KR100333878B1 - 후륜 구동 자동차의 프로펠러 샤프트용 토션 댐퍼 - Google Patents

Abstract

변속기와 종감속 기어 사이에서 동력을 전달하는 프로펠러 샤프트의 비틀림 진동을 억제하는 후륜 구동 자동차의 프로펠러 샤프트용 토션 댐퍼는, 프로펠러 샤프트의 일측 둘레로 결합된 댐퍼 고무(22); 댐퍼 고무의 외주에 결합된 소정 중량의 댐퍼 휠(21); 댐퍼 휠의 둘레로 결합되고, 외주면을 따라 형성된 다수의 환형홈(24)이 길이 방향을 따라 배열된 원형관 형상의 안착 부재(23); 및 댐퍼 휠의 중량 조절을 위하여 안착 부재의 환형 홈에 결합되는 하나 이상의 중량 조절용 링(26)을 포함한다.

Description

후륜 구동 자동차의 프로펠러 샤프트용 토션 댐퍼{Torsion damper for a propeller shaft in a FR vehicle}

본 발명은 후륜 구동 자동차의 프로펠러 샤프트에 관한 것이며, 구체적으로는 프로펠러 샤프트의 회전에 따른 비틀림 진동을 억제하는 프로펠러 샤프트용 토션 댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로 앞엔진 후륜구동(FR) 자동차의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진(1)의 동력은 변속기(2)를 거쳐 프로펠러 샤프트(3)에 의해 종감속 기어(4)로 전달된다. 뒤엔진 후륜구동(RR) 자동차의 경우에도 대형 버스와 같이 엔진과 종감속 기어가 떨어져 있을 때는 프로펠러 샤프트가 사용된다.

이때, 엔진(1)과 변속기(2)는 바디(또는 프레임)에 고정되어 있으나, 종감속 기어(4)는 구동 휠(5)과 함께 섀시 스프링을 거쳐 차체에 취부되어 있기 때문에 노면으로부터의 충격이나 적재량의 변화에 따라 전후상하로 움직인다. 따라서, 엔진(1)의 동력을 원활하게 구동 휠(5)에 전달하기 위해 프로펠러 샤프트(3)의 양단에 유니버설 조인트를 설치하여 각도와 길이의 변화에 대응할 수 있는 구조로 되어 있다.

이러한 프로펠러 샤프트(3)는, 통상적으로 비틀림이나 굽힘에 강한 중공의 탄소강관으로 제조되며, 축의 단면적이 일정할 때 길이가 길어지면 갑자기 위험 회전속도가 작아지는 경향이 있으므로 2개 이상으로 분할되기도 한다.

2개로 분할된 경우의 프로펠러 샤프트(3)의 일례가 도 2에 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 전방 샤프트(6)의 전측단에는 유니버설 조인트 요크(6a)가 있고, 후측단에는 슬리브 조인트용의 스플라인 축(6b)이 용접되어 있다. 후방 샤프트(7)의 전측단에는 전방 샤프트의 스를라인 축에 결합되는 슬리브 요크(7a)가 형성되어 있고 후측단에는 유니버설 조인트 요크(7b)가 있다. 유니버설 조인트(6a)(7b)는 프로펠러 샤프트(3)의 각도 변화에 대응하기 위한 것이고, 슬리브 조인트(6b)(7a)는 프로펠러 샤프트(3)의 길이 변화에 대응하기 위한 것이다. 전방 샤프트(6)의 전측은 변속기(2)의 주축에 의해 지지되며, 후측은 센터 베어링(8)에 의해 프레임의 사이드 부재(10)에 브라켓(9)을 통해 지지되어 있다.

또한, 프로펠러 샤프트(3)에 비틀림 진동이 발생되면 주행중 소음이 발생되고, 심한 경우에는 유니버설 조인트(6a)(7b)와 샤프트(3)가 파손될 수도 있으므로 비틀림 진동을 억제하기 위한 토션 댐퍼(12)가 특히, 대형 자동차에 장착되어 있다.

