KR19990033858A - 자동차의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티어링휠의 회전력을 드래그 링크 및 타이로드를 통해 조향휠로 전달하는 섹터 샤프트와 피트먼 아암의 결합구조의 개선에 관한 것이다.

본 발명은 조향축(10)에 연동하는 섹터 샤프트(30)와, 섹터 샤프트(30)와 세레이션 결합되어 섹터 샤프트(30)의 회전력을 드래그 링크(50)로 전달하는 피트먼 아암(40)을 구비한 조향장치를 구성함에 있어서, 상기 섹터 샤프트(30)와 피트먼 아암(40)의 세레이션결합부 내에는 반경방향으로 탄성복원력을 갖도록 복수의 압축스프링(44)을 개재하고, 이 압축스프링(44)에 의해 섹터 샤프트(30)의 둘레를 가압하는 복수의 가압플레이트(46)를 설치함을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 세레이션결합에 수반되는 백래쉬로 인한 유동을 최소화 함으로써 마모의 진행을 지연시켜 소음 발생의 우려를 최소화하고, 특히, 편마모를 방지하여 조향시스템의 안정화를 도모할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Description

자동차의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조

본 발명은 자동차의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티어링휠의 회전력을 드래그 링크 및 타이로드를 통해 조향휠로 전달하는 섹터 샤프트와 피트먼 아암의 결합구조의 개선에 관한 것이다

자동차는 스티어링휠의 회전에 비례하여 조향륜이 회전토록하여 진행방향을 제어하는 조향장치가 갖추어져 있다. 이러한 조향장치는 차량의 진행방향과 관련되는 것이므로 매우 높은 정밀도를 요하게 되며, 고장이 없어야 한다.

도 1에는 일반적인 조향장치의 요부를 사시도로 도시하고 있는데, 이에 따르면, 스티어링휠에 연결되어 회전을 이루는 조향축(10)이 도시되어 있다. 조향축(10)의 단부에는 워엄(12)이 구성되어 있으며, 이 워엄(12)은 하우징(20)내에 수용된다. 또한, 하우징(20)내로 삽입되어 상기 워엄(12)과 연동하는 것에 의해 일정한 각도범위의 회전운동을 이루는 섹터 샤프트(30)(sector shaft)가 설치되어 있다. 그리고 일단이 섹터 샤프트(30)에 고정되고, 타단이 드래그 링크(50)(drag link)에 연결되어 회전운동을 직선 왕복운동으로 전환하는 피트먼 아암(40)(pitman arm)이 연결되어 있다.

도 2에는 도 1의 A -A 선을 따라 절취한 쌍태의 단면도가 도시되어 있는데, 상기 섹터 샤프트(30)와 피트먼 아암(40)은 세레이션(serration)결합을 이루고 있으며, 피트먼 아암(40)에 삽입되는 섹터 샤프트(30)의 단부에 고정너트(60)가 체결된다.

그러나 이와 같은 종래의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조는 세레션결합에서 발생되는 백래쉬(back-lash)로 인해 치음이 발생하는 것은 물론 편마모의 진행으로 조향시스템이 불안정하게 되는 문제를 갖고 있었다.

즉, 종래의 섹터 샤프트(30)와 피트먼 아암(40)의 결합구조는 축상에 원주방향으로 삼각형상의 돌기를 돌출하고, 구멍에는 그와 대응하도록 홈을 형성하여 결합하는 세레이션결합을 이루고 있으므로 백래쉬가 존재하고, 이러한 것은 기계적인 결합에서 피할 수 없는 문제이다. 또한, 섹터 샤프트(30)의 회전은 어느 일방향이 아닌 양방향으로 반복적으로 동작하게 되므로 장기간 사용시 마모가 진행되어 백래쉬가 점차 증가하게 되므로 유동으로 인한 소음이 발생되는 것은 물론 특히, 치형의 편마모로 인한 회전력 전달특성이 저하되므로 조향시스템 자체의 안정성을 해치는 문제가 수반되고 있는 것이다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 제반문제를 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은 섹터 샤프트와 피트먼 아암간의 세레이션결합시 존재하는 백래쉬로 인해 발생하게 되는 유동을 최소화하여 마모의 진행을 지연시키고, 소음을 최소화 함과 동시에 조향시스템을 안정화를 도모할 수 있는 자동차의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조를 제공함에 있다.

