KR101688422B1 - 차량의 스티어링 컬럼 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 스티어링 컬럼 장치에 관한 것으로서, 특히, 조향축 및 상기 조향축이 삽입되도록 중공 형상으로 형성된 튜브를 포함하는 스티어링 컬럼에 있어서, 상기 조향축의 외주에 압입 고정된 내륜과, 상기 튜브의 내주에 압입 고정된 외륜과, 상기 내륜 및 외륜 사이에 리테이너를 매개로 개재되어 상기 튜브에 대한 상기 조향축의 회전을 지지하는 복수개의 볼 베어링으로 이루어진 구름 베어링 조립체와, 상기 구름 베어링 조립체의 외측에 해당하는 상기 조향축에 개재된 가이드 본체와, 상기 구름 베어링 조립체 중 상기 외륜 및 상기 내륜 사이로 연장되는 회전 토크 조정단을 포함함으로써, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점을 제공한다.

Description

차량의 스티어링 컬럼 장치{A Steering Column Apparatus for Vehicles}

본 발명은 차량의 스티어링 컬럼 장치에 관한 것으로서, 회전토크 가이드 회전체의 접촉부 마모에 의한 회전토크 값의 상승 또는 하락으로 인한 토크값의 불안정을 해소함으로써, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량의 스티어링 컬럼 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 스티어링 컬럼 장치는, 운전자의 스티어링 휠(핸들) 조작에 의해 발생한 회전력을 랙-피니언 기구부로 전달하는 조향축을 둘러싸도록 형성되어 조향축의 회전을 지지하는 한편 브라켓을 통해 차체에 결합함으로써 조향축의 위치를 고정하는 장치를 말한다.

이러한 차량의 스티어링 컬럼 장치는, 운전자의 편의를 위하여 텔레스코프(Telescope) 또는 틸트(Tilt) 기능을 추가할 수 있는데, 틸트는 스티어링 휠의 고정각도를 조절하기 위한 것이고, 텔레스코프는 축 방향으로 신장 및 수축이 가능하도록 2개의 중공 관을 삽입하여 형성한 것으로 차량의 충돌시 조향축 및 스티어링 컬럼이 컬랩스(Collapse)되면서 충격 에너지를 흡수하는 기능도 가진다.

따라서, 종래 기술에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치는, 전술한 기능에 따라 텔레스코프식 또는 틸트식으로 나누어지기도 하고, 경우에 따라서는 텔레스코프식 스티어링 컬럼에 틸트 기능이 추가될 수도 있으며, 운전자는 이러한 기능을 통하여 자신의 신장이나 체형에 맞게 스티어링 휠의 돌출 정도 또는 기울임 각도를 조절함으로써 원활한 조작을 할 수 있게 된다.

이와 같은 차량의 스티어링 컬럼 장치의 텔레스코프 또는 틸트 작동은 조작 레버의 조임과 해제 동작에 따라 아우터 튜브가 이너 튜브를 압박 또는 압박이 해제됨에 의해 이루어지는 것이 일반적이었다.

또한, 종래 기술에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치의 일예에 따르면, 조향축이 원활한 회전을 위하여 조향축과 상기 조향축을 감싸는 튜브 사이에 회전을 지지하는 구름 베어링 조립체가 설치되었다. 또한, 종래의 차량의 스티어링 컬럼 장치에는 조향축의 원활한 회전을 위한 구성에서 더 나아가, 스티어링 휠, 특히 조향축의 회전시 마찰 저항을 통한 소정의 회전토크 값을 저하시켜 운전자로 하여금 무게감 있는 조향이 이루어지도록 하는 기술의 개발이 한창이다.

