KR20100035406A - 자동차 조향장치의 슬립 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 조향장치의 슬립 조인트에 관한 것이다.

본 발명은 외주면에 축 방향으로 길게 수개의 내측 결합홈이 형성된 내측 부재와; 내측 결합홈에 대응되는 위치의 내주면에 축 방향으로 길게 외측 결합홈이 형성되어 있는 외측 부재; 및 내측 결합홈과 외측 결합홈에 삽입되는 탄성 지지부와 슬라이딩부가 원주면 상에서 서로 이격되어 형성되되, 탄성 지지부는 중공의 기둥 형태로 일측면이 축 방향으로 길게 절개된 곡면의 리브로 형성되며 축 방향의 어느 하나 이상의 부위에 리브를 절개한 절개부를 구비하며, 슬라이딩부는 하나 이상의 볼이 내측 결합홈과 외측 결합홈을 구름 이동하도록 내주면과 외주면을 관통하여 압입되어 있는 슬립 부시;를 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 지지부가 유격을 보상하며 동력을 전달할 수 있게 되어 유격에 의한 래틀 노이즈를 없애주게 되며, 슬립 부시의 조립시 조립하중을 감소시켜 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

자동차 조향장치, 유니버설 조인트, 슬립 조인트, 동력 전달, 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 지지부가 유격을 보상하며 동력을 전달할 수 있게 되어 유격에 의한 래틀 노이즈를 없애주게 되며, 슬립 부시의 조립시 조립하중을 감소시켜 조립성을 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 일치 하지 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 부 재이다.

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 조인트는 외부로부터 입력되는 큰 하중으로 굽힘이나 비틀림을 받을 경우, 외측 부재와 내측 부재에 구비되는 볼이 하중을 모두 전달 받으면서 회전하기 때문에, 결국 볼이 하중에 의해 손상되거나 파손되어 찍힘 현상이 발생되어 입력축의 회전력을 원활하게 전달하지 못하는 문제점과, 내구가 진행됨에 따라 볼과 외측 가이드홈 및 내측 가이드홈 사이에 볼의 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 지지부가 유격을 보상하며 동력을 전달할 수 있게 되어 유격에 의한 래틀 노이즈를 없애주게 되며, 슬립 부시의 조립시 조립하중을 감소시켜 조립성을 향상시킬 수 있는 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외주면에 축 방향으로 길게 수개의 내측 결합홈이 형성된 내측 부재와; 상기 내측 결합홈에 대응되는 위치의 내주면에 축 방향으로 길게 외측 결합홈이 형성되어 있는 외측 부재; 및 상기 외측 부재와 내측 부재의 사이에 삽입되는 중공의 형상으로, 원주면에 연결되며 축 방향으로 긴 기둥 형태로 형성되어 상기 내측 결합홈과 외측 결합홈에 삽입되는 탄성 지지부와 슬라이딩부가 원주면 상에서 서로 이격되어 형성되되, 상기 탄성 지지부는 중공의 기둥 형태로 일측면이 축 방향으로 길게 절개된 곡면의 리브로 형성되며 축 방향의 어느 하나 이상의 부위에 상기 리브를 절개한 절개부를 구비하며, 상기 슬라이딩부는 하나 이상의 볼이 상기 내측 결합홈과 외측 결합홈을 구름 이동하도록 내주면과 외주면을 관통하여 압입되어 있는 슬립 부시;를 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 지지부가 유격을 보상하며 동력을 전달할 수 있게 되어 유격에 의한 래틀 노이즈를 없애주게 되며, 슬립 부시의 조립시 조립하중을 감 소시켜 조립성을 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, 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 실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 나타내는 단면도이다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트는, 외주면에 축 방향으로 길게 수개의 내측 결합홈(325)이 형성된 내측 부재(320)와; 상기 내측 결합홈(325)에 대응되는 위치의 내주면에 축 방향으로 길게 외측 결합홈(315)이 형성되어 있는 외측 부재(310); 및 상기 외측 부 재(310)와 내측 부재(320)의 사이에 삽입되는 중공의 형상으로, 원주면에 연결되며 축 방향으로 긴 기둥 형태로 형성되어 상기 내측 결합홈(325)과 외측 결합홈(315)에 삽입되는 탄성 지지부(335)와 슬라이딩부(355)가 원주면 상에서 서로 이격되어 형성되되, 상기 탄성 지지부(335)는 중공의 기둥 형태로 일측면이 축 방향으로 길게 절개된 곡면의 리브(337)로 형성되며 축 방향의 어느 하나 이상의 부위에 상기 리브(337)를 절개한 절개부(333)를 구비하며, 상기 슬라이딩부(355)는 하나 이상의 볼(350)이 상기 내측 결합홈(325)과 외측 결합홈(315)을 구름 이동하도록 내주면과 외주면을 관통하여 압입되어 있는 슬립 부시(330);를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트는 내구로 인한 유격을 방지하여 래틀 노이즈를 방지하면서, 동시에 슬립 부시(330)의 강성과 내구성을 향상시키기 위해 내측 부재(320)와 외측 부재(310) 및 슬립 부시(330)의 길이를 증대하는 경우에도 조립하중을 감소시켜 조립성을 향상시키는 구조를 구비한 데에 특징이 있다.

