KR20020096940A - 스티어링장치의 댐퍼기구 - Google Patents

스티어링장치의 댐퍼기구 Download PDF

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KR20020096940A
KR20020096940A KR1020020033570A KR20020033570A KR20020096940A KR 20020096940 A KR20020096940 A KR 20020096940A KR 1020020033570 A KR1020020033570 A KR 1020020033570A KR 20020033570 A KR20020033570 A KR 20020033570A KR 20020096940 A KR20020096940 A KR 20020096940A
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소에다토아히미
오카모도히데아키
혼다카즈히데
난조야스오
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미쯔비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
미즈시마 프레스코교 가부시키가이샤
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Abstract

미소 회전 각도 범위에서는 탄성정수가 작고, 통상 조타각에서는 탄성정수가 증대하는 스티어링 댐퍼 기구를 제공한다.
댐퍼 기구(20)은, 아우터 파이프(30)과 이너부재(31)을 갖추고 있다. 아우터 파이프(30)의 내주쪽에, 축선방향을 따르는 제1의 내향 볼록부(41)과, 제 2의 내향 볼록부(42)와, 오목한 홈(43)이 둘레방향으로 번갈아 형성되고 있다. 이너부재(31)의 외주쪽에 밖으로 향한 볼록부(51)이 둘레방향의 복수 개소에 형성되고 있다. 아우터 파이프(30)과 이너부재(31)과의 사이에 탄성체(32)가 설치되고 있다. 탄성체(32)는, 두꺼운 부분(55)와 얇은 부분(56)을 구비하고 있다. 두꺼운 부분(55)는, 밖으로 향한 볼록부(51)의 한 쪽면(51a)와 제 1의 내향 볼록부(41)과의 사이에 설치되고 있다. 얇은 부분(56)은, 밖으로 향한 볼록부(51)의 다른쪽면(51b)와 제 2의 내향 볼록부(42)와의 사이에 설치되고 있다.

Description

스티어링 장치의 댐퍼 기구{DAMPER MECHANISM OF STEERING APPARATUS}
본 발명은, 자동차의 스티어링 장치에 사용되는 댐퍼 기구에 관한 것이다.
자동차의 스티어링 장치는, 스티어링휠과 일체로 회전하는 스티어링 샤프트 와, 이 스티어링 샤프트를 회전 자재로 지지하는 스티어링 컬럼과, 스티어링 샤프트의 회전을 스티어링 기어쪽에 전달하는 샤프트 어셈블리등을 포함하고 있다. 또, 차륜쪽에 발생한 미진동이 스티어링휠쪽으로 전해지는 것을 막기 위해서, 이른바 스티어링 댐퍼로 불리는 댐퍼 기구(탄성 축조인트)를 갖춘 스티어링 장치가 알려져 있다.
종래의 댐퍼 기구는, 예를 들면 특개평9-72347호공보나 특개평5-116636호공보에 기재되어 있듯이, 아우터 파이프와, 이 아우터 파이프에 삽입되는 이너부재 와, 이들 아우터 파이프와 이너부재와의 사이에 장전 되는 고무형상 탄성체를 갖추고 있다.
상기 댐퍼 기구 에 있어서, 스티어링 기어쪽으로부터 전달되는 미진동은, 상기 탄성체가 휘어질수 있는 범위에서 흡수된다. 조타를 위해서 스티어링휠을 회전시키면, 상기 아우터 파이프와 이너부재가 비틀림 방향으로 상대 변위한다. 그 변위(비틀림 각도)가 작은 동안은, 상기 탄성체가 비틀림 방향(전단방향)으로 휘어진다. 그리고 소정의 비틀림 각도를 넘는 입력이 있었을 때에 스토퍼가 기능 함으로써, 아우터 파이프와 이너부재와의 사이에 토크가 전달되게 되어 있다.
종래의 댐퍼 기구는, 탄성체에 전단력이 작용한다. 이 때문에, 고무제의 탄성체에서는 내구성에 문제가 생긴다. 또, 스티어링 기어쪽으로부터 전달되어 오는 미진동의 흡수성을 양호하게 하기 위해서 탄성체의 탄성 정수를 낮게 하면, 통상의 조타각 범위(스티어링휠을 조타했을 때) 에 있어서 조타성에 문제가 생긴다. 그렇다고 해서 탄성체의 탄성 정수를 높게 설정 하면, 스티어링 기어쪽으로부터 전달되어 오는 미진동을 충분히 흡수할 수가 없게 된다.
