KR102050035B1 - 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트에 관한 것으로, 동력전달축인 프로펠러 샤프트 상에 하나 이상의 충격흡수부를 형성하여 구성함으로써, 프로펠러 샤프트의 무게 변화를 주지 않으면서도 충격을 흡수할 수 있어서, 차량 충돌 사고시 발생하는 충격에너지를 프로펠러 샤프트 길이 방향으로 자체 흡수하여 충돌시 복수의 충격흡수부에 의해 변형량 증가로 인한 차량의 파손이나 탑승자 부상을 방지할 수 있고, 추가 부품이 없어 연료소비의 증가를 방지할 수 있으며, 붕괴하중을 저감시킬 수 있도록 구성된다.

Description

충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트{Shock-absorbable propeller shaft for vehicles}
본 발명은 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동력전달축인 프로펠러 샤프트 상에 하나 이상의 충격흡수부를 형성하여 구성함으로써, 차량 충돌 사고시 발생하는 충격에너지를 프로펠러 샤프트 길이 방향으로 자체 흡수하여 충돌시 프로펠러 샤프트의 좌굴에 따른 차량의 화재와 파손을 방지가능하도록 한 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 프로펠러 샤프트는 후륜구동차량이나 사륜구동차량에서 트랜스미션을 통해 전달받은 엔진의 동력을 차량 전·후방의 디퍼렌셜 기어(차동기어)까지 전달하는 동력전달축이다.
그리고, 통상적인 프로펠러 샤프트는, 구동부에 고정된 종동축 요크, 원통의 내주면 또는 외주면에 축방향을 따라 스플라인이 형성된 구조로 이루어져 상기 종동축 요크와 십자축을 매개로 결합되어 회전력을 전달하는 추진축 요크, 이 추진축 요크의 내주면 또는 외주면에 결합되는 원통형 튜브로 구성되어 있다.
상기한 프로펠러 샤프트는, 일반적으로 트랜스미션 쪽과 디퍼렌셜 기어 쪽의 두 부위로 나뉘어져 있으며, 이들 부위는 등속죠인트에 의해 연결된다.
상기 등속죠인트는 차량의 길이가 길어짐에 따라 프로펠러 샤프트의 중앙부를 더 고정하기 위한 것이다.
상기 프로펠러 샤프트를 트랜스미션 및 디퍼렌셜 기어에 연결할 때는 유니버설 조인트를 사용하는데, 유니버설 조인트는 노면의 충격을 흡수하여 트랜스미션 및 디퍼렌셜 기어의 상하 위치가 변화하는 것을 막아준다.
한편, 위의 설명과 같이 평상시에 동력 전달의 기능을 수행하는 프로펠러 샤프트는, 차량의 전후방향으로 충돌사고가 발생하였을 경우에 축방향으로 작용하는 충격 에너지에 의해 변형이 발생하여 연료탱크와 같은 부품을 파손하거나 탑승자의 신체에 위해를 가하게 된다.
따라서, 차량 충돌 사고시 이러한 부품 파손이나 탑승자 부상을 방지할 수 있도록, 최근에는 충격 에너지 흡수기능이 부여된 프로펠러 샤프트가 많은 차량에 적용되고 있다.
일례로 프로펠러 샤프트에 스웨이징(swaging) 튜브가 형성된 것으로, 프로펠러 샤프트의 일단부 쪽에 스웨이징 공정에 의해 직경이 감소한 축관부가 형성되어 있다.
따라서, 충돌 사고 발생시 정상 직경으로 이루어진 부위로 축관부가 밀려 들어가면서 충격 에너지를 흡수하게 된다.
그런데, 상기와 같이 충격 에너지 흡수 기능을 구비한 종래의 프로펠러 샤프트는 스웨이징 튜브 구조의 형성을 위한 공정의 소요 시간과 비용이 증대되는 문제와 함께 스웨이징의 소성가공에 따른 응력 집중으로 인해 프로펠러 샤프트의 강도가 저하되는 문제가 있다.
이러한 점을 감안하여 특허출원번호 20-2009-0008281호에 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트가 게시된 바 있다.
살펴보면, 종래의 일반적인 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트는, 직경이 일정한 제1샤프트 본체 및 제2샤프트 본체와, 상기 제1샤프트 본체에 결합되며 내부격벽을 포함하는 컴패니언 튜브와, 상기 컴패니언 튜브의 타측에 결합되어 상기 제1샤프트 본체 및 제2샤프트 본체를 회전가능하게 결합하는 등속죠인트 및 상기 컴패니언 튜브의 상기 내부격벽에 마련되어 차량의 충돌시 그 내부격벽이 컴패니언 튜브로 부터 쉽게 이탈될 수 있도록 하는 릴리프(relief)를 포함하여 구성된다.
그러나, 이와 같이 구성된 종래의 일반적인 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트는, 상기한 바와 같이, 자동차의 충격흡수를 위해 본체와, 상기 본체의 내측 중앙부에 위치하는 내부격벽과, 상기 내부격벽과 본체의 경계부분에 마련된 릴리프(relief)로 구성된 컴패니언 튜브의 부재를 별도로 구비함으로써, 차량의 소비자 가격이 상승될 뿐만 아니라, 설치된 컴패니언 튜브의 무게로 인한 연료의 소비가 증가될 수 밖에 없는 문제점이 있다.
