KR20170130981A - 차량 조향장치용 인텀샤프트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인텀샤프트의 구조개선을 통하여 반복적인 조향에 따른 내구성을 확보하고, 안정적인 조향 작동이 이루어지도록 한 차량 조향장치용 인텀샤프트에 관한 것으로, 중공된 관형상으로 이루어지고 내주면에 체결홈이 형성되는 원동샤프트와, 상기 원동샤프트에 일부분이 삽입되고 외주면에 원동샤프트의 체결홈에 대응되게 맞물림홈이 형성되는 피동샤프트와, 상기 원동샤프트와 피동샤프트의 회전작동이 연동되면서 원동샤프트와 피동샤프트가 축선방향으로 직선이동 가능하게 하기 위하여 원동샤프트와 피동샤프트의 이격된 사이에 삽입되되 체결홈과 맞물림홈에 맞물리게 볼베어링이 장착된 슬라이딩부재와, 상기 슬라이딩부재가 상기 피동샤프트의 끝단에 걸림결합되도록 상기 피동샤프트의 끝단에 외주방향으로 돌출 형성된 걸림부를 포함하여 구성되도록 함으로써 피동샤프트로부터의 슬라이딩부재의 회전력 전달이 항시 용이하고도 안정적으로 이루어지도록 하여 조향이 정밀하고 정확하게 이루어지도록 하고, 원동샤프트의 조향력을 피동샤프트로 전달하기 위한 슬라이딩부재의 이탈 등이 발생하지 않도록 함으로써, 어떠한 차량 충돌에 따른 타격이 가해지더라도 조향 기능을 상실하지 않도록 하여 운전자의 안정성을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

차량 조향장치용 인텀샤프트{interm shaft for steering device of vehicle}

본 발명은 차량 조향장치용 인텀샤프트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인텀샤프트의 구조개선을 통하여 반복적인 조향에 따른 내구성을 확보하고, 안정적인 조향 작동이 이루어지도록 한 차량 조향장치용 인텀샤프트에 관한 것이다.

차량에 장착되는 조향장치는 운전석의 스티어링 휠(핸들)을 회전시키고 각 링크기구를 움직여 좌우 바퀴의 방향을 바꾸어 차량의 주행방향을 제어할 수 있도록 하는 장치로, 조향장치는 조향 장치는 차량 내부에 위치하여 운전자가 조작하여 조향력을 발생하는 스티어링 휠(steering wheel), 스티어링 휠의 회전력으로 회전되며 스티어링 휠의 각도를 조절할 수 있는 스티어링 컬럼(steering column), 기어 물림으로 회전운동을 수평운동으로 변환하여 차량의 바퀴를 조향하는 스티어링 기어(steering gear), 그리고 스티어링 컬럼과 스티어링 기어를 연결하여 회전력을 전달하는 동시에 차량의 충돌 시 충격을 흡수하는 인텀 샤프트(interm shaft, 또는 intermediate shaft)를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 조향장치의 구성 중 인텀 샤프트는 차량의 충돌시 운전자가 관성에 의해 스티어링 휠에 부딪혔을 경우에 스티어링 칼럼이 이 충돌에너지를 흡수하여 운전자의 부상을 최소화하기 위하여 구비되는 보호수단으로, 근래에는 샤프트의 길이가 축 방향으로 압축되어 변형 가능하게 구비되어 충격을 흡수하는 구조의 인텀 샤프트가 제공된다.

