KR100883553B1 - 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 조향장치의 토오크 전달 및 슬라이딩 가능한 샤프트로서의 텔레스코픽샤프트에 관한 것으로서, 특히 공통의 축의 방향을 따라 서로에 대하여 상호 미끄럼 이동하는 내측 샤프트와 이 내측 샤프트가 삽입되는 중공의 외측 샤프트를 구비한 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치에 있어서, 상기 외측 샤프트와 내측 샤프트에 각각 대응하여 형성된 제1 축방향 그루브와 제2 축방향 그루브 사이에 배치되는 전동볼과, 상기 전동볼을 파지하도록 다수개의 파지공과 단면이 원형의 지지턱 들이 축방향을 따라 다수열로 형성된 슬리브와, 상기 슬리브에 파지되어 회전 이동하는 다수열의 전동볼들을 상기 내측 샤프트의 제2 축방향 그루브에 탄력적으로 안착하기 위한 다수개의 탄력성 레이스를 포함하는 구성으로 마련함으로써, 내외측 샤프트 사이의 회전 전동 및 신축 이동을 위해 내외측 샤프트의 조립 시 발생하는 유격과 샤프트 동심을 탄력적으로 정렬시켜, 내외측 샤프트의 습동 하중을 항시 일정하게 유지할 수 있도록 된 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치를 제공할 수 있도록 하였다.

Description

차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치{Apparatus for transferring torque between telescopic shafts of automobile}

본 발명은 공통의 축의 방향을 따라 서로에 대하여 상호 미끄럼 이동하는 내측 샤프트와 이 내측 샤프트가 삽입되는 중공의 외측 샤프트를 구비한 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치에 관한 것이다.

통상, 차량용 조향장치(STEERING DEVICE)는 스티어링휠에서 생하는 회전력을 기어박스를 통해 바퀴에 전달해 줄 수 있도록 운전석의 내부 전방 측에 설치되는 것으로서, 운전자의 신체조건에 따라 스티어링휠의 위치를 조절할 수 있도록 틸트장치와 텔레스코픽(TELESCOPIC;텔레스코픽장치)을 구비하는 스티어링 컬럼의 회전력을 차량휠에 전달하는 동력전달용 슬라이딩 샤프트나 중간 샤프트(intermediate shaft)에 채용되는 텔레스코픽샤프트를 포함한다.

여기에서, 텔레스코픽샤프트는 축 방향으로 신장 및 수축 가능하도록 두 개의 중공관을, 또는 하나의 중공관에 다른 하나의 중실축을 끼워넣어서 마련되는 것으로서, 외부측에는 조향장치의 중공의 외측 샤프트가 마련되고, 내부측에는 내측 샤프트가 설치되며, 스티어링 컬럼의 동력전달용 슬라이딩 샤프트나 중간 샤프 트(intermediate shaft)에 채용되는 토오크 전달 및 슬라이딩 동작 가능한 2중 샤프트 구조를 모두 포함하는 의미이다.

다시 말해서, 조향장치에는 운전자의 신체조건에 따라 스티어링휠을 경사방향으로 동작시킬 수 있도록 마련된 틸트장치와, 축방향으로 변위조절을 가능하게 하는 텔레스코픽(텔레스코픽장치)을 구비하는 스티어링 컬럼과, 이 스티어링 컬럼의 회전력을 전달하기 위한 동력전달용 축방향 슬라이딩 샤프트와, 상기 스티어링 컬럼의 하류측에 동축방향으로 연재하는 중간 샤프트(intermediate shaft) 및 조인트 등이 채용된다.

