KR100807052B1 - 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조 - Google Patents

자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조 Download PDF

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이인우
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Abstract

본 발명은 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 틸트 하우징(50)과; 상기 틸트 하우징(50) 내측의 상부 및 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링(60)과; 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)의 내측에 압입되어 구비되는 어퍼 샤프트(10)와; 상기 틸트 하우징(50) 내측의 하부에 압입되어 구비되는 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)에 대응되는 위치에 압입되어 구비되는 하부 이너레이스(17)와; 상기 어퍼 샤프트(10)가 상기 틸트 하우징(50)의 내측으로 관통된 후 상기 틸트 하우징(50) 내측의 상부에 압입되어 구비되는 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)의 내측에 삽입되는 상부 이너레이스(15)를; 포함하여 이루어짐으로써 베어링 내측에서 볼의 접촉면이 사선으로 이루어져 베어링 내부 유격을 zero화 할 수 있을 뿐만 아니라, 일반적인 볼 베어링에 비하여 조립강성이 높은 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 상부 이너레이스(15)에 대해 쐐기 역할을 하는 시트(13)를 구비하며, 상기 시트(13)에 접촉되어 유격을 방지하도록 너트(70)를 추가적으로 조립하는 것을 특징으로 한다.
스티어링 칼럼, 스티어링 샤프트, 틸트 하우징, 볼 베어링, 앵귤라 컨택트 베어링, 이너레이스, 시트

Description

자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조{a Bearing Assembly Structure of a Steering Column for a Vehicle}
도 1은 종래 기술에 따른 스티어링 칼럼을 개략적으로 나타내는 횡단면도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 볼 베어링 조립구조를 개략적으로 나타내는 부분 확대단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스티어링 칼럼을 개략적으로 나타내는 횡단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 앵귤라 컨택트 베어링 조립구조를 개략적으로 나타내는 부분 확대단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 어퍼 샤프트를 개략적으로 나타내는 평면도이다
도 6은 본 발명에 따른 앵귤라 컨택트 베어링 조립구조를 개략적으로 나타내는 분해 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 스티어링 칼럼 10 : 어퍼 샤프트
10a : 너트 체결부 13 : 시트
15 : 상부 이너레이스 17 : 하부 이너레이스
20 : 로워 샤프트 30 : 로워 자켓
40 : 어퍼 자켓 50 : 틸트 하우징
60 : 앵귤라 컨택트 베어링 70 : 너트
80 : 오링
본 발명은 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조에 있어서, 더욱 상세하게는 틸트 하우징과; 틸트 하우징 내측의 상부 및 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링과; 앵귤라 컨택트 베어링의 내측에 압입되어 구비되는 스티어링 샤프트와; 틸트 하우징 내측의 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링에 대응되는 위치에 압입되어 구비되는 하부 이너레이스와; 스티어링 샤프트가 틸트 하우징의 내측으로 관통된 후 틸트 하우징 내측의 상부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링의 내측에 삽입되는 상부 이너레이스와; 상부 이너레이스에 대해 쐐기 역할을 하는 시트와; 시트에 접촉되어 유격을 방지하도록 조립되는 너트를; 포함하여 이루어짐으로써 베어링 내측에서 볼의 접촉면이 사선으로 이루어져 베어링 내부 유격을 zero화 할 수 있을 뿐만 아니라, 일반적인 볼 베어링에 비하여 조립강성이 높은 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 스티어링 시스템(steering system)은 주행중인 자동차의 진행방향을 운전자가 임의로 전환하는데 사용되는 장치로서, 크게 조작기구와 기어기구 및 링크기구로 구성되어 있다.
여기서, 조작기구는 운전자가 직접 조향조작을 하여 그 조작력을 기어기구를 통해 링크기구로 전달되도록 하기 위한 것으로서, 스티어링 휠(steering wheel), 스티어링 샤프트(steering shaft) 및 스티어링 칼럼(steering column) 등으로 구성되어 있다.
이러한 스티어링 휠의 조작력을 기어기구에 전달하는 스티어링 샤프트는 어퍼 샤프트(upper shaft)와 로워 샤프트(lower shaft)로 구성되어 있으며, 어퍼 샤프트의 일단에는 스티어링 휠이 결합되고, 로워 샤프트의 타단에는 스티어링 기어(steering gear)가 결합된다.