예시적으로, 종래의 인텀 샤프트 중에는 슬라이딩 타입의 인텀 샤프트가 있는데, 이는 스티어링 휠 측에 구비되는 원동샤프트, 스티어링 기어 측에 구비되는 피동샤프트, 그리고 슬라이딩 부재 등으로 구성될 수 있다. 원동샤프트의 중앙에는 선단이 개방된 중공이 형성되고, 피동샤프트는 원동샤프트의 선단으로부터 중공에 삽입된다. 또한 피동샤프트가 원동샤프트의 중공에 길이방향으로 슬라이딩하여 이동될 수 있도록 피동샤프트의 외주면과 원동샤프트의 내주면의 사이에 슬라이딩 부재가 삽입된다. 이 슬라이딩 부재는 원동샤프트와 피동샤프트 간에 동력이 전달될 수 있도록 원동샤프트와 피동샤프트에 각각 맞물리게 형성되어 있어, 운전자가 스티어링 휠을 회전시킬 때 스티어링 컬럼에서 전달되는 회전력이 스티어링 기어로 전달되도록 한다.

그런데 이러한 종래 차량 조향장치용 인텀샤프트는 오직 슬라이딩 부재에 의해서만 조향력을 전달하기 때문에 내구성이 매우 떨어지고, 이로 인하여 장기간 사용시 원동샤프트와 피동샤프트와 슬라이딩 부재가 결속되어 있는 부분에서 누락,이탈, 파손 등의 이유로 유격이 발생하면 조량력을 상실하게 되는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 종래 차량 조향장치용 인텀샤프트의 결합구조는 더스트캡이 원동샤프트의 선단에 결합되어 슬라이딩부재가 내장된 공간으로 이물질이 유입되지 않게 함과 동시에 슬라이딩 부재가 이탈되지 않게 구비되는 것으로, 충격 발생 시 더스트캡이 파손되거나 분리될 경우에는, 슬라이딩 부재가 이탈되면서, 조향 불능 우려가 있어 안전성을 담보하지 못하는 문제를 내포하게 되는 것이다.

다시말해서, 원동샤프트의 내주면에 조립되어 원동샤프트의 내주면과 피동샤프트의 외주면에 의하여 가압 고정되는 와이어링에 의하여 견고하게 조립되므로 슬라이딩 연결부위의 누락,이탈,파손 가능성을 현저히 줄여 안정적인 조향이 가능하도록 하지만, 이 와이어링을 이용하여 원동샤프트와 피동샤프트를 최종 결합하는 구조에서는, 차량 충돌 시등 강력한 인장력이 가해지는 시점에서, 상기 피동샤프트로부터 와이어링이 이탈될 경우에는 안정적인 조향이 아닌 조향불능의 상태에 봉착함으로써, 안전한 운전을 수행하지 못하는 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 이에 대한 조립 강건도를 증대시킬 수 있는 이탈 방지용 방안의 필요성이 대두되게 되었다.

KR 101010827 B1

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원동샤프트와 피동샤프트의 회전력 전달이 이중으로 이루어지도록 하여 조향이 정밀하고 정확하게 이루어지도록 하고, 원동샤프트의 조향력을 피동샤프트로 전달하기 위한 더스트캡이나 슬라이딩부재의 이탈,파손 등이 발생하지 않도록 2중의 이탈방지를 위한 안전구조를 구비함으로써, 조향 기능을 상실하지 않도록 하여 운전자의 안정성을 높일 수 있도록 한 차량 조향장치용 인텀샤프트를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 중공된 관형상으로 이루어지고 내주면에 체결홈이 형성되는 원동샤프트와, 상기 원동샤프트에 일부분이 삽입되고 외주면에 원동샤프트의 체결홈에 대응되게 맞물림홈이 형성되는 피동샤프트와, 상기 원동샤프트와 피동샤프트의 회전작동이 연동되면서 원동샤프트와 피동샤프트가 축선방향으로 직선이동 가능하게 하기 위하여 원동샤프트와 피동샤프트의 이격된 사이에 삽입되되 체결홈과 맞물림홈에 맞물리게 볼베어링이 장착된 슬라이딩부재와, 상기 슬라이딩부재가 상기 피동샤프트의 끝단에 걸림결합되도록 상기 피동샤프트의 끝단에 외주방향으로 돌출 형성된 걸림부를 포함하여 구성되도록 한 것이다.

