KR100318154B1 - 조향장치의중간축어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 휠의 조작에 대응하여 차륜을 조향하도록 칼럼 샤프트 어셈블리의 하단부와 기어박스 사이에 제공되는 조향장치의 중간축 어셈블리에 관한 것으로, 이형 튜브(3a)와 다수의 수지 유입공(12a)이 형성된 스프라인 튜브(2a)를 일체로 형성한 일체형 스프라인 튜브(12)와, 스프라인 샤프트(4a)의 외주연에 수지충전용 요홈(14a)을 형성하여 하부 요크(5a)와 일체로 형성하되, 스프라인 샤프트(4a)가 스프라인 튜브(2a)에 조립된 후 수지 유입공(12a)을 통해서 공급되는 합성수지가 수지충전용 요홈(14a)에 충전,융착되어 냉각에 의한 수축으로 스프라인 튜브(2a)와 스프라인 샤프트(4a)사이의 간극을 형성하도록 합성수지 피복(R)이 형성된 일체형 스프라인 샤프트(14)와, 상부 요크(6a)와 커버(8a)를 일체로 형성하되, 방진고무(17)가 외주연에 접착된 이형 튜브(3a)가 상부요크(6a)에 결합된 일체형 상부 요크(16)를 포함한다.

스프라인 튜브와 그에 조립된 스프라인 샤프트간의 필요이상의 간극 발생으로 인한 소음을 방지하도록 함은 물론, 정적 토크를 보장하고 조립 편리성을 구현할 수 있는 특징이 있다.

Description

조향장치의 중간축 어셈블리

본 발명은 조향장치의 중간축 어셈블리에 관한 것이다.

특히, 스티어링 휠의 조작에 대응하여 차륜을 조향하도록 칼럼 샤프트 어셈블리의 하단부와 기어박스 사이에 제공되는 중간축 어셈블리에 관한 것으로, 스프라인 튜브와 그에 조립된 스프라인 샤프트간의 간극으로 인한 소음을 방지하도록 함은 물론, 정적 토크를 보장하고 조립 편리성을 구현하도록 구성한 중간축 어셈블리에 관한 것이다.

중간축 어셈블리는 칼럼 샤프트 어셈블리의 하단부와 기어박스 사이에 제공되는 것으로, 칼럼 샤프트 어셈블리의 상단부에 연결된 스티어링 휠의 조작에 대응하여 차륜의 진행방향을 전환할 수 있도록 구성된 조향장치 조작기구의 일단품 이다.

그리고, 중간축 어셈블리는 차량이 주행되는 경우에 각 축방향의 위치에 대한 상대각 위치에 따라 엔진의 진동 및 스터어링 휠에 전달되는 진동 등을 감쇄하는 한편, 차량이 충돌한 경우에 운전자가 관성에 의해 스티어링 휠에 부딪쳐 안면이나 흉부 등에 야기되는 심각한 부상을 경감할 수 있도록 스프라인 샤프트가 기어박스 측으로 연동되도록 구성된다.

여기서, 통상적으로 스티어링 휠의 구조도 스포크부를 완충기능이 양호한 수지재를 채택하거나 림 또는 스포크부가 소성 변형에 의해 충격력을 흡수하도록 구성된다.

이와 같은 중간축 어셈블리(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 스프라인 튜브(2)에 이형 튜브(3)의 일단부를 조립하여 용접(W)에 의해 일체형으로 형성하고, 그 조립된 부분에 대향되는 스프라인 튜브(2)의 타단부에 스프라인 샤프트(4)가 슬라이딩가능토록 조립되어 있다.

이때, 조립된 스프라인 샤프트(4)의 일단부는 통상 나일론 코팅되어 있다. 그리고, 스프라인 샤프트(4)의 타단부는 기어박스(도시 안됨)와 유니버설 조인트되도록 하부 요크(5)가 용접(W)에 의해 일체형으고 형성된다.

또한, 칼럼 샤프트 어셈블리(도시안됨)의 하단부와 유니버설 조인트되도록구성된 상부 요크(6)는 이의 체결공에 이형 튜브(3)의 타단부가 조립되는데, 이때 이형 튜브(3)의 단부 외주연에 접착된 방진고무(7)에 조립되고 상부 요크(6)의 외부에 배치된다.

따라서, 이러한 방진고무(7)를 상부 요크(6)에 조립하기 위해서는 상부 요크(6)의 외주연에 방진고무(7)의 이탈을 방지하도록 수용하는 커버(8)가 제공되는데, 이러한 커버(8)는 상부 요크(6)의 외주연과 점용접(W)되어 일체형으로 형성된다.

여기서, 운전자의 안전을 위해 이형형상으로 가공된 상부 요크(6)의 체결공에 말단부가 고주파 열처리된 후 냉각된 이형 튜브(3)가 조립되는데, 이러한 이형 튜브(3)가 이탈되지 않도록 도 1에 도시된 바와 같이, 말단부를 확관기공한다.

전술한 바와 같은 조향장치의 중간축 어셈블리(1)에서는 아래와 같은 문제점을 갖게 된다.

