KR20240020580A

KR20240020580A - 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트

Info

Publication number: KR20240020580A
Application number: KR1020220098813A
Authority: KR
Inventors: 홍진용; 우종학; 김현우
Original assignee: 남양넥스모 주식회사
Priority date: 2022-08-08
Filing date: 2022-08-08
Publication date: 2024-02-15
Also published as: WO2024035064A1

Abstract

기존의 물리적인 연결구조의 조향 장치의 구성을 일부 이용하면서 스티어링 모터의 전기 전자 제어가 가능한 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트가 제공된다.
이를 위해, 본 발명에 따른 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트는, 상단부는 제1 유니버셜 조인트를 통해 스티어링 샤프트에 연결되고 하단부에는 축방향으로 중공이 형성된 요크 튜브와, 상기 요크 튜브의 하단을 통해 상기 중공으로 상단부가 삽입 배치되고 하단부는 제2 유니버셜 조인트를 통해 스티어링 모터에 연결된 케이블을 포함한다.

Description

차량용 조향 장치의 인텀 샤프트{INTERMEDIATE SHAFT OF STEERING APPARATUS FOR A VEHICLE}

본 발명은 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량용 조향 장치에서 스티어링 샤프트 및 스티어링 기어 사이에 설치되는 차량의 조향 장치의 인텀 샤프트에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 차실 내의 운전석으로부터 전방에는 차량의 조향 장치를 구성하는 스티어링 휠이 배치된다.

상기 스티어링 휠은 상기 차량의 진행 방향을 조정하기 위해, 운전자가 손으로 잡고 회전시키는 구성이다. 즉, 운전자는 차량의 운행 중, 차량의 진행방향을 좌측으로 조정하고자 하는 경우 상기 스티어링 휠을 좌측으로 회전시키고, 차량의 진행방향을 우측으로 조정하고자 하는 경우 상기 스티어링 휠을 우측으로 회전시킨다.

상기 차량의 조향 장치는, 상기 스티어링 휠과 더불어, 상기 스티어링 휠이 상단부에 설치되는 스티어링 샤프트와, 상기 스티어링 샤프트의 하단부에 유니버셜 조인트를 통해 상단부가 연결되는 인텀 샤프트와, 상기 인텀 샤프트의 하단부에 유니버셜 조인트를 통해 연결되는 스티어링 모터와, 상기 스티어링 모터의 회전축 하단부에 구비된 피니언 기어와 치합하는 랙바를 구비한 스티어링 기어로 구성된다.

상기 인텀 샤프트는 크게 두 개의 파트로 구성되어 축방향으로 길이가 가변된다. 즉, 상기 인텀 샤프트는 요크 튜브 및 요크 샤프트로 구성되며, 상기 요크 샤프트의 상단부가 상기 요크 튜브의 하단부 내부로 삽입되어 축방향으로 슬라이드 이동가능하게 설치된다. 상기 요크 샤프트의 상단부가 상기 요크 튜브의 하단부 내에서 축방향으로 슬라이드 이동되는 것에 의해, 상기 인텀 샤프트는 축방향으로 길이가 가변되면서 차륜으로부터 상기 스티어링 휠로 전달되는 진동을 흡수한다.

상기 요크 샤프트의 하단부는 유니버셜 조인트를 통해 상기 스티어링 모터의 회전축 상단부에 결합된다. 상기 스티어링 모터의 회전축 하단부에 구비된 상기 피니언 기어는 상기 스티어링 기어의 하우징 내부에 좌우로 이동가능하게 배치된 상기 랙바에 치합된다. 상기 랙바의 좌우양단에는 각각 좌측 타이로드 및 우측 타이로드가 결합된다. 상기 좌측 타이로드는 좌측 차륜의 너클에 연결되고, 상기 우측 타이로드는 우측 차륜의 너클에 연결된다.

상기 스티어링 모터의 회전축이 일방향으로 회전되는 경우, 상기 랙바가 좌측으로 직선 이동되고, 이에 따라 상기 좌측 타이로드 및 상기 우측 타이로드가 좌측으로 직선 이동되어 좌우측 차륜에 각각 결합된 너클을 좌측으로 회전시키는 것에 의해, 좌우측 차륜은 좌측으로 조향된다.

또한, 상기 스티어링 모터의 회전축이 타방향으로 회전되는 경우, 상기 랙바가 우측으로 직선 이동되고, 이에 따라 상기 좌측 타이로드 및 상기 우측 타이로드가 우측으로 직선 이동되어 좌우측 차륜에 각각 결합된 상기 너클을 우측으로 회전시키는 것에 의해, 좌우측 차륜은 우측으로 조향된다.

한편, 상기와 같이 차량용 조향 장치는 상기 스티어링 휠에서부터 좌우측 차륜까지 기구적으로 연결된 구조를 가지나, 최근 전기 전자 장치가 발전됨에 따라 상기 차량용 조향 장치의 구성들 중 상기 스티어링 모터를 기준으로 상부 구조물들이 상기 스티어링 모터와 분리된 구조로 형성된 스티어 바이 와이어(Steer By Wire)식 조향 장치가 개발되었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2022-0081772호(2022.06.16.)(이하, '종래 기술'이라 함)

상기 종래 기술은 조향휠과 연결된 조향축의 일측에 앵글센서와 토크센서가 결합되고, 운전자의 조향휠 조작시 이를 감지하는 앵글센서와 토크센서가 전기 신호를 전자제어장치에 보내 조향축 모터와 피니언축 모터가 작동되도록 되어 있다.

