KR101411062B1

KR101411062B1 - 자동차 조향장치의 중간축

Info

Publication number: KR101411062B1
Application number: KR1020110022455A
Authority: KR
Inventors: 박상현
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2011-03-14
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2014-06-27
Also published as: KR20120104819A

Abstract

본 발명은 자동차 조향장치의 중간축에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 자동차 조향장치의 중간축에 있어서, 서로 슬라이딩되게 결합되는 내측 부재와 외측 부재를 별도의 부품 없이 최소한 수축시킨 상태로 납품하고 작업자의 운반이 가능하게 되어 부품수와 부피, 불필요한 작업 공정 및 비용을 줄이고 운반성과 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

자동차 조향장치의 중간축{Intermediate Shaft of Steering Apparatus for Vehicle}

본 발명은 자동차 조향장치의 중간축에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 자동차 조향장치의 중간축에 있어서, 서로 슬라이딩되게 결합되는 내측 부재와 외측 부재를 별도의 부품 없이 최소한 수축시킨 상태로 납품하고 작업자의 운반이 가능하게 되어 부품수와 부피, 불필요한 작업 공정 및 비용을 줄이고 운반성과 조립성을 향상시킬 수 있는 자동차 조향장치의 중간축에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 조향장치는 운전자가 조향휠을 원하는 방향으로 회전시키면 조향휠에 연결된 조향축이 회전하며, 조향축은 유니버설 조인트(Universal Joint)와 슬라이딩 조인트(Sliding Joint)를 매개로 연결되는 중간축을 통하여 랙과 피니언 기어(Rack and Pinion Gear)로 구성되는 기어 박스에 회전력을 전달한다.

이때 기어 박스는 랙과 피니언 기어에 의해 조향축의 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸어 랙바(Rack Bar)로 전달하며, 랙바는 타이어의 너클(Knuckle)과 연결된 타이로드에 힘을 전달하여 자동차의 진행방향을 변경할 수 있도록 한다.

특히, 조향축과 기어박스 사이의 중간축은 동축선상으로 일치하지 않고 일정한 각으로 기울어진 구조라는 점에서 일반적인 축의 결합 방식으로는 동력을 전달할 수 없기 때문에 조향축이 일정한 각도로 변경될 수 있는 유니버설 조인트의 사용이 필수적이다.

도 1은 일반적인 자동차의 조향장치를 나타낸 개략도로서, 일반적으로 자동차의 조향장치에서는 조향축(130)의 하단을 기어박스(180)와 연결하되, 조향축(130)은 주변 여건상 임의의 각도로 기울어진 채 기어박스(180)와 연결하도록 되어 있기 때문에 이러한 조건을 만족하기 위해서 유니버설 조인트로 연결되고 외측 부재(100)와 내측 부재(110)로 구성되는 중간축(120: Intermediate Shaft)을 사용하게 된다.

중간축(120)은 일측이 조향휠(170)과 연결된 조향축(130)에 연결되고, 타측이 기어박스(180)에 연결되어 조향휠(170)에서 발생하는 회전력을 기어박스(180)를 통해 차륜에 전달하는 장치이다.

중간축(120)은 소정의 각도로 굴절된 상태에서도 회전력을 전달하는 유니버설 조인트(미도시)와, 유니버설 조인트에서 전달되는 회전력을 타측에 장착된 기어박스(180)에 전달함과 동시에 축 방향으로 신축이 가능한 슬라이딩 조인트(100,110)를 포함하여 구성된다.

유니버설 조인트는 두 개의 요크(Yoke)와 하나의 스파이더(Spider)로 구성되어 있고, 슬라이딩 조인트는 축의 회전력을 전달하며 축 방향으로 작용하는 힘에 의해 축이 신축되는 것으로서, 중공의 형상을 가지는 외측 부재(100), 외측 부재(100)에 삽입되어 길이 방향의 힘을 흡수하는 내측 부재(110)를 포함하여 구성된다.

외측 부재(100)는 내부가 중공인 형상을 가지며, 외측 부재(100)의 내부로 환봉 형상을 가진 내측 부재(110)가 삽입되어 연결되는데, 내측 부재(110)가 외측 부재(100)로 인입되거나 인출되는 슬라이딩 운동을 하게 되어 있다.

