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KR102467575B1 - 차량용 등속 조인트 장치 - Google Patents

차량용 등속 조인트 장치 Download PDF

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Publication number
KR102467575B1
KR102467575B1 KR1020220035623A KR20220035623A KR102467575B1 KR 102467575 B1 KR102467575 B1 KR 102467575B1 KR 1020220035623 A KR1020220035623 A KR 1020220035623A KR 20220035623 A KR20220035623 A KR 20220035623A KR 102467575 B1 KR102467575 B1 KR 102467575B1
Authority
KR
South Korea
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impact load
transmission member
load control
power transmission
unit
Prior art date
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Active
Application number
KR1020220035623A
Other languages
English (en)
Inventor
강문모
이호준
Original Assignee
(주)대승
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)대승 filed Critical (주)대승
Priority to KR1020220035623A priority Critical patent/KR102467575B1/ko
Priority to KR1020220087993A priority patent/KR102678175B1/ko
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
    • F16D3/226—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a cylinder co-axial with the respective coupling part
    • F16D3/227—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a cylinder co-axial with the respective coupling part the joints being telescopic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/22—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or type of main drive shafting, e.g. cardan shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

본 발명은 차량용 등속 조인트 장치에 관한 것으로, 제1동력전달부재와 결합되는 제1바디부와, 제2동력전달부재와 결합되고, 제1바디부와 이격되게 배치되는 제2바디부와, 제1바디부와 제2바디부 중 어느 하나의 회전력을 제1바디부와 제2바디부 중 나머지 하나로 전달하는 전달부와, 전달부와 이격되게 배치되고, 충돌 발생 시 전달부와의 간섭에 의해 형상이 가변되며 충격 하중을 제어하는 제1충격하중제어부 및 제1바디부에 구비되고, 제1충격하중제어부의 변형을 안내하는 제1변형안내부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 등속 조인트 장치{CONSTANT VELOCITY JOINT FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 등속 조인트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충격 하중을 제어할 수 있는 차량용 등속 조인트 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 프로펠러 샤프트는 파워트레인의 구동력을 후륜의 종감속 장치까지 전달하는 동력전달 장치이다. 이러한 프로펠러 샤프트는 변속기와 종감속 장치의 상대 위치 차이에 따른 절각 발생 및 길이 변화를 흡수할 수 있도록 유니버셜 조인트 등의 다양한 조인트로 구성되어 있다. 프로펠러 샤프트는 토크 전달을 위해 충분한 비틀림 강도를 확보하여야 하며, 길이 방향으로 충분한 굽힘 강성을 확보할 수 있어야 한다.
프로펠러 샤프트는 운동 특성상 높이가 반복적으로 변화하며, 앞뒤의 높이차가 발생한다. 이러한 프로펠러 샤프트의 변위를 보정하기 위해 등속 조인트가 이용된다.
차량 충돌시에는 파워트레인이 후방으로 이동하게 되며, 이때 발생하는 충격에너지를 차체가 충분히 흡수하지 못해 승객에게 전달 되는 경우 승객의 상해치가 높아지는 원인이 된다. 이에 따라 차량의 충돌 성능을 향상하기 위해 프로펠러 샤프트가 낮은 붕괴하중으로 좌굴됨에 따라 충돌 에너지를 효과적으로 흡수하도록 기능적으로 요구되고 있다.
그러나 종래의 프로펠러 샤프트는 스웨이징 공법을 이용하여 튜브의 끝단부 일부 구간을 축관함으로써 충돌 시 축관부가 변형을 통해 충격을 흡수하도록 하고 있어 축관부의 위치가 튜브의 끝단부에 제한 되며, 축관부가 충분한 곡률로 성형되지 못할 경우 충돌 발생시 충분한 변형이 진행되지 못하는 문제점이 있다.
한편, 본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0040301호(2006.05.10 공개, 발명의 명칭: 자동차의 프로펠러 샤프트)에 개시되어 있다.
본 발명은 차량의 충돌 시 프로펠러 샤프트에 가해지는 감가속도를 감소시킬 수 있는 차량용 등속 조인트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 차량용 등속 조인트 장치는: 제1동력전달부재와 결합되는 제1바디부와; 제2동력전달부재와 결합되고, 상기 제1바디부와 이격되게 배치되는 제2바디부와; 상기 제1바디부와 상기 제2바디부 중 어느 하나의 회전력을 상기 제1바디부와 상기 제2바디부 중 나머지 하나로 전달하는 전달부와; 상기 전달부와 이격되게 배치되고, 충돌 발생 시 상기 전달부와의 간섭에 의해 형상이 가변되며 충격 하중을 제어하는 제1충격하중제어부; 및 상기 제1바디부에 구비되고, 상기 제1충격하중제어부의 변형을 안내하는 제1변형안내부;를 포함한다.
또한, 상기 제1바디부는, 상기 제1동력전달부재의 단부에 결합되는 소경부와; 상기 소경부와 이격되게 배치되는 대경부와; 상기 대경부의 내부로 오목하게 함몰 형성되어 상기 전달부의 일측이 안착되는 제1안착부; 및 상기 소경부로부터 상기 대경부를 향해 경사지게 연장되는 가이드부;를 포함한다.
또한, 상기 제1변형안내부는, 상기 제1안착부와 상기 가이드부의 사이에 구비되고, 내부로 상기 제1충격하중제어부가 삽입되는 삽입부; 및 상기 삽입부의 일측에 배치되고, 상기 제1충격하중제어부가 상기 전달부의 이동과 나란한 방향으로 변형되도록 유도하는 제1변형안내부재;를 포함한다.
또한, 상기 제1변형안내부재는 상기 대경부의 내주면으로부터 외주면을 향해 오목하게 함몰 형성되고, 상기 삽입부의 일측을 개방한다.
또한, 상기 제1변형안내부재는 복수개로 구비되어 상기 삽입부의 원주 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치된다.
또한, 상기 제1변형안내부재는 상기 제1안착부의 단부와 마주보게 배치된다.
또한, 상기 제1변형안내부재의 폭은 상기 제1안착부의 폭보다 크다.
또한, 상기 전달부는 충돌 발생 시 상기 제2바디부와 함께 상기 제1바디부에 대해 상대 이동되고, 상기 제1충격하중제어부는 충돌 발생 시 상기 전달부와 접촉되어 충격 하중을 제어한다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 등속 조인트 장치는: 제1동력전달부재와 결합되는 제1바디부와; 제2동력전달부재와 결합되고, 상기 제1바디부와 이격되게 배치되는 제2바디부와; 상기 제1바디부와 상기 제2바디부 중 어느 하나의 회전력을 상기 제1바디부와 상기 제2바디부 중 나머지 하나로 전달하는 전달부; 및 상기 제2바디부에 구비되고, 충돌 발생 시 상기 전달부와의 간섭에 의해 형상이 가변되며 충격 하중을 제어하는 제2충격하중제어부;를 포함한다.
