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KR100633304B1 - 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트 - Google Patents

이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트 Download PDF

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KR100633304B1
KR100633304B1 KR1020050004092A KR20050004092A KR100633304B1 KR 100633304 B1 KR100633304 B1 KR 100633304B1 KR 1020050004092 A KR1020050004092 A KR 1020050004092A KR 20050004092 A KR20050004092 A KR 20050004092A KR 100633304 B1 KR100633304 B1 KR 100633304B1
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Abstract

본 발명은 차량용 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트에 관한 것으로, 차동장치의 회전토크를 전달해 주는 하우징으로 그 내측에는 원주방향의 등간격으로 3개의 트랙이 축방향으로 길게 형성된 외륜과, 상기 외륜의 상기 트랙 내측에서 구름 직선운동을 하며 상기 외륜으로부터의 하중을 내측으로 전달하고 평면인 내경부를 갖는 원통형 외측롤러와, 상기 외측롤러의 내측에서 구름 직선 및 미끄럼 회전운동을 하며 상기 외측롤러로부터의 하중을 내측으로 전달하고 구형 외경부를 갖으며 평면인 내경부를 갖는 원통형 내측롤러와, 상기 내측롤러의 내측에 각각 삽입되며 구형 외경부를 갖는 3개의 트러니언을 연장되도록 일체로 구비하고 상기 내측롤러의 내측면내에서 모든 3축 방향으로 회전운동 가능하면서 동시에 미끄러짐에 의한 병진운동이 가능한 스파이더를 포함한다.
따라서, 간단한 구성으로 축력 발생을 줄일 수 있으므로, 부품수 감소(조인트 1개당 대략 80~110개 정도)에 따른 재료비 절감, 생산성 향상, 제품 경량화 및 내구수명 향상을 이룰 수 있는 효과가 있다.
등속, 조인트, 트라이포드, 이중롤러

