KR100643949B1 - 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트 - Google Patents

자동차의 조향장치용 유니버셜조인트 Download PDF

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김응주
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    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
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    • B62D1/19—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable incorporating energy-absorbing arrangements, e.g. by being yieldable or collapsible
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    • 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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    • F16D3/26—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected

Abstract

본 발명은 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트에 관한 것으로, 더 상세하게는 차량을 운행중 충돌 및 추돌사고가 발생하여 스티어링휠에 차량을 운행하는 운전자의 신체가 접촉하는 경우에도 부상당하는 것이 억제되도록 발명된 것이다.
이러한 본 발명은 컬럼모듈에(200)에 결합되어 회전력을 발생시키는 구동요크(120)와, 상기 구동요크(120)의 구동력을 전달받아 섀시모듈로 전달하는 종동요크(130)와, 상기 종동요크(130)와 구동요크(120) 사이에 회전력을 전달함과 동시에 슬립이 가능하도록 구성된 슬립조인트(100)로 구성되어 지는 유니버셜조인트에 있어서, 상기 유니버셜조인트의 슬립조인트(100)가 구동요크(120)가 상부에 연결되는 상부샤프트(110)와 종동요크(130)가 하부에 연결되는 하부샤프트(140)로 분활되어 형성되고, 상기 하부샤프트(140)와 상부샤프트(110)의 상부와 하부에는 슬롯(151)이 형성된 각각의 체결용 브라켓(150)이 설치되며, 상기 체결용 브라켓(150)의 슬롯(151)에는 너트(170)에 체결되는 볼트(160)가 관통되게 삽입되는 것에 의해 달성된다.

