KR100812432B1 - 차량의 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로펠러 샤프트에 고정된 제1요크와, 디퍼렌셜의 피니언 샤프트에 고정된 제2요크와, 상기 제1,2요크를 연결하는 스파이더와, 상기 스파이더와 상기 제1,2요크 사이에 개재된 베어링과, 상기 프로펠러 샤프트와 디퍼렌셜의 피니언 샤프트 중 어느 하나에 고정되고 나머지 하나의 샤프트에 고정된 요크와 마찰 가능토록 돌출된 범퍼를 포함하여 구성됨으로써, 제1,2요크와 범퍼 간 마찰 저항에 의해 디퍼렌셜의 와인드 업이 억제될 수 있도록 한 차량의 조인트를 제공한다.

조인트, 프로펠러 샤프트, 디퍼렌셜, 피니언 샤프트, 와인드 업, 범퍼

Description

차량의 조인트{AUTOMATIC'S JOINT}

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 조인트의 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 조인트의 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 차량의 조인트의 디퍼렌셜 와인드 업 억제 작용을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2 ; 프로펠러 샤프트 4 ; 제1요크

10 ; 피니언 샤프트 12 ; 제2요크

20 ; 스파이더 30 ; 베어링

42 ; 프로펠러 샤프트 고정 범퍼 42 ; 피니언 샤프트 고정 범퍼

본 발명은 차량의 조인트에 관한 것으로서, 특히 제1,2요크 사이에 디퍼렌셜 의 와이드 업 억제를 위해, 상기 제1,2요크와 마찰 저항될 수 있는 범퍼가 구비된 차량의 조인트에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진의 동력은 변속기를 거쳐 추진축에 의해 뒤차축으로 전달되며, 추진축의 양쪽에는 구동축과 종동축의 전달각이 일직선상에 있지 않고 한점에서 교차하는 바, 이 교차각이 상황에 따라 변화하기 때문에 엔진의 동력을 뒤차축에 원활하게 전달하기 위해서는 구동축과 종동축 사이에 유니버셜 조인트(Universal joint)를 구비한다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 조인트의 사시도이다.

종래 기술에 따른 차량의 조인트는 프로펠러 샤프트(100)에 고정된 제 1요크(102)와, 디퍼렌셜의 피니언 샤프트(110)에 고정되고 상기 제 1요크(102)와 직각으로 연결되는 제 2요크(112)와, 상기 제 1요크(102)와 제 2요크(112)를 십자형태로 결합시키는 스파이더(120)와, 상기 스파이더(120)와 제 1,2요크(102)(112)와의 마찰을 저감시키기 위한 베어링(130)을 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 차량의 조인트는 상기 프로펠러 샤프트(100)와 디퍼렌셜의 피니언 샤프트(110) 사이 각인 조인트 각에 따라 상기 프로펠러 샤프트(100)가 축 n1을 중심으로 자유 회전되고, 상기 디퍼렌셜의 피니언 샤프트(110)가 축 n2를 중심으로 자유 회전될 수 있게 한다.

이때 상기 프로펠러 샤프트(100) 또는 디퍼렌셜의 피니언 샤프트(110)가 1회전할 때마다 2번의 토크 진동이 유발된다. 진동의 크기는 다음의 (식1)과 같다.

Tout/Tin = {cosβ} over{ 1-{ sin}^{2} β CDOT { sin}^{2} θi} APPROX 1-{{ β}^{2}} over{ 2} CDOT cos(2 CDOT θi) (식 1)

여기서 Tout은 출력 토크 즉 토크 진동이고, Tin은 입력 토크이고, θi는 회전각이고, β는 조인트 절각이다.

