KR20040093561A - 프로펠러 샤프트의 센터 베어링 구조 - Google Patents

프로펠러 샤프트의 센터 베어링 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프로펠러 샤프트의 센터 베어링 구조에 관한 것으로, 프로펠러 샤프트를 차체에 대해 회전가능하게 지지하는 센터 베어링의 내부에 유체봉입형 감쇠부시를 도입하여 유체의 유동에 의한 1차 댐핑 기능과 러버류의 완충재에 의한 2차 댐핑 기능을 부여함으로써, 주행중 프로펠러 샤프트로 전달되는 다양한 주파수 영역의 진동을 효과적으로 절연시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 엔진으로부터 발생된 구동력을 후방측 디퍼렌셜 장치에 전달하는 프로펠러 샤프트(10)에 설치되어 프로펠러 샤프트(10)를 통해 전달되는 진동을 감쇠시키도록 하는 센터 베어링(18)에 있어서, 상기 센터 베어링(18)은 원통형상의 하우징(18a)과, 이 하우징(18a)의 내주면에 고정됨과 더불어 유체의 유동에 의한 1차 댐핑 기능과 소재의 형상과 재질의 특성에 따른 2차 댐핑 기능을 갖는 러버부재(18b), 이 러버부재(18b)의 내주면에 고정되는 원통형상의 리테이너(18c) 및, 이 리테이너(18c)의 내주면에 설치되어 프로펠러 샤프트(10)와의 상대회전을 도모하는 아우터 레이스(18d)와 이너 레이스(18e)를 갖춘 것을 특징으로 한다.

Description

프로펠러 샤프트의 센터 베어링 구조{center bearing for propeller shaft}
본 발명은 프로펠러 샤프트의 센터 베어링 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로펠러 샤프트를 차체에 대해 회전가능하게 지지하는 센터 베어링의 구조를 변경시켜, 주행중 프로펠러 샤프트를 통해 차체로 전달되는 다양한 주파수 영역의 진동에 효과적으로 대응할 수 있도록 하는 프로펠러 샤프트의 센터 베어링 구조에 관한 것이다.
일반적으로 앞기관 뒷바퀴 구동 방식의 차량(FR;Front engine Rear wheel drive car)에 있어, 프로펠러 샤프트(Propeller Shaft)는 엔진에서 발생되어 변속기를 거친 동력을 후방의 휠 허브로 전달하는 역할을 하도록 된 것인 바, 이 프로펠러 샤프트는 전방으로 배치된 변속기의 출력축과 후방의 디퍼렌셜 장치와의 사이에서 대개 두 개의 등속 조인트를 매개로 연결되도록 설치된다.
이와 같은 프로펠러 샤프트는 주행중 엔진으로부터 끊임없이 변동되는 토오크를 전달받아 고속으로 회전되기 때문에, 비틀림 진동을 일으키기 쉬울 뿐만 아니라, 또 샤프트가 구부러지거나 기하학적인 중심과 질량의 중심이 일치하지 않을 때에는 휠링이라는 굽힘 진동을 일으킬 수도 있다.
즉, 종래 프로펠러 샤프트(10)는 도 1에 도시된 바와 같이, 변속기의 출력축(도시안됨)과 직접 연결되는 전방측 축부재(12)와, 이 전방측 축부재(12)에 축이음 부재(14)를 매개로 연결됨과 더불어 후륜측 디퍼렌셜 장치(도시안됨)와 연결되는 후방측 축부재(16)로 구성된다.
그리고, 상기 프로펠러 샤프트(10)는 센터 베어링(18)을 매개로 하여 차체에 대해 회전가능하게 설치되는 바, 이를 위해 상기 센터 베어링(18)은 축이음 부재(14)와 인접한 전방측 축부재(12)의 선단부위에서 차체와의 사이로 지지부재(20)를 매개로 고정 설치된다.
이 결과, 상기 센터 베어링(18)은 프로펠러 샤프트(10)가 변속기로부터 디퍼렌셜 장치에 이르기까지 동력을 전달하는 과정중에 발생되는 비틀림 진동이나 굽힘 진동을 감쇠시키게 된다.
한편, 종래 센터 베어링(18)은 도 2와 도 2의 A-A선 단면을 도시한 도 3에 각각 도시된 바와 같이, 전 둘레의 절반부위에 걸쳐 상기 지지부재(20)에 고정되는 원통형상의 하우징(18a)과, 이 하우징(18a)의 내주면에 가류 접착되어 고정되는 원통형상으로 단면이 곡률지게 절곡된 형태의 러버부재(18b), 이 러버부재(18b)의 내주면에 고정되는 원통형상의 리테이너(18c), 이 리테이너(18c)의 내주면에 고정되는 아우터 레이스(18d) 및, 이 아우터 레이스(18d)의 내주면에 다수개의 금속구(18f)를 매개로 상대회전이 가능함과 더불어 상기 전방측 축부재(12)의 외주면에 면착되어 지지되는 이너 레이스(18e)를 갖춘 구조로 이루어진다.
