KR102076011B1

KR102076011B1 - 차량용 스티어링 구조체

Info

Publication number: KR102076011B1
Application number: KR1020160080411A
Authority: KR
Inventors: 홍성종; 임정문
Original assignee: 남양넥스모 주식회사
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2020-02-12
Also published as: KR20180001368A

Abstract

본 발명은 조향축의 단부에 지지수단에 의해 탄성지지되는 가이드 플레이트를 구비하여 면접촉방식으로 조향축의 회전으로 인한 마찰 토크를 발생시켜 조향축의 응답성을 향상시킴과 아울러, 정방향 및 역방향 회전시 회전토크의 변동값을 최소화하도록 그 구조가 개선된 차량용 스티어링 구조체에 관한 것이다.
본 발명은 본 발명은 핸들의 회전에 의해 회전되는 조향축과, 상기 조향축이 삽입되도록 중공을 갖는 컬럼 튜브를 구비하는 차량용 스티어링 구조체로서, 상기 조향축의 일단부에 끼워져 결합되는 마찰 베어링과, 상기 조향축의 일단부에 끼워져 상기 조향축의 회전시 연동 회전되며 중앙에 통공이 형성되고 일측면 테두리 부위가 상기 컬럼 튜브의 일단측과 면접촉되는 가이드 플레이트와, 상기 가이드 플레이트를 상기 컬럼 튜브측으로 밀착시키기 위한 지지수단으로 구성된다.

Description

차량용 스티어링 구조체{STEERING STRUCTURE OF A VEHICLE}

본 발명은 차량용 스티어링 구조체에 관한 것으로, 특히 조향축의 단부에 지지수단에 의해 탄성지지되는 가이드 플레이트를 구비하여 면접촉방식으로 조향축의 회전으로 인한 마찰 토크를 발생시켜 조향축의 응답성을 향상시킴과 아울러, 정방향 및 역방향 회전시 회전토크의 변동값을 최소화하도록 그 구조가 개선된 차량용 스티어링 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 스티어링 컬럼은 운전자의 스티어링 휠 조작에 의해 발생한 회전력을 랙-피니언 기구부로 전달하는 조향축을 둘러싸도록 형성되어 조향축의 회전을 지지하는 한편 브라켓을 통해 차체에 결합됨으로써 조향축의 위치를 고정하는 장치이다.

이러한 스티어링 컬럼은 운전자의 편의를 위하여 텔레스코프(Telescope) 또는 틸트(Tilt) 기능을 추가할 수 있는데, 틸트는 스티어링 휠의 고정각도를 조절하기 위한 것이고, 텔레스코프는 축 방향으로 신장 및 수축이 가능하도록 두 개의 중공 관을 삽입하여 형성한 것으로 자동차의 충돌시 조향축 및 조향 컬럼이 컬랩스(Collapse)되면서 충격 에너지를 흡수하는 기능도 갖는다.

따라서, 스티어링 컬럼은 전술한 기능에 따라 텔레스코프식 또는 틸트식으로 나누어 지기도 하고, 경우에 따라서는 텔레스코프식 스티어링 컬럼에 틸트 기능이 추가될 수도 있으며, 운전자는 이러한 기능을 통하여 자신의 신장이나 체형에 맞게 스티어링 휠의 돌출 정도 또는 기울임 각도를 조절함으로써 원활한 조작을 할 수 있게 된다.

이와 같은 스티어링 컬럼의 텔레스코프 또는 틸트 작동은 조작레버의 조임과 해제 동작에 따라 아우터 튜브가 이너 튜브를 압박 또는 압박이 해제됨에 의해 이루어지는 것이 일반적이였다.

또한, 스티어링 컬럼은 조향축의 원활한 회전을 위하여 조향축과 상기 조향축을 감싸는 튜브 사이에 베어링이 설치되었다.

