KR20100135134A - 차량 조향 장치용 인텀 샤프트 - Google Patents

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KR20100135134A
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Abstract

본 발명은 차량을 조향 하는 조향 장치의 스티어링 컬럼과 스티어링 기어 장치 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 동시에 충격을 흡수하는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 차량 조향 장치용 인텀 샤프트는 스티어링 컬럼과 스티어링 기어를 연결하여 동력전달 및 충격을 흡수하는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트에 있어서, 중공형상의 중공 샤프트, 상기 중공 샤프트에 일부 삽입되는 솔리드 샤프트, 상기 중공 샤프트와 상기 스티어링 컬럼을 연결하는 제1 유니버셜 조인트, 상기 솔리드 샤프트와 상기 스티어링 기어를 연결하는 제2 유니버셜 조인트. 그리고 상기 중공 샤프트의 외면을 가압하는 가압부재를 포함한다. 따라서, 소음발생을 방지하고, 핸들링 성능을 향상시킬 수 있다.
Figure P1020090053615
유격, 인텀, 인터미디트, 스티어링, 샤프트, 톨러런스

Description

차량 조향 장치용 인텀 샤프트{interm shaft for steering device of vehicle}
본 발명은 차량을 조향 하는 조향 장치의 스티어링 컬럼과 스티어링 기어 장치 사이에 설치되어 회전력을 전달하는 동시에 충격을 흡수하는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 방향을 전환하는 차량의 조향 장치는 차량 내부에 위치하여 운전자가 조작하여 조향력을 발생시키는 스티어링 휠과, 스티어링 휠의 회전력으로 회전되며 스티어링 휠의 각도를 조절할 수 있는 스티어링 컬럼과, 기어 물림으로 회전운동을 수평운동으로 변환하여 차량의 바퀴를 조향하는 스티어링 기어와, 스티어링 컬럼과 스티어링 기어를 연결하여 회전력을 전달하는 동시에 차량의 충돌 시 충격을 흡수하는 인텀 샤프트를 포함할 수 있다.
이러한 차량 조향 장치의 구성 중 인텀 샤프트는 차량의 충돌 시 충격을 흡수하여 운전자의 부상을 최소화 하는 보호 수단으로서, 근래에는 샤프트의 길이가 신축되어 충격을 흡수하는 구조의 인텀 샤프트가 차량에 설치되고 있다.
도 1은 종래의 인텀 샤프트의 일부를 절개한 측면도이다.
종래의 인텀 샤프트(10)는 중공 형상의 제1 샤프트(11)와, 제1 샤프트(11)에 일정 길이 삽입되는 제2 샤프트(13)와, 제2 샤프트(13)의 외측 단에 설치되는 제2 유니버셜 조인트(17)와 제1 샤프트(11)의 외측 단에 설치되는 제1 유니버셜 조인트(15)를 포함할 수 있다.
이러한 종래의 인텀 샤프트(10)는 제1 유니버셜 조인트(15)를 스티어링 컬럼과 연결하고, 제2 유니버셜 조인트(17)를 스티어링 기어에 연결하여 스티어링 컬럼의 회전력을 스티어링 기어로 전달하게 된다.
한편, 인텀 샤프트(10)는 차량의 충돌 시 충격을 흡수할 수 있도록 제2 샤프트(13)가 제1 샤프트(11) 내부로 슬라이딩 이동 가능한 구조를 갖는데, 이때 제2 샤프트(13)와 제1 샤프트(11)는 원주방향으로 돌기 및 홈을 형성하여 서로 형합되도록 구성된다.
