KR20040003832A

KR20040003832A - 자동차의 추진축용 센터 베어링

Info

Publication number: KR20040003832A
Application number: KR1020020038647A
Authority: KR
Inventors: 심중보
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-07-04
Filing date: 2002-07-04
Publication date: 2004-01-13
Also published as: KR100448821B1

Abstract

본 발명은 자동차의 추진축용 센터 베어링에 관한 것으로, 센터 베어링의 내부에 유체 감쇠 기구를 도입하여 엔진의 공회전시나 정속 주행시와 같은 가동 영역에서 발생하는 고주파 저변위의 진동에 대한 절연과, 엔진의 급가속이나 급제동과 같은 가동 영역에서 발생하는 저주파 대변위의 진동에 대한 제어를 동시에 할 수 있도록 함으로써, 엔진의 전 가동 영역에서 효과적인 진동 감쇠는 물론 센터 베어링의 내구 수명도 극대화시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차체에 고정되는 지지부재(20)상에 결합되는 브라켓(22a)의 내주면에 고정되는 러버부재(22b)와, 이 러버부재(22b)의 내주면에 고정되는 리테이너(22c)의 내주면에 고정되는 외륜(22d) 및, 이 외륜(22d)의 내주면에 볼(22f)을 매개로 상대회전이 가능한 내륜(22e)을 포함하는 센터 베어링(22)에 있어서, 상기 러버부재(22b)에는 내부 공간을 상하로 기밀 있게 분할하는 분리판(24)과, 이 분리판(24)과 이의 상부에 기밀 있게 고정된 다이아프램(26)을 매개로 폐공간을 형성하는 상부액실(28) 및, 상기 분리판(24)의 하부에서 러버부재(22b)와의 사이에서 폐공간을 형성하는 하부액실(30)을 갖춘 유체 감쇠 기구가 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 추진축용 센터 베어링{center bearing assembly for propeller shaft of vehicles}

본 발명은 자동차의 추진축용 센터 베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 추진축을 회전가능하게 지지하는 센터 베어링의 내부에 유체 감쇠 기구를 도입하여 주행중 고주파 저변위의 진동에 대한 절연과 저주파 대변위의 진동에 대한 제어를 동시에 만족시킬 수 있도록 하는 자동차의 추진축용 센터 베어링에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 추진축(Propeller Shaft)은 엔진에서 발생되어 변속기를 거친 동력을 휠허브로 전달하는 역할을 하도록 된 것인 바, 이 추진축은 전륜측 변속기의 아웃풋 샤프트와 후륜측 디퍼런셜기어와의 사이에 각기 두 개의 등속조인트를 매개로 연결되어 있는 데, 이러한 추진축은 대개 끊임없이 변동되는 엔진의 토오크를 받으면서 고속으로 회전되므로 비틀림 진동을 일으키기 쉽고, 또 축이 구부러지거나 기하학적인 중심과 질량의 중심이 일치하지 않을 때에는 휠링이라는 굽힘 진동을 일으킬 수도 있다.

즉, 상기 추진축은 엔진이 차체의 앞부분인 엔진룸내에 장착되면서 구동은 뒷쪽의 후륜에서 이루어지는 소위 앞기관 뒷바퀴 구동의 후륜구동차(FR;Front engine Rear wheel drive car)에서 구비되는 것이다.

이와 같은, 종래의 추진축은 도 1 내지 도 2에 각각 도시된 바와 같이, 변속기(10)의 출력축과 직접 연결되는 전방측 축부재(12)와, 이 전방측 축부재(12)에축이음 부재(14)를 매개로 연결됨과 더불어 후륜측 디퍼런셜 기어박스(18)와 역시 축이음 부재(14)를 매개로 연결되는 후방측 축부재(16)로 구성된다.

그리고, 상기 축이음 부재(14)와 인접한 전방측 축부재(12)에는 센터 베어링(22)이 차체와의 사이에 지지부재(20)를 매개로 고정 설치되어 있어, 이 센터 베어링(22)은 상기 추진축이 변속기(10)로부터 디퍼런셜 기어박스(18)에 이르기까지 동력의 전달중 발생되는 비틀림 진동이나 굽힘 진동을 감쇠시키게 된다.

