KR200490953Y1 - 차량 조향장치용 인텀샤프트 - Google Patents

Abstract

본 고안은 인텀샤프트의 구조개선을 통하여 반복적인 조향에 따른 내구성을 확보하고, 안정적인 조향 작동이 이루어지도록 한 차량 조향장치용 인텀샤프트에 관한 것으로, 중공된 관형상으로 이루어지고 내주면에 체결홈이 형성되는 원동샤프트와, 상기 원동샤프트에 일부분이 삽입되고 외주면에 원동샤프트의 체결홈에 대응되게 맞물림홈이 형성되는 피동샤프트와, 상기 원동샤프트와 피동샤프트의 회전작동이 연동되면서 원동샤프트와 피동샤프트가 축선방향으로 직선이동 가능하게 하기 위하여 원동샤프트와 피동샤프트의 이격된 사이에 삽입되되 체결홈과 맞물림홈에 맞물리게 볼베어링이 장착된 슬라이딩부재와, 양단에 연동휠이 형성되어 일단의 연동휠은 원동샤프트에 맞물림되고, 타단의 연동휠은 피동샤프트에 맞물림 되어 원동샤프트와 피동샤프트의 회전작동이 연동되도록 하는 보조샤프트를 포함하여 구성되도록 함으로써 원동샤프트와 피동샤프트의 회전력 전달이 이중으로 이루어지도록 하여 조향이 정밀하고 정확하게 이루어지도록 하고, 원동샤프트의 조향력을 피동샤프트로 전달하기 위한 슬라이딩 연결부위의 누락,이탈,파손 등이 발생하더라도 조향 기능을 상실하지 않도록 하여 운전자의 안정성을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

차량 조향장치용 인텀샤프트{interm shaft for steering device of vehicle}

본 고안은 차량 조향장치용 인텀샤프트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인텀샤프트의 구조개선을 통하여 반복적인 조향에 따른 내구성을 확보하고, 안정적인 조향 작동이 이루어지도록 한 차량 조향장치용 인텀샤프트에 관한 것이다.

차량에 장착되는 조향장치는 운전석의 스티어링 휠(핸들)을 회전시키고 각 링크기구를 움직여 좌우 바퀴의 방향을 바꾸어 차량의 주행방향을 제어할 수 있도록 하는 장치로, 조향장치는 조향 장치는 차량 내부에 위치하여 운전자가 조작하여 조향력을 발생하는 스티어링 휠(steering wheel), 스티어링 휠의 회전력으로 회전되며 스티어링 휠의 각도를 조절할 수 있는 스티어링 컬럼(steering column), 기어 물림으로 회전운동을 수평운동으로 변환하여 차량의 바퀴를 조향하는 스티어링 기어(steering gear), 그리고 스티어링 컬럼과 스티어링 기어를 연결하여 회전력을 전달하는 동시에 차량의 충돌 시 충격을 흡수하는 인텀 샤프트(interm shaft, 또는 intermediate shaft)를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 조향장치의 구성 중 인텀 샤프트는 차량의 충돌시 운전자가 관성에 의해 스티어링 휠에 부딪혔을 경우에 스티어링 칼럼이 이 충돌에너지를 흡수하여 운전자의 부상을 최소화하기 위하여 구비되는 보호수단으로, 근래에는 샤프트의 길이가 축 방향으로 압축되어 변형 가능하게 구비되어 충격을 흡수하는 구조의 인텀 샤프트가 제공된다.

예시적으로, 종래의 인텀 샤프트 중에는 슬라이딩 타입의 인텀 샤프트가 있는데, 이는 스티어링 휠 측에 구비되는 원동샤프트, 스티어링 기어 측에 구비되는 피동샤프트, 그리고 슬라이딩 부재 등으로 구성될 수 있다. 원동샤프트의 중앙에는 선단이 개방된 중공이 형성되고, 피동샤프트는 원동샤프트의 선단으로부터 중공에 삽입된다. 또한 피동샤프트가 원동샤프트의 중공에 길이방향으로 슬라이딩하여 이동될 수 있도록 피동샤프트의 외주면과 원동샤프트의 내주면의 사이에 슬라이딩 부재가 삽입된다. 이 슬라이딩 부재는 원동샤프트와 피동샤프트 간에 동력이 전달될 수 있도록 원동샤프트와 피동샤프트에 각각 맞물리게 형성되어 있어, 운전자가 스티어링 휠을 회전시킬 때 스티어링 컬럼에서 전달되는 회전력이 스티어링 기어로 전달되도록 한다.