하지만, 종래의 인텀 샤프트(10)는 제1 샤프트(11)와 제2 샤프트(13)가 서로 형합된 상태로 회전력을 전달하기 때문에 사용기간이 증가함에 따라, 원주방향으로 유격이 발생하고, 이 유격 때문에 소음이 증가하며, 핸들링 응답성이 낮아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 슬라이딩 이동되는 샤프트 사이에 발생되는 유격의 축소 및 유격의 성장을 방지하여 샤프트끼리 부딪혀 발생되는 소음을 방지하고, 핸들링 성능을 향상시킬 수 있는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량 조향 장치용 인텀 샤프트는 스티어링 컬럼과 스티어링 기어를 연결하여 동력전달 및 충격을 흡수하는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트에 있어서, 중공을 가지는 중공 샤프트, 상기 중공 샤프트에 일부 삽입되는 솔리드 샤프트, 상기 중공 샤프트와 상기 스티어링 컬럼을 연결하는 제1 유니버셜 조인트, 상기 솔리드 샤프트와 상기 스티어링 기어를 연결하는 제2 유니버셜 조인트, 그리고 상기 중공 샤프트의 외면을 가압하는 가압부재를 포함한다.
상기 가압부재는 상기 중공 샤프트를 가압하도록 상기 중공 샤프트의 외면을 감싸는 톨러런스 링, 그리고 상기 톨러런스 링을 지지하고 상기 톨러런스 링의 외면을 감싸는 부싱을 포함할 수 있다.
상기 톨러런스 링은 중공 샤프트의 외측 방향으로 돌출된 복수 개의 돌기가 형성될 수 있다.
상기 톨러런스 링은 길이방향으로 절개된 절개부가 형성될 수 있다.
상기 톨러런스 링은 고무, 플라스틱 또는 금속 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 톨러런스 링은 코일 스프링일 수 있다.
상기 톨러런스 링은 금속으로 형성되고 열처리될 수 있다.
상기 중공 샤프트의 외면에는 상기 중공 샤프트의 길이방향으로 긴 홈이 원주방향으로 복수 개 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 중공 샤프트의 외면에 가압부재를 구비하여 중공 샤프트와 솔리드 샤프트 사이에 발생되는 유격의 축소 및 유격의 성장을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 중공 샤프트와 솔리드 샤프트의 마찰로 인해 발생되는 소음을 발생을 방지할 수 있고, 핸들링 성능을 향상 시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 장치용 인텀 샤프트의 일부를 절개한 측면도이고, 도 3은 도 2의 인텀 샤프트의 가압부재가 설치된 부분을 확대한 확대도이며, 도 4는 도 2의 A-A선을 따라 절개한 단면도이고, 도 5는 도 4의 다른 형태를 나타낸 단면도이며, 도 6는 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 장치용 인텀 샤프트의 톨러런스 링을 도시한 사시도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인텀 샤프트의 가압부재가 설치된 부분을 일부 절개한 측면도이다.
먼저, 본 발명은 차량을 조향하는 차량 조향 장치에 설치되는 차량 조향용 인텀 샤프트에 관한 것이다.
차량 조향 장치는 차량 내부에 위치하여 운전자가 조작하는 스티어링 휠(steering wheel)과, 스티어링 휠의 회전력으로 회전되며 스티어링 휠의 각도를 조절하는 스티어링 컬럼(steering column)과, 기어 물림으로 회전운동을 수평운동으로 변환하여 차량의 바퀴를 조향하는 스티어링 기어(steering gear)와, 스티어링 컬럼과 스티어링 기어를 연결하여 회전력을 전달하는 동시에 차량의 충돌 시 충격을 흡수하는 인텀 샤프트(interm shaft)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 장치용 인텀 샤프트(100)는 중공 샤프트(tubular shaft, 110)를 포함할 수 있다. 이 중공 샤프트(110)는 중공형상으로 일정길이 형성될 수 있다. 그리고 중공 샤프트(110)의 내주면에는 길이방향으로 형성된 복수의 홈(111)이 원주방향으로 일정간격 배열된 상태로 형성될 수 있다.
