함하여 이루어진다.

상기 구성에 의한 일반적인 등속 조인트의 작용은 다음과 같다.

엔진(도시되지 않음)으로부터 출력된 회전동력이 트랜스미션(도시되지 않음)을 거쳐 하우징(2)에 전달되면 하우징(2)이 회전되며, 이러한 하우징(2)의 회전동력은 아우터롤러(4), 인너롤러(5), 니들롤러(6)를 통해 스파이더(3)로 전달됨으로써 스파이더(3)에 연결되어 있는 샤프트(1)를 회전시킨다. 또한, 상기 샤프트(1)의 회전동력은 인너레이스(15)와 볼(16)을 거쳐 아우터 레이스(13)로 전달됨으로써 아우터 레이스(13)에 연결되는 바퀴(도시되지 않음)를 회전시키게 된다.

이 경우에, 샤프트(1)를 중심으로 엔진측(인보드측)에 설치되어 있는 트라이포드식 등속 조인트에서는 아우터롤러(4)가 하우징(2)의 트랙홈내를 슬라이딩 이동함으로써 아우터롤러(4)와 연관되어 있는 샤프트(1)의 회전 각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각이 되고, 샤프트(1)를 중심으로 바퀴측(아웃보드측)에 설치되어 있는 버필드식 등속 조인트에서는 볼(16)에 의해 아우터 레이스(13)의 회전각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각이 된다.

그리고, 트라이포드식 등속 조인트측의 부트(10)와 버필드식 등속 조인트측의 부트(18)는 각각 트라이포드식 등속 조인트와 버필드식 등속 조인트의 외부를 감싸 밀봉시킴으로써 트라이포드식 등속 조인트와 버필드식 등속 조인트가 외부 오염물질에 의해 손상되는 것을 방지한다.

한편, 상기 트라이포드식 등속 조인트에서는, 하우징(2)의 그루브(2a)에는 아우터 롤러(4)를 상하방향으로 구속하는 트랙을 가지고 있지 않기 때문에, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 인너롤러(5)와 스트라이커아우트(7)의 간섭, 아우터 롤러(4)와 스파이더(3)의 간섭으로 인해 아우터 롤러(4)의 조심능력(Θ)은 트라이포드 조인트의 전체적인 작동각에 대해서 10~30%밖에 되지 않는다. 그리고, 상기 인너롤러(5)는 스파이더(3)의 트러니언(3a)을 따라 움직일 수 있는 상하 여유가 1mm 정도의 아주 작은 틈새만을 확보하고 있으며, 인너롤러(5)의 외구면과 아우터 롤러(4)의 내구면은 동일한 곡률에 의해 서로 구속되어 있다.

이러한 구조로 인하여 트라이포드식 등속 조인트가 절각을 하게 되면, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 인너롤러(5)의 센터의 높이는 L1≒L2로 유지하게 되고, 인너롤러(5)에 구속된 아우터 롤러(4)는 하우징(2)의 그루브(2a)내에서 요동운동을 하게 된다.

그러나, 상기 종래의 트라이포드식 등속 조인트는, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 아우터 롤러(4)가 하우징(2)의 그루브(2a)내에서 요동운동을 하게 되는 경우에 아우터 롤러(4)의 회전축이 이동방향과 틀어지게 되어(A→A') 아우터 롤러(4)가 이동할 때 순수한 구름운동을 하지 못하고 구름운동과 미끄러짐이 동시에 발생하게 되는 문제점이 있다. 이와 같이 아우터 롤러(4)가 이동할 때 구름운동과 미끄러짐이 동시에 발생하게 되면 마찰력이 커지게 되어 축방향 힘이 커지게 됨으로써 차량의 횡방향 떨림을 유발하게 되어 승차감을 저하시키게 되는 문제점을 발생시킨다.

