KR20220138678A - Stub shaft and shaft connection structure including the same - Google Patents

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KR20220138678A
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조재완
현충헌
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현대자동차주식회사
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Abstract

The present invention relates to a stub shaft and a shaft connection structure including the same, and more particularly, to a shaft connection structure which provides excellent connection force between two shafts made of different materials. A stub shaft according to the present invention includes a connection part having screw threads formed on the outer circumferential surface thereof; and a joint part formed at one end of the connection part to have a larger diameter than the connection part and having teeth on the surface thereof.

Description

스터브 샤프트 및 이를 포함하는 샤프트 결합 구조{STUB SHAFT AND SHAFT CONNECTION STRUCTURE INCLUDING THE SAME}Stub shaft and shaft coupling structure including the same

본 발명은 스터브 샤프트 및 이를 포함하는 샤프트 결합 구조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 서로 다른 재질로 구성되는 두 샤프트 간에 우수한 결합력을 제공하는 샤프트 결합 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a stub shaft and a shaft coupling structure including the same, and more particularly, to a shaft coupling structure that provides excellent coupling force between two shafts made of different materials.

차량의 드라이브 트레인은 엔진의 동력을 변속기를 통해 구동륜으로 전달하도록 구성된다. 드라이브 트레인 내 샤프트는 회전력 및 강한 비틀림 토크를 견딜 수 있어야 하므로 그 재료로서 통상적으로 강재가 적용되어 왔다. 다만, 최근에는 연비나 동력전달 성능의 향상과 경량화를 위하여 합금, 탄소섬유 등의 복합재료의 적용이 증가하고 있는 추세이다. The vehicle's drivetrain is configured to transmit power from the engine to the drive wheels through a transmission. Since the shaft in the drive train must be able to withstand rotational force and strong torsional torque, steel has been conventionally applied as its material. However, in recent years, the application of composite materials such as alloys and carbon fibers is increasing in order to improve fuel efficiency or power transmission performance and to reduce weight.

복합재료가 사용되는 경우 스틸과 복합재료 사이, 즉, 이종재질 사이의 결합이 요구된다. 이종재질 간 결합 시에는 결합 강도의 확보, 이음 발생 해소 등 몇몇 해결되어야 하는 과제가 존재한다. When a composite material is used, a bond between the steel and the composite material, ie between dissimilar materials, is required. When bonding between dissimilar materials, there are several problems to be solved, such as securing bonding strength and eliminating noise generation.

예시적으로 기존에 스틸 소재가 일반적으로 적용되었던 프로펠러 샤프트에는 탄소섬유 강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP) 소재가 실제로 적용되고 있다. 도 1a 내지 1c에 도시된 바와 같이, CFRP 프로펠러 샤프트(800)에서 CFRP 소재의 튜브(810)와 스틸 소재의 스터브 샤프트(830)의 결합을 위하여 세레이션(serration, S)이 적용되고 있다(도 2 참조). 세레이션(S)을 통하여 스터브 샤프트(830)가 튜브(810)에 압입되고, 이종재질 결합 부위 사이에 비틀림 토크가 전달된다. For example, a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) material is actually applied to a propeller shaft to which a steel material has been generally applied. As shown in Figures 1a to 1c, a serration (S) is applied to the coupling of the tube 810 made of CFRP and the stub shaft 830 made of steel in the CFRP propeller shaft 800 (Fig. see 2). The stub shaft 830 is press-fitted into the tube 810 through the serration S, and a torsional torque is transmitted between the dissimilar material coupling portions.

다만, 이러한 CFRP 프로펠러 샤프트에서 이종재질 간 결합 부위 내의 스플라인 치합 구조는 이음발생의 원인이 된다. 차량의 주행거리가 늘어날수록 스플라인 치합 구조에서 서로의 스플라인 치면을 누르는 현상이 반복되게 된다. 이때 스플라인 결합 부위에서 백래시(backlash)가 발생하게 되고 토크 적용(예를 들어, 가속페달 팁 인(tip-in)) 시 이음 발생의 원인이 된다. However, in this CFRP propeller shaft, the spline meshing structure within the joint between dissimilar materials causes joint noise. As the driving distance of the vehicle increases, the phenomenon of pressing each other's spline teeth in the spline meshing structure is repeated. At this time, backlash occurs at the spline coupling portion and causes noise when torque is applied (eg, accelerator pedal tip-in).

현재 연구개발이 진행 중에 있는 CFRP 드라이브 샤프트의 경우에는 CFRP 프로펠러 샤프트에 비하여 적용되는 토크가 더 크므로 백래시가 더욱 커져 이음 발생이 더 심해질 수 있다.In the case of the CFRP drive shaft, which is currently under research and development, compared to the CFRP propeller shaft, the applied torque is larger, so the backlash becomes larger and the noise can be more severe.