내측 부재(110)는 일측이 유니버설 조인트와 연결되고 타측이 외측 부재(100)와 결합하여 회전력을 전달함과 동시에 외측 부재(100)의 내부로 삽입되어 축 방향으로 슬라이딩되면서 입력축과 출력축 사이의 길이 방향의 하중을 흡수하는 부재이다.

한편, 조향컬럼(150)은 아우터 튜브(145), 이너 튜브(140) 및 마운팅 브라켓(160)을 포함하여 구성되며 아우터 튜브(145)는 조향휠(170) 측에 형성되고 내부에는 아우터 튜브(145)보다 지름이 작아 충격시 내부로 삽입 가능한 이너 튜브(140)가 마련된다. 아우터 튜브(145) 및 이너 튜브(140)는 중공 형태의 튜브로 형성되어 조향축(130)이 원활하게 회전할 수 있게 된다.

외측 부재(100)에 결합되는 더스트 커버(105)는 대시 패널(115)에 고정되어 엔진룸을 통해 실내측으로 유입되는 소음 등을 차단하기 위해 사용된다.

그러나, 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 중간축은 외측 부재와 내측 부재가 서로 신축되며 슬라이딩되는 구조상 작업자의 운반이나 납품시 길이가 늘어난 경우가 많아 작업에 불편함이 많았다.

특히 외측 부재와 내측 부재가 신장된 상태에서는 외부의 충격 등으로 인해 중간축 자체적으로 벤딩이나 파손이 일어나게 되어 심각한 조향 안정성을 야기시킬 수 있게 되어 자동차의 조립 전에 폐기 처분해야 하는 문제점도 있어서 불필요한 작업 공정과 폐기비용이 추가되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 자동차 조향장치의 중간축에 있어서, 서로 슬라이딩되게 결합되는 내측 부재와 외측 부재를 별도의 부품 없이 최소한 수축시킨 상태로 납품하고 작업자의 운반이 가능하게 되어 부품수와 부피, 작업 공정 및 폐기비용을 줄이고 운반성과 조립성을 향상시킬 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 중공 형상의 외측 부재와, 일측 단부가 상기 외측 부재로 삽입되어 슬라이딩되고 타측 단부는 외주면에 걸림턱이 구비되어 있는 내측 부재, 및 일측 단부는 상기 외측 부재에 결합되고 타측 단부는 상기 걸림턱에 결합되는 지지부가 형성되어 있는 신축 부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 중간축을 제공한다.

본 발명에 의하면 자동차 조향장치의 중간축에 있어서, 서로 슬라이딩되게 결합되는 내측 부재와 외측 부재를 별도의 부품 없이 최소한 수축시킨 상태로 납품하고 작업자의 운반이 가능하게 되어 부품수와 부피, 작업 공정 및 폐기비용을 줄이고 운반성과 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 일반적인 자동차의 조향장치를 나타낸 개략도;
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 자동차 조향장치의 중간축을 나타내는 사시도;
도 3과 도 4는 중간축의 슬라이딩 상태를 나타내는 단면도;
도 5는 중간축의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 자동차 조향장치의 중간축을 나타내는 사시도, 도 3과 도 4는 중간축의 슬라이딩 상태를 나타내는 단면도, 도 5는 중간축의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 자동차 조향장치의 중간축(200)은, 중공 형상의 외측 부재(210)와, 일측 단부가 상기 외측 부재(210)로 삽입되어 슬라이딩되고 타측 단부는 외주면에 걸림턱(235)이 구비되어 있는 내측 부재(230), 및 일측 단부는 상기 외측 부재(210)에 결합되고 타측 단부는 상기 내측 부재(230)의 인입 슬라이딩 완료시 상기 걸림턱(235)에 결합되는 지지부(223)가 형성되어 있는 신축 부재(220)를 포함하여 구성된다.

운전자의 조향휠(도 1의 170 참조) 조작에 의한 회전운동은 조향컬럼(도 1의 150 참조)의 조향축(130)과, 중간축(200), 기어박스(도 1의 180)를 통해 랙바(미도시)에 전달되어 직선운동으로 변환되어 바퀴를 조향하게 되는데, 중간축(200)은 자동차의 내부 설치 구조상 조향축(130)으로부터 기어박스에 이르기까지 소정의 각도로 굴절되며 연결되어 조향축(130)의 회전을 기어박스로 전달하게 된다.