그리고, 상기 센터 베어링(18)의 러버부재(18b)에는 곡률지게 절곡된 부위의 내측에서 외측으로 상기 하우징(18a)을 향해 돌출형성된 돌기부(18g)를 일체로 갖추고 있다.
이에 따라, 상기 센터 베어링(18)은 러버부재(18b)의 단면이 곡률지도록 형성된 형상의 특징에 따른 탄성적 물성과, 상기 하우징(18a)과 돌기부(18g) 사이의 접촉에 따라 수반되는 탄성적 물성을 매개로 하여 주행중 상기 프로펠러 샤프트(10)를 통해 차체로 전달되는 진동을 감쇠시킬 수 있게 된다.
그런데, 상기와 같은 종래 센터 베어링(18)의 경우에는 프로펠러 샤프트(10)에서 발생하는 진동을 감쇠시킴에 있어, 전적으로 상기 러버부재(18b)가 가지는 형상 내지 물성적 특성에 의존할 수 밖에 없으므로, 엔진으로부터 상기 프로펠러 샤프트(10)로 전달되는 저주파 대변위의 진동이나 고주파 미소변위의 진동 등과 같이 다양한 주파수 영역의 진동에 효과적으로 대응할 수 없는 단점이 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 프로펠러 샤프트를 차체에 대해 회전가능하게 지지하는 센터 베어링의 내부에 유체봉입형 감쇠부시를 도입하여 유체의 유동에 의한 1차 댐핑 기능과 러버류의 완충재에 의한 2차 댐핑 기능을 부여함으로써, 주행중 프로펠러 샤프트로 전달되는 다양한 주파수 영역의 진동을 효과적으로 절연시킬 수 있도록 하는 프로펠러 샤프트의 센터 베어링 구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔진으로부터 발생된 구동력을 후방측 디퍼렌셜 장치에 전달하는 프로펠러 샤프트에 설치되어 프로펠러 샤프트를 통해 전달되는 진동을 감쇠시키도록 하는 센터 베어링에 있어서, 상기 센터 베어링은 원통형상의 하우징과, 이 하우징의 내주면에 고정됨과 더불어 유체의 유동에 의한 1차 댐핑 기능과 소재의 형상과 재질의 특성에 따른 2차 댐핑 기능을 갖는 러버부재, 이 러버부재의 내주면에 고정되는 원통형상의 리테이너 및, 이 리테이너의 내주면에 설치되어 프로펠러 샤프트와의 상대회전을 도모하는 아우터 레이스와 이너 레이스를 갖춘 것을 특징으로 한다.
도 1은 자동차의 프로펠러 샤프트에 센터 베어링이 설치된 상태를 도시한 사시도.
도 2는 종래 센터 베어링의 단면을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 센터 베어링의 단면을 도시한 것으로, 도 3에 대응되는 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10-프로펠러 샤프트 12-전방측 축부재
14-축이음 부재 16-후방측 축부재
18-센터 베어링 18a-하우징
18b-러버부재 18c-리테이너
18h-스토퍼 20-상부액실
22-하부액실 24-오리피스
26-보조액실 28-연통구멍
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 센터 베어링의 단면을 도시한 것으로, 도 3에 대응되는 도면인 바, 본 발명의 상세한 설명을 위해 통상적으로 센터 베어링을 매개로 지지된 프로펠러 샤프트를 도시한 도 1을 참고로 하여 설명하기로 한다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 앞기관 뒷바퀴 구동 방식의 차량(FR;Front engine Rear wheel drive car)에서 엔진으로부터 발생된 동력을 후방의 디퍼렌셜 장치로 전달하는 프로펠러 샤프트(10)에 설치되어, 주행중 프로펠러 샤프트(10)의 비틀림 내지 굽힘 진동을 감쇠시키도록 하는 센터 베어링(18)에 관한 것이다.
본 발명에 따른 센터 베어링(18)의 구조는 도 4에 도시된 바와 같으며, 이에 도시되지 않은 참조부위는 도 1을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 센터 베어링(18)은 원통형상의 하우징(18a)과, 이 하우징(18a)의 내주면에 가류 접착되어 고정됨과 더불어 유체의 유동에 의한 1차 댐핑 기능과 소재의 형상과 재질의 특성에 따른 2차 댐핑 기능을 갖는 러버부재(18b), 이 러버부재(18b)의 내주면에 고정되는 원통형상의 리테이너(18c), 이 리테이너(18c)의 내주면에 고정되는 아우터 레이스(18d) 및, 이 아우터 레이스(18d)의 내주면과 등간격을 두고 이격된 이너 레이스(18e)를 갖춘 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 이너 레이스(18e)의 내주면에는 중공형상의 프로펠러 샤프트(10)가 슬립이음방식으로 결합된다.
또한, 상기 아우터 레이스(18d)와 이너 레이스(18e) 사이에는 다수개의 금속구(도시안됨)가 설치되어 이들 사이의 상대 회전을 가능하게 해 준다.
즉, 본 발명에 따른 상기 센터 베어링(18)은 내부에 봉입된 유체의 유동에 의해 미소변위의 진동을 감쇠시키는 1차 댐핑 기능과, 소재의 형상과 재질이 가지는 물성을 매개로 대변위의 진동을 감쇠시키는 2차 댐핑 기능을 갖는 이른 바, 유체봉입형 부시의 형태로 이루어진다.