그런데 이러한 종래 차량 조향장치용 인텀샤프트는 오직 슬라이딩 부재에 의해서만 조향력을 전달하기 때문에 내구성이 매우 떨어지고, 이로 인하여 장기간 사용시 원동샤프트와 피동샤프트와 슬라이딩 부재가 결속되어 있는 부분에서 누락,이탈, 파손 등의 이유로 유격이 발생하면 조량력을 상실하게 되는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 종래 차량 조향장치용 인텀샤프트의 결합구조는 더스트캡이 원동샤프트의 선단에 결합되어 슬라이딩부재가 내장된 공간으로 이물질이 유입되지 않게 함과 동시에 슬라이딩 부재가 이탈되지 않게 구비되는 것으로, 충격 발생 시 더스트캡이 파손되거나 분리될 우려가 있어 안전성을 담보하지 못하는 문제가 있다.

KR 101010827 B1

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원동샤프트와 피동샤프트의 회전력 전달이 이중으로 이루어지도록 하여 조향이 정밀하고 정확하게 이루어지도록 하고, 원동샤프트의 조향력을 피동샤프트로 전달하기 위한 슬라이딩 연결부위의 누락,이탈,파손 등이 발생하더라도 조향 기능을 상실하지 않도록 하여 운전자의 안정성을 높일 수 있도록 한 차량 조향장치용 인텀샤프트를 제공함에 본 고안의 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 고안은, 중공된 관형상으로 이루어지고 내주면에 체결홈이 형성되는 원동샤프트와, 상기 원동샤프트에 일부분이 삽입되고 외주면에 원동샤프트의 체결홈에 대응되게 맞물림홈이 형성되는 피동샤프트와, 상기 원동샤프트와 피동샤프트의 회전작동이 연동되면서 원동샤프트와 피동샤프트가 축선방향으로 직선이동 가능하게 하기 위하여 원동샤프트와 피동샤프트의 이격된 사이에 삽입되되 체결홈과 맞물림홈에 맞물리게 볼베어링이 장착된 슬라이딩부재와, 양단에 연동휠이 형성되어 일단의 연동휠은 원동샤프트에 맞물림되고, 타단의 연동휠은 피동샤프트에 맞물림 되어 원동샤프트와 피동샤프트의 회전작동이 연동되도록 하는 보조샤프트를 포함하여 구성되도록 한 것이다.

또한, 상기 원동샤프트의 내주면에는 내입 형성된 홈테를 마련하여 상기 슬라이딩부재가 걸려 이탈되지 않고 슬라이딩부재의 왕복구간을 제한하도록 와이어링을 끼워 조립되도록 함으로써 원동샤프트와 피동샤프트에 의하여 와이어링이 이탈되지 않도록 조립하고, 그 와이어링에는 링의 일부를 절개하여 탄성 변형이 가능하게 구비하여 피동샤프트를 원동샤프트에 삽입한 상태에서 와이어링을 이용하여 최종 조립이 이루어지도록 한 것이다.

본 고안의 차량 조향장치용 인텀샤프트에 의하면, 원동샤프트와 피동샤프트의 조향력을 전달하는 구조가 이중 구조로 되어 있어 토크 전달시 국부영역에 하중이 집중적으로 가해지지 않고 하중이 분산되므로 변형량이 낮아지고 강성이 증가하게 되므로 인텀샤프트의 내구성과 강건성을 향상시킬 수 있고, 슬라이딩 연결부위의 누락,이탈,파손이 발생하여 주 조향이 상실하더라도 보조 조향구조에 의하여 조향력을 전달할 수 있어 운전자의 안전성을 확보할 수 있고, 특히 1차적인 회전 토크 전달력이 망실되는 상황에서도 2차적으로 보조 토크 전달력을 가동함으로써 최소한 각실로 회피 주행할 수 있도록 하는 최소위험대응(Minimum Risk Manuever)기능을 달성하는 등 극악 조건을 모사한 주행 환경을 보장하기 위한 고신뢰성 기술을 구현하게 되는 매우 뛰어난 효과가 있다.