종래 텔레스코픽장치는 상기 조향장치의 텔레스코픽 동작을 위해 그 내부로 슬라이딩 가능하도록 중공으로 형성된 외측 샤프트와, 이 외측 샤프트의 내부에 삽입되어 습동 가능하게 스플라인 기어결합되는 내측 샤프트를 구비하고, 상기 내측 샤프트가 축방향으로 슬라이딩 되어 도시되지 않은 조향장치의 스티어링 컬럼의 텔레스코픽샤프트로서의, 슬라이딩 샤프트나 스티어링 컬럼의 하류측에 동축방향으로 연재하는 중간 샤프트(intermediate shaft)의 변위가 조절될 때, 이를 원활히 하기위해 외측 샤프트와 내측 샤프트 사이에는 반경방향 틈새가 존재한다.

이때, 반경방향 틈새가 너무 작은 경우 슬라이딩 동작이 제대로 이루어지질 않고, 틈새가 너무 크면 슬라이딩 동작 중에 유동이 생겨 진동 및 소음을 발생시키게 되므로, 틈새의 크기는 슬라이딩에 장애가 되지 않는 한도 내에서 최소화 되어슬라이딩이 원만하게 이루어지도록 외측 샤프트와 내측 샤프트 사이에 스플라인 기어부가 마련된다.

그러나, 이러한 종래의 차량용 조향장치의 스티어링 컬럼이나 중간 샤프트(intermediate shaft)에 채용되는 텔레스코픽샤프트는, 상기 스플라인 기어부의 소재 두께와 압축특성과, 또, 상기 외측 샤프트와 내측 샤프트의 내외경 및 동심도에 따라 텔레스코픽 동작(신축 동작)의 영향을 받게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외측 샤프트와 내측 샤프트에 각각 대응하여 형성된 제1 축방향 그루브와 제2 축방향 그루브 사이에 배치되는 전동볼과, 상기 전동볼을 파지하도록 다수개의 파지공과 단면이 원형의 지지턱 들이 축방향을 따라 다수열로 형성된 슬리브와, 상기 슬리브에 파지되어 회전 이동하는 다수열의 전동볼들을 상기 내측 샤프트의 제2 축방향 그루브에 탄력적으로 안착하기 위한 다수개의 탄력성 레이스를 포함하는 구성으로 마련함으로써, 내외측 샤프트 사이의 회전 전동 및 신축 이동을 위해 내외측 샤프트의 조립 시 발생하는 유격과 샤프트 동심을 탄력적으로 정렬시켜, 내외측 샤프트의 습동 하중을 항시 일정하게 유지할 수 있도록 된 차량의 조향장치의 텔레스코픽장치를 제공함에 주된 기술적 해결과제로 하고 있다.

본 발명에 따르면, 슬리브의 외주면에 다수의 전동볼이 감입되어 있음과 아 울러 돌출턱이 추가로 형성되어 있으므로, 상기 전동볼에 의해 탄력성 회전 토오크을 도모함과 동시에, 원주방향으로 추가 지지하는 돌출턱에 의해 추가적인 지지력이 작용함에 따라, 상기 내측 샤프트의 제2 축방향 그루브와 상기 외측 샤프트의 제1 축방향 그루브와 그 사이의 전동볼이 반복 접촉하면서 일정한 압력으로 접촉함으로써, 회전 전동 토오크를 일정하게 유지할 수 있음과 더불어, 탄력적인 신축 작용으로 인해, 조립 시, 조립성이 저해되지 않게 되어 제조수율이 증대되는 장점을 도출할 수 있는 것이다.

이와 같은 목적을 달성 하기 위한 본 발명의 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치는,

공통의 축의 방향을 따라 서로에 대하여 상호 미끄럼 이동하는 내측 샤프트와 이 내측 샤프트가 삽입되는 중공의 외측 샤프트를 구비한 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치에 있어서,