그러나, 종래의 차량의 스티어링 컬럼 장치에 따르면, 조향축의 회전시 마찰되는 마찰부재가 접촉단의 마찰에 의하여 그 회전토크 값의 상승 및 하락이 일어남으로써 안정적이어야 할 회전토크 값이 불안정하게 변동되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 실질적으로 회전토크 값을 형성하는 회전토크 가이드 회전체가 구름 베어링 조립체의 볼 베어링을 잡아주는 리테이너와 연동하여 회전되도록 돌출 연장되는 가이드 돌기를 포함함으로써, 보다 안정적인 회전토크 값을 형성하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 차량의 스티어링 컬럼 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치의 바람직한 일실시예는, 조향축 및 상기 조향축이 삽입되도록 중공 형상으로 형성된 튜브를 포함하는 스티어링 컬럼에 있어서, 상기 조향축의 외주에 압입 고정된 내륜과, 상기 튜브의 내주에 압입 고정된 외륜과, 상기 내륜 및 외륜 사이에 리테이너를 매개로 개재되어 상기 튜브에 대한 상기 조향축의 회전을 지지하는 복수개의 볼 베어링으로 이루어진 구름 베어링 조립체와, 상기 구름 베어링 조립체의 외측에 해당하는 상기 조향축에 개재된 가이드 본체와, 상기 구름 베어링 조립체 중 상기 외륜 및 상기 내륜 사이로 연장되는 회전 토크 조정단을 포함한다.

또한, 상기 회전 토크 조정단에서 연장되되 상기 복수개의 볼 베어링의 간극으로 소정길이 오버랩되게 연장된 가이드 돌기를 포함하는 회전토크 가이드 회전체를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 복수개의 볼 베어링의 회전 중심에서 상기 회전토크 가이드 회전체를 향하는 방향이 조향축 방향이라고 정의할 경우, 상기 가이드 돌기는, 상기 볼 베어링의 외주단에서 상기 상기 볼 베어링의 회전 중심을 향하여 상기 조향축 방향으로 3분의 1이상 오버랩되게 연장될 수 있다.

또한, 상기 복수개의 볼 베어링의 회전 중심에서 상기 회전토크 가이드 회전체를 향하는 방향이 조향축 방향이라고 정의할 경우, 상기 가이드 돌기는, 상기 볼 베어링의 외주단에서 상기 볼베어링의 회전 중심을 향하여 조향축 방향으로 소정길이 오버랩되되, 상기 볼 베어링과의 접촉에 의하여 상기 가이드 돌기가 연동하여 회전되는 정도만큼 연장될 수 있다.

또한, 상기 회전 토크 조정단 중 상기 구름 베어링 조립체가 구비된 방향으로 향하는 면을 내측면이라 정의할 경우, 상기 가이드 돌기는, 상기 회전 토크 조정단의 내측면에 상기 리테이너를 향하도록 일체로 가공 형성될 수 있다.

또한, 상기 가이드 돌기는, 상기 리테이너를 향할수록 폭이 점점 좁아지도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 가이드 돌기의 측면에는, 상기 복수개의 볼 베어링의 외주면 일부가 삽입되어 안착되도록 함몰되게 마찰구면이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치의 바람직한 일실시예에 따르면, 구름 베어링 조립체의 볼 베어링을 잡아주는 리테이너와, 이에 접촉되도록 구비된 회전토크 가이드 회전체가 함께 연동하여 회전되도록 구성됨으로써 마찰에 따른 마모 발생시에도 안정적인 회전토크 값을 확보하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치의 바람직한 일실시예의 외관을 나타낸 사시도이고,
도 2는 도 1의 구성 중 조향축에 결합되는 구름 베어링 조립체 및 회전토크 가이드 회전체의 결합 모습을 나타낸 분해 사시도이며,
도 3은 도 1의 A-A선을 따라 취한 부분 단면도이고,
도 4a 및 도 4b는 도 1의 구성 중 회전토크 가이드 회전체의 다양한 예를 나타낸 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치의 바람직한 일실시예의 외관을 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 구성 중 조향축에 결합되는 구름 베어링 조립체 및 회전토크 가이드 회전체의 결합 모습을 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 1의 구성 중 회전토크 가이드 회전체의 다양한 예를 나타낸 사시도이다.

본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치(1)의 바람직한 일실시예는, 도 1 내지 도 4에 참조된 바와 같이, 조향축(5) 및 상기 조향축(5)이 축방향으로 신축되면서 텔레스코프 작동되도록 상기 조향축(5)이 삽입되게 중공 형상으로 형성된 튜브(10)를 포함한다.

상기 튜브(10)는, 차체에의 고정을 매개하는 마운팅 브라켓(15)에 의하여 고정되고, 상기 튜브(10)의 외주에는, 틸트 작동이 이루어지도록 틸트 브라켓(20)이 구비되고, 상기 텔레스코프 작동 및 틸트 작동이 가능하도록 회동 작동되는 조작 레버(25)가 구비된다.

