KR101778423B1 - 조향 칼럼용 베어링 조립체 - Google Patents

조향 칼럼용 베어링 조립체 Download PDF

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KR101778423B1
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패트릭 뒤피
파브리스 레메트르
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코요 베어링즈 노쓰 아메리카 엘엘씨
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Abstract

외부 튜브 및 샤프트(50)를 구비한 조향 칼럼 조립체 내에서 사용을 위한 반경방향 지지 베어링 조립체이며, 내부 레이스웨이를 형성하는 적어도 하나의 내부 링(70)으로서, 내부 링(70)은 샤프트(50)에 대해 축방향으로 고정되는 적어도 하나의 내부 링, 외부 레이스웨이를 형성하는 적어도 하나의 외부 링(30), 및 적어도 하나의 내부 링(70)과 적어도 하나의 외부 링(30) 사이에서 내부 레이스웨이 및 외부 레이스웨이와 구름 접촉 상태로 배치되는 복수의 롤러 요소(60)를 포함한다. 적어도 하나의 내부 링(70)은 샤프트(50)와 직접 접촉하고, 샤프트(50)의 길이방향 중앙 축에 평행한 평면에서 취할 때 원형 단면을 갖는다.

Description

조향 칼럼용 베어링 조립체{BEARING ASSEMBLY FOR STEERING COLUMN}
본 발명은 일반적으로 지지 베어링에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 조향 칼럼 조립체와 함께 사용하기 위한 반경방향 지지 베어링 조립체에 관한 것이다.
조향 샤프트를 조향 칼럼 조립체 내에 지지하기 위한 베어링 조립체가 널리 알려져 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술의 조향 칼럼 지지 베어링(1)은 내부 레이스웨이를 형성하는 내부 링(2), 외부 레이스웨이를 형성하는 한 쌍의 외부 링(6), 리테이너 링(8), 리테이너 링(8)과 외부 링(6) 사이에 배치되는 한 쌍의 예압(preload) 링(7), 및 내부 레이스웨이와 외부 레이스웨이 사이에 배치되는 복수의 롤러 요소(5)를 포함한다. 대응하는 조향 칼럼 조립체에 설치될 때, 내부 링(2)은 대응하는 조향 샤프트(9) 상에 압입 끼움으로 조립되는 반면, 보유 링(8)은 조향 칼럼(2)(미도시) 내에 마찬가지로 압입 끼움으로 위치설정된다. 몇몇 제조사들은 조향 튜브의 외부 직경을 일정하게 유지하면서 조향 샤프트의 외부 직경을 증가시키는 것이 바람직하다는 것을 확인하였고, 이는 조향 샤프트와 조향 튜브 사이에 반경방향 지지 베어링을 위치시키는 반경방향 공간이 감소되는 것을 의미한다. 지지 비임의 전체 두께를 감소시키기 위해 내부 링(2)의 두께를 감소시키는 점이 공지된다. 그러나, 링의 내부 레이스웨이 표면의 사용 수명을 증가시키기 위해 내부 레이스웨이 링을 표면적으로 열처리하는 것이 가끔 바람직하지만, 대응하는 조향 샤프트 상에 압입 끼움될 때 내부 링 파손을 잠재적으로 감소시키기 위해 연질 코어를 보유하는 것이 역시 바람직하다. 내부 링의 두께를 감소시키는 것은 조립 도중 코어의 의도하지 않은 경화 및 내부 링에 대한 잠재적인 손상으로 이어질 수 있다.
본 발명은 종래 기술의 구성 및 방법의 고려사항을 인식하고 해결한다.
본 개시 내용에 따르면, 외부 튜브 및 샤프트를 구비한 조향 칼럼 조립체 내에서 사용을 위한 반경방향 지지 베어링 조립체의 일 실시예는 내부 레이스웨이를 형성하는 적어도 하나의 내부 링으로서, 내부 링은 샤프트에 대해 축방향으로 고정되는 적어도 하나의 내부 링, 외부 레이스웨이를 형성하는 적어도 하나의 외부 링, 및 적어도 하나의 내부 링과 적어도 하나의 외부 링 사이에서 내부 레이스웨이 및 외부 레이스웨이와 구름 접촉 상태로 배치되는 복수의 롤러 요소를 포함한다. 내부 링은 샤프트와 직접 접촉하고, 샤프트의 길이방향 중앙축에 평행한 평면에서 취할 때 원형 단면을 갖는다.