또한, 상기 종래의 트라이포드식 등속조인트는, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 인너롤러(5)의 상하틈새(B1)의 부족으로 인해 니들롤러(6)의 작동영역으로 윤활제가 유입되는 것이 차단되고, 인너롤러(5)의 외구면과 아우터 롤러(4)의 내구면이 동일한 곡률로 구속되어 두 롤러 사이의 틈새(B2)가 부족하게 됨으로써 윤활제가 침투할 수 있는 공간이 부족하게 되어 원활한 윤활이 이루어지지 않게 됨에 따라 조인트의 성능과 내구수면을 떨어뜨리게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 아우터 롤러가 이동할 때 순수한 구름운동이 되도록 하여 미끄러짐을 최소화함으로써 축방향 힘을 최소화할 수 있는, 축력저감형 트라이포드 등속조인트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 아우터 롤러와 인너 롤러의 곡률차이로 인해 발생한 틈새로 윤활제가 침투할 수 있는 충분한 공간을 확보함으로써 아우터 롤러가 하우징 트랙을 따라 평행이동할 때 발생하는 스핀저항을 최소화하여 축방향 힘을 감소시키고 내구수명을 증가시킬 수 있는, 축력저감형 트라이포드 등속조인트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 인너롤러의 내경에 원통형홈을 형성하여 니들롤러의 작동 영역으로 윤활제가 유입될 수 있도록 하여 절각 회전시에는 스트라이크 아우터의 펌핑 역할에 의해 니들롤러의 구름운동을 원활히 하고 내구 수명을 향상시킬 수 있는, 축력저감형 트라이포드 등속조인트를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 제1 구성은, 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와, 상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기 니들롤러의 외주면에 설치되는 인너롤러와, 상기 인너롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러와, 상기 니들롤러 및 인너롤러의 상단에 설치되는 스트라이커아우트 및 써클립을 포함하여 이루어지며, 상기 하우징의 트랙홈에는 아우터 롤러의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면이 설치되고, 아우터 롤러의 윗면의 가장자리에는 상기 하우징의 경사면과 접촉할 수 있는 돌기부가 돌출 형성되는 구조로 이루어진다.

이 발명의 제2 구성은, 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와, 상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기 니들롤러의 외주면에 설치되는 인너롤러와, 상기 인너롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러와, 상기 니들롤러 및 인너롤러의 상단에 설치되는 스트라이커아우트 및 써클립을 포함하여 이루어지며, 상기 하우징의 트랙홈에는 아우터 롤러의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면이 설치되고, 아우터 롤러의 윗면과 외주면의 사이의 경사면에는 상기 하우징의 경사면과 접촉할 수 있는 돌기부가 형성되는 구조로 이루어진다.

이 발명의 제3 구성은, 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와, 상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기 니들롤러의 외주면에 설치되는 인너롤러와, 상기 인너롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러와, 상기 니들롤러 및 인너롤러의 상단에 설치되는 스트라이커아우트 및 써클립을 포함하여 이루어지며, 상기 하우징의 트랙홈에는 아우터 롤러의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면과 돌출부가 설치되고, 아우터 롤러의 윗면의 가장자리에는 상기 하우징의 경사면과 접촉할 수 있는 돌기부가 형성되는 구조로 이루어진다.

이 발명의 제4 구성은, 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와, 상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기 니들롤러의 외주면에 설치되는 인너롤러와, 상기 인너롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러와, 상기 니들롤러 및 인너롤러의 상단에 설치되는 스트라이커아우트 및 써클립을 포함하여 이루어지며, 상기 하우징의 트랙홈에는 아우터 롤러의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면과 돌출부가 설치되고, 아우터 롤러의 윗면과 외주면의 사이의 경사면에는 상기 하우징의 경사면과 접촉할 수 있는 돌기부가 형성되는 구조로 이루어진다.

이 발명의 제1 내지 제4 구성은, 상기 아우터 롤러와 하우징과의 상하 여유 틈새는 0.2~0.8mm로 설정되면 바람직하다.

