KR20060104385A

KR20060104385A - 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트

Info

Publication number: KR20060104385A
Application number: KR1020050026513A
Authority: KR
Inventors: 박영대; 이청신; 배성훈
Original assignee: 한국델파이주식회사
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-10-09

Abstract

본 발명은 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트에 관한 것으로서, 스티어링용 타이어 휠과 연결되는 타이로드와; 타이로드의 일단에 형성된 스터드볼과; 볼을 감쌀 수 있도록 그 외부측에 마련되는 볼시트와; 및 볼시트가 내부에 삽입될 수 있도록 일측이 개구 형성되고, 타측에는 댐퍼를 구비한 나사부가 형성된 볼하우징;을 구비한 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트에 있어서, 볼하우징과 스터드볼 사이에 볼을 구비하여 볼하우징에는 스터드볼과 구면접촉하여 그 사이의 마찰을 저감시킬 수 있는 충격흡수수단이 마련됨으로써, 차륜으로부터 전달되는 충격에 의한 요동토크 및 회전토크를 저감시킬 수 있으며, 그와 동시에 내구성 및 강성을 높일 수 있는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트에 관한 것이다.

타이로드, 스터드볼, 볼하우징, 볼시트

Description

차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트{Inner Ball Joint of a Steering System for a Vehicle}

도 1은 종래 기술에 따른 이너볼 조인트의 설치상태를 나타내는 측단면도이다.

도 2는 도 1의 "A"를 확대하여 나타내는 종래 기술에 따른 이너볼 조인트를 나타내는 측단면도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 이너볼 조인트의 분리상태를 나타내는 측단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 이너볼 조인트의 설치상태를 나타내는 측단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 이너볼 조인트의 분리상태를 나타내는 측단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 댐퍼를 나타내는 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 타이로드 11 : 스터드볼

13 : 구면홈 20 : 볼시트

30 : 볼하우징 40 : 이너볼 조인트

50 : 볼 60 : 댐퍼

70 : 댐퍼 조립부

일반적으로 차량용 스티어링 시스템은 운전석에 마련된 스티어링 휠과, 이 스티어링 휠의 하부에 연결되는 스티어링 샤프트와, 이 스티어링 샤프트의 하단에 교축되도록 설치되어 스티어링 샤프트를 통해 전달되는 회전운동력을 차량 좌,우측으로의 직선운동력으로 전환시키는 기어박스 등을 구비하여 마련된다.

한편, 중공으로 마련된 기어박스의 내부에는 좌,우측 방향으로 슬라이딩 가능하도록 랙바가 설치되고, 이 랙바의 양단측에는 이너볼조인트(Inner Ball Joint)를 개재하여 타이로드가 설치된다.

도 1은 이러한 종래의 기어박스와 이의 양단에 마련되는 이너볼 조인트의 설치상태를 나타내는 측단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 기어박스의 외형을 이루는 중공의 랙하우징(100) 내부에는 이의 좌,우 외측으로 연장 형성되어 축방향으로 이동 가능하도록 랙바(rack bar, 200)가 설치된다.

그리고, 랙바(200)의 양단에는 타이로드(300)와 타이로드 엔드(400)가 연결 설치되고, 이 타이로드 엔드(400)에는 미도시된 스티어링용 타이어 휠이 연결된다.

특히, 랙바(200)와 타이로드(300)의 사이는 축방향으로 동력을 전달함과 더불어 요동운동 및 회전운동이 가능하도록 이너볼 조인트(310)를 개재하여 연결된다.

도 2 및 도 3은 이러한 이너볼 조인트를 나타내는 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 이너볼 조인트(310)는 볼하우징(311)과 그 내부에 마련되는 볼시트(313) 그리고 스터드볼(315)을 구비하여 마련된다.

먼저, 볼하우징(311)은 단조용 강으로 마련되는 것으로서, 일측에는 랙바(200)와 연결될 수 있도록 원봉의 외주면에 나사가 형성되고, 타측에는 이와 일체로 마련되며 일방이 개구된 대략 구형상의 공간을 형성한다.

다음, 볼하우징(311)의 내부에 삽입 설치되는 볼시트(313)는 금속재인 볼하 우징(311)과 스터드볼(315)의 직접적인 마찰을 방지할 수 있도록 설치되는 플라스틱 사출물로서, 볼하우징(311)의 내부면에 대응되는 형상으로 마련되고, 내부면은 중공으로 마련된다.

