KR20100051242A - 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축에 관한 것이다.

본 발명은 상측은 하부 조향축에 연결되고 하측은 출력축에 연결되는 입력축의 하측 단부 외주에 삽입되어 상기 출력축의 내주면에 삽입 결합되되, 상기 입력축과 출력축과의 유격을 보상하도록 입력축의 외측 경방향으로 돌출되어 형성되는 돌출부와 입력축의 내측 경방향으로 함몰되어 형성되는 함몰부가 교번으로 연결되어 형성되는 중공관 형상의 유격보상 연결체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축을 제공한다.

본 발명에 의하면 자동차 조향축의 입력축과 출력축의 결합 부위에, 탄성 변형되면서 입력축과 출력축 사이의 유격을 보상하는 유격보상 연결체를 구비함으로써 래틀 노이즈와 히스테리시스를 없앨 수 있는 효과가 있다.

조향장치, 유격보상, 조향축, 입력축, 출력축

Description

유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축{Steering Axis for Vehicle Equipped with Clearance Compensating Connector}

본 발명은 자동차의 조향축에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자동차의 조향축에 있어서, 그 입력축과 출력축의 결합 부위에, 탄성 변형되면서 입력축과 출력축 사이의 유격을 보상하는 유격보상 연결체를 구비함으로써 래틀 노이즈와 히스테리시스를 없앨 수 있는 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향장치는 운전자가 조향휠을 돌려 자동차의 진행 방향을 자유로이 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 자동차의 앞 바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치다.

이러한 조향장치에 있어서 운전자의 힘을 덜어주기 위해 보조 동력 기구로서 동력 조향장치(Power Steering System)가 사용되는데, 이러한 동력 조향장치는 크게 엔진의 힘을 이용하여 유압 펌프를 작동시켜 조향력을 보조하는 유압을 이용한 유압식 동력 보조 조향장치와 전기 모터를 이용한 전기식 동력 보조 조향장치가 있다.

유압식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 엔진에서 회전력을 받아 유압 펌프를 작동시키고 이 유압을 랙바 혹은 조향축에 구성된 실린더와 같은 구동부에 보내어 운전자의 조향력을 보조해 주는 구조를 가진다.

전기식 동력 보조 조향장치는 조향휠의 회전을 감지하여 랙 혹은 조향축에 설치되어 회전 운동을 도와주는 모터를 가동시켜 조향장치가 원활하게 작동되도록 하는 구조를 가지며, 전기식 동력 보조 조향장치는 크게 랙 구동형(R-EPS)과 조향축 구동형(C-EPS)이 있다.

이하, 전기식 동력 보조 조향장치를 기준으로 설명하기로 한다.

도 1은 종래 자동차 조향장치의 개략도이다.

도 1에서 도시하는 바와 같이 종래의 자동차 조향장치는 조향휠(101)부터 양측 바퀴(108)까지 이어지는 조향 계통(100) 및 조향 계통(100)에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(120)를 포함하여 구성된다.

조향계통(100)은 일측이 조향휠(101)에 연결되어 조향휠(101)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(103)를 매개로 피니언축(104)에 연결되는 조향축(102)을 포함하여 구성된다.

또한, 피니언축(104)은 랙-피니언 기구부(105)를 통해 랙바에 연결되고 랙바의 양단은 타이로드(106)와 너클암(107)을 통해 차량의 바퀴(108)에 연결된다. 랙-피니언 기구부(105)는 피니언축(104)에 형성되어 있는 피니언 기어(111)와 랙바의 외주면 일측에 형성되어 있는 랙 기어(112)가 서로 맞물려서 형성되므로 운전자가 조향휠(101)을 조작하면 조향계통(100)에서 토크가 발생하고 토크에 의해서 랙-피 니언 기구부(105)와 타이로드(106)를 통하여 바퀴(108)를 조향하게 된다.

보조 동력기구(120)는 운전자가 조향휠(101)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기신호를 출력하는 토크 센서(125), 토크 센서로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit, 123), 전자 제어 장치(123)로부터 전해지는 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(130) 및 모터에서 발생한 보조 동력을 조향축(102)에 전달하는 감속기(140)를 포함하여 구성된다.

