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KR20020013754A - 트라이포드형 등속 유니버설 조인트 - Google Patents

트라이포드형 등속 유니버설 조인트 Download PDF

Info

Publication number
KR20020013754A
KR20020013754A KR1020010048147A KR20010048147A KR20020013754A KR 20020013754 A KR20020013754 A KR 20020013754A KR 1020010048147 A KR1020010048147 A KR 1020010048147A KR 20010048147 A KR20010048147 A KR 20010048147A KR 20020013754 A KR20020013754 A KR 20020013754A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
roller
tripod
constant velocity
universal joint
velocity universal
Prior art date
Application number
KR1020010048147A
Other languages
English (en)
Inventor
시게요시 이시구로
타츠로 스기야마
하루오 나가타니
Original Assignee
이토오 도요아키
엔티엔 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이토오 도요아키, 엔티엔 가부시키가이샤 filed Critical 이토오 도요아키
Publication of KR20020013754A publication Critical patent/KR20020013754A/ko

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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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • 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
    • 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
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
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    • 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
    • F16D3/202—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
    • F16D3/205—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
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S464/00—Rotary shafts, gudgeons, housings, and flexible couplings for rotary shafts
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    • Y10S464/905—Torque transmitted via radially extending pin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

단일 롤러형 트라이포드형 등속 유니버설조인트는 큰 작동 각도에서도 진동 수준을 낮춤으로써 비용의 증가 없이 큰 각도로 작동하는 자동차에 사용될 수 있다. 트라이포드형 등속 유니버설조인트는 내주면에 축선 방향으로 연장되어 있는 세 개의 트랙홈을 가지는 외부조인트부재, 둘레에 반경방향으로 돌출한 세 개의 다리축을 가지는 트라이포드부재, 및 복수의 니들롤러를 통해 각각의 다리축에 장착되고 외부조인트 부재의 트랙홈에 위치하는 회전가능한 롤러를 포함하고, 롤러의 외주면은 트랙홈의 양측에 구비된 롤러가이드면에 의해 안내된다. 이러한 구조에 있어서, 트랙홈을 따라 연장되어 있는 홈은 롤러가 접촉하는 롤러가이드면에 구비되어 있다.

Description

트라이포드형 등속 유니버설 조인트{TRIPOD TYPE CONSTANT VELOCITY UNIVERSAL JOINT}
본 발명은 자동차, 항공기, 선박 및 산업기계의 동력전달부에 이용되는 트라이포드형 등속 유니버설 조인트에 관한 것이다.
예를들어, 자동차 엔진의 회전 동력을 바퀴에 등속으로 전달하는 수단으로서의 등속 유니버설 조인트 중의 하나로 트라이포드형 등속 조인트가 있다. 이 트라이포드형 등속 유니버설 조인트는 구동축과 피동축을 서로 연결하여 비록 그것들 사이에 작동 각도가 있을지라도 그것들 사이의 회전 토크를 등속으로 전달할 수 있다. 트라이포드형 등속 유니버설 조인트는 축선 방향으로의 상대 이동도 가능하다.
도 15 및 도 16은 트라이포드형 등속 유니버설 조인트의 기본구조를 나타낸다. 이 등속 유니버설 조인트는, 구조상 주요 부재로서, 방사상으로 돌출한 세 개의 다리축(1)을 가진 트라이포드부재(2), 외부조인트부재의 내주면에 형성된 축선 방향으로 연장되어 있는 세 개의 트랙홈(3)을 가진 외부조인트부재(5) 및 롤러(7)들로 구성된다. 각각의 트랙홈(3)들은 양측면에서 축선 방향으로 연장되어 있는 롤러가이드면(4)들을 가진다. 롤러(7)들은 복수의 니들롤러(6)를 통해 트라이포드부재(2)의 다리축(1)에 장착되고, 외부조인트부재의 트랙홈(3)에 위치하게 된다. 롤러(7)들은 트랙홈들의 양측면에 구비된 롤러가이드면(4)들에 의해 외부조인트부재의 외주면 상에서 안내된다.