Description

이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트{TRIPOD-CONSTANT VELOCITY JOINT OF DOUBLE ROLLER TYPE}
도 1은 종래의 트라이포드 등속조인트의 요부를 발췌하여 보여주는 종단면도,
도 2는 종래의 각도조절형 롤러 등속조인트의 요부를 발췌하여 보여주는 종단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트를 보여주는 종단면도,
도 4는 도 3의 X-X선 절단에 따른 단면도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트의 요부를 발췌하여 보여주는 종단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 트라이포드 등속조인트 11 : 외륜
11a : 트랙 12 : 구면롤러
13 : 니들 15 : 리테이너
16 : 리테이너링 17 : 스파이더
17a : 트러니언 20 : 각도조절형 롤러 등속조인트
21 : 외륜 21a : 트랙
22 : 외측롤러 23 : 니들
24 : 내측롤러 25 : 스프링와셔
27 : 스파이더 27a : 트러니언
30 : 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트
31 : 외륜 31a : 트랙
31a-1 : 내측롤러지지돌기 31a-2 : 그리스홈
32, 32' : 외측롤러 34 : 내측롤러
37 : 스파이더 37a : 트러니언
본 발명은 차량용 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 트라이포드 등속조인트에 비해 축력 발생이 적어 차량의 횡요동을 방지할 수 있으면서도, 또한 기존의 각도조절형 롤러 등속조인트에 비해 적은 부품수로 생산성 향상과 경량화 및 내구성 향상을 기할 수 있는 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 엔진에서 발생된 동력을 변속기를 거쳐 최종적으로 휠에 구동력으로 전달하는 기능을 수행하는 구동축에는 동력전달용으로 등속조인트(constant velocity joint)가 설치되어 사용되게 된다.
등속조인트란, 두 축간의 동력전달 각도가 변하더라도, 즉 소정의 조인트각 에서도 회전속도의 변동없이 두 축간에 동력전달이 등속으로 이루어지도록 하는 것으로서, 익히 주지된 대표적인 등속조인트의 형태로는 트라이포드(tripod) 등속조인트와 각도조절형 롤러 등속조인트가 있으며, 도 1과 도 2에 각각 그 요부를 발췌하여 나타낸다.
도 1을 참조하면, 트라이포드 등속조인트(10)는 차동장치의 회전토크를 전달해 주는 하우징으로 그 내측에는 원주방향의 등간격으로 3개의 트랙(11a)이 축방향으로 길게 형성된 외륜(11)과, 외륜(11) 내측에서 구름 직선 및 미끄럼 회전운동을 하며 접촉에 의해 외륜(11)으로부터의 하중을 후술하는 베어링인 니들(needle)(13)로 전달해 주는 원통형 구면롤러(spherical roller)(12)와, 구면롤러(12)와 후술하는 트러니언(trunnion)(17a) 사이의 상대 회전 및 병진운동을 돕고 접촉에 의해 구면롤러(12)로부터의 하중을 트러니언(17a)으로 전달하는 원통형 니들(13)과, 니들(13)로부터의 하중을 그 중심부에 연결된 축으로 전달하도록 반경방향으로 각각 연장되도록 형성되어 전술한 외륜(11)의 트랙(11a)에 각각 삽입되는 3개의 트러니언(17a)을 일체로 구비하는 스파이더(spider)(17)로 구성되어 있다.
즉, 스파이더(17)의 각 트러니언(17a)과 해당하는 외륜(11)의 트랙(11a) 사이에 회전가능하도록 구면롤러(12)와 니들(13)이 구비되며, 또한 이들 구면롤러(12)와 니들(13)을 트러니언(17a)으로부터 이탈되지 않도록 하기 위해 트러니언(17a)의 선단부에는 리테이너(retainer)(15)와 이를 지지하는 리테이너링(retainer ring)(16)이 구비되게 된다.
한편, 도 2를 참조하면, 각도조절형 롤러 등속조인트(20)는 차동장치의 회전 토크를 전달해 주는 하우징으로 그 내측에는 원주방향의 등간격으로 3개의 트랙(21a)이 축방향으로 길게 형성된 외륜(21)과, 외륜(21) 내측에서 구름 직선운동을 하며 접촉에 의해 외륜(21)으로부터의 하중을 후술하는 베어링인 니들(23)로 전달해 주는 구형 외경부를 갖는 원통형 외측롤러(22)와, 외측롤러(22)와 후술하는 내측롤러(24) 사이의 상대 회전운동을 돕고 접촉에 의해 외측롤러(22)로부터의 하중을 내측롤러(24)로 전달하는 원통형 니들(23)과, 접촉에 의해 니들(23)로부터의 하중을 후술하는 트러니언(27a)으로 전달하는 원통형 내측롤러(24)와, 내측롤러(24)로부터의 하중을 그 중심부에 연결된 축으로 전달하도록 반경방향으로 각각 연장되도록 형성되어 전술한 외륜(21)의 트랙(21a)에 각각 삽입되며 구형 외경부를 갖는 3개의 트러니언(27a)을 일체로 구비하는 스파이더(27)로 구성되어 있다.
그리고, 니들(23)과 내측롤러(24)가 이탈되지 않도록 하기 위해 외측롤러(22)의 내측면 상하부를 통해 스프링와셔(spring washer)(25)가 수평방향으로 돌출되도록 구비되어 있다.
한편, 상술한 트라이포드 등속조인트(10)에서, 구면롤러(12)는 그 외측면이 구면으로 되어 있어 외륜(11)의 트랙(11a) 측면에 대하여 자유로운 구름 직선 및 미끄럼 회전운동이 가능하며, 또한 트러니언(17a)과는 니들(13)의 도움으로 상대 회전 및 미끄럼 직선운동이 가능하도록 되어 있다.
이러한 구조로 인해, 외륜(11)으로부터의 회전력을 트러니언(17a)으로 정확하게 전달할 수 있으며, 또한 소정의 동력전달 각도에서도 원활하게 해당 기능을 수행할 수 있고, 후자의 경우에는 구조상 구면롤러(12)가 외륜(11)의 트랙(11a)에 대해 미끄럼 저항을 받게 된다.
한편, 상술한 각도조절형 롤러 등속조인트(20)에서, 외측롤러(22)는 외륜(21)의 트랙(21a) 측면에 대하여 구름 직선운동이 가능하며, 또한 내측롤러(24)와는 니들(23)의 도움으로 상대 회전운동이 가능하도록 되어 있다.
그리고, 내측롤러(24)와 트러니언(27a)은 트러니언(27a)의 구형면과 내측롤러(24)의 평면인 내측면간의 접촉으로 인해 미끄럼 직선 및 미끄럼 회전운동이 가능하도록 되어 있다.
이러한 구조로 인해, 외륜(21)으로부터의 회전력을 트러니언(27a)으로 정확하게 전달할 수 있으며, 또한 소정의 동력전달 각도에서도 원활하게 해당 기능을 수행할 수 있다.
다만, 트라이포드 등속조인트(10)와 다른 점으로는 소정의 동력전달 각도에서 외측롤러(22)는 외륜(21)의 트랙(21a)에 대해 미끄럼 운동이 아닌 구름에 의한 직선운동만을 한다는 것이다.
