KR102103893B1 - 충돌하중 흡수 기능을 갖는 프로펠러 샤프트용 등속조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충돌하중 흡수 기능을 갖는 프로펠러 샤프트용 등속조인트에 관한 것으로서, 차량의 충돌 발생시 축방향 길이변화를 통하여 충격을 충분히 흡수해서 승객의 안전을 확보하고 충돌에 대한 안전규제를 만족할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.
내면에 복수의 그루브가 형성되며 프론트튜브의 단부에 접합되는 외륜, 상기 외륜 내부에 수용되며 외면에 복수의 그루브가 마련되는 내륜, 상기 외측 그루브와 상기 내측 그루브 사이의 공간에 수용되어 이동하며 상기 외륜과 상기 내륜 사이에서 힘을 전달하는 복수의 볼, 상기 외륜과 내륜 사이에 위치되어 상기 볼들의 이탈을 방지하도록 윈도우가 웹 사이에 형성되는 케이지, 일단부가 상기 내륜의 내측으로 관통된 상태로 결합되고, 타측은 리어튜브와 각각 결합되어 회전력을 전달하는 스터브 샤프트와, 일정량 이상의 충격 발생시 적어도 내륜과 스터브 샤프트가 프론트 튜브의 내측 축방향으로 변위될 수 있도록 케이지의 파단을 유발하는 케이지 취약부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 충돌하중 흡수 기능을 갖는 프로펠러 샤프트용 등속 조인트를 제공한다.

Description

충돌하중 흡수 기능을 갖는 프로펠러 샤프트용 등속조인트{Constant velocity joint for propeller shaft with impact load absorption}

본 발명은 충돌하중 흡수 기능을 갖는 프로펠러 샤프트용 등속조인트에 관한 것으로서, 차량의 충돌 발생시 축방향 길이변화를 통하여 충격을 충분히 흡수해서 승객의 안전을 확보하고 충돌에 대한 안전규제를 만족할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.

일반적으전륜 구동의 4WD 차량 및 로 후륜 구동 차량에 설치되는 프로펠러 샤프트는 엔진과 변속기로 이루어진 파워트레인의 구동력을 리어액슬까지 원활하게 전달하는 동력전달장치로서, 원활한 토크 전달을 위해 충분한 비틀림 강도를 확보하고 있어야 하고, 축방향으로 길이가 길기 때문에 충분한 굽힘 강성을 확보하고 있어야 한다.

이와 같은 기본적인 특성 이외에 최근에는 충돌에 대한 안전규제에 의해 충돌사고 발생시 축방향 길이변화를 충분히 흡수해서 승객 상해치를 경감시키도록 요구하고 있다.

종래, 프로펠러 샤프트(10)는 도1에서와 같이 변속기(2)와의 결합을 위한 프론트커플링(11), 상기 프론트커플링(11)과 결합된 프론트요크(12), 상기 프론트요크(12)와 결합된 프론트튜브(13), 유니버설조인트(14)를 매개로 연결된 리어튜브(15), 상기 리어튜브(15)와 결합된 리어요크(16), 리어액슬(3)과의 결합을 위한 리어커플링(17)을 포함한 구성으로 되어 있다.

여기서, 상기 프론트튜브(13)는 스웨이징(swaging) 공법에 의해 가공된 직경변화부(13a)를 구비한 구성으로, 이 직경변화부(13a)를 기준으로 프론트요크(12)쪽으로 연장된 소경부(13b) 및 유니버설조인트(14)쪽으로 연장된 대경부(13c)로 구분된다.

소경부(13b)는 대경부(13c)보다 직경이 작게 형성된 부위이고, 상기 소경부(13b)와 대경부(13c)를 상기 직경변화부(13a)가 연결하는 구조이다.

따라서, 충돌사고시 발생한 충돌에너지가 파워트레인을 통해 프로펠러 샤프트(10)로 전달되면, 직경변화부(13a)가 변형되면서 소경부(13b)가 대경부(13c)속으로 삽입되는 변형이 발생되고, 이와 같은 소경부(13b)의 이동에 의해 프로펠러 샤프트(10)는 충돌에너지를 흡수하도록 구성되어 있었다.

