KR20080102454A - 차량 동력 조향 장치의 토션 바 압입 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 동력 조향 장치의 토션 바 압입 구조에 관한 것으로, 조향 컬럼에 결합된 인풋 샤프트(2)와, 비틀리면서 스풀을 회전시켜 컨트롤밸브를 통해 기어박스 내 오일을 순환시키는 토션바(3)가 서로 압입 결합될 때, 인풋 샤프트(2)와 토션바(3)간 접촉 표면 거칠기 차이를 이용해 마찰력을 강화시킴과 더불어, 압입 후 토션바(3)의 변형을 통한 인풋 샤프트(2)와의 밀착력도 강화시켜 핀 홀 가공이 필요 없으면서 인풋 샤프트(2)의 회전 변위 형상등을 방지할 수 있는 특징이 있게 된다.

Description

차량 동력 조향 장치의 토션 바 압입 구조{Torsion bar pressed structure of power steering system in vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 차량 동력 조향 장치의 토션 바 압입 구조의 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 피니언 샤프트 2 : 인풋 샤프트

2a : 압입 홀 3 : 토션 바

4 : 테이퍼 형성 부 5 : 스틸 볼 압입 홀

6 : 스틸 볼

A : 인풋 샤프트 표면 거칠기

B : 토션 바 표면 거칠기

본 발명은 차량 동력 조향 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 동력 조향 장치의 토션 바 압입 구조에 관한 것이다.

일반적으로 동력 조향 장치는 주행 중에 진행방향을 운전자의 임의대로 바꿀 수 있도록 조작함은 물론, 운전자의 조작력을 유압의 힘으로 배력하여 보다 적은 힘으로 차량의 자세변화를 행하게 된다.

이러한 유압식 동력 조향 장치는 조향 휠을 회전시키게 되면, 조향 컬럼을 통해 오일이 순환되는 기어박스가 구동되면서 유압을 이용하여 타이로드를 랙바로 이동시켜, 운전자의 조향 휠 조작에 따른 차륜 방향을 변화시키게 된다.

이와 같이 조향 조작 시 오일이 순환되는 기어박스에는 조향 컬럼의 하단부위를 이루는 인풋 샤프트가, 조향 휠의 조작에 따라 비틀리도록 키를 매개로 고정된 토션 바가 구비되는데, 이러한 토션 바는 비틀림 발생 시 기어 박스내 스풀의 회전을 생성하면서 컨트롤밸브와 유로를 형성하는 작용을 하게 된다.

즉, 조향 휠이 중립상태에 있으면 토션바가 비틀림을 받지 않으므로 기어박스의 스플이 유로를 형성하지 않게 되어 유압이 공급되지 않는 반면, 상기 조향휠이 조타되면 토션바가 비틀림을 받아 기어박스의 스플이 회전되면서 컨트롤밸브와 유로를 형성하게 되고 이에 따라, 오일펌프의 작동과 함께 오일탱크로부터 펌핑된 오일이 컨트롤밸브와 실린더튜브사이의 유압라인을 통해 순환되면서 배력된 힘으로 랙바를 수평 이동시키는 조작력을 경감시켜 타이로드를 통해 차륜을 적은 힘으로 조향하도록 한다.

이와 같이 기어 박스 내 오일을 순환시키는 초기 작동을 형성하는 토션 바는 통상적으로, 인풋 샤프트의 축 방향 중심에 끼워되는 결합 구조를 갖게 되고, 토션 바의 비틀림 발생 시 인풋 샤프트와 토션 바 사이에는 마찰력이 크게 작용하도록 강하게 압입되는 코킹(Calking)방식으로 결합되어진다.

그러나, 인풋 샤프트와 토션 바의 코킹 압입 방식은 핀(Pin)을 이용할 때 발생하는 여러 문제를 갖게 되는데 즉, 핀으로 고정 할 때와 같이 인풋 샤프트의 축 방향으로 토션 바를 코킹하는 경우 토션 바의 위치가 변할 위험이 있고, 코킹 시 가하는 코킹력이 일정하지 않을 경우 불량 발생 위험성이 항시 존재하는 취약성이 있게 된다.

또한, 이러한 인풋 샤프트와 토션 바의 코킹 압입 방식은 코킹 시, 코킹 부위네 대한 변위를 발생시키지 않도록 단단한 지지구조가 요구됨에 따라 양산성이 낮은 취약성도 있게 된다.

