KR101989913B1 - 자동차용 조향축 - Google Patents

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KR101989913B1 KR1020170123531A KR20170123531A KR101989913B1 KR 101989913 B1 KR101989913 B1 KR 101989913B1 KR 1020170123531 A KR1020170123531 A KR 1020170123531A KR 20170123531 A KR20170123531 A KR 20170123531A KR 101989913 B1 KR101989913 B1 KR 101989913B1
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Abstract

본 발명의 일 실시예는 일단은 조향휠에 결합되고, 타단은 웜휠에 결합되는 자동차용 조향축을 개시한다. 일 실시예에 의한 자동차용 조향축은, 조향휠 측에 연결되는 제1샤프트; 일단은 상기 제1샤프트에 대응 결합되며 타단은 웜휠 측에 결합되는 제2샤프트; 상기 제1샤프트와 상기 제2샤프트의 결합 부위 외측에 체결되는 커플러;를 포함하는 자동차용 조향축을 제공한다.

Description

자동차용 조향축{STEERING SHAFT OF VEHICLE}
본 발명은 자동차의 조향휠에 결합되어 조향휠의 회전력을 전달받는 자동차용 조향축에 관한 것이다.
자동차의 조향장치는 자동차의 진행방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서, 일반적으로 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조한다.
최근의 자동차에는 사용자의 편의성을 향상시키기 위해 틸트 앤 텔레스코프 조향장치(Tilt And Telescope Steering System)가 제공되고 있으며, 틸트 앤 텔레스코프 조향장치는 자동차에 사용되는 조향휠의 위치를 조정할 수 있는 것을 의미하며, 이런 조향 시스템의 위치 조정에는 틸트 동작과 텔레스코프 동작이 포함된다.
틸트 동작은 조향휠의 상하 고정각도를 조정하는 것이고, 텔레스코프 동작은 조향 컬럼의 길이를 늘이거나 짧게 하여 조향휠과 운전자 사이의 거리를 조정하는 것이다.
도 1은 일반적인 자동차의 조향컬럼을 보인 사시도이다.
도 1을 참고하면, 일반적인 자동차의 조향컬럼은 조향휠과 연결된 조향축(10), 조향축을 수용하는 내측 튜브(20), 내측 튜브(20)의 외측에 결합되는 외측 튜브(30)를 포함한다. 외측 튜브(30)에는 마운팅 브래킷(40)이 결합되고, 마운팅 브래킷(40)은 조향컬럼을 차체에 고정시켜 준다.
조향컬럼의 일측에는 운전자의 조향 작동을 보조하기 위한 감속기유닛(50)이 구비될 수 있다. 예컨대, 조향축(10)은 웜휠하우징(52) 내에 수용된 웜휠(도시 생략)에 결합되고, 웜휠은 모터(51)의 모터축과 연결된 웜축(도시 생략)에 치합된다. 따라서, 모터(51)의 구동력은 웜축과 웜휠을 통해 감속되어 조향축(10)에 전달됨으로써 운전자의 조향 작동을 보조할 수 있다.
이때 기존의 조향축(10)은 일체형으로 형성된 상태에서, 그 일단이 조향휠에 결합되고 타단은 웜휠에 결합되도록 일체형으로 형성되어 있다. 이와 같이 조향축(10)이 일체형으로 형성되어 있는 상태에서 조향컬럼을 조립하기 위해서는, 일반적으로 웜휠에 조향축(10)의 타단을 결합하고, 이 상태에서 조향축(10)의 일단으로 내측 튜브(20), 외측 튜브(30) 및 마운팅 브래킷(40) 등이 미리 조립된 조향컬럼을 삽입하여 조립하게 된다.
이와 같이 조향축(10) 및 조향컬럼을 감속기유닛(50)에 조립할 경우, 조향축(10)에 조향컬럼의 정렬 삽입이 용이하지 않고, 미스얼라인(Mis-alignment) 발생 시 조향컬럼으로부터 소음이 발생하거나 조향컬럼의 성능 저하를 초래할 수 있다.