또한, 상기 제1바디부는, 상기 제1동력전달부재의 단부에 결합되는 소경부와; 상기 소경부와 이격되게 배치되는 대경부와; 상기 대경부의 내주면으로부터 오목하게 함몰 형성되어 상기 전달부의 일측이 안착되는 제1안착부; 및 상기 소경부로부터 상기 대경부를 향해 경사지게 연장되는 가이드부;를 포함한다.
또한, 상기 제2바디부는, 상기 대경부의 내부에 설치되는 제2바디부본체와; 상기 제2바디부본체를 관통하여 형성되고, 상기 제2동력전달부재와 결합되는 결합부; 및 상기 제2바디부본체의 외주면으로부터 오목하게 함몰 형성되어 상기 전달부의 타측이 안착되는 제2안착부;를 포함한다.
또한, 상기 전달부는 충돌 발생 시 상기 제2바디부에 대해 상대 이동되며 상기 제2충격하중제어부와 접촉된다.
또한, 상기 제2충격하중제어부는, 상기 제2안착부의 단부로부터 연장되고, 변형 가능하게 구비되는 제2충격하중제어부재; 및 상기 제2바디부본체의 측면으로부터 오목하게 함몰 형성되고, 상기 제2충격하중제어부재의 변형을 안내하는 제2변형안내부;를 포함한다.
또한, 상기 제2충격하중제어부재는 상기 제2바디부본체의 반경 방향 외측을 향해 소정 각도 경사지게 연장된다.
또한, 상기 제2변형안내부는 제2바디부본체의 원주 방향을 따라 연장된다.
또한, 상기 제2변형안내부는 제2바디부본체의 내측으로 향할수록 폭이 좁아지게 형성된다.
본 발명에 따른 차량용 등속 조인트 장치는 차량의 충돌 발생 시 제1동력전달부재와 제2동력전달부재의 상대 이동을 유도하여 차량의 감가속도를 축소시킴으로써 충돌에 따른 승객의 상해치를 경감시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 등속 조인트 장치는 제1충격하중제어부 또는 제2충격하중제어부가 전달부와 간섭 시 자체적인 변형에 의해 충격 하중을 흡수함에 따라 제1동력전달부재와 제2동력전달부재가 과도한 크기로 상대 이동되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 차량용 등속 조인트 장치는 앤드캡부가 제1바디부로부터 분리 가능하게 결합되어 차량의 충돌 발생 시 제1동력전달부재와 제2동력전달부재의 스트로크 가능 범위를 확장시킴에 따라 보다 큰 충격 하중을 흡수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 설치 상태를 개략적으로 나태내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1변형안내부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1변형안내부의 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1충격하중제어부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭방지부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 작동 과정을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
도 15는 제1충격하중제어부의 직경과, 제1충격하중제어부의 중첩 길이에 따른 정적 하중의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 16은 제1충격하중제어부의 직경과, 제1충격하중제어부의 중첩 길이에 따른 정적 하중의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2충격하중제어부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시단면도이다.
도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2충격하중제어부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 21 내지 도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 작동 과정을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 접속)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(또는 구비)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(또는 구비)"할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 특정 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 그 부호들은 다른 도면을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 특정 도면에 참조 부호가 표시되지 않은 부분이 있더라도, 그 부분은 다른 도면들을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 본 출원의 도면들에 포함된 세부 구성요소들의 개수, 형상, 크기 및 크기의 상대적인 차이 등은 이해의 편의를 위해 설정된 것으로서, 실시예들을 제한하지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 설치 상태를 개략적으로 나태내는 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 제1동력전달부재(10)와 제2동력전달부재(20)는 변속기와 종감속장치 사이에 구비되어 변속기로부터 발생되는 동력을 종감속장치로 전달한다. 이하에서는 제1동력전달부재(10)가 차량의 변속기에 연결되고, 제2동력전달부재(20)가 차량의 종감속장치에 연결되는 것을 예로 들어 설명하도록 한다. 그러나 제1동력전달부재(10)와 제2동력전달부재(20)는 이에 한정되는 것은 아니고, 이와 달리 제1동력전달부재(10)가 차량의 종감속장치에 연결되고, 제2동력전달부재(20)가 차량의 변속기에 연결되는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 제1동력전달부재(10)는 내부가 비어있는 원통 형상으로 구비되어 일측이 차량의 전방에 구비되는 변속기에 연결된다. 제1동력전달부재(10)는 차량의 길이방향 즉, 차량의 전,후 방향과 나란하게 배치된다. 제1동력전달부재(10)는 일측이 차량의 변속기에 회전 가능하게 연결되고, 변속기의 구동력에 연동되어 축회전된다. 제1동력전달부재(10)는 회전에 따른 반복하중, 충격 등에 충분히 견딜 수 있도록 알루미늄 합금, 철, CFRP 등의 재료를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 제2동력전달부재(20)는 내부가 비어있는 원통 형상으로 구비되어 일측이 차량에 구비되는 종감속장치에 연결된다. 제2동력전달부재(20)는 제1동력전달부재(10)와 동일 축선상에 배치된다. 제2동력전달부재(20)는 회전에 따른 반복하중, 충격 등에 충분히 견딜 수 있도록 알루미늄 합금, 철, CFRP 등의 재료를 포함할 수 있다.
제2동력전달부재(20)의 타측에는 연결부(21)가 구비된다. 본 실시예에 따른 연결부(21)는 원통 형상으로 형성되고, 제2동력전달부재(20)의 타측 단부로부터 연장된다. 연결부(21)는 제2동력전달부재(20)와 마찰 교반 용접, 나사 결합, 끼움 결합 등 다양한 방식으로 연결될 수 있다. 연결부(21)는 길이 방향이 제2동력전달부재(20)와 나란하게 배치되고, 중심축이 제2동력전달부재(20)의 중심축과 동축상에 배치된다. 연결부(21)는 제2동력전달부재(20)보다 작은 직경을 갖도록 형성된다. 연결부(21)의 타측 단부의 외주면에는 스플라인 또는 세레이션 치형이 구비될 수 있다. 연결부(21)의 외주면에는 차체에 결합되어 연결부(21)를 회전 지지하는 센터 베어링(22)이 구비될 수 있다. 연결부(21)는 차량용 등속 조인트 장치(1)와 결합된다. 이에 따라 제2동력전달부재(20)는 제1동력전달부재(10)의 회전에 연동되어 축회전되며, 이러한 회전력을 차량의 종감속장치로 전달할 수 있다.
