KR101567221B1 - 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치 - Google Patents

자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치 Download PDF

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차용 드라이브 샤프트에 대한 수밀 구조를 개선하여, 드라이브 샤프트의 외륜과 인너샤프트를 연결하는 기어 세레이션부의 부식 등을 방지할 수 있도록 한 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 인너샤프트와 드라이브 샤프트의 외륜 간에 수밀부재를 장착하여 기어 세레이션부로 물이나 염수, 흙, 먼지 등이 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있도록 함으로써, 기어 세레이션부에 부식이나 녹이 발생하는 것을 방지하는 동시에 기어 세레이션부의 마모 방지를 도모할 수 있도록 한 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치{Watertight device for drive shaft of vehicle}
본 발명은 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차용 드라이브 샤프트에 대한 수밀 구조를 개선하여, 드라이브 샤프트의 외륜과 인너샤프트를 연결하는 기어 세레이션부의 부식 등을 방지할 수 있도록 한 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 드라이브 샤프트는 엔진/변속기로부터 발생한 구동력을 최종적으로 휠을 통하여 노면에 전달하는 매개체로서, 변속기와 휠 사이에 동력을 속도차이 없이 전달하면서 차량의 회전 방향 변위 및 주행시 발생하는 차량의 제반 변위를 흡수하는 역할을 한다.
특히, 고성능 FF차량(특히, SUV)에서는 여러가지 주행성능을 고려하여 등장형 타입의 드라이브 샤프트가 주로 적용되고 있다.
상기 등장형 드라이브 샤프트는 3개의 부품으로 나누어지는데, 좌측 드라이브 샤프트와, 우측 드라이브 샤프트와, 좌우측 드라이브 샤프트에 동력 전달 가능하게 연결되는 중간 샤프트 등으로 나누어진다.
이때, 상기 중간 샤프트와 각 드라이브 샤프트는 기어 세레이션부를 이용하여 서로 끼워 넣는 방식으로 체결된다.
첨부한 도 1은 중간 샤프트와 드라이브 샤프트 간의 종래 체결 구조를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 중간 샤프트(10)의 외측단부에 일체로 형성된 인너 샤프트(12)와, 드라이브 샤프트(20)의 내측단부에 형성된 외륜(22)이 기어 세레이션부를 이용하여 동력 전달 가능하게 연결된다.
이때, 상기 인너샤프트(12)의 내측 외경부와 드라이브 샤프트(20)의 외륜(22) 내경부에는 각각 상호 결합되는 제1 및 제2기어 세레이션부(14,24)가 형성된다.
따라서, 상기 인너샤프트(12)의 내측 외경부가 베어링(36)에 의하여 지지되는 동시에 외측 외경부가 드라이브 샤프트(20)의 외륜(22) 내경부 내에 제1 및 제2기어 세레이션부(14,24)를 매개로 동력 전달 가능하게 삽입 체결된다.
그러나, 위와 같은 중간 샤프트의 인너샤프트와 드라이브 샤프트 간의 종래 체결 구조는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 고성능 차량 특히, SUV 차량의 경우 오프로드(off-road) 등 비포장 노면 주행이 잦고, 그에 따라 인너샤프트와 드라이브 샤프트의 외륜 간의 기어 세레이션부로 물이나 염수, 흙, 먼지 등이 유입되어 부식 및 녹 발생이 심하게 발생하는 문제점이 있고, 녹 과다에 따른 고착으로 드라이브 샤프트 교체 작업에 많은 시간과 비용이 발생하는 문제점이 있다.