한국공개특허 10-2015-0024995
본 발명은 조향컬럼의 조립 시 미스얼라인에 대한 정렬 보상 구조를 가짐으로써 조향컬럼의 조립이 안정적이고 용이하게 진행될 수 있도록 한 자동차용 조향축을 제공한다.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 자동차용 조향축은, 조향휠 측에 연결되는 제1샤프트, 일단은 상기 제1샤프트에 대응 결합되며 타단은 웜휠에 결합되는 제2샤프트, 상기 제1샤프트와 상기 제2샤프트의 결합 부위 외측에 체결되는 커플러를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1샤프트에는 제1체결부가 구비되고, 상기 제1체결부에는 제1스토퍼가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1스토퍼는 제1샤프트의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 한 쌍이 배치되고, 한 쌍의 제1스토퍼들 사이에는 공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제2샤프트에는 상기 제1체결부와 마주보는 방향에 제2체결부가 구비되고, 상기 제2체결부에는 상기 제1스토퍼와 대응 결합되는 제2스토퍼가 구비될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제2스토퍼는 제2샤프트의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 한 쌍이 배치되고, 한 쌍의 제2스토퍼들 사이에는 공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1스토퍼의 외측면 및 상기 제2스토퍼의 외측면은 원호를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1샤프트와 상기 제2샤프트가 서로 결합된 상태에서, 상기 제2스토퍼는 이웃한 제1스토퍼와 이격 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 커플러는 그 외경을 따라 복수의 슬릿을 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 커플러는 제1샤프트 및 제2샤프트와 스크류를 통해 결합될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 커플러는 플렉서블한 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 조향축을 제1샤프트와 제2샤프트로 분리하여 제작하고, 플렉서블한 재질의 커플러를 이용하여 제1샤프트와 제2샤프트 간을 체결함으로써 제1샤프트와 제2샤프트 간에 미스얼라인이 발생하더라도 플렉서벌 커플링에 의해 정렬 보상이 이루어질 수 있다. 이에 따라 조향컬럼의 조립이 용이해질 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 자동차용 조향컬럼을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차용 조향컬럼을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차용 조향축을 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 “A-A”선을 절취한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명의 본질과 관계없는 부분은 그에 대한 상세한 설명을 생략할 수 있으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙일 수 있다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하도록 의도되지 않으며, 본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 의해 이해되는 개념으로 해석될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차용 조향컬럼을 도시한 사시도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동차의 조향컬럼은 조향축(100), 내측 튜브(200), 외측 튜브(300)를 포함한다.
조향축(100)은 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)를 포함하고, 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)는 커플러(130)를 매개로 연결된다. 제1샤프트(110)는 조향휠에 연결되고, 제2샤프트(120)는 감속기유닛(500)의 웜휠(도시 생략)에 결합된다. 웜휠은 웜휠하우징 내에 수용되어 있다.
내측 튜브(200)는 그 내부에 조향축(100)이 삽입 결합되도록 중공체로 형성된다. 내측 튜브(200)의 일측 단부는 하부 마운팅 브래킷(400)(도시 생략)에 의해 차체에 고정되고 타측 단부는 외측 튜브(300)에 삽입된다.
외측 튜브(300)는 그 내부에 내측 튜브(200)가 삽입 결합되도록 중공체로 형성된다. 외측 튜브(300)의 외측에는 마운팅 브래킷(400)이 결합되며, 마운팅 브래킷(400)은 차체에 고정 결합된다.
조향컬럼의 일측에는 운전자의 조향 작동을 보조하기 위한 감속기유닛(500)이 구비될 수 있다. 예컨대, 모터(510)의 모터축은 웜축(도시 생략)과 치합되고, 웜휠하우징(520) 내에는 웜휠(도시 생략)이 배치된다. 조향축(100)은 웜휠의 중심에 결합되고, 웜휠의 외주면은 웜축과 치합되도록 구성된다. 따라서, 모터(510)의 구동력은 웜축과 웜휠을 통해 감속되어 조향축(100)에 전달됨으로써 운전자의 조향 작동을 보조할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차용 조향컬럼에 적용되는 조향축의 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 “A-A”선을 절취한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 일 실시예에 의한 자동차용 조향컬럼의 조향축(100)은 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)로 구분되며, 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)는 서로 결합된다. 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)는 커플러(130)에 각각 결합된다.
제1샤프트(110)는 대략 원통형으로 형성될 수 있다. 제1샤프트(110)는 내부가 빈 중공체로 형성될 수도 있고, 내부가 채워진 중실체로 형성될 수도 있다.
제1샤프트(110)의 일단은 조향휠 측에 결합되며, 제1샤프트(110)는 조향휠의 회전 시 회전력을 전달받는다. 제1샤프트(110)의 타단은 제2샤프트(120)와 결합된다. 제1샤프트(110)의 타단에는 제1체결부(111)가 구비되고, 제1체결부(111)의 단부에는 제1스토퍼(112)가 형성된다.