그러나, 종래의 프로펠러 샤프트(10)는 소경부(13b)와 대경부(13c)의 직경차이가 크지 않기 때문에 소경부(13b)의 후방 이동량이 적게 되므로, 이로 인해 높은 붕괴하중으로 축방향 길이변화가 충분하지 않아서 충돌에너지를 충분히 흡수할 수 없다.

특히, 차량의 큰 감가속도로 인해 승객이 받는 상해치가 커지는 문제가 있었던 것이다.

이러한 단점을 해소하기 위해서는 소경부(13b)와 대경부(13c)의 직경차이를 크게 하기 위해 소경부(13b)의 직경을 줄이거나 또는 대경부(13c)의 직경을 크게 하는 방안이 있다.

그러나, 직경에 변화를 주면 기본적인 강도에 변화가 생기거나, 중량 및 주변 부품과의 패키지에 따른 새로운 문제가 발생하게 된다.

또한, 소경부(13b)의 후방 이동량을 키우기 위해 재료의 물성을 변경해서 붕괴하중을 낮추는 방안도 있지만, 이 경우 프로펠러 샤프트(10)의 기본 강도를 저하시키는 원인이 된다.

따라서, 종래의 프로펠러 샤프트(10)는 충돌사고 발생시 높은 붕괴하중으로 인해 축방향 길이변화가 충분하지 못하고, 이로 인해 충격을 충분히 흡수할 수 없어서 승객 상해치를 가중시키게 되므로, 고객의 요구 스펙인 정적하중과 동적하중 및 압축 스트로크(stroke) 모두를 만족하지 못하고 있다.

대한민국 공개 특허공보 제10-2017-0030695호(공개일자 2017년03월20일) 대한민국 등록 특허공보 제10-1428316호(등록일자 2014년08월01일)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량 충돌시 축방향 길이 변화를 유도해서 충돌 에너지를 충분히 흡수하여 운전자의 충격 및 상해를 감소시켜 안정성을 대폭 향상시킬 수 있는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 고객의 요구 스펙과 충돌에 대한 안전규제를 모두 만족할 수 있도록 한 프로펠러 샤프트용 등속조인트를 제공하는데 다른 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내면에 복수의 그루브가 형성되며 프론트튜브의 단부에 접합되는 외륜, 상기 외륜 내부에 수용되며 외면에 복수의 그루브가 마련되는 내륜, 상기 외측 그루브와 상기 내측 그루브 사이의 공간에 수용되어 이동하며 상기 외륜과 상기 내륜 사이에서 힘을 전달하는 복수의 볼,상기 외륜과 내륜 사이에 위치되어 상기 볼들의 이탈을 방지하도록 윈도우가 웹 사이에 형성되는 케이지, 일단부가 상기 내륜의 내측으로 관통된 상태로 결합되고, 타측은 리어튜브와 각각 결합되어 회전력을 전달하는 스터브 샤프트와, 일정량 이상의 충격 발생시 적어도 내륜과 스터브 샤프트가 프론트 튜브의 내측 축방향으로 변위될 수 있도록 케이지의 파단을 유발하는 케이지 취약부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 충돌하중 흡수 기능을 갖는 프로펠러 샤프트용 등속 조인트를 제공한다.

또한, 본 발명에서 상기 케이지 취약부는 케이지의 웹부분에 오목하게 노치가 파여져서 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노치는 웹의 폭이 가장 얇아지는 중앙부에 성형되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 케이지 취약부는 케이지의 웹의 형성방향의 직교 방향에 위치하는 케이지의 전방 또는 후방의 살대 부분 중 적어도 한 부분 이상에 노치 형태로 형성되며, 각 윈도우의 전방 또는 후방 테두리 내면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 노치는 창부분의 좌우 양쪽에 각각 성형되는 것을 특징으로 한다.

창부분의 일측에 형성되는 상기 노치와 타측에 형성되는 노치는 서로 소정의 경사각도을 유지하도록 어긋난 위치로 성형되는 것을 특징으로 한다.

외륜 내부에 형성되는 실 플레이트 및 실 플레이트에 형성되어 스터브 샤프트가 상기 실 플레이트에 일정량 이상의 충격을 가하는 경우, 실 플레이트의 파단을 유발하는 외륜 취약부를 더 포함하되, 상기 외륜 취약부는 실 플레이트의 가장 외측으로 둘레를 따라 살의 두께가 가장 얇아지도록 오목부를 마련하고, 중앙 위치로 상기 스터브 샤프트가 접촉되도록 마련된 지지부와 오목부 사이로 내륜에 접촉되는 돌출부가 구비되는 것을 특징으로 한다.