우선, 스프라인 샤프트(4)는 세칙후 숏 브라스트(shot blast)한 상태에서 250∼300℃ 정도의 소성온도 분위기하에서 표면에 나일론 코팅 융착시킨 후 냉각한다.

이와같이 제작된 스프라인 샤프트(4)는 스프라인 튜브(2)에 조립되는데, 슬라이딩에 요구되는 정밀한 간극(clearance), 즉 스프라인 샤프트(4)와 스프라인 튜브(2)사이의 간극(0.1㎜이하)을 맞추기 위하여 반복적인 검증에 의해 나일론 코팅면이 평삭되어야 하는 공정상의 번거러움이 있었다.

이러한 정밀한 간극이 구현되지 않은 경우에는 스프라인 샤프트(4)가 스프라인 튜브(2)의 내측면을 따라 축방향으로 슬라이딩함에 있어 간극이 발생되어 소음이 유발됨으로써 운전자가 주행시 불안감을 느낄 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 구조를 갖는 중간축 어셈블리(1)는 통상적으로 6개의 부품이 용접(W)에 의해 일체화된 구조를 갖게 되므로 용접부분의 잔류열 응력에 의한 미세균열(micro crack)이나 공극(void) 불량이 발생될 수 있어 운전자의 안전에 직결되는 바람직한 정적 토크를 구현할 수 없는 문제점을 갖게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 스프라인 튜브와 그에 조립된 스프라인 샤프트간의 바람직한 간극을 용이하게 구현할 수 있도록 한 조향장치의 중간축 어셈블리를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 운전자 안전에 직결되는 바람직한 정적 토크를 구현하도록 한 조향장치의 중간축 어셈블리를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 조립이 용이하도록 형성된 조향장치의 중간축 어셈블리를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 조향장치의 중간축 어셈블리를 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명에 의한 조향장치의 중간축 어셈블리를 나타내는 단면도.

《도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명》

11 : 중간축 어셈블리 12 : 일체형 스프라인 튜브

12a : 수지 유입공 14 : 일체형 스프라인 샤프트

14a : 수지충전용 요홈 16 : 일체형 상부 요크

17 : 방진고무

이러한 본 발명의 목적은, 이형 튜브(3a)와 다수의 수지 유입공(12a)이 형성된 스프라인 튜브(2a)를 일체로 형성한 일체형 스프라인 튜브(12)와, 스프라인 샤프트(4a)의 외주연에 수지충전용 요홈(14a)을 형성하여 하부 요크(5a)와 일체로 형성하되, 스프라인 샤프트(4a)가 스프라인 튜브(2a)에 조립된 후 수지 유입공(12a)을 통해서 공급되는 합성수지가 수지충전용 요홈(14a)에 충전,융착되어 냉각에 의한 수축으로 스프라인 튜브(2a)와 스프라인 샤프트(4a)사이의 간극을 형성하도록 합성수지 피복(R)이 형성된 일체형 스프라인 샤프트(14)와, 상부 요크(6a)와 커버(8a)를 일체로 형성하되, 방진고무(17)가 외주연에 정착된 이형 튜브(3a)가 상부 요크(6a)에 결합된 일체형 상부 요크(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치의 중간축 어셈블리를 제공함에 의해 달성된다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 수지충전용 요홈(14a)은 나선 형상으로 형성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 조향장치의 중간축 어셈블리를 나타내는 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 중간축 어셈블리(11)는 일체형 스프라인 튜브(12)에 일체형 스프라인 샤프트(14)가 조립됨에 있어 슬라이딩에 요구되는 바람직한 간극{슬라이딩이동 가능하게 끼워맞춤되는 두 부품(일예로, 축과 보스를 말함)사이에 정밀한 미끄럼구동이 가능토록 허용된 오차범위내에서 발생하는 틈새를 말함}을 용이하게 형성하도록 일체형 스프라인 튜브(12)에 다수의 수지 유입공(12a)을 천공하고, 그에 대응하여 스프라인 샤프트(14)에 수지가 유입, 충전되는 수지충전용 요홈(14a)이 형성된다.

여기서, 일체형 스프라인 튜브(12)는 도 1에 도시된 종래의 이형 튜브(3)가 스프라인 튜브(2)에 조립되어 용접(W)에 의해 일체화됨에 따라 용집부위의 용접불량에 의한 바람직한 정적 토크의 구현이 저해되던 것을 극복하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이, 이형 튜브(3a)와 스프라인 튜브(2a)가 하나의 소재에 의해 단일부품으로 일체형으로 형성되어 있다.

또한, 일체형 스프라인 튜브(12)의 하단부, 보다 상세하게는 일체형 스프라이 샤프트(14)가 걸합되는 스프라인 샤프트(4a)에 다수의 수지 유입공(12a)이 일정거리 이격되어 천공되어 있다.

이러한 수지 유입공(12a)은 후술되는 일체형 스프라인 샤프트(14)의 수지 충전용 요홈(14a)에 대응하도록 전공된 것이며 이에 대한 상관관계는 후술하기로 한다.