도 2는 종래 자동차 조향장치의 조향축 일부를 나타내는 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 종래 자동차 조향장치의 조향축은 입력축(215)과 핀(225)에 의해 결합되는 하부 조향축(210) 및 하부 조향축(210)과 결합되는 상부 조향축(미도시)으로 구성되며, 이들이 결합되어 동일한 중심축에 정렬되어 상부 조향축은 조향휠(미도시)과 연결되고, 입력축(215)은 출력축(220)에 압입 연결되어 조향휠의 조향력을 전달하게 되어 있다.

하부 조향축(210)의 하단부는 입력축(215)에 삽입되어 입력축(215) 및 토션바(230)와 핀(225)에 의해 결합되며, 상단부는 외주면에 형성된 세레이션(235)이 상부 조향축의 내주면에 형성된 세레이션(235)에 삽입 치합되고 동시에 이들 세레이션(235)에 플라스틱 몰딩을 하여 결합함으로써 상부 조향축과 결합되어 있다.

또한, 감속기(140)는 모터(130)와 결합된 웜(143)과 이에 치합되는 웜휠(141)이 출력축(220)의 외주에 삽입되어 전자 제어 장치(123; 도 1참조)로부터 신호를 받아 조향력을 보조하게 되어 있다.

이러한 종래의 자동차 조향축은 단순히 입력축과 출력축이 압입 결합되어 있거나, 부시를 매개로 압입 결합되어 있을 뿐, 입력축과 출력축 사이의 제조나 조립 오차를 보상할 수 있는 구조가 구비되어 있지 않아서, 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.

특히, 입력축과 출력축의 유격이 큰 경우에는 래틀 노이즈가 발생되고 유격이 너무 작은 경우에는 조향감이 민감해지고 입력축의 회전을 감지하는 토크센서 및 전자 제어 장치에서 조향휠의 복원점을 잘못 감지하는 히스테리시스가 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 자동차 조향축의 입력축과 출력축의 결합 부위에 탄성 변형되면서 입력축과 출력축 사이의 유격을 보상하는 유격보상 연결체를 구비함으로써 래틀 노이즈와 히스테리시스를 없앨 수 있는 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상측은 하부 조향축에 연결되고 하측은 출력축에 연결되는 입력축의 하측 단부 외주에 삽입되어 상기 출력축의 내주면에 삽입 결합되되, 상기 입력축과 출력축과의 유격을 보상하도록 입력축의 외측 경방향으로 돌출되어 형성되는 돌출부와 입력축의 내측 경방향으로 함몰되어 형성되는 함몰부가 교번으로 연결되어 형성되는 중공관 형상의 유격보상 연결체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축을 제공한다.

본 발명에 의하면 자동차 조향축의 입력축과 출력축의 결합 부위에, 탄성 변형되면서 입력축과 출력축 사이의 유격을 보상하는 유격보상 연결체를 구비함으로써 래틀 노이즈와 히스테리시스를 없앨 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 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 설명을 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 발명에 의한 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축 일부를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축을 나타내는 일부 단면도이다.

도 3과 도 4의 방향 설명에 있어서, 이하 방향의 기준은 운전자가 조작하는 조향휠이 연결되는 도면상 우측은 상측으로, 도면상 좌측은 하측으로 정하여 설명하기로 한다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 유격보상 연결체(300)를 구비한 자동차의 조향축(400)은 상측은 하부 조향축(210)에 연결되고 하측은 출력축(220)에 연결되는 입력축(215)의 하측 단부 외주에 삽입되어 상기 출력축(220)의 내주면에 삽입 결합되되, 상기 입력축(215)과 출력축(220)과의 유격을 보상하도록 입력축(215)의 외측 경방향으로 돌출되어 형성되는 돌출부(315)와 입력축(215)의 내측 경방향으로 함몰되어 형성되는 함몰부(310)가 교번으로 연결되어 형성되는 중공관 형상의 유격보상 연결체(300);를 포함하여 구성된다.

