KR101459430B1

KR101459430B1 - 차량용 스티어링 장치

Info

Publication number: KR101459430B1
Application number: KR1020090119411A
Authority: KR
Inventors: 정대석
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2009-12-03
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2014-11-10
Also published as: KR20110062632A

Abstract

본 발명은 다수개의 볼과 이 볼들이 내부에 채워지는 가이드 튜브로 구성되는 회전력 전달유닛을 적용해 조향 컬럼과 조향 샤프트를 상호 연결함으로써, 조향 컬럼의 회전력을 조향 샤프트에 전달 시, 토크 변동율 발생을 방지하고, 공간상의 제약 없이 레이아웃을 간소화시키도록

조향 컬럼과, 상기 조향 컬럼의 회전력을 전달받아 차륜의 조향각을 조절하는 조향 기어박스를 포함하는 차량용 스티어링 장치에 있어서, 조향 컬럼의 외주면 둘레를 따라 형성되는 다수개의 제1 걸림홈; 상기 조향 기어박스의 조향 샤프트 외주면 둘레를 따라 형성되는 다수개의 제2 걸림홈; 및 상기 조향 컬럼과 조향 샤프트를 상호 연결하며, 상기 조향 컬럼의 회전 시, 상기 각 제1 걸림홈에 걸린 상태로, 이동되는 각 볼이 상기 제2 걸림홈에 걸린 상태로, 이동되면서 상기 조향 샤프트를 회전시켜 상기 조향 컬럼의 회전력을 조향 샤프트로 전달하게 되는 회전력 전달유닛을 더 포함하는 차량용 스티어링 장치를 제공한다.

스티어링, 조향 컬럼, 조향 샤프트, 볼

Description

차량용 스티어링 장치{STEERING DEVICE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 스티어링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 볼이 채워진 튜브를 이용해 스티어링 컬럼과 조향 기어박스의 스티어링 샤프트를 상호 연결하고, 스티어링 컬럼의 회전력을 스티어링 샤프트에 전달하도록 하는 차량용 스티어링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 동력을 이용한 조향장치는, 오일을 이용한 유압식과 전기모터를 이용한 전자식이 있다. 상기 유압식은 유압펌프라는 유압을 발생시키는 동력장치가 엔진의 힘으로 유체를 펌핑하며 유압을 형성하고 있다가 운전자가 핸들을 돌릴 때 조향하는 방향으로 유압을 보내어 핸들링이 가벼워지게 하는 것이다.

도 1은 일반적인 차량용 스티어링 장치의 구성도로써, 상기한 스티어링 장치의 구성은 미도시된 스티어링 휠이 장착되는 조향 컬럼(1)에 모터(3)가 구성되어 모터(3)의 회전력을 이용하여 조향 동작을 보조하게 된다.

이러한 조향 컬럼(1)은 U 조인트(5)를 통하여 중간 샤프트(7)와 연결되며, 이 중간 샤프트(7)는 U 조인트(5)를 통해 다시 조향 기어박스(9)의 조향 샤프트(11)와 연결되는 구성을 갖는다.

여기서 상기 조향 컬럼(1), 중간 샤프트(7), 및 조향 샤프트(11)는 차량 설계 시 휠 센터 포인트, 컬럼 각, 및 랙 센터 포인트가 결정되면, 이를 기반으로 드라이브 라인을 구성하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 차량용 스티어링 장치는 U 조인트(5)에 의한 토크 변동율과 충돌성능을 만족시키기 위해 상기 조향 컬럼(1)과 조향 샤프트(11)의 길이를 이동시켜 토크 변동을 최소화하는 드라이브 라인을 구성해야 하지만, 협소한 차량 내부공간에서 주변부품과의 간섭을 고려해야 함에 따라 레이아웃이 복잡해지고, 토크 변동율을 만족시키기 어렵게 되는 문제점이 있다.

