KR101293848B1 - 랙과 피니언 방식 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 랙과 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다.

본 발명의 일실시예는 랙과 피니언 방식 조향장치에 있어서, 내측에 조향축의 피니언과 치결합되어 직선운동하는 랙바를 수용하며 양단부에는 중심부쪽으로 직경이 축소되는 단차부와 상기 단차부의 중심부쪽 내주면에 체결홈이 형성되어 있는 랙 하우징과; 일측은 상기 랙바의 단부에 결합되고 타측은 타이로드의 볼부위에 결합되는 볼 하우징; 및 상기 랙 하우징의 양단부 내주면에 결합되어 상기 랙바의 직선운동시 상기 볼 하우징을 지지하되, 외주면에는 돌출 형성되어 상기 랙 하우징의 체결홈에 삽입되는 리브가 구비되어 있고, 상기 볼 하우징과의 접촉면에는 수개의 돌기부가 구비되어 있는 댐퍼링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 랙과 피니언 방식 조향장치를 제공한다.

본 발명에 의하면 종래에 운전자가 조향휠을 풀턴시에 일정한 스트로크로 직선운동하는 랙바와 결합된 볼 하우징이 랙 하우징과 부딪치면서 금속성 충격음이 전달되어 소음을 발생시키는 것을 방지할 수 있게 되고, 내구 후에도 볼 하우징의 파손을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

랙과 피니언, 조향장치, 타이로드, 볼 조인트, 볼 하우징

Description

랙과 피니언 방식 조향장치{Rack and Pinion Type Steering Apparatus}

본 발명은 랙과 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 종래에 운전자가 조향휠을 풀턴시에 일정한 스트로크로 직선운동하는 랙바와 결합된 볼 하우징이 랙 하우징과 부딪치면서 금속성 충격음이 전달되어 소음을 발생시키는 것을 방지할 수 있게 되고, 내구 후에도 볼 하우징의 파손을 방지할 수 있게 되는 랙과 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 조향장치는 차량의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 차량의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 차량을 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.

이러한 차량의 조향장치에는 운전석에 배치되는 조향휠과 이에 연결된 조향축, 그리고 조향축과 유니버셜 조인트(Universal Joint)를 통해 연결되는 기어박스 및 조향축을 차체에 고정시킬 수 있도록 그 외부에 장착되는 조향컬럼 등이 구비된다.

도 1은 종래의 랙과 피니언 방식 조향장치의 일부 사시도이고, 도 2는 종래 랙과 피니언 방식 조향장치의 일부를 도시한 단면도이다.

도 1과 도 2에서 도시된 바와 같이 종래의 랙과 피니언 방식 조향장치(100)는 조향축(105)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부(130), 랙(미도시)이 형성되어 있고 양단부에 이너 볼 조인트(Inner Ball Joint, 210)를 구비한 랙바(230), 이너 볼 조인트(210)의 볼과 일체로 형성된 타이로드(110), 타이로드(110)와 연결된 타이로드 엔드(120), 타이로드 엔드(120)의 끝단에 구비된 아우터 볼 조인트(Outer Ball Joint, 125) 및 랙 하우징의 단부에 결합되며 이너 볼 조인트(210)를 감싸는 벨로우즈(140)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성의 랙과 피니언 방식 조향장치는 랙바(230)에 형성된 랙 기어부와 접하여 동력을 전달하는 피니언 기어를 포함하고 있어, 운전자가 조향휠을 회전시키면 회전력이 조향축(105)과 유니버셜 조인트(미도시)를 통하여 피니언 기어로 전달되며, 전달된 회전력은 랙과 피니언 기어에 의해 직선 방향의 힘으로 변화하여 랙바(230)를 직선운동시킨다.

또한, 랙과 피니언 방식 조향장치는 랙 기어가 형성된 랙바(230)의 좌우측 단부에 이너 볼 조인트(210)가 구비되는데, 이너 볼 조인트(210)는 타이로드(110)와 연결되며, 타이로드(110)는 록너트(150)로 타이로드 엔드(120) 및 아우터 볼 조인트(125)와 연결되어 타이어의 너클(Knuckle)과 연결된다.

이너 볼 조인트(210)는 구 형상의 볼부위(270)를 구비한 타이로드(110), 타이로드의 볼부위(270)를 감싸며 타이로드(110)와 랙바(230)를 연결시키는 볼 하우징(240), 타이로드의 볼부위(270)와 볼 하우징(240) 사이에 삽입되는 플라스틱 재 질의 볼시트(250) 등이 서로 조립되어 연결되는 구조를 갖는다.

즉, 볼 하우징(240)의 내부면에 플라스틱 재질의 볼시트(250)를 삽입하고 여기에 타이로드의 볼부위(270)를 조립한 후 볼 하우징의 플렌지 끝단을 코킹(260)하여 고정시키는 구조로 되어 있다.