본 발명에 의한 자동차의 조향축(400)은 종래와 달리 입력축(215)과 출력축(220)의 결합 부위에 유격보상 연결체(300)가 결합되어 있어서, 자동차의 조향시 입력축(215)과 출력축(220) 사이의 유격을 보상하도록 결합되는 특징이 있다.

즉, 입력축(215)과 출력축(220)은 각각 자체의 제작 오차와 이들 간의 조립 오차가 발생되기 마련인데, 입력축(215)과 출력축(220)이 결합될 때 발생되는 유격을 유격보상 연결체(300)가 탄성 변형되면서 유격을 보상하게 되어 있다.

조향축은 중공 형상의 상부 조향축(410)과 하부 조향축(210)이 결합되어 운전자의 조향휠 조작시 조향력을 전달할도록, 상부 조향축(410)의 상측은 조향휠과 연결되고 하측은 하부 조향축(210)에 연결되어 있다.

하부 조향축(210)은 상측이 상부 조향축(410)에 연결되고 하측은 입력축(215)에 연결되어 조향휠의 조향력을 출력축(220)으로 전달하게 된다.

한편, 입력축(215)의 상측은 하부 조향축(210)에 연결되고 하측은 출력축(220)에 연결되는데, 입력축(215)과 출력축(220)의 결합부위에는 유격보상 연결체(300)가 구비되어 있다.

유격보상 연결체(300)는, 입력축(215)의 하측 단부 외주에 삽입되어 출력축(220)의 내주면에 삽입 결합되는 중공관 형상으로, 입력축(215)과 출력축(220)과의 유격을 보상하도록 입력축(215)의 외측 경방향으로 돌출되어 형성되는 돌출부(315)와 입력축(215)의 내측 경방향으로 함몰되어 형성되는 함몰부(310)가 교번으로 연결되어 형성되어 있다.

즉, 얇은 판으로 형성되는 유격보상 연결체(300)는 입력축(215)의 하측 단부 외주에 삽입되어 출력축(220)에 삽입될 때 유격보상 연결체(300)의 돌출부(315)가 출력축(220)에 의해 입력축(215) 방향으로 압착되고, 함몰부(310)는 입력축(215)에 의해 출력축(220) 방향으로 압착되는 탄성 변형을 하면서 결합된다.

이러한, 유격보상 연결체(300)의 돌출부(315)와 함몰부(310)의 탄성 변형은 입력축(215)과 출력축(220) 사이의 유격량을 일정하게 유지시켜 주게 된다.

또한, 이에 추가적으로 유격보상 연결체(300)는 탄성변형을 용이하게 유도할 수 있도록 일측이 절개된 절개부(320)가 형성될 수 있고, 마찰에 의한 노이즈를 방지하도록 테프론 코팅이 될 수도 있다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 자동차 조향축의 입력축과 출력축의 결합 부위에 탄성 변형되면서 입력축과 출력축 사이의 유격을 보상하는 유격보상 연결체를 구비함으로써 래틀 노이즈와 히스테리시스를 없앨 수 있는 효과가 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

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 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 1은 종래 자동차 조향장치의 개략도;

도 2는 종래 자동차 조향장치의 조향축 일부를 나타내는 단면도;

도 3은 본 발명에 의한 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축 일부를 나타내는 분해 사시도;

도 4는 본 발명에 의한 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축을 나타내는 일부 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

210: 하부 조향축 215: 입력축

220: 출력축 300: 유격보상 연결체

310: 함몰부 315: 돌출부

320: 절개부 400: 본 발명에 의한 자동차의 조향축

410: 상부 조향축

Claims (3)

1. 상측은 하부 조향축에 연결되고 하측은 출력축에 연결되는 입력축의 하측 단부 외주에 삽입되어 상기 출력축의 내주면에 삽입 결합되되, 상기 입력축과 출력축과의 유격을 보상하도록 입력축의 외측 경방향으로 돌출되어 형성되는 돌출부와 입력축의 내측 경방향으로 함몰되어 형성되는 함몰부가 교번으로 연결되어 형성되는 중공관 형상의 유격보상 연결체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유격보상 연결체는 일측이 절개된 절개부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유격보상 연결체는 테프론 코팅이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유격보상 연결체를 구비한 자동차의 조향축.

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