차량용 등속 조인트 장치(1)는 제1동력전달부재(10)와 제2동력전달부재(20)의 사이에 설치된다. 차량용 등속 조인트 장치(1)는 양측이 각각 제1동력전달부재(10) 및 제2동력전달부재(20)와 결합되고, 제1동력전달부재(10)의 회전력을 제2동력전달부재(20)로 전달한다. 차량용 등속 조인트 장치(1)는 차량의 충돌 발생 시 제1동력전달부재(10)와 제2동력전달부재(20)의 상대 이동을 유도하고, 충격 하중의 일부를 흡수함으로써 충격 하중에 의한 감가속도를 감소시킬 수 있도록 구비된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치(1)는 제1바디부(100), 제2바디부(200), 전달부(300), 제1충격하중제어부(400), 제1변형안내부(410), 이탈방지부(500), 앤드캡부(600), 간섭방지부(700)를 포함한다.
제1바디부(100)는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치(1)의 개략적인 외관을 형성한다. 제1바디부(100)는 제1동력전달부재(10)와 결합되어 제1동력전달부재(10)와 함께 회전된다. 제1바디부(100)의 내부에는 그리스(Grease)와 같은 윤활 물질이 충진된다.
본 실시예에 따른 제1바디부(100)는 소경부(110), 대경부(120), 제1안착부(130), 가이드부(140)를 포함한다.
소경부(110)는 제1바디부(100)의 일측 외관을 형성하고, 제1동력전달부재(10)에 결합되어 지지된다. 본 실시예에 따른 소경부(110)는 내부가 비어있는 중공형의 원통 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 소경부(110)의 일단부(도 5 기준 좌측 단부)는 제1동력전달부재(10)의 타측 단부(도 5 기준 우측 단부)와 맞닿도록 배치되고, 마찰 교반 용접 등에 의해 제1동력전달부재(10)와 일체로 결합된다.
대경부(120)는 제1바디부(100)의 타측 외관을 형성하고, 소경부(110)와 이격되게 배치된다. 본 실시예에 따른 대경부(120)는 내부가 비어있는 중공형의 원통 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 대경부(120)는 소경부(110)의 직경보다 큰 직경을 갖도록 형성된다. 대경부(120)는 중심축이 소경부(110)의 중심축과 동축상에 위치하도록 배치된다. 대경부(120)는 일단부(도 5 기준 좌단부)가 소경부(110)의 타단부(도 5 기준 우단부)와 소경부(110)의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되어 마주보게 배치된다.
제1안착부(130)는 후술하는 전달부(300)의 일측이 안착되도록 대경부(120)에 구비된다. 본 실시예에 따른 제1안착부(130)는 대경부(120)의 내주면으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1안착부(130)는 대경부(120)의 축방향을 따라 연장되며, 대경부(120)의 중심축과 경사각을 이루도록 배치될 수 있다. 제1안착부(130)는 소경부(110)와 마주보는 단부가 개구되어 있도록 형성된다. 이에 따라 제1안착부(130)는 차량의 충돌 발생 시 후술하는 전달부(300)의 전달부재(330)가 제1안착부(130)로부터 이탈되어 가이드부(140)를 향해 이동되도록 할 수 있다. 제1안착부(130)는 복수개로 구비될 수 있다. 이 경우, 복수개의 제1안착부(130)는 대경부(120)의 원주 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다.
가이드부(140)는 차량의 충돌 발생 시 제1바디부(100)의 내부에서 전달부(300), 제2동력전달부재(20)의 이동을 안내하며 충격 하중을 분산시킨다. 본 실시예에 따른 가이드부(140)는 소경부(110)의 타단부로부터 대경부(120)의 일단부를 향해 소정 각도 경사지게 연장될 수 있다. 가이드부(140)는 소경부(110)와 대경부(120)의 원주 방향을 따라 폐곡선을 이루도록 연장된다. 가이드부(140)의 경사 각도는 소경부(110)와 대경부(120)의 직경 차이, 소경부(110)와 대경부(120)가 이격된 거리 등에 따라 다양하게 설계 변경이 가능하다. 즉, 가이드부(140)는 직경의 차이를 갖는 소경부(110)와 대경부(120)의 사이에서 직경이 점진적으로 완만하게 확장 또는 축소되는 구조를 이루도록 형성한다. 이에 따라 가이드부(140)는 차량의 충돌 발생 시 제1동력전달부재(10)를 향해 상대 이동되는 전달부(300), 제2동력전달부재(20)와 접촉되어 충격 하중을 분산시킴과 동시에 전달부(300), 제2동력전달부재(20)가 대경부(120)로부터 소경부(110)로 원활하게 이동되도록 유도할 수 있다.
제2바디부(200)는 제2동력전달부재(20)와 결합되고, 제1바디부(100)와 이격되게 배치된다.
본 실시예에 따른 제2바디부(200)는 제2바디부본체(210), 제2안착부(220), 결합부(230)를 포함한다.
제2바디부본체(210)는 제2바디부(200)의 개략적인 외관을 형성한다. 본 실시예에 따른 제2바디부본체(210)는 대략 원통 형상을 갖도록 형성되어 대경부(120)의 내부에 설치된다. 제2바디부본체(210)는 중심축이 대경부(120)의 중심축과 동축상에 위치되도록 배치된다. 제2바디부본체(210)는 외주면이 대경부(120)의 내주면과 소정 간격 이격되어 마주보도록 배치된다.
제2안착부(220)는 후술하는 전달부(300)의 타측이 안착되도록 제2바디부본체(210)에 구비된다. 본 실시예에 따른 제2안착부(220)는 제2바디부본체(210)의 외주면으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제2안착부(220)는 제2바디부본체(210)의 축방향을 따라 연장되며, 제2바디부본체(210)의 중심축과 경사각을 이루도록 배치될 수 있다. 제2안착부(220)는 복수개로 구비될 수 있다. 이 경우, 복수개의 제2안착부(220)는 제2바디부본체(210)의 원주 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다.