이어 더해 이러한 인풋 샤프트와 토션 바의 코킹 압입 방식은 인풋 샤프트의 축 방향으로 토션 바를 압입하기 위한 홀을 가공함에 따라, 핀 드릴링(Drilling) 시 편심이 발생되는 경우 조향 보조력의 좌·우 차이 발생소지가 높고, 이러한 좌·우 차이 발생을 갖는 압입 시에는 차량 쏠림이 일어나면서 복원성도 불량해지는 현상이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 서로 압입되는 인풋 샤프트와 토션 바의 접촉면에 대한 거칠기를 서로 다르게 형성시켜 마찰력을 강화함과 더불어, 인풋 샤프트의 축 방향으로 압입된 토션바를 강제로 확장시켜 인풋 샤프트와 밀착력을 더욱 강화함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량 동력 조향 장치의 토션 바 압입 구조가 조향 휠 조작을 전달받는 조향 컬럼에 결합되어 그 끝단으로 결합된 피니언 샤프트를 회전시키면서, 축 방향으로 압입 홀이 관통된 인풋 샤프트와;

상기 인풋 샤프트의 압입 홀에 접촉되는 축 부위를 경사를 갖도록 하면서, 그 외주면이 거친 표면을 갖는 테이퍼 형성부를 형성하고, 상기 테이퍼 형성부에 대해 축 방향으로 관통된 스틸 볼 압입 홀이 형성되며, 상기 스틸 볼 압입 홀에는 스틸 볼이 강제 압입되어져 테이퍼 형성부를 인풋 샤프트의 압입 홀쪽으로 밀착시키는 형상으로 이루어진 토션 바;

로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 테이퍼 형성부에는 그 외주면에 널링 가공되고, 상기 테이퍼 형성부는 최대 직경 부위가 인풋 샤프트의 압입 홀의 내경보다 큰 직경을 이루는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 동력 조향 장치의 토션 바 압입 구조의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 유압식 동력 조향 장치는 조향 휠 조작을 전달받는 조향 컬럼에 결합되어 회전되는 인풋 샤프트(2)와, 상기 인풋 샤프트(2)의 축 방향으로 압입되면서 피니언 샤프트(1)쪽으로 결합되어, 인풋 샤프트(2)의 회전에 따라 비틀리면서 타이로드를 이동시키는 기어박스내 스풀과 컨트롤밸브를 통해 오일을 순환시키는 토션바(3)를 구비하되,

상기 토션 바(3)는 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)에 접촉되는 축 부위를 미세한 경사를 갖는 테이퍼 형성부(4)를 형성하고,

상기 테이퍼 형성부(4)에는 그 외주면이 거친 표면을 갖도록 널링을 가공한 토션 바 표면 거칠기(B)를 형성하며,

상기 테이퍼 형성부(4)에 대해 축 방향으로 관통된 스틸 볼 압입 홀(5)이 소정 구간 형성되고,

상기 스틸 볼 압입 홀(5)에는 스틸 볼(6)이 강제 압입되어져 테이퍼 형성부(4)를 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)쪽으로 밀착시키는 구조를 갖게 된다.

이때, 상기 토션 바(3)의 테이퍼 형성부(4)가 압입·밀착되는 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)의 내경은, 상기 테이퍼 형성부(4)의 토션 바 표면 거칠기(B)에 비해 매끄러운 인풋 샤프트 표면 거칠기(A)를 갖도록 가공하게 된다.

또한, 상기 테이퍼 형성부(4)는 최대 직경 부위가 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)의 내경보다 큰 직경을 이루어, 압입 완료 후 테이퍼 형성부(4)가 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)에 강하게 밀착되도록 작용하게 된다.

이하 본원 발명을 첨부된 도면을 참조로 작동을 상세히 설명한다.

본원 발명은 유압식 동력 조향 장치의 작동 시 조향 휠을 통해 회전되는 조향 컬럼에 결합된 인풋 샤프트(2)와, 상기 인풋 샤프트(2)의 회전에 따라 비틀리면서 스풀을 회전시켜 컨트롤밸브를 통해 오일을 순환시키는 토션바(3)가 서로 압입 결합될 때, 인풋 샤프트(2)와 토션바(3)간 접촉 표면 거칠기 차이를 이용해 마찰 력을 강화시킴과 더불어, 압입 후 토션바(3)의 변형을 통한 인풋 샤프트(2)와의 밀착력도 강화시켜 핀 홀 가공이 필요 없으면서 인풋 샤프트(2)의 회전 변위 형상등을 방지할 수 있는 특징이 있게 된다.

이러한 본원 발명은 인풋 샤프트(2)와 토션바(3)간의 결합 구조에 기인하는 것으로 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 조향 휠의 조작에 따라 회전되는 조향컬럼에 결합되어진 인풋 샤프트(2)의 축 방향으로 형성된 압입 홀(2a)로 강제 압입되는 토션 바(3)가, 상기 인풋 샤프트(2)의 끝단 부위 구간에 밀착되는 부위를 미세한 경사를 갖는 테이퍼 형성부(4)를 형성함과 더불어, 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)에 압입된 테이퍼 형성부(4)부위가 변형될 수 있도록, 상기 테이퍼 형성부(4)에 축 방향으로 스틸 볼 압입 홀(5)을 형성하게 된다.

