KR20100032611A - 자동차 조향장치의 슬립 조인트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 조향장치의 슬립 조인트에 관한 것이다.
본 발명은 외주면에 축 방향으로 길게 수개의 제1안착홈이 형성된 내측 부재와, 상기 제1안착홈에 대응되는 위치의 내주면에 축 방향으로 길게 제2안착홈이 형성되고, 상기 제2안착홈의 내주면에서 돌출되어 축 방향으로 길게 형성되는 돌기부가 구비되어 있는 외측 부재, 및 상기 제1안착홈과 제2안착홈에 삽입 안착되는 중공의 기둥 형태로 상기 외측 부재의 돌기부가 삽입되도록 상기 돌기부의 대응되는 부위가 축 방향으로 절개된 탄성 변형부가 형성되어 있고, 상기 제1안착홈과 제2안착홈에 안착되는 볼이 상기 탄성 변형부 사이의 외주면과 내주면을 관통하여 압입되는 중공 형상의 슬립 부시를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 제공한다.
본 발명에 의하면 슬립 조인트의 내측 부재 및 외측 부재 사이에 볼의 내구가 진행되어 마모되어도 탄성 변형부가 유격을 보상하며 동력을 전달할 수 있게 되어 유격에 의한 래틀 노이즈를 없애주게 되며, 슬립 부시의 비틀림 강성을 증대하여 슬립 조인트의 조향 안정성과 내구력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
자동차 조향장치, 유니버설 조인트, 슬립 조인트, 동력 전달, 탄성 부시

Description

자동차 조향장치의 슬립 조인트{Slip Joint of Steering Apparatus for Vehicle}
본 발명은 자동차 조향장치의 슬립 조인트에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 슬립 조인트의 내측 부재 및 외측 부재 사이에 볼의 내구가 진행되어 마모되어도 탄성 변형부가 유격을 보상하며 동력을 전달할 수 있게 되어 유격에 의한 래틀 노이즈를 없애 주게 되며, 슬립 부시의 비틀림 강성을 증대하여 슬립 조인트의 조향 안정성과 내구력을 향상시킬 수 있는 자동차 조향장치의 슬립 조인트에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 조향장치는 운전자가 조향휠을 원하는 방향으로 회전시키면 조향휠에 연결된 조향축이 회전하며, 조향축은 유니버설 조인트(Universal Joint)와 슬립 조인트(Slip Joint)를 통하여 랙과 피니언 기어(Rack and Pinion Gear)로 구성되는 기어 박스에 회전력을 전달한다.
이때 기어 박스는 랙과 피니언 기어에 의해 조향축의 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸어 랙바(Rack Bar)로 전달하며, 랙바는 타이어의 너클(Knuckle)과 연결된 타이로드에 힘을 전달하여 자동차의 진행방향을 변경할 수 있도록 한다.
특히, 조향축과 기어박스 사이의 축은 입력축과 출력축이 동축선상으로 일치하지 않고 일정한 각으로 기울어진 구조라는 점에서 일반적인 축의 결합 방식으로는 동력을 전달할 수 없기 때문에 조향축이 일정한 각도로 변경될 수 있는 유니버설 조인트의 사용이 필수적이다.
도 1a는 일반적인 유니버설 조인트를 사용한 조향장치의 개략도로서, 일반적으로 자동차의 조향장치에서는 조향축(130)의 하단을 기어박스(180)와 연결하되, 조향축(130)은 주변 여건상 임의의 각도로 기울어진 채 기어박스(180)와 연결하도록 되어 있기 때문에 이러한 조건을 만족하기 위해서 유니버설 조인트(100)를 사용하게 된다.
여기서 유니버설 조인트(100)란 외측 부재(122)와 내측 부재(124) 등으로 이루어져 소정의 각도로 굴절된 상태에서도 회전력을 전달하는 부재를 통칭하는 용어로 사용된다.
이러한 유니버설 조인트(100)는 일측이 조향휠(170)과 결합된 조향축(130)에 연결되고, 타측이 기어박스(180)에 연결되어 조향휠(170)에서 발생하는 회전력을 기어박스(180)를 통해 차륜에 전달하는 장치이다.
조향컬럼(150)은 외측튜브(145), 내측튜브(140) 및 마운팅브라켓(160)을 포함하여 구성되며 외측튜브(145)는 조향휠(170) 측에 형성되고 내부에는 외측튜브(145)보다 지름이 작아 충격시 내부로 삽입 가능한 내측튜브(140)가 마련된다. 외측튜브(145) 및 내측튜브(140)는 중공 형태의 튜브로 형성되어 조향축(130)이 원활하게 회전할 수 있게 된다.