그런데, 상기 종래 기술은 상기 조향축과 상기 피니언축 모터가 완전히 분리된 구조로 되어 있어서, 기존의 물리적인 연결구조의 조향 장치의 구성을 사용하지 못하고, 새로운 구조의 조향장치를 구성하여야 하는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2022-0081772호(2022.06.16.)

본 발명이 해결하려는 과제는, 기존의 물리적인 연결구조의 조향 장치의 구성을 일부 이용하면서 스티어링 모터의 전기 전자 제어가 가능한 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 차종의 사양에 맞게 길이 조절을 하여 설치할 수 있는 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트는 요크 튜브 및 케이블로 구성된다. 상기 요크 튜브의 상단부는 제1 유니버셜 조인트를 통해 스티어링 샤프트에 연결된다. 상기 요크 튜브의 하단부에는 축방향으로 중공이 형성된다. 상기 케이블의 상단부는 상기 요크 튜브의 하단을 통해 상기 중공으로 삽입 배치된다. 상기 케이블의 하단부는 제2 유니버셜 조인트를 통해 스티어링 모터에 연결된다.

상기 케이블의 상단부에는 제1 커플러가 구비될 수 있다. 상기 제1 커플러는 상기 요크 튜브의 상기 중공에 삽입 배치될 수 있다. 상기 요크 튜브의 내주면에는 적어도 하나의 제1 평면부가 형성될 수 있다. 상기 제1 커플러의 외주면에는 상기 적어도 하나의 제1 평면부에 접촉되는 적어도 하나의 제2 평면부가 형성될 수 있다.

상기 요크 튜브의 내주면에는 복수개의 세레이션 홈이 형성될 수 있다. 상기 제1 커플러의 외주면에는 상기 복수개의 세레이션 홈에 각각 삽입되는 복수개의 세레이션 돌기가 형성될 수 있다.

상기 요크 튜브의 하단부에는 통형의 커버가 결합될 수 있다. 상기 커버는 상기 요크 튜브의 상기 중공에 삽입 배치된 상기 제1 커플러가 상기 중공에서 빠져나오는 것을 방지할 수 있다. 상기 커버의 내주면에는 상기 요크 튜브의 하단부 외주면에 형성된 나사산과 결합되는 나사산이 형성될 수 있다.

상기 케이블의 하단부에는 제2 커플러가 구비될 수 있다. 상기 제2 커플러는 상기 제2 유니버셜 조인트 중 U형부재의 목부에 결합될 수 있다. 상기 케이블의 하단부가 상기 제2 커플러의 상면에 형성된 제1 내측홈에 삽입되고, 상기 제2 커플러의 하단부가 상기 U형부재의 상기 목부 상면에 형성된 제2 내측홈에 삽입된 상태에서, 상기 U형부재의 상기 목부의 외측이 가압되어, 상기 케이블의 하단부, 상기 제2 커플러의 하단부 및 상기 U형부재의 상기 목부는 코킹 결합될 수 있다.

상기 케이블의 하단부가 상기 제2 커플러의 상면에 형성된 제1 내측홈에 삽입되고, 상기 제2 커플러의 하단부가 상기 U형부재의 목부 상면에 형성된 제2 내측홈에 삽입된 상태에서, 핀이 상기 U형부재의 목부 양측에 상기 제2 내측홈과 연통되게 형성된 제1 핀 결합홀과, 상기 제2 커플러의 하단부 양측에 상기 제1 내측홈과 연통되게 형성된 제2 핀 결합홀과, 상기 케이블의 하단부에 형성된 제3 핀 결합홀을 관통하여, 상기 케이블의 하단부, 상기 제2 커플러의 하단부 및 상기 U형부재의 상기 목부는 핀 결합될 수 있다.

상기 케이블의 하단부가 상기 제2 커플러의 상면에 형성된 제1 내측홈에 삽입되고, 상기 제2 커플러의 하단부가 상기 U형부재의 목부 상면에 형성된 제2 내측홈에 삽입된 상태에서, 핀이 상기 U형부재의 목부 일측에 상기 제2 내측홈과 연통되게 형성된 제1 핀 결합홀과, 상기 제2 커플러의 하단부 일측에 상기 제1 내측홈과 연통되게 형성된 제2 핀 결합홀을 관통하여 상기 핀의 끝단이 상기 케이블의 하단부 외주면을 가압하여, 상기 케이블의 하단부, 상기 제2 커플러의 하단부 및 상기 U형부재의 상기 목부는 핀 결합될 수 있다.

기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트는, 요크 튜브의 하단을 통해 상기 요크 튜브의 중공으로 케이블이 삽입 배치되기 때문에, 기존의 물리적인 연결구조의 조향 장치의 구성을 일부 이용하면서 스티어링 모터의 전기 전자 제어가 가능해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트는, 상기 케이블의 상단에 구비된 제1 커플러를 상기 요크 튜브 내에서 축방향으로 이동시켜 인텀 샤프트의 전체적인 축방향 길이가 조절되므로, 차종의 사양에 맞게 길이를 조절한 후 다양한 차종에 설치할 수 있는 효과도 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트가 설치된 차량용 조향 장치를 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 스티어링 모터가 스티어링 기어에서 분리된 상태를 나타내는 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 케이블의 상단부가 요크 튜브에 결합되는 구조의 일 실시예를 나타내는 분해 사시도,
도 4는 도 1에 도시된 케이블의 상단부가 요크 튜브에 결합되는 구조의 다른 실시예를 나타내는 분해 사시도,
도 5는 도 1에 도시된 커버를 나타내는 도면으로서, (a)도는 저면 사시도이고, (b)도는 상면 사시도,
도 6은 도 1에 도시된 케이블의 하단부가 U형부재의 목부에 결합되는 구조의 일 실시예를 나타내는 종단면도,
도 7은 도 1에 도시된 케이블의 하단부가 U형부재의 목부에 결합되는 구조의 다른 실시예를 나타내는 종단면도,
도 8은 도 1에 도시된 케이블의 하단부가 U형부재의 목부에 결합되는 구조의 또 다른 실시예를 나타내는 종단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트를 도면들을 참고하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트가 설치된 차량용 조향 장치를 나타내는 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 스티어링 모터가 스티어링 기어에서 분리된 상태를 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트(300)가 설치된 차량용 조향 장치(1)는, 스티어링 컬럼(100)과, 스티어링 샤프트(200)와, 인텀 샤프트(300)와, 스티어링 모터(400)와, 스티어링 기어(500)를 포함할 수 있다.

