KR101971543B1 - 자동차용 드라이브 샤프트 - Google Patents

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KR101971543B1
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Abstract

차량용 드라이브 샤프트는 하프 샤프트, 상기 하프 샤프트의 일 측에 결합되어 동력을 전달받아 상기 하프 샤프트와 함께 회전되는 인터미디어트 샤프트, 그리고 상기 인터미디어트 샤프트에 결합되는 베어링 및 상기 베어링을 내측에 수용하고 상기 베어링에 구면 접촉되는 브라켓부를 포함하는 브라켓 어셈블리를 포함한다. 상기 베어링은 상기 인터미디어트 샤프트를 감싸는 이너링, 상기 브라켓부에 안착되고 상기 브라켓부에 접하는 외주면이 구형상으로 형성되는 아우터링, 그리고 상기 이너링 및 상기 아우터링 사이에 개재되는 볼을 포함한다. 상기 브라켓부는 내측에 관통공이 형성되고, 상기 베어링에 접하는 내주면이 구형상으로 형성되는 안착부, 그리고 상기 안착부로부터 외측으로 연장되고 체결공이 형성되는 체결부를 포함한다. 상기 안착부에는 상기 베어링의 삽입을 위한 슬롯이 더 형성된다. 상기 슬롯은 상기 관통공의 중심축 방향을 따라 직선형상으로 형성되고, 상기 베어링의 외경 및 상기 베어링의 폭과 대응되는 크기로 형성된다. 상기 슬롯은 상기 관통공의 중심축 방향을 따라 직선형상으로 형성되고, 상기 베어링의 외경 및 상기 베어링의 폭과 대응되는 크기로 형성된다.

Description

자동차용 드라이브 샤프트{Drive shaft for vehicle}
본 발명은 자동차용 드라이브 샤프트에 관한 것으로, 보다 자세하게는 브라켓 어셈블리의 구조가 개선된 자동차용 드라이브 샤프트에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 드라이브 샤프트는 하프 샤프트와 하프 샤프트의 일 측에 결합되어 동력을 전달받아 하프 샤프트와 함께 회전되는 인터미디어트 샤프트로 구성된다.
이때, 하프 샤프트와 인터미디어트 샤프트 사이에는 차체에 고정되어 인터미디어트 샤프트를 지지하는 고정부가 구비된다.
고정부는 차체에 고정되는 브라켓(100) 및 브라켓(100)의 내측에 배치되어 내측으로 인터미디어트 샤프트가 관통하는 베어링(200)으로 구성된다.
도 7의 (a)를 참조하면, 브라켓(100)은 내측에 베어링(200)이 안착되도록 내부가 관통된 중공형상으로 형성되고, 전방에는 내측으로 삽입된 베어링의 전면을 지지하는 단턱(110)이 형성된다.
한편, 베어링(200)은 브라켓(100)의 내측으로 삽입되어 브라켓(100)의 내주면에 접하는 외륜, 관통된 내측으로 인터미디어트 샤프트가 삽입되어 인터미디어트 샤프트의 둘레를 감싸는 내륜 및 외륜과 내륜 사이에 배치되는 볼로 구성된다.
따라서 베어링(200)이 브라켓(100)에 결합될 경우, 베어링(200)의 외주면은 브라켓(100)의 내주면에 접하고, 베어링(200)의 전면은 브라켓(100)의 전방에 돌출된 단턱부(110)에 지지된다. 이때, 브라켓(100)의 후방에는 브라켓(100)에 결합되어 베어링(200)의 후면에 접하여 베어링(200)을 지지하는 리테이너 링(120)이 체결된다.
그러나 종래에는 베어링(200)의 내측으로 인터미디어트 샤프트가 삽입될 때, 베어링(200)의 외륜과 베어링(200)의 내륜이 서로 뒤틀려 편차가 발생하는 문제점이 있었다.
