KR100802953B1

KR100802953B1 - 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치

Info

Publication number: KR100802953B1
Application number: KR1020060126567A
Authority: KR
Inventors: 이전용
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-02-14

Abstract

본 발명은 차속에 따른 리어액슬의 거동으로 발생하는 축력에 따라 센터 베어링의 높이를 가변함으로써, 엔진 및 변속기의 회전 중심축선과 리어액슬의 회전 중심축선의 상대절각(θ)의 변화를 최소화함으로써 초기 출발 시, 셔더진동의 개선 및 주행 시, 차체 진동의 개선을 동시에 이룰 수 있도록 하는 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치를 제공한다.

프로펠러 샤프트, 센터 베어링, 마운팅장치

Description

프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치{A CENTER BEARING MOUNTING DECIVE OF A PROPELLER SHAFT}

도 1은 일반적인 후륜 구동용 동력전달계동의 구성도이다.

도 2는 일반적인 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅 부의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치의 측단면 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치의 작동 상태도이다.

본 발명은 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차속에 따른 리어액슬의 거동으로 발생하는 축력에 따라 센터 베어링의 높이를 가변함으로써, 엔진 및 변속기의 회전 중심축선과 리어액슬의 회전 중심축선의 상대절각(θ)의 변화를 최소화함으로써 초기 출발 시, 셔더진동의 개선 및 주행 시, 차체 진동의 개선을 동시에 이룰 수 있도록 하는 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치에 관한 것이다.

일반적으로 후륜 구동 2WD차량은 4WD차량과는 달리 후륜 구동의 특수성 때문에 2절 프로펠러 샤프트로 구성되어 엔진의 구동력을 리어액슬로 연결하는 동력 전달축으로써, 차체 길이 방향으로 배기계의 일측방에 설치된다.

이러한 후륜 구동 2WD차량의 동력전달계는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 엔진(101) 및 변속기(103)와 리어액슬(105)을 2개의 프로펠러 샤프트(107,109)로 연결하여 구동력을 전달하게 된다.

상기 2개의 프로펠러 샤프트(107,109)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 유니버셜 조인트(UT))로 연결되어 엔진(101) 및 변속기(103)와 리어액슬(105)의 회전 중심축선(S1,S2)의 상대절각(θ)를 보상할 수 있도록 구성하며, 상기 프론트 프로펠러 샤프트(107)에는 센터 베어링(111)이 설치되어 프레임 크로스 멤버(115)상에 마운팅장치(113)를 통하여 지지된다.

상기 센터 베어링 마운팅장치(113)는 상기 센터 베어링의 외주면을 고정하는 마운터(121)와, 상기 프레임 크로스 멤버(115) 상의 양측에 구성되는 서포트 브라켓(123)과, 상기 양측 서포트 브라켓의 상단에 상기 마운터(121)의 양단을 각각 체결하기 위한 볼트(125) 및 상기 마운터(121)와 서포트 브라켓 사이 및 볼트 사이에 개재되어 진동을 감쇄시키기 위한 러버부쉬(127) 등으로 구성된다.

여기서, 상기한 유니버설 조인트(UT)는 회전축 중심이 일치하지 않아도 회전력을 전달할 수 있는 기능을 갖지만, 유니버셜 조인트(UT)의 상대각도에 비례하여 토크 변동이 생기며, 이에 따른 구동력의 불균형에 의해 차량의 주행 성능 및 승차감에 악영향을 끼치게 되는 바, 상기 유니버설 조인트(UT)의 상대각도를 최대한 작 게 설정하기 위해선 엔진(101) 및 변속기(103)의 회전 중심축선(S1)과 리어액슬(105)의 회전 중심축선(S2)의 상대절각(θ)를 최대한 작게 유지해야 한다.

특히, 2WD차량에서는 출발시 발생되는 프로펠러 샤프트의 진동 감쇠부족에 의한 충격성 진동(이하, 셔더진동이라 함)이 발생되어 문제가 되고 있으며, 이는 프론트 프로펠러 샤프트(107)와 리어 프로펠러 샤프트(109)의 상대절각(θ)에 의해 발생이 되며, 상대절각(θ)이 0에 가까울수록 출발 시, 셔더진동이 개선된다.

그러나 출발 시, 셔더진동을 개선하기 위해 상대절각(θ)을 0에 근접하도록 튜닝하면, 주행 시, 진동문제를 야기시키게 되며, 이는 주행 시, 리어액슬(105)의 거동에 의해(주행 시, 엔진거동에 의해 리어액슬이 전방으로 이동) 상대절각(θ)이 변경되므로써 프로펠러 샤프트의 편심에 의해 차체진동이 발생한다.(보통, 상대절각에 따라 70~90MPH속도에서 차체 진동이 발생한다.)