스티어링 컬럼(100)의 외주에는 마운팅 브라켓이 설치될 수 있고, 상기 마운팅 브라켓은 차체에 결합되어 스티어링 컬럼(100)을 지지할 수 있다. 스티어링 컬럼(100)은 스티어링 샤프트(200)를 회전 가능하게 지지할 수 있다.

스티어링 샤프트(200)는 스티어링 컬럼(100)을 상하로 관통할 수 있다. 스티어링 샤프트(200)의 상단부는 스티어링 컬럼(100)의 상단으로 돌출 배치될 수 있고, 스티어링 샤프트(200)의 하단부는 스티어링 컬럼(100)의 하단으로 돌출 배치될 수 있다.

스티어링 샤프트(200)의 상단부에는 차량의 차륜을 조향하기 위해 운전자가 손으로 잡고 좌측 또는 우측으로 회전시키는 스티어링 휠(미도시)이 결합될 수 있다.

스티어링 샤프트(200)의 하단부는 제1 유니버셜 조인트(330)를 통해 인텀 샤프트(300)의 상단부와 결합될 수 있다. 즉, 인텀 샤프트(300)의 상단부는 제1 유니버셜 조인트(330)를 통해 스티어링 샤프트(200)의 하단부와 결합될 수 있다.

인텀 샤프트(300)의 하단부는 제2 유니버셜 조인트(340)를 통해 스티어링 모터(400)의 입력축(420)과 결합될 수 있다. 즉, 스티어링 모터(400)의 입력축(420)의 상단부는 스티어링 모터(400)의 상단으로 돌출 배치되어서, 인텀 샤프트(300)의 하단부에 제2 유니버셜 조인트(340)를 통해 결합될 수 있다.

인텀 샤프트(300)의 구체적인 구성에 대해서는 추후에 설명하기로 하고, 스티어링 모터(400) 및 스티어링 기어(500)에 대해 먼저 설명하기로 한다.

스티어링 모터(400)의 하단에는 피니언축(440)이 돌출 배치될 수 있다. 피니언축(440)의 외주에는 피니언 기어(441)가 형성될 수 있다. 피니언축(440)은 스티어링 기어(500)의 하우징(510) 내부로 삽입될 수 있고, 이러한 상태에서 피니언 기어(441)는 스티어링 기어(500)의 하우징(510) 내부에 좌우로 이동가능하게 배치된 랙바(520)에 형성된 랙(미도시)과 치합할 수 있다.

랙바(520)의 좌우양단에는 각각 타이로드(530, 540)가 결합될 수 있다. 타이로드(530, 540)는, 좌측 차륜의 너클에 연결되는 좌측 타이로드(530)와, 우측 차륜의 너클에 연결되는 우측 타이로드(540)를 포함할 수 있다.

피니언축(440)이 스티어링 모터(400)의 구동력에 의해 일방향으로 회전되는 경우 랙바(520)가 좌측으로 직선 이동될 수 있고, 이에 따라 좌측 타이로드(530) 및 우측 타이로드(540)가 좌측으로 직선 이동되어 좌우측 차륜에 각각 결합된 너클을 좌측으로 회전시키는 것에 의해, 좌우측 차륜은 좌측으로 조향될 수 있다.

또한, 피니언축(440)이 스티어링 모터(400)의 구동력에 의해 타방향으로 회전되는 경우 랙바(520)가 우측으로 직선 이동될 수 있고, 이에 따라 좌측 타이로드(530) 및 우측 타이로드(540)가 우측으로 직선 이동되어 좌우측 차륜에 각각 결합된 상기 너클을 우측으로 회전시키는 것에 의해, 좌우측 차륜은 우측으로 조향될 수 있다.

스티어링 모터(400)는 전기에너지에 의해 구동되는 전동 모터일 수 있다. 스티어링 모터(400)는 중공의 회전축을 가질 수 있다. 스티어링 모터(400)에는 스티어링 모터(400)의 상기 회전축의 회전속도를 감속시켜 출력하는 감속기(430)가 더 설치될 수 있다. 스티어링 모터(400)의 상기 회전축의 중공은 축방향으로 길게 형성될 수 있다. 스티어링 모터(400)의 상기 회전축은 상하로 길게 형성될 수 있고, 스티어링 모터(400)의 상기 회전축의 중공은 상하로 길게 형성될 수 있다.

입력축(420)은 스티어링 모터(400)의 상기 회전축의 상기 중공을 관통할 수 있다. 입력축(420)은 상하로 길게 형성될 수 있다. 입력축(420)의 상단부는 스티어링 모터(400)의 상단으로 돌출 배치될 수 있다.