또한, 차량 설계 시 휠 센터 포인트, 컬럼 각, 및 랙 센터 포인트의 설계적인 제약으로 인해 차종에 따라 조향 컬럼(1)과 조향 샤프트(11)의 길이를 변경하여 적용해야 함으로써, 다차종에 공용화시킬 수 없어 비용이 상승되는 문제점도 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 다수개의 볼과 이 볼들이 내부에 채워지는 가이드 튜브로 구성되는 회전력 전달유닛을 적용해 조향 컬럼과 조향 샤프트를 상호 연결함으로써, 조향 컬럼의 회전력을 조향 샤프트에 전달 시, 토크 변동율 발생을 방지하고, 공간상의 제약 없이 레이아웃을 간소화시키도록 하는 차량용 스티어링 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치는 조향 컬럼과, 상기 조향 컬럼의 회전력을 전달받아 차륜의 조향각을 조절하는 조향 기어박스를 포함하는 차량용 스티어링 장치에 있어서, 조향 컬럼의 외주면 둘레를 따라 형성되는 다수개의 제1 걸림홈; 상기 조향 기어박스의 조향 샤프트의 외주면 둘레를 따라 형성되는 다수개의 제2 걸림홈; 및 상기 조향 컬럼과 조향 샤프트를 상호 연결하며, 상기 조향 컬럼의 회전 시, 상기 각 제1 걸림홈에 걸린 상태로, 이동되는 각 볼이 상기 제2 걸림홈에 걸린 상태로, 이동되면서 상기 조향 샤프트를 회전시켜 상기 조향 컬럼의 회전력을 조향 샤프트로 전달하게 되는 회전력 전달유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 조향 컬럼과 조향 샤프트를 상호 연결하며, 내부에 상기 볼이 다수개 채워지는 가이드 튜브; 및 상기 가이드 튜브에 채워진 각 볼이 상기 각 제1, 제2 걸림홈에 걸리도록 외부로 돌출시키기 위해 상기 각 제1, 제2 걸림홈에 대응하는 위치에서 상기 가이드 튜브에 형성되는 제1, 제2 슬롯으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제1, 제2 슬롯은 상기 조향 컬럼과 조향 샤프트의 외주면과 결합되는 상기 가이드 튜브의 내주면 부위에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 튜브의 내부에는 그리스가 충진되는 것을 특징으로 한다.

상기 각 제1, 제2 걸림홈은 반구형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치에 의하면, 다수개의 볼과 이 볼들이 내부에 채워지는 가이드 튜브로 구성되는 회전력 전달유닛을 적용해 조향 컬럼과 조향 샤프트를 상호 연결함으로써, 조향 컬럼의 회전력을 조향 샤프트에 전달 시, 토크 변동율 발생을 방지하고, 공간상의 제약 없이 레이아웃을 간소화시키는 효과가 있다.

또한, 상기 회전력 전달유닛은 레이아웃에 제약이 없어 휠 센터 포인트, 컬럼 각, 및 랙 센터 포인트의 위치에 제한이 없게 되며, 이에 따라, 차종에 관계없이 조향 컬럼과 조향 기어박스의 길이를 최소화시키고, 다차종에 공용화시킬 수 있어 비용이 절감되며, 타 부품과의 간격을 충분히 확보하여 충돌성능을 향상시키는 효과도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명 하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치의 구성도이고, 도 3은 도 2의 A부분 내부 확대도이며, 도 4는 도 2의 B부분 내부 확대도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치(100)는 다수개의 볼(131)과 이 볼(131)들이 내부에 채워진 가이드 튜브(133)로 구성되는 회전력 전달유닛(130)을 적용해 조향 컬럼(101)과 조향 샤프트(107)를 상호 연결함으로써, 조향 컬럼(101)의 회전력을 조향 샤프트(107)에 전달 시, 토크 변동율 발생을 방지하고, 공간상의 제약 없이 레이아웃을 간소화시키도록 한다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치(100)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 미도시된 스티어링 휠이 장착되는 조향 컬럼(101)에 모터(103)가 구성되어 모터(103)의 회전력을 이용하여 조향 동작을 보조하게 되며, 상기 조향 컬럼(101)의 회전력을 전달받아 챠륜의 조향각을 조절하는 조향 기어박스(105)를 포함하여 구성된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치(100)는, 도 3 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 제1 걸림홈(110), 제2 걸림홈(120), 및 회전력 전달유닛(130)을 더 포함한다.

먼저, 상기 제1 걸림홈(110)은 상기 조향 컬럼(101)의 외주면 둘레를 따라 일정간격으로 다수개가 형성된다.

상기 제2 걸림홈(120)은 상기 조향 기어박스(105)의 조향 샤프트(107) 외주면 둘레를 따라 일정간격으로 다수개가 형성된다.

이러한 조향 기어박스(105)의 내부에는 피니언 기어(108)가 상기 조향 샤프트(107)의 단부에 장착되며, 상기 피니언 기어(108)와 치합되는 랙 로드(109)가 구비된다.

그리고 상기 회전력 전달유닛(130)은 상기 조향 컬럼(101)과 조향 샤프트(107)를 상호 연결하며, 상기 조향 컬럼(101)의 회전 시, 상기 각 제1 걸림홈(110)에 걸린 상태로, 이동되는 각 볼(131)이 상기 제2 걸림홈(120)에 걸린 상태로, 이동되면서 상기 조향 샤프트(107)를 회전시켜 상기 조향 컬럼(101)의 회전력을 조향 샤프트(107)로 전달하게 된다.