트라이포드부재(2)는 다른 또 하나의 축의 일단부에 형성된 톱니부(또는 쐐기부)(도시안됨) 위에 끼워지고 고정된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 복수의 니들롤러(6)는 트라이포드부재(2)의 다리축(1) 외주면에 회전가능하게 배열되어 있다. 니들롤러(6)들은 다리축(1)의 기부 및 상단부에 설치된 와셔(8, 9)와 다리축(1)의 상단부에 고정된 멈춤링(10)에 의해 다리축(1)에서 축선 방향으로의 이동이 제한된다. 트라이포드부재(2)의 다리축(1) 외주면은 원통형이고, 롤러(7)들은 니들롤러(6)들을 통해 다리축(1)의 외주면 위에 회전가능하게 끼워진다. 롤러(7)들의 내주면은 원통형이고 롤러(7)들의 외주면은 부분적인 구형이다.
외부조인트부재(5)는, 일단은 개방되어 있고 타단은 외부조인트부재의 타단에 일체로 구비되어 있는 다른 또 하나의 축(도시안됨)으로 막혀있는 원통형 컵부를 형성하고 있다. 축선 방향으로 형성된 세 개의 트랙홈(3)은 외부조인트부재(5)의 내주면에 120°간격으로 형성되어 있다. 각각의 트랙홈(3)의 양측면에는 도 18에 도시된 바와 같은 두 개의 롤러가이드면(4)이 있고, 롤러가이드면(4)은 두 지점(A, B)에서 롤러(7)와 앵귤러(angular) 접촉한다. 이는 고딕아치(gothic arch) 형태의 롤러가이드면(4)을 형성함으로써 이루어진다.
본 트라이포드형 등속 유니버설조인트에서, 동력은 외부조인트부재(5)의 롤러가이드면(4)들과 트라이포드부재(2)의 롤러(7)들 사이의 연결에 의해 전달된다. 롤러(7)들은 롤러가이드면(4)들을 따라 회전함으로써 플런징(plunging)을흡수한다. 외부조인트부재(5)의 축선과 트라이포드부재(2)의 축선이 일직선으로 정렬되거나, 작동 각도가 0°가 될 때의 동력전달의 경우, 각각의 다리축(1)의 축선들의 교차점은 외부조인트부재(5)의 축선상에 위치하게 된다. 이러한 방법으로 롤러(7)들은 롤러가이드면(4)들과 이중접촉점을 유지하면서 회전한다. 그곳에 작동 각도가 있으면, 비록 접촉력의 크기가 회전상태에 따라 변동할지라도, 롤러들 및 롤러가이드면(4)들이 항상 두 지점(A, B)에서 서로 접촉하고 있기 때문에 트라이포드형 등속 유니버설조인트의 작동은 안정적이다.
상기 설명된 트라이포드형 등속 유니버설조인트는 두 축 사이에서 플런징에 의한 축선 방향으로의 상대적 이동이 허용되는 슬라이드형이다. 토크(torque)는 트라이포드부재(2)를 일축에 연결하고, 외부조인트부재(5)를 타축에 연결하며, 트라이포드부재(2)의 다리축(1)들을 외부조인트부재(5)의 트랙홈(3)들에 배치함으로써 전달된다. 이러한 구성에 있어서, 트라이포드부재(2)는 축선 방향으로 돌출한 세 개의 다리축(1)을 구비하고 있고, 외부조인트부재(5)는 축선 방향으로 연장되어 있는 세 개의 트랙홈(3)을 구비하고 있다.