슬립 조인트는 운전자의 조향휠 조작시 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 내측 결합홈(325)이 형성되어 있고, 외측 부재(310)는 내측 결합홈(325)의 대응되는 위치의 내주면에 축 방향으로 긴 요홈 형상으로 형성되는 외측 결합홈(315)이 형성되어 있다.

이들 내측 부재(320)와 외측 부재(310) 사이에는 슬립 부시(330)가 삽입되어 결합되는데, 슬립 부시(330)는 중공의 형상으로 내측 부재(320)의 내측 결합홈(325)과 외측 부재(310)의 외측 결합홈(315)에 삽입되는 탄성 지지부(335)와, 슬라이딩부(355)가 구비되어 있다.

탄성 지지부(335)와 슬라이딩부(355)는 슬립 부시(330)의 원주면 상에서 서로 이격되어 형성되며, 탄성 지지부(335)는 내측 부재(320) 및 외측 부재(310)와의 유격을 없애 주게 되고, 슬립 부시(330)의 볼(350)은 조향축의 회전력을 전달하면서 동시에 축 방향의 신축을 용이하게 한다.

이러한 슬립 부시(330)의 볼(350)은 슬라이딩부(355)의 내주면과 외주면을 관통하여 압입되며, 내측 부재(320)의 내측 결합홈(325)과 외측 부재(310)의 외측 결합홈(315)을 구름 이동하도록 결합되는데, 스틸로 형성될 수도 있으나 무게와 원가의 절감 등을 고려하여 강성과 내마모성을 구비하는 엔지니어링 플라스틱 재질로 형성될 수도 있다.

슬립 부시(330)의 탄성 지지부(335)는 내측 결합홈(325)과 외측 결합홈(315)에 삽입 안착되는 중공의 기둥 형태로, 일측면이 축 방향으로 길게 절개된 곡면의 리브(337)로 형성되어 외측 방향으로 벌어지는 탄성력으로 내측 부재(320)와 외측 부재(310)의 유격을 없애 주게 된다.

또한, 탄성 지지부(335)에는 축 방향의 어느 하나 이상의 부위에 리브(337)를 절개한 절개부(333)가 구비되어 있어서, 슬립 부시(330)를 내측 부재(320)와 외측 부재(310)와 조립할 때 조립하중을 줄여주게 된다.

특히, 자동차 구조상 조향장치의 슬립 조인트가 길어지는 경우 내측 부재(320)와 외측 부재(310)의 길이가 길어져서, 제조 공차에 따른 축의 비틀림과 자체 벤딩력이 발생되어 슬립 부시(330)의 조립시 조립하중이 증가하게 되는데, 탄성 지지부에 절개부(333)가 구비됨으로써 조립 하중을 감소시킬 수 있게 되는 것이다.

다만, 도 3과 도 4에서는 절개부(333)가 하나의 탄성 지지부(335)에 한개가 구비된 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이는 일례를 보여주는 것으로 각각의 탄성 지지부(335)에 절개부(333)가 각각 하나 이상 구비될 수도 있다.

따라서, 슬립 부시(330)의 조립시 필요에 따라 절개부(333)의 갯수와 위치 및 크기를 조절하면 슬립 부시(330)의 조립하중을 다양하게 조정하여 슬립 부시(330)의 조립하중을 조정할 수 있게 된다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 슬립 조인트의 내측 부재 및 외측 부재 사이에 볼의 내구가 진행되어 마모되어도 탄성 지지부가 유격을 보상하며 동력을 전달할 수 있게 되어 유격에 의한 래틀 노이즈를 없애주게 되며, 슬립 부시의 조립시 조립하중을 감소시켜 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 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 범위 가 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 실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 나타내는 분해 사시도;

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 자동차 조향장치의 슬립 조인트를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

310: 외측 부재 315: 외측 결합홈

320: 내측 부재 325: 내측 결합홈

330: 슬립 부시 333: 절개부

335: 탄성 지지부 337: 리브

350: 볼

Claims (2)

1. 외주면에 축 방향으로 길게 수개의 내측 결합홈이 형성된 내측 부재;

   상기 내측 결합홈에 대응되는 위치의 내주면에 축 방향으로 길게 외측 결합홈이 형성되어 있는 외측 부재; 및

   상기 외측 부재와 내측 부재의 사이에 삽입되는 중공의 형상으로, 원주면에 연결되며 축 방향으로 긴 기둥 형태로 형성되어 상기 내측 결합홈과 외측 결합홈에 삽입되는 탄성 지지부와 슬라이딩부가 원주면 상에서 서로 이격되어 형성되되, 상기 탄성 지지부는 중공의 기둥 형태로 일측면이 축 방향으로 길게 절개된 곡면의 리브로 형성되며 축 방향의 어느 하나 이상의 부위에 상기 리브를 절개한 절개부를 구비하며, 상기 슬라이딩부는 하나 이상의 볼이 상기 내측 결합홈과 외측 결합홈을 구름 이동하도록 내주면과 외주면을 관통하여 압입되어 있는 슬립 부시;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 슬립 조인트.
2. 제 1 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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