외륜 내부에 형성되는 실 플레이트 및 실 플레이트에 형성되어 스터브 샤프트가 상기 실 플레이트에 일정량 이상의 충격을 가하는 경우, 실 플레이트의 파단을 유발하는 외륜 취약부를 더 포함하되, 상기 외륜 취약부는 프레이트 실의 가장 외측으로 둘레를 따라 살의 두께가 가장 얇아 지도록 오목부를 마련하고, 이 오목부로부터 완만한 곡면으로 돌출되어 스터브 샤프트가 접촉되도록 돌출곡면부가 성형되는 것을 특징으로 한다.

외륜 내부에 형성되는 실 플레이트 및 실 플레이트에 형성되어 스터브 샤프트가 상기 실 플레이트에 일정량 이상의 충격을 가하는 경우, 실 플레이트의 파단을 유발하는 외륜 취약부를 더 포함하되, 상기 외륜 취약부는 실 플레이트의 두께가 얇아지도록 복수의 슬롯들이 중심으로부터 방사상으로 파여지는 것을 특징으로 한다.

상기 슬롯은 중심으로부터 방사상으로 복수개가 균등 간격으로 마련되는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면 차량 충돌시 볼을 통해 내륜을 구속하고 있는 케이지를 파단시킴과 아울러, 등속 조인트의 내부 밀폐 상태를 유지하고 있는 외륜의 실 플레이트를 파손시키면서 축방향 하중을 흡수하여 운전자의 충격 및 상해를 감소시켜 안정성을 대폭 향상시킬 수 있다.

따라서, 자동차 제조사의 요구 스펙과 충돌에 대한 안전규제를 모두 만족할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 프로펠러 샤프트의 구성을 보인 정면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 등속 조인트가 프론트 허브의 단부측에 장착된 상태를 보인 단면도이다.
도 3는 본 발명에 의한 프로펠러 샤프트용 등속조인트의 부품들이 차량 충돌로 파단되면서 프론트 허브의 내부로 이동된 상태를 예시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 상태를 절단하여 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 케이지를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 A부분 확대도이다.
도 7은 도 5의 정면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 케이지의 다른 실시예 구성을 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시한 케이지의 정면도이다.
도 10은 본 발명에 의한 등속조인트의 외륜 구성의 제1실시예를 도시한 단면도이다.
도 11는 본 발명에 의한 외륜 구성의 제2실시예를 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명에 의한 외륜 구성의 제3실시예를 도시한 단면도이다.
도 13은 도 12의 측면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도1에서 도시한 바와 같이 통상의 프로펠러 샤프트는 변속기와의 결합을 위한 프론트커플링(11), 상기 프론트커플링(11)과 결합된 프론트요크(12), 상기 프론트요크(12)와 결합된 프론트튜브(13), 유니버설조인트(14)를 매개로 연결된 리어튜브(15), 상기 리어튜브(15)와 결합된 리어요크(16), 리어액슬(3)과의 결합을 위한 리어커플링(17)을 포함한 구성으로 되어 있다.

한편, 프론트튜브(13)와 리어튜브(15) 사이에는 본 발명에 의한 등속조인트가 개재되어 회전축의 각도가 서로 조건에서도 회전동력(토크) 전달이 이루어질 수 있도록 한다.

즉, 도면에서와 같이 대략 컵(cup) 형상으로 프론트튜브(13)와 연결되는 외륜(20)과, 외륜(20)의 내부에 마련되는 내륜(30)과, 외륜(20)과 내륜(30) 사이에 마련되는 복수의 볼(40)들을 지지하여 볼(40)이 등속 평면을 유지하도록 돕는 케이지(50)를 포함한다.

볼(40)은 통상 6-8개 사이로 마련되어 있다.

외륜(20)의 내면에는 볼(40)의 수량에 대응되는 수량의 그루브(21)가 마련되고, 프론트튜브(13)와는 면접촉 상태로 주로 마찰열에 의한 융착방법으로 접합이 이루어지게 된다.