본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치(1)의 바람직한 일실시예는, 상기 조향축(5)의 외주에 압입 고정된 내륜(31)과, 상기 튜브(10)의 내주에 압입 고정된 외륜(33)과, 상기 내륜(31) 및 외륜(33) 사이에 리테이너(37)를 매개로 개재되어 상기 튜브(10)에 대한 상기 조향축(5)의 회전을 지지하는 복수개의 볼 베어링(35)으로 이루어진 구름 베어링 조립체(30)를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 내륜(31)은 상기 조향축(5)과 연동 회전되고, 상기 외륜(33)은 상기 튜브(10)와 함께 고정되며, 상기 조향축(5)이 회전될 때 상기 내륜(31)이 회전되면 상기 내륜(31)과 상기 외륜(33) 사이에 개재된 상기 복수개의 볼 베어링(35)에 의하여 마찰 소음을 줄이면서도 마찰에 따른 마모 발생이 줄어들게 된다.

상기 복수개의 볼 베어링(35)은 상호간의 마찰을 방지하기 위하여 소정의 이격거리를 유지하도록 상기 리테이너(37)가 잡아주게 된다.

이와 같은 상기 구름 베어링 조립체(30)는, 도 3에 참조된 바와 같이, 상기 조향축(5)에 압입 개재된 이탈방지 링(39)에 의하여 상기 조향축(5)의 축방향 중 외측으로의 이탈이 방지될 수 있다. 상기 이탈방지 링(39)은 영문 알파벳 “C”자 형상을 가진 C-링으로 구비되어 상기 조향축(5)의 외주에 형성된 압입 홈에 압입 개재될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치(1)의 바람직한 일실시예는, 상기 구름 베어링 조립체(30)의 외측에 해당하는 상기 조향축(5)에 개재된 가이드 본체(41)와, 상기 구름 베어링 조립체(30) 중 상기 외륜(33) 및 상기 내륜(31) 사이로 연장되는 회전 토크 조정단(45)과, 상기 회전 토크 조정단(45)에서 연장되되 상기 복수개의 볼 베어링(35)을 소정길이 오버랩되게 연장된 가이드 돌기(47)를 포함하는 회전토크 가이드 회전체(40)를 더 포함할 수 있다.

상기 회전토크 가이드 회전체(40)는, 상기 조향축(5)의 회전시 상기 구름 베어링 조립체(30)가 구비된 상기 조향축(5)의 축방향 중 내측 방향으로 탄성지지되어 상기 구름 베어링 조립체(30)에 소정의 마찰력을 가함으로써 소정의 회전토크 저하를 일으켜, 운전자로 하여금 조향축(5)을 회전시킬 때 어느 정도의 무게감을 느낄 수 있도록 하는 역할을 한다.

보다 상세하게는, 상기 회전토크 가이드 회전체(40)는, 도 2 및 도 3에 참조된 바와 같이, 상기 조향축(5)의 축방향에서 상기 조향축(5)의 선단부를 외측이라 칭하고, 그 반대 방향을 내측이라 칭할 경우, 외측에는 탄성력을 부가하는 탄성체(50)가 개재된다.

상기 탄성체(50)는, 웨이브 스프링으로 형성되어, 상기 조향축(5)의 외측에서 상기 회전토크 가이드 회전체(40)를 상기 조향축(5)의 내측 방향으로 탄성 지지한다.

이와 같이, 상기 탄성체(50)에 의하여 상기 회전토크 가이드 회전체(40)가 상기 구름 베어링 조립체(30)에 접촉되면서 상기 회전토크 가이드 회전체(40)와 상기 구름 베어링 조립체(30) 사이에 소정의 마찰이 이루어져 상기 조향축(5)의 회전토크 값의 저하가 발생하는 것이다.

상기 회전토크 가이드 회전체(40)는, 도 2 및 도 4a에 참조된 바와 같이, 상기 조향축(5)이 관통하도록 중공부(40S)가 구비된 링 형태로 구비되고, 상기 구름 베어링 조립체(30)를 기준으로 상기 조향축(5)의 외측에 개재되는 회전체 본체와, 상기 회전체 본체의 외측에 상기 중공부(40S)로부터 확관된 형태로 형성되고, 상기 탄성체(50)가 삽입 위치되어 상기 탄성체(50)로부터 탄성력을 제공받도록 형성된 탄성체설치홈(43)과, 상기 회전체 본체의 내측에 형성된 상기 회전 토크 조정단(45) 및 상기 가이드 돌기(47)를 포함한다.

