KR20130013018A

KR20130013018A - 차량의 조향 시스템의 인텀 샤프트

Info

Publication number: KR20130013018A
Application number: KR1020110074394A
Authority: KR
Inventors: 김현철; 손호철; 이인우; 김성봉; 박무영; 정세훈
Original assignee: 한국델파이주식회사
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-02-06

Abstract

인텀 샤프트는, 외측 샤프트, 상기 외측 샤프트에 이동 가능하게 삽입되는 내측 샤프트, 상기 외측 및 내측 샤프트 사이에 게재되는 베어링, 그리고 상기 베어링을 상기 내측 샤프트에 대해 상기 외측 샤프트를 향해 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함한다. 상기 탄성부재는 상기 내측 샤프트에 접촉되는 지지부, 그리고 상기 지지부에 연결되어 형성되며 프리로드(preload)가 가해진 상태로 상기 베어링을 상기 외측 샤프트를 향해 탄성적으로 지지하는 탄성부를 포함한다.

Description

차량의 조향 시스템의 인텀 샤프트{Intermediate shaft for steering system of vehicle}

본 발명은 차량의 조향 시스템에서 스티어링 칼럼과 조향 기어를 연결하는 부분인 인텀 샤프트(intermediate shaft)에 관한 것이다.

인텀 샤프트는 조향 시스템의 스티어링 칼럼과 조향 기어를 연결하며 외측 관형 샤프트에 내측 샤프트가 슬라이딩 가능하게 삽입되는 구조를 갖는 것이 일반적이다. 이때, 외측 샤프트와 내측 샤프트 사이에 볼 베어링 어셈블리(ball bearing assembly)가 설치되어 슬라이딩이 원활하게 이루어지도록 한다.

이러한 인텀 샤프트에서 외측 샤프트와 내측 샤프트 사이의 유격은 조향 성능 및 조향감을 좌우하는 중요한 요소이다. 종래에 외측 샤프트와 내측 샤프트 사이의 유격 흡수를 위해 볼 베어링 어셈블리의 볼의 치수를 조절하고 있다.

볼의 치수를 조절하여 인텀 샤프트 제작 시의 유격은 흡수할 수 있으나, 차량에 실제 장착되어 장시간 사용되어 마모 등에 의해 내구가 진행된 상태에서 발생하는 유격에 대한 보상 구조가 없어 조향 성능이 저하될 우려가 있다.

인텀 샤프트에서 내구 진행 후 유격에 의한 조향 성능의 저하나 소음 발생을 방지할 수 있는 인텀 샤프트의 개발에 대한 필요성이 크게 대두되고 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 장시간 사용 후에도 유격에 의한 조향 성능 저하나 소음 발생을 방지할 수 있는 인텀 샤프트를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 인텀 샤프트는, 외측 샤프트, 상기 외측 샤프트에 이동 가능하게 삽입되는 내측 샤프트, 상기 외측 및 내측 샤프트 사이에 게재되는 베어링, 그리고 상기 베어링을 상기 내측 샤프트에 대해 상기 외측 샤프트를 향해 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함한다. 상기 탄성부재는 상기 내측 샤프트에 접촉되는 지지부, 그리고 상기 지지부에 연결되어 형성되며 프리로드(preload)가 가해진 상태로 상기 베어링을 상기 외측 샤프트를 향해 탄성적으로 지지하는 탄성부를 포함한다.

상기 탄성부재가 두 방향에서 상기 베어링을 탄성적으로 지지할 수 있도록 상기 지지부와 상기 탄성부는 각각 한 쌍으로 구비될 수 있다.

상기 탄성부의 내측 끝단은 상기 내측 샤프트에서 이격되는 상태로 설치될 수 있다.

상기 탄성부는 상기 베어링에 접촉하는 접촉면이 곡면 형태로 형성될 수 있다.

상기 접촉면의 곡률 반경이 상기 베어링의 곡률 반경보다 클 수 있다.

상기 지지부와 상기 탄성부 사이에 탄성을 가지는 러버 부재가 구비될 수 있다.

상기 탄성부재는 상기 한 쌍의 지지부와 상기 한 쌍의 탄성부가 일체로 형성되도록 상기 한 쌍의 지지부를 연결하는 연결부를 더 포함할 수 있다.

상기 지지부는 변형이 일어날 수 있도록 경사지게 형성될 수 있다.

상기 지지부는 내측 샤프트에 선접촉 하도록 형성될 수 있다.