이러한 트라이포드형 등속 유니버설조인트에 있어서, 롤러(7)들 및 롤러가이드면(4)은 두 지점(A, B)에서 앵귤러 접촉하고 있고, 롤러(7)들은 롤러가이드면(4)의 중앙부 및 양측면과 접촉하지 않기 때문에, 강한 에지 부하가 발생되지 않고, 니들롤러(6)가 기울어지지 않으며, 마찰저항이 증가하지 않는다. 또한, 낮은 편심하중으로 인해, 롤러의 축선 둘레의 다리축(1)에 대해 적당한 각도로 작동하는 롤러(7)에서 야기되는 회전모멘트가 감소될 수 있고, 진동을 야기하는 마찰력 및 유도 추력이 감소될 수 있다. 또한, 작동 각도와 함께 회전 토크가 전달되면 축선 방향으로의 이동이 원활하게 되어 유도 추력이 감소된다.
그러나, 종래의 트라이포드형 등속 유니버설조인트들은 일반적으로 작은 각도, 예를들면 4°이하에서 작동하는 자동차와, 큰 각도, 예를들면 7°이상에서 작동하는 자동차에 장착되고, 그러한 적용에 있어서의 고레벨의 진동을 고려하여 이중 롤러형의 트라이포드형 등속 유니버설조인트가 사용된다. 단일 롤러형에 대응하는 종래의 트라이포드형 등속 유니버설조인트들은 위에서 설명했다.
이중 롤러형의 트라이포드형 등속 유니버설조인트는 각각 유닛(unit)으로 포함된 롤러조립체를 구비하고 있다. 롤러조립체는 다리축의 외주면 위에 끼워진 원형 내부롤러와, 외부조인트부재의 축선 방향으로 회전하는 트랙홈 내에 배치된 외부롤러로 구성된다. 니들롤러들은 내부롤러와 외부롤러들 사이에 삽입된다. 롤러조립체 내에서 내부 및 외부롤러들은 개별적으로 회전할 수 있다.
이러한 트라이포드형 등속 유니버설조인트에서, 내부 및 외부 롤러들로 구성된 롤러조립체는 다리축에 대해 자유롭게 선회할 수 있다. 그러므로, 큰 작동 각도로 외부조인트부재와 트라이포드부재 사이에서 회전력을 전달할 때, 롤러조립체는 단지 외부조인트부재의 축선 방향으로만 회전할 수 있고, 외부조인트부재의 다양한 유도력이 니들롤러들의 회전에 의해 흡수될 수 있어서, 미끄럼저항이 감소될 수 있다. 또한, 작동하는 동안 롤러조립체를 기울어지게 작용하는 모멘트가 더 작아지게 되고, 롤러조립체는 그 자세를 유지할 수 있고, 회전중 외부조인트부재와 롤러조립체 사이의 저항이 작아지게 되며, 유도 추력이 감소될 수 있다.
그러나, 이중 롤러형 트라이포드형 등속 유니버설조인트는 내부 및 외부 롤러로 구성된 롤러조립체를 구비한 구조를 가지고 있기 때문에, 이러한 형태의 트라이포드형 등속 유니버설조인트를 자동차에 사용하면, 작은 각도로 작동하여 비용이 증가하게 된다.
본 발명의 목적은 비용을 증가시키지 않고, 큰 각도에서도 진동 수준을 감소시킴으로써, 자동차에서 큰 각도로 작동하는 트라이포드형 등속 유니버설조인트의 이용을 가능하게 하는데 있다.
본 발명에 따른 트라이포드형 등속 유니버설조인트는 외부조인트부재의 내주면 둘레의 축선 방향으로 연장되어 있는 세 개의 트랙홈을 가진 외부조인트부재와, 트라이포드부내의 원주면 둘레에 반경방향으로 돌출한 세 개의 다리축을 가진 트라이포드부재로 구성되어 있다. 롤러들은 각각의 다리축에 장착되어 복수의 니들롤러를 통해 회전할 수 있고, 외부조인트부재의 트랙홈들 내에 위치한다. 롤러들은 트랙홈들의 양측면에 구비된 롤러가이드면에 의해 외부조인트부재의 외주면 상에서 안내된다. 이러한 구조에서, 트랙홈들을 따라 연장되어 있는 홈들은 롤러들이 접촉하는 지점에서 롤러가이드면에 형성되어 있다.