둘째, 기어 세레이션부에 녹이 발생되면, 기어 세레이션부를 통해 동력 전달이 반복적으로 이루어질 때, 기어 세레이션부의 마모가 보다 촉진되어 궁극에는 주행 불능 상태가 초래될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 인너샤프트와 드라이브 샤프트의 외륜 간에 수밀부재를 장착하여 기어 세레이션부로 물이나 염수, 흙, 먼지 등이 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있도록 함으로써, 기어 세레이션부에 부식이나 녹이 발생하는 것을 방지하는 동시에 기어 세레이션부의 마모 방지를 도모할 수 있도록 한 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 중간샤프트와, 중간샤프트의 외측단부에 일체로 형성되고 외경부에 제1기어 세레이션부가 형성된 인너샤프트와, 내경부에 제2기어 세레이션부가 형성된 드라이브 샤프트의 외륜을 포함하는 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치에 있어서, 상기 인너샤프트의 제1기어 세레이션부의 뒤쪽 목 부분에 실러 안착홈을 형성하고, 이 실러 안착홈내에 실러를 압입 장착한 후, 상기 드라이브 샤프트의 외륜 내경 구간 중 제2기어 세레이션부의 입구쪽 내경부에 의하여 실러의 외경이 압축되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 외륜의 제2기어 세레이션부의 입구쪽 내경부에는 실러가 실러 안착홈으로부터 이탈됨을 방지하기 위한 챔퍼가 형성되고, 챔버의 바로 뒤에는 실러의 외경을 압축하기 위한 직선홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 실러는 압축 가능한 단일의 연질 재질을 이용하여 링 타입 구조로 만들어지되, 외경은 외륜의 제2기어 세레이션부 입구쪽 내경보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 중간샤프트와, 중간샤프트의 외측단부에 일체로 형성되고 외경부에 제1기어 세레이션부가 형성된 인너샤프트와, 내경부에 제2기어 세레이션부가 형성된 드라이브 샤프트의 외륜을 포함하는 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치에 있어서, 상기 인너샤프트의 제1기어 세레이션부의 뒤쪽 목 부분에 고정형 실러를 압입 장착한 후, 상기 드라이브 샤프트의 외륜 내경 구간 중 제2기어 세레이션부의 입구쪽 내경부에 의하여 고정형 실러의 외경이 압축되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 고정형 실러는 인너샤프트의 제1기어 세레이션부의 뒤쪽 목 부분에 압입되는 경질 재질의 파이프 링과, 상기 외륜의 제2기어 세레이션부의 입구쪽 내경부에 의하여 압축되는 연질 재질의 수밀용 링으로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 상기 외륜의 제2기어 세레이션부의 입구쪽 내경부에는 고정형 실러가 제1기어 세레이션의 뒤쪽 목 부분으로부터 이탈됨을 방지하기 위한 챔퍼가 형성되고, 챔버의 바로 뒤에는 고정형 실러의 수밀용 링을 압축하기 위한 직선홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 인너샤프트와 드라이브 샤프트의 외륜 간에 실러와 같은 수밀부재를 이탈 방지 가능하게 장착하여 기어 세레이션부로 물이나 염수, 흙, 먼지 등이 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.
둘째, 기어 세레이션부에 대한 수밀이 이루어짐에 따라, 기어 세레이션부에 부식이나 녹이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 기어 세레이션부의 마모 방지를 도모할 수 있다.
셋째, 인너샤프트쪽에 실러가 안착되는 실러 안착홈을 형성하고, 드라이브 샤프트의 외륜쪽에 챔퍼 및 직선홈을 형성하여, 실러의 이탈 방지 및 실러에 대한 압축이 원활하게 이루어질 수 있다.
도 1은 자동차용 드라이브 샤프트의 체결 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 적용되는 고정형 실러 구조를 도시한 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 자동차의 등장형 드라이브 샤프트를 구성하는 부품 중, 좌측 또는 드라이브 샤프트와, 좌우측 드라이브 샤프트에 동력 전달 가능하게 연결되는 중간 샤프트의 인너샤프트를 서로 수밀 가능하게 연결시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
제1실시예
첨부한 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치를 나타낸 단면도이다.
도 2에서, 도면부호 10은 등장형 드라이브 샤프트를 구성하는 중간 샤프트를 지시하고, 도면부호 20은 중간 샤프트와 동력 전달 가능하게 연결되는 좌측 또는 우측 드라이브 샤프트를 지시한다.
상기 중간 샤프트(10)의 외측단부에는 보다 작은 직경의 인너 샤프트(12)가 일체로 형성되고, 드라이브 샤프트(20)의 내측단부에는 인너 샤프트(12)와 결합되는 외륜(22)이 일체로 형성된다.
이때, 상기 인너샤프트(12)의 내측 외경부와 드라이브 샤프트(20)의 외륜(22) 내경부에는 각각 상호 결합되는 제1 및 제2기어 세레이션부(14,24)가 형성된다.
따라서, 상기 인너샤프트(12)의 외경부에 형성된 제1기어 세레이션부(14)가 드라이브 샤프트(20)의 외륜(22) 내경부에 형성된 제2기어 세레이션부(24)에 동력 전달 가능하게 삽입 체결됨으로써, 엔진/변속기로부터 발생한 구동력이 주행 휠로 전달된다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 상기 인너샤프트(12)의 제1기어 세레이션부(14)의 뒤쪽 목 부분에 실러 안착홈(16)을 형성하고, 이 실러 안착홈(16)내에 실러(18)를 압입 장착한 후, 상기 드라이브 샤프트(20)의 외륜(22) 내경 구간 중 제2기어 세레이션(24)의 입구쪽 내경부에 의하여 실러(18)의 외경이 압축되도록 한다.