이는 도 1에 도시된 바와 같이, 스티어링 칼럼(100)은 스티어링 휠(미도시)에 의해 발생하는 회전운동을 전달하는 스티어링 샤프트를 지지할 수 있도록 구비되는 것으로서, 스티어링 샤프트가 관통할 수 있도록 튜브형의 강체로 형성되고, 차체와 같은 강성을 갖도록 지지됨과 동시에 차량의 충돌시에 발생하는 충돌에너지를 용이하게 흡수할 수 있도록 어퍼 자켓(upper jacket,140))과 로워 자켓(lower jacket,130)으로 구분되는 이중구조로 구성되어 있다.
그리고, 스티어링 샤프트는 로워 샤프트(lower shaft,120)와 어퍼 샤프트(upper shaft,110)로 이루어지는데, 스티어링 칼럼(100)의 틸트 기능을 위해 어퍼 샤프트(110)의 외주면에 틸트 하우징(tilt housing,150)을 구비한다.
이러한 틸트 하우징(150) 내측의 상부 및 하부에 다수개의 스틸 볼(steel ball,160a)가 내재된 볼 베어링(160)이 압입되어 구비되며, 이 볼 베어링(160)의 내측에 어퍼 샤프트(110)가 압입되어 구비됨으로써 볼 베어링(160)에 의해 어퍼 샤프트(110)의 회전이 용이해진다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 차량의 스티어링 시스템은 스티어링 휠을 회전시킴과 동시에 이와 연결된 상부축과 하부축이 회전을 하게 되며, 스티어링 기어가 회전됨에 따라 바퀴의 방향이 전환됨으로써 목적하는 방향으로 차량을 주행시킬 수 있게 된다.
그러나 상기한 바와 같이 종래의 볼 베어링은 항상 내부에 베어링 내부틈새가 존재하여, 자동차의 진동에 의해 스티어링 휠의 떨림 또는 유격 등의 문제점이 발생한다.
또한, 볼 베어링의 베어링 내경 또는 외경이 압입되는 경우, 압입량이 크게 되면 내부 틈새가 많이 줄어들어 스티어링 샤프트의 회전 토크(torque)가 증가하고, 압입량이 작으면 베어링의 내부 틈새가 유격으로 존재할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 틸트 하우징과; 틸트 하우징 내측의 상부 및 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베 어링과; 앵귤라 컨택트 베어링의 내측에 압입되어 구비되는 스티어링 샤프트와; 틸트 하우징 내측의 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링에 대응되는 위치에 압입되어 구비되는 하부 이너레이스와; 스티어링 샤프트가 틸트 하우징의 내측으로 관통된 후 틸트 하우징 내측의 상부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링의 내측에 삽입되는 상부 이너레이스와; 상부 이너레이스에 대해 쐐기 역할을 하는 시트와; 시트에 접촉되어 유격을 방지하도록 조립되는 너트를; 포함하여 이루어짐으로써 베어링 내측에서 볼의 접촉면이 사선으로 이루어져 베어링 내부 유격을 zero화 할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명은 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 틸트 하우징과; 틸트 하우징 내측의 상부 및 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링과; 앵귤라 컨택트 베어링의 내측에 압입되어 구비되는 스티어링 샤프트와; 틸트 하우징 내측의 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링에 대응되는 위치에 압입되어 구비되는 하부 이너레이스와; 스티어링 샤프트가 틸트 하우징의 내측으로 관통된 후 틸트 하우징 내측의 상부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링의 내측에 삽입되는 상부 이너레이스를; 포함하여 이루어짐으로써 베어링 내측에서 볼의 접촉면이 사선으로 이루어져 베어링 내부 유격을 zero화 할 수 있을 뿐만 아니라, 일반적인 볼 베어링에 비하여 조립강성이 높은 것 을 특징으로 한다.
그리고, 상부 이너레이스에 대해 쐐기 역할을 하는 시트를 구비하며, 시트에 접촉되어 유격을 방지하도록 너트를 추가적으로 조립하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 너트와 시트 사이에 고무 재질의 오링 및/또는 스틸 재질의 스프링을 삽입하여 구비함으로써 유격을 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 스티어링 칼럼을 개략적으로 나타내는 횡단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 앵귤라 컨택트 베어링 조립구조를 개략적으로 나타내는 부분 확대단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 어퍼 샤프트를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 그리고 도 6은 본 발명에 따른 앵귤라 컨택트 베어링 조립구조를 개략적으로 나타내는 분해 단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스티어링 칼럼(1)은 스티어링 휠(미도시)에 의해 발생하는 회전운동을 전달하는 상기 어퍼 샤프트(10)와 로워 샤프트(20)로 이루어지는 스티어링 샤프트를 지지할 수 있도록 구비되는 것으로서, 상기 로워 샤프트(20)와 어퍼 샤프트(10)관통할 수 있도록 튜브형의 강체로 형성되고, 차체와 같은 강성을 갖도록 지지됨과 동시에 차량의 충돌시에 발생하는 충돌에너지를 용이하게 흡수할 수 있도록 어퍼 자켓(40))과 로워 자켓(30)으로 구분되는 이중구조로 구성되어 있다.