한편, 스터드볼(315)은 강 소재로 마련된 타이로드(300)의 일단에 이와 일체로 형성되며, 이를 기준으로 타이로드(300)가 상대운동을 하는데, 스터드볼(315)의 구중심으로 일정각도 내에서 회전하는 것을 요동운동이라 하고, 타이로드(300)의 축중심으로 360°회전하는 것을 회전운동이라 한다.

이러한 종래의 이너볼 조인트(310)는, 볼하우징(311)의 내부에 볼시트(313)를 삽입하고, 볼시트(313)의 내부에 스터드볼(315)을 삽입한 후 개구된 볼하우징(311)의 입구를 중심측으로 코킹가공하여 소성변형시킴으로써 그 내부에 설치된 스터드볼(315)과 볼시트(313)를 고정시키게 된다.

이때, 볼시트(313)와 그 내부에 설치되는 스터드볼(313)이 서로 면접촉하여 회전토크와 요동토크를 결정하게 되므로, 코킹가공의 정도에 따라 회전토크와 요동토크가 함께 높아지거나 낮아지게 되고, 이를 조절하여 일정한 범위의 규격내에서 사용자의 요구에 맞추게 된다.

그러나, 이러한 종래의 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트는, 조립시 내구성 및 강성을 우수하게 하기 위하여 볼하우징의 코킹력을 증대시키게되는데, 이때, 회전토크 및 요동토크가 커져 원활한 회전운동 및 요동운동이 이루어지지 않을 뿐만 아니라, 차륜으로부터 전달되어 오는 지면의 충격을 운전자에게 전달하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 볼하우징과 스터드볼 사이에 볼을 구비하여 볼하우징에는 스터드볼과 구면접촉하여 그 사이의 마찰을 저감시킬 수 있는 충격흡수수단이 마련됨으로써, 차륜으로부터 전달되는 충격에 의한 요동토크 및 회전토크를 저감시킬 수 있으며, 그와 동시에 내구성 및 강성을 높일 수 있는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트는, 스티어링용 타이어 휠과 연결되는 타이로드와; 상기 타이로드의 일단에 형성된 스터드볼과; 상기 볼을 감쌀 수 있도록 그 외부측에 마련되는 볼시트와; 및 상기 볼시트가 내부에 삽입될 수 있도록 일측이 개구 형성되고, 타측에는 댐퍼를 구비한 나사부가 형성된 볼하우징;을 구비한 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트에 있어서, 상기 볼하우징과 상기 스터드볼 사이에 볼을 구비하여 상기 볼하우징에는 상기 스터드볼과 구면접촉하여 그 사이의 마찰을 저감시킬 수 있는 충격흡수수단이 마련된 것을 특징으로 한다.

그리고, 충격흡수수단은 볼하우징의 일측 중심부에 탄성스프링이 삽입가능한 소정깊이의 홈이 형성되어, 홈에 탄성스프링을 삽입하여, 볼에 대응하는 형상인 구 면홈을 타이로드의 스터드볼에 형성하고, 구면홈과 탄성스프링 사이에 볼을 구비한 후, 볼시트와 볼하우징 간의 사이를 그리스를 채워넣음으로써 마련되는 것을 특징으로 한다.

이때, 볼의 크기는 홈의 입구부위의 면적에 따라 가변 가능하며, 볼시트는 내부면은 중공이며 반구형상인 것이 특징이다.

또한, 댐퍼는 중공의 링으로서, 중심측 내부에는 다수개의 안착홈이 형성되고, 안착홈에 대응되는 형상으로 구비되는 댐퍼조립부와 조립됨으로써 볼하우징의 나사부 외측으로 안착되도록 더 구비하는 것이 특징이다..

그리고, 타이로드의 중간단 외부에 부트체결성을 향상시키도록 "V"홈 형상의 부트체결부가 더 형성되는 것이 특징이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 이너볼 조인트는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 이너볼 조인트(40)는, 두 개의 축을 절곡 가능하게 연결 설치하는 것으로서, 일측에는 볼하우징(160)이 마련되고 타측에는 스터드볼(11)이 마련된다.

상기 볼하우징(30)은 단조용 강으로 마련되는 것으로서, 일측에는 일방이 개구된 대략 구형상의 공간을 형성하며, 타측에는 랙바(미도시)와 연결될 수 있도록 원봉의 외주면에 댐퍼(60)가 구비되는 나사부(33)가 형성된다.

