KR20110000031U - 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트에 관한 것으로, 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 등속죠인트와, 상기 컴패니언 튜브의 상기 내부격벽에 마련되어 차량의 충돌시 그 내부격벽이 컴패니언 튜브로 부터 쉽게 이탈될 수 있도록 하는 릴리프를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 고안은 종래의 스웨이징 튜브를 사용하지 않고 동일한 직경의 축으로 프로펠러 샤프트를 구현하여 전체적인 프로펠러 샤프트의 강도를 저하시키지 않으면서, 컴패니언 튜브의 내측에 릴리프 구조를 적용하여 자동차의 충돌발생시 충격을 흡수할 수 있어, 제조공정을 보다 단순화하고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

프로펠러 샤프트, 충격 흡수, 릴리프

Description

자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트{Propeller shaft having impact energy absorbing function for automobile}

본 고안은 자동차의 프로펠러 샤프트에 관한 것으로서, 특히 차량 충돌 사고시 발생하는 충격에너지를 샤프트 길이 방향으로 자체 흡수하여 충돌시 프로펠러 샤프트의 좌굴에 따른 차량의 화재와 파손을 방지하는 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트에 관한 것이다.

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.

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 충돌 사고가 발생하였을 경우에 축방향으로 작용하는 충격 에너지에 의해 첨부도면 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 흡수 기능이 부여된 프로펠러 샤프트가 많은 차량에 적용되고 있다.

프로펠러 샤프트의 충격 에너지 흡수 구조로는 스웨이징(swaging) 튜브 구조를 사용하고 있다.

도 1a는 스웨이징 튜브 구조의 프로펠러 샤프트를 나타낸 것인데, 프로펠러 샤프트(10)의 일단부 쪽에 스웨이징 공정에 의해 직경이 감소한 축관부(11)가 형성되어 있다. 따라서, 충돌 사고 발생시 도 1b에 나타난 것처럼 정상 직경으로 이루어진 부위로 축관부(11)가 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 문제 와 함께 스웨이징의 소성가공에 따른 응력 집중으로 인해 프로펠러 샤프트의 강도가 저하되는 문제가 있다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 고안이 해결하고자 하는 과제는, 프로펠러 샤프트의 전체적인 강도를 저하시키지 않으면서도, 제조공정을 단순화할 수 있는 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트를 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 고안은, 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 등속죠인트와, 상기 컴패니언 튜브의 상기 내부격벽에 마련되어 차량의 충돌시 그 내부격벽이 컴패니언 튜브로 부터 쉽게 이탈될 수 있도록 하는 릴리프를 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 고안은 종래의 스웨이징 튜브를 사용하지 않고 동일한 직경의 축으로 프로펠러 샤프트를 구현하여 전체적인 프로펠러 샤프트의 강도를 저하시키지 않으면서, 컴패니언 튜브의 내측에 릴리프 구조를 적용하여 자동차의 충돌발생시 충격을 흡수할 수 있어, 제조공정을 보다 단순화하고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 고안이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 고안의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 고안 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트의 바람직한 실시예에 따른 일부 단면구성도이다.

도 2에 나타난 바와 같이, 본 실시예에 따른 프로펠러 샤프트의 주요 구성 요소는, 제1샤프트 본체(100) 및 제2샤프트 본체(200)와, 상기 제1샤프트 본체(100)와 제2샤프트 본체(200)를 연결하는 중앙연결부(300)를 포함하여 구성되며, 그 중앙연결부는 제1샤프트 본체(100)에 결합되어 차량의 충돌시 충격을 흡수하는 컴패니언 튜브(310), 상기 컴패니언 튜브(310)와 상기 제2샤프트 본체(200)를 회전가능하게 연결 및 지지하는 등속죠인트(320), 상기 등속죠인트(320)으로의 이물 침투를 방지하는 주름관(330)을 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 프로펠러 샤프트의 구조와 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 본 고안은 등속죠인트(320)에 의해 상호 연결되는 제1샤프트 본체(100)와 제2샤프트 본체(200)를 포함하며, 그 제1샤프트 본체(100)에 등속죠인트(320)을 고정하기 위한 컴패니언 튜브(310)를 포함한다.

상기 컴패니언 튜브(310)의 형상은 일측단이 제1샤프트 본체(100)에 접합되도록 제1샤프트 본체(100)의 직경과 동일직경으로 마련되고, 타측단은 상기 일측단의 직경보다는 더 큰 직경을 가지며 상기 등속죠인트(320)의 체결을 위한 체결공(312)들이 마련되는 본체(311)와, 상기 본체(311)의 내측 중앙부에 위치하는 내부격벽(313)과, 상기 내부격벽(313)과 본체(311)의 경계부분에 마련된 릴리프(314, relief)를 포함하여 구성된다.