중간축(200)은 운전자의 조향휠 조작시 회전력을 전달함과 동시에 축방향으로 신축되는 슬라이딩 운동을 통해 길이 변화를 흡수할 수 있도록 외측 부재(210)에 내측 부재(230)가 삽입 결합되어 있다.

또한, 중간축(200)은 조향축(130) 및 기어박스와 소정의 각도로 굴절되며 결합되므로 양측 또는 어느 일측이 요크와 스파이더로 구성되는 유니버설 조인트(203)를 매개로 조향축(130) 또는 기어박스와 연결된다.

그리고, 이들 내측 부재(230)와 외측 부재(210)의 외주면에는 내측 부재(230)와 외측 부재(210)가 서로 슬라이딩되는 신축이 일어날 때 외부로부터 먼지나 기름 등과 같은 불순물의 유입을 방지하는 신축 부재(220)가 결합된다.

이러한 중간축(200)은 내부에 다른 구조물 없이 내측 부재(230)와 외측 부재(210)(310)의 마찰력으로 슬라이딩하는 마찰형과, 내측 부재(230)와 외측 부재(210) 사이에 볼을 매개로 슬라이딩하는 롤링형으로 크게 구분되는데, 본 발명의 실시예에는 어느 쪽에도 적용이 가능하다.

다만, 본 발명의 상세한 설명에 있어서는 설명의 편의상 마찰형을 기준으로 도면을 도시하고 설명하기로 하며, 외측 부재(210)와 내측 부재(230)는 조향축(130)과 기어박스 사이의 축 연결 부재로서 결합되는 순서와는 무관하여 그 어느쪽도 조향축(130)과 결합될 수 있으며, 도면에 도시된 것과 같이 외측 부재(210)가 조향축(130)과 결합되는 것을 기준으로 하여 설명하기로 한다.

외측 부재(210)는 조향축(130)과 유니버설 조인트(203) 또는 파이프 조인트로 연결되는 중공 형상으로, 내측에는 내측 부재(230)가 삽입되어 축방향으로 신축되는 슬라이딩을 하게 되고, 외측에는 신축 부재(220) 및 더스트 커버(205)가 결합되어 있다.

그리고, 중실 형상의 내측 부재(230)는 일측 단부가 외측 부재(210)로 삽입되어 축방향으로 신축되는 슬라이딩을 하게 되는데, 타측 단부 즉, 외측 부재(210)로 삽입되어 축방향으로 왕복되는 슬라이딩 구간의 외측 외주면에 원주 방향으로 형성되는 걸림턱(235)이 구비되어 있다.

서로 신축되며 슬라이딩되는 내측 부재(230)와 외측 부재(210)의 외주면에는 신축 부재(220)가 결합되어 외부로부터 유입되는 불순물을 방지하게 되어 있는데, 신축 부재(220)의 일측 단부는 외측 부재(210)에 결합되고 타측 단부 즉, 내측 부재(230)가 삽입되는쪽 단부의 내측에 원주 방향의 돌기 형상으로 형성되는 지지부(223)가 형성되어 있어서, 내측 부재(230)의 걸림턱(235)에 결합하게 된다.

즉, 도 3에 도시된 것처럼 내측 부재(230)와 외측 부재(210)를 축방향으로 최대한 수축시킨 위치에서 내측 부재(230)의 걸림턱(235)에 신축 부재(220)의 지지부(223)를 결합시켜 고정시킴으로써, 작업자가 필요에 의해 강제로 이탈시키지 않는 한, 중간축(200)의 부피를 최대한 줄인 상태에서 운반이 가능하게 되어 있다.

여기서, 걸림턱(235)은 도 3과 도 4에 도시된 것처럼 내측 부재(230)의 외주면에서 돌출되게 형성되거나 도 5에 도시된 것처럼 내측 부재(230)의 외주면에서 함몰되어 형성될 수도 있다.

신축 부재(220)는 내측 부재(230)와 외측 부재(210)의 슬라이딩시 수축과 이완이 가능하도록 벨로우즈 형상으로 형성되며, 주로 EPDM(Ethylene Propylene Rubber), BR(Polybutadiene Rubber), SBR(Styrene Butadiene Rubber), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), IIR(Isobutylene Isoprene Rubber) 등과 같은 고무 재질로 형성된다.