바람직하게는, 상기 실러(18)는 압축 가능한 단일의 연질 재질(예를 들어, 고무, 실리콘 등의 연질 고분자 물질)을 이용하여 링 타입 구조로 만들어지되, 수밀 효과를 극대화하기 위한 실러(18)의 압축량을 보장하기 위하여 외경이 외륜(22)의 제2기어 세레이션부(24) 입구쪽 내경보다 더 크게 형성된 것으로 채택하도록 한다.
특히, 본 발명의 제1실시예에 따르면 상기 외륜(22)의 제2기어 세레이션부(24)의 입구쪽 내경부에는 인너샤프트(12)에 대한 드라이브 샤프트(20)의 외륜(22)을 결합할 때 실러(18)가 실러 안착홈(16)으로부터 밀려나며 이탈되는 것을 방지하기 위한 챔퍼(26)가 형성되고, 챔버(26)의 바로 뒤에는 실러(18)의 외경을 압축하기 위한 직선홈(28)이 형성된다.
따라서, 상기 인너샤프트(12)의 제1기어 세레이션부(14)의 뒤쪽 목 부분에 형성된 실러 안착홈(16)내에 실러(18)를 압입 장착한 후, 인너샤프트(12)에 대하여 드라이브 샤프트(20)의 외륜(22)을 결합시킬 때, 외륜(22)의 내경부 입구 즉 제2기어 세레이션부(24) 입구쪽에 형성된 챔퍼(26)가 실러(18)의 외경을 타고 넘어가는 동시에 실러(18)의 외경이 챔퍼(26)의 바로 뒤에 형성된 직선홈(28) 구간과 연접하는 상태가 된다.
보다 상세하게는, 상기 인너샤프트(12)의 실러 안착홈(16)내에 실러(18)가 압입 장착된 상태에서, 상기 인너샤프트(12)의 외경부에 형성된 제1기어 세레이션부(14)와 상기 외륜(22)의 내경부에 형성된 제2기어 세레이션부(24)가 상호 결합될 때, 외륜(22)의 제2기어 세레이션부(24) 입구쪽에 형성된 챔퍼(26)가 실러(18)의 외경을 타고 넘어가게 되므로, 실러(18)가 실러 안착홈(16)으로부터 이탈되지 않게 제자리를 유지하게 된다.
연이어, 상기 챔퍼(26)가 실러(18)의 외경을 타고 넘어간 후, 실러(18)의 외경이 챔퍼(26)의 바로 뒤에 형성된 직선홈(28) 구간에 위치하게 되며, 이때 실러(18)의 외경이 외륜(22)의 제2기어 세레이션부(24) 입구쪽 내경보다 더 크게 형성된 상태이므로, 결국 실러(18)는 인너샤프트(12)의 실러 안착홈(16)과 외륜(22)의 직선홈(28) 사이에서 수밀 가능하게 압착 고정되는 상태가 된다.
이와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따르면 인너샤프트(12)와 드라이브 샤프트(20)의 외륜(22) 간에 실러(18)와 같은 수밀부재를 이탈 방지 가능하게 장착함으로써, 제1 및 제2기어 세레이션부(14,24)로 물이나 염수, 흙, 먼지 등과 같은 이물질이 침투하는 것을 원천적으로 차단할 수 있고, 그에 따라 제1 및 제2기어 세레이션부(14,24)에 부식이나 녹이 발생하는 것과 마모 현상이 발생되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
제2실시예
첨부한 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 적용되는 고정형 실러 구조를 도시한 사시도이다.
본 발명의 제2실시예는 상기한 제1실시예와 비교하여 수밀 성능은 그대로 유지하면서 조립 공정수 및 실러 유격 발생을 방지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
즉, 본 발명의 제2실시예는 상기한 제1실시예에서 실시하던 인너샤프트에 실러 안착홈을 가공하는 공정에 생략하고, 실러 안착홈내에서 실러의 유격 발생 등을 방지하기 위하여, 상기 인너샤프트(12)의 제1기어 세레이션(14)의 뒤쪽 목 부분에 이종 재질의 고정형 실러를 직접 압입 장착한 점에 특징이 있다.
첨부한 도 4를 참조하면, 상기 고정형 실러(30)는 인너샤프트(12)의 제1기어 세레이션부(14)의 뒤쪽 목 부분 외경에 직접 압입되는 경질 재질(예를 들어, 스틸, 알루미늄 등과 같은 금속재, 플라스틱 등)의 파이프 링(32)과, 상기 외륜(22)의 제2기어 세레이션부(24)의 입구쪽 내경부에 의하여 압축되는 연질 재질(예를 들어, 고무, 실리콘 등)의 수밀용 링(34)으로 구성된다.