토션 댐퍼(12)는 도 3에 상세하게 도시된 바와 같이, 댐퍼 휠(13)과 댐퍼 고무(14)를 가지고 있으며, 프로펠러 샤프트(3)에 장착되어 있다. 프로펠러 샤프트(3)에 비틀림 진동이 발생되면, 샤프트(3)에는 회전 방향에 대해 정 또는 부의 가속도가 생기지만, 댐퍼 휠(13)은 관성에 의해 일정한 속도로 회전을 유지하려고 하므로, 중간의 댐퍼 고무(14)가 변형을 반복하면서 그 내부 마찰에 의해 비틀림 진동 에너지를 열에너지로 바꾸어 제거한다.

그리고, 댐퍼 휠(13)의 중량은 자동차의 개발 단계에서 여러 가지 중량의 것으로 변화시켜 가며 진동 저감 효과를 측정하여 가장 알맞은 것으로 결정한다.

그러나, 종래에는 댐퍼 휠의 가장 알맞은 중량을 결정하기 위해 서로 다른 중량의 댐퍼 휠을 가지는 수 개 내지 수십 개의 토션 댐퍼를 제작해서 실험해야 한다는 단점이 있다. 이에 따라 자동차의 개발 기간이 길어지고 개발 비용도 증가되는 단점이 있다. 또한, 이와 같이 개발 단계에서 결정된 중량의 댐퍼 휠을 장착한토션 댐퍼라도 시판 후 문제가 제기되는 자동차의 경우, 그에 맞추어 별도의 중량을 가지는 토션 댐퍼를 새로 제작해야 하기 때문에 서비스 비용이 증가되는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출된 것으로, 다수의 토션 댐퍼를 제작하지 않고도 하나의 토션 댐퍼를 이용하여 최적의 중량을 결정할 수 있는 토션 댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 후륜 구동 자동차의 구동 휠 작용 상태를 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 도 1에 도시된 일반적인 프로펠러 샤프트의 구조를 도시한 개략도.

도 3은 도 2에 도시된 종래의 토션 댐퍼를 도시한 사시도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션 댐퍼를 도시한 사시도.

도 5는 도 4의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21 ; 댐퍼 휠 22 ; 댐퍼 고무

23 ; 안착 부재 24 ; 환형 홈

25 ; 격벽

26 ; 중량 조절용 링

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 후륜 구동 자동차의 프로펠러 샤프트용 토션 댐퍼는, 프로펠러 샤프트의 일측 둘레로 결합된 댐퍼 고무; 댐퍼 고무의 외주에 결합된 소정 중량의 댐퍼 휠; 댐퍼 휠의 둘레로 결합되고, 외주면을 따라 형성된 다수의 환형홈이 길이 방향을 따라 배열된 원형관 형상의 안착 부재; 및 댐퍼 휠의 중량 조절을 위하여 안착 부재의 환형홈에 결합되는 하나 이상의 중량 조절용 링을 포함한다.

바람직하게는 중량 조절용 링이 환형홈에 용이하게 압입될 수 있도록, 다수의 환형홈이 형성된 안착 부재의 외주면은 탄성 재질로 이루어지고, 환형홈들을 구분하는 격벽들은 곡면 형상의 단면으로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 4 및 도 5에 본 발명의 일 실시예에 따른 후륜 구동 자동차의 프로펠러샤프트용 토션 댐퍼가 도시되어 있다. 도 4는 사시도고, 도 5는 단면도다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 토션 댐퍼는 댐퍼 휠(21)과, 댐퍼 고무(22)와, 안착 부재(23)와, 중량 조절용 링(26)을 포함하고 있다.

댐퍼 휠(21)은 강철재로 만들어진 소정 중량의 원통관 형상의 부재로서, 프로펠러 샤프트와 함께 회전하며, 회전시 그 중량에 의한 관성으로 일정한 속도로 회전된다.

댐퍼 고무(22)는 댐퍼 휠(21)의 내부에 장착되고, 프로펠러 샤프트가 관통하여 결합되어 있다. 이 댐퍼 고무(22)는 프로펠러 샤프트에 발생되는 비틀림 진동과 댐퍼 휠(21)의 관성에 의한 회전력 차이에 의해 변형되면서 프로펠러 샤프트의 비틀림 진동을 제거한다.