즉, 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 브라켓(100)의 내주면, 단턱부(110) 및 리테이너 링(120)에 지지되어 브라켓(100)의 내측에 고정된 외륜에 비하여 상대적으로 볼에 대하여 회동 가능하게 배치된 베어링(200)의 내륜은 내측으로 인터미디어트 샤프트가 결합될 때, 미세하게 회동되어 틀어지게 된다. 이로 인하여 외륜 및 내륜 사이에 배치된 볼의 접촉지점이 변경되고, 인터미디어트 샤프트가 회전될 경우, 변경된 볼의 접촉지점에서는 마모가 발생되어 베어링(200)의 수명저하는 물론 성능저하를 초래하게 되는 문제점이 있었다.
한국 등록실용공보 20-0120234
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 브라켓과 베어링의 구조를 개선하여 베어링이 브라켓에 설치된 상태에서 틸트(tilt)가 가능하도록 하여 베어링의 축방향을 구속함은 물론, 볼의 접촉지점을 항시 일정한 상태로 유지시켜 인터미디어트 샤프트를 안정적으로 지지할 수 있는 자동차용 드라이브 샤프트를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트는 하프 샤프트, 상기 하프 샤프트의 일 측에 결합되어 동력을 전달받아 상기 하프 샤프트와 함께 회전되는 인터미디어트 샤프트, 그리고 상기 인터미디어트 샤프트에 결합되는 베어링 및 상기 베어링을 내측에 수용하고 상기 베어링에 구면 접촉되는 브라켓부를 포함하는 브라켓 어셈블리를 포함한다. 상기 베어링은 상기 인터미디어트 샤프트를 감싸는 이너링, 상기 브라켓부에 안착되고 상기 브라켓부에 접하는 외주면이 구형상으로 형성되는 아우터링, 그리고 상기 이너링 및 상기 아우터링 사이에 개재되는 볼을 포함한다. 상기 브라켓부는 내측에 관통공이 형성되고, 상기 베어링에 접하는 내주면이 구형상으로 형성되는 안착부, 그리고 상기 안착부로부터 외측으로 연장되고 체결공이 형성되는 체결부를 포함한다. 상기 안착부에는 상기 베어링의 삽입을 위한 슬롯이 더 형성된다. 상기 슬롯은 상기 관통공의 중심축 방향을 따라 직선형상으로 형성되고, 상기 베어링의 외경 및 상기 베어링의 폭과 대응되는 크기로 형성된다. 상기 슬롯은 상기 관통공의 중심축 방향을 따라 직선형상으로 형성되고, 상기 베어링의 외경 및 상기 베어링의 폭과 대응되는 크기로 형성된다.
구면 접촉되는 상기 브라켓부 및 상기 베어링의 각 접촉면은 서로 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 슬롯이 형성된 부위는 라운드 또는 모따기 처리될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 드라이브 샤프트는 상기 인터미디어트 샤프트가 삽입되는 상기 베어링의 전방에 배치되어 상기 브라켓부의 전방 입구를 폐쇄시키는 지지부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 브라켓부와 베어링이 서로 구면으로 접촉하여 베어링이 틸트 가능한 구조로 브라켓부의 내측에 배치됨으로써, 인터미디어트 샤프트와 베어링 간의 조립 또는 주행 중 부품의 유동으로 인하여 베어링의 이너링에 비틀림이 발생될 경우에도 베어링의 아우터링이 베어링의 이너링과 함께 틸트되어 볼의 접촉지점을 항시 동일한 상태로 유지할 수 있고, 이를 통해 볼의 마모를 방지하여 베어링의 수명 및 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 베어링의 외주면 및 베어링이 안착되는 브라켓부의 내주면을 서로 대응되는 구면으로 형성하고, 브라켓부에 베어링이 관통공의 중심축에 대해 수직하게 배치되어 삽입된 후 회전되는 슬롯을 형성함으로써, 브라켓부와 베어링 간의 조립이 용이하고, 브라켓부에 베어링의 이탈을 방지하기 위한 별도의 구성없이 자체구조만으로 베어링의 이탈을 예방함은 물론, 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 브라켓 어셈블리를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 베어링 및 브라켓부가 분리된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 브라켓부를 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 4의 'A'부분을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 브라켓부 및 베어링의 조립과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 종래의 자동차용 드라이브 샤프트를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 브라켓 어셈블리를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 베어링 및 브라켓부가 분리된 상태를 나타낸 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 브라켓부를 나타낸 정면도이고, 도 5는 도 4의 'A'부분을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트의 브라켓부 및 베어링의 조립과정을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 드라이브 샤프트(1)(이하 '자동차용 드라이브 샤프트(1)'라 함)는 하프 샤프트(10) 및 하프 샤프트(10)의 일 측에 결합되어 동력을 전달받아 하프 샤프트(10)와 함께 회전되는 인터미디어트 샤프트(20), 그리고 차체에 고정되어 인터미디어트 샤프트(20)를 지지하는 브라켓 어셈블리(30)를 포함한다.