또한, 슬라이딩부재와 보조샤프트에 의하여 이중 구조로 조향력이 전달되고 그 맞물림 형태를 서로 상이하게 구현하여 각각에서 허용되는 공차가 상호보완되도록 함으로써 토크 전달시 공차를 최소화하고 유격이 발생하지 않도록 하여 정밀한 조향조작이 가능하게 된다.

또한, 원동샤프트의 내주면에 조립되어 원동샤프트의 내주면과 피동샤프트의 외주면에 의하여 가압 고정되는 와이어링에 의하여 견고하게 조립되므로 슬라이딩 연결부위의 누락,이탈,파손 가능성을 현저히 줄여 안정적인 조향이 가능하고, 와이어링을 이용하여 원동샤프트와 피동샤프트를 최종 결합하는 구조이므로 조립이 간소화되며, 조립을 순차적으로 간편하게 수행할 수 있어 조립공정에서의 작업성 향상 및 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 고안의 인텀샤프트의 외관 사시도
도 2는 본 고안의 인텀샤프트의 조립구조를 나타낸 부분 절개 사시도
도 3은 본 고안의 인텀샤프트의 조립 단면도
도 4는 본 고안의 인텀샤프트의 분해 사시도
도 5는 본 고안의 원동샤프트에 피동샤프트가 조립되는 구조를 나타낸 단면도
도 6은 본 고안의 보조샤프트와 원동샤프트의 다른 실시 예에 따른 맞물림 구조를 나타낸 평면도

이하, 본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

본 고안은 스티어링 컬럼의 축 방향으로 슬라이딩 작동이 이루어지면서도 조향력을 유지하도록 하여 차량 충돌 시 충격을 흡수하는 인텀샤프트의 구조를 새롭게 개선한 것으로, 본 고안의 인텀샤프트의 구조는 첨부한 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 차량 조향을 위하여 스티어링 휠을 조향함에 따라 회전력이 발생하는 원동샤프트(100)와, 상기 원동샤프트로부터 회전력을 전달받아 스티어링 기어로 회전력을 전달하는 피동샤프트(200)와, 상기 원동샤프트와 피동샤프트가 동기화되어 회전이 이루어지도록 하기 위한 슬라이딩부재(300) 및 보조샤프트(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 원동샤프트(100)는 인텀샤프트를 구성하는 부속 중에서 스티어링 휠 측에 연결되어 운전자가 스티어링 휠을 조작할 때 회전력이 발생하는 것으로, 중공된 관형상으로 마련될 수 있으며, 원동샤프트의 중공된 내측으로 피동샤프트(200)의 일부가 삽입되어 원동샤프트와 피동샤프트가 상호 축선 방향으로 상대 이동이 가능하게 결합될 수 있다.

이때, 원동샤프트(100)의 내면에는 체결홈(120)이 구비되고 피동샤프트(200)의 외면에는 맞물림홈(220)이 구비되어 슬라이딩부재(300)와 맞물려 조립되도록 구비될 수 있다.

상기 체결홈(120)은 원동샤프트의 내주면 둘레를 따라서 복수로 구비될 수 있고, 상기 맞물림홈(220)은 피동샤프트의 외주면 둘레를 따라서 복수로 구비될 수 있으며, 이 체결홈과 맞물림홈들은 내주면 또는 외주면 둘레를 따라서 복수로 배열될 때 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다.