기존 스티어링 컬럼의 베어링 구조와 관련된 선행기술로는 한국 공개특허공보 제10-2007-0073041호 "자동차용 스티어링 칼럼의 로워 베어링 어셈블리"(공개일자 : 2007.07.10)에 개시된 바와 같이, 로워 자켓 및 어퍼 자켓의 일부가 서로 오버랩되고, 상기 로워 자켓 및 어퍼 자켓의 내측을 관통하도록 로워 샤프트 및 어퍼 샤프트가 구비되며, 상기 로워 샤프트와 로워 자켓 사이에 구비되는 로워 베어링 어셈블리를 포함하여 이루어지는 스티어링 칼럼에 있어서, 상기 로워 베어링 어셈블리는 소정의 탄성력을 갖는 다수의 판 형상의 판 스프링과, 상기 판 스프링이 결합가능한 다수의 슬롯을 내측 소정위치에 형성한 대략 도넛 형상의 로워 부싱으로 이루어지며 상기 판 스프링이 상기 로워 부싱의 슬롯에 압입 및 구비되어 이루어진 것이다.

그런데, 최근에는 스티어링 휠의 회전시 회전 저항으로 인한 무게감 있는 조향이 이루어지는 고급 승용차가 요구되고 있다.

그러나, 종래의 스티어링 컬럼에는 조향축의 원활한 회전을 위한 구성만이 적용될 뿐 스티어링 휠, 특히 조향축의 회전시 마찰 저항을 발생시켜 무게감 있는 조향이 이루어지는 구성은 전혀 개시된 바 없었다.

따라서, 조향축의 회전시 마찰 저항을 발생시켜 무게감 있는 조향이 이루어지는 개선된 형태의 스티어링 컬럼의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

이를 개선하기 위한 종래 선행기술은 한국 등록특허공보 제 10-1325070호 "스티어링 컬럼"(등록일자 : 2013.10.29)에 개시된 바와 같이, 조향축 및 상기 조향축이 삽입되도록 중공 형상으로 형성된 튜브를 포함하는 스티어링 컬럼에 있어서, 상기 조향축의 일단을 반경방향의 마찰력을 발생하도록 상기 튜브에 고정되는 구름체와 이 구름체를 전후 또는 내외를 감싸도록 형성된 내외륜으로 구성되는 마찰베어링; 상기 마찰 베어링을 고정하도록 상기 조향축에 나사 결합되는 고정너트; 및 상기 마찰 베어링과 고정너트 사이의 조향축에 개재되어 상기 내륜에 탄성력을 전달하는 탄성부재;를 포함하고, 상기 마찰 베어링은 구름체로서 니들이 채용되고 상기 니들이 방사상으로 다수개 배열되어 축방향으로 하중이 걸리는 프릭션 베어링으로 구성되며, 상기 튜브의 마찰 베어링이 설치되는 후단 내주면에는 걸림홈이 형성되고, 상기 걸림홈에는 상기 외륜의 축방향 밀림을 방지하는 스냅링이 끼워지고, 상기 조향축과 튜브 사이에는 구름 베어링이 설치되며, 상기 구름 베어링은 c-링에 의해 상기 조향축에 고정되며 상기 마찰 베어링의 외륜에는 걸림턱이 형성되는 것이다.

그런데, 상기의 경우에는 탄성부재를 이용한 볼베어링 내의 리테이너를 가압하여 마찰 토크를 발생시키는 방식을 채용하고 있으나, 이 경우에는 접촉부의 마모가 발생할 경우 조향 응답성이 저하되고 조향축의 정방향 회전 및 역방향 회전시 회전 토크의 변동값이 상대적으로 커지게 되는 단점이 있다.