브라켓 어셈블리(30)는 인터미디어트 샤프트(20)에 결합되는 베어링(31) 및 베어링(31)을 내측에 수용하고, 베어링(31)에 구면 접촉되는 브라켓부(33)를 포함한다.
먼저, 베어링(31)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 브라켓부(33)의 내측에 배치되어 인터미디어트 샤프트(20)를 감싸는 이너링(311), 브라켓부(33)에 안착되어 외주면이 브라켓부(33)의 내주면에 접촉되는 아우터링(313), 그리고 이너링(311)과 아우터링(313) 사이에 개재되는 볼(315)을 포함할 수 있다. 이때, 브라켓부(33)의 내주면에 접하는 아우터링의 외주면(313a)은 단면에서 바라본 정면 및 측면의 외형이 동일한 원호를 갖는 구(sphere)형상으로 형성될 수 있다.
다음으로, 브라켓부(33)는 안착부(331) 및 체결부(333)를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 안착부(331)는 내측에 관통공(3311)이 형성되고, 베어링(31), 즉 아우터링의 외주면(313a)에 접하는 내주면은 아우터링의 외주면(313a)에 대응되는 구형상으로 형성될 수 있다. 즉, 구면 접촉되는 브라켓부(33) 및 베어링(31)의 각 접촉면(브라켓부(33)의 내주면 및 베어링(31)의 외주면)은 서로 대응되는 구형상으로 형성될 수 있다.
따라서 베어링(31)은 브라켓부(33)와 구면 접촉되어 틸트(회동) 가능한 구조로 브라켓부(33)의 내측에 배치될 수 있다.
한편, 체결부(333)는 안착부(331)로부터 외측으로 연장되고, 도 1에 도시된 바와 같이 차체에 브라켓부(33)를 고정시키는 체결부재(50)가 삽입되는 체결공(333a)이 형성될 수 있다.
예시적으로, 체결부(333)는 관형상으로 형성된 안착부(331)의 반경 방향으로 연장되어 플레이트 형상을 가지되, 설치될 부위의 구조에 따라 다양한 형태로 변경될 수 있다. 예컨대, 체결부(333)는 대칭 또는 비대칭 구조로 이루어진 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 체결공(333a)은 복수 개로 형성되어 차체에 보다 안정적으로 고정될 수 있다.
한편, 안착부(331)는 베어링(31)의 삽입이 더 용이한 구조로 형성될 수 있다.
먼저, 안착부(331)에는 베어링(31)의 삽입을 위한 슬롯(3313)이 더 형성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 슬롯(3313)은 베어링(31)이 관통공(3311)으로 삽입될 수 있도록 브라켓부(33)의 안착부(331)에 형성된 것으로, 관통공(3311)의 중심축 방향을 따라 직선형상으로 형성되고, 도 3에 도시된 베어링(31)의 외경(D) 및 상기 베어링(31)의 폭(w)과 대응되는 크기로 형성될 수 있다.
즉, 슬롯(3313)은 도 4와 같이 브라켓부(33)를 정면에서 바라보았을 때, 관통공(3311)의 상측 및 하측에 각각 형성되되, 베어링(31)이 삽입 가능하도록 베어링(31)의 폭(w) 및 베어링(31)의 외경(D)과 동일한 크기로 형성된다. 아울러, 슬롯(3313)은 정면 및 측면이 모두 원호형상을 갖는 베어링(31)과는 달리, 정면은 호형상으로 형성되되, 측면은 직선형상으로 형성될 수 있다.
따라서 베어링(31)이 슬롯(3313)을 통하여 브라켓부(33)의 중심부로 삽입된 후, 회전을 통해 브라켓부(33)에 안착될 수 있다.