따라서 이 발명의 목적은, 스티어링 기어쪽에서 전해지는 미소 진동을 효과적으로 흡수할 수 있고 또한, 통상의 조타각 범위에서의 조타성이 향상하는 스티어링 장치의 댐퍼 기구를 제공하는 데에 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태를 표시한 댐퍼 기구를 갖춘 스티어링 장치의 측면도.
도 2는 도 1에 나타낸 스티어링 장치의 댐퍼 기구를 확대해 일부단면에서 표시한 측면도.
도 3은 도 2중의 F3-F3선을 따르는 댐퍼 기구의 단면도.
도 4는 도 3중에 F4로 표시한 부분의 확대도.
도 5는 도 1에 나타낸 스티어링 장치의 댐퍼 기구의 비틀림 각도와 하중과의 관계를 표시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 스티어링 장치20: 댐퍼 기구
30: 아우터 파이프31: 이너부재
32: 탄성체41,42: 내향 볼록부
43: 오목한 홈51: 밖으로 향한 볼록부
55: 두꺼운 부분56: 얇은 부분
G: 틈새
본 발명의 댐퍼 기구는 청구항 1에 기재한 것처럼 구성된다. 이 댐퍼 기구는, 아우터 파이프와 이너부재와 탄성체를 포함하고 있다. 아우터 파이프의 내주쪽에, 축선방향을 따르는 내향 볼록부와 오목한 홈이 둘레방향의 복수 개소에 번갈아 형성되고 있다. 이너부재의 외주쪽에, 축선방향을 따르는 밖으로 향한 볼록부가, 둘레방향의 복수 개소에 형성되고 있다. 그리고 아우터 파이프와 이너부재가 겹치는 부분에 상기 탄성체가 설치되고 있다.
본 발명의 댐퍼 기구 에 있어서, 미소한 비틀림 각도 범위에서는, 아우터 파이프의 내향 볼록부와 이너부재의 밖으로 향한 볼록부와의 사이에 상기 탄성체가 압축 방향으로 휘어짐에 따라, 미진동이 흡수된다. 통상의 조타각 범위에서는, 상기 내향 볼록부가 밖으로 향한 볼록부에 걸어맞춤하고, 양자가 일체가 되어 회전함으로써 토크가 전달된다.
본 발명 에 있어서, 상기 탄성체는, 상기 이너부재의 밖으로 향한 볼록부의 한 측면과 상기 아우터 파이프의 제 1의 내향 볼록부와의 사이에 형성되는 두꺼운 부분과, 상기 밖으로 향한 볼록부의 다른쪽면과 제 2의 내향 볼록부와의 사이에 형성되는 얇은 부분을 갖추는 것으로, 비틀림 각도가 증가하는 것에 따라 탄성 정수가 커지도록 하면 좋다. 또한, 바람직하게는, 상기 얇은 부분과 상기 제 2의 내향 볼록부와의 사이에 틈새가 확보되어 있다. 이 틈새는, 아우터 파이프와 이너부재가 비틀림 방향으로 미소 각도만큼 상대 변위하는 것을 허용 한다.
(발명의 실시의 형태)
이하에 불발명의 일실시 형태에 대해, 도 1에서부터 도 5를 참조해 설명한다.
도 1에 자동차의 스티어링 장치(10)이 표시되고 있다. 이 스티어링 장치 10은, 주지의 스티어링휠(도시하지 않음)을 장착하는 스티어링샤프트(11)과, 스티어링 샤프트(11)을 회전 자재로 지지하는 원통형의 스티어링컬럼(12)와, 자재 조인트(13)을 개재하여 스티어링 샤프트(11)에 연결되는 샤프트 어셈블리(14)등을 갖추고 있다. 샤프트 어셈블리(14)의 길이방향 중간부에, 댐퍼 기구(20)이 설치되고 있다.
스티어링 컬럼(12)의 끝부분(12a)는, 회동지지부재(21)을 중심으로해서 화살표 A1 로 표시한 방향으로 기울어 움직임 가능하게 지지되고있다. 스티어링 컬럼(12)의 길이방향 중간부(12b)에 틸트 록 기구(25)가 설치되고 있다. 틸트 록기구(25)는 스티어링 컬럼(12)와 일체로 화살표 A1방향으로 이동하는 틸트브래킷(26)과, 차체쪽의 베이스부재(27)에 대해서 틸트 브랙킷(26)을 고정하는 위치와 고정을 해제하는 위치에 조작 가능한 틸트 레버(28)을 갖추고 있다.