상기 (식 1)을 보면, 진동의 크기가 절각의 제곱에 비례하고, 절각이 일정 이상이 되면 상기 프로펠러 샤프트(100)와 디퍼렌셜의 피니언 샤프트(110) 간 충돌로 충격이 발생하는 바, 절각을 작게 유지하는 것이 중요한 사안이다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술은 상기 디퍼렌셜에 상기 디퍼렌셜이 회전되게 하는 와인드 업(Wind-up) 모멘트에 의해 절각이 커지는 바, 상기 디퍼렌셜에 와인드 업(Wind-up) 모멘트가 작용하면, 매우 심각한 진동이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 절각이 커지면 범퍼와 요크 간 마찰 저항에 의해 절각 증가에 대한 저항력이 생기도록 하여 디퍼렌셜의 와인드 업을 억제할 수 있는 차량의 조인트를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 차량의 조인트는 프로펠서 샤 프트에 고정된 제1요크와; 디퍼렌셜의 피니언 샤프트에 고정된 제2요크와; 상기 제1,2요크를 연결하는 스파이더와; 상기 스파이더와 상기 제1,2요크 사이에 개재된 베어링과; 상기 프로펠러 샤프트와 디퍼렌셜의 피니언 샤프트 중 어느 하나에 고정되고, 나머지 하나의 샤프트에 고정된 요크와 마찰 가능토록 돌출된 범퍼를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 조인트의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 차량의 조인트의 디퍼렌셜 와인드 업 억제 작용을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 차량의 조인트는 프로펠서 샤프트(2)에 고정된 제1요크(4)와, 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트(10)에 고정된 제2요크(12)와, 상기 제1,2요크(4)(12)를 연결하는 스파이더(20)와, 상기 스파이더(20)와 상기 제1,2요크(4)(12) 사이에 개재된 베어링(30)과, 상기 프로펠러 샤프트(2)와 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트(10) 중 어느 하나에 고정되고 나머지 하나의 샤프트에 고정된 요크와 마찰 가능토록 돌출된 범퍼를 포함하여 구성된다.

상기 제1요크(4)는 복수 개가 상기 프로펠러 샤프트(2)에 방사형으로 배열된다. 또한 상기 복수 개의 제1요크(4)는 상기 프로펠러 샤프트(2)의 원주방향을 따라 서로 등 간격으로 이격된다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이 상기 프로펠러 샤프트(2)에 2개의 제1요크(4)가 서로 180ㅀ이격되어 배열될 수 있다.

상기 제2요크(12)는 복수 개가 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트(10)에 방 사형으로 배열된다. 또한 상기 복수 개의 제2요크(12)는 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트(10)의 원주방향을 따라 서로 등 간격으로 이격된다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트(10)에 2개의 제2요크(12)가 서로 180ㅀ이격되어 배열될 수 있다. 이때 상기 제2요크(12)는 상기 2개의 제1요크(4) 사이에 위치될 수 있도록, 상기 제1요크(4)와 일정 각 이격될 수 있다. 즉 상기 제1,2요크(4)(12)는 서로 90ㅀ간격을 유지하도록 배열된다.

상기 스파이더(20)는 상기 제1,2요크(4)(12)가 원주방향을 따라 교대로 2개씩 배열되어 십자 형태를 취하는 바, 십자형 구조로 구비된다.

상기 범퍼는 상기 프로펠러 샤프트(2)에 고정되어 상기 제2요크(12)와 마찰될 수 있는 프로펠러 샤프트 고정 범퍼(42)와, 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트(10)에 고정되어 상기 제1요크(4)와 마찰될 수 있는 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트 고정 범퍼(44)로 이루어질 수 있다. 상기 프로펠러 샤프트 고정 범퍼(42)와 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트 고정 범퍼(44)는 각각 끼움 방식으로 고정될 수 있다. 상기 프로펠러 샤프트 고정 범퍼(42)와 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트 고정 범퍼(44)는 각각 원주방향을 따라 상기 제1,2요크(4)(12) 사이에 각각 위치되도록 복수 개로 구비된다. 상기 프로펠러 샤프트 고정 범퍼(42)와 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트 고정 범퍼(44)는 각각, 균일하게 마찰 저항을 유발할 수 있도록 상기 제1,2요크(4)(12)와 원주방향으로 등 간격을 유지하면서 방사형으로 배열된다. 즉 상기 프로펠러 샤프트 고정 범퍼(42)와 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트 고정 범퍼(44)는 각각 2개씩 구비되어 상기 제1,2요크(4)(12)와 각각 90 ㅀ간격을 유지한다. 상기 프로펠러 샤프트 고정 범퍼(42)와 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트 고정 범퍼(44)는 각각 마찰되는 상기 제1,2요크(4)(12)와 대향되는 면(A)이 평면인 원통 형태로 형성될 수 있다. 상기 프로펠러 샤프트 고정 범퍼(42)와 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트 고정 범퍼(44)는 각각, 상기 제1,2요크(4)(12)와 마찰되되, 충격을 주지 않도록 일정 강성의 고무 재질로 이루어짐이 바람직하다. 상기 프로펠러 샤프트 고정 범퍼(42)와 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트 고정 범퍼(44)의 강성은 각각, 절각인 β가 최대 절각인 βmax 이상이 되면, k CDOT (β-βmax) 만큼의 저항력을 발생시키는 바, 다음과 같은 (식 3) 및 (식 4)에 의해 결정될 수 있다.