결합부(230)는 제2바디부본체(210)에 구비되고, 제2동력전달부재(20)에 형성된 연결부(21)와 결합된다. 본 실시예에 따른 결합부(230)는 제2바디부본체(210)의 중앙부를 수직하게 관통하여 형성되는 홀의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 결합부(230)의 직경은 내부로 연결부(21)가 삽입될 수 있는 직경의 범위 내에서 다양하게 설계 변경이 가능하다. 결합부(230)는 내주면에 스플라인 또는 세레이션 치형이 구비되어 내부로 삽입된 연결부(21)와 맞물려 결합된다. 이에 따라 제2동력전달부재(20)는 제2바디부(200)의 회전 시 제2바디부(200)와 일체로 회전될 수 있다.
전달부(300)는 제1바디부(100)와 제2바디부(200) 중 어느 하나의 회전력을 제1바디부(100)와 제2바디부(200) 중 나머지 하나로 전달한다. 이하에서는 전달부(300)는 제1동력전달부재(10)가 변속기와 연결됨에 따라, 제1바디부(100)의 회전력을 제2바디부(200)로 전달하는 것을 예로 들어 설명하도록 한다. 전달부(300)는 제1바디부(100)의 회전에 연동되어 제2바디부(200)를 제1바디부(100)와 동일한 각속도로 회전시킬 수 있도록 구비된다. 전달부(300)는 차량의 충돌 시 충격 하중에 의한 제1동력전달부재(10)와 제2동력전달부재(20)의 상대 이동에 연동되어 제2바디부(200)와 함께 제1바디부(100)의 길이 방향과 나란한 방향으로 제1바디부(100)에 대해 상대 이동된다.
본 실시예에 따른 전달부(300)는 케이지부(310), 수용부(320), 전달부재(330)를 포함한다.
케이지부(310)는 제1바디부(100)와 제2바디부(200)의 사이에 배치되고, 후술하는 전달부재(330)를 지지하며, 전달부재(330)가 등속 평면을 유지하도록 돕는 구성으로서 기능한다. 본 실시예에 따른 케이지부(310)는 대략 중공형의 링 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 케이지부(310)는 외주면과 내주면이 각각 대경부(120)의 내주면과 제2바디부본체(210)의 외주면과 마주보게 배치된다.
수용부(320)는 케이지부(310)의 내부에 후술하는 전달부재(330)가 수용될 수 있는 공간을 마련한다. 본 실시예에 따른 수용부(320)는 케이지부(310)의 외주면을 케이지부(310)의 반경 방향으로 수직하게 관통하여 형성되는 홀의 형태를 갖는다. 수용부(320)는 복수개로 구비될 수 있다. 이 경우, 복수개의 수용부(320)는 케이지부(310)의 원주 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치된다.
전달부재(330)는 수용부(320)에 설치되고, 양측이 각각 제1바디부(100)와 제2바디부(200)에 삽입되어 회전력을 전달한다. 본 실시예에 따른 전달부재(330)는 구 형상을 갖도록 형성되어 수용부(320)의 내부에 배치된다. 전달부재(330)는 양측 둘레가 각각 제1안착부(130)와 제2안착부(220)의 내부로 삽입된다. 제1안착부(130)와 제2안착부(220)의 내부로 삽입된 전달부재(330)의 양측 둘레는 각각 제1안착부(130)와 제2안착부(220)의 내측면에 접촉된다. 전달부재(330)는 양측이 각각 제1안착부(130)와 제2안착부(220)에 걸림 결합되어 제1바디부(100)와 제2바디부(200)의 상대 회전을 구속한다. 이에 따라 전달부재(330)는 제1바디부(100)와 제2바디부(200)가 동일한 각속도를 가지면서 회전되도록 할 수 있다. 전달부재(330)는 복수개로 구비될 수 있다. 이 경우, 복수개의 전달부재(330)는 케이지부(310)의 원주 방향을 따라 이격되게 배치되어 각각의 수용부(320)의 내부에 설치될 수 있다.
제1충격하중제어부(400)는 전달부(300)와 이격되게 배치되고, 차량의 충돌 발생 시 전달부(300)와 간섭되어 충격 하중을 제어한다. 보다 구체적으로, 제1충격하중제어부(400)는 차량의 충돌 발생 시, 제2바디부(200)와 함께 제1바디부(100)에 대해 상대 이동되는 전달부(300)와 접촉되고, 전달부(300)로부터 전달되는 충격을 자체적인 형상 변형에 의해 흡수함으로써 충격 하중을 제어한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1충격하중제어부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1충격하중제어부(400)는 제1바디부(100)의 내주면을 따라 폐곡선을 이루며 연장되는 중공형의 링 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1충격하중제어부(400)는 제2바디부본체(210)의 일단부, 보다 구체적으로, 제1동력전달부재(10) 측을 향하는 단부(도 5 기준 좌측 단부)와 마주보게 배치된다. 제1충격하중제어부(400)는 후술하는 제1변형안내부(410)를 매개로 제1바디부(100)에 결합되어 지지된다. 보다 구체적으로, 제1충격하중제어부(400)는 외측 둘레면이 후술하는 삽입부(411)의 내부로 삽입되고, 용접 등에 의해 대경부(120)의 내주면에 결합된다.
제1충격하중제어부(400)는 차량의 충돌 발생 시 전달부재(330)와 간섭될 수 있도록 전달부(300)의 이동 경로 상에 배치되고, 내측 둘레면이 대경부(120)의 내부로 돌출된다. 제1충격하중제어부(400)는 전달부재(330)와의 접촉 시 형상 변경에 의해 충격을 흡수할 수 있도록 탄성 변형 가능하게 구비될 수 있다.
제1충격하중제어부(400)는 전달부(300)와 면 접촉 가능하게 구비될 수 있다. 이에 따라 제1충격하중제어부(400)는 전달부(300), 보다 구체적으로 전달부재(330)와의 접촉 시 전달부재(330)의 미끄러짐을 방지함으로써 안정적인 충격 흡수가 가능하다. 이 경우, 제1충격하중제어부(400)의 단면 형상은 도 5에 도시된 원형의 형상 이외에 삼각형, 사각형, 타원형, 그루브형 등 전달부재(330)와 면 접촉 가능한 형상의 범위 내에서 다양한 설계 변경이 가능하다.
한편, 제1충격하중제어부(400)의 직경(d)은 2.1mm 이상 3.0mm 이하일 수 있고, 전달부재(330)와 제1충격하중제어부(400)의 중첩 길이(h)는 0.698mm 이상 1.398mm 이하일 수 있다.
