KR20030081861A - 충격흡수용 볼 베어링 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 스티어링 칼럼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티어링 칼럼에서 조향력을 전달하는 스티어링 샤프트를 스티어링 샤프트의 하부로 부터 전달되는 진동이나 충격을 흡수할 수 있도록 하부 재킷에 지지하기 위하여,

상·하단부에 중심방향으로 소정의 폭으로 림이 형성되는 원통형의 레이스와; 상기 레이스의 내주면과 선접촉하는 다수의 볼록부와, 각각 지지공이 관통형성된 다수의 오목부가 교대로 반복되어 하나의 폐곡면으로 형성되는 판스프링과; 상기 지지공에 각각 외측방의 일부분이 삽입되어 지지되며, 지지공과 동수로 구비되는 볼; 및 원통형의 표면에 상기 판스프링의 지지공과 같은 수로 서로 맞대응하도록 형성되며, 상기 각 볼의 내측방의 일부분이 삽입되어 고정되는 고정공이 관통형성되는 케이지를 포함한 구성으로 이루어져,

온도와 같은 주변환경에 대한 영향을 최소화하여 항상 높고 일정한 충격흡수 성능을 나타내며, 구성 부품을 제조하는 재료비를 감소시킬 뿐만아니라 부품수의 감소를 도모할 수 있게 되어 제작원가를 절감하는 것이 가능하며, 조립 역시 용이하여 생산성을 증대시키는 효과를 갖는 충격흡수용 볼 베어링 조립체를 제공한다.

Description

충격흡수용 볼 베어링 조립체{BALL BEARING ASSEMBLY FOR ABSORBING IMPACT ENERGY AND VIBRATION}

본 발명은 자동차용 스티어링 칼럼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티어링 칼럼에서 조향력을 전달하는 스티어링 샤프트를 스티어링 샤프트의 하부로 부터 전달되는 진동이나 충격을 흡수할 수 있도록 하부 재킷에 지지하기 위하여, 스티어링 샤프트의 외주면과 하부 재킷의 하단부 내주면 사이에 끼워지는 충격흡수용 볼 베어링 조립체에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 스티어링 칼럼은 차량이 갖는 기본적인 세가지 기능인 주행, 방향전환, 정지 가운데 방향전환 기능을 담당하는 부분으로 운전자가 주로 전륜의 방향을 바꾸어 차량의 진행방향을 자유로이 전환할 수 있도록 하는 장치이며, 진행방향을 바꾸기 위하여 운전자가 조작하게 되는 스티어링 휠과, 조작력을 전달하는 스티어링 샤프트를 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 스티어링 샤프트는 자동차의 전륜까지 링크기구를 통해 연결되는 스티어링기어와 맞물려 있기 때문에, 자동차의 바퀴를 통해 전달되는 진동 및 충격이 스티어링 휠을 잡고 있는 운전자에게까지 진동 및 충격이 미치도록 한다.

상기 진동 및 충격을 흡수하여 운전자의 쾌적한 운전 상태를 제공하기 위한 것으로서, 스티어링 샤프트의 하단부 외주면에 끼워지는 베어링과 이 베어링의 외주면을 감싸는 형태로 적용되는 고무링을 포함한 구성의 베어링 조립체가 사용되고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 스티어링 칼럼의 일 예를 도시한 사시도이다.

도시한 바와 같은, 스티어링 칼럼(10)은 브라켓(20)에 의해 대쉬패널(30)에 고정되어 있고, 상단부에 스티어링 휠(11)이 장착되며, 하단부에는 스티어링 기어박스(미도시)가 장착되어 있다. 상기 스티어링 칼럼(10)은 상부 재킷(12)과 하부 재킷(13)으로 구성되며, 하부 재킷(13)의 상단부가 상부 재킷(12)의 내부에 삽입되는 구조로 형성된다.

상기 스티어링 휠(11)과 연결되어 회전력을 전달하기 위한 스티어링 샤프트(미도시)는 스티어링 칼럼(10)의 내부에 설치되며, 전륜으로부터 전달되는 진동 및 충격을 흡수하기 위한 구름 베어링 조립체는 하부 재킷(13)의 하단 내주면과 상기 스티어링 샤프트의 하단 외주면 사이에 끼워지도록 설치된다.

도 2는 종래기술에 따른 베어링 조립체가 설치된 스티어링 칼럼을 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 베어링 조립체(60)는 하부 재킷(13)(lower jacket)의 하단부 내주면과 접하는 동시에 스티어링 샤프트(52)의 하단부 외주면과 접하도록 끼워져 설치된다.