전술한 바와 같이, 트라이포드 등속조인트(10)에서는 동력전달 각도가 있을 시에 구면롤러(12)와 외륜(11)의 트랙(11a) 사이에서 미끄럼 저항이 발생되며, 이는 조인트가 1 회전시 3회의 축력이 발생되는 원인이 되며, 이로 인해 차량에 횡요동이 유발되게 되고, 결국 차량의 승차감을 저하시키게 된다.
그리고, 자동변속기 차량에서 토크 부하를 받으며 정차시에도 전술한 미끄럼 저항으로 인해 엔진의 진동이 해당 등속조인트(10)의 축방향 미끄럼 운동에 흡수되지 않고 차체에 전달되어 아이들링(idling) 진동을 유발하게 된다.
이에 반해, 각도조절형 롤러 등속조인트(20)는 트라이포드 등속조인트(10)에서 발생되는 미끄럼 저항을 줄여 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness)특성을 향상시킨 형태로서, 외측롤러(22)는 외륜(21)과의 접촉면에서 구름에 의한 직선운동만을 하여 미끄럼 저항을 줄임으로써 축력 발생을 방지하게 된다.
그러나, 이와 같이 개선된 각도조절형 롤러 등속조인트(20)는 내측롤러(24), 스프링와셔(25)와 같은 추가부품을 필요로 하고, 그 만큼 복잡한 구조로 되어 있어, 무거우며, 생산성과 내구성이 낮은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 기존의 트라이포드 등속조인트에 비해 축력 발생이 적어 승차감 향상에 유리하고, 또한 기존의 각도조절형 롤러 등속조인트에 비해 부품수가 적어 생산성, 경량화 및 내구성 등에 유리한 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차동장치의 회전토크를 전달해 주는 하우징으로 그 내측에는 원주방향의 등간격으로 3개의 트랙이 축방향으로 길게 형성된 외륜과, 상기 외륜의 상기 트랙 내측에서 구름 직선운동을 하며 상기 외륜으로부터의 하중을 내측으로 전달하고 평면인 내경부를 갖는 원통형 외측롤러와, 상기 외측롤러의 내측에서 구름 직선 및 미끄럼 회전운동을 하며 상기 외측롤러로부터의 하중을 내측으로 전달하고 구형 외경부를 갖으며 평면인 내경부를 갖는 원통형 내측롤러와, 상기 내측롤러의 내측에 각각 삽입되며 구형 외경부를 갖는 3개의 트러니언을 연장되도록 일체로 구비하고 상기 내측롤러의 내측면내에서 모든 3축 방향으로 회전운동 가능하면서 동시에 미끄러짐에 의한 병진운동이 가능한 스파이더를 포함하는 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트를 제공한다.
본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트를 보여주는 종단면도이다.
본 발명에 따른 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트(30)는 이중롤러 구조를 갖는다는 점에서 종래의 각도조절형 롤러 등속조인트(20)와 유사하나, 두 롤러 사이의 상대 회전운동을 돕는 니들(23)과 더불어 스프링와셔(25)가 삭제되는 점에서 근본적으로 차별화된다.
본 발명의 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트(30)는 차동장치의 회전토크를 전달해 주는 하우징으로 그 내측에는 원주방향의 등간격으로 3개의 트랙(31a)이 축방향으로 길게 형성된 외륜(31)과, 외륜(31) 내측에서 구름 직선운동을 하며 접촉에 의해 외륜(31)으로부터의 하중을 후술하는 내측롤러(34)로 전달해 주는 구형 외경부를 갖는 원형통 외측롤러(32)와, 접촉에 의해 외측롤러(32)로부터의 하중을 후술하는 트러니언(37a)으로 전달하는 구형 외경부를 갖는 원통형 내측롤러(34)와, 내측롤러(34)로부터의 하중을 그 중심부에 연결된 축으로 전달하도록 반경방향 으로 각각 연장되도록 형성되어 전술한 외륜(31)의 트랙(31a)에 각각 삽입되며 구형 외경부를 갖는 3개의 트러니언(37a)을 일체로 구비하는 스파이더(37)로 구성되어 있다.
따라서, 내측롤러(34)와 외측롤러(32)가 구형 외경부를 갖으므로, 이에 따라 외측롤러(32)가 외륜(31)의 트랙(31a)에 대해 평행된 상태를 유지하면서 트러니언(37a)이 경사가능하게 작동될 수 있다.
여기서, 바람직하게, 내측롤러(34)의 경사 요동을 방지하기 위해 내측롤러(34)의 상면에 대응하는 외륜(31)의 트랙(31a) 측면상에서 내측롤러지지돌기(31a-1)가 미세 돌출되도록 적절히 구비될 수 있다.
그리고, 외측롤러(32)와 외륜(31) 사이의 마찰저항을 줄이기 위해 외륜(31)과 외측롤러(32)는 상호 면이나 선접촉이 아닌 점접촉되도록 구성되어(도 4 참조), 그 사이 틈새를 통해 그리스(grease)가 공급되도록 할 수 있으며, 여기서 점접촉은 1점 또는 2점 점접촉을 이루도록 형성될 수 있다.
이상과 같은 구성으로, 외측롤러(32)는 외륜(31)의 트랙(31a)상에서 구름 직선운동만이 가능하고, 내측롤러(34)는 그 구형 외경부를 통해 외측롤러(32)의 평면인 내경부와 접촉하여 구름 직선 및 미끄럼 회전운동이 가능하며, 내측롤러(34)와 트러니언(37a) 역시도 트러니언(37a)의 구형 외경부와 내측롤러(34)의 평면인 내경부의 접촉으로 인해 미끄럼 직선 및 미끄럼 회전운동이 가능하게 된다.
따라서, 외륜(31)으로부터의 회전력을 트러니언(37a)으로 정확하게 전달할 수 있으며, 또한 소정의 동력전달 각도에서도 원활하게 해당 기능을 수행할 수 있 게 된다.
다만, 종래의 트라이포드 등속조인트(10)와 다른 점으로는 소정의 동력전달 각도가 있을 경우에 외측롤러(32)는 외륜(31)의 트랙(31a)상에서 구름에 의한 직선운동만을 한다는 것으로, 이 점에서 종래의 각도조절형 롤러 등속조인트(20)와 동일하며, 그 만큼 축력 발생을 줄일 수 있다.
그리고, 종래의 각도조절형 롤러 등속조인트(20)보다 우수한 점으로는 니들(23), 스프링와셔(25)의 추가부품이 삭제되어, 생산성 향상과 경량화 및 내구성 향상을 기할 수 있다는 점이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트의 요부를 발췌하여 보여주는 종단면도이다.
본 실시예에서는 전술한 바람직한 실시예의 경우와 거의 동일하나, 다만 외측롤러(32)와 접촉되는 외륜(31) 트랙(31a)의 측면에 함몰되도록 그리스홈(31a-2)이 추가로 적절히 형성되어, 해당 그리스홈(31a-2)을 통해 보다 많은 양의 그리스가 공급되도록 함으로써, 상호간의 접촉저항을 최대한 감소시키게 되는 점이 다르며, 이 경우, 그리스홈(31a-2)의 형성에 따라 외측롤러(32')는 구형 외경부가 아닌 평면형 외경부를 갖도록 구비될 수 있다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
본 발명에 따르면, 간단한 구성으로 축력 발생을 줄일 수 있으므로, 부품수 감소(조인트 1개당 대략 80~110개 정도)에 따른 재료비 절감, 생산성 향상, 제품 경량화 및 내구수명 향상을 이룰 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