제1충격하중제어부(400)의 직경(d)과, 제1충격하중제어부(400)의 중첩 길이(h)가 상술한 범위보다 작은 경우, 전달부(300)의 조립 과정 또는 전달부(300)의 정상 작동 과정에서 제1충격하중제어부(400)가 전달부(300)에 의해 변형되어 전달부(300)의 이탈이 시작되는 정적 이탈 하중(Ps)의 크기가 과도하게 감소되어 전달부(300)가 임의로 제1바디부(100) 및 제2바디부(200)로부터 이탈되는 문제점이 발생될 수 있다. 이 경우, 정적 이탈 하중(Ps)의 크기는 13kN 이상일 수 있다.
또한, 제1충격하중제어부(400)의 직경(d)과, 제1충격하중제어부(400)의 중첩 길이(h)가 상술한 범위를 초과하는 경우, 차량의 충돌 시 제1충격하중제어부(400)가 전달부(300)에 의해 완전히 변형되는 하중인 동적 이탈 하중(Pd)의 크기가 과도하게 증가되어 제1충격하중제어부(400)의 변형 동작이 원활하게 이루어지지 않아 제1충격하중제어부(400)의 충격 하중 제어 성능이 상실되게 되는 문제점이 발생될 수 있다. 이 경우, 동적 이탈 하중(Pd)의 크기는 정적 이탈 하중(Ps)의 크기보다는 크며, 60kN이하일 수 있다.
제1충격하중제어부(400)가 대경부(120)의 내부로 돌출되는 부피의 크기, 즉 전달부재(330)와 중첩되는 부피의 크기 및 제1충격하중제어부(400)의 재질은 흡수하고자 하는 하중의 크기에 따라 다양하게 설계 변경이 가능하다.
제1변형안내부(410)는 제1바디부(100)에 구비되고, 충돌 발생 시 전달부(300)와의 간섭에 의한 제1충격하중제어부(400)의 변형 방향을 안내한다. 즉, 제1변형안내부(410)는 차량의 충돌 발생 시 제1충격하중제어부(400)가 전달부(300)로부터 가해지는 하중에 의해 일정한 방향 및 형상으로 변형되도록 유도한다. 이에 따라 제1변형안내부(410)는 제1충격하중제어부(400)로 하여금 일관된 충격 하중 제어 성능을 확보하도록 할 수 있고, 제1충격하중제어부(400)과 전달부(300)와 과도하게 간섭되어 피크 하중 값이 상승되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1변형안내부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1변형안내부의 구성을 개략적으로 나타내는 정단면도이다.
도 4, 도 6, 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1변형안내부(410)는 삽입부(411), 제1변형안내부재(412)를 포함한다.
삽입부(411)는 제1안착부(130)와 가이드부(140)의 사이에 구비되고, 내부로 제1충격하중제어부(400)가 삽입되어 제1바디부(100)에 대해 제1충격하중제어부(400)를 지지한다. 본 실시예에 따른 삽입부(411)는 대경부(120)의 내주면으로부터 대경부(120)의 외주면을 향해 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 삽입부(411)는 제1안착부(130)와 가이드부(140)의 사이에 배치된다. 삽입부(411)는 대경부(120)의 원주 방향을 따라 폐곡선을 이루도록 연장된다. 삽입부(411)는 대략 반원 형태의 단면 형상을 갖도록 형성된다. 삽입부(411)는 내주면 곡률이 제1충격하중제어부(400)의 곡률에 대응되는 크기를 갖도록 형성된다. 삽입부(411)의 깊이는 제1충격하중제어부(400)의 반지름의 크기에 대응되게 형성될 수 있다.
제1변형안내부재(412)는 삽입부(411)의 일측에 배치되고, 차량의 충돌 발생 시 제1충격하중제어부(400)가 전달부(300)의 이동 방향과 나란한 방향으로 변형되도록 유도한다. 본 실시예에 따른 제1변형안내부재(412)는 대경부(120)의 내주면으로부터 외주면을 향해 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성된다. 제1변형안내부재(412)는 삽입부(411)와 연통되어 삽입부(411)의 일측(도 5 기준 좌측)을 개방한다. 이에 따라 삽입부(411)에 삽입된 제1충격하중제어부(400)는 제1변형안내부재(412)측 둘레 즉, 소경부(110)와 마주보는 일측면 둘레가 전체적으로 노출되게 된다. 제1변형안내부재(412)는 복수개로 구비되어 삽입부(411)의 원주 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치된다. 이 경우, 각각의 제1변형안내부재(412)는 서로 다른 제1안착부(130)의 단부와 마주보게 배치된다. 이에 따라 제1변형안내부재(412)는 삽입부(411)의 전체 둘레 중 전달부(300)가 제1충격하중제어부(400)와 간섭되는 영역에서는 제1충격하중제어부(400)의 변형 동작을 안내하고, 전달부(300)가 제1충격하중제어부(400)와 간섭되지 않는 영역에서는 제1충격하중제어부(400)가 삽입부(411)에 견고하게 지지되도록 할 수 있다. 제1변형안내부재(412)의 폭은 제1안착부(130)의 폭보다 크게 형성된다. 이에 따라 제1변형안내부재(412)는 제1안착부(130)로부터 이탈된 전달부재(330)가 별다른 간섭 없이 제1충격하중제어부(400)를 변형시키며 가이드부(140)로 진입되도록 유도할 수 있다.
이탈방지부(500)는 제1충격하중제어부(400)와 이격되게 배치된다. 이탈방지부(500)는 제1충격하중제어부(400)와 함께 전달부(300)가 제1바디부(100) 및 제2바디부(200)의 사이에서 이탈되는 것을 방지한다. 본 실시예에 따른 이탈방지부(500)는 제1바디부(100)의 내주면을 따라 폐곡선을 이루며 연장되는 중공형의 링 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 이탈방지부(500)는 전달부(300)를 기준으로 제1충격하중제어부(400)와 대칭되게 배치된다. 즉, 이탈방지부(500)는 제2바디부본체(210)의 타단부, 보다 구체적으로, 제2동력전달부재(20) 측을 향하는 단부(도 5 기준 우측 단부)와 소정 간격 이격되어 마주보게 배치된다. 이탈방지부(500)는 제1충격하중제어부(400)와 함께 제1안착부(130) 및 제2안착부(220)에 안착된 전달부재(330)의 좌우 이동 범위를 제한한다. 이에 따라 이탈방지부(500)는 제1충격하중제어부(400)와 함께 제1동력전달부재(10)와 제2동력전달부재(20)의 동력 전달 과정 또는 전달부(300)의 조립 과정에서 전달부(300)와 접촉되어 전달부(300)가 제1바디부(100) 및 제2바디부(200)의 사이로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
앤드캡부(600)는 제1바디부(100)에 설치되고, 제1바디부(100)의 일측을 밀폐시킴으로써 제1바디부(100)의 타측을 밀폐시키는 실링부(30)와 함께 제1바디부(100)의 내에 충진된 윤활 물질의 유출을 차단한다. 본 실시예에 따른 앤드캡부(600)는 제1동력전달부재(10)와 제2바디부(200)의 사이, 보다 구체적으로 소경부(110)의 내부에 배치된다. 앤드캡부(600)는 양단부가 소경부(110)의 내주면에 밀착되어 지지된다. 이 경우, 앤드캡부(600)의 양단부와 소경부(110)의 내주면 사이에는 탄성 변형 가능한 재질로 구비되는 오링이 설치되어 앤드캡부(600)의 밀착력을 강화할 수 있다. 앤드캡부(600)의 중앙부는 양단부로부터 절곡되어 연장되고, 제1동력전달부재(10)를 향해 오목하게 함몰 형성된다. 이에 따라 앤드캡부(600)는 제2바디부(200)와 연결부(21)의 조립 과정에서 연결부(21)와 접촉되지 않도록 여유 간격을 확보할 수 있다.