그리고, 내륜(30)의 외면에도 볼(40)의 수량에 대응되며, 외륜(20)의 그루브(21)에 대향되는 그루브(31)가 마련된다.

한편, 내륜(30)에는 스터브 샤프트(60)와의 결합력을 향상시키기 위해 일단으로 슬리브가 더 연장 성형될 수도 있다.

내륜(30)의 내경에는 세레이션 또는 스플라인 치형이 마련되어 스터브 샤프트(60)의 단부에 마련된 치형과 결합된다.

이와 같은 구성에서 상기 프론트튜브(13)으로부터 동력이 전달되면, 후술하는 외륜(20), 볼(40) 및 내륜(30)을 거쳐서 스터브 샤프트(60)를 통해 리어튜브(15)로 동력이 전달되며, 등속 상태로 동력이 전달된다.

도2 및 도3을 참조하면, 상기 외륜(20)과 내륜(30) 사이에 케이지(50)가 배치되며, 상기 케이지(50)에는 볼(40)들이 수용되며 상기 볼(40)의 이탈을 방지하는 윈도우(51)가 웹(web)(52) 사이에 일정간격으로 마련된다.

상기 볼(40)들은 외륜(20)의 그루브(21)와 내륜(30)의 그루브(31)들 사이의 공간에 각각 수용되며, 나아가 상기 케이지(50)의 윈도우(51)에 의해 이탈이 방지되도록 구속된다.

한편, 상기 외륜(20)의 일측 단부에는 내륜(30)의 슬리브 및 스터브 샤프트(60)의 끝단면과 약간의 거리를 유지한 상태로 실 플레이트(22)가 일체로 마련되어 있다.

그리고, 이 실 플레이트(22)의 반대편에는 스터브 샤프트(60)의 중간 위치로 밴드로 고정되는 부트(61)와, 이 부트(61)를 감싼 상태로 외륜(20)의 선단부 외측으로 커버부재(62)가 결착되어 있다.

따라서, 등속조인트의 내부를 밀폐하여 이물질 유입을 차단함과 아울러, 그 내부로 채워지는 그리스의 누유를 방지하게 된다.

내륜(30)에 일체로 연장성형된 슬리브의 내경으로 결합되는 스터브 샤프트(60) 사이에는 한개 또는 복수의 스냅링(63)이 설치되어 축방향으로의 슬립을 방지하게 되어 있다.

도5는 본 실시예에 따른 케이지(50)의 사시도이고, 도6은 도5의 A부분을 확대하여 사시도로 도시하고 있다.

도7은 본 실시예에 따른 케이지(50)의 정면도를 도시하고 있다.

도면을 참조하면 상기 케이지(4는 외륜(20)과 내륜(30) 사이에 배치되도록 내경에는 외부를 향해 볼록한 단면 형상의 곡선부를 갖고 있으며, 볼(40)의 이탈을 방지하도록 윈도우(51)가 웹(52) 사이로 일정간격으로 트여져 있다.

케이지(50)는 윈도우(51) 위치로 끼워지는 볼(40)들에 의해 외륜(20)의 내측에서 실질적으로 볼(40)과 내륜(30)의 위치를 구속하고 있다.

본 발명은 차량 충돌에 의해 강한 압력이 가해질 때 상기 외륜(20) 및 케이지(50)에 파단이 용이하게 발생하도록 외륜 취약부(70)와 케이지 취약부(80)가 상기 외륜(20) 및 케이지(50)에 각각 마련되는 것을 특징으로 한다.

도5 내지 도7은 본 발명에 따른 케이지 취약부(80)의 제1-1실시예를 도시하고 있다.

즉, 상기 케이지 취약부(80)는 케이지(50)의 웹(52) 부분 양쪽에 각각 노치(81)가 오목하게 파여져, 강한 충격이 발생되면 노치(81)에 의해 케이지(50)가 파단될 수 있도록 하는 것이다.

통상적으로 볼(40)들을 수용하기 위해 형성되는 윈도우(51)는 도면에서와 같이 케이지(50)의 둘레를 따라 장타원 형상으로 뚫어지게 되며, 장타원의 중심 위치에서 웹(52)의 폭이 가장 얇게 성형된다.