도 3은 종래기술에 따른 베어링 조립체를 도시한 단면도로서, 상기 베어링조립체(60)는 원통형의 외주면에 방사상으로 돌출형성되는 다수의 충격흡수 돌기(64)를 구비하는 고무링(61)과, 상기 고무링(61)의 내주면에 외주면이 접촉하도록 위치되는 원통형의 리테이너링(63)과, 상기 리테이너링(63)의 내주면과 접하도록 축방향과 평행하게 위치하고 상기 리테이너링(63)에 양단부가 고정되며 스티어링 샤프트(52)의 외주면과 선접촉하도록 설치되어 샤프트 하부로부터 전달되는 진동이나 충격을 리테이너링(63)을 통해 고무링(61)에 전달하는 다수개의 롤러(62)를 포함한 구성으로 되어 있다.

상기한 바와 같이, 충격흡수를 위한 고무링(61)을 이용하는 경우에는 롤러(62)의 수가 많이 요구될 뿐만 아니라, 롤러(62)가 리테이너링(63)과 접촉하기 위하여 리테이너링의 두께에 해당하는 정도의 길이로 형성되므로 재료비부담이 과중한 문제점이 있었다.

또한 고무링(61)은 온도와 같은 주변환경적 요인에 따라 성능이 저하될 수 있어서 항상 일정한 성능을 나타내지 못하는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명한 것으로,

본 발명의 목적은 주변의 환경적 요인으로 인한 성능변화가 적어 스티어링 샤프트의 하부로부터 전달되는 진동이나 충격에 대한 높은 흡수성능을 유지할 수 있으며, 부품수를 줄일 수 있을 뿐만아니라 부품을 제조하기 위한 재료비를 감소시킬 수 있어 제조원가를 감소시킬 수 있는 충격흡수용 볼 베어링 조립체를 제공하는데 있다.

도 1은 종래기술에 따른 스티어링 칼럼의 일 예를 도시한 사시도.

도 2는 종래기술에 따른 구름 베어링 조립체가 설치된 스티어링 칼럼을 도시한 단면도.

도 3은 종래기술에 따른 구름 베어링 조립체를 도시한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 볼 베어링 조립체가 설치되는 스티어링 칼럼을 도시한 개략적 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 볼 베어링 조립체를 도시한 평면도.

도 6는 도 5의 A-A'선 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 볼 베어링 조립체의 평단면도.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호 설명*

151: 하부 재킷152: 스티어링 샤프트

160: 볼 베어링 조립체161: 판 스프링

162: 볼163: 케이지

164: 레이스165: 림

172: 볼록부173: 지지공

174: 고정공

이를 실현하기 위한 본 발명은,

스티어링 샤프트의 하단부가 스티어링 칼럼의 하부 재킷에 지지되도록 하며, 스티어링 샤프트를 통해 전달되는 진동이나 충격을 흡수하도록 하는 형성되는 베어링 조립체에 있어서;

상·하단부에 중심방향으로 소정의 폭으로 림이 형성되는 원통형의 레이스; 상기 레이스의 내주면과 선접촉하는 다수의 볼록부와, 각각 지지공이 관통형성된 다수의 오목부가 교대로 반복되어 하나의 폐곡면으로 형성되는 판스프링; 상기 지지공에 각각 외측방의 일부분이 삽입되어 지지되며, 지지공과 동수로 구비되는 볼; 및 원통형의 표면에 상기 판스프링의 지지공과 같은 수로 서로 맞대응하도록 형성되며, 상기 각 볼의 내측방의 일부분이 삽입되어 고정되는 고정공이 관통형성되는 케이지;를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격흡수용 볼 베어링 조립체를 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부되는 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 볼 베어링 조립체가 설치되는 스티어링 칼럼을 도시한 개략적 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 볼 베어링 조립체를 도시한 평면도이며, 도 6는 도 5의 A-A'선 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 볼 베어링 조립체의 평단면도이다.

본 발명에 따른 볼 베어링 조립체(160)는, 도 4에 도시한 바와 같이, 스티어링 칼럼의 하부 재킷(151) 하단부 내주면상에 외주면이 접촉하고, 스티어링 샤프트(152)의 외주면상에 내주면이 접촉하도록 끼워져 설치된다.

도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 볼 베어링 조립체(160)는 최외곽에 위치하는 원통형의 레이스(164; race)와, 이 레이스(164) 내주면에 접하도록 위치하는 판스프링(161)과, 다수의 볼(162)과, 상기 판스프링(161)과 함께 상기 다수의 볼(162)을 안과 밖에서 구속하는 가장 내측에 위치하는 케이지(163)로 이루어진다.

상기 레이스(164)는 상하단부에 중심방향으로 소정의 폭으로 형성되는 림(rim)을 구비한다.

