KR20150050398A - 댐퍼를 갖는 프로프샤프트 조립체 - Google Patents

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마이클 보이트
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Abstract

본 발명에 따른 프로프샤프트 조립체는 튜브형 부재, 튜브형 부재의 양쪽 단부에 커플링되는 제1 및 제2 단부 연결부 그리고 튜브형 부재 내에 수용되고 제1 및 제2 단부 연결부 사이에 위치되는 댐퍼를 포함한다. 튜브형 부재는 내부 원주 표면을 한정하는 벽 부재를 갖는다. 댐퍼는 제1 댐핑 장치, 제2 댐핑 장치 및 제3 댐핑 장치를 갖는다. 제1 댐핑 장치는 제1 코어 그리고 제1 코어에 고정되는 제1 댐핑 부재를 포함한다. 제1 댐핑 부재는 제1 코어 주위에서 나선형으로 연장되고, 내부 원주 표면과 결합된다. 제2 댐핑 장치는 폼으로 형성되고, 제1 및 제3 댐핑 장치 사이에서 튜브형 부재 내에 위치된다. 제2 댐핑 장치는 내부 원주 표면과 결합된다. 제3 댐핑 장치는 제2 코어 그리고 제2 코어에 고정되는 제2 댐핑 부재를 포함한다. 제2 댐핑 부재는 제2 코어 주위에서 나선형으로 연장되고, 내부 원주 표면과 결합된다.

Description

댐퍼를 갖는 프로프샤프트 조립체{PROPSHAFT ASSEMBLY WITH DAMPER}
관련출원에 대한 교차-참조
본 출원은 2013년 10월 30일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 제61/897,721호의 이익을 향유하고, 그 개시 내용은 여기에 상세하게 충분히 기재되어 있는 것처럼 참조로 합체되어 있다.
본 발명은 댐퍼를 갖는 프로프샤프트 조립체에 관한 것이다.
본 섹션은 반드시 종래 기술일 필요는 없는 본 발명과 관련된 배경 정보를 제공한다.
현대의 자동차의 소비자들은 차량의 소리 품질(sound quality)과 관련된 그 만족도에 의해 그 구매 결정 면에서 그리고 차량의 품질의 그 의견 면에서 점점 더 영향을 받고 있다. 이러한 관점에서, 소비자들은 차량의 내부가 조용하고 구동 트레인(drive train) 및 구동 라인(drive line)으로부터의 소음이 없을 것을 점점 더 기대하고 있다. 결국, 차량 제조업자들 및 그 공급자들은 소음을 감소시켜 소비자들의 점점 더 엄격해지는 기대를 충족시켜야 하는 끊임없는 압박을 받고 있다.
구동 라인 구성 요소 그리고 차량 내로의 그 합체는 전형적으로 이들이 특정한 구동 라인, 현가 및 차체 공진을 자극하여 소음을 생성하는 하중 함수(forcing function)를 제공할 수 있으므로 차량의 소리 품질 면에서 상당한 역할을 수행한다. 이러한 소음이 성격 면에서 음색일 수 있으므로, 이것은 대개 다른 소음 수준과 무관하게 차량의 탑승자에 의해 쉽게 검출된다. 통상의 구동 라인 자극 발생원은 구동 라인 불균형 및/또는 폭주, 엔진 토크 면에서의 변동, 엔진 공회전 흔들림 그리고 하이포이드 기어 세트(hypoid gear set)(즉, 차동 조립체의 피니언 기어 및 링 기어)의 맞물림 기어 치형부 면에서의 운동 변화를 포함할 수 있다.
프로프샤프트가 전형적으로 구동 라인 내에서 회전 동력을 전달하는 데 채용된다. 현대의 자동차 프로프샤프트는 통상적으로 전형적으로 비교적 얇은-벽의 강철 또는 알루미늄 튜브로 형성되고 그에 따라 다양한 구동 라인 자극 발생원에 수용적 성격일 수 있다. 다양한 자극 발생원은 전형적으로 프로프샤프트가 벤딩(측방) 모드[bending(lateral) mode], 토션 모드(torsion mode) 및 셸 모드(shell mode)로 진동되게 할 수 있다. 벤딩 모드 진동은 에너지가 샤프트를 따라 길이 방향으로 전달되어 샤프트가 1개 이상의 위치에서 굴곡되게 하는 현상이다. 토션 모드 진동은 에너지가 샤프트를 통해 접선 방향으로 전달되어 샤프트가 비틀어지게 하는 현상이다. 셸 모드 진동은 정상파가 샤프트 주위에서 원주 방향으로 전달되어 샤프트의 단면이 1개 이상의 축을 따라 편향 또는 굴곡되게 하는 현상이다.