등록특허공보 제10-2216918호 (등록일자: 2021.02.10)Registered Patent Publication No. 10-2216918 (Registration Date: 2021.02.10)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, The present invention has been devised to solve the above problems,

이음 발생의 원인이 되는 백래시 발생을 방지할 수 있는 스터브 샤프트 및 이를 포함하는 샤프트 결합 구조를 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a stub shaft capable of preventing backlash, which causes noise, and a shaft coupling structure including the same.

또한, 본 발명은 드라이브 트레인의 중량 감소에 기여할 수 있는 스터브 샤프트 및 이를 포함하는 샤프트 결합 구조를 제공하는데 목적이 있다. Another object of the present invention is to provide a stub shaft capable of contributing to weight reduction of a drive train and a shaft coupling structure including the same.

본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자(이하 '통상의 기술자')에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned are clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below (hereinafter referred to as "those skilled in the art"). it could be

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다. In order to achieve the object of the present invention as described above and perform the characteristic functions of the present invention to be described later, the features of the present invention are as follows.

본 발명의 일부 실시형태에 따른 스터브 샤프트는, 외주면에 나사산이 형성되는 결합부; 및 상기 결합부의 일 단에 상기 결합부보다 큰 직경으로 형성되고, 표면에 치형을 포함하는 접합부를 포함한다. A stub shaft according to some embodiments of the present invention includes a coupling portion having a thread formed on an outer circumferential surface; and a bonding portion formed at one end of the coupling portion with a larger diameter than the coupling portion, and including a tooth on the surface.

본 발명의 일부 실시형태에 따른 샤프트 결합 구조는, 제1 재료로 구성되는 중공의 튜브; 및 상기 튜브의 양 단에 각각 결합되고, 상기 제1 재료와 상이한 제2 재료로 구성되는 스터브 샤프트를 포함하고, 상기 스터브 샤프트는, 외주면에 형성되는 나사산을 포함하고, 상기 튜브에 회전 삽입되도록 구성되는 결합부; 및 상기 결합부와 이웃하고 상기 결합부보다 반경방향 외측으로 확장하며 상기 튜브에 접촉하는 접합부를 포함한다. A shaft coupling structure according to some embodiments of the present invention includes: a hollow tube made of a first material; and a stub shaft respectively coupled to both ends of the tube and made of a second material different from the first material, wherein the stub shaft includes a thread formed on an outer circumferential surface, and is configured to be rotationally inserted into the tube a coupling part; and an abutment adjacent to the coupling portion, extending radially outward than the coupling portion, and contacting the tube.

본 발명에 따르면, 이음 발생의 원인이 되는 백래시 발생을 방지할 수 있는 스터브 샤프트 및 이를 포함하는 샤프트 결합 구조가 제공된다. According to the present invention, there is provided a stub shaft capable of preventing backlash, which is a cause of noise, and a shaft coupling structure including the same.

본 발명에 따르면, 드라이브 트레인의 중량 감소에 크게 기여할 수 있는 스터브 샤프트 및 이를 포함하는 샤프트 결합 구조가 제공된다. According to the present invention, a stub shaft capable of greatly contributing to weight reduction of a drive train and a shaft coupling structure including the same are provided.

본 발명의 효과는 전술한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 인식될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those described above, and other effects not mentioned will be clearly recognized by those skilled in the art from the following description.

도 1a는 차량의 드라이브 트레인을 도시하고,
도 1b는 도 1a에 도시된 차량의 길이방향에서의 부분 단면도를 도시하고,
도 1c는 도 1b의 점선으로 표시된 영역의 부분 확대도이고,
도 2는 예시적인 스터브 샤프트의 서레이션을 도시한 것으로서, 이종 재질인 튜브와 스터브 샤프트 사이의 결합 단면도를 도시하고,
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 샤프트 결합 구조를 도시하고,
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 스터브 샤프트와 튜브 간 결합 구조를 도시하고,
도 5는 본 발명의 실시형태에 따른 스터브 샤프트를 도시하고,
도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 스터브 샤프트의 일측면도를 도시하고,
도 7은 본 발명의 일부 실시형태에 따른 스터브 샤프트의 정면도를 도시하고,
도 8은 본 발명의 일부 실시형태에 따른 스터브 샤프트의 정면도를 도시하고,
도 9는 도 8의 부분 확대도이고,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 샤프트를 도시하고,
도 11은 도 10의 드라이브 샤프트 각 위치에서 스터브 샤프트의 장착방식을 도시하고,
도 12a 내지 12d는 도 11에 도시된 각 위치에서 각 스터브 샤프트의 정면도를 도시한다.
1a shows a drive train of a vehicle;
Fig. 1b shows a partial cross-sectional view in the longitudinal direction of the vehicle shown in Fig. 1a;
Figure 1c is a partial enlarged view of the area indicated by the dotted line in Figure 1b,
2 is a view showing the serration of an exemplary stub shaft, and shows a coupling cross-sectional view between a tube made of a dissimilar material and a stub shaft;
3 shows a shaft coupling structure according to an embodiment of the present invention;
4 shows a coupling structure between a stub shaft and a tube according to an embodiment of the present invention;
5 shows a stub shaft according to an embodiment of the present invention;
6 shows a side view of a stub shaft according to an embodiment of the present invention;
7 shows a front view of a stub shaft in accordance with some embodiments of the present invention;
8 shows a front view of a stub shaft in accordance with some embodiments of the present invention;
9 is a partially enlarged view of FIG. 8;
10 shows a drive shaft according to an embodiment of the present invention;
11 shows a mounting method of the stub shaft at each position of the drive shaft of FIG.
12A-12D show front views of each stub shaft at each position shown in FIG. 11 .