댐퍼 기구(20)은 도 2로부터 도 4에 표시한 것같이 구성되어 있다. 이 댐퍼 기구(20)은, 금속제의 아우터 파이프(30)과, 금속제의 중공의 이너부재(31)과, 고무 탄성을 가지는 재료 로 이루어진 탄성체(32)등을 포함하고 있다. 아우터 파이프(30)의 한쪽끝(30a)쪽에 자재 조인트(13)이 설치되고 있다. 아우터 파이프(30)의 다른끝(30b) 쪽에 캡(33)이 설치되고 있다.
파이프 모양의 이너부재(31)은, 아우터 파이프(30)에 삽입되는 부분(35)와, 아우터 파이프(30)의 외쪽에 돌출하는 부분(36)을 가지고 있다. 외쪽에 돌출하는 부분(36)은, 스티어링 기어(도시하지 않음)의 방향으로 연장하는 샤프트 본체(37)에 연결되고 있다.
도 3에 표시한 바와같이, 아우터 파이프(30)의 내주쪽에, 측선X(도 2에 표시한)방향을 따르는 제 1의 내향 볼록부(41)과 제 2의 내향 볼록부(42)가, 아우처 파이프(30)의 둘레방향의 복수 개소에 형성되고 있다.
제 2의 내향 볼록부(42)의 돌출 높이 H2는, 제 1의 내향 볼록부(42)의 돌출 높이H1보다도 작다.
도 3으로부터 알수 있듯이, 제 1의 내향 볼록부(41)과 제 2의 내향 볼록부(42)와는 번갈아 형성되어 그 사이에 축선X방향을 따르는 오목한 홈(43)이 형성되고 있다.
이너부재(31)의 외주쪽에는, 아우터 파이프(30)에 삽입되는 부분의 둘레방향의 복수 개소에, 축선X방향을 따르는 밖으로 향한 볼록부(51)이 형성되고 있다. 밖으로 향한 볼록부(51)은, 각각, 제 1의 내향 볼록부(41)과 제 2의 내향 볼록부(42)와의 사이의 오목한 홈(43)에 비집고 들어가고 있다.
아우터파이프(30)과 이너부재(31)이 서로 겹치는 부분전체면에 있어서, 아우터 파이프(30)과 이너부재(31)과의 사이에 고무(천연고무, 화학계고무등), 엘라스토머등으로 이루어진 탄성체(32)가 구비되어 있다. 도 4에 활대해서 표시한 것같이 탄성체(32)는, 두꺼운 부분(55)와, 얇은 부분(56)과, 연결부(57)을 구비 하고, 도 2중의 축선X방향으로 길이 L에 걸쳐서 통모양으로 형성되고 있다.
두꺼운 부분(55)는, 밖으로 향한 볼록부(51)의 한 쪽면(51a)와 제 1의 내향 볼록부(41)과의 사이에 형성되고 있다. 얇은 부분(56)은, 밖으로 향한 볼록부(51)의 다른측면(51b)와 제 2의 내향 볼록부(42)와의 사이에 형성되고 있다. 연결부(57)은, 두꺼운 부분(55)와 얇은 부분(56)을 잇고 있다.
탄성체(32)를 성형하려면 , 이너부재(31)의 외주면을 금형으로 가려, 이 금형과 이너부재(31)과의 사이에 탄성체(32)의 재료를 공급 하고, 가황(加硫)처리를 실시하는 것으로, 탄성체(32)를 성형 하는 동시에 이너부재(31)의 외주면에 탄성체(32)를 가황 접착시킨다. 즉, 탄성체(32)는, 아우터 파이프(30)과 겹치는 이너부재(31)의 전체둘레면에 접착되고 있으므로 기계적가공이 용이하고 생산성을 향상시킬 수 있다. 이렇게 해 탄성체(32)가 장착된 이너부재(31)은, 탄성체(32)와 함께 아우터 파이프(30)에 압입된다. 탄성체(32)는 캡(33)에 의해서 아우터파이프(30)으로부터의 빠짐방지가 이루어진다. 도 4에 표시한 것같이, 두꺼운 부분(55)는, 제 1의 내향 볼록부(41)과 밖으로 향한 볼록부(51)과의 사이에 틈새 없게 충전되고 있다. 이것에 대해 얇은 부분(56)은, 제 2의 내향 볼록부(42)와 밖으로 향한 볼록부(51)과의 사이에, 틈새 G를 확보한 상태에서 형성되고 있다. 이 틈새 G는, 아우터 파이프(30)과 이너부재(31)이 비틀림 방향으로 미소한 각도만큼 상대 변위하는 것을 허용한다. 또 제 2의 내향볼록부(42)의 이너부재(31)을 향하는 선단부와, 이너부재(31)의 상기 선단을 대향해서 형성된 오목부와의 사이에도 다른 틈새가 확보되어있다.