웨이트(weight) 및 라이너(liner)의 사용을 포함하는 여러 개의 기술이 프로프샤프트 내의 진동을 감쇠시키는 데 채용되었다. 예컨대 스웬네스(Swennes)에게 허여된 미국 특허 제2,001,166호는 진동을 감쇠시키는 한 쌍의 별개의 플러그 및 웨이트의 사용을 개시하고 있다. '166 특허의 웨이트는 실험적으로-유도된 위치에서 프로프샤프트에 마찰 결합되고 그에 따라 웨이트가 벤딩 모드 진동을 감쇠시키는 저항 수단으로서 채용되는 것처럼 보인다. 여기에서 사용된 것과 같이, 진동의 저항 감쇠는 진동 감쇠 수단이 진동 에너지를 흡수하도록(그에 따라 감쇠시키도록) 진동 에너지가 그(즉, 진동 감쇠 수단)를 통해 전달됨에 따라 변형되는 진동 감쇠 수단을 말한다. 이러한 기술이 효과적일 수 있지만, 웨이트의 추가의 질량은 프로프샤프트 장착 하드웨어 및/또는 프로프샤프트 기하 구조(예컨대, 벽 두께) 면에서의 변화를 요구할 수 있고 및/또는 프로프샤프트의 임계 속도를 변화시킬 수 있다. 더욱이, 플러그가 비교적 짧은 경향이 있으므로, 이들은 전형적으로 셸 모드 진동 또는 토션 모드 진동을 효과적으로 감쇠시키지 못한다.
로우랜드(Rowland) 등에게 허여된 미국 특허 제2,751,765호, 스타크(Stark)에게 허여된 미국 특허 제4,014,184호 그리고 스타크 등에게 허여된 미국 특허 제4,909,361호 및 제5,976,021호는 프로프샤프트를 위한 중공 라이너를 개시하고 있다. '765 및 '184 특허는 프로프샤프트에 압입-끼워맞춤되는 중공의 다층 페이퍼보드 또는 카드보드 라이너(hollow multi-ply paperboard or cardboard liner)를 개시하는 것처럼 보이고; 라이너는 비교적 길고, 중공 샤프트와 실질적으로 동일한 공간에 걸쳐 연장되는 것처럼 보인다. '361 및 '021 특허는 중공 카드보드 코어 그리고 코어의 외부측 직경으로부터 비교적 짧은 거리(예컨대, 0.03 인치)만큼 연장되는 나선형 보유 스트립을 갖는 라이너를 개시하는 것처럼 보인다. 보유 스트립은 프로프샤프트와 마찰 결합되는 높은 마찰 성질을 갖는다. 따라서, '765, '184, '361 및 '021 특허의 라이너는 셸 모드 진동을 감쇠시키는 저항 수단을 개시하는 것처럼 보인다.
위의 사항의 관점에서, 셸 모드 진동을 제어하도록 더 효과적으로 댐핑되는 개선된 프로프샤프트 조립체에 대한 당업계에서의 필요성이 남아 있다.
본 섹션은 본 발명의 대체적인 요약을 제공하고, 그 완전한 범주 또는 그 모든 특징의 포괄적인 개시가 아니다.
하나의 형태에서, 본 발명의 개시 내용은 튜브형 부재, 튜브형 부재의 양쪽 단부에 커플링되는 제1 및 제2 단부 연결부 그리고 튜브형 부재 내에 수용되고 제1 및 제2 단부 연결부 사이에 위치되는 댐퍼를 포함하는 프로프샤프트 조립체를 제공한다. 튜브형 부재는 내부 원주 표면을 한정하는 벽 부재를 갖는다. 댐퍼는 제1 댐핑 장치, 제2 댐핑 장치 및 제3 댐핑 장치를 갖는다. 제1 댐핑 장치는 제1 코어 그리고 제1 코어에 고정되는 제1 댐핑 부재를 포함한다. 제1 댐핑 부재는 제1 코어 주위에서 나선형으로 연장되고, 내부 원주 표면과 결합된다. 제2 댐핑 장치는 폼(foam)으로 형성되고, 제1 및 제3 댐핑 장치 사이에서 튜브형 부재 내에 위치된다. 제2 댐핑 장치는 내부 원주 표면과 결합된다. 제3 댐핑 장치는 제2 코어 그리고 제2 코어에 고정되는 제2 댐핑 부재를 포함한다. 제2 댐핑 부재는 제2 코어 주위에서 나선형으로 연장되고, 내부 원주 표면과 결합된다.
또 다른 형태에서, 본 발명의 개시 내용은 튜브형 부재, 튜브형 부재의 양쪽 단부에 커플링되는 제1 및 제2 단부 연결부 그리고 튜브형 부재 내에 수용되는 댐퍼를 포함하는 프로프샤프트 조립체를 제공한다. 튜브형 부재는 내부 원주 표면을 한정하는 벽 부재를 갖는다. 댐퍼는 제1 및 제2 단부 연결부 사이에 위치되고, 내부 원주 표면과 결합된다. 댐퍼는 폼 재료로부터 형성되고 복수개의 길이 방향으로 연장된 홈을 한정한다. 길이 방향으로 연장된 홈은 댐퍼의 원주부 주위에서 균일하게 이격된다.
적용 가능한 추가의 영역이 여기에서 제공된 설명으로부터 명확해질 것이다. 이러한 요약 내의 설명 그리고 특정한 예는 단지 예시의 목적을 위해 의도되고, 본 발명의 범주를 제한하고자 의도되지 않는다.