여기서, 상기 각 제1, 제2 걸림홈(110, 120)은 상기 각 볼(131)에 대응하여 그 형상이 반구형으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 상기 회전력 전달유닛(130)은 상기 조향 컬럼(101)과 조향 샤프트(107)를 상호 연결하며, 내부에 상기 볼(131)이 다수개 채워지는 가이드 튜브(133)와, 상기 가이드 튜브(133)에 채워진 각 볼(131)이 상기 각 제1, 제2 걸림홈(110, 120)에 걸리도록 외부로 돌출시키기 위해 상기 각 제1, 제2 걸림홈(110, 120)에 대응하는 위치에서 상기 가이드 튜브(133)에 형성되는 제1, 제2 슬롯(135, 137)으로 이루어진다.

즉, 상기 가이드 튜브(133)는 상기 제1, 제2 걸림홈(110, 120)의 위치에 맞게 상기 제1, 제2 슬롯(135, 137)을 위치시킨 상태로, 상기 조향 컬럼(101)과 조향 샤프트(107)의 외주면을 감싸 장착된다.

이에 따라, 상기 제1, 제2 슬롯(135, 137)은 상기 가이드 튜브(133)의 내측면 상에 형성되는 것이 바람직하며, 상기 각 슬롯(135, 137)은 상기 조향 컬럼(101)과, 조향 샤프트(107)의 외주면과 접촉된 상태로 장착된다.

즉, 상기 가이드 튜브(133)에 채워지는 상기 각 볼(131)은 제1, 제2 슬롯(135, 137)에 의해 상기 가이드 튜브(133)의 내부에서 외부로 일정부분 돌출된 상태가 되며, 상기 조향 컬럼(101)의 각 제1 걸림홈(110)과, 조향 샤프트(107)의 제2 걸림홈(120)에 걸리게 된다.

여기서, 상기 가이드 튜브(133)는 상기 조향 컬럼(101)과 조향 샤프트(107)를 연결 시, 그 재질이 설계상의 제약 발생을 방지하도록 부드럽게 구부러지는 연성이 강한 금속 재질로 이루어져, 상기 조향 컬럼(101)과 조향 샤프트(107) 사이에 고정 장착되는 것이 바람직하며, 상기 각 볼(131)의 이동 시, 상기 가이드 튜브(133)의 내주면과 상기 각 볼(131)의 마찰을 최소화하도록 내부에는 그리스(Grease)가 충진되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 각 볼(131)은 상기 가이드 튜브(133)의 내부에서 이동 시, 상기 가이드 튜브(133)의 내주면과 선 접촉되면서 이동된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치의 작동 상태도이다.

본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치(100)에서 상기 회전력 전달유닛(130)은 상기 조향 컬럼(101)과 조향 샤프트(107)를 상호 연결하여 장착된다.

이 때, 상기 가이드 튜브(133)는 상기 제1 슬롯(135)이 상기 조향 컬럼(101)의 각 제1 걸림홈(110)에 대응하도록 배치시킨 후, 상기 조향 컬럼(101)의 외주면을 감싼 상태로 장착되며, 상기 제2 슬롯(137)은 상기 제1 슬롯(135)과 같게 상기 조향 샤프트(107)의 각 제2 걸림홈(120)에 대응하도록 배치킨 후, 상기 조향 샤프트(107)의 외주면을 감싼 상태로 장착된다.

이러한 상태에서 운전자가 스티어링 휠을 좌측 또는 우측 방향으로 회전시키게 되면, 동시에, 상기 조향 컬럼(101)도 동일한 방향으로 회전된다.

그러면, 상기 제1 슬롯(135)에 의해 상기 가이드 튜브(133)로부터 돌출되는 각 볼(131)은, 도 6의 (S1)과 같이, 상기 조향 컬럼(101)의 각 제1 걸림홈(110)에 걸린 상태로, 회전되는 상기 조향 컬럼(101)과 같은 방향으로 상기 가이드 튜브(133)의 내부에서 이동된다.

즉, 상기 각 볼(131)은 상기 조향 컬럼(101)이 회전함에 따라 회전되는 상기 각 제1 걸림홈(110)에 걸려서 상기 조향 컬럼(101)의 회전방향으로 이동되는데, 이 경우, 상기 각 볼(131)은 상기 가이드 튜브(133)의 내부를 계속해서 왕복 이동하게 된다.