한국 공개특허공보 제10-2007-0073041호 "자동차용 스티어링 칼럼의 로워 베어링 어셈블리"(공개일자 : 2007.07.10) 한국 등록특허공보 제 10-1325070호 "스티어링 컬럼"(등록일자 : 2013.10.29)

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 조향축의 단부에 면 접촉 구조를 부여하여 조향축의 회전으로 인한 마찰 토크를 발생시켜 조향축의 응답성을 향상시킴과 아울러, 정방향 및 역방향 회전시 회전토크의 변동값을 최소화하도록 그 구조가 개선된 차량용 스티어링 구조체를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 핸들의 회전에 의해 회전되는 조향축과, 상기 조향축이 삽입되도록 중공을 갖는 컬럼 튜브를 구비하는 차량용 스티어링 구조체로서, 상기 조향축의 일단부에 끼워져 결합되는 마찰 베어링과, 상기 조향축의 일단부에 끼워져 상기 조향축의 회전시 연동 회전되며 중앙에 통공이 형성되고 일측면 테두리 부위가 상기 컬럼 튜브의 일단측과 면접촉되는 가이드 플레이트와, 상기 가이드 플레이트를 상기 컬럼 튜브측으로 밀착시키기 위한 지지수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 가이드 플레이트는 일측면에 상기 마찰 베어링측으로 돌출되는 회전 토크 조정단과, 상기 회전 토크 조정단에 외측으로 돌출되어 상기 마찰 베어링의 구름체 사이의 간극으로 진입 가능한 걸림돌기가 더 구비된다.

상기 지지수단은 상기 조향축의 일단부에 나사 체결되는 고정너트와, 상기 고정너트와 가이드 플레이트 사이에 개재되어 상기 가이드 플레이트를 컬럼 튜브측으로 탄성 지지하는 탄성부재를 구비한다.

상기 지지수단은 상기 가이드 플레이트의 타측면 통공 테두리 부위에 형성되어 상기 탄성부재의 일측 부위가 수용되도록 단턱진 단턱부가 더 구비된다.

상기 탄성부재는 웨이브스프링인 것이다.

상기 컬럼 튜브는 일단측에 상기 가이드 플레이트의 일측 부위가 수용되도록 요홈진 수용홈부가 형성된다.

본 발명은 조향축의 일단부에 끼움 결합되고 일측 부위가 컬럼 튜브의 일단측과 면접촉되도록 결합된 가이드 플레이트를 구비하고, 지지수단으로 하여금 가이드 플레이트를 컬럼 튜브측으로 면마찰되도록 밀착시켜 조향축의 정방향 및 역방향 회전시 마찰 토크를 발생시켜 조향축의 회전 응답성을 향상시킬 수 있으며, 안정적인 회전토크를 제공하여 정방향과 역방향 회전에 따른 토크 변동을 억제시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 회전 토크 조정단과 리테이너가 접촉되도록 결합됨에 따라 가이드 플레이트의 회전시 회전 토크 조정단과 리테이너 사이의 접촉 마찰력이 발생하게 되고, 걸림돌기의 단부가 구름체 사이의 간극에 위치하도록 조립되어 가이드 플레이트의 회전시 리테이너를 연동 회전시키게 되어 조향축의 회전 토크의 변동없이 토크값을 안정적으로 하락시킬 수 있는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 스티어링 구조체를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명 스티어링 구조체의 분해 사시도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명 가이드 플레이트의 전면과 후면을 나타낸 사시도.
도 4는 도 1의 결합상태 단면도.

본 발명에 따른 차량용 스티어링 구조체는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 핸들(미도시)의 회전에 의해 회전되는 조향축(100)과, 상기 조향축(100)이 삽입되도록 중공을 갖는 컬럼 튜브(200)를 구비하는 차량용 스티어링 구조체로서, 상기 조향축(100)의 일단부에 끼워져 결합되는 마찰 베어링(300)과, 상기 조향축(100)의 일단부에 끼워져 상기 조향축(100)의 회전시 연동 회전되며 중앙에 통공(405)이 형성되고 일측면 테두리 부위가 상기 컬럼 튜브(200)의 일단측 테두리 부위와 면접촉되는 가이드 플레이트(400)와, 상기 가이드 플레이트(400)를 상기 컬럼 튜브(200)측으로 밀착시키기 위한 지지수단(500)으로 구성된다.