여기서 체결홈(120)과 맞물림홈(220)은 그 단면이 반원형으로 파인 형상으로 이루어질 수 있으며, 원동샤프트와 피동샤프트의 길이방향과 수평으로 홈이 형성되어 축선방향을 따라서 상호 상대 이동이 가능하도록 되며, 그 길이는 원동샤프트와 피동샤프트의 슬라이드 작동이 가능한 한 범위를 수용할 수 있도록 길게 형성될 수 있다.

또한, 슬라이딩부재(300)는 슬리브몸체(310)에 베어링이 장착되어 원동샤프트의 내면과 피동샤프트의 외면 사이에 이격된 공간에 삽입되어 원동샤프트와 피동샤프트의 축선방향 슬라이드 이동이 가능하면서도 회전력을 전달할 수 있도록 구비될 수 있다.

이때, 슬리브몸체(310)에 형성되는 베어링은 슬리브몸체의 둘레를 따라서 복수의 볼베어링(320)이 등간격으로 배치될 수 있으며, 이 볼베어링(320)은 상기 원동샤프트와 피동샤프트의 체결홈 및 맞물림홈과 대응되게 구비되어 회전력 전달은 물론, 원동샤프트와 피동샤프트의 축선 방향 직선이동이 가능하게 결합될 수 있다.

상기 보조샤프트(400)는 원동샤프트와 피동샤프트의 회전작동이 연동되도록 하는 2차 조향수단으로, 일측 단부는 원동샤프트와 맞물려 연결되고 타측 단부는 피동샤프트와 맞물리게 연결되어 슬라이딩부재(300)에 의한 회전력 전달을 보조하는 역할을 수행하게 된다.

즉, 원동샤프트에 회전력에 대한 변위값이 발생할 때 슬라이딩부재(300)를 매개로 하여 원동샤프트와 피동샤프트가 일체로 회전하는데, 이때 보조샤프트를 매개로 회전력 전달을 보조함으로써 회전력 전달 부위에서의 하중을 분산시켜 내구성을 향상시킬 수 있게 됨은 물론, 이중 조향으로 인하여 정밀한 조향이 가능하게 된다.

이를 위하여 보조샤프트(400)는 양단에 연동휠(440)을 형성하여 일단의 연동휠은 원동샤프트에 맞물림되도록 하고, 타단의 연동휠은 피동샤프트에 맞물림 되도록 하여 원동샤프트와 피동샤프트의 회전작동이 연동되도록 할 수 있다.

이렇게 보조샤프트와 원동샤프트 및 피동샤프트가 연동되도록 하기 위한 구조로써, 도 4에 도시된 바와 같이 연동휠(440)의 외주면 둘레를 따라서 치산(442)을 형성하고, 상기 원동샤프트(100)와 피동샤프트(200)에는 보조샤프트의 연동휠이 삽입되도록 중공부(140,240)를 형성하면서 그 중공부의 내주면에는 연동휠의 치산에 대응하게 내치(142,242)를 형성하여 맞물림 고정되어 원동샤프트와 피동샤프트와 보조샤프트의 회전작동이 연동되도록 할 수 있다.

이러한 보조샤프트와 원동샤프트 및 피동샤프트의 결합에 대한 형상을 적절한 조향력 안에서 변경실시 가능한 것으로, 일례로 도 6에 도시된 바와 같이 상기 보조샤프트(400)는 연동휠(440)의 외주면 둘레를 따라서 다각형 돌부(444)를 형성하고, 상기 원동샤프트(100)와 피동샤프트(200)에는 보조샤프트의 연동휠이 삽입되도록 중공부(140,240)를 형성하면서 그 중공부의 내주면에는 연동휠의 다각형 돌부에 대응하게 다각형 홈(144,244)을 형성하여 맞물림 고정되어 원동샤프트와 피동샤프트와 보조샤프트의 회전작동이 연동되도록 구비될 수 있다.

그리고 이렇게 원동샤프트와 피동샤프트에 맞물리게 보조샤프트(400)가 구비됨에 있어서, 원동샤프트와 피동샤프트 간 축선방향 직선이동을 위하여 보조샤프트의 일측 단부는 원동샤프트 또는 피동샤프트 중 어느 하나에 고정되고, 타측 단부는 다른 하나에 슬라이딩 작동 가능하게 구비될 수 있다.