인텀 샤프트(100)는 솔리드 샤프트(solid shaft, 130)를 포함할 수 있다. 이 솔리드 샤프트(130)는 중공 샤프트(110)에 일부 삽입되고, 중공 샤프트(110)에 삽입된 상태로 길이방향으로 이동 가능하도록 설치될 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 솔리드 샤프트(130)가 중공 샤프트(110)에 일부 삽입된 부분에는 중공 샤프트(110)의 내주에 형성된 홈(111)과 치합되는 돌기(131)가 원주방향으로 복수 개 형성될 수 있다. 이 솔리드 샤프트(130)에 형성된 돌기(131)는 솔리드 샤프트(130)가 이동 시 중공 샤프트(110)의 홈(111)에 직접 접촉되어 가이드 될 수 있다.
아울러, 도 5에 도시된 바와 같이 솔리드 샤프트(130)의 외주면에는 플라스틱과 같은 합성수지로 형성된 합성수지 층(133)이 형성될 수 있으며, 이 합성수지 층(133)과 중공 샤프트(110) 사이에는 그리스(grease)와 같은 윤활제가 첨가되어 미끄럼 운동능력을 향상시키도록 구성될 수 있다.
한편, 인텀 샤프트(100)는 상부 유니버셜 조인트(universal joint, 150)를 포함할 수 있다. 이 상부 유니버셜 조인트(150)는 서로 교차되는 축의 회전력을 전달할 수 있는 것으로서, 공지의 유니버셜 조인트로 구성될 수 있다. 한편, 상부 유니버셜 조인트(150)의 일측에는 상기 중공 샤프트(tubular shaft, 110)의 외측 단이 결합될 수 있고, 타측에는 스티어링 칼럼의 회전축과 결합될 수 있다.
인텀 샤프트(100)는 하부 유니버셜조인트(170)를 포함할 수 있다. 이 하부 유니버셜 조인트(170)는 서로 교차되는 축의 회전력을 전달할 수 있는 것으로서, 공지의 유니버셜 조인트로 구성될 수 있다. 한편, 하부 유니버셜 조인트(170)의 일측에는 상기 솔리드 샤프트(130)의 외측 단이 결합될 수 있고, 타측에는 스티어링 기어의 회전축이 결합될 수 있다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 인텀 샤프트(100)는 가압부재(190)를 포함할 수 있다. 이 가압부재(190)는 중공 샤프트(110)에 외압(pre-load)을 가하여 중공 샤프트(110)와 솔리드 샤프트(130) 사이의 유격이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
가압부재(190)는 톨러런스 링(tolerance ring, 191)을 포함할 수 있다. 이 톨러런스 링(191)은 중공 샤프트(110)에 가압력을 발생시키는 것으로서, 중공 샤프 트(110)의 외면을 일정길이 감싸는 형태로 설치된다. 여기서, 톨러런스(tolerance)는 치수공차를 의미하는 것으로서, 본 발명에서는 중공 샤프트(110)과 솔리드 샤프트(130)의 사이에 유격을 줄일 수 는 의미로 사용된다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 톨러런스 링(191)에는 복수의 돌기(192)가 형성될 수 있다. 이 돌기(192)는 톨러런스 링(192)의 외측으로 돌출되도록 형성될 수 있으며, 돌기(192)의 구성 예컨대, 돌기의 크기, 개수, 높이, 배열, 형상 등의 구성을 변경하여 중공 샤프트(110)를 가압하는 가압력을 조절할 수 있다. 한 실시예에서의 돌기(192)는 길이방향으로 긴 형상을 원주방향으로 복수 개 형성하는 형태로 돌기(192)를 형성하였지만 가압력에 따라 돌기(192)의 구성을 변경할 수 있기 때문에 돌기의 형상을 한정하지는 않는다.
그리고, 톨러런스 링(191)은 길이방향으로 절개된 절개부(193)가 형성될 수 있다. 이 절개부(193)를 형성함으로써, 외경이 다소 차이가 있는 중공 샤프트(110)에도 톨러런스 링(191)을 설치할 수 있다.