상기 판스프링(161)은 상기 레이스(164)의 내주면과 정점의 외측 중심부분이 선접촉하는 곡면형의 볼록부(172)가 다수 형성되어 있으며, 이 볼록부(172) 사이사이에는 내측으로 오목하게 형성되는 오목부가 상기 볼록부(172)와 동수로 구비되어, 오목과 볼록이 반복되며 평면형상이 전체적으로 하나의 폐곡선을 이루도록 형성된다. 상기 각 오목부의 중앙부에는, 즉 정점부분의 중심부를 관통하는 지지공(173)이 형성되어 있으며, 이 지지공(173)에 구형인 상기 볼(162)이 각각의 일부가 삽입되도록 위치하게 된다. 상기 판스프링(161)은 충격흡수를 위해 탄성지지를 수행해야 하는 부분으로서 탄성이 좋은 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 케이지(163)는 상기 판스프링(161)에 형성된 지지공(173)과 동일한 개수로 형성되어 각각 1:1 로 맞대응하게 되는 고정공(174)을 구비하며, 상기 판스프링(161)과 함께 안과 밖에서 다수로 구비되는 상기 볼(162)을 구속하게 된다. 즉, 각 볼(162)의 일측 일부분이 외측에 위치하게 되는 상기 판스프링(161)에 형성된 지지공(173)에 삽입되며, 각 볼의 지지공(173) 삽입측 정반대편의 일부분이 내측에 위치하게 되는 케이지(163)의 고정공(174)에 삽입되도록 하여 상기 볼(163)들을 구속하게 된다. 상기 지지공(173) 및 고정공(174)의 직경은 구속해야 할 볼(162)의 직경보다 작게 형성되어야 하며, 또한 볼(162)과 접촉하게 되는 각각의 가장자리부분이 볼(162)의 곡률과 같거나 조금 큰 정도록 가공되는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성의 볼베어링 조립체(160)는 설치되지 않은 상태에서 상기 레이스(164)의 중심점으로부터 볼(162) 외주면에 이르는 최단거리가 하부 샤프트(152)의 반경보다 작게 설계된다. 반면에, 상기 케이지(163)의 내경은 스티어링 샤프트(152)가 삽입될 수 있도록 하부 샤프트(152)의 직경보다 조금 형성된다. 이와 같은 구조로 형성함으로써, 볼 베어링 조립체(160)를 스티어링 칼럼의 하부 재킷(151) 내부로 압입한 후, 스티어링 샤프트(152)를 볼 베어링 조립체(160)의 내경부로 삽입하면, 볼(162)이 스티어링 샤프트(152)에 의해 반지름방향으로 밀리면서 판스프링(161)을 가압하게 되고, 따라서, 판스프링(163)의 탄성력에 의하여 다수의 볼(162)이 적당한 힘으로 스티어링 샤프트(152)를 지지하게 된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 볼 베어링 조립체(160)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

자동차의 전륜으로부터 스티어링 샤프트(152)에 진동이나 충격 등의 힘이 가해지면, 힘이 작용하는 방향에 위치하여 스티어링 샤프트(152) 외주면과 접촉하고있는 특정의 볼(162)에 힘이 작용하게 되고, 이 볼(162)이 받는 힘은 판 스프링(161)의 대응하는 부분에 의해 흡수되며, 작용하던 힘이 소멸되면 상기 판 스프링(161)의 반력으로 인해 상기 샤프트(152)는 원위치로 복귀하게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명에 따른 볼 베어링 조립체는 자동차 스티어링 컬럼의 스티어링 샤프트를 통해 차륜으로부터 전달되는 진동이나 충격을 흡수하기 위해 판 스프링을 포함한 구조로 형성됨으로써, 온도와 같은 주변환경에 대한 영향을 최소화하여 항상 높고 일정한 충격흡수 성능을 나타내며, 또한 종래기술에서 사용하던 원기둥형의 롤러를 대체하여 볼을 구름요소로 사용함으로써 각 부품을 제조하는 재료비를 감소시킬 뿐만아니라 부품수의 감소를 도모할 수 있게 되어 제작원가를 절감하는 것이 가능하며, 조립 역시 용이하여 생산성을 증대시키는 효과를 갖는 것이다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 스티어링 샤프트의 하단부가 스티어링 칼럼의 하부 재킷에 지지되도록 하며, 스티어링 샤프트를 통해 전달되는 진동이나 충격을 흡수하도록 하는 형성되는 베어링 조립체에 있어서,

   상·하단부에 중심방향으로 소정의 폭으로 림이 형성되는 원통형의 레이스;

   상기 레이스의 내주면과 선접촉하는 다수의 볼록부와, 각각 지지공이 관통 형성된 다수의 오목부가 교대로 반복되어 하나의 폐곡면으로 형성되는 판스프링;

   상기 지지공에 각각 외측방의 일부분이 삽입되어 지지되며, 지지공과 동수로 구비되는 볼; 및

   원통형의 표면에 상기 판스프링의 지지공과 같은 수로 서로 맞대응하도록 형성되며, 상기 각 볼의 내측방의 일부분이 삽입 고정되는 고정공이 관통 형성되는 케이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격흡수용 볼 베어링 조립체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 볼의 직경은 상기 판스프링의 지지공 및 상기 케이지의 고정공의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 충격흡수용 볼 베어링 조립체.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 레이스의 축중심에서 상기 볼까지의 최단거리는 설치될 스티어링 샤프트의 반경보다 적고, 상기 케이지의 내경은 상기 스티어링 샤프트의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 충격흡수용 볼 베어링 조립체.