여기에서 설명된 도면은 모든 가능한 실시예가 아닌 단지 선택된 실시예의 예시 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범주를 제한하고자 의도되지 않는다.
도 1은 본 발명의 개시 내용에 따라 구성되는 예시의 차량의 개략도이다.
도 2는 도 1의 차량의 일부의 부분 절결 평면도로서 더 상세하게 후방 축 및 프로프샤프트 조립체를 도시하는 도면이다.
도 3은 후방 축 및 프로프샤프트 조립체의 일부의 단면도이다.
도 4는 프로프샤프트 조립체의 부분 절결 평면도이다.
도 5는 도 4의 도면과 유사하지만 2개의 네크-다운 영역(necked-down area)을 갖는 튜브형 부재를 채용하는 프로프샤프트 조립체를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 4의 프로프샤프트 조립체의 일부의 측단면도로서 댐퍼의 제1 댐핑 장치를 통해 취해지는 도면이다.
도 7은 교대로 구성된 제2 댐핑 장치의 사시도이다.
도 8은 튜브형 부재 내로 제2 댐핑 장치를 삽입하는 데 채용되는 조립 공구의 램(ram) 위에 설치되는 제2 댐핑 장치의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 개시 내용에 따라 구성되는 또 다른 댐퍼의 사시도이다.
대응하는 도면 부호가 도면들 중 여러 개의 도면 전체에 걸쳐 동일한 부품을 표시하고 있다.
도면들 중 도 1을 참조하면, 본 발명의 개시 내용에 따라 구성되는 예시의 차량(10)이 도시되어 있다. 차량(10)은 엔진(14) 및 구동 라인(16)을 포함할 수 있다. 구동 라인(16)은 트랜스미션(18), 프로프샤프트 조립체(20), 후방 축(22) 그리고 복수개의 차륜(24)을 포함할 수 있다. 엔진(14)은 종래의 주지된 방식으로 트랜스미션(18)으로 전달될 수 있는 회전 동력을 생성할 수 있다. 트랜스미션(18)은 종래와 같이 구성될 수 있고, 트랜스미션 출력 샤프트(18a) 및 기어 감속 유닛(구체적으로 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 당업계에서 주지된 것과 같이, 기어 감속 유닛은 [트랜스미션 출력 샤프트(18a)를 통해 전달될 수 있는] 트랜스미션(18)의 회전 출력이 트랜스미션(18)으로 입력된 것보다 상대적으로 낮은 속도 및 높은 토크를 가질 수 있도록 엔진에 의해 제공되는 회전 동력의 속도 및 토크를 변화시킬 수 있다. 프로프샤프트 조립체(20)는 각각 좌후륜 및 우후륜(24a, 24b)으로 소정의 방식으로 선택적으로 배분될 수 있는 구동 토크가 트랜스미션(18)으로부터 후방 축(22)으로 전달되게 하도록 트랜스미션 출력 부재(18a)와의 회전을 위해 커플링될 수 있다.
제공된 특정한 예에서의 차량이 후륜 구동 배열을 갖는 구동 라인을 채용하지만, 본 발명의 개시 내용은 더 넓은 적용 가능성을 갖는다는 것이 이해될 것이다. 이러한 관점에서, 본 발명의 개시 내용에 따라 구성되는 샤프트 조립체가 제2 구동 라인 구성 요소와 제1 구동 라인 구성 요소를 상호 연결하여 이들 사이에서 토크를 전달할 수 있다. 자동차와 관련하여, 구동 라인 구성 요소는 예컨대 트랜스미션(transmission), 트랜스퍼 케이스(transfer case), 점성 커플링(viscous coupling), 축 조립체(axle assembly) 또는 차동부(differential)일 수 있다.
도 2를 참조하면, 후방 축(22)은 차동 조립체(30), 좌측 축 샤프트 조립체(32) 및 우측 축 샤프트 조립체(34)를 포함할 수 있다. 차동 조립체(30)는 하우징(40), 차동 유닛(42) 및 입력 샤프트 조립체(44)를 포함할 수 있다. 하우징(40)은 제1 축(46)에 대한 회전을 위해 차동 유닛(42)을 지지할 수 있고, 추가로 제1 축(46)에 직각인 제2 축(48)에 대한 회전을 위해 입력 샤프트 조립체(44)를 지지할 수 있다.