아울러, 톨러런스 링(191)은 평판에 돌기(192)를 형성하고, 이 평판을 필요한 만큼 절단하여 링 형상으로 절곡하는 형태로 형성될 수 있다. 이렇게 평판을 가공하여 톨러런스 링(191)을 가공하면 쉽게 대량 생산할 수 있어 톨러런스 링(191)의 제작비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 톨러런스 링(191)은 고무, 플라스틱 또는 금속 등으로 중공 샤프트(110)의 가압력에 따라 다르게 형성될 수 있으며, 만약 톨러런스 링(191)이 금속으로 형성되었을 경우에는 톨러런스 링(191)에 열처리를 하여 그 열처리 조건에 따 라 가압력을 조절할 수 있다.
한편, 톨러런스 링(191)은 중공 샤프트(110)의 외면을 감는 형태로 구성된 코일 스프링일 수 있다. 이때, 코일 스프링의 내경은 중공 샤프트(110)의 외경보다 작게 형성하여 중공 샤프트(110)의 내부로 가압력이 발생되도록 설치될 수 있다.
가압부재(190)는 부싱(bushing, 195)을 포함할 수 있다. 이 부싱(195)은 톨러런스 링(191)의 길이와 동일하게 형성될 수 있으며, 톨러런스 링(191)의 외면을 감싸 톨러런스 링(191)의 이탈을 방지하는 동시에 지지한다. 한편, 부싱(195)의 일측단에는 부싱(195)의 내측으로 절곡된 절곡부(196)를 형성하여 절곡부(196)의 끝단과 접하는 중공 샤프트(110)의 외면을 서로 용접하는 형태로 중공 샤프트(110)에 설치될 수 있다.
한편, 부싱(195)은 톨러런스 링(191)보다 더 단단한 재질로 형성하여 톨러런스 링(191)에 가압력을 증가시킬 수 있으며, 부싱(195)이 금속일 경우에는 열처리하여 경도를 증가 시킬 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성간의 작용을 설명한다.
중공 형상으로 형성된 중공 샤프트(110)의 내부에 솔리드 샤프트(130)가 일부 삽입된 상태로 설치되고, 중공 샤프트(110)의 외측 단으로는 상부 유니버셜 조인트(150)가 연결되고, 솔리드 샤프트(130)의 외측 단으로는 하부 유니버셜 조인트(170)가 결합된다.
그리고, 상부 유니버셜 조인트(150)는 스티어링 컬럼의 회전축에 결합되고, 하부 유니버셜 조인트(170)는 스티어링 기어에 결합된다.
한편, 중공 샤프트(110)와 솔리드 샤프트(130)는 각각에 형성된 돌기(131)와 홈(111)에 의해 치합되어 중공 샤프트(110)에서 솔리드 샤프트(130)가 길이 방향으로 이동 가능하도록 설치된다.
또한, 중공 샤프트(110)의 외면에는 가압부재(190)가 결합되어, 중공 샤프트(110)에 외압을 가한다. 이때 가압부재(190)는 톨러런스 링(191)이 중공 샤프트(110)에 가압력을 발생시키도록 중공 샤프트(191)의 외면에 설치되고, 톨러런스 링(191)의 외면으로는 부싱(195)이 설치되어 톨러런스 링(191)을 지지하게 된다.
이러한 구성의 인텀 샤프트(100)는 스티어링 컬럼의 회전 시 그 회전력을 스티어링 기어로 전달할 수 있으며, 차량의 충돌 시 솔리드 샤프트(130)가 중공 샤프트(110)의 내주로 삽입되어 충격을 흡수 할 수 있다.
하지만, 시간이 점차 지남에 따라 솔리드 샤프트(130)와 중공 샤프트(110)가 마찰되면서 마모되어 유격이 발생하고, 도 5에 도시된 바와 같이 솔리드 샤프트(130)에 합성수지 층(133)이 형성된 경우 합성수지 층(133)이 마모되면서 중공샤프트(110)와 솔리드 샤프트(130) 사이에 유격이 발생하게 된다.
그러나 이때, 중공 샤프트(110)에 설치된 가압부재(190)로 인해, 중공 샤프트(110)와 솔리드 샤프트(130)의 사이에 발생되는 유격의 축소 및 유격이 성장되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 유격으로 인해 발생되는 소음을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 유격이 축소되어 핸들링 반응성을 향상시킬 수 있다.