제1스토퍼(112)는 제1샤프트(110)의 중심을 기준으로 방사상으로 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 일 실시예에서 제1스토퍼(112)는 제1샤프트(110)의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 한 쌍이 배치된다. 이때 한 쌍의 제1스토퍼(112)들은 그 사이에 공간이 형성되도록 서로 이격 형성된다. 제1스토퍼(112)는 대략 부채꼴 형태의 단면을 가질 수 있다.
제1샤프트(110)의 타측에는 제2샤프트(120)가 결합된다. 제2샤프트(120)는 제1샤프트(110)와 동일한 형태로 형성될 수 있다. 즉, 제2샤프트(120)는 대략 원통형으로 형성될 수 있다. 또한, 제2샤프트(120)는 내부가 빈 중공체로 형성될 수도 있고, 내부가 채워진 중실체로 형성될 수도 있다.
제2샤프트(120)의 일단은 제1샤프트(110)와 결합되고, 타단은 웜휠 측에 결합된다. 제2샤프트(120)는 제1샤프트(110)의 제1체결부(111)와 마주보는 방향에 제2체결부(121)를 구비한다. 제2체결부(121)는 제1스토퍼(112)들 사이에 결합되는 제2스토퍼(122)들을 구비한다.
제2스토퍼(122)는 제2샤프트(120)의 중심을 기준으로 방사상으로 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 일 실시예에서 제1스토퍼(112)는 제1샤프트(110)의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 한 쌍이 배치되므로, 제2스토퍼(122) 역시 제2샤프트(120)의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 한 쌍이 배치된다. 제2스토퍼(122)는 대략 부채꼴 형태의 단면을 가질 수 있다.
제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)는 서로 동축선 상으로 결합된다. 이때 한 쌍의 제2스토퍼(122)들은 그 사이에 공간이 형성되도록 서로 이격 형성된다. 이에 따라 제1샤프트(110)의 제1스토퍼(112)들과 제2샤프트(120)의 제2스토퍼(122)들은 서로 엇갈리게 결합될 수 있다. 즉, 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)의 체결 시 제1스토퍼(112)의 양측에는 제2스토퍼(122)들이 배치되고, 제2스토퍼(122)의 양측에는 제1스토퍼(112)들이 배치된다.
한편, 도 4를 참고하면, 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)가 서로 결합된 상태에서 제1스토퍼(112)와 이웃한 제2스토퍼(122) 간에는 소정의 간격이 형성된다. 또한, 제1스토퍼(112)의 외경 및 제2스토퍼(122)의 외경은 서로 동일한 곡률로 형성될 수 있다.
제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)는 커플러(130)에 의해 감싸도록 구성된다. 즉, 커플러(130)는 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)의 결합 부위 외측에 체결된다. 예컨대, 커플러(130)는 제1샤프트(110)의 타단 및 제2샤프트(120)의 일단을 수용하도록 구성된다.
커플러(130)는 제1샤프트(110) 및 제2샤프트(120)와 체결부재를 통해 상호 결합될 수 있다. 체결부재로는 예컨대, 핀이나 스크류 등이 적용될 수 있다. 즉, 커플러(130)의 양단에는 내경과 외경을 관통하는 체결홀(131)이 형성되고, 체결홀(131)을 통해 삽입 결합된 체결부재는 제1샤프트(110)의 제1체결부(111) 및 제2샤프트(120)의 제2체결부(121)를 가압함으로써 커플러(130)는 제1샤프트(110) 및 제2샤프트(120)와 견고하게 결합될 수 있다.
한편, 제2샤프트(120)는 커플러(130)를 통해 간접적으로 제1샤프트(110)의 회전력을 전달받거나 또는 제1샤프트(110)로부터 직접 회전력을 전달받을 수 있다. 예컨대, 운전자에 의한 조향휠의 핸들링이 비교적 부드러울 경우 조향휠의 회전력은 제1샤프트(110)로 전달되고, 제1샤프트(110)의 제1스토퍼(112)와 제2샤프트(120)의 제2스토퍼(122) 간에는 서로 소정의 간격이 형성되어 있으므로, 제1샤프트(110)의 회전력은 제2샤프트(120)에 직접 전달되는 것이 아니라 커플러(130)로 전달된다. 그 후 커플러(130)에 전달된 회전력은 제2샤프트(120)로 전달되는 것이다.
