KR102440592B1 - 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛 - Google Patents

Abstract

차량의 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량의 드라이브 샤프트 상의 일측 외주면에 끼워져 설치되는 댐퍼와, 상기 댐퍼의 내주측에 구성되는 중량체를 포함하는 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛에 있어서, 상기 댐퍼는 양단으로부터 연장된 연장단 상의 둘레에 형성된 클램핑 홈에 클램퍼를 체결하는 상기 드라이브 샤프트에 고정하되, 상기 댐퍼의 양측 연장단 중, 적어도 하나의 연장단 상에 구성되어 클램퍼에 의해 지지된 상태로, 온도변화에 따라 상기 드라이브 샤프트 상의 댐퍼의 일측에 대하여 축방향 가압력을 가변하여 상기 댐퍼의 댐퍼 주파수를 조절하는 가압유닛을 포함한다.

Description

차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛{DAMPER UNIT OF DRIVE SHAFT FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능을 향상시키는 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 드라이브 샤프트(Drive shaft)는 변속기와 휠 사이에 설치되어 상기 엔진에서 발생하는 구동력을 변속기를 통해 휠로 전달한다.

이러한 드라이브 샤프트에는 엔진의 회전력에 의한 비틀림과 굽힘 진동이 발생하며, 또한, 상기 드라이브 샤프트가 고속으로 회전하는 과정에서 특정 회전속도에 이르면 진동이 발생한다.

상기 드라이브 샤프트에서 발생하는 진동은 구동 안정성을 떨어뜨리고, 구동계에도 악영향을 끼칠뿐만 아니라, 진동 소음을 발생시켜 차량의 정숙성을 저하시킨다.

특히, 상기 드라이브 샤프트에 발생한 진동의 주파수와 드라이브 샤프트의 고유 진동수가 일치하게 되면, 진동수가 더욱 증가하여 진동 소음이 커지게 되고, 증가된 진동은 공명 현상을 일으켜 상기 드라이브 샤프트에 치명적인 손상을 가하거나, 상기 드라이브 샤프트가 파손될 수도 있다.

일반적으로 드라이브 샤프트 자체의 공진 주파수는 차량의 가속 소음 및 진동에 취약한 부분과 일치하여 차량의 NVH(Noise, Vibration, and Harshness) 성능을 악화시키는 주된 원인이 된다.

이에 따라, 상기 드라이브 샤프트에는 진동 및 소음을 저감하기 위해서 상기 드라이브 샤프트의 공진 주파수에 맞춰진 댐퍼 유닛(Damper unit)을 설치하고 있다.

상기 댐퍼 유닛은 드라이브 샤프트에 발생한 진동을 상쇄시킬 수 있는 특정 주파수의 진동을 발생시켜 진동을 상쇄시킴으로써, 상기 드라이브 샤프트 및 구동계의 안전성을 보장하고 소음 발생을 최소화한다.

이러한 댐퍼 유닛은 상기 드라이브 샤프트의 외주면 일측 상에 끼워지는 고무재질의 댐퍼의 양단부에 클램퍼를 적용하여 고정되도록 구성된다.

그러나 종래 기술에 따른 댐퍼 유닛은 고무재질의 댐퍼를 적용함으로써, 온도변화에 따라 재질의 경도가 변하는 문제점이 있다.

예를 들어, 겨울철에는 온도가 하강함에 따라 고무의 경도가 강해져 댐퍼의 댐퍼 주파수가 하향되고, 여름철에는 온도가 상승함에 따라 고무의 경도가 약해져 댐퍼의 댐퍼 주파수가 상승하게 된다.