도 1을 참조하면, 상기 조향축(100)은 컬럼 튜브(200)의 중공 내에 삽입되고 틸팅 조절레버에 의해 틸팅이 조절되는 구조를 갖는다.

조향축(100)은 타단이 핸들과 연결되어 핸들의 회전 방향에 따라 정방향 또는 역방향 회전되며, 일단부가 컬럼 튜브(200)의 중공 내에 수용되도록 결합된 마찰 베어링(300)에 의해 회전 가능하게 지지된다.

이를 위해 마찰 베어링(300)은 도 2에 도시된 바와 같이, 조향축(100)의 일단부에 끼워지도록 결합되는 내륜(310)과, 컬럼 튜브(200)의 내주에 수용되는 외륜(320)과, 내,외륜(310,320) 사이에 리테이너(340)를 매개로 개재되어 조향축(100)의 회전을 지지하는 복수의 구름체(350)로 구성된다.

상기 구름체(350)는 니들 또는 볼부재 혹은 롤러를 채용할 수 있으며, 리테이너(340)를 매개로 동일 간격으로 배치된다.

또한, 마찰 베어링(300)의 조립을 위해 조향축(100)의 외주에 결합되어 마찰 베어링(300)을 조향축(100)에 고정시키는 링부재(330)가 더 구비된다.

상기 가이드 플레이트(400)는 중앙에 조향축(100)이 관통되도록 통공(405)이 형성되고, 일측면의 테두리 부위가 상기 컬럼 튜브(200)의 일측단 부위와 면접촉되는 구조를 갖는다.

또한, 가이드 플레이트(400)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 가이드 플레이트(400)는 일측면에 상기 마찰 베어링(300)측으로 돌출되는 회전 토크 조정단(425)과, 상기 회전 토크 조정단(425)에 외측으로 돌출되어 상기 마찰 베어링(300)의 구름체(350) 사이의 간극으로 진입 가능한 걸림돌기(420)가 복수개 형성되고, 도3a에 도시된 바와 같이, 타측면 통공(405) 테두리 부위에 요홈지도록 단턱진 단턱부(410)가 형성된다.

상기 회전 토크 조정단(425)은 마찰 베어링의 내륜(310)과 외륜(320) 사이로 연장되어 리테이너(340)와 접촉되는 구조를 갖는다.

상기 걸림돌기(420)는 상기 회전 토크 조정단(425)의 표면으로부터 마찰 베어링 측으로 연장되도록 돌출되어 마찰 베어링(300)과 일부 오버랩되는 구조를 가지며, 마찰 베어링(300)의 리테이너(340)측으로 향할수록 폭이 점차 좁아지도록 형성될 수 있다.

또한, 걸림돌기(420)는 조립시 단부가 마찰 베어링(300)의 구름체(350) 사이의 간극으로 배치되어 리테이너(340)와 걸리도록 조립되며, 가이드 플레이트(400)의 회전시 구름체(350)를 같이 연동시키는 기능을 수행하게 된다.

상기 지지수단(500)은 상기 조향축(100)의 일단부에 나사 체결되는 고정너트(510)와, 상기 고정너트(510)와 가이드 플레이트(400) 사이에 개재되어 상기 가이드 플레이트(400)를 컬럼 튜브(200)측으로 탄성 지지하는 탄성부재(520)로 구성된다.

상기 고정너트(510)는 육각형 너트를 채용할 수 있으며, 조향축(100)의 일단부에 나사 체결되어 탄성부재(520)의 이탈을 방지하도록 탄성부재(520)를 지지하는 기능을 갖는다.

상기 탄성부재(520)는 일 예로 웨이브스프링을 채용할 수 있으며, 일측이 가이드 플레이트(400)의 단턱부(410) 내에 수용되도록 배치되고, 타측이 고정너트(510)에 지지되는 구조를 갖는다.