k CDOT(β-βmax)+R1 CDOT L1=M (식 3)

R2 CDOT L2=k CDOT(β-βmax) (식 4)

여기서 k는 상기 프로펠러 샤프트 고정 범퍼(42)와 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트 고정 범퍼(44)의 강성이고, R1, R2는 각각 도 3에 도시된 바와 같이 디퍼렌셜(D)과 전방 프로펠라샤프트(P)의 마운팅 포스이고, L1는 3에 도시된 바와 같이 디퍼렌셜 마운팅 거리이고, L2는 조인트로부터 전방프로펠라샤프트 마운팅점까지의 거리이고, M은 와인드업 토크이다.

상기 (식 3)과 (식 4)에 의하면, 결국 마운팅 포스(R1, R2)는 상기 프로펠러 샤프트 고정 범퍼(42)와 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트 고정 범퍼(44)의 강성인 k, 마운팅간 거리 (L1, L2)와 최대 절각인 βmax에 의하여 결정된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

상기 디퍼렌셜(D)의 와인드 업(Wind-up) 모멘트에 의해 절각인 β가 최대 절각인 βmax이상으로 커질려고 하면, 상기 프로펠러 샤프트 고정 범퍼(42) 또는 상기 디퍼렌셜(D)의 피니언 샤프트 고정 범퍼(44)에 의한 저항력이 생겨 상기 디퍼렌셜(D)의 와인드 업 모멘트가 흡수됨으로써 진동이 억제될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량의 조인트는 상기 프로펠러 샤프트와 디퍼렌셜의 피니언 샤프트 중 어느 하나에 프로펠러 샤프트 또는 디퍼렌셜의 피니언 샤프트에 구비된 요크와 마찰 가능토록 범퍼가 구비됨으로써, 디퍼렌셜의 와인드 업에 의해 절각이 최대 절각 이상이 되면 범퍼에 의한 저항력에 의해 디퍼렌셜의 와인드 업 모멘트가 흡수됨으로써 진동이 억제될 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

1. 프로펠서 샤프트에 고정된 제1요크와;

   디퍼렌셜의 피니언 샤프트에 고정된 제2요크와;

   상기 제1,2요크를 연결하는 스파이더와;

   상기 스파이더와 상기 제1,2요크 사이에 개재된 베어링과;

   상기 프로펠러 샤프트와 디퍼렌셜의 피니언 샤프트 중 어느 하나에 고정되고, 나머지 하나의 샤프트에 고정된 요크와 마찰 가능토록 돌출된 범퍼를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 조인트.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1,2요크 중 상기 범퍼가 고정된 샤프트의 요크 복수 개가 방사형으로 배열되고, 상기 범퍼 복수 개가 상기 제1,2요크 중 상기 범퍼가 고정된 샤프트의 요크 사이에 위치되도록 방사형으로 배열된 것을 특징으로 하는 차량의 조인트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제1,2요크 중 상기 범퍼가 고정된 샤프트의 요크와 범퍼가 등 간격을 유지하면서 방사형으로 배열된 것을 특징으로 하는 차량의 조인트.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 범퍼는 상기 제1,2요크 중 어느 하나와 대향되는 면이 평면인 것을 특징으로 하는 차량의 조인트.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 범퍼는 상기 프로펠러 샤프트와 디퍼렌셜의 피니언 샤프트 중 어느 하나에 끼워져 고정된 것을 특징으로 하는 차량의 조인트.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 범퍼는 상기 프로펠러 샤프트에 고정되어 상기 제2요크와 마찰되는 프로펠러 샤프트 고정 범퍼와, 상기 디퍼렌셜의 피니언 샤프트에 고정되어 상기 제1요크와 마찰되는 디퍼렌셜의 피니언 샤프트 고정 범퍼로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 조인트.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 범퍼는 원통 형태인 것을 특징으로 하는 차량의 조인트.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 범퍼는 고무 재질인 것을 특징으로 하는 차량의 조인트.

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