특허출원번호 20-2009-0008281호, 출원일; 2009년06월26일
이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 동력전달축인 프로펠러 샤프트 상에 하나 이상의 충격흡수부를 형성하여 구성함으로써, 프로펠러 샤프트의 무게 변화를 주지 않으면서도 충격을 흡수할 수 있어서, 차량 충돌 사고시 발생하는 충격에너지를 프로펠러 샤프트 길이 방향으로 자체 흡수하여 충돌시 복수의 충격흡수부에 의해 변형량 증가로 인한 차량의 파손이나 탑승자 부상을 방지할 수 있고, 추가 부품이 없어 연료소비의 증가를 방지할 수 있으며, 붕괴하중을 저감시킬 수 있도록 한 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 기술이 진행되면서 명확해질 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트는, 트랜스미션에 제1유니버셜 조인트(110)를 매개로 일단이 회전가능하게 연결되어 구비되는 제1동력전달축(120)과, 상기 제1동력전달축(120)의 타단에 등속조인트(130)와 센터베어링(140)을 통하여 일단이 연결되고, 타단은 디퍼렌셜 기어와 제2유니버셜 조인트(150)를 통하여 회전가능하게 연결되어 구비되는 제2동력전달축(160)으로 구성되되, 상기 제1동력전달축(120)과 제2동력전달축(160) 상에는 충돌 사고 발생시 변형량 증가로 인한 차량의 파손이나 탑승자 부상을 방지할 수 있도록 스웨이징공법에 의해 축관된 하나 또는 복수의 충격흡수부가 각각 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 제1동력전달축(120)과 제2동력전달축(160) 상에 형성된 하나 또는 복수의 충격흡수부는, 충돌 사고 발생시 변형량 증가로 인한 차량의 파손이나 탑승자 부상을 방지할 수 있고, 붕괴하중을 저감시킬 수 있도록 제1동력전달축(120) 상에는 서로 이격되어 두 곳에 그리고 상기한 제2동력전달축(160) 상에는 한 곳에 형성되된 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트에 따르면, 제1,2동력전달축 상에 제1,2충격흡수부의 위치 선정이 가능하여 차량 전면 충돌시 프로펠러 샤프트의 좌굴 위치 제어 및 최적화가 가능하게 되고, 복수의 제1,2충격흡수부를 적용할 수 있어서 충돌시 변형량 증대 및 좌굴하중 축소가 가능하게 되며, 제1,2충격흡수부 위치 추가 적용 필요시 용접 부품의 변경 없이 제1,2충격흡수부만 추가 가능하여 부품 개발비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 "A"와 "B" 부분을 확대 도시한 도면이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트의 일실시 예를 들어 상세하게 설명한다.
우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트는, 동력전달축인 프로펠러 샤프트 상에 하나 이상의 충격흡수를 형성하여 구성함으로써, 프로펠러 샤프트의 무게 변화를 주지 않으면서도 충격을 흡수할 수 있도록 구성된다.
즉, 상기한 본 발명에 따른 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트(100)는 트랜스미션에 제1유니버셜 조인트(110)를 매개로 일단이 회전가능하게 연결되어 구비되는 제1동력전달축(120)과, 상기 제1동력전달축(120)의 타단에 등속조인트(130)와 센터베어링(140)을 통하여 일단이 연결되고, 타단은 디퍼렌셜 기어와 제2유니버셜 조인트(150)를 통하여 회전가능하게 연결되어 구비되는 제2동력전달축(160)으로 구성되되, 상기 제1동력전달축(120)과 제2동력전달축(160) 상에는 충돌 사고 발생시 변형량 증가로 인한 차량의 파손이나 탑승자 부상을 방지할 수 있도록 스웨이징공법에 의해 축관된 하나 또는 복수의 충격흡수부가 각각 형성된다.
여기서, 상기한 제1동력전달축(120)과 제2동력전달축(160) 상에 형성된 하나 또는 복수의 충격흡수부는, 충돌 사고 발생시 변형량 증가로 인한 차량의 파손이나 탑승자 부상을 방지할 수 있고, 붕괴하중을 저감시킬 수 있도록 한 곳 또는 서로 이격되어 두 곳에 형성되는 것이 바람직하다.
더 바람직하게는, 충돌 사고 발생시 상기 제1동력전달축(120)에서 더 많은 충격에너지를 흡수할 수 있도록 상기 제1동력전달축(120) 상에 서로에 대하여 이격되게 충격흡수부가 두 곳에 형성된다.