Description

자동차의 조향장치용 유니버셜조인트{A Universal Joint for a Steering Device of an Automobile}
도 1은 종래 조향장치용 유니버셜조인트의 구성을 보인 단면도
도 2는 본 발명인 조향장치용 유니버셜조인트의 구성을 보인 사시도
도 3은 본 발명의 조향장치용 유니버셜조인트의 결합상태를 보인 분해사시도
도 4는 본 발명인 조향장치용 유니버셜조인트의 설치상태를 보인 측면도
도 5는 본 발명인 유니버셜조인트의 상부샤프트와 하부샤프트가 이탈된 상태를 보인 측면도
도 6은 본 발명인 유니버셜조인트의 상부샤프트와 하부샤프트의 연결부위를 보인 확대도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 슬립조인트 110 : 상부샤프트
111,114: 기어 120 : 구동요크
130 : 종동요크 140 : 하부샤프트
150 : 체결용 브라켓 151 : 슬롯
160 : 볼트 170 : 너트
본 발명은 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트에 관한 것으로서, 더욱더 상세하게는 차량을 운행중 충돌 및 추돌사고가 발생하여 스티어링휠에 차량을 운행하는 운전자의 신체가 접촉하는 경우에도 부상당하는 것이 억제되도록 하는 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치에 적용되어지는 컬랩서블 핸들(Collapsible steering post)용 유니버셜조인트는 축방향으로 슬립가능하도록 스플라인샤프트(Spline shaft)와 스플라인 튜브(Spline tube)로 분활 형성된 슬립조인트(Slip joint)로써 컬럼모듈(Coloum module)과 섀시모듈(Chassis module) 사이에 설치된다,
즉, 회전력을 발생시키는 스티어링휠 및 스티어링컬럼등이 결합된 걸럼모듈과, 차륜을 동작시키는 기어박스 및 서스펜션등이 결합된 섀시모들 사이에 설치되는 것이다.
도 1은 이와 같은 종래 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트를 보인 단면도로서, 컬럼모듈에(200')에 결합되어 회전력을 발생시키는 구동요크(120')와, 상기 구동요크(120')의 구동력을 전달받아 섀시모듈로 전달하는 종동요크(130')와, 상기 종동요크(130')와 구동요크(120') 사이에 회전력을 전달함과 동시에 슬립이 가능하도록 구성된 슬립조인트(100')로 구성되어 있다.
한편, 상기 슬립조인트(100')는 구동요크(120')가 연결되는 스플라인 튜브(110')와, 종동요크(130')가 연결되는 스플라인샤프트(140')로 구분되며, 상기 스플라인 튜브(110')의 내부에는 스플라인샤프트(140')의 일부가 삽입되어 있다.
또한, 상기 스플라인샤프트(140')의 외부면과 스플라인 튜브(110')의 내부면에는 회전방향으로 상호 맞물리어 회전이 이루어짐과 동시에 축방향으로 슬립이 이루어지도록 하는 스플라인(141')(111')이 각각 형성되어 있다.
이러한 종래 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트는 컬럼모듈(200')에 스플라인 튜브(110')에 연결된 구동요크(120')가 결합되고, 상기 스플라인 튜브(110')에는 섀시모듈에 결합되는 종동요크(130')가 설치되어 있는 스플라인샤프트(140')의 일부가 내부에 스플라인(141')과 스플라인(111')이 치합된 상태로 삽입되어 지는 것에 의해, 차량을 운행하는 운전자가 원하는 방향으로 스티어링휠을 조작시, 상기 스티어링휠의 조작방향으로 칼럼모듈(200')을 통해 회전력이 구동요크(120')로 전달되고, 상기 구동요크(120')로 전달된 조작방향으로 종동요크(130')가 회전되어지게 되며, 상기 종동요크(130')가 회전되는 방향으로 차륜을 동작시키는 기어박스 및 서스펜션이 결합된 섀시모듈로 전달이 이루어지게 된다.
또한, 차량을 운행중 추돌 및 충동사고 발생하여 차량을 운행하는 운전자의 신체가 스티어링휠에 접촉하는 경우에는, 상기 스플라인 튜브(110')의 내부로 스플라인샤프트(140')가 인입되면서 충격에너지를 흡수하게 되는 것이다.
물론, 상기 스플라인 튜브(110')의 내부에는 스플라인샤프트(140')의 슬라이딩길이(S) 만큼의 오버랩길이(O)가 형성되어 있어, 더욱더 많은 양의 충격에너지를 흡수하게 되는 것이다.
그러나 이러한 종래 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트는 조향토크를 원활히 전달하기 위해서는 스프라인샤프트(140')의 외부면과 스플라이 튜브(110')의 내부면에 상호 치합되는 스플라인(141')(111')을 각각 형성하여야 한다.
또한, 상기 스플라인샤프트(140')에 형성된 스플라인(141')과 스플라인 튜브(110')에 형성된 스플라인(111')이 치합된 상태에서 이음이 발생하지 않도록 하기 위해 각각의 스플라인에 별도의 플라스틱코팅을 수행해야 한다.
따라서 종래에는 유니버셜조인트를 제작시, 작업공정이 증가하고, 제작단가가 상승하게 되는 문제점이 있었다.
한편, 종래에는 상기 스플라인 튜브(110')나 스플라인샤프트(140')가 차량을 운행 중 추돌 및 충동사고시 발생되는 외력에 의해 변형이 발생한 경우에는 스티어링컬럼의 컬랩서블 기능이 발휘되지 않게됨으로써, 차량을 운행중 추돌 및 충동사고가 발생하여 스티어링휠에 운전자의 신체가 접촉하는 경우 부상치가 가중되게 되는 문제점이 있었다.
또한, 종래에는 슬플라인 튜브(110')의 내부에 스플라인샤프트(140')가 충분히 인입되어 충격에너지가 흡수되도록 하는 오버랩길이(O)를 형성시켜야 함으로써, 차량을 제작시 중량이 증가하여 연비를 저하시키게 되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 차량을 운행중 추돌 및 충돌사고가 발생하여 외력이 발생하는 경우에도, 종동요크와 구동요크가 각각 연결되어 있는 상부샤프트와 하부샤프트가 분리되면서 충격에너지를 효과적으로 흡수하는 것에 의해 차량을 운행하는 운전자의 신체가 스티어링휠에 접촉하는 경우에도 충격에너지에 의해 부상당하는 것이 억제되도록 하는 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트를 제공하는 데 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 컬럼모듈에(200)에 결합되어 회전력을 발생시키는 구동요크(120)와, 상기 구동요크(120)의 구동력을 전달받아 섀시모듈로 전달하는 종동요크(130)와, 상기 종동요크(130)와 구동요크(120) 사이에 회전력을 전달함과 동시에 슬립이 가능하도록 구성된 슬립조인트(100)로 구성되어 지는 유니버셜조인트에 있어서, 상기 유니버셜조인트의 슬립조인트(100)가 구동요크(120)가 상부에 연결되는 상부샤프트(110)와 종동요크(130)가 하부에 연결되는 하부샤프트(140)로 분활되어 형성되고, 상기 하부샤프트(140)와 상부샤프트(140)의 상부와 하부에는 일측이 개구된 슬롯(151)이 형성되어진 각각의 체결용 브라켓(150)이 설치되며, 상기 체결용 브라켓(150)의 슬롯(151)에는 너트(170)에 체결되는 볼트(160)가 관통되게 삽입되는 것에 의해 달성된다.