도 1b는 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 유니버설 조인트를 나타내는 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 나타내는 종단면도이다.
도 1b와 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 유니버설 조인트(100)는 소정의 각도로 굴절된 상태에서도 회전력을 전달하는 요크 조인트(110) 및 일측에 장착된 요크 조인트(110)에서 전달되는 회전력을 타측에 장착된 요크 조인트(110)에 전달함과 동시에 축 방향으로 신축이 가능한 슬립 조인트(120)를 포함하여 구성된다.
요크 조인트(110)는 두 개의 요크(Yoke: 130)와 하나의 스파이더(140)로 구성되어 있고, 슬립 조인트(120)는 축의 회전력을 전달하며 축 방향으로 작용하는 힘에 의해 축이 신축되는 것으로서, 중공의 형상을 가지는 외측 부재(122), 외측 부재(122)에 삽입되어 길이 방향의 힘을 흡수하는 내측 부재(124) 및 외측 부재(122)와 내측 부재(124) 사이에 구비되는 볼(150)을 포함하여 구성된다.
외측 부재(122)는 내부가 중공인 형상을 가지며, 외측 부재(122)의 내부로 환봉 형상을 가진 내측 부재(124)가 삽입되어 연결되는데, 외측 부재(122)의 내주면 양측에는 축 방향으로 길게 형성되며 볼(150)이 삽입되어 내측 부재(124)가 외측 부재(122)로부터 인입되거나 인출되는 슬립 운동시 함께 이동하도록 외측 가이드홈(160)이 형성되어 있다.
내측 부재(124)는 일측이 요크 조인트(110)와 연결되고 타측이 외측 부재(122)와 결합하여 회전력을 전달함과 동시에 외측 부재(122)의 내부로 삽입되어 축 방향으로 슬립되면서 입력축과 출력축 사이의 길이 방향의 하중을 흡수하는 부재이다.
이러한 내측 부재(124)의 외주면에는 외측 부재(122)의 외측 가이드홈(160)에 삽입되는 볼(150)이 안정적이고 원활하게 이동할 수 있도록 이와 대향되는 위치에 길이 방향으로 형성된 내측 가이드홈(170)이 구비되어 있다.
볼(150)은 외측 부재(122) 및 내측 부재(124)에 각각 형성된 외측 가이드홈(160) 및 내측 가이드홈(170)에 밀착되게 삽입되어 구름 마찰되며 슬립되는데, 내측 부재(124)가 회전하면 외측 부재(122)가 따라서 회전함으로써, 입력축의 회전력을 출력축으로 전달하게 된다.
그러나, 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 유니버설 조인트(100)는 외부로부터 입력되는 큰 하중으로 굽힘이나 비틀림을 받을 경우, 외측 부재(122)와 내측 부재(124)에 구비되는 볼(150)이 하중을 모두 전달 받으면서 회전하기 때문에, 결국 볼(150)이 하중에 의해 손상되거나 파손되어 찍힘 현상이 발생되어 입력축의 회전력을 원활하게 전달하지 못하는 문제점과, 내구가 진행됨에 따라 볼(150)과 외측 가이드홈(160) 및 내측 가이드홈(170) 사이에 볼(150)의 잦은 마찰로 인한 마모 등으로 인해서 유격이 발생하여 래틀 노이즈가 발생하는 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 슬립 조인트의 내측 부재 및 외측 부재 사이에 볼의 내구가 진행되어 마모되어도 탄성 변형부가 유격을 보상하며 동력을 전달할 수 있게 되어 유격에 의한 래틀 노이즈를 없애주게 되며, 슬립 부시의 비틀림 강성을 증대하여 슬립 조인트의 조향 안정성과 내구력을 향상시킬 수 있는 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외주면에 축 방향으로 길게 수개의 제1안착홈이 형성된 내측 부재와, 상기 제1안착홈에 대응되는 위치의 내주면에 축 방향으로 길게 제2안착홈이 형성되고, 상기 제2안착홈의 내주면에서 돌출되어 축 방향으로 길게 형성되는 돌기부가 구비되어 있는 외측 부재, 및 상기 제1안착홈과 제2안착홈에 삽입 안착되는 중공의 기둥 형태로 상기 외측 부재의 돌기부가 삽입되도록 상기 돌기부의 대응되는 부위가 축 방향으로 절개된 탄성 변형부가 형성되어 있고, 상기 제1안착홈과 제2안착홈에 안착되는 볼이 상기 탄성 변형부 사이의 외주면과 내주면을 관통하여 압입되는 중공 형상의 슬립 부시를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 제공한다.
