KR100738456B1

KR100738456B1 - 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트

Info

Publication number: KR100738456B1
Application number: KR1020010072616A
Authority: KR
Inventors: 양광호
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2007-07-11
Also published as: KR20030042101A

Abstract

본 발명은 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트에 관한 것으로서, 그 목적은 내부에 삽입되는 볼과 점접촉되도록 볼시트에 구름수단을 구비하여 회전토크 저항 및 요동토크 저항을 감소시키고, 이로 인해 결합력을 증대시켜 강성 및 내구성이 향상되는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트를 제공하는 것이며, 스티어링용 타이어 휠과 연결되는 타이로드의 일단에 형성된 볼과, 상기 볼을 감쌀 수 있도록 그 외부측에 마련되는 볼시트와, 상기 볼시트가 내부에 삽입될 수 있도록 일측이 개구 형성된 볼하우징을 구비한 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트에 있어서, 상기 볼시트에는 상기 볼과 점접촉하여 그 사이의 마찰을 저감시킬 수 있도록 구름수단이 구비되는 구성이다.

볼하우징, 볼시트, 볼, 요동운동, 회전운동, 점접촉, 구름수단, 볼베어링

Description

차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트{INNER BALL JOINT OF STEERING SYSTEM FOR VEHICLE}

도 1은 종래 이너볼 조인트의 설치상태를 보인 측단면도이다.

도 2는 종래 이너볼 조인트를 분리상태를 보인 측단면도이다.

도 3은 종래 이너볼 조인트를 동작상태를 보인 측단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 이너볼 조인트의 설치상태를 보인 측단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 이너볼 조인트의 분리상태를 보인 절개 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 이너볼 조인트의 동작상태를 보인 측단면도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

110:랙하우징 120:랙바

130:타이로드 140:타이로드 엔드

150:이너볼 조인트 160:볼하우징

170:볼시트 171:설치홈

172:구름볼 173:커버

180:볼

본 발명은 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그 내부에 삽입되는 볼과 점접촉되도록 볼시트의 구조를 개선하여 회전토크 저항 및 요동토크 저항을 감소시키고, 이로 인해 결합력을 증대시켜 강성 및 내구성이 향상되는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 스티어링 시스템은 운전석에 마련된 스티어링 휠과, 이 스티어링 휠의 하부에 연결되는 스티어링 샤프트와, 이 스티어링 샤프트의 하단에 교축되도록 설치되어 스티어링 샤프트를 통해 전달되는 회전운동력을 차량 좌,우측으로의 직선운동력으로 전환시키는 기어박스 등을 구비하여 마련된다.

도 1은 이러한 종래의 기어박스와 이의 양단에 마련되는 이너볼 조인트의 설치상태를 보인 측단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 기어박스의 외형을 이루는 중공의 랙하우징(10) 내부에는 이의 좌,우 외측으로 연장 형성되어 축방향으로 이동 가능하도록 랙바(20)가 설치된다.

그리고, 랙바(20)의 양단에는 타이로드(30)와 타이로드 엔드(40)가 연결 설치되고, 이 타이로드 엔드(40)에는 미도시된 스티어링용 타이어 휠이 연결되는데, 특히 랙바(20)와 타이로드(30)의 사이는 축방향으로 동력을 전달함과 더불어 요동운동 및 회전운동이 가능하도록 이너볼 조인트(50)를 개재하여 연결된다.

도 2와 도 3은 이러한 이너볼 조인트를 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 이너볼 조인트(50)는 볼하우징(51)과 그 내부에 마련되는 볼시트(52) 그리고 볼(53)을 구비하여 마련된다.

먼저, 볼하우징(51)은 단조용 강으로 마련되는 것으로서, 일측에는 랙바(20)와 연결될 수 있도록 원봉의 외주면에 나사가 형성되고, 타측에는 이와 일체로 마련되며 일방이 개구된 대략 구형상의 공간을 형성한다.

다음, 볼하우징(51)의 내부에 삽입 설치되는 볼시트(52)는 금속재인 볼하우징(51)과 볼(53)의 직접적인 마찰을 방지할 수 있도록 설치되는 플라스틱 사출물로서, 볼하우징(51)의 내부면에 대응되는 형상으로 마련되고, 내부면은 중공으로 마련된다.