상기 컴패니언 튜브(310)는 제1샤프트 본체(100)와 제2샤프트 본체(200)를 회전가능하게 연결하는 등속죠인트(320)을 결합하기 위한 것으로, 프로펠러 샤프트의 중량 증가를 최소화 하기위하여 중앙에 통공이 마련된 형태이다.

그러나 그 통공에 의해 컴패니언 튜브(310)의 그리이스 이탈을 방지하기 위하여 그 컴패니언 튜브(310)의 내측 중앙부에는 내부격벽(313)이 마련되어 있다.

이러한 내부격벽(313)에 의해 그리이스 이탈을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 상기 컴패니언 튜브(310)의 내부격벽(313)에는 릴리프(314)가 마련되어 있다. 상기 컴패니언 튜브(310)의 본체(311)와 내부격벽(313) 사이 경계면의 일측에 형성된 릴리프(314)는 실질적으로 내부격벽(313)의 두께를 줄이는 홈이며 차량의 충돌시 그 릴리프(314)의 형성에 의한 축방향으로의 강성약화에 의해 상기 본체(311)와 내부격벽(313)이 서로 쉽게 분리될 수 있다.

이는 차량의 충돌시 상기 등속죠인트(320)의 내륜측에 결합된 제2샤프트 본체(200)가 제1샤프트 본체(100) 측으로 밀려 들어오면서 상기 주변에 릴리프(314)가 형성된 내부격벽(313)에 충돌하면서 그 내부격벽(313)이 본체(311)로부터 이탈되고, 그 제2샤프트 본체(200)는 제1샤프트 본체(100)측으로 더 밀려 들어갈 수 있게 되며, 따라서 완충작용을 하게 된다.

상기 릴리프(314)는 내부격벽(313)에 홈을 형성하는 것으로, 그 공정이 종래의 스웨이징 방법에 비하여 현저하게 단순화된 공정이며, 따라서 제조비용을 절감할 수 있게 된다.

또한 스웨이징 방법을 사용하지 않음으로써 프로펠러 샤프트의 직경을 균일하게 할 수 있어, 그 프로펠러 샤프트의 강성 저하를 방지하면서도, 충분한 충돌 흡수 구조를 가질 수 있게 된다.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 고안에 따른 상기 릴리프의 형성예이다.

도 3a는 릴리프(314)가 상기 내부격벽(313)과 본체(311)의 경계부분 전체에 음각되어 형성되어 있는 것이며, 도 3b는 릴리프(314)가 내부격벽(313)과 본 체(311)의 사이에서 소정의 간격씩 이격되어 음각된 것이다.

이와 같은 릴리프(314)의 구조 차이는 충돌의 발생시 제2샤프트 본체(200)가 상기 내부격벽(313)에 충돌할 때의 충격량에 대한 내부격벽(313)의 이탈여부를 조절하기 위한 것으로, 도 3b의 경우가 더 큰 충격량에 의해 내부격벽(313)의 이탈이 일어나게 된다.

도 4a 및 도 4b는 본 고안에 따른 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트의 변형 전과 변형 후의 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 차량의 충돌시 상기 등속죠인트(320)의 내륜측에 결합된 제2샤프트 본체(200)가 제1샤프트 본체(100) 측으로 밀려 들어오면서 상기 주변에 릴리프(314)가 형성된 내부격벽(313)에 충돌하면서 그 내부격벽(313)이 본체(311)로부터 이탈되고, 그 제2샤프트 본체(200)는 제1샤프트 본체(100)측으로 더 밀려 들어갈 수 있게 되며, 따라서 완충작용을 할 수 있게 된다.

이상에서는 본 고안을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 고안은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1a와 도 1b는 각각 종래 스웨이징 튜브 구조의 프로펠러 샤프트와 A부의 변형 상태를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 고안 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트의 단면 구성도이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 고안에 따른 상기 릴리프의 형성예이다.

도 4a와 도 4b는 각각 본 고안의 실시예에 따른 프로펠러 샤프트의 변형 전·후 상태를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100:제1샤프트 본체 200: 제2샤프트 본체

300:중앙연결부 310:컴패니언 튜브

311:본체 312:체결공

313:내부격벽 314:릴리프

320:등속죠인트 330:주름관

Claims (3)

1. 직경이 일정한 제1샤프트 본체 및 제2샤프트 본체;

   상기 제1샤프트 본체에 결합되며 내부격벽을 포함하는 컴패니언 튜브;

   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 포함하는 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 릴리프는 상기 내부격벽의 일면에 마련된 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 릴리프는 상기 내부격벽과 컴패니언 튜브의 경계면 전체에 음각된 것이거나, 소정의 간격을 두고 반복적으로 음각된 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수 기능을 가진 프로펠러 샤프트.

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