발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Specific structural or functional descriptions presented in the embodiments of the present invention are only exemplified for the purpose of describing embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention may be implemented in various forms. In addition, it should not be construed as being limited to the embodiments described herein, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

한편, 본 발명에서 제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소들과 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다. Meanwhile, in the present invention, terms such as first and/or second may be used to describe various components, but the components are not limited to the above terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, within the scope not departing from the scope of the rights according to the concept of the present invention, the first component may be named as the second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 또는 "직접 접촉되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는"등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in between. something to do. On the other hand, when an element is referred to as being “directly connected” or “in direct contact with” another element, it should be understood that no other element is present in the middle. Other expressions for describing the relationship between elements, that is, expressions such as "between" and "immediately between" or "adjacent to" and "directly adjacent to", should be interpreted similarly.

명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. Like reference numerals refer to like elements throughout. Meanwhile, the terms used herein are for the purpose of describing the embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” means that the stated component, step, operation and/or element is the presence of one or more other components, steps, operations and/or elements. or addition is not excluded.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 샤프트 결합 구조는 중공의 튜브(100) 및 스터브 샤프트(200)를 포함한다. 3 and 4 , the shaft coupling structure according to the present invention includes a hollow tube 100 and a stub shaft 200 .

튜브(100)는 스터브 샤프트(200)와의 결합을 통하여 차량의 드라이브 트레인에 포함되고, 프로펠러 샤프트 또는 드라이브 샤프트로서 적용될 수 있다. The tube 100 is included in a drive train of a vehicle through coupling with the stub shaft 200 , and may be applied as a propeller shaft or a drive shaft.

튜브(100)는 스터브 샤프트(200)보다 큰 직경을 갖도록 구성되고, 튜브(100)의 중공에 스터브 샤프트(200)의 일부가 삽입된다. The tube 100 is configured to have a larger diameter than the stub shaft 200 , and a part of the stub shaft 200 is inserted into the hollow of the tube 100 .

튜브(100)와 스터브 샤프트(200)는 서로 다른 재료로 구성된다. 비제한적인 예로서, 튜브(100)는 복합소재 내지는 CFRP 재질로 구성되고, 스터브 샤프트(200)는 금속 또는 스틸 등으로 구성될 수 있다. 아래에서 자세히 설명될 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이종재질 간의 결합임에도 튜브(100)와 스터브 샤프트(200) 사이에 강건한 결합 구조를 형성하여 백래시 발생을 방지하고, 궁극적으로 이음 발생을 차단할 수 있다. The tube 100 and the stub shaft 200 are made of different materials. As a non-limiting example, the tube 100 may be made of a composite material or a CFRP material, and the stub shaft 200 may be made of metal or steel. As will be described in detail below, according to the present invention, it is possible to prevent backlash by forming a strong coupling structure between the tube 100 and the stub shaft 200 even though it is a combination between different materials, and ultimately to block the occurrence of noise. .

도 5에 도시된 바와 같이, 스터브 샤프트(200)는 전체적으로 원통 형상을 취하고, 본 발명의 실시예에 따르면, 스터브 샤프트(200)는 결합부(220) 및 접합부(240)를 포함한다. As shown in FIG. 5 , the stub shaft 200 has a cylindrical shape as a whole, and according to an embodiment of the present invention, the stub shaft 200 includes a coupling part 220 and a joint part 240 .