그리고, 지지부(223)는 신축 부재(220)의 타측 단부 즉, 내측 부재(230)가 삽입되는쪽 단부의 내측 경방향으로 돌출 형성되어 있어서 내측 부재(230)의 걸림턱(235)이 돌출되게 형성되거나 함몰되게 형성되어도 걸림턱(235)에 의해 지지되며 고정될 수 있게 되어 있다.

외측 부재(210)의 타측 단부 즉, 내측 부재(230)가 삽입되는 단부의 외주면에는 돌기부(215)가 구비되고, 신축 부재(220)의 타측 단부 즉, 내측 부재(230)가 삽입되는쪽 단부에는 지지부(223)와 축방향으로 소정거리 이격된 내측에 외측 부재(210)의 돌기부(215)가 안착되는 요홈부(225)가 구비되어 있어서, 내측 부재(230)와 외측 부재(210)의 슬라이딩시 외측 부재(210)로부터 이탈되지 않게 되어 있다.

따라서, 중간축(200)을 납품하거나 운반할 때에는 도 3에 도시된 것처럼 내측 부재(230)와 외측 부재(210)가 신축 부재(220)에 의해 최대한 수축된 상태에서 신장되는 방향으로 이탈되지 않고 고정될 수 있게 되며, 이와 반대로 작업자가 중간축(200)을 자동차에 조립할 때에는 도 4에 도시된 것처럼 내측 부재(230)를 축방향으로 잡아 당겨 신장시키면 신축 부재(220)의 지지부(223)가 내측 부재(230)의 걸림턱(235)을 타고 탄성 변형되면서 용이하게 이탈하게 되어 내측 부재(230)와 외측 부재(210)의 슬라이딩이 가능하게 된다.

특히, 자동차 구조상 조향장치의 중간축(200)이 긴 상태로 운반하는 경우 내측 부재(230)와 외측 부재(210)가 축의 비틀림과 자체 벤딩이 발생되어 조립하중이 증가하게 되는데, 중간축(200)이 최대한 수축된 상태에서 운반됨으로써 비틀림과 벤딩량이 줄어들게 되어 조립 하중도 감소시켜 조립성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 자동차 조향장치의 중간축에 있어서, 서로 슬라이딩되게 결합되는 내측 부재(230)와 외측 부재를 별도의 부품 없이 최소한 수축시킨 상태로 납품하고 작업자의 운반이 가능하게 되어 부품수와 부피, 불필요한 작업 공정 및 비용을 줄이고 운반성과 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

200: 중간축 203: 유니버설 조인트
205: 더스트 커버 210: 외측 부재
215: 돌기부 220: 신축 부재
223: 지지부 230: 내측 부재
235: 걸림턱

Claims

중공 형상의 외측 부재;
일측 단부가 상기 외측 부재로 삽입되어 슬라이딩되며 타측 단부는 외주면에 걸림턱이 구비되어 있는 내측 부재; 및
일측 단부는 상기 외측 부재에 결합되고 타측 단부는 상기 걸림턱에 결합되는 지지부가 형성되어 있되, 자동차에 조립시 상기 지지부가 걸림턱으로부터 이탈되어 상기 내측 부재와 외측 부재의 슬라이딩을 가능하게 하는 신축 부재;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 중간축.
제 1 항에 있어서,
상기 걸림턱은 상기 내측 부재의 외주면에서 돌출 또는 함몰되어 원주 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 중간축.
제 2 항에 있어서,
상기 지지부는 상기 신축 부재의 타측 단부로부터 내측 경방향으로 돌출 형성되어 상기 걸림턱에 지지되며 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 중간축.
제 1 항에 있어서,
상기 외측 부재는 상기 내측 부재가 삽입되는 단부 외주면에 돌기부가 구비되고, 상기 신축 부재는 상기 지지부와 축방향으로 이격된 내측에 상기 돌기부가 안착되는 요홈부가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 중간축.
제 1 항에 있어서,
상기 신축 부재는 상기 내측 부재의 슬라이딩시 수축과 이완이 가능하도록 벨로우즈 형상을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 중간축.