이를 위해, 상기 센터 베어링(18)의 러버부재(18b)에는 상/하측으로 각각 소정의 용적을 가짐과 더불어 내부에 유체가 봉입되도록 형성되는 중공형상의 상부액실(20)과 하부액실(22)이 구비되고, 상기 상부액실(20)과 하부액실(22) 사이에는 유동단면적이 돌연축소된 형태의 오리피스(24)가 형성되며, 상기 상부액실(20)의 양측에는 보조액실(26)이 형성되는 한편, 상기 상부액실(20)과 보조액실(26) 사이에는 연통구멍(28)이 형성되어 있다.
또한, 상기 하부액실(22)측 러버부재(18b)에는 하향돌출되어 상기 하우징(18a)의 하측 내주면과 소정의 이격거리를 두도록 배치되는 스토퍼(18h)가 일체로 형성되어 있다.
한편, 상기 하우징(18a)의 외주면에는 상기 센터 베어링(18)을 차체의 저면으로부터 소정의 거리로서 이격되어 고정될 수 있도록 하기 위한 지지부재(20)가 결합되어 있다.
따라서, 상기와 같은 구조의 센터 베어링(18)은 프로펠러 샤프트(10)의 회전에 따라 발생되는 진동에 효과적으로 대응할 수 있게 되는 바, 먼저 상기 프로펠러 샤프트(10)를 통해 미소변위의 진동이 전달되는 경우에는 상기 센터 베어링(18)의 러버부재(18b)의 상부액실(20)과 하부액실(22)내에 봉입된 유체가 이들 사이에 형성된 오리피스(24)를 통해 유동되면서 감쇠력을 발휘하게 된다.
또한, 상기 프로펠러 샤프트(10)를 통해 대변위의 진동이 상기 센터 베어링(18)으로 전달되면, 상기 러버부재(18b)의 하부액실(22)로 형성된 스토퍼(18h)는 러버부재(18b)의 수축에 따라 상기 하우징(18a)의 하측 내주면과 접촉하게 되어 수축되므로, 대변위의 진동을 효과적으로 감쇠시킬 수 있게 된다. 이 경우, 상기 상부액실(20)과 하부액실(22) 사이에서 오리피스(24)를 매개로 하는 유체의 교류도 수반됨은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 프로펠러 샤프트의 센터 베어링 구조에 의하면, 프로펠러 샤프트(10)를 차체의 저면부에 회전가능하게 지지하는 센터 베어링(18)이 유체의 유동에 의한 1차 댐핑 기능과 소재의 형상과 재질의 특성에 따른 2차 댐핑 기능을 갖춘 러버부재(18b)를 구비함에 따라, 미소변위의 진동에는러버부재(18b)에 형성된 상/하부액실(20,22) 사이로 유체의 유동에 따른 오리피스(24)의 감쇠력 부여와, 대변위의 진동에 하부액실(22)로 형성된 스토퍼(18h)의 수축에 따른 감쇠력의 부여를 구현할 수 있으므로, 상기 센터 베어링(18)은 프로펠러 샤프트(10)를 통해 전달되는 다양한 주파수 영역의 진동에 효과적으로 대응할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 엔진으로부터 발생된 구동력을 후방측 디퍼렌셜 장치에 전달하는 프로펠러 샤프트(10)에 설치되어 프로펠러 샤프트(10)를 통해 전달되는 진동을 감쇠시키도록 하는 센터 베어링(18)에 있어서,
    상기 센터 베어링(18)은 원통형상의 하우징(18a)과, 이 하우징(18a)의 내주면에 고정됨과 더불어 유체의 유동에 의한 1차 댐핑 기능과 소재의 형상과 재질의 특성에 따른 2차 댐핑 기능을 갖는 러버부재(18b), 이 러버부재(18b)의 내주면에 고정되는 원통형상의 리테이너(18c) 및, 이 리테이너(18c)의 내주면에 설치되어 프로펠러 샤프트(10)와의 상대회전을 도모하는 아우터 레이스(18d)와 이너 레이스(18e)를 갖춘 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 센터 베어링 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 러버부재(18b)는 상/하측으로 각각 소정의 용적을 가지면서 내부에 유체가 봉입되도록 형성된 중공형상의 상부액실(20) 및 하부액실(22)과, 상기 상부액실(20)과 하부액실(22) 사이에 유동단면적이 돌연축소된 형태로 형성된 오리피스(24), 상기 상부액실(20)의 양측에 형성된 보조액실(26) 및, 상기 상부액실(20)과 보조액실(26) 사이에 형성된 연통구멍(28)을 갖춘 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 센터 베어링 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부액실(22)측 러버부재(18b)에는 하향돌출되어 상기 하우징(18a)의 하측 내주면과 소정의 이격거리를 두도록 배치되는 스토퍼(18h)가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 프로펠러 샤프트의 센터 베어링 구조.
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KR101319979B1 (ko) * 2011-07-04 2013-10-31 서한산업(주) 드라이브 샤프트의 진동 감쇠장치

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