이 발명의 제1 내지 제4 구성은, 상기 아우터 롤러의 외측면 평면부와 PCD(Pitch Circle Diameter)의 비는 0.15~0.16의 값을 가지면 바람직하다.

이 발명의 제1 내지 제4 구성은, 상기 아우터 롤러가 하우징의 트랙홈을 따라 평행하게 이동하게 되는 경우에, 상기 아우터 롤러에 구속된 인너롤러는 센터의 높이가 이동전보다 더 커지게 되면 바람직하다.

이 발명의 제1 내지 제4 구성은, 상기 인너롤러의 외측면과 아우터 롤러의 내측면의 접촉 곡률(R/r)은 1보다 큰 값을 가지도록 설정되면 바람직하다.

이 발명의 제1 내지 제4 구성은, 상기 인너롤러의 외측면과 아우터 롤러의 내측면의 접촉 곡률(R/r)은 1.05~1.09의 값을 가지면 바람직하다.

이 발명의 제1 내지 제4 구성은, 상기 인너롤러의 외측면과 아우터 롤러의 내측면의 두 곡면의 중심외경 및 중심내경은 동일한 지름을 가지면 바람직하다.

이 발명의 제1 내지 제4 구성은, 상기 인너롤러는, 스파이더의 트러니언을 따라 움직일 수 있는 상하 여유 틈새를 충분히 확보할 수 있도록 스트라이크 아우터의 외경보다 더 큰 지름의 원통형홈이 내경에 설치되면 바람직하다.

이 발명의 제1 내지 제4 구성은, 상기 상하 여유 틈새는 3*D*(1-cosθ)/(4*cosθ) 보다 크게 설정되면 바람직하다. 여기서, D는 조인트의 작동 PCD(Pitch Circle Diameter)이고, θ는 최대 조인트 작동각이다.

이 발명의 제3 및 제4 구성은, 상기 아우터 롤러의 돌기부가 하우징의 트랙홈의 경사면에 접촉한 후에도 아우터 롤러의 위쪽면과 하우징의 트랙홈의 돌출부간의 틈새는 항상 0보다 큰 값으로 유지되면 바람직하다.

이 발명은, 아우터 롤러가 이동할 때 순수한 구름운동이 되도록 하여 미끄러짐을 최소화함으로써 축방향 힘을 최소화할 수 있으며, 아우터 롤러와 인너 롤러의 곡률차이로 인해 발생한 틈새로 윤활제가 침투할 수 있는 충분한 공간을 확보함으로써 아우터 롤러가 하우징 트랙을 따라 평행이동할 때 발생하는 스핀저항을 최소화하여 축방향 힘을 감소시키고 내구수명을 증가시킬 수 있으며, 인너롤러의 내경에 원통형홈을 형성하여 니들롤러의 작동 영역으로 윤활제가 유입될 수 있도록 하여 절각 회전시에는 스트라이크 아우터의 펌핑 역할에 의해 니들롤러의 구름운동을 원활히 하고 내구 수명을 향상시킬 수 있는, 효과를 갖는다.

도 1은 일반적인 등속 조인트의 단면 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 종래의 트라이포드식 등속 조인트의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 종래의 트라이포드식 등속 조인트의 요부 단면 구성도이다.
도 5는 이 발명의 제1 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 단면 구성도이다.
도 6은 이 발명의 제1 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 작동 상태도이다.
도 7a 및 7b는 이 발명의 제1 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 곡률에 따른 작동 상태도이다.
도 8은 이 발명의 제1 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 윤활제 작동 상태도이다.
도 9는 이 발명의 제2 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 단면 구성도이다.
도 10은 이 발명의 제3 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 단면 구성도이다.
도 11은 이 발명의 제3 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 작동 상태도이다.
도 12는 이 발명의 제3 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 단면 구성도이다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

도 5는 이 발명의 제1 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 구성도이고, 도 6은 이 발명의 제1 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 작동 상태도이고, 도 7a 및 7b는 이 발명의 제1 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 곡률에 따른 작동 상태도이고, 도 8은 이 발명의 제1 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 윤활제 작동 상태도이다.