이때, 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조는 상기 스티어링 칼럼(1)의 상부 측에서, 틸트 하우징(tilt housing,50)과; 상기 틸트 하우징(50) 내측의 상부 및 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링(angular contact bearing,60)과; 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)의 내측에 압입되어 구비되는 어퍼 샤프트(10)와; 상기 틸트 하우징(50) 내측의 하부에 압입되어 구비되는 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)에 대응되는 위치에 압입되어 구비되는 하부 이너레이스(inner race,17)와; 상기 어퍼 샤프트(10)가 상기 틸트 하우징(50)의 내측으로 관통된 후 상기 틸트 하우징(50) 내측의 상부에 압입되어 구비되는 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)의 내측에 삽입되는 상부 이너레이스(15)를; 포함하여 이루어진다.
이는 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)의 내측에서 스틸 볼(steel ball)과의 접촉면이 사선으로 이루짐으로써 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)의 내부 유격을 zero화 할 수 있어 조립강성이 일반적인 볼 베어링에 비해 높은 이점이 있다.
또한, 상기 상부 이너레이스(15)의 내주면에 접촉되도록 시트(13)를 구비하여 쐐기 역할을 하도록 하는 것이 바람직하다.
상기 시트(13)의 상측에 너트(70)를 추가적으로 구비함으로써 상기 너트(70)를 상기 시트(13) 방향으로 조립함에 따라 조임 토크(torque)에 의해 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60) 내부 틈새를 zero화 하여 내부 유격을 방지할 수 있는 이점이 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조의 조 립 순서를 도 5 및 도 6을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 틸트 하우징(50) 내측의 상부 및 하부에 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)을 압입하여 조립한다. 이때, 상기 베어링(60)에는 상부 및 하부 이너레이스(15)(17)가 먼저 조립되지 않는다.
그리고, 일측 상부 소정 위치에 상기 너트(70)의 체결을 위한 너트 체결부(10a)가 상기 너트(70)에 대응되는 위치에 형성된 상기 어퍼 샤프트(10)의 소정 위치에 하부 이너레이스(17)를 압입하여 조립한 후, 상기 하부 이너레이스(17)가 압입 조립된 상기 어퍼 샤프트(10)를 상기 틸트 하우징(50)의 내측으로 관통시켜 하부의 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)의 내측에 상기 하부 이너레이스(17)가 조립된다.
그 다음, 상기 틸트 하우징(50)의 상측에서 상부의 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)의 내측으로 상기 상부 이너레이스(15)를 삽입하여 조립시킨 후, 상기 상부 이너레이스(15)의 내측으로 상기 시트(13)를 쐐기 역할을 하도록 조립한다.
그리고, 상기 시트(13)의 상측에 오링(O-ring,80)을 구비한 후, 상기 너트(70)를 조임 토크에 의해 조립함으로써 상기 베어링(60) 내부의 틈새가 zero화 되어 조립강성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 상부 이너레이스(15)는 별도로 분리되어 상기 시트(13)와 상기 너트(70)가 결합가능하다.
또한, 상기 고무 재질의 오링(80)은 상기 시트(13)와 상기 너트(70) 사이의 완충 역할을 하며, 상기 오링(80) 대신에 일정한 탄성력을 갖는 스프링을 삽입할 수 있다.
이러한 조립강성의 향상으로 인해 스티어링 칼럼의 고유진동수가 상승되며 차량의 NVH 측면에서도 성능이 향상될 수 있다
또한, 상기 너트(70)의 조임 토크에 따라 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)의 회전 토크도 조정가능하다.
그리고, 상기 상부 및 하부 이너레이스(15)(17)와 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60) 사이의 완충을 위해 오링 및/또는 스프링이 추가적으로 삽입가능하며, 상기 시트(13)와 상기 상부 이너레이스(15) 사이의 완충을 위해 오링 및/또는 스프링이 추가적으로 삽입가능하다.