본 개시 내용에 따르면, 외부 튜브 및 샤프트를 구비한 조향 칼럼 조립체 내에서 사용을 위한 반경방향 지지 베어링 조립체의 다른 실시예는 내부 레이스웨이를 형성하는 적어도 하나의 내부 링으로서, 하나의 내부 링은 샤프트의 외부 표면에 형성된 제1 환형 홈에 배치되는 적어도 하나의 내부 링, 외부 레이스웨이를 형성하는 하나의 외부 링, 및 하나의 내부 링에 의해 형성된 내부 레이스웨이 및 하나의 외부 링에 의해 형성된 외부 레이스웨이와 구름 접촉하는 복수의 롤러 요소를 포함한다.
본 명세서에 통합되어 그 일부를 이루는 첨부도면은 본 발명의 하나 이상의 실시예를 예시하며, 설명부와 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
관련 기술분야의 통상의 기술자에 대한 그 최상 모드를 포함하는 본 발명의 충분하고 합법적인 개시 내용이 첨부 도면에 대한 참조를 수행하는 명세서 내에 기재되어 있다.
도 1은 조향 칼럼 상에 설치된 종래 기술의 지지 베어링의 단면도이다.
도 2는 본 개시 내용에 따르는, 조향 칼럼용 반경방향 지지 베어링 조립체의 부분 절결된, 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 반경방향 지지 베어링 조립체의 내륜 링의 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 반경방향 지지 베어링 조립체와 함께 사용되는 조향 칼럼의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 조향 칼럼 상에 설치된, 도 1에 도시된 반경방향 지지 베어링 조립체의 부분 단면도이다.
도 5a는 도 5에 도시된 반경방향 지지 베어링 조립체의 일부분의 확대도이다.
도 6은 도 4에 도시된 것과 유사한 조향 칼럼 상에 설치된, 도 1에 도시된 지지 베어링 조립체의 부분 단면도이다.
도 7은 본 개시 내용에 따르는 지지 베어링 조립체의 대체 실시예의 부분 단면도이다.
본 명세서 및 도면에서의 참조 부호의 반복 사용은 본 개시 내용에 따르는 본 발명의 동일 또는 유사한 특징부 또는 요소를 나타내도록 의도된다.
하나 이상의 예가 첨부 도면에 도시되는 본 발명의 양호한 실시예에 대한 참조가 지금부터 상세하게 수행될 것이다. 각각의 예는 제한의 의미를 갖지 않는 본 발명의 설명으로서 제공된다. 사실상, 변형예 및 변경예가 그 범주 및 기술 사상을 벗어나지 않으면서 본 발명에서 수행될 수 있다는 것이 관련 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확할 것이다. 예를 들면, 하나의 실시예의 일부로 예시되거나 기재된 특징부가 다른 실시예에 사용되어 또 다른 실시예를 형성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위 및 이들의 등가물의 범위 내에 속하는 이러한 변형예 및 변경예를 포함하도록 의도된다.
이제 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같은 도면을 참조하면, 본 개시 내용에 따르는 조향 칼럼 지지 베어링 조립체(10)의 실시예는 외부 리테이너(20), 외부 레이스웨이(32)를 형성하는 한 쌍의 외부 링(30), 한 쌍의 예압 링(40)으로서, 각각의 예압 링(40)은 대응하는 외부 링(30)과 외부 리테이너(20) 사이에 배치되는 한 쌍의 예압 링, 내부 레이스웨이를 형성하는 한 쌍의 내부 링(70), 및 복수의 롤러 요소(60), 더 구체적으로 외부 레이스웨이(32)와 내부 레이스웨이(72) 사이에서 회전식으로 수용되며 외부 레이스웨이 및 내부 레이스웨이와 구름 접촉하는 둥근 롤러 요소를 포함한다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 도시된 바람직한 실시예는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 지지 베어링 조립체의 대응하는 내부 링(70)을 수용하도록 구성된, 그 외부 원통형 표면에 형성된 제1 환형 홈(54a) 및 제2 환형 홈(54b)을 포함하는 조향 칼럼 샤프트(50)와 함께 사용된다. 그러나, 대체 실시예에서, 환형 홈은 지지 베어링 조립체의 내부 링(70)을 조향 칼럼 샤프트(50)에 대해 축방향으로 고정하기 위해 요구되지 않는다는 점에 유의한다. 예를 들어, 내부 링(70)은 조향 칼럼 샤프트 상에 압입 끼움으로 조립된다.