결합부(220)는 튜브(100)와 직접적으로 연결되는 부분이다. 결합부(220)는 튜브(100)의 중공 내에 삽입되고, 보다 구체적으로는, 회전에 의해 중공 내에 삽입 결합된다. 이를 위하여 본 발명의 구현예에 따르면, 결합부(220)는 외주면에 나사산(222)을 포함한다. 본 발명의 구현예에 따르면, 나사산(222)은 오른나사 또는 왼나사일 수 있고, 장착 시의 상대 회전방향을 고려하여 방향이 설정될 수 있다. 이에 관하여는 후술하기로 한다. The coupling part 220 is a part directly connected to the tube 100 . The coupling part 220 is inserted into the hollow of the tube 100, and more specifically, is inserted and coupled into the hollow by rotation. To this end, according to the embodiment of the present invention, the coupling portion 220 includes a screw thread 222 on the outer circumferential surface. According to an embodiment of the present invention, the screw thread 222 may be a right-hand thread or a left-hand thread, and the direction may be set in consideration of the relative rotation direction during mounting. This will be described later.

결합부(220)는 스터브 샤프트(200)의 말단으로 갈수록 그 직경이 감소하도록 테이퍼지게 구성될 수 있다. 결합부(220)의 테이퍼진 형상으로 인하여 스터브 샤프트(200)를 튜브(100)에 삽입하였을 때 자리 맞춤이 보다 용이해질 수 있다. The coupling part 220 may be tapered so that its diameter decreases toward the end of the stub shaft 200 . Due to the tapered shape of the coupling part 220 , when the stub shaft 200 is inserted into the tube 100 , it may be more easily aligned.

접합부(240)는 결합부(220)와 이웃한다. 즉, 접합부(240)는 결합부(220)로부터 연장하되, 결합부(220)보다 큰 직경으로 형성된다. 이로 인하여 접합부(240)는 튜브(100)와 스터브 샤프트(200)의 결합 시 튜브(100)가 더 이상 이동하지 못하도록 막는 스토퍼로서 기능한다. 접합부(240)에는 튜브(100)의 말단이 직접적으로 접촉하게 되고, 스터브 샤프트(200)의 회전 삽입이 진행되면서 튜브(100)는 접합부(240)를 파고들게 된다. 따라서, 튜브(100)와 스터브 샤프트(200)의 결합이 완료되면서 회전이 잠길 수 있으므로 백래시 발생을 원천적으로 제거할 수 있다. The junction 240 is adjacent to the coupler 220 . That is, the junction 240 extends from the coupler 220 , but has a larger diameter than the coupler 220 . Due to this, the junction 240 functions as a stopper that prevents the tube 100 from moving any more when the tube 100 and the stub shaft 200 are coupled. The end of the tube 100 is in direct contact with the junction 240 , and as the rotational insertion of the stub shaft 200 proceeds, the tube 100 digs into the junction 240 . Accordingly, since the tube 100 and the stub shaft 200 are coupled to each other and the rotation is locked, the occurrence of backlash can be fundamentally eliminated.

접합부(240)는 스터브 샤프트(200)의 축방향으로 일정 두께를 가지며, 결합부(220)를 바라보는 측면인 대향면(242)을 포함한다. 대향면(242)은 결합부(220)의 바깥 둘레에서 반경방향 외측으로 연장하는 부분에 해당한다. The joint portion 240 has a predetermined thickness in the axial direction of the stub shaft 200 , and includes an opposing surface 242 , which is a side facing the joint portion 220 . The opposing surface 242 corresponds to a portion extending radially outward from the outer periphery of the coupling portion 220 .

도 6에 도시된 바와 같이, 접합부(240)의 표면 또는 대향면(242)의 표면은 치형을 포함하고, 치형은 복수의 티스(244)를 포함할 수 있다. 치형은 대향면(242)의 적어도 일부, 바람직하게는, 전부에 마련된다. As shown in FIG. 6 , the surface of the abutment 240 or the surface of the opposing surface 242 may include teeth, and the teeth may include a plurality of teeth 244 . Teeth are provided on at least a portion, preferably all, of the opposing surface 242 .

티스(244)는 접합부(240)의 둘레방향을 따라 대향면(242)에 구비되고, 각 티스(244)가 연속적으로 배치되어 치형을 형성한다. 즉, 각 티스(244)는 대향면(242)을 따라 일정 거리 연장하고, 대향면(242)에서 둘레방향으로 연장하면서 점진적으로 더 큰 돌출길이를 가지면서 결합부(220) 측으로 돌출한다. 즉, 각 티스(244)는 접합부(240)로부터 외측으로 가장 돌출하는 팁부(246)를 포함한다. Teeth 244 are provided on the opposing surface 242 along the circumferential direction of the joint portion 240, and each tooth 244 is continuously disposed to form a tooth. That is, each tooth 244 extends a certain distance along the opposing surface 242 and protrudes toward the coupling portion 220 while extending in the circumferential direction from the opposing surface 242 while having a progressively larger protrusion length. That is, each tooth 244 includes a tip portion 246 that most protrudes outwardly from the abutment portion 240 .