결과적으로 종래 기술에 따른 댐퍼 유닛은 온도변화에 따라 댐퍼 주파수가 변하게 되어 차량의 NVH 성능 및 내구성이 저하되는 문제점이 발생한다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 온도변화에 따라 드라이브 샤프트 상의 일측에 대하여 축방향 가압력을 가변하는 가압유닛을 적용함으로써, 댐퍼의 댐퍼 주파수를 일정하게 유지하여 차량의 NVH 성능을 향상시키는 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 반복적인 온도변화에도 불구하고 가압유닛의 고정능력을 일정하게 유지할 수 있어 내구성을 향상시키는 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 차량의 드라이브 샤프트 상의 일측 외주면에 끼워져 설치되는 댐퍼와, 상기 댐퍼의 내주측에 구성되는 중량체를 포함하는 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛에 있어서, 상기 댐퍼는 양단으로부터 연장된 연장단 상의 둘레에 형성된 클램핑 홈에 클램퍼를 체결하는 상기 드라이브 샤프트에 고정하되, 상기 댐퍼의 양측 연장단 중, 적어도 하나의 연장단 상에 구성되어 클램퍼에 의해 지지된 상태로, 온도변화에 따라 상기 드라이브 샤프트 상의 댐퍼의 일측에 대하여 축방향 가압력을 가변하여 상기 댐퍼의 댐퍼 주파수를 조절하는 가압유닛을 포함하는 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛을 제공할 수 있다.

또한, 상기 가압유닛은 일단부의 내주면을 따라 일정구간이 내측을 향하여 돌출되어 형성된 지지단을 통해 상기 클램핑 홈에 고정되는 클램퍼, 상기 댐퍼의 축방향 일면에 지지되는 압축링, 및 상기 클램퍼의 내부에 삽입되어 상기 압축링과 상기 클램퍼 사이에서 온도변화에 따라 축방향 길이가 가변되면서 상기 압축링을 통하여 상기 댐퍼의 일면에 대한 축방향 가압력을 가변하는 가압링을 포함할 수 있다.

또한, 상기 클램퍼는 일단부의 상기 지지단을 통해 상기 클램핑 홈에 끼워져 고정 설치되고, 내부에 상기 가압링이 삽입된 상태로, 타단부가 상기 압축링과 접촉되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 클램퍼는 상기 가압링보다 열팽창률이 낮은 금속재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 압축링은 상기 연장단 상에 끼워져, 일면이 상기 댐퍼의 축방향 일면에 지지되고, 타면이 상기 가압링의 선단과 접촉될 수 있다.

또한, 상기 가압링은 웨이브 그물구조의 링 형상으로 형성되어 열간 시, 팽창하는 열팽창소재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 웨이브 그물구조는 열팽창에 의한 힘이 상기 드라이브 샤프트 상의 축방향을 따라 상기 가압링의 길이가 길어지도록 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 온도변화에 따라 드라이브 샤프트 상의 일측에 대하여 축방향 가압력을 가변하는 가압유닛을 적용함으로써, 댐퍼의 댐퍼 주파수를 일정하게 유지하여 차량의 NVH 성능을 향상시키는 효과가 있다.

즉, 본 발명의 실시 예는 온도변화에 따라 축방향 길이가 가변되면서 댐퍼의 일면에 대하여 축방향 가압력을 가변시키는 가압링을 적용함으로써, 상기 댐퍼의 댐퍼 주파수를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예는 열팽창률이 낮은 클램퍼를 적용하여 반복적인 온도변화에도 고정능력을 일정하게 유지할 수 있어 내구성을 향상시키는 효과도 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛의 온도변화에 따른 작동도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛의 온도변화에 따른 작동도이다.

차량용 드라이브 샤프트(1)는 일단이 엔진에 연결되고 타단이 휠에 연결되어 상기 엔진의 회전동력을 휠에 전달하는 역할을 한다.

이때, 상기 엔진의 회전 시, 발생되는 진동 주파수와 상기 드라이브 샤프트(1)의 회전수가 일치할 경우, 공진으로 인한 소음이 발생하게 되는데, 이를 방지하기 위하여 상기 드라이브 샤프트(1) 상의 일측에 댐퍼 유닛(10)이 장착된다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛(10, 이하, 간단히 '댐퍼 유닛'이라 함)은 댐퍼(20), 중량체(30), 및 가압유닛(40)을 포함한다.

먼저, 상기 댐퍼(20)는 상기 드라이브 샤프트(1) 상의 일측 외주면에 끼워져 설치된다.

상기 댐퍼(20)는 양단으로부터 연장된 연장단(21) 상의 둘레에 클램핑 홈(23)이 형성된다.

이러한 댐퍼(20)는 상기 클램핑 홈(23)에, 이하에서 설명할, 가압유닛(40)을 적용하여 상기 드라이브 샤프트(1)에 고정된다.

또한, 상기 댐퍼(20)는 내부에, 즉, 상기 드라이브 샤프트(1)의 외주면과의 사이에 공간부(25)를 가진다.