이 실시 형태와 같이 탄성체(32)가 이너부재(31)에 가황 접착되는 경우에는, 틈새 G는 제 2의 내향 볼록부(42)와 얇은 부분(56)과의 사이에 형성된다. 이것에 대해, 탄성체(32)가 아우터 파이프(30)에 가황 접착되는 경우에는, 틈새 G는 밖으로 향한 볼록부(51)과 얇은 부분(56)과의 사이에 형성된다.
상기 구성의 댐퍼 기구(20)은, 아우터 파이프(30)과 이너부재(31)이 비틀림 방향으로 상대 회전할 때에, 미소한 비틀림 각도 범위에서는, 틈새 G의 범위내에서 탄성체(32)의 두꺼운 부분(55)가 휘어진다. 이 때문에 미소한 각도 범위에서는, 도 5중에 α에 표시한 바와같이 작은 탄성 정수가 되어, 미소 진동을 효과적으로 흡수할 수가 있다.
비틀림 각도가 상기 미소 각도 범위를 넘으면, 틈새 G가 없어지는 것에 의해 제 2의 내향 볼록부(42)가 얇은 부분(56)에 맞닿고 비틀림 방향의 토크가 내향 볼록부(42)를 개재하여 밖으로 향한 볼록부(51)에 전달되게 된다. 이 경우, 얇은부분(56)의 압축 방향의 휘어짐이 한계에 이르는 것에 의해, 도 5중에 β에 표시한 바와같이 탄성 정수가 상승한다. 즉, 비틀림 각도가 증가하는 것에 따라 탄성 정수가 단계적으로 증대하는 특성이 된다.
그런데, 상술한 대로, 제 2의 내향 볼록부(42)는 제 1의 내향 볼록부(41)보다 낮게 형성되고 있다(H1<H2). 또 아우터 파이프(30)과 이너부재(31)과의 사이의 탄성체(32)는 축선X방향으로 길이L에 걸쳐서 배설되고 있다.
제 2의 내향 볼록부(42)를 제 1의 내향 볼록부(41)과 같은 높이로 했다고 하면, 제 2의 내향 볼록부(42)가 얇은 부분(56)에 닿게되는 면적이 많아지기때문에, 아무리 얇은 부분(56)이라 해도 전체로서 탄성정수는 유연한 특성이 된다. 즉, 도 5중의 것 β로 표시한 특성을 얻기 어렵게된다.
본 발명에서는 제 2의 내향 볼록부(42)의 돌출 높이를 억제함으로써, 얇은 부분(56)과의 접촉 면적을 가능한 한 줄일 수가 있기때문에, 소망한 특성을 얻을 수 있다.
통상의 조타각 범위에서는, 아우터 파이프(30)과 이너부재(31)이 제 2의 내향 볼록부(42)와 밖으로 향한 볼록부(51)을 개재하여 일체로 회전하기때문에, 아우터 파이프(30)에 입력된 조타력(토크)이 이너부재(31)을 개재하여 샤프트 본체(37)에 전달된다.
또한 상기 댐퍼 기구(20)은, 아우터 파이프(30)과 이너부재(31)이 비틀림 방향으로 상대 회전할 때에, 탄성체(32)의 두꺼운 부분(55)와 얇은 부분(56)이 주로 압축으로 휘어지고, 실질적으로 탄성체(32)에 전단력이 작용하지 않기 때문에, 탄성체(32)가 열화 하기 어렵고, 내구성이 향상한다.