반대로, 조향휠의 핸들링이 급격하게 이루어질 경우 조향휠의 회전력은 제1샤프트(110)로 전달되고, 제1샤프트(110)의 회전력은 커플러(130) 뿐만 아니라 제2샤프트(120)로 직접 전달된다. 즉, 제1샤프트(110)의 회전에 따라 제1스토퍼(112)가 제2샤프트(120)의 제2스토퍼(122)와 접촉하게 되는 것이다.
이와 같이, 커플러(130)는 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120) 간에 회전력 전달 시 경 방향으로 비틀림 응력이 발생하므로, 비틀림 응력을 충분히 감당할 수 있도록 플렉서블한 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 더하여, 커플러(130)에는 슬릿(132)이 복수 형성될 수 있다. 각각의 슬릿(132)은 일정 간격으로 형성될 수 있으며, 이와 같이 배치된 슬릿(132)들은 커플러(130)의 외경을 따라 경 방향으로 형성됨으로써 비틀림 응력을 더욱 효율적으로 감당할 수 있다.
또한, 제1샤프트(110)로부터 제2샤프트(120)로의 반복적인 회전력 전달을 위해 커플러(130)는 비틀림 동작을 다수 수행해야 하므로, 커플러(130)는 플렉서블한 재질과 함께 충분한 강성 및 내구성을 갖는 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라 커플러(130)는 플렉서블한 금속 재질로 형성될 수 있다.
이와 같이 조향축(100)을 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120)로 분리하여 제작하고, 제1샤프트(110)는 조향컬럼의 내측 튜브(200)에 조립되고 제2샤프트(120)는 웜휠에 결합된 상태에서, 플렉서블한 재질의 커플러(130)를 이용하여 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120) 간을 체결함으로써 제1샤프트(110)와 제2샤프트(120) 간에 미스얼라인이 발생하더라도 플렉서벌 커플링에 의해 정렬 보상이 이루어질 수 있다. 이에 따라 조향컬럼의 조립이 용이해질 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100; 조향축 110; 제1샤프트
111; 제1체결부 112; 제1스토퍼
120; 제2샤프트 121; 제2체결부
122; 제2스토퍼 130; 커플러
131; 체결홀 132; 슬릿
200; 내측 튜브
300; 외측 튜브
400; 마운팅 브래킷
500; 감속기유닛 510; 모터
520; 웜휠하우징

Claims (11)

  1. 일단은 조향휠에 결합되고, 타단은 웜휠에 결합되는 자동차용 조향축으로서,
    상기 조향휠에 연결되는 제1샤프트;
    일단은 상기 제1샤프트에 대응 결합되며 타단은 웜휠에 결합되는 제2샤프트;
    상기 제1샤프트와 상기 제2샤프트의 결합 부위 외측에 체결되는 커플러;를 포함하되,
    상기 제1샤프트에는 제1체결부가 구비되고, 상기 제1체결부에는 제1스토퍼가 구비되며,
    상기 제1스토퍼는 제1샤프트의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 한 쌍이 배치되고, 한 쌍의 제1스토퍼들 사이에는 공간이 형성되며,
    상기 제2샤프트에는 상기 제1체결부와 마주보는 방향에 제2체결부가 구비되고, 상기 제2체결부에는 상기 제1스토퍼와 대응 결합되는 제2스토퍼가 구비되며,
    상기 제2스토퍼는 제2샤프트의 중심을 기준으로 서로 대칭되게 한 쌍이 배치되고, 한 쌍의 제2스토퍼들 사이에는 공간이 형성되고,
    상기 제1스토퍼의 외측면 및 상기 제2스토퍼의 외측면은 원호를 형성하되,
    상기 제1스토퍼와 제2스토퍼는 내측면이 원호를 형성하여 동일한 경방향 두께를 가지는 자동차용 조향축.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1샤프트와 상기 제2샤프트가 서로 결합된 상태에서, 상기 제2스토퍼는 이웃한 제1스토퍼와 이격 배치되는 자동차용 조향축.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 커플러는 그 외경을 따라 복수의 슬릿을 구비하는 자동차용 조향축.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 커플러는 상기 제1샤프트와 상기 제2샤프트에 각각 체결부재를 통해 결합되는 자동차용 조향축.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 커플러는 플렉서블한 재질로 형성되는 자동차용 조향축.
  11. 제1항 및 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 조향축;
    상기 조향축이 내부에 삽입 결합되는 내측 튜브;
    상기 내측 튜브가 내부에 삽입 결합되는 외측 튜브;
    를 포함하는 자동차용 조향컬럼.
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