도 1은 종래 섹터 샤프트와 피트먼 아암이 설치된 조향장치의 구성을 보인 사시도

도 2는 종래 섹터 샤프트와 피트먼 아암의 결합구조를 보인 도 1의 A - A선 단면도

도 3은 본 발명에 따른 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조의 구성을 보인 단면도

도 4는 본 발명에 따른 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조의 구성을 보인 도 3의 B - B선 단면도

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 조향축 12: 워엄

20: 하우징 30: 섹터 샤프트

32: 가압홈 40: 피트먼 아암

42: 안착홈 44: 압축스프링

46: 가압프레이트 50: 드래그 링크

60: 고정너트 S: 세레이션 결합부

상기한 바와 같은 본 발명의 목적은 조향축에 연동하는 섹터 샤프트와, 섹터 샤프트와 세레이션 결합되어 섹터 샤프트의 회전력을 드래그 링크로 전달하는 피트먼 아암을 구비한 조향장치를 구성함에 있어서, 상기 섹터 샤프트와 피트먼 아암의 세레이션결합부 내에는 반경방향으로 탄성복원력을 갖도록 복수의 압축스프링을 개재하고, 이 압축스프링에 의해 섹터 샤프트의 둘레를 가압하는 복수의 가압플레이트를 설치함을 특징으로 하는 자동차의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조에 의해 달성될 수 있다.

상기 피트먼 아암의 내주면에서 반경방향 외측을 향해 복수의 안착홈이 형성되고, 섹터 샤프트의 둘레에는 상기 안착홈과 대응하도록 반경방향 내측으로 몰입되는 복수의 가압홈이 형성되며, 각각의 안착홈 및 가압홈에는 반경방향으로 탄성력을 보유하는 압축스프링을 개재하며, 가압홈에는 상기 스프링에 의해 반경방향 내측으로 이동하여 상기 섹터 샤프트를 탄성가압하여 섹터 샤프트와 피트먼 아암의 상대유동을 제한하는 가압플레이트를 삽입함을 특징으로 한다.

상기 안착홈및 가압홈은 원주상에 180°간격을 이루도록 두개소에 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 자동차의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.(종래와 동일한 구성은 부호를 동일하게 부여하여 설명한다.)

도 3에는 본 발명에 따른 섹터 샤프트와 피트먼 아암의 결합구조를 보이기 위해 종래의 도 2와 동일한 부분을 절취하여 도시한 단면도가 도시되어 있는데, 이에 따르면, 섹터 샤프트(30)와 피트먼 아암(40)이 세레이션결합되어 있다.

상기 피트먼 아암(40)에는 세레이션(S)이 형성되어 있는 구멍의 내주면에서 반경방향 외측을 향해 복수의 안착홈(42)이 형성되어 있고, 섹터 샤프트(30)의 둘레에는 상기 안착홈(42)과 대응하도록 반경방향 내측으로 몰입되는 복수의 가압홈(32)이 형성되어 있다. 상기 압축스프링(44)은 각각의 안착홈(42) 및 가압홈(32)에 삽입되는 것으로 반경방향으로 탄성력을 보유하게 된다.

또한, 가압홈(32)에는 섹터 샤프트(30)와 접하도록 가압플레이트(46)가 안착되어 있으며, 이 가압플레이트(46)는 상기 스프링(44)에 의해 반경방향 내측으로 가압되어 섹터 샤프트(30)를 탄성가압하여 섹터 샤프트(30)와 피트먼 아암(40)의 상대유동을 제한하게 된다.