추가로 도 3을 참조하면, 하우징(40)은 적절한 주조 공정으로 형성되고 그 후에 요구에 따라 기계 가공될 수 있다. 하우징(40)은 좌측 축 구멍(54), 우측 축 구멍(56) 및 입력 샤프트 구멍(58)을 가질 수 있는 중심 공동(52)을 한정할 수 있는 벽 부재(50)를 포함할 수 있다. 차동 유닛(42)은 하우징(40)의 중심 공동(52) 내에 배치될 수 있고, 케이스(70), 케이스(70)와의 회전을 위해 고정될 수 있는 링 기어(72) 그리고 케이스(70) 내에 배치될 수 있는 기어 세트(74)를 포함할 수 있다. 기어 세트(74)는 제1 및 제2 측면 기어(82, 86) 그리고 케이스(70)에 장착될 수 있는 피니언 샤프트(90) 상에 회전 가능하게 지지될 수 있는 복수개의 차동 피니언(88)을 포함할 수 있다. 케이스(70)는 한 쌍의 트러니언(trunnion)(92, 96) 그리고 기어 공동(98)을 포함할 수 있다. 한 쌍의 베어링 조립체(102, 106)가 제1 축(46)에 대한 회전을 위해 각각 트러니언(92, 96)을 지지할 수 있다. 좌측 및 우측 축 샤프트 조립체(32, 34)는 각각 좌측 및 우측 축 구멍(54, 56)을 통해 연장될 수 있고, 여기에서 이들은 각각 제1 및 제2 측면 기어(82, 86)와 제1 축(46)에 대한 회전을 위해 커플링될 수 있다. 케이스(70)는 제1 축(46)에 직각일 수 있는 1개 이상의 축에 대한 기어 공동(98) 내에서의 회전을 위해 복수개의 차동 피니언(88)을 지지하도록 동작 가능할 수 있다. 제1 및 제2 측면 기어(82, 86)의 각각은 차동 피니언(88) 상에 형성되는 치형부(110)와 맞물림 결합되는 복수개의 치형부(108)를 포함한다.
입력 샤프트 조립체(44)는 입력 샤프트 구멍(58)을 통해 연장될 수 있고, 여기에서 이것은 제2 축(48)에 대한 회전을 위해 하우징(40) 내에 지지될 수 있다. 입력 샤프트 조립체(44)는 입력 샤프트(120), 링 기어(72) 상에 형성되는 치형부(126)와 맞물림 결합되는 복수개의 피니언 치형부(124)를 갖는 피니언 기어(122) 그리고 입력 샤프트(120)를 회전 가능하게 지지하도록 하우징(40)과 협력할 수 있는 한 쌍의 베어링 조립체(128, 130)를 포함할 수 있다. 입력 샤프트 조립체(44)는 프로프샤프트 조립체(20)와의 회전을 위해 커플링될 수 있고, 차동 유닛(42)으로 구동 토크를 전달하도록 동작 가능할 수 있다. 더 구체적으로, 입력 샤프트(120)로부터 수용되는 구동 토크는 구동 토크가 차동 피니언(88)을 통해 제1 및 제2 측면 기어(82, 86)로 분배되도록 링 기어(72)의 치형부(126)로 피니언 치형부(124)에 의해 전달될 수 있다.
좌측 및 우측 축 샤프트 조립체(32, 34)는 각각 관련된 축 구멍(54, 56)에 고정될 수 있는 축 튜브(150) 그리고 제1 축(46)에 대한 축 튜브(150) 내에서의 회전을 위해 지지될 수 있는 축 하프-샤프트(axle half-shaft)(152)를 포함할 수 있다. 축 하프-샤프트(152)의 각각은 각각 제1 및 제2 측면 기어(82, 86) 내로 형성될 수 있는 맞물림 내부 스플라인형 부분(구체적으로 도시되지 않음)과 맞물림 결합될 수 있는 외부 스플라인형 부분(154)을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 프로프샤프트 조립체(20)는 튜브형 부재(200), 제1 단부 연결부(202a), 제2 단부 연결부(202b) 및 댐퍼(204)를 포함할 수 있다. 튜브형 부재 그리고 제1 및 제2 단부 연결부(202a, 202b)는 그 구성 면에서 종래 기술과 같을 수 있고, 여기에서 상당히 상세하게 설명될 필요가 없다. 간략하게 말하면, 튜브형 부재(200)는 강철 또는 알루미늄 등의 적절한 구조 재료로 형성될 수 있고, 환형 벽 부재(224)를 포함할 수 있다. 환형 벽 부재(224)는 내부 원주 표면(228)을 가질 수 있고, 중공 공동(230)을 한정할 수 있다. 차량(10)(도 1)의 특정한 요건에 따라, 벽 부재(224)가 도 4에 도시된 것과 같이 그 전체 길이에 걸쳐 균일한 방식으로 크기 결정될 수 있거나, 직경 면에서 도 5에 도시된 것과 같이 그 길이를 따라 1개 이상의 영역 내에서 네크 다운식 또는 계단식일 수 있다. 제1 및 제2 단부 연결부(202a, 202b)는 요구된 방식으로 차량(10)(도 1)의 다른 회전 구성 요소에 프로프샤프트 조립체(20)를 커플링하여 이들 사이에서 회전 동력을 전달하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 단부 연결부(202a) 및/또는 제2 단부 연결부(202b)는 범용 조인트[예컨대, 카단 또는 등속 조인트(Cardan or constant velocity joint)] 또는 그 구성 요소를 포함할 수 있다. 선택 사항으로, 제1 및 제2 단부 연결부(202a, 202b)의 한쪽 또는 양쪽 모두는 공기가 중공 공동(230)에 대해 유동되게 하도록 연통될 수 있다. 제공된 특정한 예에서, 통기구(vent)(232)가 제1 및 제2 단부 연결부(202a, 202b)의 각각에 설치될 수 있다. 제공된 특정한 예에서, 통기구(232)는 제1 및 제2 단부 연결부(202a, 202b) 내에 형성되는 구멍을 포함하지만, 통기구(들)(232)는 임의의 요구된 방식으로 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
댐퍼(204)는 제1 댐핑 장치(250), 제2 댐핑 장치(252) 및 제3 댐핑 장치(254)를 포함할 수 있다. 댐퍼(204)는 튜브형 부재(200)를 통해 전달되는 셸 모드 진동을 감쇠시키는 데 효과적일 수 있지만, 튜브형 부재(200)를 통해 토션 모드 진동 및/또는 벤딩 모드 진동 등의 다른 진동 모드를 감쇠시키는 데에도 효과적일 수 있다. 브리딩 모드 진동(breathing mode vibration)로서도 알려져 있는 셸 진동 모드는 정상파가 튜브형 부재(200) 주위에서 원주 방향으로 전달되어 샤프트의 단면이 1개 이상의 축을 따라 편향(예컨대, 팽창 또는 수축) 및/또는 굴곡되게 하는 현상이다. 토션 모드 진동은 에너지가 샤프트를 통해 접선 방향으로 전달되어 샤프트가 비틀어지게 하는 현상이다. 벤딩 모드 진동은 에너지가 샤프트를 따라 길이 방향으로 전달되어 샤프트가 1개 이상의 위치에서 굴곡되게 하는 현상이다.
