KR100235796B1 - 자동차 스티어링 유니버셜 조인트의 충격 하중 흡수 및 차단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 스티어링 유니버셜 조인트 축의 충격 하중 흡수장치에 관한 것으로 좌굴과 동시에 하부 유니버셜 조인트 축이 제한적인 직선 방향의 범위에서 이탈됨에 따라 주변 기기의 연속적 충격을 방지하게 되도록한, 1,2차에 걸친 충격 하중 흡수 구조를 제공함을 기술적 과제로 하여 스티어링 휠에 일단부가 연결되는 상부 유니버셜 조인트 축(1)과; 일단부가 스티어링 기어박스에 연결되는 하부 유니버셜 조인트 축(2)과; 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축을 안내하기 위하여 상기 상부 유니버셜 조인트 축의 타단부에서 일정길이 상부가 개방된 U형 홈을 형성한 접속부(10)와; 상기 하부 유니버셜 조인트 축의 타단부가 미끄럼 이탈 가능하도록 하기 위하여 상기 상,하부 유니버셜 조인트 축단에 형성된 제 1,제 2경사면(13)(23)과; 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축(1)(2)을 연결하기 위하여 축의 측면에 각각 형성된 제 1,제 2관공(11)과; 상기 제 1,제 2관공을 일치시킨 상태에서 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축을 연결하는 이음부재(3)를 포함하여 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축에 직선상의 충돌 하중이 가해 질 때 파단과 동시에 분리 이탈토록 하는 유니버셜 조인트 충돌 하중 흡수 장치를 제공하게 되는 것으로 연결부분에서의 비틀림 강성을 보강시키게 되므로 상,하부 유니버셜 조인트 축을 결합시킴에 따른 비틀림 강성의 약화를 개선하게 된다.

Description

자동차 스티어링 유니버셜 조인트의 충격 하중 흡수 및 차단 장치

본 발명은 자동차의 스티어링 유니버셜 조인트의 충돌 하중 흡수 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 서로 대응하는 상,하부 유니버셜 조인트 축에 충돌 하중이 발생되는 순간 상, 하부 유니버셜 조인트 축을 연결하는 이음부재를 파손시키면서 1차 충격 하중을 흡수한 뒤 상, 하부 조인트 축의 경사(Taper)면이 부딪히면서 상, 하로 직선 이동하여 2차 충격 하중을 흡수하는 방식의 스티어링 유니버셜 조인트 축의 충돌 하중 흡수 장치에 관한 것이다.

자동차 핸들의 회전력은 스티어링 칼럼에 의해 유니버셜 조인트 축으로 전달되며 유니버셜 조인트 축은 피니언 기어 축과 연결되어 스티어링 칼럼의 회전력을 피니언 기어축에 전달한다. 피니언 기어의 회전력은 랙 기어를 통하여 회전운동이 직선 운동으로 변환되어 랙바(Rack Bar)를 통하여 좌우 바퀴에 전달되어 조향력을 발생하게 된다.

스티어링 칼럼과 스티어링 기어 사이에 설치된 유니버셜 조인트는 상기한 바와같은 스티어링 칼럼의 회전력을 피니언 기어 축에 전달하는 주된 기능을 갖지만 최근에는 차량 충돌 사고시의 운전자 보호를 위하여 스티어링 칼럼을 통한 충돌 하중을 흡수하거나 차단시키기 위한 내,외측 칼럼튜브의 충돌 하중 흡수구조외에도 유니버셜 조인트 축에 의한 차량 충돌시의 충격 하중을 흡수하기 위한 많은 수단이 강구되고 있다.

첨부도면 도 1과 도 2는 상기한 스티어링의 유니버셜 조인트의 충돌 하중 흡수 구조를 나타내는 종래 기술의 실시예로서 피니언 기어에 연결된 관경이 큰 유니버셜 조인트 축의 내경에 브로우치(Broach)를 하여 세레이션(Serration)을 형성하고 스티어링 칼럼에 연결된 관경이 작은 유니버셜 조인트 축 역시 그 단부의 외주면에 세레이션(Serration)을 형성하여 상호 연결한 뒤 연결부분의 관경이 큰 유니버셜 조인트 축의 일정 위치를 코킹(Coking)처리 하여 상, 하 유니버셜 조인트 축을 일체화 시킨다.

이와같이 구성된 종래의 상, 하 유니버셜 조인트 축의 충격 하중 흡수 구조는 차량의 충돌 사고로 유니버셜 조인트 축을 통하여 충돌 하중이 전달되면 세레이션으로 접속된 연결부의 코깅부분이 세레이션 부분을 마찰하면서 밀고 들어가 충격 하중을 흡수하게 된다.