그러면, 상기 제2 슬롯(137)에 의해 상기 가이드 튜브(133)로부터 돌출되는 각 볼(131)은, 도 6의 (S2)와 같이, 상기 조향 샤프트(107)의 각 제2 걸림홈(120) 에 걸린 상태로, 상기 조향 컬럼(101)의 회전에 의해 이동되면서, 상기 조향 샤프트(107)를 상기 조향 컬럼(101)과 동일한 회전방향으로 회전시키게 된다.

그러면, 상기 피니언 기어(108)는 상기 조향 샤프트(107)의 회전에 의해 조향 샤프트(107)와 동일한 방향으로 회전되면서, 치합된 상기 랙 로드(109)를 이동시키게 된다.

이러한 작동을 통해, 상기 회전력 전달유닛(130)은 상기 각 볼(131)이 상기 가이드 튜브(133)의 내부에서 상기 조향 컬럼(101)의 회전력에 의해 왕복 순환 이동되면서, 상기 조향 컬럼(101)의 회전력을 상기 조향 샤프트(107)로 전달하여 상기 조향 샤프트(107)를 회전시킴으로써, 차량의 조향 조작이 이루어지도록 한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치(100)는 상기 회전력 전달유닛(130)을 통해 종래 U 조인트를 통해 연결되는 중간 샤프트를 제거하여도 상기 조향 컬럼(101)의 회전력을 상기 조향 샤프트(107)로 직접 전달할 수 있어, 토크 변동율 발생을 방지할 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치(100)를 적용하면, 다수개의 볼(131)과 이 볼(131)들이 내부에 채워지는 가이드 튜브(133)로 구성되는 회전력 전달유닛(130)을 적용해 조향 컬럼(101)과 조향 샤프트(107)를 상호 연결함으로써, 조향 컬럼(101)의 회전력을 조향 샤프트(107)에 전달 시, 토크 변동율 발생을 방지하고, 공간상의 제약 없이 레이아웃을 간소화시킬 수 있다.

또한, 상기 회전력 전달유닛(130)은 레이아웃에 제약이 없어 휠 센터 포인 트, 컬럼 각, 및 랙 센터 포인트의 위치에 제한이 없게 되며, 이에 따라, 차종에 관계없이 조향 컬럼(101)과 조향 기어박스(107)의 길이를 최소화시키고, 다차종에 공용화시킬 수 있어 비용이 절감되며, 타 부품과의 간격을 충분히 확보하여 충돌성능을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 스티어링 장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치의 구성도이다.

도 3은 도 2의 A부분 내부 확대도이다.

도 4는 도 2의 B부분 내부 확대도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스티어링 장치에 적용되는 회전력 전달유닛의 투영 사시도이다.

Claims

조향 컬럼과, 상기 조향 컬럼의 회전력을 전달받아 차륜의 조향각을 조절하는 조향 기어박스를 포함하는 차량용 스티어링 장치에 있어서,

조향 컬럼의 외주면 둘레를 따라 형성되는 다수개의 제1 걸림홈;

상기 조향 기어박스의 조향 샤프트 외주면 둘레를 따라 형성되는 다수개의 제2 걸림홈; 및

상기 조향 컬럼과 조향 샤프트를 상호 연결하며, 상기 조향 컬럼의 회전 시, 상기 각 제1 걸림홈에 걸린 상태로, 이동되는 각 볼이 상기 제2 걸림홈에 걸린 상태로, 이동되면서 상기 조향 샤프트를 회전시켜 상기 조향 컬럼의 회전력을 조향 샤프트로 전달하게 되는 회전력 전달유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 장치.
제1항에 있어서,

상기 회전력 전달유닛은

상기 조향 컬럼과 조향 샤프트를 상호 연결하며, 내부에 상기 볼이 다수개 채워지는 가이드 튜브; 및

상기 가이드 튜브에 채워진 각 볼이 상기 각 제1, 제2 걸림홈에 걸리도록 외부로 돌출시키기 위해 상기 각 제1, 제2 걸림홈에 대응하는 위치에서 상기 가이드 튜브에 형성되는 제1, 제2 슬롯으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어 링 장치.
제2항에 있어서,

상기 제1, 제2 슬롯은 상기 조향 컬럼과 조향 샤프트의 외주면과 결합되는 상기 가이드 튜브의 내주면 부위에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 장치.
제2항에 있어서,

상기 가이드 튜브의 내부에는 그리스가 충진되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 장치.
제1항에 있어서,

상기 각 제1, 제2 걸림홈은 반구형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 장치.