또한, 상기 센터 베어링(22)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 전방측 축부재(12)와 후방측 축부재(16) 사이를 축이음시켜 주는 축이음 부재(14)의 후단에 인접한 부위에서 후방측 축부재(16)의 외부에 설치되는 것으로, 상기 센터 베어링(22)은 도 4에 확대하여 상세히 도시된 바와 같이, 상기 후방측 축부재(16)와 지지부재(20) 사이의 상대회전을 도모하도록 구성된다.

즉, 상기 센터 베어링(22)은 상기 지지부재(20)상에 고정되는 브라켓(22a)과, 이 브라켓(22a)의 내주면에 가류 접착되어 고정되는 러버부재(22b), 이 러버부재(22b)의 내주면에 고정되는 리테이너(22c), 이 리테이너(22c)의 내주면에 고정되는 외륜(22d) 및, 이 외륜(22d)의 내주면에 볼(22f)을 매개로 상대회전이 가능함과 더불어 상기 후방측 축부재(16)의 외주면에 면착되어 지지되는 내륜(22e)을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 러버부재(22b)는 브라켓(22a)과 리테이너(22c) 사이에서 단면이 중공형상으로 이루어는 것인 바, 상기 러버부재(22b)의 내부에는 써포트 링(22g)이 설치되어 있어 브라켓(22a)과의 지지력을 보강하도록 되어 있다.

한편, 상기와 같이 구성되는 센터 베어링(22)에서 러버부재(22b)의 재료로 이용되고 있는 고무에 대한 물성은, 엔진의 공회전시나 정속 주행시와 같은 고주파 저변위의 진동이 발생되는 경우에 있어 진동의 절연을 도모하기 위한 낮은 경도의 소프트한 재질의 요구와, 내구나 차량의 급출발과 급제동 및 변속시와 같이 승차감과 관련된 저주파 대변위의 진동이 발생되는 경우에 있어 진동에 대한 제어를 도모하기 위한 높은 경도의 리지드한 재질이 요구되는 상반적인 조건이 주어진다.

따라서, 실제차량에서는 NVH 성능과 승차감을 절충시키는 수준에서 상기 러버부재(22b)의 경도가 결정될 수 밖에 없으므로, 진동의 절연에 있어 만족스러운 결과를 얻을 수 없다.

또한, 엔진이 시동되어 고속 주행에 이르기까지 0에서 6000 RPM 정도까지의 넓은 영역에 걸쳐 가진 주파수가 존재하게 되므로, 상기 추진축의 고유 진동수와 일치하는 RPM 대역에서는 공진이 발생되어 추진축의 진동이 집중되면 상기 센터 베어링(22)의 내구가 취약하게 되는 단점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 센터 베어링의 내부에 유체 감쇠 기구를 도입하여 엔진의 공회전시나 정속 주행시와 같은 가동 영역에서 발생하는 고주파 저변위의 진동에 대한 절연과, 엔진의 급가속이나 급제동과 같은 가동 영역에서 발생하는 저주파 대변위의 진동에 대한 제어를 동시에 할 수 있도록 함으로써, 엔진의 전 가동 영역에서 효과적인 진동 감쇠는 물론 센터 베어링의 내구 수명도 극대화시킬 수 있도록 하는 자동차의 추진축용 센터 베어링을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차체에 고정되는 지지부재상에 결합되는 브라켓과, 이 브라켓의 내주면에 고정되는 러버부재, 이 러버부재의 내주면에 고정되는 리테이너, 이 리테이너의 내주면에 고정되는 외륜 및, 이 외륜의 내주면에 볼을 매개로 상대회전이 가능함과 더불어 추진축의 외주면에 면착지지되는 내륜을 포함하는 센터 베어링에 있어서, 상기 러버부재에는 내부 공간을 상하로 기밀 있게 분할하는 분리판과, 이 분리판과 이의 상부에 기밀 있게 고정된 다이아프램을 매개로 폐공간을 형성하는 상부액실 및, 상기 분리판의 하부에서 러버부재와의 사이에서 폐공간을 형성하는 하부액실을 갖춘 유체 감쇠 기구가 설치된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 자동차 추진축의 설치 상태를 도시한 측면도.

