KR100946513B1 - 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링은, 베어링의 외부에 원주방향을 따라 공간부가 형성된 러버링을 설치한 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링에 있어서, 상기 공간부에 설치된 다이어프램(42)과, 상기 다이어프램을 가압하도록 상기 공간부에 설치된 구동기(50)와, 주행 조건 및 다이어프램의 진동에 따라 압력변화가 일어나도록 상기 공간부에 내장된 점성유체(44)와, 상기 점성유체의 압력변화를 감지하는 센서(46)와, 상기 센서의 신호를 받아 상기 구동기를 제어하는 제어유니트(60)로 이루어지므로, 프로펠러 샤프트의 진동을 제어하여 NVH 및 승차감을 향상시키고 내구성을 높이는 효과가 있다.

Description

차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링{center bearing part of propeller shaft for vehicle}

도1은 일반적인 후륜구동 자동차의 프로펠러 샤프트 부를 나타내는 개략 구성도,

도2는 도1의 프로펠러 샤프트를 나타내는 구성도,

도3은 도2의 센터 베어링을 나타내는 단면도,

도4은 본 발명이 적용된 프로펠러 샤프트의 센터베어링을 나타낸 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

30 : 센터 베어링 34 : 러버링

42 : 다이어프램 44 : 점성유체

46 : 센서 50 : 구동기

52 : 코일 54 : 영구자석

60 : 제어유니트

본 발명은 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링에 관한 것이다.

일반적으로 앞엔진 후륜구동(FR) 자동차의 경우, 도1에 도시한 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 대형버스와 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 휠과 함께 섀시 스프링을 거쳐 차체에 취부되어 있기 때문에 노면으로부터의 충격이나 적재량의 변화에 따라 전후 상하로 움직인다. 따라서, 엔진(1)의 동력을 원활하게 구동 휠에 전달하기 위해 프로펠러 샤프트(3)의 양단에 유니버셜 조인트를 설치하여 각도와 길이의 변화에 대응할 수 있는 구조로 되어 있다.

이러한 프로펠러 샤프트(3)의 길이가 긴 대형차일 경우에 추진축을 2개 또는 3개로 나누고 각 샤프트의 뒷부분을 센터 베어링으로 프레임의 크로스 멤버에 지지하는 구조로 되어 있다.

즉, 도2에 도시한 바와 같이 변속기에 연결되는 전방 프로펠러 샤프트(7)와 상기 종감속 기어에 연결되는 후방 프로펠러 샤프트(9)는 유니버셜 조인트(11)에 의해 연결되고, 상기 프로펠러 샤프트(3)의 중간에 센터 베어링(13)이 설치되어 있다. 상기 센터 베어링(13)은 상기 프로펠러 샤프트(3)를 회전가능하게 지지하는 상태로 그 장착부가 두 개의 볼트에 의해 프레임의 크로스 멤버에 고정된다.

일반적으로 구동계의 진동모드를 보면, 크게 굽힘 진동과 비틀림 진동으로 대표되고 이러한 진동이 서로 연성되어 파생적으로 여러 가지의 굽힘 진동, 비틀림 진동이 나타난다. 이때의 진동은 구동계를 구성하는 시스템 중 상대적으로 강성이 취약한 프로펠러 샤프트(3)에서 크게 나타난다. 이 진동은 센터 베어링(13)을 통해 차체로 전달되어 승차감을 저하시키게 된다.

따라서, 이러한 진동을 개선하기 위해 도3에 도시한 바와 같이, 센터 베어링(13)에는 베어링(14)의 외부에 원주방향을 따라 공간부(S)가 형성된 러버링(15)을 설치하게 된다. 상기 러버링(15)의 외면에는 마운팅 브라켓(17)이 결합되고, 상기 공간부(S)에는 상기 마운팅 플레이트 쪽에 지지링(18)이 결합된다. 그리고, 상기 베어링(14)과 상기 러버링(15)의 사이에는 러버링의 설치를 용이하게 하는 리테이너(19)가 개재되어 있다.

그런데, 엔진의 아이들(idle)시나 정속주행시와 같은 고주파, 저변위의 진동에 대해 NVH(진동절연)을 향상하기 위해서는 낮은 경도의 부드러운 러버링(15)을 사용해야 하고, 마운트의 내구성이나 챠량의 급출발, 급제동, 급정거 및 변속시와 같은 승차감(ride)과 관련한 저주파, 대변위의 진동에 대해 진동제어성을 높이기 위해서는 높은 경도의 딱딱한 러버링(15)을 사용해야 한다. 따라서, 실제 차량에서는 NVH(진동절연)과 승차감을 절충하는 수준에서 러버링의 경도가 결정되어 사용되므로 진동의 만족한 감쇄가 이루어지지 못하고 있다는 문제점이 있었다.

또한, 엔진이 시동되어 고속주행에 이를 때까지 0 ~ 6000 RPM의 넓은 영역에 걸쳐 '가진 주파수'가 존재하게 되는데, 프로펠러 샤프트의 고유진동수와 일치하는 RPM대에서는 공진이 일어나 차량의 NVH가 악화되며, 프로펠러 샤프트의 진동이 집중되는 센터 베어링부의 내구가 취약하게 된다는 문제점이 있었다.