상기 외측 샤프트와 내측 샤프트에 각각 대응하여 형성된 제1 축방향 그루브와 제2 축방향 그루브 사이에 배치되는 전동볼과,

상기 전동볼을 파지하도록 다수개의 파지공과 단면이 원형의 지지턱 들이 축방향을 따라 다수열로 형성된 슬리브와,

상기 슬리브에 파지되어 회전 이동하는 다수열의 전동볼들을 상기 내측 샤프트의 제2 축방향 그루브에 탄력적으로 안착하기 위한 다수개의 탄력성 레이스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 텔레스코픽샤프트를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 텔레스코픽샤프트의 각 구성요소를 분해하여 도시한 분해 조립사시도이며, 도 3은 도 1에서 내측샤프트에 레이스와 슬리브 및 볼이 결합된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 1의 텔레스코픽샤프트의 축 방향 정면도 및 선 A-A에 따른 종단면도이며, 도 5는 도 1의 텔레스코픽샤프트를 B방향에서 바라보아 나타낸 단부 구조도이고, 도 6은 도 1의 텔레스코픽샤프트에서 내측 샤프트가 슬라이딩 이동되어 신장되는 상태를 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본원에 따른 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트(100)의 토오크 전달(200)는, 텔레스코픽 동작을 위해 그 내부로 슬라이딩 가능하도록 중공으로 형성된 외측 샤프트(110)와, 이 외측 샤프트(110)의 내부에 삽입되는 내측 샤프트(120)를 구비하고 있으며, 스티어링 컬럼과 회전력 전달을 위한 동력전달 및 축방향 슬라이딩의 동시 조작을 위한 텔레스코픽 샤프트에 적용된다.

다시 말해서, 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트(100)의 토오크 전달장치(200)는, 공통의 축의 방향을 따라 서로에 대하여 상호 미끄럼 이동하는 내측 샤프트(120)와 이 내측 샤프트(120)가 삽입되는 중공의 외측 샤프트(110)를 구비하고 있는 것이다.

또한, 상기 토오크 전달장치(200)는, 상기 외측 샤프트(110)와 내측 샤프트(120)에 각각 대응하여 형성된 제1 축방향 그루브(111)와 제2 축방향 그루 브(121) 사이에 배치되는 전동볼(210)과, 상기 전동볼(210)을 파지하도록 다수개의 파지공(223)과 단면이 원형의 지지턱(221) 들이 축방향을 따라 다수열로 형성된 슬리브(220)와, 상기 슬리브(220)에 파지되어 회전 이동하는 다수열의 전동볼(210)들을 상기 내측 샤프트(120)의 제2 축방향 그루브(121)에 탄력적으로 안착하기 위한 다수개의 탄력성 레이스(230)를 포함하여 이루어져 있다.

또, 상기 슬리브(220)의 일측에는 반경방향으로의 신축성을 제공하기 위한 신축구(227)가 축방향으로 일부 절결형성되어 있다.

또한, 상기 레이스(230)는 단면상에서 볼 때, 중앙의 반원형 골부(231)를 중심으로 V자 형상으로 펼쳐지는 제1 및 제2 날개부(233, 235)를 구비하고 있다.

또한, 상기 내측 샤프트(120)에는, 상기 레이스(230)의 제1 골부(231)에 대응하여 상기 레이스(230)의 제1 골부(231)보다 더 큰 반경의 제2 골부(231)와, 상기 제1 및 제2 날개부(233, 235)가 안착되는 제1 및 제2 안착구(123, 125)를 구비하고 있다.

다시 말해서, 상기 슬리브(220)의 지지턱(221)들 사이의 슬리브(220) 외주면 부위에는 토오크 전달을 위한 돌출턱(225)이 축방향으로 따라 연속적으로 형성되고, 이 돌출턱(225)이 삽입되어 상기 제1 축방향 그루브(111)와 함께 제2의 전동결합을 위한 추가 축방향 그루브(113, …)가 다수열로 축방향으로 연속 형성되어 있는 구성을 취하고 있는 것이다.

다음에, 본원 발명에 따른 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트(100)의 토오크 전달장치(200)의 작동을 설명한다.