제1 댐핑 장치(250)는 "구동 라인 진동을 감쇠시키는 방법(Method For Attenuating Driveline Vibrations)"의 발명의 명칭을 갖는 공동으로 양도된 미국 특허 제7,774,911호에 기재된 것과 유사한 방식으로 튜브형 부재(200)를 따라 위치되도록 구성될 수 있고, 그 개시 내용은 여기에 상세하게 충분히 기재된 것처럼 참조로 합체되어 있다. 간략하게 말하면, 제1 댐핑 장치(250)는 기부 또는 코어(260) 및 댐핑 부재(262)를 포함할 수 있다. 코어(260)는 경량 섬유 재료 등의 적절한 구조 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 코어(260)는 2개 이상의 층(ply)의 페이퍼보드 또는 카드보드로 형성될 수 있고, 여기에서 층들은 요구된 방식으로 서로 위에 놓일 수 있다. 제공된 예에서, 코어(260)는 페이퍼보드로 형성되고, 층들은 나선형으로 권취된다.
댐핑 부재(262)는 튜브형 부재(200)의 내부측 원주 표면보다 훨씬 큰 마찰 성질을 갖는 에틸렌 프로필렌 디엔 단량체(EPDM) 고무 또는 실리콘 고무 등의 소정 길이의 탄성 고무 재료를 포함할 수 있다. 댐핑 부재(262)는 코어(260)에 견고하게 커플링될 수 있고, 그로부터 반경 방향 외향으로 연장될 수 있고, 여기에서 이것은 튜브형 부재(200)의 내부측 원주 표면(228)과 접촉되도록 구성되는 돌기, 핑거, 돌출부 등의 1개 이상의 접촉 요소(264)에서 종료될 수 있다. 제공된 특정한 예에서, 댐핑 부재(262)는 대체로 T자형이고, 코어(260)에 견고하게 커플링되는 기부(266) 그리고 기부(266)로부터 직각으로 연장되는 핑거로서 성형되는 접촉 요소(264)를 갖는다. 댐핑 부재(262)는 임의의 요구된 방식으로 코어(260)에 고정될 수 있다. 예컨대, 댐핑 부재(262)는 제1 댐핑 부재(262)가 코어(260) 주위에서 나선형으로 연장되도록 적절한 접착 재료로써 코어(260)에 접합될 수 있다. 추가로 도면을 참조하면, 제공된 예에서의 기부(266)는 페이퍼보드의 중간 층(270)[즉, 최외각 층(272)의 반경 방향 내향으로 그리고 최내각 층(274)의 반경 방향 외향으로 배치되는 층]에 접합되고, 중간 층(270)의 반경 방향 외향으로 배치되는 페이퍼보드의 층들은 층을 형성하는 재료의 측면이 댐핑 부재(262)에 대해 인접되도록 권취된다. 도시된 예에서, 중간 층(270)의 반경 방향 외향으로 배치되는 층(282) 중 제1 층의 모서리(280)는 기부(266)의 측면(284)에 대해 인접되고, 한편 최외각 층(272)의 모서리(286)는 최외각 층(272)이 그 반경 방향 외향 측면 상에서 기부(266) 위에 놓이도록 접촉 요소(264)의 측면(288)에 대해 인접된다. 댐핑 부재(262)는 코어(260)의 길이의 요구된 부분 예컨대 코어(260)의 길이의 실질적으로 모두에 걸쳐 연장될 수 있다. 댐핑 부재(262)의 나선 피치는 요구된 수준의 댐핑을 제공하도록 선택될 수 있다.