특히, 상기 회전토크 가이드 회전체(40)는, 상기 가이드 돌기(47)가 상기 구름 베어링 조립체(30)의 상기 복수개의 볼 베어링(35)을 소정길이 오버랩되게 연장됨으로써, 상기 볼 베어링(35)을 잡아주는 상기 리테이너(37)에 걸림된다.

보다 상세하게는, 상기 복수개의 볼 베어링(35)의 회전 중심에서 상기 회전토크 가이드 회전체(40)를 향하는 방향이 조향축(5) 방향이라고 정의할 경우, 상기 가이드 돌기(47)는, 상기 볼 베어링(35)의 외주단에서 상기 볼 베어링(35)의 회전 중심을 향하여 조향축(5) 방향으로 소정길이 오버랩되되, 상기 볼 베어링(35)과의 접촉에 의하여 상기 볼 베어링(35)이 상기 가이드 돌기(47)와 연동하여 회전되는 정도만큼 연장될 수 있다.

바람직하게는, 상기 가이드 돌기(47)는, 상기 볼 베어링(35)의 외주단에서 상기 볼 베어링(35)의 회전 중심을 향하여 상기 조향축(5) 방향으로 3분의 1 이상 오버랩되게 연장될 수 있다.

상기 가이드 돌기(47)는, 상기 회전 토크 조정단(45) 중 상기 구름 베어링 조립체(30)가 구비된 방향으로 향하는 면을 내측면이라 정의할 경우, 상기 회전 토크 조정단(45)의 내측면에 상기 리테이너(37)를 향하도록 일체로 가공 형성될 수 있다.

여기서, 상기 가이드 돌기(47)는, 상기 리테이너(37)를 향할수록 폭이 점점 좁아지도록 형성될 수 있다. 이는, 상기 회전토크 가이드 회전체(40) 중 상기 볼 베어링(35)에 직접적으로 접촉되는 상기 회전 토크 조정단(45)의 내측면과 상기 가이드 돌기(47)가 좀더 넓은 범위에서 접촉되도록 함으로써 소정량의 회전토크 값 저하를 유지하기 위함이다.

한편, 상기 조향축(5)의 최외측에는 상기 탄성체(50)를 포함하는 상기 회전토크 가이드 회전체(40) 및 상기 구름 베어링 조립체(30)의 외부 이탈을 방지하도록 고정시키는 고정 너트(60)가 개재될 수 있다.

도 4b를 참조하면, 상기 회전토크 가이드 회전체(40)의 구성 중 상기 가이드 돌기(47)의 측면에는, 상기 볼 베어링(35)의 외주면 일부가 삽입되어 안착되도록 함몰되게 마찰구면(49)이 형성된다.

상기 마찰구면(49)은, 상기 복수개의 볼 베어링(35)의 각 위치에 대응되게 복수 개로 구비됨이 바람직하고, 상기 마찰구면(49)은 볼 베어링(35)의 외주면에 대응되도록 형성된다. 이에 따르면, 볼 베어링(35)의 외주면에 대응되도록 상기 마찰구면(49)이 형성되기 때문에, 상기 마찰구면(49)에 상기 복수개의 볼 베어링(35)이 각각 용이하게 삽입 개재될 수 있고, 그에 따라 본래의 상기 회전 토크 조정단(45)과 더불어 더욱 무게감 있고 안정된 상기 조향축(5)의 회전토크 값을 획득할 수 있는 이점이 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치(1)의 바람직한 일실시예의 작동 과정을 첨부된 도면(특히, 도 3)을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

운전자가 스티어링 휠을 회전시키는 동작으로 상기 조향축(5)을 일측 방향 또는 타측 방향으로 회전시킬 때, 상기 고정 너트(60)와 상기 회전토크 가이드 회전체(40) 사이에 개재된 상기 탄성체(50)가 상기 회전토크 가이드 회전체(40)를 상기 구름 베어링 조립체(30)가 구비된 방향으로 탄성 지지하게 된다.