본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 치형은 직선형 또는 곡선형이다. 직선형 또는 곡선형의 치형이란 튜브(100)와 스터브 샤프트(200)의 결합 시 튜브(100) 측에서 스터브 샤프트(200)를 바라보았을 때 관찰되는 팁부(246)의 형태를 의미한다. 도 7을 참조하면, 직선형이란 각 티스(244)에서 결합부(220)를 향해 가장 돌출한 부분인 팁부(246a)가 반경방향을 따라 직선인 것을 의미한다. 도 8을 참조하면, 곡선형이란 팁부(246b)가 반경방향으로 연장하면서 곡선을 형성하는 것을 의미한다. According to some embodiments of the present invention, the teeth are straight or curved. The straight or curved tooth means the shape of the tip portion 246 observed when the tube 100 is coupled to the stub shaft 200 when the stub shaft 200 is viewed from the tube 100 side. Referring to FIG. 7 , the straight line means that the tip portion 246a, which is the most protruding portion from each tooth 244 toward the coupling portion 220, is straight along the radial direction. Referring to FIG. 8 , the curved shape means that the tip portion 246b forms a curve while extending in the radial direction.

직선형의 경우 곡선형과 비교했을 때, 튜브(100)의 말단과 스터브 샤프트(200) 결합 시, 직선형 티스(244) 또는 팁부(246a)가 튜브(100)의 끝단을 파고드는 특성과 역토크 시 풀림에 대한 강건성이 상대적으로 작지만, 가공이 용이하다는 이점이 있다. 곡선형의 경우에는 직선형에 비하여 가공이 까다로운 점이 있으나 티스(244) 또는 팁부(246b)가 튜브(100)의 끝단을 파고드는 특성이 우수하고 역토크 시 풀림에 대한 강건성이 뛰어나다. In the case of the straight type, when compared to the curved type, when the end of the tube 100 and the stub shaft 200 are combined, the straight teeth 244 or the tip portion 246a penetrates the end of the tube 100 and the reverse torque. Although the robustness against annealing is relatively small, there is an advantage in that it is easy to process. In the case of the curved type, the processing is difficult compared to the straight type, but the teeth 244 or the tip portion 246b has excellent properties of digging into the end of the tube 100 and has excellent robustness against loosening during reverse torque.

본 발명의 구현예에 따르면, 곡선형에서 각 티스(244)의 팁부(246b)는 이웃하는 티스(244)를 향해 볼록하게 형성된다. 일부 실시형태에 따르면, 각 티스(244)는 우측에 이웃하는 티스(244)를 향해 볼록하게 형성된다. 또 다른 일부 실시형태에 따르면, 각 티스(244)는 좌측에 이웃하는 티스(244)를 향해 볼록하게 형성된다. 이와 같은 티스(244)의 방향은, 나사산(222)의 방향과 마찬가지로, 장착 시의 상대 회전방향을 고려하여 방향이 설정될 수 있다. According to the embodiment of the present invention, in the curved shape, the tip portion 246b of each tooth 244 is convex toward the neighboring tooth 244 . According to some embodiments, each tooth 244 is formed convex toward the right neighboring tooth 244 . According to some other embodiments, each tooth 244 is formed convex toward the left neighboring tooth 244 . The direction of the teeth 244 may be set in consideration of the relative rotation direction during mounting, like the direction of the screw thread 222 .

차량의 주행방향이 주된 토크 방향이지만, 후진이나 회생제동에 의한 역토크 발생으로 역토크가 가해지는 경우에 대비한 풀림방지 구조가 요구된다. 이를 위하여 본 발명에 따르면, 스터브 샤프트(200)의 접합부(240)에 역토크 시 풀림 방지를 위한 치형이 적용되는 것이다. 즉, 토크 방향별로 치형 경사각이 다르게 된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 스터브 샤프트(200)가 회전 삽입되는 방향은 치형 경사각이 작아서 조립이 용이하다. 그러나, 회전 삽입되는 방향의 반대방향으로는 경사각이 커서 풀림을 방지할 수 있다. Although the driving direction of the vehicle is the main torque direction, an anti-loosening structure is required in case reverse torque is applied due to reverse torque generated by reverse or regenerative braking. To this end, according to the present invention, teeth for preventing loosening during reverse torque are applied to the joint portion 240 of the stub shaft 200 . That is, the tooth inclination angle is different for each torque direction. As shown in FIG. 9 , the direction in which the stub shaft 200 is rotated and inserted has a small tooth inclination angle, so that assembly is easy. However, in the direction opposite to the rotational insertion direction, the inclination angle is large, so that loosening can be prevented.