본 발명의 제2실시예에서도 상기한 제1실시예와 같이, 상기 외륜(22)의 제2기어 세레이션부(24)의 입구쪽 내경부에 제1기어 세레이션부(14)의 뒤쪽 목 부분으로부터 고정형 실러(30)가 이탈됨을 방지하기 위한 챔퍼(26)가 형성되고, 챔버(26)의 바로 뒤에는 고정형 실러(30)의 수밀용 링(34)을 압축하기 위한 직선홈(28)이 형성된다.
따라서, 상기 인너샤프트(12)의 제1기어 세레이션부(14)의 뒤쪽 목 부분 외경에 상기 고정형 실러(30)의 파이프 링(32)을 직접 압입 장착한 후, 인너샤프트(12)에 대하여 드라이브 샤프트(20)의 외륜(22)을 결합시킬 때, 외륜(22)의 내경부 입구, 즉 제2기어 세레이션부(24) 입구쪽에 형성된 챔퍼(26)가 고정형 실러(30)의 수밀용 링(34)의 외경을 타고 넘어가는 동시에 수밀용 링(34)의 외경이 챔퍼(26)의 바로 뒤에 형성된 직선홈(28) 구간과 연접하는 상태가 된다.
보다 상세하게는, 상기 인너샤프트(12)의 제1기어 세레이션부(14)의 뒤쪽 목 부분 외경에 고정형 실러(30)의 파이프 링(32)의 내경이 압입 장착된 상태에서, 상기 인너샤프트(12)의 외경부에 형성된 제1기어 세레이션부(14)와 상기 외륜(22)의 내경부에 형성된 제2기어 세레이션부(24)가 상호 결합될 때, 외륜(22)의 제2기어 세레이션부(24) 입구쪽에 형성된 챔퍼(26)가 고정형 실러(30)의 수밀용 링(34)의 외경을 타고 넘어가게 되므로, 고정형 실러(30)가 유동되지 않고 제자리를 유지하게 된다.
연이어, 상기 챔퍼(26)가 고정형 실러(30)의 수밀용 링(34)의 외경을 타고 넘어간 후, 고정형 실러(30)의 수밀용 링(34)의 외경이 챔퍼(26)의 바로 뒤에 형성된 직선홈(28) 구간에 위치하게 되며, 이때 수밀용 링(34)의 외륜(22)의 제2기어 세레이션부(24) 입구쪽 내경보다 더 크게 형성된 상태이므로, 결국 고정형 실러(30)가 인너샤프트(12)의 외경부와 외륜(22)의 직선홈(28) 사이에서 수밀 가능하게 압착 고정되는 상태가 된다.
이와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따르면 인너샤프트(12)와 드라이브 샤프트(20)의 외륜(22) 간에 고정형 실러(30)와 같은 수밀부재를 이탈 방지 가능하게 장착함으로써, 제1 및 제2기어 세레이션부(14,24)로 물이나 염수, 흙, 먼지 등과 같은 이물질이 침투하는 것을 원천적으로 차단함은 물론, 상기 제1실시예와 같이 인너샤프트에 별도의 실러 안착홈을 가공하지 않아도 되므로, 제1실시예에 비하여 조립 공수 절감 및 조립 작업성을 향상시킬 수 있다.
10 : 중간 샤프트
12 : 인너샤프트
14 : 제1기어 세레이션부
16 : 실러 안착홈
18 : 실러
20 : 드라이브 샤프트
22 : 외륜
24 : 제2기어 세레이션부
26 : 챔퍼
28 : 직선홈
30 : 고정형 실러
32 : 파이프 링
34 : 수밀용 링

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 중간샤프트와, 중간샤프트의 외측단부에 일체로 형성되고 외경부에 제1기어 세레이션부가 형성된 인너샤프트와, 내경부에 제2기어 세레이션부가 형성된 드라이브 샤프트의 외륜을 포함하는 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치에 있어서,
    상기 인너샤프트의 제1기어 세레이션부의 뒤쪽 목 부분에 고정형 실러를 압입 장착한 후, 상기 드라이브 샤프트의 외륜 내경 구간 중 제2기어 세레이션부의 입구쪽 내경부에 의하여 고정형 실러의 외경이 압축되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 고정형 실러는 인너샤프트의 제1기어 세레이션부의 뒤쪽 목 부분에 압입되는 경질 재질의 파이프 링과, 상기 외륜의 제2기어 세레이션의 입구쪽 내경부에 의하여 압축되는 연질 재질의 수밀용 링으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 외륜의 제2기어 세레이션부의 입구쪽 내경부에는 고정형 실러가 제1기어 세레이션부의 뒤쪽 목 부분으로부터 이탈됨을 방지하기 위한 챔퍼가 형성되고, 챔버의 바로 뒤에는 고정형 실러의 수밀용 링을 압축하기 위한 직선홈이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 드라이브 샤프트의 수밀 장치.
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