KR101817691B1 - 자동차 조향 장치의 인서트캠 - Google Patents

Abstract

자동차 조향 장치의 인서트캠이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 조향 장치의 인서트캠은 캠면이 마련되는 캠부와 고정을 위한 마운트부가 절곡 마련되는 자동차 조향 장치의 인서트캠에 있어서, 캠부의 끝단에는 캠지지부가 마련되고 마운트부의 끝단에는 마운트지지부가 마련되며, 캠지지부와 마운트지지부는 동일 선상에 마련되어 있어서 제조 공정 중 발생하는 인서트캠 성형체의 파손으로 인한 불량 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

자동차 조향 장치의 인서트캠{Cam of Steering Device in Vehicle}

본 발명은 자동차 조향 장치의 캠에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분말야금공법으로 제조하는 과정 중 파손을 방지하고 조립 편의성을 높일 수 있는 자동차 조향 장치의 인서트캠에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향 장치는 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸기 위해 조향을 하는 장치로서, 운전자가 자동차의 진행방향을 바꾸기 위해 직접 조향 조작을 하는 조향 핸들과 이 조향 핸들에 일체로 회전 가능하게 연결되어 조향 핸들의 회전력을 전달하는 조향축 및 이 조향축을 차체에 장착시키기 위한 조향 컬럼 등으로 구성된 조작 기구를 포함한다.

이 중 조향 컬럼은 주행 중 운전자가 주행 방향을 바꾸고자 할 때 조향 휠에 작용하는 회전력을 기어박스에 전달하는 매개역할을 하며, 궁극적으로 너클암을 거쳐 바퀴를 조향한다.

또한, 조향 컬럼에는 운전자의 체형에 따라 보다 편리한 조향 핸들의 조작 환경을 마련해 주기 위해 조향 컬럼이 차체의 전, 후 방향으로 소정 각도만큼 경사지게 할 수 있도록 하는 틸트(Tilt) 기능과, 조향 컬럼을 운전자 쪽으로 가깝게 상방향으로 돌출되게 하거나 또는 하방향으로 멀어지게 하는 텔레스코픽(Telescopic) 기능이 구비되어 있다.

도 1은 종래 자동차의 조향 컬럼 일부를 보여주는 분해 사시도이다. 도면을 참조하면, 종래 자동차의 조향 컬럼(100)은 중공 형상의 어퍼 튜브(110); 어퍼 튜브(110)에 삽입되는 로워 튜브(120); 어퍼 튜브(110)와 로워 튜브(120) 내부에 구비되는 조향축(102); 어퍼 튜브(110)의 양측에 구비되고 틸트 장홀(152)이 형성되어 있는 틸트 브라켓(150); 틸트 브라켓(150)과 일체로 결합되고, 캡슐(142)을 통해서 차체에 고정되는 마운팅 브라켓(140); 틸트 브라켓(150)의 내측에 위치하도록 어퍼 튜브(110)에 일체로 형성되는 디스턴스 부재(160); 다수개의 캠돌기(174a)가 형성되어 있는 고정캠(174); 고정캠(174)의 캠돌기(174a)에 대응하는 캠돌기(미도시)가 형성된 작동캠(178)이 구비되어 있는 레버(175); 및 몸체부(181)가 틸트 장홀(152)을 관통하여 체결되고 일단에 헤드부(183)가 형성되어 있으며, 타단에는 베어링(176), 레버 볼트(177) 등이 순차 결합되어 있는 어드저스트 볼트(180);를 포함하여 구성된다.

이러한 구성의 종래 자동차 조향 컬럼(100)에서는 틸트 또는 텔레스 구현 시 운전자가 레버(175)를 잠그면 작동캠(178)의 캠돌기(미도시)가 고정캠(174)의 캠돌기(174a)를 따라 이동하면서 작동캠(178)과 고정캠(174)이 서로 이격되고, 더불어 작동캠(178)과 고정캠(174)이 서로 이격됨에 따라 고정캠(174)이 틸트 브라켓(150)의 타측을 가압하게 되면서 틸트 브라켓(150)이 좁혀지며 디스턴스 부재(160)를 가압하여 위치고정시킴으로써 어퍼 튜브(110)의 위치를 고정시키게 된다.

이와 반대로, 운전자가 레버(175)를 풀면 이격되어 있던 작동캠(178)과 고정캠(174)이 원상복귀되면서, 틸트 브라켓(150)의 타측을 가압하던 고정캠(174)의 가압력 역시 해제되어 어퍼 튜브(110)의 위치 변경이 가능해진다.

한편, 조향 컬럼의 부품 중 금속으로 제조되는 작동캠 및 고정캠은 전형적으로 복잡한 형상을 가지며 요구되는 높은 치수 정밀도로 인해 제조 비용이 높기 때문에, 대체할 수 있는 다양한 재질 및 제조 방식이 연구되고 있다.

한국 공개특허 제10-2015-0031890호(2015.03.25.)