한편, 볼(53)은 강소재로 마련된 타이로드(30)의 일단에 이와 일체로 형성되며, 이를 기준으로 타이로드(30)가 상대운동을 하는데, 볼(53)의 구중심으로 일정각도내에서 회전하는 것을 요동운동이라하고, 타이로드(30)의 축중심으로 360°회전하는 것을 회전운동이라 한다.

이러한 종래의 이너볼 조인트(50)는, 볼하우징(51)의 내부에 볼시트(52)를 삽입하고, 볼시트(52)의 내부에 볼(53)을 삽입한 후 개구된 볼하우징(51)의 입구를 중심측으로 코킹가공하여 소성변형시킴으로써 그 내부에 설치된 볼(53)과 볼시트(52)를 고정시키게 된다.

이때, 볼시트(52)와 그 내부에 설치되는 볼(53)이 서로 면접촉하여 회전토크와 요동토크를 결정하게 되므로, 코킹가공의 정도에 따라 회전토크와 요동토크가 함께 높아지거나 낮아지게 되고, 이를 조절하여 일정한 범위의 규격내에서 사용자의 요구에 맞추게 된다.

그러나, 이러한 종래의 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트는, 조립시 내구성 및 강성을 우수하게 하기 위하여 볼하우징의 코킹력을 증대시키게되는데, 이때, 회전토크 및 요동토크가 커져 원활한 회전운동 및 요동운동이 이루어지지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 그 내부에 삽입되는 볼과 점접촉되도록 볼시트에 구름수단을 구비하여 회전토크 저항 및 요동토크 저항을 감소시키고, 이로 인해 결합력을 증대시켜 강성 및 내구성이 향상되는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트는, 스티어링용 타이어 휠과 연결되는 타이로드의 일단에 형성된 볼과, 상기 볼을 감쌀 수 있도록 그 외부측에 마련되는 볼시트와, 상기 볼시트가 내부에 삽입될 수 있도록 일측이 개구 형성된 볼하우징을 구비한 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트에 있어서, 상기 볼시트에는 상기 볼과 점접촉하여 그 사이의 마찰을 저감시킬 수 있도록 구름수단이 마련된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 이너볼 조인트의 설치상태를 보인 측단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 중공의 랙하우징(110) 내부에는 이의 좌,우 외측으로 연장 형성되어 축방향으로 이동 가능하도록 랙바(120)가 설치된다.

그리고, 랙바(120)의 양단에는 타이로드(130)와 타이로드 엔드(140)가 연결 설치되고, 이 타이로드 엔드(140)에는 미도시된 스티어링용 타이어 휠이 연결되는데, 특히 랙바(120)와 타이로드(130)의 사이에는 이너볼 조인트(150)를 개재하여 연결된다.

도 5와 도 6은 본 발명에 따른 이너볼 조인트를 보인 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 이너볼 조인트(150)는, 두 개의 축을 절곡 가능하게 연결 설치하는 것으로서, 일측에는 볼하우징(160)이 마련되고 타측에는 볼(180)이 마련된다.

이 볼하우징(160)은 단조용 강으로 마련되는 것으로서, 일측에는 랙바(120)와 연결될 수 있도록 원봉의 외주면에 나사가 형성되고, 타측에는 이와 일체로 마련되며 일방이 개구된 대략 구형상의 공간을 형성한다.

그리고, 볼하우징(160)의 내부에 삽입 설치되는 볼시트(170)는 금속재인 볼하우징(160)과 볼(180)의 직접적인 마찰을 방지할 수 있도록 설치되는 플라스틱 사출물로서, 볼하우징(160)의 내부면에 대응되는 형상으로 마련되고, 내부면은 중공으로 마련된다.

또, 볼(180)은 강소재로 마련된 타이로드(130)의 일단에 이와 일체로 형성되며, 이를 기준으로 타이로드(130)가 상대운동을 하는데, 볼(180)의 구중심으로 일정각도내에서 회전하는 것을 요동운동이라하고, 타이로드(130)의 축중심으로 360°회전하는 것을 회전운동이라 한다.