일체형 스프라인 샤프트(14)는 도 1에 나타나 있는 종래의 스프라인 샤프트(4)와 종래의 하부 요크(5)가 용접(W)에 의해 일체화됨에 따라 용접부위의 용접불량에 의한 바람직한 정적 토크의 구현이 저해되던 것을 극복하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이, 스프라인 샤프트(4a)와 하부 요크(52)가 하나의 소재로서 열간 단조가공법 등에 의해 단일부품으로 일체형으로 형성되어 있다.

또한, 일체형 스프라인 샤프트(14)의 상단부, 보다 상세하게는 일체형 스프라인 튜브(12)에 결합되는 스프라인 샤프트(4a)에 다수의 수지충전용 요홈(14a)이 일정거리 이격되어 복수개 형성되거나 일체로 형성되어 있다.

이때, 수지충전용 요홈(14a)의 형상은 나선 형상으로 형성되어 있고, 그 요홈(14a)에 종래에서 언급된 바와 같이 나일론 계열 등의 합성수지가 충전되어 합성수지 피복(11)이 형성되어 있다.

상세하게 설명하면, 본 발명은 세척후 숏 브라스트한 일체형 스프라인 샤프트(14)를 일체형 스프라인 튜브(12)에 조립하고, 전술된 바와 같이 250∼300℃(또는 다른 합성수지의 소성온도에 대응되는 온도)정도의 소성온도 분위기하의 나일론 또는, 내식성과 내마모성이 양호한 합성수지를 일체형 스프라인 튜브(12)의 수지 유입공(12a)을 통해서 수지충전용 요홈(14a)에 융착시켜 냉각한 것으로, 이와 같은 수지 유입공(12a)에 충전된 나일론 계열 등의 합성수지는 냉각에 의한 수축으로 일체형 스프라인 튜브(12)에 일체형 스프라인 샤프트(14)가 조립됨에 있어 슬라이딩에 요구되는 스프라인 샤프트(4a)와 스프라인 튜브(2a)사이의 간극(0.1㎜이하)을 자연스립고 용이하게 형성함에 따라, 스프라인 튜브(2a)에 대해 스프라인 샤프트(14a)의 정밀한 미끄럼 구동이 가능한 것이다.

또한, 중간축 어셈블리(11)는 일체형 스프라인 튜브(12)의 이형 튜브(3a) 외주연에 방진고무(17)를 부착하여 방지고무(17)의 확장을 방지하는 커버(8a)와 일체형 상부 요크(16)에 조립되도록 구성되어 있다.

여기서, 일체형 상부 요크(16)는 도 1에 도시된 바와 같이, 커버(8)에 의해 방진고무(7)가 상부 요크(6)에 조립되어지되, 커버(8)가 상부 요크(6)에 점용접(W)되어 일체화되던 공정상의 번거로움을 해소하고자 상부 요크(6a)와 커버(8a)를 하나의 소재로서 열간 단조가공법 등에 의해 일체형으로 형성한다.

또한, 운전자의 안전을 위해 이형형상으로 가공된 일체형 상부 요크(16)의 체결공에 말단부가 고주파 열처리된 후 냉각된 일체형 스프라인 튜브(12)의 이형 튜브(3a)가 조립되는데, 이러한 이형 튜브(3a)가 이탈되지 않도록 도 2에 도시된 바와 같이 말단부를 확관되도록 형성한다.

이상에서와 같이, 바람직한 실시예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 스프라인 샤프트가 스프라인 튜브에 조립됨에 있어 습동에 요구되는 바람직한 간극을 구현함으로써 필요이상의 간극발생으로 인한 운전중의 소음을 미연에 방지하여 운전자로 하여금 주행시 느낄 수 있는 불쾌감을 포함하는 불안감을 해소하였다.

둘째, 각 구성단품을 필요에 따라 일체로 제작함으로써 바람직한 정적 토크를 구현할 수 있도록 하여 중간축 어셈블리의 품질 신뢰성을 개선함은 물론, 조립의 편리성을 극대화하였다. 조립공정이 단순화되어 제조단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 이형 튜브(3a)와 다수의 수지 유입공(12a)이 형성된 스프라인 튜브(2a)를 일체로 형성한 일체형 스프라인 튜브(12);

   스프라인 샤프트(4a)의 외주연에 수지충전용 요홈(14a)를 형성하여 하부 요크(5a)와 일체로 형성하되, 상기 스프라인 샤프트(4a)가 상기 스프라인 튜브(2a)에 조립된 후 상기 수지 유입공(12a)을 통해서 공급되는 합성수지가 수지충전용 요홈(14a)에 충전,융착되어 냉각에 의한 수축으로 상기 스프라인 튜브(2a)와 스프라인 샤프트(4a)사이의 간극을 형성하도록 합성수지 피복(R)이 형성된 일체형 스프라인 샤프트(14); 및

   상부 요크(6a)와 커버(8a)를 일체로 형성하되, 방진고무(17)가 외주연에 접착된 상기 이형 튜브(3a)가 상기 상부 요크(6a)에 결합된 일체형 상부 요크(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치의 중간축 어셈블리.
2. 제1항에 있어서, 상기 수지충전용 요홈(14a)은 나선 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 조향장치의 중간축 어셈블리.