도 2는 도 1에 도시된 추진축의 개략적인 사시도.

도 3은 도 2에 도시된 추진축을 도시한 반단면도.

도 4는 도 3에 도시된 센터 베어링을 확대하여 도시한 반단면도.

도 5는 본 발명에 따른 센터 베어링을 확대하여 도시한 반단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-변속기12-전방측 축부재

14-축이음 부재16-후방측 축부재

18-디퍼런셜 기어박스20-지지부재

22-센터 베어링22a-브라켓

22b-러버부재22c-리테이너

22d-외륜22e-내륜

24-분리판26-다이아프램

28-상부액실30-하부액실

32-변위분리기34-환형통로

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 센터 베어링을 확대하여 도시한 반단면도인 바, 본 발명의 상세한 설명을 위해 종래 센터 베어링의 구성을 도시한 도 4에서와 동일한 참조부위에는 동일한 참조부호를 병기하기로 하면서, 센터 베어링이 설치되는 추진축의 구성은 도 1 내지 도 3을 각각 참고로 하여 설명하기로 한다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 자동차의 변속기(10)와 후륜측 디퍼런셜 기어박스(18) 사이의 구동력을 전달을 위해 설치되는 추진축을 차체에 대해 회전 가능하도록 고정 지지하여 구동력의 전달중 발생되는 추진축의 비틀림 진동이나 굽힘 진동을 감쇠시키는 센터 베어링(22)에 대한 것으로, 상기 센터 베어링(22)은 차체에 지지부재(20)를 매개로 회전가능하게 설치된다.

그리고, 상기 러버부재(22b)의 내부에는 유체 감쇠 기구가 내장되는 바, 이 유체 감쇠 기구는 상기 러버부재(22b)의 내부에서 횡방향으로 기밀 있게 설치되어 내부 공간을 상하로 분할하는 분리판(separator;24)과, 이 분리판(24)과 이의 상부에 기밀 있게 고정된 다이아프램(diaphragm;26)을 매개로 이들 사이에서 폐공간으로 형성된 상부액실(28) 및, 상기 분리판(24)의 하부에서 러버부재(22b)와의 사이에서 폐공간으로 형성된 하부액실(30)을 갖춘 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 하부액실(30)은 러버부재(22b)와 분리판(24) 사이의 하부 공간으로 이루어지는 것으로 주액실에 해당됨과 더불어, 이의 내부에 소정량의 유체가 봉입되고, 이 주액실을 통해 전달되는 하부 팽창 강성을 통해 상기 분리판(24)은 유체로부터 동하중을 받게 된다.

또한, 상기 상부액실(28)은 분리판(24)과 다이아프램(26) 사이의 상부 공간으로 이루어지는 것으로 보조액실에 해당되고, 상기 하부액실(30)로부터 유동되어온 유체를 저장하는 기능과 함께 상기 다이아프램(26)을 매개로 하여 약간의 상부 팽창 강성을 가지게 된다.

한편, 상기 분리판(24)에는 이의 중앙부위로 엔진의 고주파 저변위의 진동시에 내부에 봉입된 유체가 상부액실(28)과 하부액실(30) 사이로 유동가능하도록 미세한 자유 이동 간극을 두고 설치되어 상하방향으로 소정의 변위에 걸쳐 떨림 이동이 가능한 변위분리기(amplitude decoupler;32)로 이루어진 미소변위진동 제진수단과, 엔진의 저주파 대변위의 진동시에 상부액실(28)의 유체가 하부액실(30)로 유동될 때 마찰에 의한 감쇠력을 얻도록 소위 오리피스의 일종인 소정직경의 환형통로(circular track;34)로 이루어진 대변위진동 제진수단이 각각 구비되어 있다.

한편, 상기 러버부재(22b)는 브라켓(22a)과 리테이너(22c) 사이에서 단면이 중공형상으로 이루어는 것인 바, 상기 러버부재(22b)의 내부에는 써포트 링(22g)이 설치되어 있어 브라켓(22a)과의 지지력을 보강하도록 되어 있다.