먼저, 상기 내측 샤프트(120)가 축방향으로 슬라이딩 되어 스티어링 컬럼의 변위가 조절될 때, 이를 원활히 하기위해 중공의 외측 샤프트(110)와 내측 샤프트(120) 사이의 반경방향 틈새가 존재함에 있어, 반경방향 틈새가 너무 작은 경우 슬라이딩 동작이 제대로 이루어지질 않고, 틈새가 너무 크면 슬라이딩 동작 중에 유동이 생겨 진동 및 소음을 발생시키게 되므로, 외측 샤프트(110)와 내측 샤프트(120) 사이에 자유-회전운동형 전동볼(210)을 구비한 금속재 또는 엔지니어링 플라스틱 성형품인 본 발명의 슬리브(220)가 삽입되어 설치되어 있기 때문에, 틈새의 크기는 슬라이딩에 장애가 되지 않는 한도 내에서 최소화되어 슬라이딩이 원만하게 이루어지도록 설정되기만 하면 회전 전동력 및 습동 하중이 일정하게 유지되게끔 되게 된다.

여기에서, 상기 텔레스코픽샤프트(100)는 소정 두께의 파이프형 슬리브(220) 외주면에 방사상으로 일정 간격으로 돌출되어 상기 전동볼(210)이 자유 회동 가능하게 걸림 결합되도록 구성된 걸림부로서의 기능을 수행하는 지지턱(221)에 의해 내측 샤프트(120) 및 외측 샤프트(110)의 축방향으로 상기 전동볼(210)이 이동하는 것을 방지하게 된다.

상기의 구성과 같이, 서로 이웃하는 지지턱(221)들의 사이사이에 감합 안착된 전동볼(210)이, 단면상에서 볼 때, 상기 지지턱(221) 보다 더 큰 반경으로 일정높이 돌출된 전돌볼이 상기 외측 샤프트(110)의 제1 축방향 그루브(111)에 접촉하여 구름 이동됨으로써, 습동 하중이 일정하게 유지되면서도 회전 전동 토오크력은 일정 레벨 이상 확보되는 구성을 이루게 되는 것이다.

여기서 도면에 도시된 것과 같이, 상기 텔레스코픽샤프트(100)의 외측 샤프트(110)의 내경이 내측 샤프트(120)의 외경보다 소정치 크고, 상기 텔레스코픽샤프트(100)의 슬리브(220)의 지지턱(221)의 최외곽부인 지지턱(221)이 상기 외측 샤프트(110)의 내경보다는 크고, 상기 외측 샤프트(110)의 제1 축방향 그루브(111)와 밀착되면서 외측 샤프트(110)와 면마찰의 개념으로 텔레스코픽 작동을 수행하게 된다.

이에 더하여, 상기 제1 축방향 그루브(111)들 사이에 추가 축방향 그루브(113)를 마련하여, 이 추가 축방향 그루브(113)와 선마찰되는 돌출턱(225)에 의해 축방향과 직교하는 방향으로 선마찰되는 구조로 원주방향으로의 변위량을 흡수하여 보강하는 역할을 하게 됨으로써 회전 전동 토오크력을 일정 레벨 이상으로 보완하게 되는 것이다.

또한, 상기 슬리브(220)의 일단에는 일부 절결된 형상의 복수의 신축구(227)가 형성되어 있기 때문에, 상기 내외측 샤프트(110, 120) 와의 조립시 발생하는 간섭을 탄력적으로 흡수 및 상쇄시킴으로써, 조립성을 양호하게 하는 역할을 수행하게 되는 것이다.