그러나, 상기한 세레이션과 코깅에 의한 상, 하부 유니버셜 조인트 축의 연결구조는 차량의 충돌 사고 발생과 동시에 가해지는 충돌 하중이 단번에 상, 하부 유니버셜 조인트 축에 가해지므로 단순한 코깅부와 세레이션에 의한 마찰력으로 충격을 흡수하는 1차적 흡수방식에 불과하고 특히 충돌 순간의 좌굴 스트로크가 제한되어 충분한 충격 흡수에 의한 이동거리가 보장되지 않아 차량 충돌 순간 충격 하중이 운전자에게 전달되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,기존의 유니버셜 조인트 축의 충격 흡수구조를 2개의 축으로 분리하여 관경이 큰 원통형 유니버셜 조인트 축을 연결함에 있어서,차량의 충돌시 충격 하중을 받음과 동시에 연결부재에 의한 마찰력을 일으켜 일정한 이동거리를 따라 완충 이동시켜 충격 하중을 흡수 할 수 있도록 하는 유니버셜 조인트의 충격 흡수 장치로서 좌굴 스트로크를 증가시켜 충격 흡수 거리 이외의 충격 하중이 운전자에게 바로 전달되는 문제점개선하여 충돌에 의한 충격 하중을 1차적으로 유니버셜 조인트 축상에서 흡수함과 동시에 계속되는 충돌 하중을 유니버셜 조인트 축의 분리로서 2차적으로 흡수토록 하여 충돌에 의한 충격 하중을 운전석으로 전달되는 것을 방지하는 충돌 하중 흡수 및 차단구조가 필요로 하게 되었다.

본 발명은 충돌 순간의 충격 하중을 상,하 유니버셜 조인트 축의 연결부분에서 1차적으로 흡수 처리토록 함과 동시에 계속되는 충격 하중을 유니버셜 조인트 축의 직선 분리로서 2차적인 흡수 내지 완충효과를 거두게 하는 유니버셜 조인트 축의 충격 흡수 및 차단장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

구체적으로 본 발명은 충돌 순간의 충격 하중을 이음부재의 파단으로 1차 흡수 완충되게 하고,이음부재의 파단과 동시에 상, 하부 유니버셜 조인트 축이 회전과 같은 불규칙적인 흡수 이탈이 아닌 경사면을 타고 직선 이동되면서 흡수한 후 최종적으로 상,하부 유니버셜 조인트 축의 이탈 범위가 극히 제한적이면서 충분한 흡수효과를 거두게 되는 특징이 있다.

도 1 은 종래 충돌 하중 흡수구조가 실시된 유니버셜 조인트의 단면도

도 2는 도 1의 A-A선 단면도

도 3은 본 발명 유니버셜 조인트의 분해 사시도

도 4는 본 발명 유니버셜 조인트의 다른실시예의 사시도

도 5는 본 발명 유니버셜 조인트가 결합된 상태의 측면도

도 6은 도 5의 A-A선 단면도

도 7a와 도 7b는 본 발명의 작용설명도

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1: 상부 유니버셜 조인트 축, 2: 하부 유니버셜 조인트 축, 3: 이음부재, 10: 접속홈, 11: 제 1관공, 12: 가이드 돌기, 13: 경사면, 14: 조인팅 부, 21: 제 2관공, 22: 가이드 홈, 23: 경사면, 24: 조인팅 부 ,

전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스티어링 휠에 일단부가 연결되는 상부 유니버셜 조인트 축; 일단부가 스티어링 기어박스에 연결되고 타단부는 상기 상부 유니버셜 조인트 축에 연결되는 하부 유니버셜 조인트 축; 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축을 안내하기 위하여 상기 상부 유니버셜 조인트 축의 타단부에서 일정길이 상부가 개방된 U형 홈을 형성한 접속부; 상기 하부 유니버셜 조인트 축의 타단부가 미끄럼 이탈 가능하도록 하기 위하여 상기 상부 유니버셜 조인트 축의 접속부 내측에 형성된 제 1경사면; 상기 접속부에 접속되는 하부 유니버셜 조인트 축의 타단부에 형성되어 상기 제 1경사면에 대응하는 제 2 경사면; 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축을 연결하기 위하여 상기 접속부의 양측에 관통 형성된 제 1관공; 상기 상부 유니버셜 조인트 축의 제 1관공에 대응하여 고정되기 위하여 상기 하부 유니버셜 조인트 축의 측명에서 관통 형성된 제 2관공; 상기 제 1,제 2관공을 일치시킨 상태에서 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축을 연결하는 이음부재; 를 포함하여 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축에 직선상의 충돌 하중이 가해 질 때 파단과 동시에 상,하부 유니버셜 조인트 축이 분리 이탈토록 하는 유니버셜 조인트 충돌 하중 흡수 장치를 제공하게 된다.