또한, 상기 피동샤프트의 끝단에는 내입 형성된 홈테를 마련하여 상기 슬라이딩부재가 걸려 이탈되지 않고 슬라이딩부재의 왕복구간을 제한하도록 2중 와이어링을 끼워 조립되도록 한 것이다.

본 발명의 차량 조향장치용 인텀샤프트에 의하면, 피동샤프트의 조향력을 전달하는 구조가 자체 안전 고리 형식으로 있어 차량 충돌시 국부영역에 하중이 집중적으로 가해지지 않고 하중이 분산되므로 변형량이 낮아지고 강성이 증가하게 되도록 하는 슬라이딩부재의 결합 안전성과 강건성을 향상시킬 수 있어 운전자의 안전성을 확보할 수 있다.

또한, 원동샤프트의 내주면에 조립되어 원동샤프트의 내주면과 피동샤프트의 외주면에 의하여 가압 고정되는 와이어링에 의하여 견고하게 조립되므로 슬라이딩 연결부위의 누락,이탈,파손 가능성을 현저히 줄여 안정적인 조향이 가능하도록 하지만, 이 와이어링을 이용하여 원동샤프트와 피동샤프트를 최종 결합하는 구조에서는, 차량 충돌 시등 강력한 인장력이 가해지는 시점에서 와이어링이 이탈될 경우에는 안정적인 조향이 아닌 조향불능의 상태에 봉착함으로써, 안전한 운전을 수행하지 못하는 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 이에 대한 조립 강건도를 증대시킬 수 있는 이탈 방지용 방안으 필요성이 대두되게 되었다.

도 1은 본 발명의 인텀샤프트의 외관 사시도
도 2는 본 발명의 인텀샤프트의 조립구조를 나타낸 정면도
도 3은 도 2의 선 A-A에 따른 본 발명의 인텀샤프트의 조립 단면도
도 4는 본 발명의 인텀샤프트의 분해 사시도
도 5는 도 4의 반대방향에서 바라 본 인텀샤프트의 분해 사시도

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 스티어링 컬럼의 축 방향으로 슬라이딩 작동이 이루어지면서도 조향력을 유지하도록 하여 차량 충돌 시 충격을 흡수하는 인텀샤프트의 구조를 새롭게 개선한 것으로, 본 발명의 인텀샤프트의 구조는 첨부한 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 차량 조향을 위하여 스티어링 휠을 조향함에 따라 회전력이 발생하는 원동샤프트(100)와, 상기 원동샤프트로부터 회전력을 전달받아 스티어링 기어로 회전력을 전달하는 피동샤프트(200)와, 상기 원동샤프트와 피동샤프트가 동기화되어 회전이 이루어지도록 하기 위한 슬라이딩부재(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 원동샤프트(100)는 인텀샤프트를 구성하는 부속 중에서 스티어링 휠 측에 연결되어 운전자가 스티어링 휠을 조작할 때 회전력이 발생하는 것으로, 중공된 관형상으로 마련될 수 있으며, 원동샤프트의 중공된 내측으로 피동샤프트(200)의 일부가 삽입되어 원동샤프트와 피동샤프트가 상호 축선 방향으로 상대 이동이 가능하게 결합될 수 있다.

이때, 원동샤프트(100)의 내면에는 체결홈(120)이 구비되고 피동샤프트(200)의 외면에는 맞물림홈(220)이 구비되어 슬라이딩부재(300)와 맞물림 결합되어 연동되도록 구비될 수 있다.

상기 체결홈(120)은 원동샤프트(100)의 내주면 둘레를 따라서 복수로 구비될 수 있고, 상기 맞물림홈(220)은 피동샤프트(200)의 외주면 둘레를 따라서 복수로 구비될 수 있으며, 이 체결홈과 맞물림홈들은 내주면 또는 외주면 둘레를 따라서 복수로 배열될 때 일정한 간격을 두고 배치될 수 있다.