본 발명에 따른 트라이포드형 등속 유니버설조인트에서, 트랙홈들을 따라 연장되어 있는 홈들이 롤러들이 접촉하는 지점에서 롤러가이드면에 형성되어 있기 때문에, 롤러가이드면에 형성된 홈들은 등속 유니버설조인트 내에 공급된 그리스(grease)용 포켓(pocket)으로서의 기능을 가진다. 포켓의 그리스를 윤활제로이용함으로써, 롤러가이드면들과 롤러 사이의 미끄럼저항 및 유도 추력이 감소되어, 진동 수준이 낮아진다. 결국, 단일 롤러형의 트라이포드형 등속 유니버설조인트에서의 큰 작동 각도에서도 진동 수준이 감소될 수 있다. 이러한 방법으로, 비용을 증가시키지 않고 큰 작동 각도를 가지는 자동차에 조인트를 사용할 수 있다. 진동을 감소시키기 위해서는, 트라이포드형 등속 유니버설조인트의 구조에 다음 항목을 추가하는 것이 바람직하다.
1. 롤러의 외주면과 트랙홈 사이의 간극은 롤러의 기울기에 의해 야기된 간극의 감소와 같은 양만큼 확장된다. 확장은 롤러의 외주면을 구형으로 만들고, 롤러 외주면의 단면을 롤러 축선으로부터 반경방향으로 바깥쪽으로 변위된 곡률반경을 가진 호의 형태로 만들어서 이루어진다.
2. 롤러가이드면 및 롤러는 두 지점에서 앵귤러 접촉한다.
3. 다리축의 외주면은 불룩하게 되어 있다.
4. 롤러의 외주면은 불룩하게 되어 있다.
5. 다리축의 외주면은 도 1 및 도 3의 실시예에서 타원 원통형을 이룬다.
6. 니들롤러의 단부는 볼록한 형태로 형성된다.
도 1은 롤러 가이드면에 오일홈이 형성되어 있는 본 발명의 실시예에 따른 트라이포드형 등속 유니버설 조인트의 단면도;
도 2는 도 1에 나타낸 실시예의 롤러 및 롤러 가이드면을 나타내는 주요부의 확대 단면도;
도 3은 단면이 다각형인 롤러 가이드면을 가진 본 발명의 다른 실시예에 따른 트라이포드형 등속 유니버설 조인트의 단면도;
도 4는 도 3에 나타낸 실시예의 롤러 및 롤러 가이드면을 나타내는 주요부의 확대단면도;
도 5는 유도 추력과 작동 각도 사이의 관계를 나타내는 특성 선도;
도 6은 본 발명의 다른 실시예로서, 다리축 외주면과 불룩하게 되어 있는 롤러 내주면을 가지고, 니들롤러의 양단이 볼록 형태로 형성된 트라이포드형 등속 유니버설 조인트를 나타내는 도면;
도 7은 도 6에 나타낸 실시예의 다리축, 니들롤러 및 롤러를 나타내는 주요부의 확대단면도;
도 8은 도 6의 실시예에 나타낸 작동 각도에 대한 유도 추력의 관계를 나타내는 특성 선도;
도 9는 또 다른 실시예로서, 롤러 외주면의 단면이 롤러 축선에서 방사상으로 바깥쪽으로 이동된 곡률반경을 가진 원호의 형태인 트라이포드형 등속 유니버설 조인트를 나타내는 도면;
도 10은 도 9에 나타낸 실시예에서 롤러가 외부조인트부재의 축선방향으로 경사진 상태를 나타내는 트라이포드형 등속 유니버설 조인트의 측면단면도;
도 11은 또 다른 실시예로서, 롤러 외주면의 단면이 롤러 축선에서 방사상으로 바깥쪽으로 이동된 곡률반경을 가진 원호의 형태이고, 그 외주면은 타원 원통형이며, 다리축의 외주면과 롤러의 내주면이 불룩하게 되어 있는 트라이포드형 등속 유니버설 조인트를 나타내는 단면도;