상기 탄성부의 상기 베어링이 습동되는 부위에 그리스(grease) 층이 형성되거나 테프론 코팅이 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 인텀 샤프트의 장시간 사용에 의해 마모가 발생하는 경우에도 유격을 효과적으로 흡수함으로써 조향 성능 저하나 소음 발생을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인텀 샤프트를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인텀 샤프트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인텀 샤프트의 탄성부재를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인텀 샤프트의 탄성부재를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인텀 샤프트의 탄성부재를 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인텀 샤프트의 탄성부재를 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인텀 샤프트의 탄성부재를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 인텀 샤프트의 탄성부재를 보여주는 단면도이다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 인텀 샤프트는 차량의 조향 계통을 구성하는 부품이며, 예를 들어 스티어링 칼럼과 조향 기어 박스에 연결되어 조향력을 전달할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인텀 샤프트(intermediate shaft)는 외측 샤프트(11)와 내측 샤프트(13)를 포함한다.

예를 들어, 외측 샤프트(11)는 관형(tubular)의 샤프트일 수 있으며, 내측 샤프트(13)는 외측 샤프트(11)에 이동 가능하게 삽입될 수 있다. 외측 샤프트(11)와 내측 샤프트(13)는 금속으로 형성될 수 있으며 필요에 따라 열 처리될 수 있다.

베어링(15)이 외측 샤프트(11)와 내측 샤프트(13) 사이에 게재된다. 도면에 도시된 바와 같이, 베어링(15)은 외측 및 내측 샤프트(11, 13)가 서로 축 방향을 따라 상대 이동할 때 마찰을 저감할 수 있도록 설치될 수 있다.

예를 들어, 베어링(15)은 볼 베어링(ball bearing)일 수 있으며 내측 샤프트(13)의 외주면을 따라 반경 방향으로 복수의 지점(도 2에서 3개 지점)에 배열될 수 있으며 각 지점에 축 방향을 따라 복수 개가 일렬로 배치될 수 있다. 베어링(15)의 위치 및 개수는 다양하게 변경될 수 있다.

베어링(15)을 수용하는 베어링 케이지(bearing cage)(17)가 구비된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 베어링 케이지(17)는 관형으로 형성될 수 있으며, 내측 샤프트(13)가 베어링 케이지(17)에 삽입될 수 있다. 그리고 베어링 케이지(17)에는 베어링(15)을 수용하는 복수의 통공(19)이 형성될 수 있다.

베어링(15)을 탄성적으로 지지하는 탄성부재(20)가 구비된다. 탄성부재(20)는 베어링(15)는 내측 샤프트(13)에 대해 외측 샤프트(11)를 향해 탄성적으로 지지한다. 즉, 탄성부재(20)는 내측 샤프트(13)에 지지되는 상태로 베어링(15)를 외측 샤프트(11)를 향해 밀게 된다. 이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이 베어링(15)의 내측 부분은 탄성부재(20)에 접촉되고 외측 부분은 외측 샤프트(11)의 내면에 접촉된다. 이때, 탄성부재(20)는 내측 샤프트(13)에 형성된 그루브(groove)(14) 내에 배치될 수 있다.

구체적으로, 탄성부재(20)는 내측 샤프트(13)에 접촉되는 지지부(21), 그리고 지지부(21)에 연결되어 형성되며 프리로드(preload)가 가해진 상태로 베어링(15)을 외측 샤프트(11)를 향해 탄성적으로 지지하는 탄성부(23)를 포함한다. 즉, 탄성부재(20)는 최초 상태에서 베어링(15)을 도 2에서 외측 방향으로 밀도록 프리로드가 가해진 상태로 설치되며, 탄성부재(20)가 프리로드가 가해진 상태로 설치됨으로써 인텀 샤프트의 장기간 사용에 의한 마모에 의해 베어링(15)과 외측 샤프트(11) 사이에 유격이 발생하더라도 탄성부재(20)의 탄성력에 의해 베어링(15)이 외측으로 더 밀릴 수 있게 되므로 유격이 흡수될 수 있다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 탄성부재(20)가 두 방향에서 베어링(15)을 탄성적으로 지지할 수 있도록 지지부(21)와 탄성부(23)는 각각 한 쌍으로 구비될 수 있다.