따라서, 각 웹(52)들의 가장 얇은 폭을 유지하고 있는 윈도우(51)의 장축 중심선 위치에 노치(81)가 위치되는 경우 가장 취약해져서 충돌이 발생될 때 쉽게 케이지(50)가 파단될 수 있다.

여기서, 노치(81)는 도면에서와 같이 반원 단면 형상으로 성형될 수 있다.

또, 삼각형 단면 형상으로 웹(52)을 향해 예리한 삼각 꼭지부가 향하도록 성형되면 웹(52)이 더 취약해질 수도 있다.

이 노치(81)는 웹(52)의 일측면에만 오목하게 성형하는 경우 보다는, 각각의 웹(52)들 양쪽면에 모두 성형하는 것이 효과적이다.

도8 및 도9는 본 발명에 따른 케이지 취약부(80)의 1-2 실시예를 도시하고 있다.

이 실시예는 도면에서와 같이 각 윈도우(51)들 사이에 형성되는 웹(52) 부분이 아닌, 웹(52)의 형성방향의 직교 방향에 위치하는 위치하는 케이지(50)의 전방 및 후방의 살대 부분에 각각 노치(81)가 형성되되, 노치(81)는 각 윈도우(51)의 전방 및 후방 테두리 내면에 형성되는 것이 바람직하다.

즉 스터브 샤프트(60)의 축 길이 방향으로 어느 한쪽면으로 한개 또는 양쪽면에 각각 노치(81)가 오목하게 파여지게 된다.

이 노치(81)는 윈도우 부분의 일측면에만 오목하게 성형하는 경우 보다는, 각각의 윈도우 부분 양쪽면에 모두 성형하는 것이 더 효과적이다.

그리고, 윈도우 부분의 일측에 형성되는 노치(81)와, 타측 반대쪽에 형성되는 노치(81)는 서로 소정의 경사각도(a)을 유지하도록 서로 어긋난 위치로 성형되는 것이 바람직 하다.(도 9 참조)

실험에 의하면, 일반적으로 차량 충돌이 발생될 때 그 하중 방향은 일직선이 아니고 비틀리면서 작용된다.

따라서, 1-2 실시예와 같이 윈도우(51)의 스터브 샤프트(60) 축방향으로 노치(81)가 성형될 때 서로 엇갈리게 경사지는 위치로 성형하는 것이 파단 성향으로 볼 때 가장 우수한 효과를 얻을 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 케이지 취약부(80)와 아울러 외륜 취약부(70)를 포함하여 구성되어 있다.

외륜(20)은 도면에서와 같이 대략 컵(cup) 형상으로 일단은 프론트튜브(13)와 마찰 용접 등으로 연결되고, 내부에는 볼(40)의 수량에 대응되는 수량의 그루브(21)가 오목하게 마련되어 있다.

그리고, 상기 외륜(20)의 일측 단부에는 내륜(30)의 슬리브 및 스터브 샤프트(60)의 끝단면과 약간의 거리를 유지한 상태로 실 플레이트(22)가 개구부를 막도록 되어 있다.

실 플레이트(22)에 의해 정상 상태에서는 등속조인트의 내부 공간을 밀폐상태로 유지될 수 있도록 하고, 허용 강도 이상으로 강한 충돌이 발생되면 실 플레이트(22)에 마련된 외륜 취약부(70)가 파단되거나, 외륜(20)과 분리되어 프론트 튜브 내측으로 이동함으로써 등속조인트의 내부 구성부품들이 프론트 튜브(13)의 내측으로 이동되면서 충돌에너지를 흡수할 수 있게 된다.

도10은 외륜 취약부(70)에 따른 2-1 실시예를 종단면도로 도시하고 있다.

도면에서와 같이 상기 외륜(20)의 일측 개구부를 밀폐하고 있는 실 플레이트(22)의 가장 외측으로 둘레를 따라 살의 두께가 가장 얇아지도록 오목부(71)를 오목하게 성형한다.

또, 실 플레이트(22)의 중앙 위치에는 내륜(30)의 내경부에 삽입된 상기 스터브 샤프트(60)의 끝단부가 접촉하거나 수용되는 지지부(72)가 마련되어 있다.

이때 이 지지부(72)의 살 두께는 오목부(71)의 살 두께보다는 더 두껍게 성형되어 강한 충돌이 발생될 때는 실 플레이트(22)의 가장 외측 끝단에 위치되는 오목부(71)의 위치에서 파단이 이루어질 수 있게 된다.