본 발명에 의하면 슬립 조인트의 내측 부재 및 외측 부재 사이에 볼의 내구가 진행되어 마모되어도 탄성 변형부가 유격을 보상하며 동력을 전달할 수 있게 되어 유격에 의한 래틀 노이즈를 없애주게 되며, 슬립 부시의 비틀림 강성을 증대하여 슬립 조인트의 조향 안정성과 내구력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4a는 본 발명의 제1실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 나타내는 단면도이다.
도 3과 도 4a에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트는, 외주면에 축 방향으로 길게 수개의 제1안착홈(325)이 형성된 내측 부재(320)와; 상기 제1안착홈(325)에 대응되는 위치의 내주면에 축 방향으로 길게 제2안착홈(313)이 형성되고, 상기 제2안착홈(313)의 내주면에서 돌출되어 축 방향으로 길게 형성되는 돌기부(315)가 구비되어 있는 외측 부재(310); 및 상기 제1안착홈(325)과 제2안착홈(313)에 삽입 안착되는 중공의 기둥 형태로 상기 외측 부재(310)의 돌기부(315)가 삽입되도록 상기 돌기부(315)의 대응되는 부위가 축 방향으로 절개된 탄성 변형부(335)가 형성되어 있고, 상기 제1안착홈(325)과 제2안착홈(313)에 안착되는 볼(350)이 상기 탄성 변형부(335) 사이의 외주면과 내주면을 관통하여 압입되는 중공 형상의 슬립 부시(330);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트는 슬립 부시(330)가 내측 부재(320) 및 외측 부재(310)와의 유격을 없애어 래틀 노이즈를 감소시키면서, 동시에 조향휠의 조작시 비틀림 강성도 증가시켜 작동감과 조향 안정성을 향상시키는 구조를 구비한 데에 특징이 있다.
운전자가 조향휠(도 1a의 170 참조)을 작동하면 조향휠에 연결된 조향축(도 1a의 130 참조)이 회전하며, 조향축은 유니버설 조인트와 슬립 조인트를 통하여 기어 박스에 회전력을 전달하게 되는데, 이때 슬립 조인트는 회전력을 전달함과 동시에 축 방향으로 신축이 가능하도록 내측 부재(320)와 외측 부재(310)가 신축되는 구조를 구비하고 있다.
내측 부재(320)는 외주면에 축 방향으로 긴 요홈 형상으로 형성되는 수개의 제1안착홈(325)이 형성되어 있고, 외측 부재(310)는 제1안착홈(325)의 대응되는 위치의 내주면에 축 방향으로 긴 요홈 형상으로 형성되는 제2안착홈(313)이 형성되어 있다.
한편, 제2안착홈(313)의 내주면에는 돌기부(315)가 축 방향으로 길게 내주면 에서 돌출되어 형성는데, 돌기부(315)는 슬립 부시(330)와의 조립이 용이하게 슬립 부시(330) 방향으로 폭이 좁아지도록 경사지게 돌출되어 형성된다.
이들 내측 부재(320)와 외측 부재(310) 사이에는 슬립 부시(330)가 삽입되어 결합되는데, 슬립 부시(330)의 볼(350)은 조향축의 회전력을 전달하면서 동시에 축 방향의 신축이 용이하게 하며, 슬립 부시(330)의 탄성 변형부(335)는 탄성력에 의해 내측 부재(320) 및 외측 부재(310)와의 유격을 없애주게 된다.
이러한 슬립 부시(330)의 볼(350)은 탄성 변형부(335) 사이의 외주면과 내주면을 관통하여 압입되어 있고, 내측 부재(320)의 제1안착홈(325)과 외측 부재(310)의 제2안착홈(313)에 삽입 결합되는데, 스틸로 형성될 수도 있으나 무게와 원가의 절감 등을 고려하여 강성과 내마모성을 구비하는 엔지니어링 플라스틱 재질로 형성된다.
슬립 부시(330)의 탄성 변형부(335)는 제1안착홈(325)과 제2안착홈(313)에 삽입 안착되는 중공의 기둥 형태로, 외측 부재(310)의 돌기부(315)가 삽입되도록 돌기부(315)의 대응되는 부위가 축 방향으로 절개된 형상으로 형성된다.
이렇게 탄성 변형부(335)의 절개된 부위는 외주 방향으로 벌어지는 탄성력으로 내측 부재(320)와 외측 부재(310)의 유격을 없애주나, 회전에 의한 비틀림 강성이 약화될 수 있다.
따라서, 외측 부재(310)의 돌기부(315)가 탄성 변형부(335)의 절개부에 삽입 지지되어 슬립 부시(330)의 비틀림 강성을 향상시키게 되는 것이다.