Claims (4)

  1. 차동장치의 회전토크를 전달해 주는 하우징으로 그 내측에는 원주방향의 등간격으로 3개의 트랙이 축방향으로 길게 형성된 외륜과,
    상기 외륜의 상기 트랙 내측에서 구름 직선운동을 하며 상기 외륜으로부터의 하중을 내측으로 전달하고 평면인 내경부를 갖는 원통형 외측롤러와,
    상기 외측롤러의 내측에서 구름 직선 및 미끄럼 회전운동을 하며 상기 외측롤러로부터의 하중을 내측으로 전달하고 구형 외경부를 갖으며 평면인 내경부를 갖는 원통형 내측롤러와,
    상기 내측롤러의 내측에 각각 삽입되며 구형 외경부를 갖는 3개의 트러니언을 연장되도록 일체로 구비하고 상기 내측롤러의 내측면내에서 모든 3축 방향으로 회전운동 가능하면서 동시에 미끄러짐에 의한 병진운동이 가능한 스파이더를 포함하는 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내측롤러의 경사 요동을 방지하기 위해 상기 내측롤러의 상면에 대응되는 상기 외륜의 상기 트랙 측면상에는 내측롤러지지돌기가 미세 돌출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 외륜과 상기 외측롤러간의 마찰저항을 줄이기 위해 상호 점접촉되고, 이에 따라 형성되는 틈새를 통해 그리스가 공급되는 것을 특징으로 하는 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 외측롤러와 접촉되는 상기 외륜의 상기 트랙 측면에는 그리스 유입을 위한 그리스홈이 함몰되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 이중롤러 방식의 트라이포드 등속조인트.
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JPH10246241A (ja) 1997-03-05 1998-09-14 Toyoda Mach Works Ltd トリポード型等速ジョイント
KR19990040298U (ko) 1998-04-29 1999-11-25 김재복 트라이포드식 등속조인트
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