앤드캡부(600)의 양단부는 소경부(110)의 내주면으로부터 분리 가능하게 설치될 수 있다. 보다 구체적으로, 앤드캡부(600)는 차량의 충격 발생에 따른 제1바디부(100)와 제2바디부(200)의 상대 이동에 의해 연결부(21)의 단부와 접촉되어 소정 크기 이상의 하중을 전달받는 경우, 소경부(110)로부터 분리될 수 있다. 이에 따라 앤드캡부(600)는 차량의 충격 발생 시 제2바디부(200), 전달부(300)가 제1동력전달부재(10)의 내부로 삽입되는 경로를 개방함으로써 제1동력전달부재(10)와 제2동력전달부재(20)의 상대 이동 가능한 변위량을 증가시킬 수 있다.
간섭방지부(700)는 제1동력전달부재(10)와 제1바디부(100)의 사이에 구비되고, 차량의 충돌 발생 시 제1바디부(100)로부터 분리된 앤드캡부(600)와의 간섭을 방지한다. 보다 구체적으로, 제1바디부(100)와 제1동력전달부재(10)가 마찰 교반 용접됨에 따라, 제1바디부(100)와 제1동력전달부재(10)의 결합 부위에서는 플래시(A), 즉 용접비드가 제1바디부(100)와 제1동력전달부재(10)의 내주면 및 외주면으로부터 돌출 형성된다. 간섭방지부(700)는 제1바디부(100)와 제1동력전달부재(10)의 내부로 돌출된 플래시(A)를 앤드캡부(600)의 이동 경로와 간섭되지 않는 위치에 배치시킴으로써 제1바디부(100)로부터 분리된 앤드캡부(600)가 플래시(A)와 충돌되는 것을 방지한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 간섭방지부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 간섭방지부(700)는 소경부(110)의 내주면으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 간섭방지부(700)는 제1동력전달부재(10)와 마찰 교반 용접되는 소경부(110)의 단부에 배치된다. 간섭방지부(700)는 소경부(110)의 원주 방향을 따라 폐곡선을 이루도록 연장된다. 간섭방지부(700)의 함몰 깊이는 플래시(A)의 돌출 길이 등에 따라 다양하게 설계 변경이 가능하다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치(1)의 작동을 설명하도록 한다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 작동 과정을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
도 10를 참조하면, 차량의 전방 충돌 시 충돌에 의해 발생되는 충격 하중은 차량의 길이 방향을 따라 전달된다.
이러한 충격 하중에 의해 제1동력전달부재(10)와 제2동력전달부재(20)는 상대 이동된다.
보다 구체적으로, 차량의 변속기는 후방으로 밀리게 되고, 이에 연동되어 제1동력전달부재(10) 역시 후방으로 이동된다.
제1동력전달부재(10)가 후방으로 이동됨에 따라, 전달부(300)는 제2바디부(200) 및 제2동력전달부재(20)와 함께 제1동력전달부재(10)의 내측(도 10 기준 좌측 방향)을 향해 이동된다.
도 11을 참조하면, 제2바디부(200) 및 제2동력전달부재(20)와 함께 제1동력전달부재(10)의 내측을 향해 이동되는 전달부재(330)는 소경부(110)와 마주보는 제1안착부(130)의 단부에서 제1충격하중제어부(400)와 접촉된다.
도 12를 참조하면, 전달부재(330)와의 접촉에 의해, 제1충격하중제어부(400)에는 전달부재(330)의 이동 방향과 나란한 방향으로 변형력이 가해진다.
제1변형안내부재(412)가 삽입부(411)의 일측과 연통됨에 따라 대경부(120)의 내주면으로부터 돌출된 제1충격하중제어부(400)의 내측 둘레면은 탄성 변형되며 제1변형안내부재(412)의 내부로 밀려 들어간다.
제1충격하중제어부(400)는 탄성 변형에 따른 변형량에 비례하여 전달부재(330)로부터 가해지는 충격 하중을 흡수한다.
전달부재(330)와 간섭되는 않는 제1충격하중제어부(400)의 나머지 영역에는 제1변형안내부재(412)가 형성되지 않음에 따라, 제1충격하중제어부(400)는 삽입부(411)로부터 이탈되지 않고 설정된 변형량만큼 변형되며 충격 하중을 흡수할 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1충격하중제어부(400)가 완전히 변형됨에 따라, 전달부재(330)는 제1충격하중제어부(400)를 지나 가이드부(140)를 향해 이동된다.
이 경우, 제1충격하중제어부(400)의 내측 둘레면이 제1변형안내부재(412)의 내부로 밀려 들어감에 따라, 전달부재(330)는 제1충격하중제어부(400)를 완전히 변형시킨 후 별도의 간섭 없이 가이드부(140)를 향해 이동될 수 있다.
전달부재(330)와 접촉된 가이드부(140)는 전달부재(330)의 이동 방향을 제1바디부(100)의 축 방향과 소정 각도 경사진 방향으로 전환시킴으로써 전달부(300), 제2바디부(200), 제2동력전달부재(20)가 대경부(120)로부터 소경부(110)로 원활하게 이동되도록 유도함과 동시에 전달부재(330)로부터 가해지는 충격 하중을 분산시킨다.
제1동력전달부재(10)와 제2동력전달부재(20)가 계속하여 이동됨에 따라 연결부(21)의 단부는 앤드캡부(600)와 접촉되고, 앤드캡부(600)를 제1동력전달부재(10)로 향해 가압한다.