이하에서, 상기한 본 발명에 따른 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기한 본 발명에 따른 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트의 제1동력전달축(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 트랜스미션에 제1유니버셜 조인트(110)를 매개로 일단이 연결되어 회전가능하도록 원형의 단면을 갖는 관으로 구비되되, 상기 제1동력전달축(120) 상에는 붕괴하중을 저감시키면서 더 많은 충격에너지를 흡수할 수 있도록 서로에 이격된 두 곳에 스웨이징공법에 의해 축관된 제1충격흡수부(121)가 형성된다.
여기서, 상기한 제1충격흡수부(121)의 외주면에는 강도보강을 위해 하나 또는 복수의 제1강도보강용 돌출부(121a)가 더 형성된다.
이때, 상기한 제1강도보강용 돌출부(121a)의 외경은, 충돌 사고 발생시 제1충격흡수부(121)가 형성되지 않은 제1동력전달축(120) 내측으로 삽입되어 충격 에너지를 흡수가능하도록 상기 제1동력전달축(120)의 내경보다 작은 직경으로 형성된다.
상기한 제2동력전달축(160)은, 첨부된 도면 도 1에 도시된 바와 같이 제1동력전달축(120)에 등속조인트(130)와 센터베어링(140)을 통하여 일단이 연결되고, 타단은 제2유니버셜 조인트(150)를 매개로 디퍼렌셜 기어와 연결되어 회전가능하도록 원형의 단면을 갖는 관으로 구비되되, 상기 제2동력전달축(160) 상에는 상기 제1동력전달축(120)으로부터 전달된 충격에너지를 흡수할 수 있도록 한 곳에 스웨이징공법에 의해 축관된 제2충격흡수부(161)가 형성된다.
또한, 상기한 제2충격흡수부(161)의 외주면에는 제1충격흡수부(121)의 외주면에 형성된 제1강도보강용 돌출부(121a)와 같이 강도보강을 위해 하나 또는 복수의 제2강도보강용 돌출부(161a)가 더 형성된다.
이때, 상기한 제2강도보강용 돌출부(161a)의 외경은, 충돌 사고 발생시 제2충격흡수부(161)가 형성되지 않은 제2동력전달축(160) 내측으로 삽입되어 충격 에너지를 흡수가능하도록 상기 제2동력전달축(160)의 내경보다 작은 직경으로 형성된다.
한편, 상기한 바와 같이 제1,2동력전달축(120,160) 상에 형성된 제1,2충격흡수부(121,161)의 외주면에는 강도보강을 위해 하나 또는 복수의 제2강도보강용 돌출부(121a,161a)가 형성되는 것으로 구성하고 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 예를 들어 제1,2충격흡수부를 비틀림시켜 형성하거나, 또는 벨로우즈 타입으로 형성하여 구성할 수도 있다.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트가 설치된 차량이 정면 충돌 사고가 발생했을 경우, 첨부된 도면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 트랜스미션에 제1유니버셜 조인트(110)를 매개로 일단이 연결된 제1동력전달축(120)이 충격을 받게 된다.
상기 제1동력전달축(120)이 충격을 받게 되면, 상기 제1동력전달축(120) 상에 서로에 대하여 이격되어 스웨이징공법에 의해 축관된 제1충격흡수부(121)가 축관되지 않은 제1동력전달축(120) 내측으로 삽입되면서 충격을 흡수하게 된다.
이때, 상기한 상기 제1동력전달축(120) 상에 서로에 대하여 이격되어 스웨이징공법에 의해 축관된 제1충격흡수부(121)에서 흡수 못한 충격에너지는 제2동력전달축(160) 상에 축관된 제2충격흡수부(161)가 축관되지 않은 제2동력전달축(160) 내측으로 삽입되면서 충격을 완전하게 흡수하게 된다.
따라서, 차량의 파손이나 탑승자 부상을 방지할 수 있다.
상기와 같이 제1,2동력전달축 상에 제1,2충격흡수부의 위치 선정이 가능하여 차량 전면 충돌시 프로펠러 샤프트의 좌굴 위치 제어 및 최적화가 가능하게 되고, 복수의 제1,2충격흡수부를 적용할 수 있어서 충돌시 변형량 증대 및 좌굴하중 축소가 가능하게 되며, 제1,2충격흡수부 위치 추가 적용 필요시 용접 부품의 변경 없이 제1,2충격흡수부만 추가 가능하여 부품 개발비용을 절감시킬 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 ; 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트
110 ; 제1유니버셜 조인트 120 ; 제1동력전달축
121 ; 제1충격흡수부 130 ; 등속조인트
140 ; 센터베어링 150 ; 제2유니버셜 조인트
160 ; 제2동력전달축 161 ; 제2충격흡수부