여기서, 슬롯(3313)이 형성된 부위는 라운드 또는 모따기 처리될 수 있다.
도 5를 참조하면, 슬롯(3313)이 형성된 브라켓부(33)의 축 방향 측 모서리 부위, 즉 안착부(331)의 축 방향 측 모서리 부위는 베어링(31)이 더 용이하게 결합될 수 있도록 도 5의 (a)와 같이 경사지게 모따기 처리되거나, 도 5의 (b)와 같이 둥글게 라운드 처리될 수 있다.
한편, 본 자동차용 드라이브 샤프트(1)는 지지부재(40)를 더 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 지지부재(40)는 인터미디어트 샤프트(20)가 삽입되는 베어링(31)의 전방에 배치되어 부라켓부의 전방 입구를 폐쇄시킬 수 있다.
즉, 지지부재(40)는 인터미디어트 샤프트(20)가 베어링(31)에 결합되기 전, 인터미디어트 샤프트(20)의 일 측으로 압입되어 베어링(31)의 전방에 배치되고, 외측으로 연장된 단부를 통하여 브라켓부(33)의 전방 입구를 폐쇄시킬 수 있다.
예시적으로, 지지부재(40)는 내부가 관통된 고리형상으로 형성되고, 인터미디어트 샤프트(20)에 압입될 경우 탄성변형되어 인터미디어트 샤프트(20)의 외주면에 밀착되는 가압부 및 가압부로부터 반경방향으로 연장되어 베어링(31)이 안착되는 관통공(3311)의 입구를 폐쇄시키는 덮개부로 구성될 수 있다. 이를 통하여, 베어링(31)에 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이하에서는, 본 자동차용 드라이브 샤프트(1)의 브라켓 어셈블리(30)의 조립과정에 대하여 설명한다.
참고로, 본 자동차용 드라이브 샤프트(1)의 브라켓 어셈블리(30)의 조립과정을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 자동차용 드라이브 샤프트(1)를 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하기로 하고, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 준비된 브라켓부(33)의 전방에 베어링(31)의 중심축이 관통공(3311)의 중심축과 수직으로 배치되도록 베어링(31)을 배치시킨다.
다음으로, 베어링(31)을 슬롯(3313)을 통하여 브라켓부(33)의 내측으로 삽입하되, 베어링(31)의 중심축과 관통공(3311)의 중심축이 서로 교차되도록 베어링(31)을 관통공(3311)의 중앙부에 배치시킨다.
마지막으로, 관통공(3311)의 중앙부에 배치된 베어링(31)을 90도 회전하여 베어링(31)을 브라켓부(33)에 안착시킨다.
이때, 축방향을 따라 직선형태로 형성되는 슬롯(3313)과는 달리, 베어링(31)이 안착되는 안착부의 내주면(331a)은 베어링(31)의 외형과 동일한 구 형상으로 형성되어 90도 회전된 베어링(31)의 둘레를 감쌈과 동시에, 베어링(31)을 지지하여 베어링(31)의 이탈을 예방할 수 있다. 예를 들어, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 슬롯(3313)은 구 형상의 관통공(3311)의 상단과 하단에 연결되도록 형성될 수 있으며, 베어링(31)은 슬롯(3313)을 완전히 통과하여 구 형상의 관통공(3311)에 위치된 후 90도 회전되어 브라켓부(33)에 안착될 수 있다.
베어링(31)의 삽입 및 회전을 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 슬롯(3313)은 도 2와 같은 장착된 상태의 베어링(31)이 90도 회전된 상태로 삽입될 수 있는 형상을 가지며, 베어링(31)은 도 2에 도시된 바와 같은 장착된 상태에서 90도 회전된 상태로 슬롯(3313)으로 삽입된다. 베어링(31)을 슬롯(3313)을 따라 이동하여 구 형상의 관통공(3311)의 중심까지 삽입한 후 90도 회전시킴으로써 도 2에 도시된 장착 상태가 될 수 있다. 이때, 위에서 설명한 바와 같이, 관통공(3311) 및 베어링(31)의 외면이 각각 구면 형상을 가지기 때문에, 베어링(31)이 회전이 일어날 수 있다.