연결부(21)에 의한 가압 하중이 일정 크기 이상으로 상승함에 따라 앤드캡부(600)는 소경부(110)로부터 분리된다. 이에 따라 제2바디부(200) 및 전달부(300)가 제1동력전달부재(10)의 내부로 삽입되는 경로가 개방된다.
도 14를 참조하면, 연결부(21)는 앤드캡부(600)를 소경부(110)로부터 분리시킨 뒤 제1바디부(100)를 지나 제1동력전달부재(10)의 내부로 이동되고, 이동된 변위량에 비례하여 충격 하중을 흡수한다. 이 과정에서 전달부(300)는 제2바디부(200)로부터 분리될 수 있다.
도 15는 제1충격하중제어부의 직경과, 제1충격하중제어부의 중첩 길이에 따른 정적 하중의 크기를 나타내는 그래프이며, 도 16은 제1충격하중제어부의 직경과, 제1충격하중제어부의 중첩 길이에 따른 정적 하중의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 15를 참조하면, 제1충격하중제어부(400)의 직경(d)이 2.1mm 이상 3.0mm 이하, 및 전달부재(330)와 제1충격하중제어부(400)의 중첩 길이(h)가 0.698mm 이상 1.398mm 이하의 범위를 만족하는 경우, 전달부(300)의 조립 과정 또는 전달부(300)의 정상 작동 과정에서 정적 이탈 하중(Ps)의 크기가 13kN 이상으로 측정됨을 확인할 수 있다.
도 16을 참조하면, 제1충격하중제어부(400)의 직경(d)이 2.1mm 이상 3.0mm 이하, 및 전달부재(330)와 제1충격하중제어부(400)의 중첩 길이(h)가 0.698mm 이상 1.398mm 이하의 범위를 만족하는 경우, 차량의 충돌 시 동적 이탈 하중(Pd)의 크기가 정적 이탈 하중(Ps)보다는 크고, 60kN 이하로 측정됨을 확인할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치(1')의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
이 과정에서, 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치(1)와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이고, 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 17, 도 18을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치(1')는 제1바디부(100), 제2바디부(200), 전달부(300), 이탈방지부(500), 앤드캡부(600), 간섭방지부(700), 제2충격하중제어부(800)를 포함한다.
본 실시예에 따른 제1바디부(100)는 소경부(110), 대경부(120), 제1안착부(130)를 포함한다.
본 실시예에 따른 대경부(120)는 일단부(도 17 기준 좌단부)가 소경부(110)의 타단부(도 18 기준 우단부)와 일체로 연결되도록 형성된다.
본 실시예에 따른 제1안착부(130)는 소경부(110)와 마주보는 단부가 폐쇄되어 있도록 형성된다. 이에 따라 제1안착부(130)는 차량의 충돌 발생 시 전달부(300)의 전달부재(330)가 제1안착부(130)의 단부에 접해 후술하는 제2충격하중제어부(800)로 충격 하중이 전달되도록 유도할 수 있다.
본 실시예에 따른 이탈방지부(500)는 제1바디부(100)의 내주면을 따라 폐곡선을 이루며 연장되는 중공형의 링 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 이탈방지부(500)는 제2바디부본체(210)의 타단부, 보다 구체적으로, 제2동력전달부재(20) 측을 향하는 단부(도 18 기준 우측 단부)와 소정 간격 이격되어 마주보게 배치된다. 이탈방지부(500)는 제1충격하중제어부(400)와 함께 제1동력전달부재(10)와 제2동력전달부재(20)의 동력 전달 과정 또는 전달부(300)의 조립 과정에서 전달부(300)와 접촉되어 전달부(300)가 제1바디부(100) 및 제2바디부(200)의 사이로부터 이탈되는 것을 방지한다.
제2충격하중제어부(800)는 제2바디부(200)에 구비되고, 충돌 발생 시 전달부(300)와의 간섭에 의해 형상이 가변되며 충격 하중을 제어한다. 보다 구체적으로, 제2충격하중제어부(800)는 차량의 충돌 발생 시, 제1바디부(100)와 제2바디부(200)의 상대 이동 과정에서 제2바디부(200)에 대해 상대 이동되는 전달부(300)와 접촉되고, 전달부(300)로부터 전달되는 충격을 자체적인 형상 변형에 의해 흡수함으로써 충격 하중을 제어한다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2충격하중제어부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시단면도이고, 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2충격하중제어부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 19, 도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 제2충격하중제어부(800)는 제2충격하중제어부재(810), 제2변형안내부(820)를 포함한다.
제2충격하중제어부재(810)는 제2안착부(220)의 단부로부터 연장되고, 형상 변형 가능하게 구비된다. 본 실시예에 따른 제2충격하중제어부재(810)는 제2안착부(220)의 우측 단부(도 18, 도 19 기준)으로부터 제2바디부본체(210)의 축 방향으로 연장된다. 제2충격하중제어부재(810)는 제2바디부본체(210)의 원주 방향을 따라 대략 링 형태를 이루도록 연장된다. 이 경우, 제2충격하중제어부재(810)는 제2바디부본체(210)의 반경 방향 외측을 향해 소정 각도 경사지게 연장될 수 있다. 즉, 제2충격하중제어부재(810)는 제2안착부(220)를 통한 전달부재(330)의 이동 경로에 대해 제2바디부본체(210)의 반경 방향으로 소정 각도 꺾이도록 배치된다. 이에 따라 제2충격하중제어부재(810)는 차량의 충돌 시 제2안착부(220)의 단부로 이동된 전달부재(330)와 간섭되며 형상이 가변될 수 있다.
제2변형안내부(820)는 제2바디부본체(210)에 구비되고, 제2충격하중제어부재(810)의 변형을 안내한다. 본 실시예에 따른 제2변형안내부(820)는 제2바디부본체(210)의 우측면(도 18, 도 19 기준)으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성된다. 제2변형안내부(820)는 제2바디부본체(210)의 원주 방향을 따라 연장되고, 직경의 크기가 제2충격하중제어부재(810)의 직경의 크기보다 작게 형성된다. 즉, 제2변형안내부(820)는 제2충격하중제어부재(810)의 내주면과 제2바디부본체(210)의 사이에 빈 공간을 형성한다. 이에 따라 제2변형안내부(820)는 전달부재(330)와 제2충격하중제어부재(810)의 간섭 시 제2충격하중제어부재(810)가 제2바디부본체(210)의 반경 방향 내측을 향해 변형되도록 유도할 수 있다. 제2변형안내부(820)는 제2바디부본체(210)의 내측으로 향할수록 폭이 좁아지게 형성된다. 즉, 도 19, 도 20에 도시된 바와 같이 제2변형안내부(820)는 대략 "V" 자 단면의 노치 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라 제2변형안내부(820)는 제2충격하중제어부재(810)가 변형 가능한 범위를 보다 확장시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치(1')의 작동을 상세하게 설명하도록 한다.