따라서 종래 센터 베어링 마운팅장치(113)는 출발 시, 셔더진동을 개선하기 위해서 상대절각(θ)을 변경함으로써 발생하는 차체진동을 감수하고 차량개발이 이루어지거나 두 가지 문제를 고려하여 적절한 범위내에서 상대절각(θ)의 튜닝이 이루어지고 있는 실정이다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로써, 본 발명의 목적은 차속에 따른 리어액슬의 거동으로 발생하는 축력에 따라 센터 베어링의 높이를 가변함으로써, 엔진 및 변속기의 회전 중심축선과 리어액슬의 회전 중심축선의 상대절각(θ)의 변화를 최소화함으로써 초기 출발 시, 셔더진 동의 개선 및 주행 시, 차체 진동의 개선을 동시에 이룰 수 있도록 하는 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치는 전방의 변속기 출력축과 연결되는 프론트 프로펠러 샤프트와, 후방의 리어액슬의 피니언 샤프트와 연결되는 리어 프로펠러 샤프트를 회전 지지하는 센터 베어링을 차체에 지지하는 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치에 있어서, 차체의 프레임 크로스 멤버의 양측에 구성되는 서포트 브라켓; 상기 서포트 브라켓의 상단에 차체 전후방향으로 구성되며, 차체 전방으로부터 후방으로 상향하여 경사지게 경사면을 형성하며, 상기 경사면 상에는 일정구간 슬롯을 형성하는 경사 가이더; 상기 센터 베어링의 외주면에 고정되며, 양단부에는 체결 브라켓을 일체로 형성하며, 상기 체결 브라켓의 하단면 일측에는 상기 경사 가이더의 슬롯을 통하여 설치되어 그 경사면을 따라 안내되는 슬롯 가이드 바를 일체로 형성하는 마운터; 상기 서포트 브라켓과 상기 마운터의 체결 브라켓 사이의 양측에 개재되는 하부 러버; 상기 마운터의 체결 브라켓 상부면에 구성되는 상부 러버; 상기 상부 러버의 상부면에 구성되는 체결부시; 상기 체결부시와 상부 러버, 체결 브라켓 및 하부 러버의 양측을 각각 관통하여 상기 서포트 브라켓에 장착하는 체결볼트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 양측 체결볼트는 상기 서포트 브라켓의 하부면에 대하여 그 단부에 너트를 체결하되, 상기 서포트 브라켓의 하부면과 너트 사이에는 지지스프링을 개재 하여 체결되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치의 측단면 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치의 작동 상태도이다.

본 발명의 실시예에 따른 마운팅장치가 적용되는 동력전달계는 전방의 변속기(103; 도 1참조)의 출력축과 연결되는 프론트 프로펠러 샤프트(107; 도 1참조)와 후방의 리어액슬(105; 도 1참조)의 피니언 샤프트와 연결되는 리어 프로펠러 샤프트(109; 도 1참조)를 센터 베어링이 회전 지지하도록 구성되며, 엔진(101; 도 1참조)의 동력을 변속기(103; 도 1참조)를 통해 변속하여 리어액슬(105; 도 1참조)로 전달해 주게 된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 마운팅장치는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 센터 베어링(1)을 차체에 지지하기 위한 것으로, 그 구성은 차체의 프레임 크로스 멤버(미도시)의 양측에 각각 서포트 브라켓(3)이 구성된다.

상기 서포트 브라켓(3)의 상단에는 차체 전후방향으로 경사 가이더(5)가 구성되는데, 상기 경사 가이더(5)는 차체 전방으로부터 후방으로 상향하여 경사지게 경사면(7)을 형성하며, 상기 경사면(7) 상에는 일정구간 슬롯(9)을 형성하여 구성된다.

그리고 상기 센터 베어링(1)의 외주면에는 마운터(11)가 고정되는데, 상기 마운터(11)는 그 양단부에 체결 브라켓(13)을 일체로 형성하며, 상기 체결 브라켓(13)의 하단면 일측에는 상기 경사 가이더(5)의 슬롯(9)을 통하여 설치되어 그 경사면(7) 내측을 따라 안내되는 슬롯 가이드 바(15))가 일체로 형성된다.

상기 서포트 브라켓(3)과 상기 마운터(11)의 체결 브라켓(13) 사이의 양측에는 하부 러버(17)가 개재되며, 상기 마운터(11)의 체결 브라켓(13) 상부면에는 상부 러버(19)가 개재되며, 상기 상부 러버(19)의 상부면에는 체결부시(21)가 배치되어 체결볼트(23)로 체결된다.

즉, 상기 체결볼트(23)는 상기 체결부시(21)와 상부 러버(19), 체결 브라켓(13) 및 하부 러버(17)의 양측을 각각 관통하여 상기 서포트 브라켓(3)에 장착한다.

여기서, 상기 양측 체결볼트(23)는 상기 서포트 브라켓(3)의 하부면에 대하여 그 단부에 너트(25)를 체결하되, 상기 서포트 브라켓(3)의 하부면과 너트(25) 사이에는 지지스프링(27)을 개재하여 체결된다.