또한, 본 발명에 따르면, 앞서 설명한 바와 같이, 나사산(222)의 방향은 차량의 주행방향, 즉, 변속기(T)의 정토크 방향(N)을 고려하여 설정될 수 있다. 도 10에는 변속기(T)를 중심으로 좌측 및 우측에 장착되는 드라이브 샤프트가 도시되어 있다. 회전하는 화살표로 표시되는 방향은 정토크 방향(N)을 의미한다. 도 11은 도 10의 드라이브 샤프트를 간소화한 것으로서, 좌측부터 순서대로 좌측 휠(LHW) 측의 스터브 샤프트는 도면부호 200c로, 변속기(T)의 좌측의 스터브 샤프트는 도면부호 200a로, 변속기(T) 우측의 스터브 샤프트는 도면부호 200b로, 우측 휠(RHW) 측의 스터브 샤프트는 도면부호 200d로 표시된다. 도 12a 내지 12d는 각 스터브 샤프트(200a, 200b, 200c, 200d)를 튜브(100) 측에서 바라본 상태를 도시한다. Also, according to the present invention, as described above, the direction of the screw thread 222 may be set in consideration of the driving direction of the vehicle, that is, the constant torque direction N of the transmission T. 10 shows drive shafts mounted on the left and right sides of the transmission T as the center. The direction indicated by the rotating arrow means the constant torque direction (N). 11 is a simplified view of the drive shaft of FIG. 10. In order from the left, the stub shaft on the left wheel (LHW) side is denoted by reference numeral 200c, the stub shaft on the left side of the transmission T is denoted by reference numeral 200a, and the transmission T ) The stub shaft on the right is denoted by reference numeral 200b, and the stub shaft on the right wheel (RHW) side is denoted by reference numeral 200d. 12A to 12D are views illustrating the respective stub shafts 200a, 200b, 200c, and 200d as viewed from the tube 100 side.

도 10 및 11을 계속해서 참조하면, 변속기(T) 좌측 및 우측의 스터브 샤프트(200a, 200b)는 정토크 방향(N)과 동일한 방향으로 회전 조립하여 삽입되도록 한다(각각 도 12a 및 12b 참조). 이와 같이 삽입되는 경우 빈번한 정토크 인가 시에 나사산이 더욱 잠기는 방향에 놓이므로 강건성이 유지될 수 있다. 이때 변속기(T) 좌측의 스터브 샤프트(200a)의 나사산(222)은 오른나사가 되고, 변속기(T) 우측의 스터브 샤프트(200b)의 나사산(222)은 왼나사가 된다. 10 and 11, the stub shafts 200a and 200b on the left and right sides of the transmission T are rotated and assembled in the same direction as the constant torque direction N to be inserted (see FIGS. 12a and 12b, respectively). . When inserted in this way, the robustness can be maintained because the thread is placed in a direction in which the screw thread is further locked when the constant torque is frequently applied. At this time, the thread 222 of the stub shaft 200a on the left side of the transmission T becomes a right-hand thread, and the thread 222 of the stub shaft 200b on the right side of the transmission T becomes a left-hand thread.

반대로, 좌측 휠(LHW) 및 우측 휠(RHW) 측의 스터브 샤프트(200c, 200d)는 튜브(100)를 통해 정토크가 전달되므로 정토크 역방향(R)과 일치하도록 나사산 방향이 형성된다(도 12c 및 12d 참조). 이때 좌측 휠(LHW) 측의 스터브 샤프트(200c)의 나사산(222)은 오른나사가 되고, 우측 휠(RHW) 측의 스터브 샤프트(200d)의 나사산(222)은 왼나사가 된다. Conversely, the stub shafts 200c and 200d on the left wheel (LHW) and right wheel (RHW) side are forward torque transmitted through the tube 100, so that the thread direction is formed to coincide with the forward torque reverse direction (R) (Fig. 12c and 12d). At this time, the thread 222 of the stub shaft 200c on the left wheel LHW side becomes a right-hand thread, and the thread 222 of the stub shaft 200d on the right wheel RHW side becomes a left-hand thread.

본 발명에 따르면, 튜브(100)와 스터브 샤프트(200)는 아래와 같은 과정을 통하여 결합될 수 있다. According to the present invention, the tube 100 and the stub shaft 200 may be coupled through the following process.

먼저 튜브(100)를 고정한다. 스터브 샤프트(200)의 결합부(220)에 가공되어 있는 나사산(222)을 통해 스터브 샤프트(200)를 회전시키면서 튜브(100)에 삽입 및 결합한다. 여기에서 튜브(100) 내측에는 결합부(220)의 나사산(222)에 대응하는 나사산의 가공이 요구되지 않는다. CFRP 재질은 스틸재에 비하여 무른 특성이 있어 회전 삽입 시 튜브(100)는 갈리면서 삽입이 된다. 이에 의해 나사산(222)은 백래시가 없는 상태로 자연스럽게 튜브(100)에 결합된다. First, the tube 100 is fixed. It is inserted and coupled to the tube 100 while rotating the stub shaft 200 through the thread 222 machined in the coupling portion 220 of the stub shaft 200 . Here, the processing of the thread corresponding to the thread 222 of the coupling part 220 is not required inside the tube 100 . CFRP material is softer than steel material, so that when rotating the tube 100 is inserted while grinding. Thereby, the thread 222 is naturally coupled to the tube 100 without backlash.