댐퍼 휠(21)의 외주면 둘레로 안착 부재(23)가 설치되어 있다. 바람직하게는 안착부재가 댐퍼 휠(21)로부터 이탈되지 않도록 댐퍼 휠(21)의 양측단에 각각 스토퍼(21a)가 형성되어 있다. 안착 부재(23)의 외주면에는 안착 부재(23)의 길이 방향을 따라 다수의 환형 홈(24)이 형성되어 있다. 이러한 환형 홈(24)이 형성된 안착 부재(23)의 외주면은, 바람직하게는 안착 부재(23) 전체가 고무와 같은 탄성 재질로 이루어져 있다. 그리고, 환형 홈(24)과 환형 홈(24) 사이에 설치되어 홈들을 구분하는 격벽들(25)은 외측단이 둥글게 형성되어 있다.

중량 조절용 링(26)은, 안착 부재(23)의 환형 홈(24)에 끼워져 안착되도록 그 내경과 두께가 환형 홈(24)의 직경 및 폭과 거의 동일한 크기를 가진다. 중량 조절용 링(26)은 안착 부재(23)의 외주면 일단으로부터 안착 부재(23)의 길이 방향으로 가압되는 것에 의해 탄성 재질의 격벽(25)을 넘어 안착 부재(23)의 환형 홈(24)에 안착된다. 그리고, 이 중량 조절용 링(26)은 서로 다른 중량의 것이 다수 개 구비된다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션 댐퍼는, 안착 부재(23)의 환형 홈(25)에 끼워지는 중량 조절용 링(26)의 중량과 수량을 다르게 변화시키는 것에 의해 그 전체 중량이 다양하게 변화될 수 있다. 따라서, 단 하나의 토션 댐퍼를 사용하여 프로펠러 샤프트의 진동 저감을 위한 토션 댐퍼의 적절한 중량을 결정하는 실험을 수행할 수 있다. 또한, 중량 조절용 링(26)이 환형 홈(24)에 안착되는 위치를 변화시키는 것에 의해 프로펠러 샤프트의 진동 저감을 위한 더욱 세밀한 조절이 가능하다.

상기된 바와 같은 본 발명은, 중량 조절용 링의 개수와 중량을 변화시키는 것에 의해 토션 댐퍼의 전체 중량이 다양하게 변화될 수 있기 때문에, 종래와 같이 서로 다른 중량을 가지는 많은 수의 토션 댐퍼를 만들 필요가 없이 단 하나의 토션 댐퍼 만을 이용하여 프로펠러 샤프트의 진동 저감에 가장 알맞은 토션 댐퍼의 중량을 결정할 수 있게 된다. 따라서 자동차의 개발 기간이 단축될 수 있고, 개발 비용도 크게 절감될 수 있는 장점이 있다. 또한, 시판후 문제가 제기되는 자동차의 경우에 있어서도 중량 조절용 링의 수량 또는 중량을 변화시키는 것에 의해 간편하게 문제점을 바로잡을 수 있으므로 서비스 비용도 크게 절감할 수 있는 효과를 얻을 수있다.

이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경실시할 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. 변속기와 종감속 기어 사이에서 동력을 전달하는 프로펠러 샤프트의 비틀림 진동을 억제하기 위한 것으로,

   프로펠러 샤프트의 일측 둘레로 결합된 댐퍼 고무;

   상기 댐퍼 고무의 외주에 결합된 소정 중량의 댐퍼 휠;

   상기 댐퍼 휠의 둘레로 결합되고, 외주면을 따라 형성된 다수의 환형홈이 길이 방향을 따라 배열된 원형관 형상의 안착 부재; 및

   상기 댐퍼 휠의 중량 조절을 위하여 상기 안착 부재의 환형홈에 결합되는 하나 이상의 중량 조절용 링을 포함하는 후륜 구동 자동차의 프로펠러 샤프트용 토션 댐퍼.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중량 조절용 링이 상기 환형홈에 용이하게 압입될 수 있도록, 상기 다수의 환형홈이 형성된 안착 부재의 외주면은 탄성 재질로 이루어지고, 상기 환형홈들을 구분하는 격벽들은 곡면 형상의 단면으로 이루어진 것을 특징으로 하는 후륜 구동 자동차의 프로펠러 샤프트용 토션 댐퍼.