이와 같은 종래의 랙과 피니언 방식 조향장치에 있어서, 운전자가 조향휠을 풀턴시에 랙바와 결합되는 볼 하우징이 랙 하우징과 부딪치면서 금속성 충격음이 전달되어 소음을 발생시키는 문제점이 있었다.

또한, 자동차의 내구가 진행된 후 계속적인 충격으로 볼 하우징이 변형되거나 파손되어 조향휠 풀턴시의 스트로크가 바뀌어 풀턴시의 조향각을 이탈하는 심각한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래에 운전자가 조향휠을 풀턴시에 일정한 스트로크로 직선운동하는 랙바와 결합된 볼 하우징이 랙 하우징과 부딪치면서 금속성 충격음이 전달되어 소음을 발생시키는 것을 방지할 수 있게 되고, 내구 후에도 볼 하우징의 파손을 방지할 수 있게 되는 랙과 피니언 방식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는 랙과 피니언 방식 조향장치에 있어서, 내측에 조향축의 피니언과 치결합되어 직선운동하는 랙바를 수용하며 양단부에는 중심부쪽으로 직경이 축소되는 단차부와 상기 단차부의 중심부쪽 내주면에 체결홈이 형성되어 있는 랙 하우징과; 일측은 상기 랙바의 양단부에 결합되고 타측은 타이로드의 볼부위에 결합되는 볼 하우징; 및 상기 랙 하우징의 양단부 내주면에 결합되어 상기 랙바의 직선운동시 상기 볼 하우징을 지지하되, 외주면에는 돌출 형성되어 상기 랙 하우징의 체결홈에 삽입되는 리브가 구비되어 있고, 상기 볼 하우징과의 접촉면에는 수개의 돌기부가 구비되어 있는 댐퍼링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 랙과 피니언 방식 조향장치를 제공한다.

본 발명에 의하면 종래에 운전자가 조향휠을 풀턴시에 일정한 스트로크로 직선운동하는 랙바와 결합된 볼 하우징이 랙 하우징과 부딪치면서 금속성 충격음이 전달되어 소음을 발생시키는 것을 방지할 수 있게 되고, 내구 후에도 볼 하우징의 파손을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 3a는 본 발명의 일실시예에 의한 랙과 피니언 방식 조향장치의 일부를 나타내는 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 일실시예에 의한 랙과 피니언 방식 조향장치 중 댐퍼링을 나타내는 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 랙과 피니언 방식 조향장치의 일부를 나타내는 단면도이다.

도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 랙과 피니언 방식 조향장치는, 내측에 조향축(도 1의 105 참조)의 피니언과 치결합되어 직선운동하는 랙바(230)를 수용하며 양단부에는 중심부쪽으로 직경이 축소되는 단차 부(225)와 상기 단차부의 중심부쪽 내주면에 체결홈(227)이 형성되어 있는 랙 하우징(220)과; 일측은 상기 랙바(230)의 양단부에 결합되고 타측은 타이로드(110)의 볼부위(270)에 결합되는 볼 하우징(240); 및 상기 랙 하우징(220)의 양단부 내주면에 결합되어 상기 랙바(230)의 직선운동시 상기 볼 하우징(240)을 지지하되, 외주면에는 돌출 형성되어 상기 랙 하우징(220)의 체결홈(227)에 삽입되는 리브(311)가 구비되어 있고, 상기 볼 하우징(240)과의 접촉면에는 수개의 돌기부(315)가 구비되어 있는 댐퍼링(300);을 포함하여 구성된다.

이너 볼 조인트(210)는 랙바(230)와 타이로드(110)를 연결해 주는 역할을 하는 것으로, 타이로드(110)의 일측 끝단에 형성되어 있는 볼부위(270)와 볼 조인트 결합하여 구성된다.

볼 하우징(240)의 일측은 랙이 형성된 랙바(230)의 단부와 결합되고 타측은 타이로드(110)와 결합되는데, 타이로드(110)의 볼부위(270)를 감싸며 결합될 수 있도록 일방향으로 개구된 요홈 형상의 장착홈(245)을 구비하고 있다.

장착홈(245)은 그 개략적인 단면 형상이 "ㄷ" 형상과 "반원" 형상이 결합된 형상으로 형성되며, 이 장착홈(245)에는 볼시트(250)가 삽입되어 타이로드(110)의 볼부위(270)와 결합된다.

이렇게 타이로드(110)와 결합된 볼 하우징(240)은 운전자의 조향휠 조작시 랙바(230)와 연동되어 랙 하우징(220) 쪽으로 왕복 직선운동하게 되는데, 종래에는 운전자의 조향휠 풀턴시 볼 하우징(240)이 랙 하우징(220)에 형성된 단차부(225)에 부딪치며 랙바(230)의 스트로크가 한정된다.