결합부(220)가 튜브(100)의 끝단까지 삽입이 되면 스터브 샤프트(200)의 접합부(240) 내지는 대향면(242)과 튜브(100)의 끝단이 접촉하게 된다. 이 상태에서 스터브 샤프트(200)가 계속 회전이 되어 삽입되면 접합부(240)가 튜브(100)를 파고든 상태에서 결합이 완료되며, 스터브 샤프트(200)는 회전 잠김 상태가 된다. When the coupling part 220 is inserted to the end of the tube 100 , the joint 240 or the opposite surface 242 of the stub shaft 200 comes into contact with the end of the tube 100 . In this state, when the stub shaft 200 is continuously rotated and inserted, the coupling is completed in a state in which the junction part 240 digs into the tube 100 , and the stub shaft 200 is in a rotationally locked state.

본 발명은 프로펠러 샤프트뿐만 아니라 드라이브 샤프트에도 이종 재질을 구현할 수 있다. 드라이브 샤프트는 프로펠러 샤프트에 비하여 비틀림 토크량이 대략 2배 이상 크므로 백래시에 의한 이음발생에 더욱 취약하다. 본 발명에 따른 결합 구조를 통해 백래시를 차단할 수 있는 바, 이종 재질의 드라이브 샤프트를 구현할 수 있고, 따라서, 드라이브 트레인의 경량화에 기여할 수 있다.The present invention can implement different materials not only on the propeller shaft but also on the drive shaft. The drive shaft has twice the amount of torsional torque compared to the propeller shaft, so it is more vulnerable to noise caused by backlash. Since backlash can be blocked through the coupling structure according to the present invention, drive shafts made of different materials can be implemented, and thus, it can contribute to weight reduction of the drive train.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the technical field to which the present invention pertains that various substitutions, modifications and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have the knowledge of

100: 튜브 200: 스터브 샤프트
220: 결합부 222: 나사산
240: 접합부 242: 대향면
244: 티스 246, 246a, 246b: 팁부
T: 변속기 LHW: 좌측 휠
RHW: 우측 휠 N: 정토크 방향
R: 정토크 역방향
100: tube 200: stub shaft
220: coupling portion 222: thread
240: junction 242: opposing surface
244: teeth 246, 246a, 246b: tip portion
T: Transmission LHW: Left wheel
RHW: Right wheel N: Forward torque direction
R: forward torque reverse direction

Claims (15)