도 12는 도 11에 나타낸 실시예에서, 롤러가 외부조인트부재의 축선 방향으로 경사진 상태를 나타내는 트라이포드형 등속 유니버설 조인트의 단면도;
도 13은 도 11에 나타낸 실시예의 다리축, 타원 원통형을 이루는 외주면, 니들롤러 및 롤러 내주면 주요부의 확대단면도;
도 14는 도 9와 도 10, 그리고 도 13에 대한 도 11의 실시예에서 유도 추력과 작동 각도 사이의 관계를 나타내는 특성 선도;
도 15는 종래의 트라이포드형 등속 유니버설 조인트의 단면도;
도 16은 도 15에 나타낸 종래의 트라이포드형 등속 유니버설 조인트의 측면단면도;
도 17은 도 15에 나타낸 종래의 트라이포드형 등속 유니버설 조인트에서 다리축, 니들롤러 및 롤러를 나타내는 주요부의 확대 단면도; 및
도 18은 도 15에 나타낸 종래의 트라이포드형 등속 유니버설 조인트에서 롤러 및 롤러 가이드면을 나타내는 주요부의 확대 단면도이다.
동일 번호 또는 문자를 가진 동일 부품이 도시된 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 특징, 원리 및 이용을 보다 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 실시예는 단일 롤러형의 트라이포드형 등속 유니버설조인트이다. 이 등속 유니버설조인트는, 주요 구성 부재로서, 방사상으로 연장되어 있는 세개의 트라이포드부재(12), 외부조인트부재의 내주면에 형성된 방사상으로 연장되어 있는 세 개의 트랙홈(13)을 가진 외부조인트부재(15), 및 롤러(17)들로 구성된다. 각각의 트랙홈(13)은 양측면에 축선 방향으로 연장되어 있는 롤러가이드면(14)들을 가지고 있다. 롤러(17)들은 복수의 니들롤러(16)를 통해 트라이포드부재(12)의 다리축(11)들 상에 장착되어 있고, 외부조인트부재의 트랙홈(13)에 위치하고 있다. 롤러(17)들은 각각의 트랙홈의 양측면에 구비된 롤러가이드면(14)들에 의해 외부조인트부재의 외주면 상에서 안내된다. 트라이포드부재(12)는 다른 또 하나의 축의 일단부에 형성된 톱니부(또는 쐐기부)(도시안됨) 위에 끼워지고 고정된다. 복수의 니들롤러(16)는 트라이포드부재(12)의 다리축(11) 원주면에 장착되어 회전할 수 있다. 다리축(11)상의 니들롤러(16)는 다리축(1)의 기부 및 상단부에 설치된 와셔(18, 19)와 다리축(11)의 상단부에 고정된 멈춤링(10)에 의해 다리축(1)에서 축선 방향으로의 이동이 제한된다.
외부조인트부재(15)는 일단은 개장되어 있고 타단은 막혀있는 원통형 컵부를 형성하고 있다. 다른 또 하나의 축(도시안됨)은 외부조인트부재의 타단에 일체로 구비되어 있고, 축선방향으로 형선된 세 개의 트랙홈(13)은 중심축선 둘레의 원주상에 120°간격으로 형성되어 있다. 각각의 트랙홈(13)의 양측면에는 도 2에 도시된 바와 같은 두 개의 롤러가이드면(4)이 있고, 롤러가이드면은 고딕아치 형태의 롤러가이드면(14)을 형성함으로써 두 지점(C, D)에서 롤러(17)와 앵귤러 접촉한다.