상기 컬럼 튜브(200)는 일단측에 상기 가이드 플레이트(400)의 일측 부위가 수용되도록 요홈진 수용홈부(210)가 형성된다.

상기 수용홈부(210)는 지지수단(500)에 의해 마찰 베어링(300) 측으로 밀착되는 가이드 플레이트(400)의 일측 부위가 수용되어 가이드 플레이트(400)의 이탈을 방지하는 기능을 수행하게 된다.

이에 따라, 가이드 플레이트(400)에는 수용홈부(210)에 수용되어 면접촉되도록 편평하게 이루어진 마찰부(430)가 형성되는 것이 바람직하다.

그리고, 마찰부(430)에는 수용홈부(210)에 장착되어 이탈이 방지되도록 가이드 플레이트(400)의 원주방향을 따라 단턱진 걸림부(430a)가 형성될 수 있다.

상세히, 걸림부(430a)는 수용홈부(210)의 원주방향 내측 테두리에 안정적으로 안착되어 조향축(100)의 회전시에도 안정적으로 지지될 수 있도록 마찰부(430)의 테두리를 따라 단턱지도록 형성됨이 바람직하다.

또한, 조향축(100)과 컬럼 튜브(200) 사이에 개재되도록 조향축(100)의 일단부에 끼움 결합되어 조향축(100)의 회전을 지지하는 구름베어링이 더 구비될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 마찰 베어링(300)이 컬럼 튜브(200)의 중공 내에 삽입된 조향축(100)의 일단부에 끼워지도록 결합한 후에, 가이드 플레이트(400)의 통공(405)을 조향축(100)의 일단부가 관통하도록 끼움 결합시켜 가이드 플레이트(400)의 일측 부위가 컬럼 튜브(200)의 수용홈부(210) 내에 수용되도록 결합시키고, 탄성부재(520)를 조향축(100)의 일단부에 끼워서 가이드 플레이트(400)의 타측 부위에 밀착되도록 한 후에, 탄성부재(520)를 지지하는 고정너트(510)를 조향축(100)의 일단부에 체결하면 조립작업이 완료된다.

이때, 가이드 플레이트(400)는 일측 부위가 수용홈부(210)에 수용됨과 아울러, 걸림돌기(420)가 마찰 베어링(300)의 외륜(320)과 내륜(310) 사이에 위치하며 구름체(350)들 사이의 공간에 위치하도록 조립된다.

상기한 조립이 완료된 후에 조향축(100)을 정방향 또는 역방향으로 회전시키면, 조향축(100)과 체결된 고정너트(510)가 연통 회전되면서 회전력이 탄성부재(520)를 통해 가이드 플레이트(400)에 전달된다.

이때 가이드 플레이트(400)는 탄성부재(520)의 탄성 지지력에 의해 일측 부위가 컬럼 튜브(200)의 수용홈부(210) 내에 수용된 상태로 컬럼 튜브(200)의 일단과 밀착되도록 면 접촉되어 있으므로, 가이드 플레이트(400)의 회전시 컬럼 튜브(200)와의 접촉 마찰력이 발생하게 된다.

상기한 접촉 마찰력은 조향축(100)의 회전시 회전토크를 안정적으로 확보함에 따라 조향축(100)의 응답성을 향상시키고, 조향축(100)의 정방향 및 역방향 회전시 회전토크 변동값을 최소화시키는 기능을 수행하게 된다.

또한, 가이드 플레이트(400)의 회전 토크 조정단(425)은 가이드 플레이트(400)의 회전시 마찰 베어링(400)의 리테이너(340)에 접촉되면서 마찰력이 발생하게 되지만, 걸림돌기(420)가 리테이너(340)를 회전시켜 가이드 플레이트(400)와 리테이너(340)의 마모가 발생하더라도 회전토크의 변동없이 회전토크값을 안정적으로 하락시킬 수 있게 된다.