도 5 내지 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 제1 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징(22)과, 상기 하우징(22)의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(21)와, 상기 하우징(22)과 샤프트(21)를 연결하기 위하여 상기 샤프트(21)의 일단에 연결되어 상기 하우징(22)의 내부에 설치되며 3개의 트러니언(23a)이 형성되어 상기 트랙홈(22a)에 삽입되는 스파이더(23)와, 상기 스파이더(23)의 트러니언(23a)의 외주면에 설치되는 니들롤러(26)와, 상기 니들롤러(26)의 외주면에 설치되는 인너롤러(25)와, 상기 인너롤러(25)의 외주면에 설치되어 상기 하우징(22)과 샤프트(21)의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러(24)와, 상기 니들롤러(26) 및 인너롤러(25)의 상단에 설치되는 스트라이커아우트(27) 및 써클립(28)을 포함하여 이루어진다.

평면 형상의 하우징(22)의 트랙홈(22a)에는 아우터 롤러(24)를 상하방향으로 구속할 수 있는 트랙형상을 가지고 있다. 즉, 하우징(22)의 트랙홈(22a)에는 아우터 롤러(24)의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면(22b)이 설치되고, 아우터 롤러(24)의 윗면의 가장자리에는 상기 하우징(22)의 경사면(22b)과 접촉할 수 있는 돌기부(24a)가 돌출 형성되는 구조로 이루어진다.

상기 아우터 롤러(24)의 조심능력(θ)은, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 인너롤러(25)의 원통형홈(25a)에 의해서 인너롤러(25)와 스트라이커아우트(27)의 간섭을 피할 수가 있어서 트라이포드식 등속 조인트의 최대 작동각보다 더 큰 값을 가질 수가 있다.

상기 아우터 롤러(24)와 하우징(22)과의 상하 여유 틈새(δ1)는 0.2~0.8mm로 설정된다.

상기 아우터 롤러(24)의 외측면 평면부와 PCD(Pitch Circle Diameter)의 비는 0.15~0.16의 값을 가지도록 설정된다.

상기 인너롤러(25)의 외측면과 아우터 롤러(24)의 내측면의 접촉 곡률(R/r)은 1보다 큰 값을 가지도록 설정되고, 바람직하게는 1.05~1.09의 값을 가지도록 설정되며, 두 곡면의 중심외경 및 중심내경은 동일한 지름을 가지도록 설정된다.

상기 인너롤러(25)는, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 스파이더(23)의 트러니언(23a)을 따라 움직일 수 있는 상하 여유 틈새(δ2)를 충분히 확보할 수 있도록 스트라이크 아우터(27)의 외경보다 더 큰 지름의 원통형홈(25a)이 내경에 설치되어 있어서 아우터 롤러(24)가 트랙홈(22a)을 따라서 이동할 때 발생하는 인너롤러(25)의 상승을 흡수하면서 스트라이크 아우터(27)와의 간섭을 회피하도록 구성되어 있다.

상기 상하 여유 틈새(δ2)는 스트라이크 아우터(27)가 원통형홈(25a)을 따라 자유롭게 이동할 수 있는 거리로서, 3*D*(1-cosθ)/(4*cosθ) 보다 크게 설정된다. 여기서, D는 조인트의 작동 PCD(Pitch Circle Diameter)이고, θ는 최대 조인트 작동각이다.

상기 구성에 의한, 이 발명의 제1 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 작용은 다음과 같다.

엔진(도시되지 않음)으로부터 출력된 회전동력이 트랜스미션(도시되지 않음)을 거쳐 하우징(22)에 전달되면 하우징(22)이 회전되며, 이러한 하우징(22)의 회전동력은 아우터 롤러(24), 인너롤러(25), 니들롤러(26)를 통해 스파이더(23)로 전달됨으로써 스파이더(23)에 연결되어 있는 샤프트(21)를 회전시킨다.