본 트라이포드형 등속 유니버설조인트에서, 동력은 외부조인트부재(15)의 롤러가이드면(14)들을 트라이포드부재(12)의 롤러(17)들을 연결함으로써 전달된다.롤러(17)들은 롤러가이드면(14)들을 따라 회전함으로써 플런징을 흡수한다.
외부조인트부재(15)의 축선과 트라이포드부재(12)의 축선이 일직선으로 정렬되거나, 작동 각도가 0°가 될 때의 동력전달의 경우, 각각의 다리축(11)의 축선들의 교차점은 외부조인트부재(15)의 축선 상에 위치하게 된다. 이러한 방법으로 롤러(17)들은 롤러가이드면(14)들과 이중접촉점을 유지하면서 회전한다. 그곳에 작동 각도가 있을때는, 비록 접촉력의 크기가 회전상태에 따라 변동할지라도, 롤러들 및 롤러가이드면(4)들이 항상 두 지점(C, D)에서 서로 항상 접촉하고 있기 때문에 트라이포드형 등속 유니버설조인트의 작동은 안정적이다. 본 실시예에 있어서, 트랙홈(13)들을 따라 연장되어 있는 홈(21, 22)은 롤러(17)와 접촉하는 롤러가이드면 상의 두 접촉지점(C, D)에 형성되어 있는 동시에, 각각의 트랙홈(13)을 따라 연장되어 있는 홈(23)은 접촉지점(C, D) 사이의 중간 부분에 형성되어 있다.
롤러가이드면(14)에 형성된 홈(21, 22, 23)은 등속 유니버설조인트 내에 공급된 그리스용 포켓으로서의 기능을 가진다. 포켓의 그리스를 윤활제로 이용함으로써, 유도 추력을 감소시킬 수 있다. "유도 추력"은 토크가 등속 유니버설조인트에 일정 작동 각도로 인가되었을 때 등속 유니버설조인트 내부 마찰에 의해 발생된 추력을 의미한다.트라이포드형 등속 유니버설조인트에서 유도 추력은 주로 강력한 제 3의 성분으로 나타난다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 롤러가이드면(14)은 홈(21, 22, 23)을 구비하고 있다. 그러나, 도 3 및 도 4에 도시된 구조로도 가능하다. 도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서, 롤러가이드면(14')의 단면은 다각형이고 롤러(17)는 롤러가이드면과 네 곳의 지점(E, F, G, H)에서 접촉한다. 각각의 네 접촉지점(E, F, G, H) 사이에 형성된 간극은, 상기 설명한 홈(21, 22, 23)과 같은 방식으로, 등속 유니버설조인트 내에 공급된 그리스용 포켓으로 작용한다.
도 1부터 도 4에 도시된 실시예에서, 종래형 및 (실시예에 따른) 개량형을 도 5에 도시된 바와 같이 비교했을 때, 더 큰 작동 각도에서도 개량형이 종래형보다 유도추력이 작다. 따라서, 개량형은 큰 각도에서 작동하는 자동차에 사용될 수 있다.
도 6 및 도 7은 트라이포드부재(12)의 다리축(11')의 외주면과 롤러(17')의 내주면이 불룩하게 되어 있는 실시예를 나타낸다.
다리축(11')의 외주면(24)과 롤러(17')의 내주면(25)을 불룩하게 하면 다리축(11')과 롤러(17')(그 둘 사이에 니들롤러(16')가 있음)의 상호 이동의 자유도가 커져서, 진동수준을 감소시킬 수 있다. 이는 롤러(17')가 움직일 때 기울기를 줄여서, 작동 각도가 있을 때도 롤러(17')가 가능한한 트랙홈(13)과 평행하게 되어, 그 결과 진동 수준이 감소될 수 있다는 것을 의미한다.