따라서 본 발명인 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트는 차량을 운행중 추돌 및 충돌사고가 발생하여 유니버셜조인트에 충격이 가해지는 경우 체결용 브라켓 (150)의 슬롯(151)을 따라 체결용 브라켓(150)이 이탈되면서 상부샤프트(110)와 하부샤프트(140)가 분리되어 충격에너지를 흡수하게 되는 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명인 조향장치용 유니버셜조인트의 구성을 보인 사시도 이고, 도 3은 본 발명의 조향장치용 유니버셜조인트의 결합상태를 보인 분해사시도 이며, 도 4는 본 발명인 조향장치용 유니버셜조인트의 설치상태를 보인 측면도 이
도 5는 본 발명인 유니버셜조인트의 상부샤프트와 하부샤프트가 이탈된 상태를
보인 측면도
도 6은 본 발명인 유니버셜조인트의 상부샤프트와 하부샤프트의 연결부위를
보인 확대도
도 3은 본 발명에 따른 인스트루먼트 스위치의 세이프티 락 장치를 보인 단면도 이고, 도 4는 본 발명인 인스트루먼트 스위치가 온된 상태의 세이프티 락 장치를 보인 단면도 이며, 도 5는 본 발명에 따른 인스트루먼트 스위치의 세이프티 락 장치의 결합상태를 보인 분해사시도 이다.
본 발명의 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트도 도 2와 도 3 및 도 4에 도시하고 있는 바와 같이, 컬럼모듈에(200)에 결합되어 회전력을 발생시키는 구동요크(120)와, 상기 구동요크(120)의 구동력을 전달받아 섀시모듈로 전달하는 종동요크(130)와, 상기 종동요크(130)와 구동요크(120) 사이에 회전력을 전달함과 동시에 슬립이 가능하도록 구성된 슬립조인트(100)로 구성되어 있다.
한편, 상기 슬립조인트(100)는 구동요크(120)가 상부에 연결되는 상부샤프트 (110)와 종동요크(130)가 하부에 연결되는 하부샤프트(140)로 분활되어 형성되고, 상기 하부샤프트(140)와 상부샤프트(110)의 상부와 하부에는 슬롯(151)이 형성된 각각의 체결용 브라켓(150)이 설치되며, 상기 체결용 브라켓(150)의 슬롯(151)에는 너트()에 체결되는 볼트()가 관통되게 삽입되어 있다.
물론, 상기 하부샤프트(140)와 상부샤프트(110)의 결합력은 도 6에 도시하고 있는 바와 같이 체결용 브라켓()의 슬롯(151)에 관통되게 삽입되어 너트(170)에 체결되는 볼트(160)의 체결량에 의해 조정이 이루어지게 된다.
또한, 상기 체결용 브라켓(150)에 의해 상단부와 하단부가 접촉되면 결합되는 상부샤프트(110)와 하부샤프트(140)의 접촉면에는 상호 치합되는 기어(111)(141)가 각각 형성되어 있어, 상부샤프트(110)가 일측 및 타측방향으로 회전시. 상기 상부샤프트(110)의 회전량 만큼 하부샤프트(140)도 동시에 일측 및 타측 방향으로 회전되면서 스티어링휠(210)의 조작력을 종동요크(130)로 전달하게 된다.
한편, 상기 기어(111)(141)가 형성된 상부샤프트(110)와 하부샤프트(140)의 접촉면은 상호 대칭으로 상방에서 하방으로 일측으로 경사지게 형성되어 있어, 차량을 운행중 충돌 및 추돌사고가 발생하여 엔진룸을 통해 충격에너지가 가해지는 경우, 상부샤프트(110)의 상부로 하부샤프트(140)가 밀려 들어오면서 상기 상부샤프트(110)와 하부샤프트(140)가 분리되어지게 됨을 밝혀둔다.
또한, 상기 상부샤프트(110)의 하부에 설치되는 체결용 브라켓(150)에 형성된 슬롯(151)은 상부가 개구되어 형성되고, 상기 체결용 브라켓(150)과 결합되도록 하부샤프트(140)의 상부에 설치되는 체결용 브라켓(150)에 형성된 슬롯(151)은 하 부가 개구되게 형성되어, 상기 상부샤프트(110)의 상부로 하부샤프트(140)가 밀려 들어오는 경우, 도 5에 도시하고 있는 바와 같이 상기 상부샤프트(110)의 하부에 설치된 체결용 브라켓(150)이 슬롯(151)을 따라 볼트(160)로부터 이탈되게 되는 것이다.
이와 같이 구성되어 있는 본 발명의 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트는 컬럼모듈(200)에 결합되어 회전력을 발생시키는 구동요크(120)가 설치되어 있는 상부샤프트(110)의 하단부와 종동요크(130)가 설치되어진 하부샤프트(140)의 상단부를 상호 치합시킨 상태에서 체결용 브라켓(150)과 체결용 브라켓(150)을 볼트(160)를 이용해 너트(170)에 체결시켜 주는 것에 의해 하부샤프트(140)와 상부샤프트(110)가 결합됨으로써, 차량을 운행하는 운전자가 스티어링휠(210)을 조작하면 칼럼모듈(200)을 통해 구동요크(120)로 전달되고, 상기 구동요크(120)로 전달된 조작방향으로 상부샤프트(110)가 회전되며, 상기 상부샤프트(110)가 회전되는 방향으로 하부샤프트(140)도 동일한 방향으로 회전이이루어지게 된다.
이때, 상기 하부샤프트(140)에 설치되어진 종동요크(130)도 동시에 스티어링휠(210)의 조작방향으로 회전되면서 차륜을 동작시키는 기어박스 및 서스펜션이 결합된 섀시모듈로 전달을 하게 된다.
또한, 차량을 운행중 추돌 및 충동사고 발생하여 엔진룸에서 유니버셜조인트에 충격이 가해지는 경우, 하부샤프트(140)와 상부샤프트(110)가 이탈되면서 충격에너지를 흡수하게 된다.
한편, 상기 추돌 및 충돌사고에 의해 차실에 탑승한 운전자등의 신체가 스티 어링휠(210)에 접촉하는 경우에도 상부샤프트(110)와 하부샤프트(140)가 이탈되면서 충격에너지를 흡수하게 된다.
상기와 같은 본 발명의 구성에 의하면 컬럼모듈에 결합되어 회전력을 발생시키는 구동요크와 상기 구동요크의 구동력을 전달받아 섀시모듈로 전달하는 종동요크 사이에 회전력을 전달함과 동시에 슬립이 가능하도록 설치되는 슬립조인트가 상부샤프트와 하부샤프트로 분활형성된 후 체결용 브라켓에 의해 결합됨으로써, 상기 슬립조인트부의 구조가 단순해지고, 길이가 감소되어 그 제작이 용이하여 제작단가가 저감되어지게되는 효과가 있다.
또한, 차량을 운행중 충돌 및 추돌사고가 발생하는 경우에도, 상부샤프트와 하부샤프트가 이탈되면서 충격에너지가 흡수되어 지게 됨으로써, 차실에 탑승한 승원 및 운전자의 신체가 스티어링휠에 접촉하는 경우에도 부상당하는 것이 억제되도록 하는 효과가 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (5)