샤프트(21)로 회전동력이 전달되는 과정에서, 스파이더(23)의 트러니언(23a)에 조립되어 있는 아우터롤러(24)가 하우징(22)의 트랙홈(22a)내를 슬라이딩 이동함으로써 아우터롤러(24)와 연관되어 있는 샤프트(21)의 회전 각도가 달라지게 됨으로써 차량의 변위에 따라 절각이 된다.

이와 같이 트라이포드식 등속 조인트가 절각상태로 회전하게 되면, 하우징(22)의 트랙홈(22a)에는 아우터 롤러(24)의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면(22b)이 설치되고, 아우터 롤러(24)의 윗면의 가장자리에는 상기 하우징(22)의 경사면(22b)과 접촉할 수 있는 돌기부(24a)가 돌출 형성되어 있음으로써 아우터 롤러(24)는 하우징(22)의 트랙홈(22a)을 따라 평행하게 이동하게 되면서, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 아우터 롤러(24)에 구속된 인너롤러(25)는 센터의 높이가 L1<L2로 커지게 된다.

이와 같이 아우터 롤러(24)가 하우징(22)의 트랙홈(22a) 내에서 평행이동(하우징의 중심축과 평행한 방향)을 하게 되면, 아우터 롤러(24)의 회전축(A→A')은 평행이동방향과 수직인 상태로 유지되어 아우터 롤러(24)가 이동할 때 순수한 구름운동(rolling)이 되도록 유도한다. 이것은 아우터 롤러(24)에서 발생하는 마찰력의 주요 원인이 되는 미끄러짐(sliding)을 최소화함으로써 등속 조인트의 축방향 힘을 최소화할 수 있도록 한다.

또한, 도 7a에 도시한 바와 같이 인너롤러(25)의 외구면 곡률(r1)보다 아우터롤러(24)의 내측면 곡률(R1)을 크게 하거나, 도 7b에 도시한 바와 같이 아우터롤러(24)의 내구면 곡률(R2)보다 인너롤러(25)의 내측면 곡률(r2)을 작게 하여 두 롤러간의 접촉 곡률(R/r)을 1보다 크게, 바람직하게는 1.05~1.09의 값을 가지도록 함과 동시에, 아우터롤러(24)의 중심 내경과 인너롤러(25)의 중심 외경은 동일한 지름을 가지도록 한다.

이 것은 두 롤러간의 원활한 조심운동을 위한 작동 여유 틈새를 확보해 줄 뿐만 아니라, 도 8에 도시한 바와 같이 두 롤러의 곡률차이로 인해 발생한 틈새로 윤활제가 침투할 수 있는 충분한 공간(B2)을 확보하게 됨으로써 아우터 롤러(24)가 하우징(22)의 트랙홈(22a)을 따라 평행이동할 때 발생하는 스핀저항을 최소화하여 조인트의 축방향 힘을 감소시키고 내구 수명을 증가시킨다.

그리고 아우터 롤러(24)가 하우징(22)의 트랙홈(22a)의 트랙형상 가이드를 따라 수평 이동을 하기 위해서는 아우터 롤러(24)와 상호 구속되어 있는 인너롤러(25)가 스파이더(23)의 트러니언(23a)을 따라 움직일 수 있는 상하 여유 틈새가 충분히 확보되어야 하는데, 이를 위해서 본원 발명에서는 인너롤러(25)가 스트라이크 아우터(27)와의 간섭을 회피할 수 있도록 인너롤러(25)의 내경에 원통형홈(25a)이 설치되어 있다. 이 것은 내측으로는 아우터롤러(24)의 수평이동에 필요한 인너롤러(25)의 외측면 길이(L)를 충분히 유지할 수 있게 해주기 때문에 인너롤러(25)의 폭이 작을 경우에 발생할 수 있는 롤러간의 끼임이나 불안정한 동력전달로부터 자유로울 수 있다.