제3 댐핑 장치(254)는 제1 댐핑 장치(250)와 그 구성 면에서 대체로 유사할 수 있고, 그에 따라 상당히 상세하게 여기에서 설명될 필요가 없다. 제공된 특정한 예에서, 제1 및 제3 댐핑 장치(250, 254)는 동일하지만, 제3 댐핑 장치(254)는 특정한 차량(10)(도 1)에 맞게 댐퍼(204)를 조정하도록 제1 댐핑 장치(250)와 약간 상이하게 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예컨대 제3 댐핑 장치(254)의 다양한 특성이 댐핑 부재(262)의 피치, 댐핑 부재(262)의 나선의 방향, 댐핑 요소의 구성 또는 개수, 코어(260)의 길이 그리고 댐핑 부재(262)가 코어(260)의 길이에 걸쳐 연장되는 정도를 포함하는 댐퍼(204)의 요구된 성능을 성취하도록 제1 댐핑 장치(250)로부터 변화될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
제2 댐핑 장치(252)는 소정 길이의 폼 등의 적절한 댐핑 재료로 형성될 수 있다. 제공된 특정한 예에서, 제2 댐핑 장치(252)는 적절한 재료로 형성될 수 있는 소정 길이의 원통형의 폐쇄-셀 폼이다. 적절한 재료의 예는 폴리에틸렌; 폴리우레탄; 스펀지 고무; PVC 및 비닐 니트릴 혼합물; PP 및 나일론 폼 혼합물; 그리고 멜라민, 폴리이미드 및 실리콘을 포함한다. 개방-셀 폼 등의 다양한 다른 재료가 사용될 수 있거나, 1개 이상의 구멍이 제2 댐핑 장치(252)를 통해 길이 방향으로 형성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 교대로 구성된 제2 댐핑 장치(252')에는 도 7에 도시된 것과 같이 복수개의 길이 방향으로 연장된 홈(300)이 형성될 수 있다. 홈(300)은 제2 댐핑 장치(252')가 튜브형 부재(200)(도 4)에 설치될 때에 제2 댐핑 장치(252')를 통한 유체 연통을 가능케 하도록 구성될 수 있다. 홈(300)은 프로프샤프트 조립체(20)(도 1)의 균형에 영향을 미치도록 요구된 방식으로 제2 댐핑 장치(252')의 원주부 주위에 위치될 수 있다. 예컨대, 홈(300)은 프로프샤프트 조립체(20)(도 1)의 균형에 대한 제2 댐핑 장치(252')의 영향을 최소화하도록 제2 댐핑 장치(252')의 원주부 주위에 균일하게 이격될 수 있다. 제2 댐핑 장치(252') 중 하나 이상이 제1 및/또는 제3 댐핑 장치(250, 254)가 있거나 없는 상태에서 프로프샤프트 조립체를 댐핑하는 데 채용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
제2 댐핑 장치(252)는 1.0 파운드/피트3 내지 2.5 파운드/피트3, 바람직하게는 1.2 파운드/피트3 내지 약 1.8 파운드/피트3 그리고 더 바람직하게는 1.20 파운드/피트3 내지 1.60 파운드/피트3 등의 적절한 밀도를 가질 수 있다. 제공된 특정한 예에서, 제2 댐핑 장치(252)는 1.45 파운드/피트3의 밀도를 갖는다. 제2 댐핑 장치(252)는 이것이 요구된 정도까지 튜브형 부재(200)의 내부측 원주 표면(228)에 대해 압축되는 방식으로 크기 결정될 수 있다. 예컨대, 제2 댐핑 장치(252)는 튜브형 부재(200)의 내부측 원주 표면(228)의 직경보다 약 5% 내지 약 20%만큼 큰 그리고 더 바람직하게는 튜브형 부재(200)의 내부측 원주 표면(228)의 직경보다 약 10%만큼 큰 외부 원주 직경을 가질 수 있다.