한편, 본 발명에서는 볼(180)과 볼시트(170)가 점접촉하여 그 사이의 마찰저항을 감소키고, 이로 인해 볼하우징(160)의 개구된 입구측을 코킹하여 발생되는 결 합력을 증대시켜 강성 및 내구성이 향상시킨다.

즉, 그 내부에 삽입되는 볼(180)이 원활하게 회전운동 및 요동운동할 수 있도록 볼시트(170)에 구름수단을 구비하게되는데, 이 구름수단은 내부에 다수개의 구름볼(172)이 설치되어 있는 볼베어링으로 마련된다.

이때, 구름볼(172)은 볼(180)의 구중심방향 및 타이로드(130)의 축중심방향으로 모두 동작될 수 있도록 구형으로 마련되어, 볼시트(170)의 내부에 볼(180)이 삽입되어 요동운동 및 회전운동할 때 구중심방향 및 축중심방향으로 회전하게 되는 것이다.

그리고, 이 구름볼(172)은 볼시트(170)에 형성된 다수개의 설치홈(171)에 각각 삽입되는데, 이 설치홈(171)은 내측이 구름볼(172)의 직경에 비해 조금 작은 지름으로 마련되고, 외측은 큰 지름으로 마련된다.

이로써, 설치홈(171)의 외측으로 구름볼(172)이 삽입되어 설치홈(171)의 내측으로 일부가 돌출되고, 설치홈(171)의 외측에는 구름볼(172)의 이탈을 방지하도록 이를 덮으며 중심측에는 설치홈(171) 내측의 지름과 같은 지름으로 개구되어 구름볼(172)의 일부가 돌출되도록 커버(173)가 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트는, 볼시트(170)의 설치홈(171)에 볼(180)을 삽입하고 이를 커버(173)로 덮어 볼시트(170)를 볼베어링화한다.

그리고 볼하우징(160)의 내부에 볼시트(170)를 삽입하고, 다시 볼시트(170)의 내부에는 볼(180)을 삽입하여 조립한다.

이때, 볼시트(170)와 볼(180) 사이는 구름볼(172)에 의해 요동토크 및 회전토크를 저감시킬 수 있게된다.

또, 개구 형성된 볼하우징(160)의 입구를 중심측으로 코킹가공하여 소성변형시킴으로써 그 내부에 설치된 볼(180)과 볼시트(170)를 고정시키게 되는데, 볼시트(170)의 구름수단에 의해 볼(180)의 요동토크 및 회전토크가 저감되므로 내구성 및 강성을 우수하게 하기 위하여 볼하우징(160)의 코킹력을 증대시켜 코킹가공하게 된다.

즉, 이너볼 조인트(150)는 볼시트(170)를 볼베어링으로 마련함으로써, 요동토크 및 회전토크를 저감시킬 수 있으며, 이와 동시에 내구성 및 강성을 높일 수 있게되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트는, 볼베어링으로 마련된 볼시트를 구비함으로써, 내구성 및 강성을 높이기 위해 코킹력을 증대시킨 상태에서도 볼의 요동토크 및 회전토크를 저감시킬 수 있는 이점이 있다.

또, 이너볼 조인트를 통해 연결된 랙바와 타이로드의 조정작업이 용이해져 작업성을 향상시킬 수 있으며, 조립시 관리규격의 범위를 넓힐 수 있어 조건관리가 용이해지는 이점이 있다.

Claims

스티어링용 타이어 휠과 연결되는 타이로드의 일단에 형성된 볼과, 상기 볼을 감쌀 수 있도록 그 외부측에 마련되는 볼시트와, 상기 볼시트가 내부에 삽입될 수 있도록 일측이 개구 형성된 볼하우징을 구비한 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트에 있어서,

상기 볼시트에는 상기 볼과 점접촉하여 그 사이의 마찰을 저감시킬 수 있도록 구름수단이 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트.
제 1항에 있어서,

상기 구름수단은 내부에 다수개의 구름볼이 설치되어 있는 볼베어링으로 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트.