또한 인너롤러(25)의 내경에 설치된 원통형홈(25a)으로 인해 니들롤러(26)의 작동 영역으로 윤활제가 유입될 수 충분한 공간(B1)을 확보할 수 있게 되고 특히 절각 회전시에는 스트라이크 아우터(27)의 펌핑(pumping) 역할에 의해 윤활제의 유입이 더욱 활성화되어 니들롤러(26)의 구름운동을 원활히 하고 내구 수명을 향상시킨다.

이러한 효과로 인해 차량의 횡진동에 직접적인 영향을 미치는 축력성능이 기존 제품에 비해 75%이상 개선된다.

도 9는 이 발명의 제2 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 단면 구성도이다.

도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 제2 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징(22)과, 상기 하우징(22)의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(21)와, 상기 하우징(22)과 샤프트(21)를 연결하기 위하여 상기 샤프트(21)의 일단에 연결되어 상기 하우징(22)의 내부에 설치되며 3개의 트러니언(23a)이 형성되어 상기 트랙홈(22a)에 삽입되는 스파이더(23)와, 상기 스파이더(23)의 트러니언(23a)의 외주면에 설치되는 니들롤러(26)와, 상기 니들롤러(26)의 외주면에 설치되는 인너롤러(25)와, 상기 인너롤러(25)의 외주면에 설치되어 상기 하우징(22)과 샤프트(21)의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러(24)와, 상기 니들롤러(26) 및 인너롤러(25)의 상단에 설치되는 스트라이커아우트(27) 및 써클립(28)을 포함하여 이루어지며, 상기 하우징(22)의 트랙홈(22a)에는 아우터 롤러(24)의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면(22b)이 설치되고, 아우터 롤러(24)의 윗면과 외주면의 사이의 경사면에는 상기 하우징(22)의 경사면(22b)과 접촉할 수 있는 돌기부(24b)가 형성되는 구조로 이루어진다.

이 발명의 제2 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트는, 아우터 롤러(24)의 윗면과 외주면의 사이의 경사면에 돌기부(24b)가 형성되는 점을 제외하고는 제1 실시예와 구성 및 작용이 동일하므로 중복을 피하기 위하여 다른 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 10은 이 발명의 제3 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 단면 구성도이고, 도 11은 이 발명의 제3 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 작동 상태도이다.

도 10 및 도 11에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 제3 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징(22)과, 상기 하우징(22)의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(21)와, 상기 하우징(22)과 샤프트(21)를 연결하기 위하여 상기 샤프트(21)의 일단에 연결되어 상기 하우징(22)의 내부에 설치되며 3개의 트러니언(23a)이 형성되어 상기 트랙홈(22a)에 삽입되는 스파이더(23)와, 상기 스파이더(23)의 트러니언(23a)의 외주면에 설치되는 니들롤러(26)와, 상기 니들롤러(26)의 외주면에 설치되는 인너롤러(25)와, 상기 인너롤러(25)의 외주면에 설치되어 상기 하우징(22)과 샤프트(21)의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러(24)와, 상기 니들롤러(26) 및 인너롤러(25)의 상단에 설치되는 스트라이커아우트(27) 및 써클립(28)을 포함하여 이루어지며, 상기 하우징(22)의 트랙홈(22a)에는 아우터 롤러(24)의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면(22b)과 돌출부(22c)가 설치되고, 아우터 롤러(24)의 윗면의 가장자리에는 상기 하우징(22)의 경사면(22b)과 접촉할 수 있는 돌기부(24b)가 형성되는 구조로 이루어진다.

하우징(22)의 트랙홈(22a)의 돌출부(22c)가 아우터 롤러(24)의 위쪽에 설치된 경우, 아우터 롤러(24)의 돌기부(24a)가 하우징(22)의 트랙홈(22a)의 경사면(22b)에 접촉한 후에도 아우터 롤러(24)의 위쪽면과 하우징(22)의 트랙홈(22a)의 돌출부(22c)간의 틈새(δ)는 항상 0보다 큰 값으로 유지되도록 구성되어 있다.