댐퍼(204)는 튜브형 부재(200)에 대한 제1, 제2 및 제3 댐핑 장치(250, 252, 254)의 위치, 제1, 제2 및 제3 댐핑 장치(250, 252, 254)의 길이 등의 댐퍼(204)의 구성 요소의 1개 이상의 특성을 변경함으로써 부분적으로 특정한 차량 구성에 대해 조정될 수 있다. 제공된 특정한 예에서, 제1, 제2 및 제3 댐핑 장치(250, 252, 254)는 튜브형 부재(200)의 길이 방향 축을 따라 서로로부터 축 방향으로 이격된다. 예컨대, 제2 댐핑 장치(252)는 제1 및/또는 제3 댐핑 장치(250, 254)와 접촉되지 않는 상태로 최대한 길게 크기 결정될 수 있다. 그러나, 제2 댐핑 장치(252)는 길이 면에서 제1 및 제3 댐핑 장치(250, 254)의 한쪽 또는 양쪽 모두와 접촉되는 크기로 형성될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
댐퍼(204)는 임의의 요구된 방식으로 튜브형 부재(200)에 설치될 수 있다. 예컨대, 댐퍼(204)는 제1, 제2 및 제3 댐핑 장치(250, 252, 254)가 서로와 인접하도록 램(도시되지 않음)으로써 동시에(즉, 순차적이지만, 예컨대 램의 단일의 행정과 동일한 삽입 사이클로써) 튜브형 부재(200) 내로 압박될 수 있다. 대체예에서, 제1, 제2 및 제3 댐핑 장치(250, 252, 254)가 개별적으로 튜브형 부재(200)에 설치될 수 있거나, 제2 댐핑 장치(252)가 제1 및 제3 댐핑 장치(250, 254) 중 하나와 동시에 튜브형 부재(200)에 설치될 수 있다. 제1, 제2 및 제3 댐핑 장치(250, 252, 254)가 동시에 설치되지 않는 상황에서, 1개 이상의 특징부가 조립 공구를 수용하도록 제2 댐핑 장치(252) 내로 합체될 수 있다. 예컨대, 길이 방향 슬릿(400)이 제2 댐핑 장치(252)를 통해 형성될 수 있다. 길이 방향 슬릿(400)은 기술자가 제2 댐핑 장치(252)의 축 방향 단부(406)와 인접하도록 램(402)으로부터 연장되는 후퇴 가능한 핑거(404)를 갖는 램(402) 상으로 제2 댐핑 장치(252)를 조립하게 한다. 램(402)이 제1 방향으로 튜브형 부재(200)를 통해 압박될 수 있고, 제2 댐핑 장치(252)가 램(200) 상으로 적재될 수 있고, 램(200)이 튜브형 부재(200) 내에 제2 댐핑 장치(252)를 위치시키도록 튜브형 부재(200) 내로 압박(즉, 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 이동)될 수 있고, 핑거(204)가 후퇴될 수 있고, 램(200)이 램(200)으로부터 견인(즉, 제2 방향으로 더욱 이동)될 수 있다.
또 다른 대체예로서, 제1 및 제3 댐핑 부재(250, 254)는 중간 서브-조립체를 형성하도록 튜브형 부재(200)에 설치될 수 있고, 중간 서브-조립체는 튜브형 부재(200)를 형성하는 재료를 시효시키도록 열-처리될 수 있고, 제2 댐핑 부재(252)는 중간 서브-조립체가 충분히 냉각된 때에 제1 및 제3 댐핑 부재(250, 254) 사이에 설치될 수 있다. 이러한 조립 방법에서, 제2 댐핑 부재(252)는 이것이 제1 및 제3 댐핑 부재(250, 254) 사이에서 튜브형 부재(200) 내에 위치될 때에 제1 댐핑 부재(250) 또는 제3 댐핑 부재(254)를 통해 압박될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
댐퍼(204)가 튜브형 부재에 별개로 설치될 수 있는 별개의 구성 요소로서 형성되는 제1, 제2 및 제3 댐핑 장치(250, 252, 254)를 포함하는 것으로서 예시 및 설명되었지만, 댐퍼는 약간 상이하게 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 개시 내용에 따라 구성되는 댐퍼(204')는 제1, 제2 및 제3 댐핑 장치(250', 252', 254')가 하나의 유닛으로서 튜브형 부재(200)(도 4)에 삽입될 수 있도록 함께 고정되게 형성될 수 있다. 예컨대, 제1 및 제3 댐핑 장치(250', 254')의 코어(260)는 일체로 형성된 코어 부재(500)의 일부일 수 있고, 제2 댐핑 장치(252')는 제1 및 제3 댐핑 장치(250', 254')의 댐핑 부재(262) 사이에서 코어 부재(500)에 견고하게 장착될 수 있다. 제조의 용이화를 위해, 제2 댐핑 장치(252')는 코어 부재(500) 상으로 포위될 수 있는 폼의 스트립으로 형성될 수 있다.
실시예들의 위의 설명은 예시 및 설명의 목적을 위해 제공되었다. 이것은 한정적이거나 본 발명을 제한하고자 의도되지 않는다. 특정한 실시예의 개별의 요소 또는 특징은 일반적으로 그 특정한 실시예에 제한되지 않고, 적용 가능한 경우에, 구체적으로 도시 또는 설명되지 않더라도, 상호 교환 가능하고 선택된 실시예에서 사용될 수 있다. 동일한 사항이 많은 방식으로 변화될 수도 있다. 이러한 변화는 본 발명으로부터의 이탈로서 간주되지 않아야 하고, 모든 이러한 변형은 본 발명의 범주 내에 포함되고자 의도된다.

Claims (20)

  1. 프로프샤프트 조립체이며,
    내부 원주 표면을 한정하는 벽 부재를 갖는 튜브형 부재와;
    튜브형 부재의 양쪽 단부에 커플링되는 제1 및 제2 단부 연결부와;
    튜브형 부재 내에 수용되고 제1 및 제2 단부 연결부 사이에 위치되는 댐퍼로서, 댐퍼는 제1 댐핑 장치, 제2 댐핑 장치 및 제3 댐핑 장치를 포함하고, 제1 댐핑 장치는 제1 코어 그리고 제1 코어에 고정되는 제1 댐핑 부재를 포함하고, 제1 댐핑 부재는 제1 코어 주위에서 나선형으로 연장되고 내부 원주 표면과 결합되고, 제2 댐핑 장치는 폼으로 형성되고 제1 및 제3 댐핑 장치 사이에서 튜브형 부재 내에 위치되고, 제2 댐핑 장치는 내부 원주 표면과 결합되고, 제3 댐핑 장치는 제2 코어 그리고 제2 코어에 고정되는 제2 댐핑 부재를 포함하고, 제2 댐핑 부재는 제2 코어 주위에서 나선형으로 연장되고 내부 원주 표면과 결합되는, 댐퍼
    를 포함하는 프로프샤프트 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 제1 댐핑 장치는 튜브형 부재의 길이 방향 축을 따라 제2 댐핑 장치로부터 이격되는 프로프샤프트 조립체.