Claims (2)

  1. 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트는,
    트랜스미션에 제1유니버셜 조인트(110)를 매개로 일단이 회전가능하게 연결되도록 관으로 형성되되, 관상에는 붕괴하중을 저감시키면서 더 많은 충격에너지를 흡수할 수 있도록 서로에 이격된 두 곳에 스웨이징공법에 의해 축관된 제1충격흡수부(121)가 형성되어 구비되는 제1동력전달축(120)과;
    상기 제1동력전달축(120)의 타단에 등속조인트(130)와 센터베어링(140)을 통하여 일단이 연결되고, 타단은 디퍼렌셜 기어와 제2유니버셜 조인트(150)를 통하여 회전가능하게 연결되도록 관으로 형성되되, 관상에는 상기 제1동력전달축(120)으로부터 전달된 충격에너지를 흡수할 수 있도록 한 곳에 스웨이징공법에 의해 축관된 제2충격흡수부(161)가 형성되어 구비되는 제2동력전달축(160)으로 구성되되,
    상기 제1충격흡수부(121)의 외주면에는 강도보강을 위해 하나 또는 복수의 제1강도보강용 돌출부(121a)가 형성되고,
    상기 제2충격흡수부(161)의 외주면에는 제1충격흡수부(121)의 외주면에 형성된 제1강도보강용 돌출부(121a)와 같이 강도보강을 위해 하나 또는 복수의 제2강도보강용 돌출부(161a)가 형성되어 구비되는 것을 특징으로 하는 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트.

  2. 삭제
KR1020190043191A 2019-04-12 2019-04-12 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트 KR102050035B1 (ko)

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KR1020190043191A KR102050035B1 (ko) 2019-04-12 2019-04-12 충격 흡수가 가능한 차량용 프로펠러 샤프트

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS632725A (ja) * 1986-06-23 1988-01-07 Mazda Motor Corp 自動車のプロペラシヤフト構造
KR19990021655U (ko) * 1997-11-29 1999-06-25 정몽규 꺽임 방지를 위한 추진축 구조
JP2008309245A (ja) * 2007-06-14 2008-12-25 Ntn Corp プロペラシャフト
KR20090008281U (ko) 2008-02-13 2009-08-18 주식회사 신영 용접용 턴테이블의 지그 교체장치
KR20090013220U (ko) * 2008-06-23 2009-12-31 주식회사 센트랄 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트

Patent Citations (5)

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