입력축(420)의 상하단 각각은 베어링을 통해 스티어링 모터(400)의 하우징 내부에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

입력축(420)이 스티어링 모터(400)의 상기 회전축을 관통되게 설치된 상태에서, 스티어링 모터(400)의 상기 회전축 및 입력축(420)은 서로 독립적으로 회전 가능할 수 있다. 즉, 입력축(420)은 스티어링 모터(400)의 상기 회전축의 상기 중공을 축방향으로 관통하되, 스티어링 모터(400)의 상기 회전축에 대해 원주방향으로 회전 가능할 수 있다.

스티어링 모터(400)는, 상하단이 각각 개구된 모터 하우징과, 상기 모터 하우징의 개구된 상단을 덮는 모터 커버를 포함할 수 있다. 상기 모터 하우징 및 상기 모터 커버는 스티어링 모터(400)의 외관을 형성할 수 있다. 상기 모터 하우징은 상하단이 각각 개구된 원통형으로 형성될 수 있고, 상기 모터 커버는 하단이 개구된 원통형으로 형성되어 상기 모터 하우징의 개구된 상단을 덮을 수 있다. 상기 모터 하우징의 상단부 및 상기 모터 커버의 하단부는 복수개의 볼트를 통해 체결될 수 있다.

입력축(420)의 상단부는 스티어링 모터(400)의 상기 모터 커버의 중심을 관통하여 스티어링 모터(400)의 상측으로 돌출 배치될 수 있다.

감속기(430)는 스티어링 모터(400)의 하우징 하단에 결합될 수 있다. 감속기(430)의 하단에는 입력축(420)의 하단부가 돌출 배치될 수 있다.

감속기(430)는, 상하단이 각각 개구된 감속기 하우징과, 상기 감속기 하우징의 개구된 하단을 덮는 감속기 커버를 포함할 수 있다. 상기 감속기 하우징 및 상기 감속기 커버는 감속기(430)의 외관을 형성할 수 있다. 상기 감속기 하우징은 상하단이 각각 개구된 원통형으로 형성될 수 있고, 상기 감속기 커버는 상단이 개구된 원통형으로 형성되어 상기 감속기 하우징의 개구된 하단을 덮을 수 있다. 상기 감속기 하우징 및 상기 감속기 커버는 복수개의 볼트를 통해 체결될 수 있다.

또한, 상기 모터 하우징의 개구된 하단과 감속기 하우징의 개구된 상단은 서로 접촉되게 배치될 수 있다. 상기 모터 하우징의 하단부와 상기 감속기 하우징은 복수개의 볼트를 통해 체결될 수 있다.

입력축(420)의 하단부는 감속기(430)의 상기 감속기 커버의 중심을 관통하여 감속기(430)의 하측으로 돌출 배치될 수 있다.

감속기(430)는 스티어링 모터(400)의 상기 회전축의 회전속도를 감속하여 입력축(420)에 전달할 수 있다. 감속기(430)는 내부에 배치된 복수개의 기어를 통해 스티어링 모터(400)의 상기 회전축의 회전속도를 감속하여 입력축(420)에 전달할 수 있다. 여기서, 상기 복수개의 기어는 유성기어 또는 하모닉 기어일 수 있다.

상기 복수개의 기어는, 스티어링 모터(400)의 상기 회전축의 외주에 결합되고 외주에 기어치가 형성된 선기어(미도시)와, 상기 감속기 하우징 내측에 결합되고 내주에 기어치가 형성된 링기어(미도시)와, 상기 선기어 및 상기 링기어 사이에 배치되는 복수개의 유성기어(미도시)와, 상기 복수개의 유성기어를 연결하는 캐리어(미도시)를 포함할 수 있다.

상기 복수개의 유성기어는 상기 선기어의 외주를 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 상기 링기어는 원주방향으로 회전되지 않게 상기 감속기 하우징의 내측에 고정될 수 있다. 상기 복수개의 유성기어 각각은 외주에 기어치가 형성될 수 있고, 상기 복수개의 유성기어 각각의 외주에 형성된 기어치는 상기 선기어의 기어치 및 상기 링기어의 기어치에 맞물릴 수 있다. 상기 캐리어는 상기 복수개의 유성기어와 결합되고 입력축(420)의 외주에 결합될 수 있다.

따라서, 스티어링 모터(400)의 상기 회전축이 회전되면, 상기 선기어가 상기 회전축과 같은 방향으로 회전될 수 있고, 이에 따라 상기 복수개의 유성기어는 상기 선기어와 반대방향으로 회전될 수 있다. 상기 캐리어는 상기 복수개의 유성기어와 결합되어 있기 때문에, 상기 복수개의 유성기어가 회전될 때 복수개의 유성기어와 같은 방향으로 회전되어서 입력축(420)을 회전시킬 수 있다.

피니언축(440)의 외주에는 피니언 기어(441)가 형성될 수 있다. 피니언 기어(441)는 스티어링 기어(500)의 하우징(510) 내부에 좌우방향으로 직선 이동가능하게 구비된 랙바(520)의 랙과 치합할 수 있다.

입력축(420)의 하단부와 피니언축(440)의 상단부는 결합핀에 의해 결합될 수 있다. 즉, 상기 결합핀은 감속기(430)의 하단으로 돌출 배치된 부분인 입력축(420)의 하단부에 피니언축(440)의 상단부를 결합할 수 있다. 따라서, 스티어링 모터(400) 및 감속기(430)의 외부에서 피니언축(440)을 입력축(420)에 쉽게 결합할 수 있다.