바람직하게는 상기 하부 유니버셜 조인트 축의 타단부에서 양측으로 형성된 가이드 홈; 그리고 이에 안내되기 위하여 상기 상부 유니버셜 조인트 축의 접속부의 내측에 형성된 가이드 돌기를 더 포함하여 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축이 이탈하는 경우 포함된 가이드 수단들에 의하여 상,하 유니버셜 조인트 축이 직선 이탈을 일으키도록 하여 상, 하부 유니버셜 조인트 축의 이탈 범위를 극히 제한시킨 충격 하중 흡수구조를 갖는 차량의 스티어링 유니버셜 조인트 축을 제공하게 되는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면중 도 3은 본 발명의 일실예의 분해 사시도로서 이에 따른 본 발명의 일실시예의 구조는 스티어링 휠에 일단부(14)가 연결되는 상부 유니버셜 조인트 축(1)과, 일단부(24)가 스티어링 기어박스에 연결되고 타단부는 상기 상부 유니버셜 조인트 축(1)에 연결되는 하부 유니버셜 조인트 축(2)과, 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축(1)(2)을 안내하기 위하여 상기 상부 유니버셜 조인트 축(1)의 타단부에서 일정길이 상부가 개방된 U형 홈을 형성한 접속부(10)와, 상기 하부 유니버셜 조인트 축(2)의 타단부가 미끄럼 이탈 가능하도록 하기 위하여 상기 상부 유니버셜 조인트 축(1)의 접속부(10) 내측에 형성된 제 1경사면(13)과, 상기 접속부(10)에 접속되는 하부 유니버셜 조인트 축(2)의 타단부에 형성되어 상기 제 1경사면(10)에 대응하는 제 2 경사면(23)과, 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축(1)(2)을 연결하기 위하여 상기 접속부(10)의 양측에 관통 형성된 제 1관공(11)과, 상기 상부 유니버셜 조인트 축(1)의 제 1관공(10)에 대응 고정되는 그리고 상기 하부 유니버셜 조인트 축(2)의 측면에 관통 형성된 제 2관공(21)과, 상기 제 1,제 2관공(11)(21)을 일치시킨 상태에서 상기 상, 하부 유니버셜 조인트 축(1)(2)을 연결하는 이음부재(3)로 구성된다.

여기서 이음부재(3)는 합성수지로 몰딩한 몰딩핀으로 실시되며 다른 고정수단으로도 실시 가능하다.

첨부도면중 도 4는 본 발명 다른 실시예의 분해 사시도이며,도 5는 본 발명의 결합상태 측면도이고, 도 6은 도 5의 A-A선 단면도이다.

이에 따르면 본 발명의 다른 실시예의 구조는 상기 상부 유니버셜 조인트 축(1)과, 하부 유니버셜 조인트 축(2)이 상부 유니버셜 조인트 축(1)의 접속부(10)에 삽입시켜 상부 유니버셜 조인트 축(1)의 제 1경사면(13)과, 하부 유니버셜 조인트 축(2)의 제 2 경사면(23)이 일정 간격으로 거리를 두게 한 뒤 제 1관공(11)과, 제 2관공(21)을 일치시켜 상기 이음부재(3)로서 상,하부 유니버셜 조인트 축(1)(2)을 연결하게 되는 상,하부 유니버셜 조인트 축(1)(2)에 있어서, 상기 하부 유니버셜 조인트 축(2)에는 일단부에서 양측으로 형성된 가이드 홈(22)을 형성하고, 이에 안내되기 위하여 상기 상부 유니버셜 조인트 축(1)의 접속부(10)는 그 내측으로 가이드 돌기(12)를 형성하여 이 가이드 돌기(12)가 상기 가이드홈(22)에 끼워져 안내되게 하여 실시된다.

상기의 가이드 돌기(12)는 상,하부 유니버셜 조인트 축(1)(2)의 결합시 이 부분이 가이드 홈(22)에 끼우져 상,하부 유니버셜 조인트 축(1)(2)의 비틀림 강성을 보강하게 되며 바람직하게는 상부 유니버셜 조인트 축(1)의 접속부(10)의 상부 연부를 코깅처리하여 실시한다.