외주면에 나사산이 형성되는 결합부; 및
상기 결합부의 일 단에 상기 결합부보다 큰 직경으로 형성되고, 표면에 치형을 포함하는 접합부;
를 포함하는 스터브 샤프트.
a coupling portion having a screw thread formed on the outer circumferential surface; and
a bonding portion formed at one end of the coupling portion with a larger diameter than the coupling portion, and including a tooth on the surface;
A stub shaft comprising a.
청구항 1에 있어서, 상기 결합부는 상기 접합부로부터 멀어지는 방향으로 테이퍼지는 것인 스터브 샤프트.The stub shaft according to claim 1, wherein the coupling portion is tapered in a direction away from the abutment portion. 청구항 1에 있어서, 상기 치형은 결합부와 마주보는 측인 접합부의 대향면에 형성되는 것인 스터브 샤프트. The stub shaft according to claim 1, wherein the teeth are formed on an opposite surface of the abutment that is a side facing the engaging portion. 청구항 3에 있어서, 상기 치형은 상기 접합부의 둘레방향을 따라 일정 간격 이격하여 형성되는 복수의 티스를 포함하고,
각 티스는 상기 접합부의 둘레방향으로 일정 거리 연장하고, 상기 둘레방향을 따라 상기 대향면으로부터 결합부 측을 향해 점진적으로 돌출하는 것인 스터브 샤프트.
The method according to claim 3, wherein the teeth include a plurality of teeth formed spaced apart in a circumferential direction of the joint portion,
Each tooth extends a certain distance in the circumferential direction of the joint portion, and the stub shaft gradually protrudes from the opposite surface toward the engaging portion along the circumferential direction.
청구항 4에 있어서, 상기 접합부로부터 상기 결합부 측을 향해 가장 길게 돌출하는 각 티스의 팁부는 반경방향으로 직선의 형태인 것인 스터브 샤프트. The stub shaft according to claim 4, wherein the tip of each tooth protruding longest from the joint portion toward the engaging portion is in the form of a straight line in the radial direction. 청구항 4에 있어서, 상기 접합부로부터 상기 결합부 측을 향해 가장 길게 돌출하는 각 티스의 팁부는 이웃하는 티스를 향해 볼록한 형태인 것인 스터브 샤프트. The stub shaft according to claim 4, wherein the tip of each tooth protruding longest from the joint portion toward the coupling portion is convex toward the neighboring teeth. 청구항 6에 있어서, 상기 나사산은, 상기 스터브 샤프트의 배향 및 스터브 샤프트에 가해지는 토크의 방향에 기초하여 왼나사 또는 오른나사로 형성되는 것인 스터브 샤프트.The stub shaft according to claim 6, wherein the thread is formed as a left-hand thread or a right-hand thread based on the orientation of the stub shaft and the direction of torque applied to the stub shaft. 청구항 6에 있어서, 상기 티스는 스터브 샤프트에 가해지는 토크의 방향을 향해 볼록하게 구성되는 것인 스터브 샤프트. The stub shaft of claim 6 , wherein the teeth are configured to be convex toward a direction of torque applied to the stub shaft. 제1 재료로 구성되는 중공의 튜브; 및
상기 튜브의 양 단에 각각 결합되고, 상기 제1 재료와 상이한 제2 재료로 구성되는 스터브 샤프트를 포함하고,
상기 스터브 샤프트는,
외주면에 형성되는 나사산을 포함하고, 상기 튜브에 회전 삽입되도록 구성되는 결합부; 및
상기 결합부와 이웃하고 상기 결합부보다 반경방향 외측으로 확장하며 상기 튜브에 접촉하는 접합부를 포함하는 것인 샤프트 결합 구조.
a hollow tube made of a first material; and
and a stub shaft coupled to both ends of the tube and made of a second material different from the first material,
The stub shaft is
a coupling portion comprising a thread formed on an outer circumferential surface and configured to be rotationally inserted into the tube; and
and an abutment adjacent to the coupling portion, extending radially outward than the coupling portion, and in contact with the tube.
청구항 9에 있어서, 상기 제1 재료는 탄소 섬유 강화 플라스틱이고, 상기 제2 재료는 스틸 소재로 구성되는 것인 샤프트 결합 구조. The shaft coupling structure according to claim 9, wherein the first material is a carbon fiber reinforced plastic, and the second material is a steel material. 청구항 9에 있어서, 상기 접합부는 상기 튜브에 접촉하는 측면에 표면으로부터 결합부를 향해 점진적으로 돌출하고, 둘레방향을 따라 배치되는 복수의 티스를 포함하는 것인 샤프트 결합 구조.The shaft coupling structure according to claim 9, wherein the abutment portion includes a plurality of teeth disposed along the circumferential direction, which gradually protrude from the surface to the coupling portion on a side surface in contact with the tube. 청구항 11에 있어서, 상기 티스는 이웃하는 티스를 향해 볼록하게 형성되는 것인 샤프트 결합 구조. The shaft coupling structure according to claim 11, wherein the teeth are convex toward neighboring teeth. 청구항 12에 있어서,
차량의 변속기 측에 장착되어 변속기로부터 회전력을 전달받는 변속기 측 스터브 샤프트;
상기 변속기 측 스터브 샤프트에 일 단이 결합되는 튜브;
상기 튜브의 타단이 결합되고, 좌측 휠 또는 우측 휠 측에 장착되는 휠 측 스터브 샤프트를 포함하는 것인 샤프트 결합 구조.
13. The method of claim 12,
a transmission-side stub shaft mounted on the transmission side of the vehicle to receive rotational force from the transmission;
a tube having one end coupled to the transmission-side stub shaft;
The other end of the tube is coupled, and the shaft coupling structure includes a wheel-side stub shaft mounted on a left wheel or a right wheel side.
청구항 13에 있어서, 상기 변속기 측 스터브 샤프트의 나사산은 상기 변속기의 회전방향으로 전진하는 나사산 방향을 가지도록 구성되는 것인 샤프트 결합 구조. The shaft coupling structure according to claim 13, wherein a thread of the transmission-side stub shaft is configured to have a forward thread direction in a rotational direction of the transmission. 청구항 13에 있어서, 상기 휠 측 스터브 샤프트의 나사산은 상기 변속기의 회전방향의 반대방향으로 전진하는 나사산 방향을 가지도록 구성되는 것인 샤프트 결합 구조.The shaft coupling structure according to claim 13, wherein a thread of the wheel-side stub shaft is configured to have a threaded direction advancing in a direction opposite to a rotational direction of the transmission.
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