따라서 상기 텔레스코픽샤프트(100)는 샤프트 원소재에 추가 축방향 그루브(113, …) 만을 가공하면 되고, 전동볼(210)이 삽입되는 슬리브(220)를 추가 구성한 상태에서 축방향 변위를 자동적으로 흡수하는 구조에 더하여, 텔레스코픽 작동력 즉, 습동 하중을 일정하게 유지할 수 있는 등의 장점을 구가할 수 있게 되는 것이다. 따라서, 항시 적절한 텔레스코픽 및 스티어링의 작동이 가능하게 되고, 또 이때 적정한 상하 조절 및 틸팅조절이 가능하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 슬리브(220)의 외주면에 다수의 전동볼(210)이 감입되어 있음과 아울러 돌출턱(225)이 추가로 형성되어 있으므로, 상기 전동볼(210)에 의해 탄력성 회전 토오크을 도모함과 동시에, 원주방향으로 추가 지지하는 돌출턱(225)에 의해 추가적인 지지력이 작용함에 따라, 상기 내측 샤프트(120)의 제2 축방향 그루브(121)와 상기 외측 샤프트(110)의 제1 축방향 그루브(111)와 그 사이의 전동볼(210)이 반복 접촉하면서 일정한 압력으로 접촉함으로써, 회전 전동 토오크를 일정하게 유지할 수 있음과 더불어, 탄력적인 신축 작용으로 인해, 조립 시, 조립성이 저해되지 않게 되어 제조수율이 증대되어, 기술적인 성과를 극대화할 수 있는 등의 매우 뛰어난 효과를 도모할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 텔레스코픽샤프트를 나타내는 사시도,

도 2는 도 1의 텔레스코픽샤프트의 각 구성요소를 분해하여 도시한 분해 조립사시도,

도 3은 도 1에서 내측샤프트에 레이스와 슬리브 및 볼이 결합된 상태를 나타낸 사시도,

도 4는 도 1의 텔레스코픽샤프트의 축 방향 정면도 및 B-B선에 따른 종단면도,

도 5는 도 1의 텔레스코픽샤프트를 A방향에서 바라보아 나타낸 단부 구조도, 및

도 6은 도 1의 텔레스코픽샤프트에서 내측 샤프트가 슬라이딩 이동되어 신장되는 상태를 나타낸 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 텔레스코픽샤프트 200 : 토오크 전달장치

110 : 외측 샤프트 120 : 내측 샤프트

210 : 전동볼 220 : 슬리브

230 : 탄력성 레이스 231 : 골부

233 : 제1 날개부 235 : 제2 날개부

Claims (4)

1. 공통의 축의 방향을 따라 서로에 대하여 상호 미끄럼 이동하는 내측 샤프트와 이 내측 샤프트가 삽입되는 중공의 외측 샤프트를 구비한 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치에 있어서,

   상기 외측 샤프트와 내측 샤프트에 각각 대응하여 형성된 제1 축방향 그루브와 제2 축방향 그루브 사이에 배치되는 전동볼과,

   상기 전동볼을 파지하도록 다수개의 파지공과 단면이 원형의 지지턱 들이 축방향을 따라 다수열로 형성된 슬리브와,

   상기 슬리브에 파지되어 회전 이동하는 다수열의 전동볼들을 상기 내측 샤프트의 제2 축방향 그루브에 탄력적으로 안착하기 위한 다수개의 탄력성 레이스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 스티어링 컬럼의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬리브의 일측에는 반경방향으로의 신축성을 제공하기 위한 신축구가 축방향으로 일부 절결형성된 것을 특징으로 하는 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 레이스는 단면상에서 볼 때, 중앙의 반원형 골부를 중심으로 V자 형상으로 펼쳐지는 제1 및 제2 날개부를 구비하고,

   이에 대응하여, 상기 내측 샤프트에는, 레이스의 제1 골부에 대응하여 상기 레이스의 제1 골부보다 더 큰 반경의 제2 골부와, 상기 제1 및 제2 날개부가 안착되는 안착구를 구비한 것을 특징으로 하는 차량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬리브의 지지턱들 사이의 슬리브 외주면 부위에는 토오크 전달을 위한 돌출턱이 축방향으로 따라 연속적으로 형성되고, 이 돌출턱이 삽입되어 상기 제1 축방향 그루브와 함께 제2의 전동결합을 위한 추가 축방향 그루브가 다수열로 축방향으로 연속 형성된 것을 특징으로 하는 량의 조향장치의 텔레스코픽샤프트의 토오크 전달장치.

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