그리고, 상기 볼하우징(30)의 내부에 삽입 설치되는 볼시트(20)는 금속재인 볼하우징(30)과 스터드볼(11)의 직접적인 마찰을 방지할 수 있도록 설치되는 플라스틱 사출물로서, 볼하우징(30)의 내부면에 대응되는 형상으로 마련되고, 내부면은 중공으로 마련된다.

또한, 상기 스터드볼(11)은 강(steel) 소재로 마련된 타이로드(10)의 일단에 이와 일체로 형성되며, 이를 기준으로 타이로드(10)가 상대운동을 하는데, 상기 스터드볼(11)의 구중심으로 일정각도내에서 회전하는 것을 요동운동이라하고, 타이로드(10)의 축중심으로 360°회전하는 것을 회전운동이라 한다.

한편, 본 발명에서는 상기 볼하우징(30)과 상기 스터드볼(11) 사이에 볼(50)을 구비하여 상기 볼하우징(30)에는 상기 스터드볼(11)과 구면접촉하여 그 사이의 마찰을 저감시킬 수 있는 충격흡수수단이 마련되는 것을 특징으로 한다.

상기 충격흡수수단은 상기 볼하우징(30)의 일측 중심부에 탄성스프링(51)이 삽입가능한 소정깊이의 홈(31)이 형성되어, 상기 홈(31)에 탄성스프링(51)을 삽입한다.

그리고, 상기 볼(50)에 대응하는 형상인 구면홈(13)을 상기 타이로드(10)의 스터드볼(11)의 일측 중앙에 형성하고, 상기 구면홈(13)과 상기 탄성스프링(51) 사이에 상기 볼(50)을 구비한 후, 상기 볼시트(20)와 상기 볼하우징(30) 간의 사이에 그리스(grease)를 채워넣음으로써 스터드볼(11)과 볼(50)이 구면접촉하여 그 사이의 마찰저항을 감소키고, 이로 인해 제품의 강성 및 내구성이 향상된다.

이때, 상기 볼(50)의 크기는 상기 홈(31)의 입구부위의 면적에 따라 가변적일 수 있으며, 상기 볼시트(20)는 상기 볼하우징(30)의 개구부로부터 내부면은 중 공이며 반구형상인 것이 바람직하다.

이는 상기 볼하우징(30), 스터드볼(11), 그리고 볼(50) 사이가 구면접촉에 의한 상기 타이로드(10)의 회전운동 및 요동운동이 충분하게 이뤄질 수 있도록 하기 위해서 상기 볼시트(20)와 볼하우징(30) 사이의 공간에 충분한 양의 그리스를 채워넣을 수 있도록 하기 위한 것이다.

한편, 상기 볼하우징(30)은 단조용 강으로 마련되는 것으로서, 일측에는 일방이 개구된 대략 구형상의 공간을 형성하며, 타측에는 랙바(미도시)와 연결될 수 있도록 원봉의 외주면에 댐퍼(60)가 구비되는 나사부(33)가 형성된다.

상기 댐퍼(60)는 도 6에 도시된 바와 같이, 중공의 링으로서 중심측 내부에는 다수개의 안착홈(61)이 형성되고, 상기 안착홈(61)에 대응되는 형상으로 구비되는 댐퍼조립부(70)와 조립됨으로써 상기 볼하우징(30)의 나사부(33) 외측으로 안착되도록 더 구비함으로써, 종래의 댐퍼(미도시)는 볼하우징(30)을 감싸는 방식으로 감싸는 부분의 형상은 불필용한 부분으로 부피 및 재료가 많이 소요되는 조립성 향상에 의한 생산성 향상과 재료의 부피 감소로 재료비 절감 효과가 있다.

또한, 상기 타이로드(10)의 중간단 외부에 형성된 부트체결부(15)는 부트체결성을 향상시키도록 "V"홈의 형상으로 형성되는 것이 특징이다.