본 발명의 실시 예에 따르면 분말야금공법으로 마련되는 인서트캠의 제조 공정 중 파손으로 인한 불량 발생을 방지하고 조향 장치에 용이하게 조립할 수 있는 자동차 조향 장치의 인서트캠을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 캠면이 마련되는 캠부와 고정을 위한 마운트부가 절곡 마련되는 자동차 조향 장치의 인서트캠에 있어서, 캠부의 끝단에는 캠지지부가 마련되고, 마운트부의 끝단에는 마운트지지부가 마련되며, 캠지지부와 마운트지지부는 동일 선상에 마련되는 자동차 조향 장치의 인서트캠이 제공될 수 있다.

또한, 상기 마운트부는 요철 형태의 지지면을 포함할 수 있다.

또한, 상기 캠부와 마운트부는 분말야금공법으로 마련될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 자동차 조향 장치의 인서트캠은 절곡 마련되는 캠부와 마운트부의 양 끝단에 동일 선상에 위치하도록 캠지지부와 마운트지지부를 마련하여 분말야금공법으로 마련되는 인서트캠 제조 과정 중 다음 공정을 위해 이송하는 과정에서 넘어지지 않고 안정적으로 거치될 수 있기 때문에 제조 공정 중 발생하는 인서트캠 성형체의 파손으로 인한 불량 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 자동차 조향 장치의 인서트캠은 마운트부의 조향 장치에 결합되는 지지면이 요철 형태로 마련되어 있어서, 종래 인서트캠을 조향 장치에 결합하기 위해 인서트캠에 홀을 가공하는 과정에서 발생하는 제조 비용을 낮추는 것은 물론 위치 교정을 쉽게 하여 조립 편의성을 현저하게 높일 수 있다.

도 1은 종래의 자동차 조향 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 조향 장치의 인서트캠 전방을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 조향 장치의 인서트캠 후방을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동차 조향 장치의 인서트캠 측면을 도시한 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 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 일 실시 예에 따른 자동차 조향 장치의 인서트캠 전면을 도시한 사시도이며, 도 3은 일 실시 예에 따른 자동차 조향 장치의 인서트캠 후면을 도시한 사시도이다.

도면들을 참조하면, 본 실시 예에 따른 자동차 조향 장치의 인서트캠은 상술한 바와 같이 레버에 마련되어 있는 작동캠과 캠 결합하여 동작하는 인서트캠으로서, 분말야금공법을 이용하여 제조될 수 있다.

분말야금공법은 철 및 기타 첨가물 분말을 소정 압력 하에서 형상을 만드는 성형 과정을 통해 Net Shape 형상의 성형체(green compact)를 만들고 이후 소결로에 통과시켜 성형체를 소결하는 방식이다. 금속 부품을 최종적인 형상에 가까운 형상으로 성형할 수 있는 분말야금공법은 기계 가공 방식에 비해 재료의 낭비를 줄이고 제품의 제조 효율을 증가시키는 장점이 있다.

인서트캠을 분말야금공법으로 제조하기 위해서는 먼저, 소정의 물성을 갖도록 배합된 금속분말 일정량을 미리 준비된 성형 금형에 넣고 압력을 가하여 금속압분체인 인서트캠 성형체를 성형한다. 금형에 압력을 가하는 방식은 기계식 프레스 또는 유압식 프레스에 편압성형, 양압성형, 다중작동법 등 다양한 방식을 채용할 수 있다.

인서트캠을 성형하기 위해서는 금형이 필요하며, 이로부터 성형되는 인서트캠은 도 2 내지 도 4와 같은 형태를 가진다.

예컨대, 인서트캠은 전방에 캠면(12)이 형성된 캠부(10)와, 인서트캠을 차량에 고정하기 마운트부(20)를 포함한다.

캠부(10)는 중앙에 어져스트 볼트(도 1의 180 참조)가 관통하는 볼트공(11)을 구비하며, 전방에 위치하는 캠면(12)은 볼트공(11) 주위에 복수개가 원주 방향을 따라 마련된다. 캠면(12)은 작동캠의 캠면과 캠 결합하여 일 방향으로 간격을 벌리거나 좁히는 동작을 할 수 있도록 경사캠면(13)과 캠돌출면(14)이 예를 들어 도시된 바와 같이 시계 방향을 따라 순차적으로 교호 마련되어 있다.

캠부(10)의 후방에는 캠의 강성을 유지할 수 있도록 보강리브(15,16)가 마련될 수 있다. 보강리브는 다양한 형태로 마련될 수 있는데, 도 3에 도시된 바와 같이 전방의 캠면(12) 사이사이의 공간에 위치하는 캠홈에 대한 두께 방향의 강성을 높이기 위한 제1보강리브(15)와 캠부 전체의 강성을 높이기 위해 원형으로 마련되는 제2보강리브(16)를 포함할 수 있다.

마운트부(20)는 조향 장치의 레버(175)에 인서트캠을 결합 고정할 수 있도록 캠부(10)로부터 직각 방향으로 절곡하여 마련된다.