상기 댐퍼(20)는 탄성력을 가지는 고무재질로 이루어진다.

그리고 상기 중량체(30)는 상기 댐퍼(20)의 내주측에 삽입된다.

이때, 상기 중량체(30)는 상기 드라이브 샤프트(1)의 외주면과 일정간격 이격되도록 장착된다.

즉, 상기 중량체(20)는 상기 공간부(25)에 의해 상기 드라이브 샤프트(1)의 외주면과의 일정간격 이격되도록 배치되는 것이다.

또한, 상기 중량체(20)는 금속재질로 이루어진다.

이러한 중량체(20)는 상기 댐퍼(10)와 함께, 상기 드라이브 샤프트(1)의 공진현상을 저감시키는 역할을 한다.

상기 공진현상은 대상 물체의 질량을 변화시켜 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 드라이브 샤프트(1) 상에 상기 중량체(30)가 개재된 댐퍼(20)를 장착하여 발생되는 공진주파수를 이원화 시켜 공진을 방지하여 진동을 저감시킬 수 있는 것이다.

그리고 상기 가압유닛(40)은 상기 댐퍼(20)의 양측 연장단(21) 중, 적어도 하나의 연장단(21) 상에 구성된다.

예를 들어, 상기 가압유닛(40)은 상기 댐퍼(20)의 양측 연장단(21)에 형성될 수 있고, 일측 연장단(21)에만 형성될 수도 있다.

이때, 댐퍼 유닛(10)은 상기 가압유닛(40)이 상기 댐퍼(20)의 일측 연장단(21)에만 장착되면, 타측 연장단(21)에는 일반적인 단일 부품으로 된 클램퍼를 적용할 수 있다.

이러한 가압유닛(40)은 클램퍼(41), 압축링(45), 및 가압링(47)을 포함하여 온도변화에 따라 상기 댐퍼(20)의 일측에 대하여 축방향 가압력을 가변하여 상기 댐퍼(20)의 댐퍼 주파수를 조절한다.

먼저, 상기 클램퍼(41)는 상기 댐퍼의 클램핑 홈(23)에 고정된다.

상기 클램퍼(41)는 일단부의 내주면을 따라 일정구간이 내측을 향하여 돌출된 지지단(43)이 형성된다.

상기 클램퍼(41)는 상기 지지단(43)을 통해 클램핑 홈(23)에 고정된다.

다시 말해, 상기 클램퍼(41)는 일단부의 지지단(43)을 통해 상기 클램핑 홈(23)에 끼워져 고정 설치되고, 타단부가 상기 압축링(45)과 접촉되도록 구성된다.

이때, 상기 클램퍼(41)는 내부에, 이하에서 설명할, 가압링(47)이 삽입된다.

이러한 클램퍼(41)는 상기 가압링(47)을 외부의 이물질로부터 보호하는 역할을 한다.

또한, 상기 클램퍼(41)는 열팽창률이 낮은 금속재질로 이루어진다.

더불어, 상기 클램퍼(41)는 상기 가압링(47)보다 열팽창률이 낮은 금속재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 상기 압축링(45)은 상기 연장단(21) 상에 끼워진다.

또한, 상기 압축링(45)은 일면이 상기 댐퍼의 축방향 일면에 지지되고, 타면이 상기 가압링(47)의 선단과 접촉된다.

이러한 압축링(45)은 금속재질로 이루어진다.

도 4를 참조하면, 상기 가압링(47)은 상기 클램퍼(41)의 내부에 삽입되어 상기 압축링(45)과 상기 클램퍼(41) 사이에서 온도변화에 따라 축방향 길이가 가변되도록 구성된다.

예를 들어, 도 4(A)에 도시한 바와 같이, 냉간 또는 저온 시에는 기본 상태를 유지한다.

열간 또는 고온 시에는, 도 4(B)에 도시된 바와 같이, 상기 드라이브 샤프트(1)의 축방향으로 팽창하면서 상기 압축링(45)을 통하여 상기 댐퍼(20)의 일면에 대한 축방향 가압력을 향상시킨다.

이때, 상기 댐퍼(20)는 온도 상승에 의한 재질의 강성 저하 현상이 보정된다.