도시된 실시예에서, 외부 리테이너(20)는 기부 벽(22) 및 기부 벽(22)의 대향 에지로부터 반경방향 내측으로 현수되는 한 쌍의 플랜지(24)를 포함한다. 외부 리테이너(20)는 조향 칼럼 조립체의 칼럼 튜브(미도시)에 압입 끼움으로 수용되도록 구성된다. 도 5a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 예압 링(40)은 대응하는 외부 링(30)과 외부 리테이너(20)의 대응 부분 사이에 각각 수용된다. 예압 링(40)은 니트릴 부타디엔 고무(NBR)로 한정되지 않지만 이와 같은 탄성 중합체 재료로 구성되고, 외부 링(30) 상에 그리고 이에 따라 둥근 롤러 요소(60) 상에 반경방향 및 축방향 모두로 압력을 작용하도록 구성되며, 이에 의해 지지 베어링 조립체의 원활한 작동을 향상시킨다. 각각의 외부 링(30)은 축방향 연장 플랜지(36) 및 각각의 외부 링의 중앙부로부터 외측으로 현수되는 반경방향 연장 플랜지(38)를 포함한다. 조립될 때, 축방향 연장 플랜지(36)는 조향 칼럼 샤프트(50)의 외부 표면(52)과 동심이고, 반경방향 연장 플렌지(38)는 서로 평행하다. 각각의 외부 링(30)의 중앙부는 외부 레이스웨이(32)의 절반을 형성하는 오목한 내부 표면을 포함한다.
도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 각각의 내부 링(70)은 대응하는 제1 또는 제2 환형 홈(54a 및 54b)에 수용될 때까지 각각의 내부 링(70)이 조향 칼럼 샤프트(50)의 외부 표면(52)을 따라서 활주되도록 허용하는 분할부(74)를 갖는 o-링이다. 바람직하게는, 각각의 내부 링(70)의 최내측 직경은 내부 링이 수용되는 대응하는 환형 홈의 직경과 실질적으로 동일하다. 따라서, 각각의 내부 링(70)이 대응하는 환형 홈 내로 "스냅(snap)"결합될 때, 내부 링은 비편향된 치수로 복귀할 것이고, 내부 링(70)의 분할부(74)에 존재하는 임의의 간극이 최소화될 것이다. 분할부(74)에 형성되는 임의의 간극의 치수를 최소화하는 것은 내부 링(70)에 의해 형성되는 내부 레이스웨이(72)가 가능한 매끄럽게 되는 것을 보장하는 것을 조력한다. 도시된 바와 같이, 각각의 환형 홈(54a 및 54b)의 단면 형상은 내부에 수용되는 내부 링(70)의 부분의 단면 형상, 즉, 원형에 대응한다. 그러나, 대체 실시예에서, 환형 홈 및 내부 링의 단면 형상이 대응될 필요는 없다. 예를 들어, 원형 단면을 갖는 원통형 내부 링은 내부 링이 조향 칼럼 샤프트에 대해 축방향으로 고정되는 한 사각형 단면을 갖는 환형 홈에 수용될 수 있다. 게다가, 대체 실시예는 원형 이외의 단면 형상, 즉, 삼각형, 사각형, 다각형 등을 갖는 o-링을 포함할 수 있다.
도 5a에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제1 환형 홈(54a) 및 제2 환형 홈(54b)은 둥근 롤러 요소(60)의 직경보다 짧은 축방향 거리만큼 이격된다. 제1 및 제2 환형 홈(54a 및 54b) 사이의 축방향 거리는 각각의 둥근 롤러 요소(60)가 내부 링(70) 양쪽과 접촉하지만, 참조 번호 "53"으로 표시된 바와 같이 제1 및 제2 환형 홈(54a 및 54b)들 사이에 배치된 조향 칼럼 축의 외부 표면(52)의 부분과는 접촉하지 않도록 선택된다. 종래 기술의 베어링에 공지된 바와 같은 내부 링(2)(도 1) 대신에 두 개의 독립적인 내부 링(70)을 사용하는 것은 본 발명의 베어링이 공지된 종래 기술의 베어링에 비해 감소된 두께뿐 아니라 감소된 전체 외측 직경을 갖도록 하는 점에 유의한다.