  3. 제2항에 있어서, 제3 댐핑 장치는 튜브형 부재의 길이 방향 축을 따라 제2 댐핑 장치로부터 이격되는 프로프샤프트 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 댐핑 장치는 하나의 유닛으로서 튜브형 부재에 삽입될 수 있도록 축 방향으로 함께 고정되는 프로프샤프트 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 제1 및 제2 코어는 일체형으로 형성된 코어 부재의 일부이고, 제2 댐핑 장치는 코어 부재 상에 장착되는, 프로프샤프트 조립체.
  6. 제4항에 있어서, 제2 댐핑 장치는 코어 부재 상으로 권취되는 폼의 스트립을 포함하는 프로프샤프트 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 폐쇄-셀 폼은 1.0 파운드/피트3 내지 2.5 파운드/피트3의 밀도를 갖는 프로프샤프트 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 밀도는 1.2 파운드/피트3 내지 1.8 파운드/피트3인 프로프샤프트 조립체.
  9. 제7항에 있어서, 밀도는 1.20 파운드/피트3 내지 1.60 파운드/피트3인 프로프샤프트 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 코어는 섬유 재료로 형성되는 프로프샤프트 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 섬유 재료는 카드보드 또는 페이퍼보드인 프로프샤프트 조립체.
  12. 제1항에 있어서, 제2 댐핑 장치의 외부측 표면 주위에서 취해지는 제2 댐핑 장치의 직경이 튜브형 부재 내로의 댐퍼의 설치 전에 내부측 원주 표면의 직경보다 5% 내지 20%만큼 큰 프로프샤프트 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 제2 댐핑 장치의 외부측 표면 주위에서 취해진 제2 댐핑 장치의 직경은 튜브형 부재 내로의 댐퍼의 설치 전에 내부측 원주 표면의 직경보다 약 10%만큼 큰 프로프샤프트 조립체.
  14. 프로프샤프트 조립체이며,
    내부 원주 표면을 한정하는 벽 부재를 갖는 튜브형 부재와;
    튜브형 부재의 양쪽 단부에 커플링되는 제1 및 제2 단부 연결부와;
    튜브형 부재 내에 수용되고 제1 및 제2 단부 연결부 사이에 위치되고 내부 원주 표면과 결합되는 댐퍼로서, 댐퍼는 폼 재료로부터 형성되고 복수개의 길이 방향으로 연장된 홈을 한정하고, 길이 방향으로 연장된 홈은 댐퍼의 원주부 주위에서 균일하게 이격되는, 댐퍼
    를 포함하는 프로프샤프트 조립체.
  15. 프로프샤프트 조립체를 조립하기 위한 방법이며,
    내부 원주 표면을 한정하는 환형 벽 부재를 갖는 튜브형 부재를 제공하는 단계와;
    제1 댐핑 부재, 제2 댐핑 부재 및 제3 댐핑 부재를 갖는 댐퍼를 제공하는 단계로서, 제1, 제2 및 제3 댐핑 부재의 각각은 별개의 구조인, 단계와;
    튜브형 부재 내로 제1, 제2 및 제3 댐핑 부재를 삽입하는 단계로서, 제1, 제2 및 제3 댐핑 부재의 각각은 내부 원주 표면과 결합되고 튜브형 부재를 통해 전달되는 셸 모드 진동을 감쇠시키는, 단계
    를 포함하는, 프로프샤프트 조립체를 조립하기 위한 방법.
  16. 제15항에 있어서, 댐퍼는 튜브형 부재를 통해 전달되는 토션 모드 진동 및 벤딩 모드 진동 중 적어도 하나를 감쇠시키는, 프로프샤프트 조립체를 조립하기 위한 방법.
  17. 제15항에 있어서, 제1, 제2 및 제3 댐핑 부재는 튜브형 부재 내로 개별적으로 삽입되는, 프로프샤프트 조립체를 조립하기 위한 방법.
  18. 제15항에 있어서, 제1 및 제2 댐핑 부재는 튜브형 부재 내로 동시에 삽입되는, 프로프샤프트 조립체를 조립하기 위한 방법.
  19. 제18항에 있어서, 제3 댐핑 부재는 제1 및 제2 댐핑 부재와 동시에 튜브형 부재 내로 삽입되는, 프로프샤프트 조립체를 조립하기 위한 방법.
  20. 제15항에 있어서, 제2 댐핑 부재는 제1 및 제3 댐핑 부재 중 하나를 통해 삽입되는, 프로프샤프트 조립체를 조립하기 위한 방법.
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