한편, 도 4b에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 의한 자동차 조향장 치의 슬립 조인트는, 외주면에 축 방향으로 길게 수개의 제1안착홈(325)이 형성되고, 상기 제1안착홈(325)의 내주면에서 돌출되어 축 방향으로 길게 형성되는 돌기부(315)가 구비되어 있는 내측 부재(320)와; 상기 제1안착홈(325)에 대응되는 부위의 내주면에 축 방향으로 길게 제2안착홈(313)이 형성되어 있는 외측 부재(310); 및 상기 제1안착홈(325)과 제2안착홈(313)에 삽입 안착되는 중공의 기둥 형태로 상기 내측 부재(320)의 돌기부(315)가 삽입되도록 상기 돌기부(315)의 대응되는 부위가 축 방향으로 절개된 탄성 변형부(335)가 형성되어 있고, 상기 제1안착홈(325)과 제2안착홈(313)에 안착되는 볼(350)이 상기 탄성 변형부(335) 사이의 외주면과 내주면을 관통하여 압입되는 중공 형상의 슬립 부시(330);를 포함하여 구성된다.
본 발명의 제2실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트는 제1실시예와 달리 돌기부(315)가 내측 부재(320)의 제1안착홈(325) 내주면에 형성되고, 탄성 변형부(335)는 내측 부재(320)의 돌기부(315)가 삽입되도록 절개되어 형성되는데, 이렇게 내측 부재(320)의 돌기부(315)가 탄성 변형부(335)의 절개부위를 지지하는 경우에도 본 발명의 제1실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있을 것이다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 슬립 조인트의 내측 부재 및 외측 부재 사이에 볼의 내구가 진행되어 마모되어도 탄성 변형부가 유격을 보상하며 동력을 전달할 수 있게 되어 유격에 의한 래틀 노이즈를 없애 주게 되며, 슬립 부시의 비틀림 강성을 증대하여 슬립 조인트의 조향 안정성과 내구력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으 로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1a는 일반적인 유니버설 조인트를 사용한 조향장치의 개략도;
도 1b는 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 유니버설 조인트를 나타내는 사시도;
도 2는 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 나타내는 단면도;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 나타내는 분해 사시도;
도 4a는 본 발명의 제1실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 나타내는 단면도;
도 4b는 본 발명의 제2실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
310: 외측 부재 313: 제2안착홈
315: 돌기부 320: 내측 부재
325: 제1안착홈 330: 슬립 부시
335: 탄성 변형부 350: 볼

Claims (4)

  1. 외주면에 축 방향으로 길게 수개의 제1안착홈이 형성된 내측 부재;
    상기 제1안착홈에 대응되는 위치의 내주면에 축 방향으로 길게 제2안착홈이 형성되고, 상기 제2안착홈의 내주면에서 돌출되어 축 방향으로 길게 형성되는 돌기부가 구비되어 있는 외측 부재; 및
    상기 제1안착홈과 제2안착홈에 삽입 안착되는 중공의 기둥 형태로 상기 외측 부재의 돌기부가 삽입되도록 상기 돌기부의 대응되는 부위가 축 방향으로 절개된 탄성 변형부가 형성되어 있고, 상기 제1안착홈과 제2안착홈에 안착되는 볼이 상기 탄성 변형부 사이의 외주면과 내주면을 관통하여 압입되는 중공 형상의 슬립 부시;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 슬립 조인트.
  2. 외주면에 축 방향으로 길게 수개의 제1안착홈이 형성되고, 상기 제1안착홈의 내주면에서 돌출되어 축 방향으로 길게 형성되는 돌기부가 구비되어 있는 내측 부재;
    상기 제1안착홈에 대응되는 위치의 내주면에 축 방향으로 길게 제2안착홈이 형성되어 있는 외측 부재; 및
    상기 제1안착홈과 제2안착홈에 삽입 안착되는 중공의 기둥 형태로 상기 내측 부재의 돌기부가 삽입되도록 상기 돌기부의 대응되는 부위가 축 방향으로 절개된 탄성 변형부가 형성되어 있고, 상기 제1안착홈과 제2안착홈에 안착되는 볼이 상기 탄성 변형부 사이의 외주면과 내주면을 관통하여 압입되는 중공 형상의 슬립 부시;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 슬립 조인트.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 돌기부는 상기 슬립 부시 방향으로 폭이 좁아지도록 경사지게 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 슬립 조인트.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 슬립 부시에 압입되는 볼은 강성과 내마모성을 구비하는 엔지니어링 플라스틱 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 슬립 조인트.
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