이에 따라, 인풋 샤프트(2)의 축 방향으로 형성된 압입 홀(2a)로 토션 바(3)를 압입하게 되면, 상기 토션 바(3)의 테이퍼 형성부(4)부위가 압입 홀(2a)로 끼워지면서 강하게 밀착되어 고정력을 확보 즉, 상기 테이퍼 형성부(4)의 최대 직경 부위가 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)의 내경보다 크게 형성됨에 따라, 압입 완료 후 테이퍼 형성부(4)가 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)에 강하게 밀착되면서 강한 고정력을 형성하게 된다.

이에 더해, 상기 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)과 토션 바(3)의 테이퍼 형성부(4)는 축 경 차이에 의한 강한 고정력과 더불어 서로간의 마찰력을 이용해 더욱 강한 고정력을 형성하게되는데, 이는 상기 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)내면의 매끄러운 인풋 샤프트 표면 거칠기(A)에 비해, 상기 토션 바(3)의 테이퍼 형성부(4) 표면의 널링을 가공한 토션 바 표면 거칠기(B)를 통해 이루어진다.

즉, 상기 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)에 토션 바(3)의 테이퍼 형성부(4)가 압입되면, 상기 압입 홀(2a)의 매끄러운 면에 테이퍼 형성부(4)의 거칠면서 접촉 면적을 증가시키는 널링 가공을 통해 큰 마찰력을 형성함에 따라, 상기 인풋 샤프트(2)와 토션 바(3)간에는 더 강한 고정력을 형성하게 된다.

또한, 상기 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)에 토션 바(3)의 테이퍼 형성부(4)가 압입되고 나면, 최종적으로 토션 바(3)를 변형시켜 더욱 강한 고정력을 형성하게 되는데, 이는 상기 인풋 샤프트(2)에 압입된 토션 바(3)의 테이퍼 형성부(4)에 대해 축 방향으로 관통된 스틸 볼 압입 홀(5)에 스틸 볼(6)을 강제 압입하여 구현하게 된다.

이는, 상기 토션 바(3)의 테이퍼 형성부(4)에 형성된 스틸 볼 압입 홀(5)에 스틸 볼(6)을 강제 압입하게 되면, 상기 스틸 볼(6)을 강제 압입으로 인해 테이퍼 형성부(4)부위가 전체적으로 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)쪽으로 밀려나게 되고, 특히 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)의 내경에 비해 미세하게 작은 구간을 갖는 토션 바(3)의 테이퍼 형성부(4)부위가 압입 홀(2a)쪽으로 더욱 밀려남에 따라, 상기 토션 바(3)와 인풋 샤프트(2)는 스틸 볼(6)을 매개로 더욱 더 강한 고정력을 형성해주게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 서로 강제 압입되는 토션 바와 인 풋 샤프트가 토션바의 테이퍼 직경 차에 의한 고정력과 더불어 접촉 면적의 거칠기에 따른 고정력 강화는 물론, 인풋 샤프트에 압입된 토션 바부위가 스틸 볼 압입을 통한 직경 변화를 이용하여 다시 밀착됨에 따라, 서로 간에 다중의 고정력을 형성하면서도 코킹 압입 시 요구되는 핀 홀 가공 에 따른 불편과 인풋 샤프트의 변형에 대한 염려를 모두 해소하면서도, 인풋 샤프트와 토션바의 고정력을 더욱 강화할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

1. 조향 휠 조작을 전달받는 조향 컬럼에 결합되어 그 끝단으로 결합된 피니언 샤프트(1)를 회전시키면서, 축 방향으로 압입 홀(2a)이 관통된 인풋 샤프트(2)와;

   상기 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)에 접촉되는 축 부위를 경사를 갖도록 하면서, 그 외주면이 거친 표면을 갖는 테이퍼 형성부(4)를 형성하고, 상기 테이퍼 형성부(4)에 대해 축 방향으로 관통된 스틸 볼 압입 홀(5)이 형성되며,

   상기 스틸 볼 압입 홀(5)에는 스틸 볼(6)이 강제 압입되어져 테이퍼 형성부(4)를 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)쪽으로 밀착시키는 형상으로 이루어진 토션 바(3);

   로 구성된 차량 동력 조향 장치의 토션 바 압입 구조.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 테이퍼 형성부(4)에는 그 외주면에 널링가공된 것을 특징으로 하는 차량 동력 조향 장치의 토션 바 압입 구조.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 테이퍼 형성부(4)는 최대 직경 부위가 인풋 샤프트(2)의 압입 홀(2a)의 내경보다 큰 직경을 이루는 것을 특징으로 하는 차량 동력 조향 장치의 토션 바 압입 구조.

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