그리고 상기 상부 러버(19)는 일체형으로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 하부 러버(17)는 원통형상으로 좌우 양측에 각각 장착되는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 바와 같은 구성를 갖는 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치는, 상기 도 3에서 도시한 바와 같이, 출발 시, 셔더진동을 개선하기 위해 상대절각(θ)을 0에 근접하도록 튜닝한 상태로, 주행 시에는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 리어액슬의 거동에 의해(주행 시, 엔진거동에 의해 리어액슬이 전방으로 이동) 발생되는 축력에 따라 상기 센터 베어링(1)을 지지하는 마운터(11)가 전방으 로 이동하면, 상기 마운터(11)의 체결 브라켓(13) 하부에 일체로 형성되는 슬롯 가이더 바(15)가 상기 경사 가이더(5)의 슬롯(9)을 통하여 설치되어 그 경사면(7) 내측을 따라 안내되어 전체 마운터(11)를 하강시켜 그 높이(h1-->h2)를 낮추게 되고, 이에 따라 상대절각(θ)은 최초 설정된 상대절각(θ)과 크게 변화없이 유지된다.

이로써, 프론트 프로펠러 샤프트(31)와 리어 프로펠러 샤프트(미도시)의 상호간에 편심에 의해 차체진동이 발생하지 않게 된다.

즉, 리어액슬에 의해 발생하는 축력은 차속에 비례하고,(가속시 축력은 상승하고, 감속시에는 감소) 차속이 증가함에 따라 리어액슬로부터 전방으로 발생하는 축력을 이용하여 센터 베어링(1)을 지지하는 마운터(11)의 높이를 제어함으로써, 상기와 같이, 상대절각(θ)을 항상 일정하게 유지시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 마운터(11)의 높이변화는 하부 러버(17)가 변형되면서 흡수하게 되고, 이에 따른 체결볼트(23)의 길이변화는 지지스프링(27)에서 흡수하게 된다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 마운팅장치를 적용하게 되면, 차량의 출발 시, 초기에 설정된 상대절각(θ)을 그대로 유지함으로써 셔더발생을 제어하고, 가감속시에는 절각을 가변제어를 할 수 있으므로 주행 중, 차체 진동발생을 억제할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치에 의하면, 차속에 따른 리어액슬의 거동으로 발생하는 축력에 따라 센터 베어링의 높이를 가변함으로써, 엔진 및 변속기의 회전 중심축선과 리어액슬의 회전 중심 축선의 상대절각(θ)의 변화를 최소화함으로써 초기 출발 시, 셔더진동의 개선 및 주행 시, 차체 진동의 개선을 동시에 이룰 수 있도록 하는 효과가 있다.

따라서 차량의 주행성능이 향상되며, 동력전달계의 소음 및 진동이 개선되는 효과를 얻을 수 있으며, 승차감을 향상시키게 된다.

Claims

전방의 변속기 출력축과 연결되는 프론트 프로펠러 샤프트와, 후방의 리어액슬의 피니언 샤프트와 연결되는 리어 프로펠러 샤프트를 회전 지지하는 센터 베어링을 차체에 지지하는 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치에 있어서,

차체의 프레임 크로스 멤버의 양측에 구성되는 서포트 브라켓;

상기 서포트 브라켓의 상단에 차체 전후방향으로 구성되며, 차체 전방으로부터 후방으로 상향하여 경사지게 경사면을 형성하며, 상기 경사면 상에는 일정구간 슬롯을 형성하는 경사 가이더;

상기 센터 베어링의 외주면에 고정되며, 양단부에는 체결 브라켓을 일체로 형성하며, 상기 체결 브라켓의 하단면 일측에는 상기 경사 가이더의 슬롯을 통하여 설치되어 그 경사면을 따라 안내되는 슬롯 가이드 바를 일체로 형성하는 마운터;

상기 서포트 브라켓과 상기 마운터의 체결 브라켓 사이의 양측에 개재되는 하부 러버;

상기 마운터의 체결 브라켓 상부면에 구성되는 상부 러버;

상기 상부 러버의 상부면에 구성되는 체결부시;

상기 체결부시와 상부 러버, 체결 브라켓 및 하부 러버의 양측을 각각 관통하여 상기 서포트 브라켓에 장착하는 체결볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치.
제1항에 있어서,

상기 양측 체결볼트는 상기 서포트 브라켓의 하부면에 대하여 그 단부에 너트를 체결하되, 상기 서포트 브라켓의 하부면과 너트 사이에는 지지스프링을 개재하여 체결되는 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치.
제1항에 있어서,

상기 상부 러버는 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치.
제1항에 있어서,

상기 하부 러버는 원통형상으로 좌우 양측에 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트용 센터 베어링 마운팅장치.