이제 도 6을 참조하면, 본 개시 내용에 따르는 조향 칼럼 지지 베어링 조립체(10a)의 제2 실시예가 도시된다. 제2 실시예는 제1 실시예와 실질적으로 유사하며, 유사한 요소는 동일한 참조 번호를 갖는다. 제2 실시예는 조향 칼럼 샤프트(50)의 외부 표면(52)의 제1 부분(56)이 지지 베어링 조립체에 축방향으로 인접한 원통형 외부 표면(52)의 부분으로부터 만입되는 점에서 상술된 제1 실시예와 주로 상이하다. 제1 실시예와 유사하게, 제1 환형 홈(54a) 및 제2 환형 홈(54b)은 둥근 롤러 요소(60)의 직경보다 짧은 축방향 거리만큼 이격된다. 그러나, 이들이 이격되는 축방향 거리는 제1 실시예의 환형 홈(54a 및 54b)이 이격되는 축방향 거리보다 길다. 따라서, 내부 링(70)과 외부 레이스웨이(72)를 형성하는 둥근 롤러 요소(60) 사이의 접촉 지점은 각각의 둥근 롤러 요소(60) 상에서 더 멀리 이격되고, 따라서 각각의 둥근 롤러 요소(60)는 내부 링(70)이 축방향으로 더 가까운 제1 실시예에서의 위치에 비해 반경방향 내측으로 이동할 수 있다. 이는 제1 실시예와 비교할 때 외부 리테이너(20)의 최대 외부 직경에 의해 형성되는 바와 같은, 지지 베어링 조립체(10a)의 최대 외부 직경의 추가적 감소를 허용한다. 둥근 롤러 요소(60)와 조향 칼럼 샤프트(50) 사이의 직접적인 접촉을 방지하기 위해 조향 칼럼 샤프트의 외부 표면의 제1 부분(56)은 본 실시예에서 필연적으로 만입되는 점에 유의한다. 이는 마주보게 배치된 둥근 롤러 요소(60)들 사이의 내부 직경이 조향 칼럼 샤프트의 외부 표면(52)의 외부 직경보다 짧을 때 필요하다.
이제 도 7을 참조하면, 본 개시 내용에 따르는 조향 칼럼 지지 베어링 조립체(10b)의 제3 실시예가 도시된다. 제3 실시예는 제1 및 제2 실시예와 실질적으로 유사하며, 유사한 요소는 동일한 참조 번호를 갖는다. 제3 실시예는 내부 링(70)이 제외되는 점에서 상술된 실시예들과 상이하다. 오히려, 지지 베어링 조립체(10b)의 내부 레이스웨이는 조향 칼럼 샤프트(50)의 외부 표면(52)에 의해 형성되는 환형 홈(55)에 의해 형성된다. 요약하면, 둥근 롤러 요소(60)는 이전 실시예들에서와 같이 내부 링을 이격하기 보다는 조향 칼럼 샤프트(50)와 직접적으로 구름 접촉 상태이다. 개시된 제3 실시예는 공지된 종래 기술의 베어링에 대해 설명된 바와 같은 내부 링(2)(도 1)을 완전히 생략하기 때문에, 종래 기술의 베어링에 비해 실질적으로 얇은 프로파일을 갖고 감소된 전체 외부 직경을 갖는 점에 유의한다.