  1. 컬럼모듈에(200)에 결합되어 회전력을 발생시키는 구동요크(120)와, 상기 구동요크(120)의 구동력을 전달받아 섀시모듈로 전달하는 종동요크(130)와, 상기 종동요크(130)와 구동요크(120) 사이에 회전력을 전달함과 동시에 슬립이 가능하도록 구성된 슬립조인트(100)로 구성되어 지는 유니버셜조인트에 있어서, 상기 유니버셜조인트의 슬립조인트(100)가 구동요크(120)가 상부에 연결되는 상부샤프트(110)와 종동요크(130)가 하부에 연결되는 하부샤프트(140)로 분활되어 형성되고, 상기 하부샤프트(140)와 상부샤프트(110)의 상부와 하부에는 슬롯(151)이 형성된 각각의 체결용 브라켓(150)이 설치되며, 상기 체결용 브라켓(150)의 슬롯(151)에는 너트(170)에 체결되는 볼트(160)가 관통되게 삽입됨을 특징으로 하는 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 하부샤프트(140)와 상부샤프트(110)의 결합력은 체결용 브라켓(150)의 슬롯(151)에 관통되게 삽입되어 너트(170)에 체결되는 볼트(160)의 체결량에 의해 조정이 이루어지게됨을 특징으로 하는 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 체결용 브라켓(150)에 의해 상단부와 하단부가 접촉되면 결합되는 상부샤프트(110)와 하부샤프트(140)의 접촉면에는 상호 치합되는 기어(111)(141)가 각각 형성됨을 특징으로 하는 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 기어(111)(141)가 형성된 상부샤프트(110)와 하부샤프트(140)의 접촉면은 상호 대칭으로 상방에서 하방으로 일측으로 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 상부샤프트(110)의 하부에 설치되는 체결용 브라켓(150)에 형성된 슬롯(151)은 상부가 개구되어 형성되고, 상기 체결용 브라켓(150)과 결합되도록 하부샤프트(140)의 상부에 설치되는 체결용 브라켓(150)에 형성된 슬롯(151)은 하부가 개구되게 형성됨을 특징으로 하는 자동차의 조향장치용 유니버셜조인트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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