도 7a는 1차 충격 하중이 가해지는 순간 이음부재가 파단되면서 이동되는 경우를 나타내는 측면 발췌도이며,도 7b는 경사면에서 상,하부 유니버셜 조인트 축이 이탈되는 상태를 나타내는 측면 발췌도이다.

이 도면에 따르면 본 발명은 상,하부 유니버셜 조인트 축(1)(2)이 결합된 상태에서 차량이 충돌되면 충돌 순간의 충격 하중이 하부 유니버셜 조인트 축(2)을 통하여 상부로 전달되는 순간 상,하부 유니버셜 조인트 축(1)(2)을 일체로 고정하고 있는 이음부재(3)를 파손하면서 도 5에서 도시하는 바와같은 일정거리(a)를 이동하여 1차적인 충격 하중이 흡수되고, 이동된 하부 유니버셜 조인트 축(2)의 경사면(23)이 상부 유니버셜 조인트 축(13)에 맞닿게 되고, 맞닿는 순간 상기 1차적인 이음부재(3)에 의하여 흡수되고 남은 잔여 충격 하중이 경사면(13)(23)에서 이탈되면서 2차적인 충격 하중을 흡수하게 된다.

이때 본 발명은 상,하부 유니버셜 조인트 축(1)(2)의 이음부재 파단후 하부 유니버셜 조인트 축(2)의 선단부가 경사면(13)에서 미끄럼 이동되지 않고 선단이 멈춘 상태로 상방으로 이동(1 실시예의 도 3 구조)될 수 있으나 상기한 가이드 돌기(12)가 가이드 홈(22)을 갖는 하부 유니버셜 조인트 축(2)을 직선 안내시키므로 1차 충격 하중의 흡수가 이루어진 후 경사면(13)을 타고 하부 유니버셜 조인트 축(2)의 선단부 경사면(23)이 미끄럼 이탈되어 2차적으로 충격 하중이 흡수되는 것이다.

이상에서 살펴 본 바와같이 본 발명 충격 하중 흡수장치는 종래 좌굴과 동시에 하부 유니버셜 조인트 축이 직선 이동하지 않고 자유로운 방향 각도에서 이탈되면서 충격 하중을 흡수하게 되는 경우의 비 효율적인 흡수 효과를 개선하게 되고 극히 제한적인 직선 방향의 범위에서 이탈됨에 따라 주변 기기의 연속적 충격을 방지하게 되며,궁극적으로 1,2차에 걸친 충격 하중 흡수 구조를 제공하여 충격 하중의 좌굴 스트로크를 보다 길게 하므로서 충격 흡수 효과를 극대화하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명 스티어링 유니버셜 조인트의 충격 하중 흡수 장치는 종래 유니버셜 조인트 축의 충격 흡수만에 치중 한 결과 하부 유니버셜 조인트 축의 가이드홈과 상부 유니버셜 조인트 축의 가이드 돌기로서 연결부분에서의 비틀림 강성을 보강시키게 되므로 종래 이음부재 혹은 코깅에 의하여 상,하부 유니버셜 조인트 축을 결합시킴에 따른 비틀림 강성의 약화를 개선하게 되는 효과도 있다.

Claims (1)

1. 스티어링 휠에 일단부가 연결되고 그 타단부에 접속부(10)가 형성되는 상부 유니버셜 조인트 축(1)과,

   일단부가 스티어링 기어박스에 연결되고 타단부는 상기한 상부 유니버셜 조인트 축의 접속부(10)에 끼워지는 하부 유니버셜 조인트 축(2)을 마련한 후,

   이들을 접속부에서 복수의 이음부재(3)로 연결하는 유니버셜 조인트에 있어서, 상기한 상부 유니버셜 조인트 축(1)은 접속부(10)를 길이 방향을 따라 형성하되, 그 내단은 제1경사면(13)으로 하고, 접속부의 양측에는 각각 한쌍씩의 가이드 돌기(12)를 형성하고, 상기한 하부 유니버셜 조인트 축(2)은 사각봉으로 형성하되, 그 양측면에는 길이 방향으로 가이드홈(22)을 형성하고, 그 끝단면은 제2경사면(23)으로 형성하여, 접속부(10)의 양측 돌기(12)가 상기 가이드홈(22)을 따라 끼워진 상태에서 서로 조립한 후, 이들을 한 쌍의 이음부재(3)로써 연결하도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 유니버셜 조인트의 충돌 하중 흡수장치.