또 이 실시 형태의 댐퍼 기구(20)은, 내향 볼록부 41,42와 밖으로 향한 볼록부(51)이 축선X방향으로 미소 진동할 수가 있기 때문에, 샤프트 본체(37)으로부터 이너부재(31)쪽에 전해지는 일이 있는 파워-스티어링 기구의 유압 변동에 의한 축선X방향의 미진동을, 탄성체(32)에 의해 흡수할 수도 있다. 이 때문에 축선X방향의 미진동과 이상한음이 스티어링휠쪽에 전달되는 것도 억제할 수 있다.
또한, 본 발명을 실시하는데 있어서, 아우터 파이프 및 이너부재를 위시해서, 아우터 파이프의 내향 볼록부 혹은 이너부재의 밖으로 향한 볼록부, 그리고 탄성체의 형태 등, 본 발명의 원가요소를 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경해 실시할 수 있는 것은 말할 것도 없다.
청구항 1에 기재한 발명에 의하면, 아우터 파이프와 이너부재가 상대 회전할 때에, 미소한 비틀림 각도 범위에서는 탄성체가 아우터 파이프의 내향 볼록부와 이너부재의 밖으로 향한 볼록부와의 사이에서 압축 방향으로 휘어짐에 따라서 미진동을 흡수할 수가 있고, 통상의 조타각 범위에서는 상기 내향 볼록부와 밖으로 향한 볼록부를 개재하여 아우터 파이프와 이너부재가 일체로 회전할 수가 있다. 이 탄성체는 주로 압축 방향으로 휘기 때문에 전단력이 가해지는 경우에 비교해 내구성이 높다.
청구항 2에 기재한 발명에 의하면, 미소한 비틀림 각도 범위에서는 탄성체의 두꺼운 부분이 휘어짐에 따라 탄성 정수가 작고, 비틀림 각도가 커지는 것에 따라아우터 파이프의 내향 볼록부와 이너부재의 밖으로 향한 볼록부가 얇은 부분을 개재하여 걸어맞춤 하기때문에, 탄성 정수를 크게 할 수가 있다.
청구항 3에 기재한 발명에 의하면, 미소한 비틀림 각도 범위에서는 상기 틈새의 범위내에서 탄성 정수를 충분히 작게 할 수가 있기 때문에 미소 진동을 효과적으로 흡수할 수 있어, 비틀림 각도가 커졌을 때에 상기 틈새가 없어짐에 따라서 탄성 정수가 상승 하고, 통상의 조타각 범위에서는 아우터 파이프와 이너부재가 실질적으로 일체가 되어서 조타 토크를 전달할 수가 있다.

Claims (5)

  1. 안둘레쪽에 축선방향을 따르는 내향 볼록부와 오목한 홈이 둘레방향의 복수 개소에 번갈아 형성된 아우터 파이프와,
    상기 아우터 파이프에 삽입되어, 바깥둘레쪽에 상기축선방향을 따르고 또한 상기 내향 볼록부간의 상기 오목한 홈에 비집고 들어가는 밖으로 향한 볼록부가 둘레방향의 복수 개소에 형성된 이너부재와,
    상기 아우터 파이프의 상기 내향 볼록부와 상기 이너부재의 상기 밖으로 향한 볼록부와의 사이에 설치된 탄성체를 구비한 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 댐퍼 기구.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 탄성체는, 상기 이너부재의 밖으로 향한 볼록부의 한 측면과 상기 아우터 파이프의 제1의 내향 볼록부와의 사이에 형성된 두꺼운 부분과,
    상기 밖으로 향한 볼록부의 다른측면과 상기 아우터 파이프의 제2의 내향 볼록부와의 사이에 설치된 얇은 부분을 구비 하고,
    상기 아우터 파이프와 이너부재와의 상대적인 비틀림 각도가 증가함에 따라 탄성정수가 커지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 댐퍼 기구.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 탄성체의 상기 얇은 부분과 상기 제 2의 내향 볼록부 또는 상기 밖으로 향한 볼록부의 한 쪽과의 사이에 틈새가 형성되고 있는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 댐퍼 기구.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 제 2의 내향 볼록부는,
    상기 제 1의 내향 볼록부 보다도 돌출 높이가 낮은 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 댐퍼 기구.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 탄성체는, 상기 두꺼운 부분과 상기 얇은 부분을 연결하는 연결부를 구비한 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 댐퍼 기구.
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