도 6 및 도 7에 도시된 실시예에서, 다리축(11')의 외주면(24)과 롤러(17')의 내주면(25)은 모두 불룩하게 되어 있다. 그러나, 다리축(11')의 외주면(24) 또는 롤러(17')의 내주면(25) 중 하나를 불룩하게 하여 진동수준을 감소 시킬 수 있다.
다리축(11')의 외주면(24)은 R89∼R700의 범위 내의 곡률반경으로 불룩하게 만드는 것이 바람직하고, 롤러(17')의 내주면(25)은 R50∼R800의 범위 내의 곡률반경으로 하는 것이 바람직하다. R89 및 R50 미만의 곡률반경으로 불룩하게 만들면 표면압력이 지나치게 높아져서, 부하 내구성 시험에서 조인트의 수명단축과 내구도 저하를 야기한다. 이와 반대로, R700 및 R800을 넘는 곡률반경으로 불룩하게 만들면 유도 추력을 감소시키기 어려워진다. 이는 유도 추력을 5% 이하로 감소시키는 것이 단지 허용범위 내에서만 가능하고, 요구 감소량을 얻을 수 없다는 것을 의미한다.
다리축(11') 외주면(24)을 불룩하게 만드는 바람직한 가공 범위인 R89∼R700의 범위 내의 곡률반경에 있어서, 다리축(11')의 외경(d)에 대한 불룩하게 만드는 가공 곡률반경(R)의 비(R/d)는 5.0∼39.3이 된다. 롤러(17') 내주면(25)의 바람직한 불룩하게 만드는 가공 범위인 R50∼R800의 범위 내의 곡률반경에 있어서, 롤러(17')의 내경(D)에 대한 불룩하게 만드는 가공 곡률반경(R)의 비(R/D)는 2.2∼35.2가 된다.
진동 수준을 더 줄이기 위해서는, 롤러가이드면(14)과 롤러(17') 사이에 구비된 니들롤러(16')의 단부(26)를 볼록형으로 형성하는 것이 바람직하다. 니들롤러(16')의 단부(26)을 볼록형으로 하면 미끄럼 저항과 유도 추력을 줄이는 데 도움이 된다. "미끄럼 저항"은 트라이포드형 등속 조인트와 같은 슬라이드형 조인트에서 외부조인트부재와 축이 서로 미끄러질때 발생하는 축선방향 마찰력의 크기를 의미한다.
도 6 및 도 7에 도시된 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 종래형 및 (실시예에 따른) 개량형을 비교하면, 개량형이 종래형보다 작동각도가 더 커도, 보다 작은 유도추력을 가짐으로써, 큰 각도로 작동하는 자동차에 사용될 수 있다.
도 9 및 도 10은 롤러(17")의 외주면의 단면이 원호형이고 곡률중심(O1, O2)은 롤러(17")의 축선(O)으로부터 반경방향으로 바깥쪽으로 이동되어 있다. 도 11부터 도 13은 곡률중심(O1, O2)이 롤러(17")의 축선(O)으로부터 반경방향으로 바깥쪽으로 이동되어 있고 롤러(17")의 외주면의 단면이 원호형이며, 또한, 다리축(11')의 외주면의 단면은 타원 원통형을 이루는 실시예를 나타낸다. 다리축(11')의 외주면과 롤러(17")의 내주면은 불룩하게 되어 있다.
본 실시예의 트라이포드형 등속 유니버설조인트에서, 롤러(17") 외주면의 단면을 곡률중심(O1, O2)이 롤러 축선(O)에서 바깥쪽으로 반경방향으로 변위된 호 형태로 형성하면, 롤러(17")가 기우는 것을 억제하는 힘이 증가한다. 이는 롤러(17")가 움직일 때 기울기를 줄여서, 작동 각도가 있을 때도 롤러(17")가 가능한한 트랙홈(13)과 평행하게 되어, 그 결과 진동 수준이 감소될 수 있다는 것을 의미한다.