도 21 내지 도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 등속 조인트 장치의 작동 과정을 개략적으로 나타내는 작동도이다.
도 21을 참조하면, 차량의 전방 충돌 시 충돌에 의해 발생되는 충격 하중은 차량의 길이 방향을 따라 전달된다.
이러한 충격 하중에 의해 제1동력전달부재(10)와 제2동력전달부재(20)는 상대 이동된다.
보다 구체적으로, 차량의 변속기는 후방으로 밀리게 되고, 이에 연동되어 제1동력전달부재(10) 역시 후방으로 이동된다.
제1동력전달부재(10)가 후방으로 이동됨에 따라, 전달부(300)는 제2바디부(200) 및 제2동력전달부재(20)와 함께 제1동력전달부재(10)의 내측(도 21 기준 좌측 방향)을 향해 이동된다.
제2바디부(200) 및 제2동력전달부재(20)와 함께 제1동력전달부재(10)의 내측을 향해 이동되는 전달부재(330)는 소경부(110)와 마주보는 제1안착부(130)의 단부와 접촉되어 이동이 제한된다.
이후, 제2바디부(200)는 전달부재(330)에 대해 제1동력전달부재(10)의 내측(도 21 기준 좌측 방향)을 향해 상대 이동되고, 제2바디부(200)가 소정 거리 이동됨에 따라 제2안착부(220)의 단부에 형성된 제2충격하중제어부(800)가 전달부재(330)와 접촉된다.
이에 따라 전달부재(330)와 제1안착부(130) 사이에서 가해지는 반력은 전달부재(330)를 통해 제2충격하중제어부재(810)로 전달된다.
도 22를 참조하면, 제2충격하중제어부재(810)가 제2바디부본체(210)의 반경 방향 외측을 향해 소정 각도 경사지게 연장됨에 따라, 제2충격하중제어부재(810)는 제2바디부본체(210)의 반경 방향 내측으로 변형된다.
이 경우, 제2충격하중제어부재(810)는 제2변형안내부(820)에 의해 제2바디부본체(210)의 반경 방향 내측으로 보다 원활하게 변형될 수 있다.
제2충격하중제어부재(810)는 변형량에 비례하여 전달부재(330)로부터 가해지는 충격 하중을 흡수한다.
도 23을 참조하면, 제2충격하중제어부재(810)가 완전히 변형됨에 따라, 전달부재(330)는 제2안착부(220)로부터 이탈되고, 제2바디부(200)는 전달부(300)와 분리되며 제1동력전달부재(10)의 내측(도 21 기준 좌측 방향)을 향해 계속하여 이동된다.
이후, 연결부(21)의 단부는 앤드캡부(600)와 접촉되고, 앤드캡부(600)를 제1동력전달부재(10)로 향해 가압한다.
연결부(21)에 의한 가압 하중이 일정 크기 이상으로 상승함에 따라 앤드캡부(600)는 소경부(110)로부터 분리된다. 이에 따라 제2바디부(200) 및 전달부(300)가 제1동력전달부재(10)의 내부로 삽입되는 경로가 개방된다.
연결부(21)는 앤드캡부(600)를 소경부(110)로부터 분리시킨 뒤 제1바디부(100)를 지나 제1동력전달부재(10)의 내부로 이동되고, 이동된 변위량에 비례하여 충격 하중을 흡수한다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1, 1' : 차량용 등속 조인트 장치 10 : 제1동력전달부재
20 : 제2동력전달부재 21 : 연결부
100 : 제1바디부 110 : 소경부
120 : 대경부 130 : 제1안착부
140 : 가이드부 200 : 제2바디부
210 : 제2바디부본체 220 : 제2안착부
230 : 결합부 300 : 전달부
310 : 케이지부 320 : 수용부
330 : 전달부재 400 : 제1충격하중제어부
410 : 제1변형안내부 411 : 삽입부
412 : 제1변형안내부재 500 : 이탈방지부
600 : 앤드캡부 700 : 간섭방지부
800 : 제2충격하중제어부 810 : 제2충격하중제어부재
820 : 제2변형안내부

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1동력전달부재와 결합되는 제1바디부;
    제2동력전달부재와 결합되고, 상기 제1바디부와 이격되게 배치되는 제2바디부;
    상기 제1바디부와 상기 제2바디부 중 어느 하나의 회전력을 상기 제1바디부와 상기 제2바디부 중 나머지 하나로 전달하는 전달부; 및
    상기 제2바디부에 구비되고, 충돌 발생 시 상기 전달부와의 간섭에 의해 형상이 가변되며 충격 하중을 제어하는 제2충격하중제어부;를 포함하고,
    상기 제1바디부는, 상기 제1동력전달부재의 단부에 결합되는 소경부;
    상기 소경부와 이격되게 배치되는 대경부;
    상기 대경부의 내주면으로부터 오목하게 함몰 형성되어 상기 전달부의 일측이 안착되는 제1안착부; 및
    상기 소경부로부터 상기 대경부를 향해 경사지게 연장되는 가이드부;를 포함하고,
    상기 제2바디부는, 상기 대경부의 내부에 설치되는 제2바디부본체;
    상기 제2바디부본체를 관통하여 형성되고, 상기 제2동력전달부재와 결합되는 결합부; 및
    상기 제2바디부본체의 외주면으로부터 오목하게 함몰 형성되어 상기 전달부의 타측이 안착되는 제2안착부;를 포함하고,
    상기 전달부는 충돌 발생 시 상기 제2바디부에 대해 상대 이동되며 상기 제2충격하중제어부와 접촉되고,
    상기 제2충격하중제어부는, 상기 제2안착부의 단부로부터 연장되고, 변형 가능하게 구비되는 제2충격하중제어부재; 및
    상기 제2바디부본체의 측면으로부터 오목하게 함몰 형성되고, 상기 제2충격하중제어부재의 변형을 안내하는 제2변형안내부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 등속 조인트 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 제2충격하중제어부재는 상기 제2바디부본체의 반경 방향 외측을 향해 소정 각도 경사지게 연장되는 것을 특징으로 하는 차량용 등속 조인트 장치.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 제2변형안내부는 제2바디부본체의 원주 방향을 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 차량용 등속 조인트 장치.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 제2변형안내부는 제2바디부본체의 내측으로 향할수록 폭이 좁아지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 등속 조인트 장치.
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