도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량 조향 장치용 인텀 샤프트가 도시되었다. 본 발명의 다른 실시예에서는 한 실시예와 중복되는 구성의 설명은 생략하고, 동일한 도면부호를 사용한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 인텀 샤프트는 중공 샤프트(110')에 특징이 있다.
다른 실시예에 따른 중공 샤프트(110')는 한 실시예에 중공 샤프트(110)의 구성과 동일하고, 다만 중공 샤프트(110')의 외면에는 홈(113)이 더 형성될 수 있다. 이 홈(113)은 중공 샤프트(110')의 외면에 길이방향으로 길게 형성되며, 원주방향으로 복수 개 형성될 수 있다. 또한, 홈(113)이 형성되는 부분에 가압부재(190)가 설치될 수 있다.
따라서, 중공 샤프트(110')의 외면에 홈(113)을 형성함으로써, 중공 샤프트(110')의 강성을 낮춰 가압부재(190)의 가압력을 증가 시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
도 1은 종래의 차량 조향 장치용 인텀 샤프트의 일부를 절개한 측면도 이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 장치용 인텀 샤프트의 일부를 절개한 측면도이다.
도 3은 도 2의 인텀 샤프트에 가압부재가 설치된 부분을 일부 절개한 측면도이다.
도 4는 도 2의 A-A선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5는 도 4의 다른 형태를 나타낸 단면도이다.
도 6는 본 발명의 한 실시예에 따른 차량 조향 장치용 인텀 샤프트의 톨러런스 링을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인텀 샤프트의 가압부재가 설치된 부분을 일부 절개한 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 도면부호의 설명>
100: 인텀 샤프트 110, 110': 중공 샤프트
111: 중공 샤프트의 내면 홈 113: 중공 샤프트의 외면 홈
130: 솔리드 샤프트 131: 솔리드 샤프트의 돌기
150: 상부 유니버셜 조인트 170: 하부 유니버셜 조인트
190: 가압부재 191: 톨러런스 링
192: 톨러런스 링의 돌기 193: 절개부
195: 부싱 196: 절곡부

Claims (8)

  1. 스티어링 컬럼과 스티어링 기어를 연결하여 동력전달 및 충격을 흡수하는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트에 있어서,
    중공을 가지는 중공 샤프트,
    상기 중공 샤프트에 일부 삽입되는 솔리드 샤프트,
    상기 중공 샤프트와 상기 스티어링 컬럼을 연결하는 제1 유니버셜 조인트,
    상기 솔리드 샤프트와 상기 스티어링 기어를 연결하는 제2 유니버셜 조인트. 그리고
    상기 중공 샤프트의 외면을 가압하는 가압부재를 포함하는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트.
  2. 제1항에서,
    상기 가압부재는
    상기 중공 샤프트를 가압하도록 상기 중공 샤프트의 외면을 감싸는 톨러런스 링, 그리고
    상기 톨러런스 링을 지지하고 상기 톨러런스 링의 외면을 감싸는 부싱을 포함하는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트.
  3. 제2항에서,
    상기 톨러런스 링은 중공 샤프트의 외측 방향으로 돌출된 복수 개의 돌기가 형성되는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트.
  4. 제2항 또는 3항에서,
    상기 톨러런스 링은 길이방향으로 절개된 절개부가 형성된 차량 조향 장치용 인텀 샤프트.
  5. 제2항에서,
    상기 톨러런스 링은 고무, 플라스틱 또는 금속 중 어느 하나로 형성되는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트.
  6. 제2항에서,
    상기 톨러런스 링은 코일 스프링인 차량 조향 장치용 인텀 샤프트.
  7. 제2항에서,
    상기 톨러런스 링은 금속으로 형성되고 열처리되는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트.
  8. 제1항에서,
    상기 중공 샤프트의 외면에는 상기 중공 샤프트의 길이방향으로 긴 홈이 원 주방향으로 복수 개 형성되는 차량 조향 장치용 인텀 샤프트.
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