또한, 차량의 급변속이나 급발진, 급정거시에 토오크의 급변으로 인해, 구동트레인(엔진 및 변속기 부분)과 리어 액슬(종감속 기어 부분)에 큰 변위가 발생하고 프로펠러 샤프트의 진동을 발생시키며 차량의 NVH를 악화와 내구성 저하를 유발하게 된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 프로펠러 샤프트의 진동을 제어하여 NVH 및 승차감을 향상시키고 내구성을 높이는 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링은, 베어링의 외부에 원주방향을 따라 공간부가 형성된 러버링을 설치한 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링에 있어서, 상기 공간부에 설치된 다이어프램과, 상기 다이어프램을 가압하도록 상기 공간부에 설치된 구동기와, 주행 조건 및 다이어프램의 진동에 따라 압력변화가 일어나도록 상기 공간부에 내장된 점성유체와, 상기 점성유체의 압력변화를 감지하는 센서와, 상기 센서의 신호를 받아 상기 구동기를 제어하는 제어유니트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 구동기는, 상기 제어유니트의 제어에 따라 자력이 생성되는 코일과, 상기 코일의 자력에 따라 반발하여 상기 다이어프램을 가압하는 영구자석과, 상기 코일과 영구자석을 지지하도록 상기 러버링에 결합된 플레이트로 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 센터 베어링(30)에는 베어링(32)의 외부에 원주방향을 따라 공간부(S)가 형성된 러버링(34 : rubber ring)이 설치되며, 상기 러버링(34)의 외면에는 마운팅 브라켓(36)이 결합되고, 상기 베어링(32)과 상기 러버링(34)의 사이에는 러버링의 설치를 용이하게 하는 리테이너(38)가 개재되어 있다.

상기 러버링(34)의 공간부(S)에는 중간에 다이어프램(42)이 가로질러 설치되는 한편 상기 다이어프램(42)을 가압하도록 구동기(50)가 설치된다. 그리고, 주행 조건 및 다이어프램의 진동에 따라 압력변화가 일어나도록 상기 공간부(S)에는 점성유체(44)가 내장되고, 상기 다이어프램(42)의 저면에는 점성유체의 압력변화를 감지하는 센서(46)가 설치되고, 상기 센서(46)는 이 센서의 신호를 받아 상기 구동기(50)를 제어하는 제어유니트(60)에 연결된다.

상기 구동기(50)는, 상기 제어유니트(60)의 제어에 따라 자력이 생성되는 코일(52)과, 상기 코일(52)의 자력에 따라 반발하여 상기 다이어프램(42)을 가압하는 영구자석(54)과, 상기 코일(52)과 영구자석(54)을 지지하도록 상기 러버링(34)에 결합된 플레이트(56, 58)로 이루어진다. 상기 플레이트(56)는 상기 마운팅 브라켓(36)측의 러버링(34) 내부에 설치되고, 상기 플레이트(58)는 상기 영구자석(54)을 지지하도록 상기 다이어프램(42)에 설치된다.

상기 제어유니트(60)는 ECU(62)와 이 ECU의 제어에 의해 상기 코일(52)에 전류를 공급하는 전류공급기(64)를 포함한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링에서, 프로펠러 샤프트의 회전시에 주행조건에 따라 센터 베어링(30)의 점성유체(44)에 전해지는 압력변화를 센서(46)를 통하여 감지하며, 이 신호를 ECU(62)에서 처리하여 사전에 설정된 조건에 따라 실시간으로 전류를 제어하고, 전류공급기(64)를 통하여 상기 코일(52)에 전류가 공급되어 이에 따라 자력이 생성되고, 이 자력에 의한 영구자석(54)의 반발력에 의해 다이어프램(42)이 가압되고, 이에 따라 진동하는 다이어프램(42)에 의해 점성유체(44)의 압력이 변화하게 되며, 상기 점성유체(44)의 압력변화에 따라 센터 베어링(30)의 전체 스프링 특성값이 실시간으로 제어되어 최적의 주행상태에 맞추어 진다.

본 발명에 의한 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링에 의하면, 프로펠러 샤프트의 진동을 실시간으로 제어하여 차량의 NVH를 향상시키고, 대변위 진동시의 프로펠러 샤프트 진동이 제어되어 구동의 급속한 토오크 변화 등에 기인하는 쇽(shock) 및 저크(jerk)등의 승차감이 대폭 향상되며, 프로펠러 샤프트를 포함한 구동계 전체의 진동이 제어되어 내구 수명이 높아지므로 차량정비의 필요성이 낮아져 수리비용 등이 낮아지는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 베어링의 외부에 원주방향을 따라 공간부가 형성된 러버링을 설치한 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링에 있어서,

   상기 공간부에 설치된 다이어프램과,

   상기 다이어프램을 가압하도록 상기 공간부에 설치된 구동기와,

   주행 조건 및 다이어프램의 진동에 따라 압력변화가 일어나도록 상기 공간부에 내장된 점성유체와,

   상기 점성유체의 압력변화를 감지하는 센서와,

   상기 센서의 신호를 받아 상기 구동기를 제어하는 제어유니트로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링.
2. 제1항에 있어서,

   상기 구동기는,

   상기 제어유니트의 제어에 따라 자력이 생성되는 코일과,

   상기 코일의 자력에 따라 반발하여 상기 다이어프램을 가압하는 영구자석과,

   상기 코일과 영구자석을 지지하도록 상기 러버링에 결합된 플레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 프로펠러 샤프트의 센터 베어링.

Images