또한, 상기 가압링(47)은 웨이브 그물구조의 링 형상으로 형성된다.

여기서 상기 웨이브 그물구조는 열팽창에 의한 힘이 상기 드라이브 샤프트(1) 상의 축방향을 따라 상기 가압링(47)의 전체 길이가 길어지도록 형성된다.

이에 따라, 상기 가압링(47)은 열간 시, 팽창하는 열팽창소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 가압링(47)의 형상에 따라 각각의 홀 사이로 원활한 공기순환 및 열전달이 가능하여 외부 온도변화에 보다 민감하게 반응하여 작동성을 향상시킬 수 있다.

더불어, 상기 가압링(47)은 여름철 장시간 주행으로 인한 과도한 열간시에도 각각의 홀로 인하여 과팽창되는 힘을 일부 흡수할 수 있어, 상기 댐퍼(20)의 손상을 방지할 수도 있다.

또한, 상기 가압링(47)은 웨이브 그물구조를 적용함으로써, 중량 및 재료비가 절감될 수 있다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛은 온도변화에 따라 축방향으로 길이가 가변되는 가압링(47)을 적용함으로써, 온도에 무관하게 댐퍼(20)의 특성을 유지할 수 있다.

즉, 상기 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛은 온도 상승량에 따라 상기 가압링(47)의 폭방향 팽창량이 결정되어 댐퍼(20)의 댐퍼 주파수를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛은 냉간 및 열간에 따른 반복적인 가압링(47)의 수축 및 팽창에도, 상기 클램퍼(41)의 고정 능력이 저하되지 않아 내구성을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 드라이브 샤프트
10: 댐퍼 유닛
20: 댐퍼
21: 연장단
23: 클램핑 홈
25: 공간부
30: 중량체
40: 가압유닛
41: 클램퍼
43: 지지단
45: 압축링
47: 가압링

Claims (7)

1. 차량의 드라이브 샤프트 상의 일측 외주면에 끼워져 설치되는 댐퍼와, 상기 댐퍼의 내주측에 구성되는 중량체를 포함하는 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛에 있어서,
   상기 댐퍼는 양단으로부터 연장된 연장단 상의 둘레에 형성된 클램핑 홈에 클램퍼를 체결하는 상기 드라이브 샤프트에 고정하되,
   상기 댐퍼의 양측 연장단 중, 적어도 하나의 연장단 상에 구성되어 클램퍼에 의해 지지된 상태로, 온도변화에 따라 상기 드라이브 샤프트 상의 댐퍼의 일측에 대하여 축방향 가압력을 가변하여 상기 댐퍼의 댐퍼 주파수를 조절하는 가압유닛;을 포함하고,
   상기 가압유닛은, 일단부의 내주면을 따라 일정구간이 내측을 향하여 돌출 형성된 지지단을 통해 상기 클램핑 홈에 고정되는 클램퍼와, 상기 댐퍼의 축방향 일면에 지지되는 압축링과, 상기 클램퍼의 내부에 삽입되어 상기 압축링과 상기 클램퍼 사이에서 온도변화에 따라 축방향 길이가 가변되면서 상기 압축링을 통하여 상기 댐퍼의 일면에 대한 축방향 가압력을 가변하는 가압링을 포함하며,
   상기 가압링은 웨이브 그물구조의 링 형상으로 형성되어 열간 시 팽창하는 열팽창소재로 이루어지되, 상기 웨이브 그물구조는 열팽창에 의한 힘이 상기 드라이브 샤프트 상의 축방향을 따라 상기 가압링의 길이가 길어지도록 형성되는 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 클램퍼는
   일단부의 상기 지지단을 통해 상기 클램핑 홈에 끼워져 고정 설치되고, 내부에 상기 가압링이 삽입된 상태로, 타단부가 상기 압축링과 접촉되도록 구성되는 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛.
4. 제1항에 있어서,
   상기 클램퍼는
   상기 가압링보다 열팽창률이 낮은 금속재질로 이루어지는 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛.
5. 제1항에 있어서,
   상기 압축링은
   상기 연장단 상에 끼워져, 일면이 상기 댐퍼의 축방향 일면에 지지되고, 타면이 상기 가압링의 선단과 접촉되는 차량용 드라이브 샤프트의 댐퍼 유닛.
6. 삭제
7. 삭제

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