본 발명의 하나 이상의 양호한 실시예가 위에서 설명되었지만, 다양한 변형예 및 변경예가 그 범주 및 기술 사상으로부터 벗어나지 않으면서 본 발명에서 수행될 수 있다는 것이 관련 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 이해되어야 한다. 예를 들어, 대체 실시예는 단일 o-링에 의해 형성되는 내부 레이스웨이 및 대응하는 조향 샤프트 상에 형성되는 견부를 포함할 수 있다. 본 발명은 첨부된 특허청구범위 및 이들의 등가물의 범주 및 기술 사상 내에 속하는 변형예 및 변경예를 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 외부 튜브 및 샤프트를 구비한 조향 칼럼 조립체 내에서 사용을 위한 반경방향 지지 베어링 조립체이며,
    샤프트의 외부 표면에 형성되는 제1 환형 홈 및 제2 환형 홈,
    내부 레이스웨이를 형성하는 제1 내부 링 및 제2 내부 링이며, 제1 내부 링은 제1 환형 홈에 배치되고, 제2 내부 링은 제2 환형 홈에 배치되고, 제1 내부 링 및 제2 내부 링은 모두 샤프트에 대해 축방향으로 고정되는 제1 내부 링 및 제2 내부 링,
    외부 레이스웨이를 형성하는 적어도 하나의 외부 링, 및
    제1 내부 링 및 제2 내부 링과 적어도 하나의 외부 링 사이에서 내부 레이스웨이 및 외부 레이스웨이와 구름 접촉 상태로 배치되는 복수의 롤러 요소를 포함하고,
    제1 내부 링 및 제2 내부 링은 샤프트와 직접 접촉하고, 샤프트의 길이방향 중앙 축에 평행한 평면에서 취할 때 원형 단면을 갖는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    복수의 롤러 요소는 복수의 둥근 롤러 요소를 더 포함하고, 제1 내부 링 및 제2 내부 링은 둥근 롤러 요소의 최대 직경보다 짧은 축방향 거리만큼 이격되는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 내부 링 및 제2 내부 링은 샤프트의 외부 표면으로부터 반경방향 외측으로 현수되는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    각각의 롤러 요소의 최내측부는 샤프트의 최외측 표면의 반경방향 내측에 배치되는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  7. 제1항에 있어서,
    제1 내부 링 및 제2 내부 링은 분할된 o-링을 더 포함하는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  8. 제1항에 있어서,
    제1 환형 홈과 제2 환형 홈 사이에 배치되는 샤프트의 외부 표면의 일부분은 샤프트의 외부 표면의 최외측부와 동심이며 샤프트의 외부 표면의 최외측부의 반경방향 내측에 배치되는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  9. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 외부 링은 제1 외부 링 및 제2 외부 링을 더 포함하고, 각각의 외부 링은 외부 레이스웨이의 일부분을 형성하는 환형 오목 표면을 갖는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  10. 외부 튜브 및 샤프트를 구비한 조향 칼럼 조립체 내에서 사용을 위한 반경방향 지지 베어링 조립체이며,
    내부 레이스웨이를 형성하는 제1 내부 링 및 제2 내부 링이며, 제1 내부 링은 샤프트의 외부 표면에 형성된 제1 환형 홈 내에 배치되고, 제2 내부 링은 샤프트의 외부 표면에 형성된 제2 환형 홈 내에 배치되는 제1 내부 링 및 제2 내부 링,
    외부 레이스웨이를 형성하는 적어도 하나의 외부 링, 및
    제1 내부 링 및 제2 내부 링에 의해 형성되는 내부 레이스웨이 및 적어도 하나의 외부 링에 의해 형성되는 외부 레이스웨이와 구름 접촉하는 복수의 롤러 요소를 포함하고,
    제1 내부 링 및 제2 내부 링은 샤프트의 외부 표면으로부터 반경방향 외측으로 현수되는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    내부 링은 샤프트의 길이방향 중앙축에 평행한 평면에서 취할 때 원형 단면을 갖는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    복수의 롤러 요소는 복수의 둥근 롤러 요소를 더 포함하고, 제1 내부 링 및 제2 내부 링은 둥근 롤러 요소의 최대 직경보다 짧은 축방향 거리만큼 이격되는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  14. 삭제
  15. 제10항에 있어서,
    각각의 롤러 요소의 최내측부는 샤프트의 최외측 표면의 반경방향 내측에 배치되는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  16. 제10항에 있어서,
    제1 내부 링 및 제2 내부 링은 분할된 o-링을 더 포함하는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  17. 제10항에 있어서, 제1 환형 홈과 제2 환형 홈 사이에 배치되는 샤프트의 외부 표면의 일부분은 샤프트의 외부 표면의 최외측부와 동심이며 샤프트의 외부 표면의 최외측부의 반경방향 내측에 배치되는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  18. 제10항에 있어서,
    적어도 하나의 외부 링은 제1 외부 링 및 제2 외부 링을 더 포함하고, 각각의 외부 링은 외부 레이스웨이의 일부분을 형성하는 환형 오목 표면을 갖는, 반경방향 지지 베어링 조립체.
  19. 삭제
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