즉, 본 고안의 도면을 참조하면, 보조샤프트(400)의 일단의 연동휠이 원동샤프트의 중공부에 고정되고, 타단의 연동휠은 피동샤프트의 중공부에 축선방향으로 슬라이딩 작동 가능하게 삽입되어 보조샤프트의 일단이 원동샤프트에 고정된 상태에서 피동샤프트가 자유롭게 직선 이동가능하게 구비되면서도 연동휠에 형성된 맞물림 수단에 의하여 회전력이 전달되도록 할 수 있다.

이때, 상기 원동샤프트(100)의 중공부(140)에 보조샤프트(400)의 연동휠(440)이 고정되는 구조는, 중공부에 연동휠이 압입 고정되도록 하거나, 코킹하여 고정할 수 있으며, 또는 별도의 체결수단을 이용하여 공회전이 발생하지 않도록 체결 고정할 수 있다.

한편, 상기 원동샤프트(100)에는 피동샤프트와 슬라이딩부재를 원동샤프트의 중공부에 삽입한 상태에서 슬라이딩부재가 이탈되지 않도록 하기 위하여 원동샤프트의 내주면에 와이어링(500)이 장착될 수 있다.

상기 와이어링은 피동샤프트에 슬라이딩부재를 먼저 결합한 상태에서 피동샤프트를 원동샤프트에 끼워 최종 조립마감을 수행할 수 있도록 하기 위한 것으로, 이 와이어링(500)에 의하여 슬라이딩부재(300)가 걸려 이탈되지 않고 슬라이딩부재의 왕복구간을 제한할 수 있게 된다.

이를 위하여 상기 원동샤프트(100)의 내주면에는 와이어링을 압입 체결할 수 있도록 내입 형성된 홈테(110) 및 그 홈테로의 와이어링의 진입유도를 위한 경사면(112)이 구비될 수 있다.

그리고 상기 와이어링(500)은 피동샤프트가 원동샤프트에 삽입된 상태에서 와이어링을 벌려 탄성 변형이 가능하게 링의 일부에 절개부(520)가 형성될 수 있다.

따라서 도 5에 도시된 바와 같이 피동샤프트(200)에 슬라이딩부재(300)를 먼저 조립한 후, 피동샤프트를 원동샤프트(100)의 중공된 내측으로 삽입하고 최종적으로 와이어링(500)을 벌려서 피동샤프트에 끼워 원동샤프트의 중공된 내측으로 밀어 넣어 조립을 완료할 수 있으므로 인텀샤프트의 조립구조가 간소화되고 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있게 됨은 물론, 주행시 1차적인 회전 토크 전달력이 망실되는 상황에서도 2차적으로 보조 토크 전달력을 가동함으로써 최소한 갓길로 회피 주행할 수 있도록 하는 최소위험대응(Minimum Risk Manuever)이 가능하다.

또한, 상기 피동샤프트에는 피동샤프트에 슬라이딩부재를 먼저 결합한 후 원동샤프트에 피동샤프트를 삽입할 때 슬라이딩부재가 이탈되지 않도록 피동샤프트의 선단 둘레에 홈테(210)를 형성하고, 그 홈테에 탄성 변형 가능하게 구비되는 체결링(600)을 장착할 수 있으며, 또한 이 체결링(600)에 의하여 원동샤프트와 피동샤프트와 슬라이딩부재가 결합된 상태에서 슬라이딩 부재의 왕복구간을 제한할 수 있게 된다.