이로 인해, 본 발명은 상기 조향축(100)의 회전시 상기 회전 토크 조정단(425)과 리테이너(340)와의 접촉 마찰력 및 가이드 플레이트(400)와 컬럼 튜브(200)와의 접촉 마찰력이 배가되어 안정적인 조향축(100)의 회전토크를 얻을 수 있는 이점을 갖는다.

따라서, 본 발명은 조향축(100)의 일단부에 끼움 결합되고 일측 테두리 부위가 컬럼 튜브(200)의 일단측 테두리 부위와 면접촉되도록 결합되고, 회전 토크 조정단(425)과 리테이너(340)가 접촉되도록 결합된 가이드 플레이트(400)를 구비하여 조향축(100)의 정방향 및 역방향 회전시 마찰 토크를 발생시켜 조향축(100)의 회전 응답성을 향상시킬 수 있으며, 안정적인 회전토크를 제공하여 정방향과 역방향 회전에 따른 토크 변동을 억제시킬 수 있는 이점을 갖는다.

이상과 같은 본 발명은 앞서 설명한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 상세히 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 전술한 실시 예에 한정되지 않고 본 발명이 가지는 개념과 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 얼마든지 변형 실시가 가능하다.

100 : 조향축 200 : 컬럼 튜브
210 : 수용홈부 300 : 마찰 베어링
310 : 내륜 320 : 외륜
330 : 링부재 340 : 리테이너
350 : 구름체 400 : 가이드 플레이트
405 : 통공 410 : 단턱부
420 : 걸림돌기 425 : 회전 토크 조정단
500 : 지지수단 510 : 고정너트
520 : 탄성부재

Claims

핸들의 회전에 의해 회전되는 조향축(100)과, 상기 조향축(100)이 삽입되도록 중공을 갖는 컬럼 튜브(200)를 구비하는 차량용 스티어링 구조체로서,
상기 조향축(100)의 일단부에 끼워져 결합되는 마찰 베어링(300)과,
상기 조향축(100)의 일단부에 끼워져 상기 조향축(100)의 회전시 연동 회전되며 중앙에 통공(405)이 형성되고 일측면 테두리 부위가 상기 컬럼 튜브(200)의 일단측과 면접촉되는 가이드 플레이트(400)와,
상기 가이드 플레이트(400)를 상기 컬럼 튜브(200)측으로 밀착시키기 위한 지지수단(500)을 구비하고,
상기 가이드 플레이트(400)는 일측면에 상기 마찰 베어링(300)측으로 돌출되는 회전 토크 조정단(425)과,
상기 회전 토크 조정단(425)에 외측으로 돌출되어 상기 마찰 베어링(300)의 구름체(350) 사이의 간극으로 진입 가능한 걸림돌기(420)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 구조체.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 지지수단(500)은 상기 조향축(100)의 일단부에 나사 체결되는 고정너트(510)와,
상기 고정너트(510)와 가이드 플레이트(400) 사이에 개재되어 상기 가이드 플레이트(400)를 컬럼 튜브(200)측으로 탄성 지지하는 탄성부재(520)를 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 구조체.
청구항 3에 있어서,
상기 지지수단(500)은 상기 가이드 플레이트(400)의 타측면 통공(405) 테두리 부위에 형성되어 상기 탄성부재(520)의 일측 부위가 수용되도록 단턱진 단턱부(410)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 구조체.
청구항 3에 있어서,
상기 탄성부재(520)는 웨이브스프링인 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 컬럼 튜브(200)는 일단측에 상기 가이드 플레이트(400)의 일측 부위가 수용되도록 요홈진 수용홈부(210)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 구조체.
청구항 6에 있어서,
상기 가이드 플레이트(400)에는 상기 수용홈부(210)의 안착면과 면접촉되도록 편평하게 이루어진 마찰부(430)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 구조체.
청구항 7에 있어서,
상기 마찰부(430)에는 상기 가이드 플레이트(400)가 상기 수용홈부(210)에 안착되어 이탈이 방지되도록 원주 방향을 따라 단턱진 걸림부(430a)가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 구조체.