피니언축(440)의 상단에 축방향으로 홈이 형성되고, 입력축(420)의 하단부는 입력축(420)이 나머지 부분에 비해 직경이 작게 형성되어서, 입력축(420)의 하단부가 피니언축(440)의 상단에 형성된 상기 홈으로 삽입될 수 있다. 반대로, 입력축(420)의 하단에 축방향으로 홈이 형성될 수도 있고, 이 경우, 피니언축(440)의 상단부는 나머지 부분에 비해 직경이 작게 형성되어 입력축(420)의 하단에 형성된 상기 홈에 삽입될 수도 있다.

입력축(420)의 하단부 및 피니언축(440)의 상단부에는 각각 상기 결합핀이 삽입되어 결합되는 결합핀 결합홀이 형성될 수 있다. 상기 결합핀 결합홀 각각은 입력축(420)의 하단부 외주와 피니언축(440)의 상단부 외주에 반경방향으로 통하게 형성될 수 있다.

즉, 작업자는 피니언축(440)의 상단에 형성된 상기 홈에 입력축(420)의 하단부를 끼운 후, 상기 결합핀을 각각의 상기 결합핀 결합홀에 삽입하여서, 피니언축(440)의 상단부를 입력축(420)의 하단부에 결합할 수 있다.

스티어링 기어(500)의 하우징(510)에는 감속기 장착부(511)가 형성될 수 있고, 감속기 장착부(511)의 내주면에는 나사산이 형성될 수 있다. 또한, 감속기(430)의 하우징 중 감속기 장착부(511)의 내부로 삽입되는 부분의 외주면에는 감속기 장착부(511)의 내주면에 형성된 상기 나사산과 나사결합되는 나사산이 형성되어서, 감속기(430)는 별도의 브라켓 없이 스티어링 기어(500)의 감속기 장착부(511)에 설치될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트(300)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

인텀 샤프트(300)는 요크 튜브(310) 및 케이블(320)을 포함할 수 있다.

요크 튜브(310)의 상단부는 제1 유니버셜 조인트(330)를 통해 스티어링 샤프트(200)에 연결될 수 있다.

제1 유니버셜 조인트(330)는 제1-1 U형부재(331)와, 제1-2 U형부재(332)와, 제1 십자형 연결부재(333)를 포함할 수 있다.

제1-1 U형부재(331)의 목부는 요크 튜브(310)의 상단부에 결합될 수 있다. 예를 들어, 요크 튜브(310)의 상단부는 제1-1 U형부재(331)의 목부 하단에 형성된 홈에 삽입되어 결합될 수 있다.

제1-2 U형부재(332)의 목부는 스티어링 샤프트(200)의 하단부에 결합될 수 있다. 예를 들어, 스티어링 샤프트(200)의 하단부는 제1-2 U형부재(332)의 목부 상단에 형성된 홈에 삽입되어 결합될 수 있다.

제1 십자형 연결부재(333) 중 어느 하나의 직선상에 배치된 양단부에 구비된 베어링은 제1-1 U형부재(331)의 서로 벌어진 양측부에 형성된 홀에 삽입되어 제1-1 U형부재(331)가 제1 십자형 연결부재(333)에 회전 가능하게 결합될 수 있고, 제1 십자형 연결부재(333) 중 다른 하나의 직선상에 배치된 양단부에 구비된 베어링은 제1-2 U형부재(332)의 서로 벌어진 양측부에 형성된 홀에 삽입되어 제1-2 U형부재(332)가 제1 십자형 연결부재(333)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

요크 튜브(310)의 하단부에는 축방향으로 중공(315, 도 3 및 도 4 참조)이 형성될 수 있다. 케이블(320)의 상단부는 요크 튜브(310)의 하단을 통해 요크 튜브(310)의 중공(315)으로 삽입 배치될 수 있다.

케이블(320)의 하단부는 제2 유니버셜 조인트(340)를 통해 스티어링 모터(400)에 결합될 수 있다. 케이블(320)은, 스티어링 모터(400)를 제어하기 위한 제어 케이블일 수 있으나, 반드시 스티어링 모터(400)를 제어할 필요는 없다. 예를 들어, 케이블(320)은 인텀 샤프트(300)를 패키지화 할 수 있는 단순 케이블일 수도 있다.

제2 유니버셜 조인트(340)는 제2-1 U형부재(341)와, 제2-2 U형부재(342)와, 제2 십자형 연결부재(343)를 포함할 수 있다.

제2-1 U형부재(341)의 목부(348, 도 6 내지 도 8 참조)는 케이블(320)의 하단부에 결합될 수 있다. 예를 들어, 케이블(320)의 하단부는 제2-1 U형부재(341)의 목부(348) 상단에 형성된 홈에 삽입되어 결합될 수 있다.

제2-2 U형부재(342)의 목부는 스티어링 모터(400)의 상단부에 결합될 수 있다. 예를 들어, 스티어링 모터(400)의 상단부에 돌출 형성된 입력축(420)은 제2-2 U형부재(342)의 목부 하단에 형성된 홈에 삽입되어 결합될 수 있다.