따라서, 상기와 같은 본 발명은 틸트 하우징 내측의 상부 및 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링과; 앵귤라 컨택트 베어링의 내측에 압입되어 구비되는 스티어링 샤프트와; 틸트 하우징 내측의 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링에 대응되는 위치에 압입되어 구비되는 하부 이너레이스와; 스티어링 샤프트가 틸트 하우징의 내측으로 관통된 후 틸트 하우징 내측의 상부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링의 내측에 삽입되는 상부 이너레이스를; 포함하여 이루어짐으로써 베어링 내측에서 볼의 접촉면이 사선으로 이루어져 베어링 내부 유격을 zero화 할 수 있을 뿐만 아니라, 일반적인 볼 베어링에 비하여 조립강성이 높아 스티어링 칼럼의 고유진동수가 상승되어 자동차의 NVH 측면에서도 성능이 향상될 수 있는 이점이 있으며, 너트의 조임 토크에 따라 앵귤라 컨택트 베어링의 회전 토크도 조정이 가능한 이점이 있다.
그리고, 너트의 조임 토크에 따라서 상부 이너 레이스와 상기 앵귤라 컨택트 베어링 사이의 밀착정도가 달라져서 유격량과 베어링의 회전 토크를 조절할 수 있는 이점이 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조는 틸트 하우징 내측의 상부 및 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링과; 앵귤라 컨택트 베어링의 내측에 압입되어 구비되는 스티어링 샤프트와; 틸트 하우징 내측의 하부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링에 대응되는 위치에 압입되어 구비되는 하부 이너레이스와; 스티어링 샤프트가 틸트 하우징의 내측으로 관통된 후 틸트 하우징 내측의 상부에 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링의 내측에 삽입되는 상부 이너레이스를; 포함하여 이루어짐으로써 베어링 내측에서 볼의 접촉면이 사선으로 이루어져 베어링 내부 유격을 zero화 할 수 있을 뿐만 아니라, 일반적인 볼 베어링에 비하여 조립강성이 높아 스티어링 칼럼의 고유진동수가 상승되어 자동차의 NVH 측면에서도 성능이 향상될 수 있는 이점이 있으며, 너트의 조임 토크에 따라 앵귤라 컨택트 베어링의 회전 토크도 조정이 가능한 효과가 있다.
그리고, 너트의 조임 토크에 따라서 상부 이너 레이스와 상기 앵귤라 컨택트 베어링 사이의 밀착정도가 달라져서 유격량과 베어링의 회전 토크를 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 구조로 인해 원가 절감 및 품질 개선 등의 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 틸트 하우징(50)과; 상기 틸트 하우징(50) 내측의 상부 및 하부에 각각 압입되어 구비되는 앵귤라 컨택트 베어링(60)과; 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)의 내측에 압입되어 구비되는 어퍼 샤프트(10)와; 상기 틸트 하우징(50) 내측의 하부에 압입되어 구비된 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)에 대응되는 위치에 압입되어 구비되는 하부 이너레이스(17)와; 상기 어퍼 샤프트(10)가 상기 틸트 하우징(50)의 내측으로 관통된 후 상기 틸트 하우징(50) 내측의 상부에 압입되어 구비된 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60)의 내측으로 삽입되는 상부 이너레이스(15);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상부 이너레이스(15)에 대해 쐐기 역할을 하는 시트(13)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조.
  3. 제2항에 있어서, 상기 시트(13)에 접촉되어 유격을 방지하도록 조립되는 너트(70)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조.
  4. 제3항에 있어서, 상기 너트(70)가 조립되도록 상기 어퍼 샤프트(10)의 대응되는 위치에 너트 체결부(10a)가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 시트(13)와 상기 너트(70) 사이에 완충을 위한 오링(30)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조.
  6. 제3항에 있어서, 상기 상부 이너레이스(15)는 별도로 분리되어 상기 시트(13)와 상기 너트(70)가 결합가능한 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조.
  7. 제5항에 있어서, 상기 오링(80)은 고무재질인 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조.
  8. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 시트(13)와 상기 너트(70) 사이에 완충을 위한 스프링을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조.
  9. 제1항에 있어서, 상기 상부 및 하부 이너레이스(15)(17)와 상기 앵귤라 컨택트 베어링(60) 각각의 사이에 오링 또는 스프링 중에서 선택된 어느 하나 이상의 완충부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조.
  10. 제2항에 있어서, 상기 시트(13)와 상기 상부 이너레이스(15) 사이에 오링 또는 스프링 중에서 선택된 어느 하나 이상의 완충부재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 베어링 조립구조.
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