여기서 체결홈(120)과 맞물림홈(220)은 그 단면이 반원형으로 파인 형상으로 이루어질 수 있으며, 원동샤프트와 피동샤프트의 길이방향과 수평으로 홈이 형성되어 축선방향을 따라서 상호 상대 이동이 가능하도록 되며, 그 길이는 원동샤프트와 피동샤프트의 슬라이드 작동이 가능한 한 범위를 수용할 수 있도록 길게 형성될 수 있다.

또한, 슬라이딩부재(300)는 슬리브몸체(310)에 베어링이 장착되어 원동샤프트의 내면과 피동샤프트의 외면 사이에 이격된 공간에 삽입되어 원동샤프트와 피동샤프트의 축선방향 슬라이드 이동이 가능하면서도 회전력을 전달할 수 있도록 구비될 수 있다.

이때, 슬리브몸체(310)에 형성되는 베어링은 슬리브몸체의 둘레를 따라서 복수의 볼베어링(320)이 등간격이나 부등간격으로 배치될 수 있으며, 이 볼베어링(320)은 상기 원동샤프트와 피동샤프트의 체결홈 및 맞물림홈과 대응되게 구비되어 회전력 전달은 물론, 원동샤프트와 피동샤프트의 축선 방향 직선이동으로 신축 가능하게 결합될 수 있다.

한편, 상기 피동샤프트(200)에는 피동샤프트(200)와 슬라이딩부재(300)를 원동샤프트(100)의 중공부(140)에 삽입한 상태에서 슬라이딩부재(300)가 이탈되지 않도록 하기 위하여 피동샤프트(200)의 외주면에 와이어링(600)이 장착될 수 있다.

상기 와이어링(600)은 피동샤프트(200)에 슬라이딩부재(300)를 끼워 최종 조립마감을 수행할 수 있도록 하기 위한 것으로, 이 와이어링(500)에 의하여 슬라이딩부재(300)가 걸려 이탈되지 않고 슬라이딩부재의 왕복구간을 제한할 수 있게 된다.

이를 위하여 상기 피동샤프트(200)의 외주면에는 와이어링(600)을 압입 체결할 수 있도록 내입 형성된 홈테(210) 및 그 홈테(210)로의 와이어링(600)의 진입유도를 하게 된다.

따라서 도 3 및 도4에 도시된 바와 같이 피동샤프트(200)에 슬라이딩부재(300)를 먼저 조립한 후, 상기 홈테(210) 내에 와이어링(500)을 밀어 넣어 조립을 완료할 수 있으므로 인텀샤프트의 조립구조가 간소화되고 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있게 된다. 도 4에 표시된 화살표는 와이어링(600)의 이탈에 따른 슬라이딩부재(300)의 이동 이탈 방향을 표시하고 있다.

또한, 상기 피동샤프트(200)에는 피동샤프트(200)에 슬라이딩부재(300)를 먼저 결합한 후 원동샤프트(100)에 연동하여 슬라이딩부재(300)가 이동하면서 차량 충돌시 강력한 인장력이 작용하더라도 슬라이딩부재(300)가 이탈되지 않도록 피동샤프트의 선단 둘레에 형성된 홈테(210)를 넘어서서 탄성 변형하면서 상기 피동샤프트(200)로부터 슬라이딩부재(300)의 결합이 해제되는, 즉 이탈되는 상태에 봉착하게 될 수도 있다.

이때, 상기 슬라이딩부재(300)의 이탈을 방지하기 위해 본발명에서는 상기 피동샤프트(200)의 끝단 주변부에 걸림부(250)를 돌출 형성시켜 상기 슬라이딩부재(300)의 일방향 이동을 제한할 수 있게 된다.