다리축(11')을 타원 원통형으로 만들고 다리축(11')의 외주면과 롤러(17")의 내주면을 불룩하게 만들면, 롤러(17")가 다리축(11')상에서 다리축(11')의 축선방향으로 선회 작동할 수 있게 된다. 그로인해, 롤러(17")가 움직일 때 기울기를 줄여서, 작동 각도가 있을 때도 롤러(17")가 가능한한 트랙홈(13)과 평행하게 되어, 그 결과 진동 수준이 더 감소될 수 있다.
롤러(17")가 다리축(11")의 축선방향으로 기울어지면, 롤러(17")와 롤러가이드면(14) 사이의 접촉각도가 변화하고 트랙 간극이 작아진다. 그러므로, 본 실시예와 같이, 롤러(17") 외주면의 단면을 외주면의 곡률중심(O1, O2)이 롤러 축선(O)에서 바깥쪽으로 반경방향으로 변위된 호 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 동시에, 롤러가이드면(14)은, 롤러(17")가 최대 작동각도로 기울어졌을 때도 트랙홈(13)과 롤러가이드면(14) 사이에 고정될 수 있는 형태로 형성된다.
이렇게 하면, 롤러가이드면(14)에 대한 롤러(17")의 이동 자유도가 증가하고 진동 수준이 더 감소된다.
도 9 및 도 10에 도시된 실시예와, 도 11 부터 도 13에 도시된 실시예에서, 종래형과 (본 실시예에 따른) 개량형을 도 14에 도시된 바와 같이 비교했을 때, 개량형이 종래형보다 작동각도가 더 커도, 보다 작은 유도추력을 가짐으로써, 개량형이 큰 각도로 작동하는 자동차에 사용될 수 있다.
상기 본 발명의 바람직한 실시예를 설명했지만, 본 발명의 진정한 정신과 범위내에서 다양한 변경이 가해질 수 있다.
본 발명에 따른 트라이포드형 등속 유니버설조인트는 비용을 증가시키지 않고, 큰 작동 각도에서도 진동 수준을 감소시킴으로써, 큰 각도로 작동하는 자동차에 사용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 내주면에 축선방향으로 연장되어 있는 세 개의 트랙홈을 가진 외부조인트부재;
    원주둘레에 반경방향으로 돌출한 세 개의 다리축을 가진 트라이포드부재; 및
    복수의 니들롤러를 통해 각각의 다리축에 장착되고 외부조인트 부재의 트랙홈에 위치하는 회전가능한 롤러를 포함하고, 롤러의 외주면은 트랙홈의 양측에 구비된 롤러가이드면에 의해 안내되며, 트랙홈을 따라 연장되어 있는 홈은 롤러가 접촉하는 롤러가이드면에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 트라이포드형 등속 유니버설조인트.
  2. 제 1항에 있어서, 트랙홈을 따라 연장되어 있는 홈은, 롤러가 접촉하는 롤러가이드면 상의 두 접촉지점 사이의 중간부에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 트라이포드형 등속 유니버설 조인트.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 롤러의 외주면은 구형으로 형성되고, 롤러 외주면의 단면은 곡률중심이 롤러 축선으로부터 반경방향으로 바깥쪽으로 변위되어 있는 호 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 트라이포드형 등속 유니버설 조인트.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 롤러가이드면과 롤러 사이에이중 앵귤러(angular) 접촉지점이 있는 것을 특징으로 하는 트라이포드형 등속 유니버설조인트.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 다리축의 외주면은 불룩하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 트라이포드형 등속 유니버설조인트.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 롤러의 내주면은 불룩하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 트라이포드형 등속 유니버설조인트.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 다리축의 외주면은 타원 원통형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 트라이포드형 등속 유니버설조인트.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 니들롤러의 단부면은 볼록한 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 트라이포드형 등속 유니버설조인트.
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