이는 종래의 부트 실링(boot sealing)을 위한 스틸밴드와 클립 등의 부품외에 상기 타이로드(10)의 부트체결부(15)에 "V"홈을 더 형성함으로써 부트 내에 이물질의 유입을 미연에 방지할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트는, 볼하우징(30)의 일측 중심부에 탄성스프링(51)이 삽입가능한 소정깊이의 홈(31)이 형성되어, 홈(31)에 탄성스프링(51)을 삽입하여, 볼(50)에 대응하는 형상인 구면홈(13)을 타이로드(10)의 스터드볼(11)에 형성하고, 구면홈(13)과 탄성스프링(51) 사이에 볼(50)을 구비한 후, 볼시트(20)와 상기 볼하우징(30) 간의 사이를 그리스를 채워넣음으로써 마련되는 충격흡수수단을 구비함으로써 차륜으로부터 전달되는 충격에 의한 요동토크 및 회전토크를 저감시킬 수 있으며, 그와 동시에 내구성 및 강성을 높일 수 있게 되는 이점이 있다.

그리고, 중공의 링으로서, 중심측 내부에는 다수개의 안착홈(61)이 형성되는 댐퍼(60)와 안착홈(61)에 대응되는 형상으로 구비되는 댐퍼조립부(70)가 조립됨으로써 조립성 향상에 의한 생산성 향상과 부피 감소로 재료비 절감의 효과가 있다.

또한, 상기 타이로드(10)의 중간단 외부에 형성된 부트체결부(15)에는 부트체결성을 향상시키도록 "V"홈이 형성됨으로써, 이물질의 유입을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

상기 타이로드(10)의 중간단 외부에 부트체결성을 향상시키도록 "V"홈 형상의 부트체결부(15)가 더 형성됨으로써, 또한 이물질의 유입을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

그리고, 상기 부트체결부(15)의 형상에 대응되는 형상을 부트 내에 더 형성할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트는, 볼하우징의 일측 중심부에 탄성스프링이 삽입가능한 소정깊이의 홈이 형성되어, 홈에 탄성스프링을 삽입하여, 볼에 대응하는 형상인 구면홈을 타이로드의 스터드볼에 형성하고, 구면홈과 탄성스프링 사이에 볼을 구비한 후, 볼시트와 상기 볼하우징 간의 사이를 그리스를 채워넣음으로써 마련되는 충격흡수수단을 구비함으로써 차륜으로부터 전달되는 충격에 의한 요동토크 및 회전토크를 저감시킬 수 있으며, 그와 동시에 내구성 및 강성을 높일 수 있게 되는 이점이 있다.

Claims

스티어링용 타이어 휠과 연결되는 타이로드(10)와; 상기 타이로드(10)의 일단에 형성된 스터드볼(11)과; 상기 볼(11)을 감쌀 수 있도록 그 외부측에 마련되는 볼시트(20)와; 및 상기 볼시트(20)가 내부에 삽입될 수 있도록 일측이 개구 형성되고, 타측에는 댐퍼(60)를 구비한 나사부(33)가 형성된 볼하우징(30);을 구비한 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트(40)에 있어서,

상기 볼하우징(30)과 상기 스터드볼(11) 사이에 볼(50)을 구비하여 상기 볼하우징(30)에는 상기 스터드볼(11)과 구면접촉하여 그 사이의 마찰을 저감시킬 수 있는 충격흡수수단이 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트.
제1항에 있어서, 상기 충격흡수수단은 상기 볼하우징(30)의 일측 중심부에 탄성스프링(51)이 삽입가능한 소정깊이의 홈(31)이 형성되어, 상기 홈(31)에 탄성스프링(51)을 삽입하여, 상기 볼(50)에 대응하는 형상인 구면홈(13)을 상기 타이로드(10)의 스터드볼(11)에 형성하고, 상기 구면홈(13)과 상기 탄성스프링(51) 사이에 상기 볼(50)을 구비한 후, 상기 볼시트(20)와 상기 볼하우징(30) 간의 사이를 그리스를 채워넣음으로써 마련되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트.
제2항에 있어서, 상기 볼(50)의 크기는 상기 홈(31)의 입구부위의 면적에 따라 가변적인 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트.
제2항에 있어서, 상기 볼시트(20)는 내부면은 중공이며 반구형상인 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트.
제1항에 있어서, 상기 댐퍼(60)는 중공의 링으로서, 중심측 내부에는 다수개의 안착홈(61)이 형성되고, 상기 안착홈(61)에 대응되는 형상으로 구비되는 댐퍼조립부(70)와 조립됨으로써 상기 볼하우징(30)의 나사부(33) 외측으로 안착되도록 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트.
제1항에 있어서, 상기 타이로드(10)의 중간단 외부에 부트체결성을 향상시키도록 "V"홈 형상의 부트체결부(15)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 이너볼 조인트.