한편, 상기 걸림부(250)는 위와 같이 피동샤프트(200)의 끝단 주위 전체에 걸쳐 외주방향으로 돌출되도록 형성되어도 좋으나, 상기 피동샤프트(200)에 길이방향 형성된 맞물림홈(220)의 끝단에만 돌출 형성시키는 것도 좋은 구성의 일환이다.

이는, 상기 맞물림홈에 상기 원통형 슬라이딩부재(300)의 탄력적인 슬리브몸체(310)보다는 강성구조의 원기둥형 볼지지대(330)의 끝단면부가 상기 걸림부(250)에 걸리도록 함으로써 보다 강건성을 높일 수 있기 때문이다.

더욱이, 상기 맞물림홈(220)에만 걸림부(250)가 형성되도록 할 경우에는 상기 걸림부(250)가 코킹 가공에 의한 코킹부(260)에 의해 상기 피동샤프트(200)의 맞물림홈(200) 끝단에 형성된 이후에도 상기 슬라이딩부재(300)가 상기 걸림부(250)를 타고넘어 상기 피동샤프트(200)에 안착 조립이 가능해지도록 할 수 있으므로, 조립성에도 문제가 없도록 할 수 있는 구성이 되는 것이다.

따라서, 상기 피동샤프트(200)의 외주면 끝단의 홈테(210) 내에 탄성 고정되는 와이어링(600)에 의하여 1차 고정 조립되는 슬라이딩부재(300)가, 차량 충돌시등 강력한 인장력이 가해지는 시점에서 탄성적으로 결합되어 있는 와이어링(600)이 이탈될 경우에는 안정적인 조향이 아닌 조향불능의 상태에 봉착됨으로써, 안전한 운전을 수행하지 못하는 등의 문제가 발생할 때, 상기 걸림부(250)로 인해, 이러한 이탈에 대한 조립 강건도를 증대시킬 수 있는 등의 매우 뛰어난 효과를 창출할 수 있게 되는 것이다.

이상, 본 발명에 따른 차량 조향장치용 인텀샤프트의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 바람직한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

100: 원동샤프트 110: 홈테
120: 체결홈 140: 중공부
200: 피동샤프트 210: 홈테
220: 맞물림홈 240: 중공부
300: 슬라이딩부재 310: 슬리브몸체
320: 볼베어링 340 : 볼지지대

Claims (5)

1. 중공된 관형상으로 이루어지고 내주면에 체결홈이 형성되는 원동샤프트와,
   상기 원동샤프트에 일부분이 삽입되고 외주면에 원동샤프트의 체결홈에 대응되게 맞물림홈이 형성되는 피동샤프트와,
   상기 원동샤프트와 피동샤프트의 회전작동이 연동되면서 원동샤프트와 피동샤프트가 축선방향으로 직선이동 가능하게 하기 위하여 원동샤프트와 피동샤프트의 이격된 사이에 삽입되되 체결홈과 맞물림홈에 맞물리게 볼베어링이 장착된 슬라이딩부재와,
   상기 슬라이딩부재가 상기 피동샤프트의 끝단에 걸림결합되도록 상기 피동샤프트의 끝단에 외주방향으로 돌출 형성된 걸림부를 포함하여 구성되는 차량 조향장치용 인텀샤프트.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 피동샤프트의 끝단 주변부 외주 전체에 걸쳐 걸림부가 형성된 조향장치용 인텀샤프트.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 걸림부는 피동샤프트에 길이방향 형성된 맞물림홈의 끝단에 돌출 형성된 조향장치용 인텀샤프트.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 걸림부는 상기 피동샤프트의 단면부에서 수직이나 경사방향 코킹 가공에 따른 코킹부에 의해 상기 피동샤프트 또는 그 맞물림홈 끝단에 형성된 차량 조향장치용 인텀샤프트.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 피동샤프트에는 상기 슬라이딩부재의 이동구간을 제한하도록 외주면에 와이어링이 장착되는 홈테가 형성된 차량 조향장치용 인텀샤프트.
   

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