이에 따라, 상기 센터 베어링(22)의 유체 감쇠 기구는 엔진의 공회전이나 정속 주행시와 같이 추진축에서 고주파 영역 또는 공진 영역에서의 저변위 진동이 발생되어 전달되는 경우에, 상기 환형통로(34) 보다 유체의 유동 저항이 작은 분리판(24)의 내부에 있는 변위분리기(32)를 통해 상기 하부액실(30)과 상부액실(28) 사이에서 유체의 유동이 이루어지게 되므로, 낮은 강성계수와 감쇠계수를 갖게 되고, 이 결과 고주파 저변위의 진동에 대한 절연 특성이 향상되어진다.

이에 반해, 상기 센터 베어링(22)의 유체 감쇠 기구는 급출발 내지 급제동시와 같이 추진축에서 저주파 영역의 대변위 진동이 발생되어 전달되는 경우에, 상기 변위분리기(32)의 자유 이동 간극이 닫히게 되므로, 상기 하부액실(30)과 상부액실(28) 사이에서 유체의 유동은 환형통로(34)를 통해 이루어져, 유체가 상기 환형통로(34)를 유동하는 동안 받게 되는 유동 저항을 통해 상기 센터 베어링(22)의 감쇠력이 커짐으로써 추진축의 저주파 대변위의 진동에 대한 제어를 하는 데 좋은 특성을 갖게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 추진축용 센터 베어링에 의하면, 상기 센터 베어링(22)내에 유체 감쇠 기구를 구비하게 되면, 고주파 저변위의 진동에 대한 절연과 저주파 대변위의 진동에 대한 제어가 동시에 가능하게 되고, 대변위 진동시 추진축의 진동이 효과적으로 감쇠되므로 구동계에 급속한 토오크 변화 등에 기인하는 쇽크 내지 져크(jerk) 등이 배제되어 승차감의 향상을 도모하게 되며, 추진축을 비롯하여 전 구동계에서 발생되는 진동이 효과적으로 제어되어 부품의 내구 수명이 연장되어 정비 비용 등의 경제적인 이점이 있게 된다.

Claims

차체에 고정되는 지지부재(20)상에 결합되는 브라켓(22a)과, 이 브라켓(22a)의 내주면에 고정되는 러버부재(22b), 이 러버부재(22b)의 내주면에 고정되는 리테이너(22c), 이 리테이너(22c)의 내주면에 고정되는 외륜(22d) 및, 이 외륜(22d)의 내주면에 볼(22f)을 매개로 상대회전이 가능함과 더불어 추진축의 외주면에 면착지지되는 내륜(22e)을 포함하는 센터 베어링(22)에 있어서,

상기 러버부재(22b)에는 내부 공간을 상하로 기밀 있게 분할하는 분리판(24)과, 이 분리판(24)과 이의 상부에 기밀 있게 고정된 다이아프램(26)을 매개로 폐공간을 형성하는 상부액실(28) 및, 상기 분리판(24)의 하부에서 러버부재(22b)와의 사이에서 폐공간을 형성하는 하부액실(30)을 갖춘 유체 감쇠 기구가 설치된 것을 특징으로 하는 자동차의 추진축용 센터 베어링.
제 1 항에 있어서,

상기 유체 감쇠 기구는 엔진의 고주파 저변위의 진동시 내부에 봉입된 유체가 상부액실(28)과 하부액실(30) 사이로 유동가능하도록 상기 분리판(24)에 미세한 자유 이동 간극을 두고서 상하방향으로 설치되어 소정의 변위에 걸쳐 떨림 이동이 가능한 변위분리기(32)로 이루어진 미소변위진동 제진수단과, 엔진의 저주파 대변위의 진동시 상기 상부액실(28)의 유체가 하부액실(30)로 유동될 때 마찰에 의한감쇠력을 얻도록 상기 분리판(24)에 형성된 환형통로(34)로 이루어진 대변위진동 제진수단을 각각 구비한 것을 특징으로 하는 자동차의 추진축용 센터 베어링.