제2 십자형 연결부재(343) 중 어느 하나의 직선상에 배치된 양단부에 구비된 베어링은 제2-1 U형부재(341)의 서로 벌어진 양측부에 형성된 홀에 삽입되어 제2-1 U형부재(341)가 제2 십자형 연결부재(343)에 회전 가능하게 결합될 수 있고, 제2 십자형 연결부재(343) 중 다른 하나의 직선상에 배치된 양단부에 구비된 베어링은 제2-2 U형부재(342)의 서로 벌어진 양측부에 형성된 홀에 삽입되어 제2-2 U형부재(342)가 제2 십자형 연결부재(343)에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 케이블의 상단부가 요크 튜브에 결합되는 구조의 일 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 케이블(320)의 상단부에는 제1 커플러(360)가 구비될 수 있다. 제1 커플러(360)는 짧은 막대형상으로 형성될 수 있다. 케이블(320)의 상단부가 제1 커플러(360)의 하단 중심에 형성된 홈에 삽입된 후 제1 커플러(360)의 외측이 가압되어, 케이블(320)의 상단부 및 제1 커플러(360)는 코킹 결합될 수 있다.

제1 커플러(360)는 요크 튜브(310)의 하단부에 형성된 중공(315)에 삽입 배치될 수 있다. 제1 커플러(360)는 요크 튜브(310)의 중공(315) 내에서 축방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 다만, 제1 커플러(360)는 요큐 튜브(310)의 중공(315) 내에서 축방향으로 이동되지 않게 설치되어도 무방하다.

요크 튜브(310)의 내주면에는 적어도 하나의 제1 평면부(311)가 형성될 수 있다. 그리고, 제1 커플러(360)의 외주면에는 상기 적어도 하나의 제1 평면부(311)에 접촉되는 적어도 하나의 제2 평면부(361)가 형성될 수 있다.

요크 튜브(310)의 중공(315)의 내주면 형상과, 제1 커플러(360)의 외주면 형상은 동일할 수 있다. 제1 평면부(311) 및 제2 평면부(361)의 개수는 동일할 수 있다. 다만, 요크 튜브(310)의 중공(315)의 내주면 형상과, 제1 커플러(360)의 외주면 형상이 반드시 동일할 필요는 없고, 제1 커플러(360)가 중공(315)에 삽입된 상태일 때 제1 커플러(360)가 요크 튜브(310)에 대해 원주방향으로 회전되지 않을 수 있다면, 요크 튜브(310)의 중공(315)의 내주면 형상과, 제1 커플러(360)의 외주면 형상은 다양하게 변경 실시될 수 있다. 본 실시예에서 제1 커플러(360)는 외주면에 제2 평면부(361)가 6개 형성된 8각형으로 형성되나, 제1 커플러(360)의 외주면에 적어도 하나의 제2 평면부(361)가 형성되면 가능할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 케이블의 상단부가 요크 튜브에 결합되는 구조의 다른 실시예를 나타내는 분해 사시도이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 요크 튜브(310)의 내주면에는 복수개의 세레이션 홈(312)이 형성될 수 있다. 그리고, 제1 커플러(360)의 외주면에는 상기 복수개의 세레이션 홈(312)에 각각 삽입되는 복수개의 세레이션 돌기(362)가 형성될 수 있다.

복수개의 세레이션 홈(312)은, 요크 튜브(310)의 축방향으로 길게 형성될 수 있고, 요크 튜브(310)의 원주방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 그리고, 복수개의 세레이션 돌기(362)는, 제1 커플러(360)의 축방향으로 길게 형성될 수 있고, 제1 커플러(360)의 원주방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.

도 5는 도 1에 도시된 커버를 나타내는 도면으로서, (a)도는 저면 사시도이고, (b)도는 상면 사시도이다.

도 1 및 도 5를 참조하면, 요크 튜브(310)의 하단부에는 통형의 커버(350)가 결합될 수 있다. 커버(350)는 케이블(320)의 상단부에 구비된 제1 커플러(360)가 요크 튜브(310)의 중공(315)에 삽입 배치된 후 요크 튜브(310)의 하단부에 결합되어, 요크 튜브(310)의 중공(315)에 삽입 배치된 제1 커플러(360)가 중공(315)에서 빠져나오는 것을 방지할 수 있다.

커버(350)의 내주면에는 요크 튜브(310)의 하단부 외주면에 형성된 나사산과 결합되는 나사산(355)이 형성되어, 작업자는 커버(350)를 요크 튜브(310)의 하단에서 유크 튜브(310)의 하단부 외주면에 씌우면서 회전시켜서 요크 튜브(310)의 하단부에 결합할 수 있다.

커버(350)의 상면은 개구될 수 있고, 커버(350)의 하면에는 케이블(320)이 관통하는 관통홀(351)이 형성될 수 있다. 관통홀(351)의 직경은, 케이블(320)의 직경 이상으로 형성될 수 있으며, 제1 커플러(360)가 요크 튜브(310)의 중공(315)에서 빠져나오는 것을 방지하기 위해 제1 커플러(360)의 최고 외경보다는 작게 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 관통홀(351)의 직경은 후술하는 제2 커플러(370, 도 6 내지 도 8 참조)의 최고 외경보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 커플러(360) 및 제2 커플러(370)는 커버(350)의 관통홀(351)을 통과하지 못하는 것이 바람직하다.

작업자는 커버(350)의 관통홀(351)에 케이블(320)을 관통시킨 후, 케이블(320)의 상단부에 제1 커플러(360)를 결합하고 케이블(320)의 하단부에 제2 커플러(370)를 결합하는 것이 바람직하다.

도 6은 도 1에 도시된 케이블의 하단부가 U형부재의 목부에 결합되는 구조의 일 실시예를 나타내는 종단면도이다.