이처럼 본 발명에 의하면, 브라켓부(33)와 베어링(31)이 서로 구면으로 접촉하여 베어링(31)이 틸트 가능한 구조로 브라켓부(33)의 내측에 배치됨으로써, 인터미디어트 샤프트(20)와 베어링(31) 간의 조립 또는 주행 중 부품의 유동으로 인하여 베어링(31)의 이너링(311)에 비틀림이 발생될 경우에도 베어링(31)의 아우터링(313)이 베어링(31)의 이너링(311)과 함께 틸트되어 볼(315)의 접촉지점을 항시 동일한 상태로 유지할 수 있고, 이를 통해 볼(315)의 마모를 방지하여 베어링(31)의 수명 및 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 베어링(31)의 외주면 및 베어링(31)이 안착되는 브라켓부(33)의 내주면을 서로 대응되는 구면으로 형성하고, 브라켓부(33)에 베어링(31)이 관통공(3311)의 중심축에 대해 수직하게 배치되어 삽입된 후 회전되는 슬롯(3313)을 형성함으로써, 브라켓부(33)와 베어링(31) 간의 조립이 용이하고, 브라켓부(33)에 베어링(31)의 이탈을 방지하기 위한 별도의 구성없이 자체구조만으로 베어링(31)의 이탈을 예방함은 물론, 비용을 절감할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
1. 자동차용 드라이브 샤프트
10. 하프 샤프트
20. 인터미디어트 샤프트
30. 브라켓 어셈블리
31. 베어링
311. 이너링
313. 아우터링
313a. 아우터링의 외주면
315. 볼
33. 브라켓부
331. 안착부
331a. 안착부의 내주면
3311. 관통공
3313. 슬롯
333. 체결부
333a. 체결공
40. 지지부재
50. 체결부재
D. 베어링의 외경
w. 베어링의 폭

Claims (4)

  1. 하프 샤프트,
    상기 하프 샤프트의 일 측에 결합되어 동력을 전달받아 상기 하프 샤프트와 함께 회전되는 인터미디어트 샤프트, 그리고
    상기 인터미디어트 샤프트에 결합되는 베어링 및 상기 베어링을 내측에 수용하고 상기 베어링에 구면 접촉되는 브라켓부를 포함하는 브라켓 어셈블리
    를 포함하고,
    상기 베어링은 상기 인터미디어트 샤프트를 감싸는 이너링, 상기 브라켓부에 안착되고 상기 브라켓부에 접하는 외주면이 구형상으로 형성되는 아우터링, 그리고 상기 이너링 및 상기 아우터링 사이에 개재되는 볼을 포함하며,
    상기 브라켓부는 내측에 관통공이 형성되고, 상기 베어링에 접하는 내주면이 구형상으로 형성되는 안착부, 그리고 상기 안착부로부터 외측으로 연장되고 체결공이 형성되는 체결부를 포함하고,
    상기 안착부에는 상기 베어링의 삽입을 위한 슬롯이 더 형성되며,
    상기 슬롯은 상기 관통공의 중심축 방향을 따라 직선형상으로 형성되고, 상기 베어링의 외경 및 상기 베어링의 폭과 대응되는 크기로 형성되고,
    상기 슬롯은 상기 관통공의 중심축 방향을 따라 직선형상으로 형성되고, 상기 베어링의 외경 및 상기 베어링의 폭과 대응되는 크기로 형성되는
    자동차용 드라이브 샤프트.
  2. 제1항에서,
    구면 접촉되는 상기 브라켓부 및 상기 베어링의 각 접촉면은 서로 대응되는 형상으로 형성되는 자동차용 드라이브 샤프트.
  3. 제1항에서,
    상기 슬롯이 형성된 부위는 라운드 또는 모따기 처리되는 자동차용 드라이브 샤프트.
  4. 제1항에서,
    상기 인터미디어트 샤프트가 삽입되는 상기 베어링의 전방에 배치되어 상기 브라켓부의 전방 입구를 폐쇄시키는 지지부재를 더 포함하는 자동차용 드라이브 샤프트.
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