이와 같이, 하우징(22)의 트랙홈(22a)의 돌기부(22c)가 아우터 롤러(24)의 위쪽에 설치된 경우, 아우터 롤러(24)의 돌기부(4b)가 하우징(22)의 트랙홈(22a)의 경사면(22b)에 접촉한 후에도 아우터 롤러(24)의 위쪽면과 하우징(22)의 트랙홈(22a)의 돌기부(22c)간의 틈새(δ)는 항상 0보다 큰 값으로 유지되도록 구성되어 있어서, 아우터 롤러(24)에 작용하는 상승력(Fy)을 수직항력(Fn)과 분력(Fs)으로 분산시키게 되고, 이 효과로 인해 아우터 롤러(24)의 구름운동(rolling)을 저해하는 마찰력은 분산된 수직항력(Fn)에 의해서만 발생하게 됨으로써 조인트의 축방향 힘을 최소화할 수 있게 된다.

이 발명의 제3 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트는, 하우징(22)의 트랙홈(22a)에는 아우터 롤러(24)의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면(22b)과 돌출부(22c)가 설치되는 점을 제외하고는 제1 실시예와 구성 및 작용이 동일하므로 중복을 피하기 위하여 다른 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 12는 이 발명의 제4 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 구성도이다.

도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 제4 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트의 구성은, 엔진(도시되지 않음)의 회전동력을 전달하며 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징(22)과, 상기 하우징(22)의 회전동력을 전달받아서 회전되는 샤프트(21)와, 상기 하우징(22)과 샤프트(21)를 연결하기 위하여 상기 샤프트(21)의 일단에 연결되어 상기 하우징(22)의 내부에 설치되며 3개의 트러니언(23a)이 형성되어 상기 트랙홈(22a)에 삽입되는 스파이더(23)와, 상기 스파이더(23)의 트러니언(23a)의 외주면에 설치되는 니들롤러(26)와, 상기 니들롤러(26)의 외주면에 설치되는 인너롤러(25)와, 상기 인너롤러(25)의 외주면에 설치되어 상기 하우징(22)과 샤프트(21)의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러(24)와, 상기 니들롤러(26) 및 인너롤러(25)의 상단에 설치되는 스트라이커아우트(27) 및 써클립(28)을 포함하여 이루어지며, 상기 하우징(22)의 트랙홈(22a)에는 아우터 롤러(24)의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면(22b)과 돌출부(22c)가 설치되고, 아우터 롤러(24)의 윗면과 외주면의 사이의 경사면에는 상기 하우징(22)의 경사면(22b)과 접촉할 수 있는 돌기부(24b)가 형성되는 구조로 이루어진다.

이 발명의 제4 실시예에 따른 축력저감형 트라이포드 등속조인트는, 하우징(22)의 트랙홈(22a)에는 아우터 롤러(24)의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면(22b)과 돌출부(22c)가 설치되고, 아우터 롤러(24)의 윗면과 외주면의 사이의 경사면에 돌기부(24b)가 형성되는 점을 제외하고는 제1 실시예와 구성 및 작용이 동일하므로 중복을 피하기 위하여 다른 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

21 : 샤프트 22 : 하우징
23 : 스파이더 24 : 아우터 롤러
25 : 인너롤러 26 : 니들롤러
27 : 스트라이커 아우트 28 : 써클립

Claims (13)