도 1 및 도 6을 참조하면, 케이블(320)의 하단부에는 제2 커플러(370)가 구비될 수 있다. 제2 커플러(370)는 제2 유니버셜 조인트(340) 중 제2-1 U형부재(341)의 목부(348)에 결합될 수 있다.

제2 커플러(370)의 상면에는 제1 내측홈(375)이 형성될 수 있고, 제2-1 U형부재(341)의 목부(348) 상면에는 제2 내측홈(345)이 형성될 수 있다. 케이블(320)의 하단부가 제2 커플러(370)의 상면에 형성된 제1 내측홈(375)에 삽입되고, 제2 커플러(370)의 하단부가 제2-1 U형부재(341)의 목부(348) 상면에 형성된 제2 내측홈(345)에 삽입된 상태에서, 제2-1 U형부재(341)의 목부(348)의 외측이 가압되어, 케이블(320)의 하단부, 제2 커플러(370)의 하단부 및 제2-1 U형부재(341)의 상기 목부(348)는 코킹 결합될 수 있다.

도 7은 도 1에 도시된 케이블의 하단부가 U형부재의 목부에 결합되는 구조의 다른 실시예를 나타내는 종단면도이다.

도 1 및 도 7을 참조하면, 제2-1 U형부재(341)의 목부(348) 양측에는 제1 핀 결합홀(341A)이 제2 내측홈(345)과 연통되게 형성될 수 있고, 제2 커플러(370)의 하단부 양측에는 제2 핀 결합홀(370A)이 제1 내측홈(375)과 연통되게 형성될 수 있으며, 케이블(320)의 하단부에는 제3 핀 결합홀(320A)이 형성될 수 있다. 제1 핀 결합홀(341A), 제2 핀 결합홀(370A) 및 제3 핀 결합홀(320A)은 직선형의 핀(380)에 의해 결합될 수 있다.

구체적으로, 케이블(320)의 하단부가 제2 커플러(370)의 상면에 형성된 제1 내측홈(375)에 삽입되고, 제2 커플러(370)의 하단부가 제2-1 U형부재(341)의 목부(348) 상면에 형성된 제2 내측홈(345)에 삽입된 상태에서, 핀(380)이 제2-1 U형부재(341)의 목부(348) 양측에 제2 내측홈(345)과 연통되게 형성된 제1 핀 결합홀(341A)과, 제2 커플러(370)의 하단부 양측에 제1 내측홈(375)과 연통되게 형성된 제2 핀 결합홀(370A)과, 케이블(320)의 하단부에 형성된 제3 핀 결합홀(320A)을 관통하여, 상기 케이블(320)의 하단부, 제2 커플러(370)의 하단부 및 제2-1 U형부재(341)의 목부(348)는 핀 결합될 수 있다.

도 8은 도 1에 도시된 케이블의 하단부가 U형부재의 목부에 결합되는 구조의 또 다른 실시예를 나타내는 종단면도이다.

도 1 및 도 8을 참조하면, 제2-1 U형부재(341)의 목부(348) 일측에는 제1 핀 결합홀(341A)이 제2 내측홈(345)과 연통되게 형성될 수 있고, 제2 커플러(370)의 하단부 일측에는 제2 핀 결합홀(370A)이 제1 내측홈(375)과 연통되게 형성될 수 있다. 제1 핀 결합홀(341A) 및 제2 핀 결합홀(370A)은 직선형의 핀(390)에 의해 결합될 수 있다. 여기서, 핀(390)은 도 7에 도시된 핀(380)보다는 짧게 형성될 수 있다.

케이블(320)의 하단부가 제2 커플러(370)의 상면에 형성된 제1 내측홈(375)에 삽입되고, 제2 커플러(370)의 하단부가 제2-1 U형부재(341)의 목부(348) 상면에 형성된 제2 내측홈(345)에 삽입된 상태에서, 핀(390)이 제2-1 U형부재(341)의 목부(348) 일측에 제2 내측홈(345)과 연통되게 형성된 제1 핀 결합홀(341A)과, 제2 커플러(370)의 하단부 일측에 제1 내측홈(375)과 연통되게 형성된 제2 핀 결합홀(370A)을 관통하여 핀(390)의 끝단이 케이블(320)의 하단부 외주면을 가압하여, 케이블(320)의 하단부, 제2 커플러(370)의 하단부 및 제2-1 U형부재(341)의 목부(348)는 핀 결합될 수 있다.

한편, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 케이블(320)의 하단부에는 제1 압입부(328)가 형성될 수 있고, 제2 커플러(370)에는 제2 압입부(378)가 형성될 수 있다. 제1 압입부(328)는 도 3에 도시된 제1 커플러(360)의 외주면 형상과 같이 각형(예를 들면, 8각형)으로 형성될 수 있다. 제1 압입부(328)의 외주면은 제2 압입부(378)의 내주면에 압입될 수 있으며, 제1 압입부(328)의 외주면이 압입되는 제2 압입부(378)의 내주면 형상은 제1 압입부(328)의 외주면 형상과 대응하는 각형으로 형성될 수 있다.