또한, 마운트부(20)는 레버(175)에 이중 사출 방식으로 결합 고정될 때 상호간의 결합력을 높이기 위해 다수의 요철 형태로 마련되는 지지면(21)을 외측에 포함한다. 지지면(21) 사이에는 지지홈(23)이 마련되어 있어서, 레버(175)에 지지면(21)에 대응하는 고정면 및 지지홈(23)에 대응하는 지지돌기(미도시)를 마련할 경우 레버(175)와 인서트캠의 고정은 견고하게 이루어질 수 있다.

종래에는 마운트부(20)에 고정홀을 마련하고 이중 사출 방식을 이용하여 레버(175)에 인서트캠을 고정하였는데, 고정홀을 인서트캠 소결체에 형성하기 위해서는 홀 가공이 추가로 필요하기 때문에 이에 대한 가공비가 발생하였다. 하지만, 본 실시 예와 같이 마운트부(20)에 고정홀 대신 요철 형태의 지지면(21)을 마련하게 되면 홀 가공이 불필요하게 되면서 제조 원가를 효과적으로 줄일 수 있다.

한편, Net shape 형태로 성형된 인서트캠 성형체는 도 4에 도시된 바와 같이 컨베이어밸트(B)를 따라 이동한 후 소결로에서 소결된다. 소결은 금속압분체 상태의 부품을 일정한 고온 환경에서 소결시키는 것으로, 이로 인해 분말입자간의 완전한 용융 및 결합을 통하여 금속체로서 소결되는 것을 의미한다. 이러한 소결 과정은 부품을 형성하는 금속 분말의 종류 및 형상에 따라 온도, 시간 등의 변형이 가능함은 물론이다.

자동차 조향 장치의 인서트캠은 도시된 바와 같이 캠부(10)가 마운트부(20)에 비해 상대적으로 크기 때문에 중량이 무거우며, 또한 금형에서 인서트캠 성형체가 금형으로부터 추출될 때 마운트부(20)가 아래를 향하고 있기 때문에, 컨베이어밸트 위에 옮겨질 때는 마운트부(20)와 캠부(10)의 양 끝단이 밸트에 접촉되어 'ㅅ'자 형태로 놓여진다. 소결 전의 인서트캠 성형체는 외부 충격에 약하기 때문에 이동 중 충격이 가해지면 좌우 측면으로 넘어지면서 인서트캠 성형체의 일부가 깨질 수 있으며 이 경우 제품 불량으로 사용이 불가능하다.

본 실시 예에 따른 인서트캠은 상술한 불량이 발생하지 않도록 캠부(10)의 끝단에는 캠지지부(18)를 마련하고, 마운트부(20)의 끝단에는 마운트지지부(24)를 마련한다. 캠지지부(18)와 마운트지지부(24)는 동일선 상에 마련되기 때문에, 컨베이어밸트(B)에 거치할 경우 캠지지부(18)와 마운트지지부(24)에 의해 인서트캠이 밸트에 면접촉면서 외부 충격에도 안정적으로 위치를 유지할 수 있다.

캠지지부(18)는 캠부(10)의 후면측 보강리브(16) 끝단에 경사면 형태로 마련하며, 마운트지지부(24)는 마운트부(20)의 내측 끝단에 경사면 형태로 마련할 수 있다. 캠지비부(18)는 마운트지지부(24)로부터 가장 먼 거리에 위치함과 동시에 마운트부(20)와 직교하는 캠부(10)의 센터라인 측에 위치하는 것이 인서트캠의 중심을 잡는데 유리할 수 있다. 본 실시 예에서는 캠부(10)의 후방에 마련되는 보강리브(16)의 끝단에 캠지지부(18)가 위치한다.

본 실시 예에서는 인서트캠의 성형 금형에 미리 캠지지부(18)와 마운트지지부(24)에 해당하는 부위를 가공하여 둠으로써 간편하게 이를 마련할 수 있다.

10..캠부 11..볼트공
12..캠면 16..보강리브
18..캠지지부 20..마운트부
21..지지면 24..마운트지지부

Claims (3)

1. 캠면이 마련되는 캠부와 고정을 위한 마운트부가 절곡 마련되는 자동차 조향 장치의 인서트캠에 있어서,
   상기 캠부와 마운트부는 분말야금공법으로 마련되며,
   상기 캠부의 끝단에는 경사면 형태의 캠지지부가 마련되고,
   상기 마운트부의 끝단에는 경사면 형태의 마운트지지부가 마련되며,
   상기 캠지지부와 마운트지지부는 동일 선상에 마련되는 자동차 조향 장치의 인서트캠.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 마운트부는 요철 형태의 지지면을 포함하는 자동차 조향 장치의 인서트캠.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 캠지지부는 캠부의 후면측 보강리브 끝단에 마련되고,
   상기 마운트지지부는 마운트부의 내측 끝단에 마련되어
   소결 전의 인서트캠 성형체가 금형으로부터 추출될 때 상기 캠지지부와 마운트지지부가 컨베이어밸트와 면접촉하여 이동 중 넘어지지 않도록 하는 자동차 조향 장치의 인서트캠.

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