1. 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와, 상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기 니들롤러의 외주면에 설치되는 인너롤러와, 상기 인너롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러와, 상기 니들롤러 및 인너롤러의 상단에 설치되는 스트라이커아우트 및 써클립을 포함하여 이루어지며,
   상기 하우징의 트랙홈에는 아우터 롤러의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면이 설치되고,
   아우터 롤러의 윗면의 가장자리에는 상기 하우징의 경사면과 접촉할 수 있는 돌기부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
2. 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와, 상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기 니들롤러의 외주면에 설치되는 인너롤러와, 상기 인너롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러와, 상기 니들롤러 및 인너롤러의 상단에 설치되는 스트라이커아우트 및 써클립을 포함하여 이루어지며,
   상기 하우징의 트랙홈에는 아우터 롤러의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면이 설치되고,
   아우터 롤러의 윗면과 외주면의 사이의 경사면에는 상기 하우징의 경사면과 접촉할 수 있는 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
3. 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와, 상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기 니들롤러의 외주면에 설치되는 인너롤러와, 상기 인너롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러와, 상기 니들롤러 및 인너롤러의 상단에 설치되는 스트라이커아우트 및 써클립을 포함하여 이루어지며,
   상기 하우징의 트랙홈에는 아우터 롤러의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면과 돌출부가 설치되고,
   아우터 롤러의 윗면의 가장자리에는 상기 하우징의 경사면과 접촉할 수 있는 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
4. 내부에 트랙홈이 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징과 샤프트를 연결하기 위하여 상기 샤프트의 일단에 연결되어 상기 하우징의 내부에 설치되며 3개의 트러니언이 형성되어 상기 트랙홈에 삽입되는 스파이더와, 상기 스파이더의 트러니언의 외주면에 설치되는 니들롤러와, 상기 니들롤러의 외주면에 설치되는 인너롤러와, 상기 인너롤러의 외주면에 설치되어 상기 하우징과 샤프트의 마찰을 감소시키는 아우터 롤러와, 상기 니들롤러 및 인너롤러의 상단에 설치되는 스트라이커아우트 및 써클립을 포함하여 이루어지며,
   상기 하우징의 트랙홈에는 아우터 롤러의 상승운동(트러니언 중심축과 평행한 방향)을 가이드할 수 있는 경사면과 돌출부가 설치되고,
   아우터 롤러의 윗면과 외주면의 사이의 경사면에는 상기 하우징의 경사면과 접촉할 수 있는 돌기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
5. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 아우터 롤러와 하우징과의 상하 여유 틈새는 0.2~0.8mm로 설정되는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
6. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 아우터 롤러의 외측면 평면부와 PCD(Pitch Circle Diameter)의 비는 0.15~0.16의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
7. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 아우터 롤러가 하우징의 트랙홈을 따라 평행하게 이동하게 되는 경우에, 상기 아우터 롤러에 구속된 인너롤러는 센터의 높이가 이동전보다 더 커지게 되는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
8. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 인너롤러의 외측면과 아우터 롤러의 내측면의 접촉 곡률(R/r)은 1보다 큰 값을 가지는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
9. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
   상기 인너롤러의 외측면과 아우터 롤러의 내측면의 접촉 곡률(R/r)은 1.05~1.09의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
10. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인너롤러의 외측면과 아우터 롤러의 내측면의 두 곡면의 중심외경 및 중심내경은 동일한 지름을 가지는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
11. 제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인너롤러는, 스파이더의 트러니언을 따라 움직일 수 있는 상하 여유 틈새를 충분히 확보할 수 있도록 스트라이크 아우터의 외경보다 더 큰 지름의 원통형홈이 내경에 설치되는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
12. 제 11항에 있어서,
    상기 상하 여유 틈새는 3*D*(1-cosθ)/(4*cosθ) 보다 크게 설정되는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.
    여기서, D는 조인트의 작동 PCD(Pitch Circle Diameter)이고, θ는 최대 조인트 작동각이다.
13. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 아우터 롤러의 돌기부가 하우징의 트랙홈의 경사면에 접촉한 후에도 아우터 롤러의 위쪽면과 하우징의 트랙홈의 돌출부간의 틈새는 항상 0보다 큰 값으로 유지되는 것을 특징으로 하는 축력저감형 트라이포드 등속조인트.

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