이상, 본 고안에 따른 차량 조향장치용 인텀샤프트의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 고안의 실시예가 반드시 상술한 바람직한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다 그러므로, 본 고안의 진정한 권리범위는 후술하는 청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

100: 원동샤프트 110: 홈테
120: 체결홈 140: 중공부
200: 피동샤프트 210: 홈테
220: 맞물림홈 240: 중공부
300: 슬라이딩부재 310: 슬리브몸체
320: 볼베어링
400: 보조샤프트 440: 연동휠
500: 와이어링
600: 체결링

Claims (5)

1. 중공된 관형상으로 이루어지고 내주면에 체결홈(120)이 형성되는 원동샤프트(100);
   상기 원동샤프트에 일부분이 삽입되고 외주면에 원동샤프트의 체결홈에 대응되게 맞물림홈(220)이 형성되는 피동샤프트(200);
   상기 원동샤프트와 피동샤프트의 회전작동이 연동되면서 원동샤프트(100)와 피동샤프트(200)가 축선방향으로 직선이동 가능하게 하기 위하여 원동샤프트와 피동샤프트의 이격된 사이에 삽입되되 체결홈과 맞물림홈에 맞물리게 볼베어링(320)이 장착된 슬라이딩부재(300);
   양단에 연동휠(440)이 형성되어 일단의 연동휠은 원동샤프트에 맞물림되고, 타단의 연동휠은 피동샤프트에 맞물림 되어 원동샤프트와 피동샤프트의 회전작동이 연동되도록 하는 보조샤프트(400);
   상기 슬라이딩부재가 걸려 이탈되지 않고 슬라이딩부재의 왕복구간을 제한하기 위하여 원동샤프트의 내주면에 장착되는 와이어링(500);
   을 포함하고,
   상기 원동샤프트(100)의 내주면에는 와이어링을 압입 체결할 수 있도록 내입 형성된 홈테(110) 및 그 홈테로의 와이어링의 진입유도를 위한 경사면(112)이 구비되고,
   상기 와이어링(500)은 피동샤프트가 원동샤프트에 삽입된 상태에서 와이어링을 벌려 탄성 변형이 가능하게 링의 일부에 절개부(520)가 형성되어 와이어링(500)을 벌려서 피동샤프트에 끼워 원동샤프트의 중공된 내측으로 밀어 넣어 조립할 수 있게 됨을 특징으로 하는 차량 조향장치용 인텀샤프트.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 보조샤프트(400)는 연동휠(440)의 외주면 둘레를 따라서 치산(442)이 형성되고,
   상기 원동샤프트(100)와 피동샤프트(200)에는 보조샤프트의 연동휠이 삽입되도록 중공부(140,240)가 형성되고 그 중공부의 내주면에는 연동휠의 치산에 대응하게 내치(142,242)가 형성되어 맞물림 고정되어 원동샤프트와 피동샤프트와 보조샤프트의 회전작동이 연동됨을 특징으로 하는 차량 조향장치용 인텀샤프트.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 보조샤프트(400)는 연동휠(440)의 외주면 둘레를 따라서 다각형 돌부(444)가 형성되고,
   상기 원동샤프트(100)와 피동샤프트(200)에는 보조샤프트의 연동휠이 삽입되도록 중공부(140,240)가 형성되고 그 중공부의 내주면에는 연동휠의 다각형 돌부에 대응하게 다각형 홈(144,244)이 형성되어 맞물림 고정되어 원동샤프트와 피동샤프트와 보조샤프트의 회전작동이 연동됨을 특징으로 하는 차량 조향장치용 인텀샤프트.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 보조샤프트(400)는 일단의 연동휠이 원동샤프트의 중공부에 압입 또는 코킹하여 고정되고, 타단의 연동휠은 피동샤프트의 중공부에 축선방향으로 슬라이딩 작동 가능하게 삽입된 것을 특징으로 하는 차량 조향장치용 인텀샤프트.
5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 피동샤프트는 피동샤프트에 슬라이딩부재를 먼저 결합한 후 원동샤프트에 피동샤프트를 삽입할 때 슬라이딩부재가 이탈되지 않도록 하고, 원동샤프트와 피동샤프트와 슬라이딩부재가 결합된 상태에서는 슬라이딩 부재의 왕복구간을 제한할 수 있도록 원동샤프트에 삽입되는 피동샤프트의 선단 둘레에 홈테(210)가 형성되고, 그 홈테에 탄성 변형 가능하게 구비되는 체결링(600)이 장착된 것을 특징으로 하는 차량 조향장치용 인텀샤프트.
   

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