그리고,상기 오목부(71)와 지지부(72)의 사이로는 내륜(30)의 끝단면이 접촉되는 돌출부(73)가 오목부(71)의 반대 방향으로 돌출되게 성형된다.

따라서, 차량 충돌에 의해 강한 충격이 전달되면 우선 케이지 취약부(80)가 파단되면서 볼(40)들은 자유로운 위치로 흩어지게 되고, 케이지(50)에 의해 구속되어 있던 내륜(30)과, 내륜(30)의 내경에 스냅링(63)으로 결합된 스터브 샤프트(60)가 동시에 강하게 실 플레이트(22)에 충돌하면서 외륜 취약부(70)를 위해 마련된 오목부(71) 위치에서 파단이 이루어진다.

오목부(71) 위치에서 실 플레이트(22)가 파단되면 내륜(30)과 스터브 샤프트(60) 및 파손된 케이지(50)의 일부, 그리고 부트(61) 등이 프론트튜브(13)의 내경을 향해 이동되면서 충돌에너지를 충분히 흡수할 수가 있게 된다(도3 및 도4 참조).

이때 외륜 취약부(70)가 파단되면서 내륜(30)과 스터브 샤프트(60)의 이동되는 거리(L)는 적어도 150 mm 이상을 유지하도록 설계된다.

도11은 외륜 취약부(70)에 따른 2-2 실시예를 종단면도로 도시하고 있다.

즉, 도면에서와 같이 상기 외륜 취약부(70)는 실 플레이트(22)의 가장 외측으로 둘레를 따라 살의 두께가 가장 얇아 지도록 오목부(71)를 마련하고, 이 오목부(71)로부터 완만한 곡면으로 돌출되어 주로 스터브 샤프트(60)가 접촉되도록 돌출곡면부(74)가 성형된다.

이 실시예의 구성에 의해, 돌출곡면부(74)의 전체적인 살 두께는 오목부(71)의 살 두께보다는 더 두껍게 성형되어 강한 충돌이 발생될 때는 실 플레이트(22)의 가장 외측 끝단에 위치되는 오목부(71)의 위치에서 파단이 이루어질 수 있게 된다.

따라서, 차량 충돌에 의해 강한 충격이 전달되면 우선 케이지 취약부(80)가 파단되면서 볼(40)들은 자유로운 위치로 흩어지게 되고, 케이지(50)에 의해 구속되어 있던 내륜(30)과, 내륜(30)의 내경에 스냅링(63)으로 결합된 스터브 샤프트(60)가 동시에 강하게 실 플레이트(22)에 충돌하면서 외륜 취약부(70)를 위해 마련된 오목부(71) 위치에서 파단이 이루어지게 된다.

오목부(71) 위치에서 실 플레이트(22)가 파단되면 내륜(30)과 스터브 샤프트(60) 및 파손된 케이지(50)의 일부, 그리고 부트(61) 등이 프론트튜브(13)의 내경을 향해 이동되면서 충돌에너지를 충분히 흡수할 수가 있게 된다.

이때 외륜 취약부(70)가 파단되면서 내륜(30)과 스터브 샤프트(60)의 이동되는 거리(L)는 적어도 150 mm 이상을 유지하도록 설계된다.

도12 및 도13은 외륜 취약부(70)에 따른 2-3 실시예를 종단면도로 도시하고 있다.

즉, 실 플레이트(22)의 전체 두께는 일정하게 성형되고, 상기 외륜 취약부(70)를 위해 실 플레이트(22)의 두께가 얇아지도록 복수의 슬롯(75)들이 중심으로부터 방사상으로 파여지게 된다.

도13은 슬롯(75)이 형성된 상태의 외륜(20)의 우측면도를 도시하고 있다.

도면에서와 같이 상기 슬롯(75)은 중심으로부터 방사상으로 4개 내지 8개가 균등 간격으로 마련된다.

슬롯(75)의 갯수가 늘어날 수록 취약해져서 충돌 허용 강도가 낮아지게 된다.