또한, 제2-1 U형부재(341)의 상기 목부(348)의 내주면 형상은 도 3에 도시된 요크 튜브(310)의 중공(315)과 형상과 같이 각형(예를 들면, 8각형)으로 형성될 수 있다. 제2 압입부(378)의 외주면은 목부(348)의 내주면에 압입될 수 있으며, 목부(348)의 내주면에 압입되는 제2 압입부(328)의 외주면 형상은 목부(348)의 내주면 형상과 대응하는 각형으로 형성될 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트(300)는, 요크 튜브(310)의 하단을 통해 요크 튜브(310)의 중공(315)으로 케이블(320)이 삽입 배치되기 때문에, 기존의 물리적인 연결구조의 조향 장치의 구성을 일부 이용하면서 스티어링 모터(400)의 전기 전자 제어가 가능해질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트(300)는, 케이블(320)의 상단에 구비된 제1 커플러(360)를 요크 튜브(310) 내에서 축방향으로 이동시켜 인텀 샤프트(300)의 전체적인 축방향 길이가 조절되므로, 차종의 사양에 맞게 길이를 조절한 후 다양한 차종에 설치할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

200 : 스티어링 샤프트 300 : 인텀 샤프트
310 : 요크 튜브 311 : 제1 평면부
312 : 세레이션 홈 315 : 중공
320 : 케이블 320A : 제3 핀 결합홀
330 : 제1 유니버셜 조인트 340 : 제2 유니버셜 조인트
341 : U형부재 341A : 제1 핀 결합홀
345 : 제2 내측홈 348 : 목부
350 : 커버 355 : 나사산
360 : 제1 커플러 361 : 제2 평면부
362 : 세레이션 돌기 370 : 제2 커플러
370A : 제2 핀 결합홀 375 : 제1 내측홈
380, 390 : 핀

Claims

상단부는 제1 유니버셜 조인트를 통해 스티어링 샤프트에 연결되고, 하단부에는 축방향으로 중공이 형성된 요크 튜브; 및
상기 요크 튜브의 하단을 통해 상기 중공으로 상단부가 삽입 배치되고, 하단부는 제2 유니버셜 조인트를 통해 스티어링 모터에 연결된 케이블;을 포함하는 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트.
청구항 1에 있어서,
상기 케이블의 상단부에 구비되어 상기 요크 튜브의 상기 중공에 삽입 배치되는 제1 커플러를 더 포함하고,
상기 제1 커플러의 외주면에는 상기 요크 튜브의 내주면에 형성된 적어도 하나의 제1 평면부에 접촉되는 적어도 하나의 제2 평면부가 형성되는 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트.
청구항 1에 있어서,
상기 케이블의 상단부에 구비되어 상기 요크 튜브의 상기 중공에 삽입 배치되는 제1 커플러를 더 포함하고,
상기 제1 커플러의 외주면에는 상기 요크 튜브의 내주면에 형성된 복수개의 세레이션 홈에 각각 삽입되는 복수개의 세레이션 돌기가 형성되는 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 요크 튜브의 하단부에 결합되어 상기 요크 튜브의 상기 중공에 삽입 배치된 상기 제1 커플러가 상기 중공에서 빠져나오는 것을 방지하는 통형의 커버를 더 포함하고,
상기 커버의 내주면에는 상기 요크 튜브의 하단부 외주면에 형성된 나사산과 결합되는 나사산이 형성되는 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트.
청구항 1에 있어서,
상기 케이블의 하단부에 구비되어 상기 제2 유니버셜 조인트 중 U형부재의 목부에 결합되는 제2 커플러를 더 포함하고,
상기 케이블의 하단부가 상기 제2 커플러의 상면에 형성된 제1 내측홈에 삽입되고, 상기 제2 커플러의 하단부가 상기 U형부재의 상기 목부 상면에 형성된 제2 내측홈에 삽입된 상태에서, 상기 U형부재의 상기 목부의 외측이 가압되어, 상기 케이블의 하단부, 상기 제2 커플러의 하단부 및 상기 U형부재의 상기 목부는 코킹 결합되는 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트.
청구항 1에 있어서,
상기 케이블의 하단부에 구비되어 상기 제2 유니버셜 조인트 중 U형부재의 목부에 결합되는 제2 커플러를 더 포함하고,
상기 케이블의 하단부가 상기 제2 커플러의 상면에 형성된 제1 내측홈에 삽입되고, 상기 제2 커플러의 하단부가 상기 U형부재의 목부 상면에 형성된 제2 내측홈에 삽입된 상태에서, 핀이 상기 U형부재의 목부 양측에 상기 제2 내측홈과 연통되게 형성된 제1 핀 결합홀과, 상기 제2 커플러의 하단부 양측에 상기 제1 내측홈과 연통되게 형성된 제2 핀 결합홀과, 상기 케이블의 하단부에 형성된 제3 핀 결합홀을 관통하여, 상기 케이블의 하단부, 상기 제2 커플러의 하단부 및 상기 U형부재의 상기 목부는 핀 결합되는 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트.
청구항 1에 있어서,
상기 케이블의 하단부에 구비되어 상기 제2 유니버셜 조인트 중 U형부재의 목부에 결합되는 제2 커플러를 더 포함하고,
상기 케이블의 하단부가 상기 제2 커플러의 상면에 형성된 제1 내측홈에 삽입되고, 상기 제2 커플러의 하단부가 상기 U형부재의 목부 상면에 형성된 제2 내측홈에 삽입된 상태에서, 핀이 상기 U형부재의 목부 일측에 상기 제2 내측홈과 연통되게 형성된 제1 핀 결합홀과, 상기 제2 커플러의 하단부 일측에 상기 제1 내측홈과 연통되게 형성된 제2 핀 결합홀을 관통하여 상기 핀의 끝단이 상기 케이블의 하단부 외주면을 가압하여, 상기 케이블의 하단부, 상기 제2 커플러의 하단부 및 상기 U형부재의 상기 목부는 핀 결합되는 차량용 조향 장치의 인텀 샤프트.