이때, 상기 회전토크 가이드 회전체(40)의 구성 중 상기 가이드 돌기(47)가 상기 구름 베어링 조립체(30)의 구성 중 상기 볼 베어링(35)의 외주와 상기 볼 베어링(35)의 회전 중심 사이에 해당하는 위치의 소정 부위까지 오버랩되도록 연장 구비됨으로써, 실질적으로 상기 볼 베어링(35)을 잡아주는 상기 리테이너(37)와 걸림되어 상기 회전토크 가이드 회전체(40)와 함께 연동하여 상기 볼 베어링(35)이 회전된다.

이와 같이, 회전토크 가이드 회전체(40)와 리테이너(37) 사이의 마찰 발생으로 마모가 발생될 우려가 있었지만, 실질적으로 상기 구름 베어링 조립체(30)에 접촉되어 마모 발생 우려가 있는 상기 회전토크 가이드 회전체(40)가 연동하여 회전됨으로써, 마모를 줄여 안정적인 회전토크 값을 확보할 수 있으므로, 제품의 신뢰성이 크게 향상될 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 차량의 스티어링 컬럼 장치의 바람직한 일실시예의 작동 과정을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 상술한 바람직한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

1: 스티어링 컬럼 장치 5: 조향축
10: 튜브 15: 마운팅 브라켓
20: 틸트 브라켓 25: 조작 레버
30: 구름 베어링 조립체 31: 내륜
33: 외륜 35: 볼 베어링
37: 리테이너 40: 회전토크 가이드 회전체
41: 가이드 본체 43: 탄성체설치홈
45: 회전 토크 조정단 47: 가이드 돌기
50: 탄성체 60: 고정 너트

Claims (7)

1. 조향축 및 상기 조향축이 삽입되도록 중공 형상으로 형성된 튜브를 포함하는 스티어링 컬럼에 있어서,
   상기 조향축의 외주에 압입 고정된 내륜과, 상기 튜브의 내주에 압입 고정된 외륜과, 상기 내륜 및 외륜 사이에 리테이너를 매개로 개재되어 상기 튜브에 대한 상기 조향축의 회전을 지지하는 복수개의 볼 베어링으로 이루어진 구름 베어링 조립체와;
   상기 구름 베어링 조립체의 외측에 해당하는 상기 조향축에 개재된 가이드 본체와, 상기 구름 베어링 조립체 중 상기 외륜 및 상기 내륜 사이로 연장되는 회전 토크 조정단과;
   상기 회전 토크 조정단에서 연장되되 상기 복수개의 볼 베어링의 간극으로 소정길이 오버랩되게 연장된 가이드 돌기를 포함하는 회전토크 가이드 회전체를 포함하고,
   상기 복수개의 볼 베어링의 회전 중심에서 상기 회전토크 가이드 회전체를 향하는 방향이 조향축 방향이라고 정의할 경우,
   상기 가이드 돌기는, 상기 볼 베어링의 외주단에서 상기 볼베어링의 회전 중심을 향하여 조향축 방향으로 소정길이 오버랩되되, 상기 볼 베어링과의 접촉에 의하여 상기 가이드 돌기가 연동하여 회전되는 정도만큼 연장된 차량의 스티어링 컬럼 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수개의 볼 베어링의 회전 중심에서 상기 회전토크 가이드 회전체를 향하는 방향이 조향축 방향이라고 정의할 경우,
   상기 가이드 돌기는, 상기 볼 베어링의 외주단에서 상기 상기 볼 베어링의 회전 중심을 향하여 상기 조향축 방향으로 3분의 1이상 오버랩되게 연장된 차량의 스티어링 컬럼 장치.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전 토크 조정단 중 상기 구름 베어링 조립체가 구비된 방향으로 향하는 면을 내측면이라 정의할 경우,
   상기 가이드 돌기는, 상기 회전 토크 조정단의 내측면에 상기 리테이너를 향하도록 일체로 가공 형성된 차량의 스티어링 컬럼 장치.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 가이드 돌기는, 상기 리테이너를 향할수록 폭이 점점 좁아지도록 형성된 차량의 스티어링 컬럼 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드 돌기의 측면에는, 상기 복수개의 볼 베어링의 외주면 일부가 삽입되어 안착되도록 함몰되게 마찰구면이 형성된 차량의 스티어링 컬럼 장치.

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