따라서, 차량 충돌에 의해 강한 충격이 전달되면 우선 케이지 취약부(80)가 파단되면서 볼(40)들은 자유로운 위치로 흩어지게 되고, 케이지(50)에 의해 구속되어 있던 내륜(30)과, 내륜(30)의 내경에 스냅링(63)으로 결합된 스터브 샤프트(60)가 동시에 강하게 실 플레이트(22)에 충돌하면서 외륜 취약부(70)를 위해 마련된 슬롯(75) 위치에서 파단이 발생한다.

이 슬롯(75)들 위치에서 실 플레이트(22)가 파단되면 내륜(30)과 스터브 샤프트(60)가 밀고 나가면서 마치 꽃봉우리가 펼쳐지듯이 실 플레이트(20)가 변형되고, 파손된 케이지(50)의 일부, 그리고 부트(61) 등이 프론트 튜브(13)의 내경을 향해 이동되면서 충돌에너지를 충분히 흡수할 수가 있게 된다.

이때 외륜 취약부(70)가 파단되면서 내륜(30)과 스터브 샤프트(60)의 이동되는 거리(L)는 적어도 150 mm 이상을 유지하도록 설계된다.

이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.

도2는 충돌사고가 발생하기 전의 정상상태 상황을 종단면도로 도시하고 있다.

도3 및 도4는 충돌사고가 발생했을 때 충격흡수구조가 작동한 상태를 단면도와 사시도로 각각 도시하고 있다.

즉, 충돌사고시 발생한 충돌에너지가 파워트레인을 통해 프로펠러 샤프트로 전달되면, 프론트튜브(13)가 있는 후방으로 이동하려는 힘을 받게 된다.

이때, 상기한 케이지 취약부(80)와 외륜 취약부(70)가 순차적으로 파단을 일으키면서 프론트튜브(13)가 후방으로 이동하면서 충격을 흡수한다.

본 발명의 실시예를 통해서 프론트튜브(53)가 후방으로 이동한 거리(L)는 적어도 150 mm 이상을 유지하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트는 충돌사고시 프론트 샤프트를 포함한 프론트튜브(13)의 후방 이동량이 크고, 이로 인해 축방향 길이변화를 충분히 유도할 수 있게 됨으로써 충돌에너지를 충분히 흡수할 수 있게 되며, 특히 차량의 감가속도를 감소시킬 수 있게 됨으로써 승객이 받는 상해치를 크게 경감시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

13 - 프론트튜브 20 - 외륜
30 - 내륜 40 - 볼
50 - 케이지 51 - 윈도우
52 - 웹 60 - 스터브 샤프트
70 - 외륜 취약부 71 - 오목부
72 - 지지부 73 - 돌출부
74 - 돌출곡면부 75 - 슬롯
80 - 케이지 취약부 81 - 노치

Claims (10)

1. 내면에 복수의 그루브가 형성되며 프론트튜브의 단부에 접합되는 외륜,
   상기 외륜 내부에 수용되며 외면에 복수의 그루브가 마련되는 내륜,
   상기 외륜의 그루브와 상기 내륜의 그루브 사이의 공간에 수용되어 이동하며 상기 외륜과 상기 내륜 사이에서 힘을 전달하는 복수의 볼,
   상기 외륜과 내륜 사이에 위치되어 상기 볼들의 이탈을 방지하도록 윈도우가 웹 사이에 형성되는 케이지,
   일단부가 상기 내륜의 내측으로 관통된 상태로 결합되고, 타측은 리어튜브와 각각 결합되어 회전력을 전달하는 스터브 샤프트와,
   일정량 이상의 충격 발생시 적어도 내륜과 스터브 샤프트가 프론트 튜브의 내측 축방향으로 변위될 수 있도록 케이지의 파단을 유발하는 케이지 취약부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 충돌하중 흡수 기능을 가지며,
   상기 케이지 취약부는 케이지의 웹의 형성방향의 직교 방향에 위치하는 케이지의 전방 및 후방의 살대 부분에 노치 형태로 형성되며,
   상기 노치는 창부분의 양쪽에 각각 성형되고,
   창부분의 일측에 형성되는 상기 노치와 타측에 형성되는 노치는 서로 소정의 경사각도을 유지하도록 어긋난 위치로 성형되는 것을 특징으로 하는 충돌하중 흡수 기능을 갖는 프로펠러 샤프트용 등속 조인트.
   
   
   
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