도 4는 도 3의 B - B선을 따라 절취한 단면도로서, 안착홈(42) 및 가압홈(32)의 축방향 길이는 적어도 세레이션결합부의 길이보다 작게 구성되어야 한다. 그리고, 세레이션 결합에 의해 피트먼 아암(40)을 관통하는 섹터 샤프트(30)의 단부에는 고정너트(60)에 체결되어 섹터 샤프트(30)가 축방향으로 이탈되지 않도록 구성되어 있다.

다시 도 3을 보면, 상기 안착홈(42)및 가압홈(32)은 원주상에 180°간격을 이루도록 두개소에 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명은 섹터 샤프트(30)가 회전을 이루게 되면, 섹터 샤프트(30)에 세레이션(S)으로 결합되어 있는 피트먼 아암(40)이 회전을 이루게 된다. 이때 압축스프링(44)에 의해 가압력을 제공받는 가압플레이트(46)가 섹터 샤프트(30)를 탄성 가압하고 있으므로 섹터 샤프트(30)의 회전에 따른 피트먼 아암(40)의 반응속도가 빨라제게 된다. 즉, 섹터 샤프트(30)가 압축스프링(44)의 압축력에 의해 어느 일측으로 이동되어 항시 긴장된 상태를 유지하게 되므로 백래쉬량을 줄이게 되어 장기간 사용에 다른 마모의 진행을 지연시키게 되고, 특히, 세레이션(S)의 편마모를 방지하여 조향시스템의 성능을 양호하게 유지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조는 섹터 샤프트와 피트먼 아암의 사이에 반경방향으로 탄성력을 제공하는 복수의 스프링을 개재하고, 이 스프링에 의해 섹터 샤프트의 주연에 가압밀착되는 가압플레이트를 구비하여 세레이션결합에 수반되는 백래쉬로 인한 유동을 최소화 함으로써 마모의 진행을 지연시켜 소음 발생의 우려를 최소화하고, 특히, 편마모를 방지하여 조향시스템을 안정화를 도모할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Claims (3)

1. 조향축(10)에 연동하는 섹터 샤프트(30)와, 섹터 샤프트(30)와 세레이션 결합되어 섹터 샤프트(30)의 회전력을 드래그 링크(50)로 전달하는 피트먼 아암(40)을 구비한 조향장치를 구성함에 있어서,

   상기 섹터 샤프트(30)와 피트먼 아암(40)의 세레이션결합부 내에는 반경방향으로 탄성복원력을 갖도록 복수의 압축스프링(44)을 개재하고, 이 압축스프링(44)에 의해 섹터 샤프트(30)의 둘레를 가압하는 복수의 가압플레이트(46)를 설치함을 특징으로 하는 자동차의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 피트먼 아암(40)의 내주면에서 반경방향 외측을 향해 복수의 안착홈(42)이 형성되고, 섹터 샤프트(30)의 둘레에는 상기 안착홈(42)과 대응하도록 반경방향 내측으로 몰입되는 복수의 가압홈(32)이 형성되며, 각각의 안착홈(42) 및 가압홈(32)에는 반경방향으로 탄성력을 보유하는 압축스프링(44)을 개재하며, 가압홈(32)에는 상기 스프링(44)에 의해 반경방향 내측으로 이동하여 상기 섹터 샤프트(30)를 탄성가압하여 섹터 샤프트(30)와 피트먼 아암(40)의 상대유동을 제한하는 가압플레이트(46)를 삽입함을 특징으로 하는 자동차의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조.
3. 제 2항에 있어서, 상기 안착홈(42)및 가압홈(32)은 원주상에 180°간격을 이루도록 두개소에 구성됨을 특징으로 하는 자동차의 섹터 샤프트와 피트먼 아암 결합구조.