그리고, 도면에는 명시적으로 도시되지 않았으나, 탄성부(23)의 베어링(15)이 습동되는 부위에 그리스(grease) 층이 형성되거나 테프론 코팅이 이루어질 수 있다. 이에 따라 윤활성이 향상될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 탄성부재(30)는 지지부(31)와 탄성부(33)를 포함하되, 도 3에 도시된 바와 같이, 탄성부(33)의 내측 끝단은 내측 샤프트(13)에서 미리 설정된 거리(d)만큼 이격되는 상태로 설치될 수 있다. 탄성부(33)의 내측 끝단이 내측 샤프트(13)에서 이격된 상태로 설치됨으로써 외력이 가해질 때 탄성부(33)의 변형이 보다 용이하게 되어 유격 흡수 기능이 향상될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탄성부재(40)는 지지부(41)와 탄성부(43)를 포함하되, 도 4에 도시된 바와 같이, 베어링(15)에 접하는 탄성부(43)의 접촉면(44)이 곡면 형태로 형성된다. 이때, 접촉면(44)이 오목한 형태로 형성될 수 있는데, 접촉면(44)의 곡률 반경이 베어링(15)의 곡률 반경보다 크도록 형성될 수 있다. 이에 따라 베어링(15)을 통해서 탄성부(43)에 가해지는 힘이 커지는 경우 접촉면(44)이 함몰되는 형태로 변형이 일어나게 되어 베어링(15)과 접촉면(44)의 접촉면적이 증가하게 되어 충격 및 유격 흡수 기능이 향상될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탄성부재(50)는 지지부(51)와 탄성부(53)를 포함하되, 도 5에 도시된 바와 같이, 지지부(51)와 탄성부(53) 사이에 탄성을 가지는 러버 부재(55)가 구비된다. 예를 들어, 러버 부재(55)가 지지부(51)와 탄성부(53) 사이의 공간에 몰딩되어 형성될 수 있다. 러버 부재(55)의 경도 조절에 의해 강성 등의 튜닝이 용이해지며 유격 흡수 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탄성부재(60)는 지지부(61)와 탄성부(63)를 포함하되, 도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지부(61)와 한 쌍의 탄성부(63)가 일체로 형성되도록 한 쌍의 지지부(63)를 연결하는 연결부(65)를 더 포함할 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 지지부(61)의 내측 끝단이 연결부(65)에 의해 서로 연결됨으로써, 한 쌍의 지지부(61)와 한 쌍의 탄성부(63)아 일체로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탄성부재(70)는 지지부(71)와 탄성부(73)를 포함하되, 도 7에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 지지부(71)와 한 쌍의 탄성부(73)가 일체로 형성되도록 한 쌍의 지지부(73)를 연결하는 연결부(75)를 더 포함할 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 지지부(71)의 외측 끝단이 연결부(75)에 의해 서로 연결됨으로써, 한 쌍의 지지부(71)와 한 쌍의 탄성부(73)아 일체로 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 탄성부재(80)는 지지부(81)와 탄성부(83)를 포함하되, 도 8에 도시된 바와 같이, 지지부(81)가 변형이 일어날 수 있도록 경사지게 형성된다. 지지부(81)가 경사지게 형성됨으로써 지지부(81)의 변형이 일어나 유격 흡수 기능이 향상될 수 있다. 그리고 도면에 도시된 바와 같이 지지부(81)가 내측 샤프트(13)에 선접촉 하도록 형성될 수 있으며, 이에 따라 탄성부재(80)와 내측 샤프트(13) 사이의 마찰력이 감소하여 내마모성이 향상될 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.

11: 외측 샤프트
13: 내측 샤프트
15: 베어링
17: 베어링 케이지
20, 30, 40, 50, 60, 70, 80: 탄성부재
21, 31, 41, 51, 61, 71, 81: 지지부
23, 33, 43, 53, 63, 73, 83: 탄성부

Claims

외측 샤프트,
상기 외측 샤프트에 이동 가능하게 삽입되는 내측 샤프트,
상기 외측 및 내측 샤프트 사이에 게재되는 베어링, 그리고
상기 베어링을 상기 내측 샤프트에 대해 상기 외측 샤프트를 향해 탄성적으로 지지하는 탄성부재를 포함하며,
상기 탄성부재는 상기 내측 샤프트에 접촉되는 지지부, 그리고 상기 지지부에 연결되어 형성되며 프리로드(preload)가 가해진 상태로 상기 베어링을 상기 외측 샤프트를 향해 탄성적으로 지지하는 탄성부를 포함하는 인텀 샤프트.
제1항에서,
상기 탄성부재가 두 방향에서 상기 베어링을 탄성적으로 지지할 수 있도록 상기 지지부와 상기 탄성부는 각각 한 쌍으로 구비되는 인텀 샤프트.
제2항에서,
상기 탄성부의 내측 끝단은 상기 내측 샤프트에서 이격되는 상태로 설치되는 인텀 샤프트.
제2항에서,
상기 탄성부는 상기 베어링에 접촉하는 접촉면이 곡면 형태로 형성되는 인텀 샤프트.
제4항에서,
상기 접촉면의 곡률 반경이 상기 베어링의 곡률 반경보다 큰 인텀 샤프트.
제2항에서,
상기 지지부와 상기 탄성부 사이에 탄성을 가지는 러버 부재가 구비되는 인텀 샤프트.
제2항에서,
상기 탄성부재는 상기 한 쌍의 지지부와 상기 한 쌍의 탄성부가 일체로 형성되도록 상기 한 쌍의 지지부를 연결하는 연결부를 더 포함하는 인텀 샤프트.
제2항에서,
상기 지지부는 변형이 일어날 수 있도록 경사지게 형성되는 인텀 샤프트.
제8항에서,
상기 지지부는 내측 샤프트에 선접촉 하도록 형성되는 인텀 샤프트.
제1항에서,
상기 탄성부의 상기 베어링이 습동되는 부위에 그리스(grease) 층이 형성되거나 테프론 코팅이 이루어지는 인텀 샤프트.