즉, 운전자의 조향휠 조작시 조향휠의 풀턴이 완료되는 순간 볼 하우징(240)이 랙 하우징(220)의 단차부(225)에 의해 더 이상 진행하지 않게 되어 셋팅된 바퀴의 조향각을 이루게 되는 것이다.

그러나, 본 발명에서는 볼 하우징(240)이 랙 하우징(220)의 단차부(225)에 이르기 직전에 댐퍼링(300)과 맞닿게 되고 댐퍼링(300)이 탄성 변형되면서 볼 하우징(240)이 멈추게 됨으로써, 볼 하우징(240)과 랙 하우징(220)과의 직접 접촉에 의한 금속성 충격음이 없어지게 된다.

댐퍼링(300)은 랙 하우징(220)의 체결홈(227)에 결합되는데, 볼 하우징(240)과의 접촉면이 랙 하우징(220)의 양단부 내주면에 구비된 단차부(225)보다 볼 하우징(240)쪽으로 돌출되게 결합된다.

이러한 댐퍼링(300)은 볼 하우징(240)과의 충돌시 댐핑 기능을 수행할 수 있도록 NR(Natural Rubber), SBR(Styrene Butadiene Rubber), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), EPDM(Ethylene Propylene Terpolymers) 등과 같은 고무나, PE(Polyester Elastomer) 와 같은 탄성재질로 형성된다.

댐퍼링(300)은 랙 하우징(220)의 양단부 내주면에 결합되어 랙바(230)의 직선운동시 볼 하우징(240)을 지지하게 되는데, 댐퍼링(300)의 외주면에는 외주면에서 경방향으로 돌출 형성되어 랙 하우징(220)의 체결홈(227)에 삽입되는 리브(311)가 구비되어 있어서, 볼 하우징(240)과의 접촉시 랙 하우징(220)의 안쪽으로 밀려들어 가는 현상을 방지하게 되어 있다.

또한, 댐퍼링(300)의 볼 하우징(240)과의 접촉면에는 수개의 돌기부(315)가 구비되어 있어서, 볼 하우징(240)과의 접촉시 돌기부(315)가 먼저 눌려지는 탄성 변형을 하면서 댐핑 역할을 하게 되어 있다.

한편, 댐퍼링(300)은 볼 하우징(240)과의 접촉면 반대쪽에 볼 하우징(240)과의 접촉시 비틀리는 탄성 변형을 유도하는 수개의 오목홈부(317)가 구비되어 있어서, 타이로드(110)가 랙바(230)의 축과 소정의 각도로 움직이면서 전달되는 충격을 흡수할 수 있게 된다.

그리고, 이에 추가적으로 볼 하우징(240)에는 랙바(230)와 결합되는 부위에 랙바(230)가 관통되어 결합되는 탄성지지체(320)가 결합될 수 있는데, 댐퍼링(300)이 내구가 진행되어 압착되는 경우에도 탄성지지체(320)가 랙 하우징(220)의 단차부(225)에 접촉할 수 있게 되어 금속성 충격음을 방지할 수 있게 된다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 종래에 운전자가 조향휠을 풀턴시에 일정한 스트로크로 직선운동하는 랙바와 결합된 볼 하우징이 랙 하우징과 부딪치면서 금속성 충격음이 전달되어 소음을 발생시키는 것을 방지할 수 있게 되고, 내구 후에도 볼 하우징의 파손을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것 이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래의 랙과 피니언 방식 조향장치의 일부 사시도;

도 2는 종래 랙과 피니언 방식 조향장치의 일부를 도시한 단면도;

도 3a는 본 발명의 일실시예에 의한 랙과 피니언 방식 조향장치의 일부를 나타내는 단면도;

도 3b는 본 발명의 일실시예에 의한 랙과 피니언 방식 조향장치 중 댐퍼링을 나타내는 사시도;

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 랙과 피니언 방식 조향장치의 일부를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110: 타이로드 210: 이너 볼 조인트

225: 단차부 227: 체결홈

230: 랙바 270: 볼부위

300: 댐퍼링 311: 리브

315: 돌기부 317: 오목홈부

320: 탄성지지체

Claims (5)

1. 랙과 피니언 방식 조향장치에 있어서,

   내측에 조향축의 피니언과 치결합되어 직선운동하는 랙바를 수용하며 양단부에는 중심부쪽으로 직경이 축소되는 단차부와 상기 단차부의 중심부쪽 내주면에 체결홈이 형성되어 있는 랙 하우징;

   일측은 상기 랙바의 양단부에 결합되고 타측은 타이로드의 볼부위에 결합되는 볼 하우징; 및

   상기 랙 하우징의 양단부 내주면에 결합되어 상기 랙바의 직선운동시 상기 볼 하우징을 지지하되, 외주면에는 돌출 형성되어 상기 랙 하우징의 체결홈에 삽입되는 리브가 구비되어 있고, 상기 볼 하우징과의 접촉면에는 수개의 돌기부가 구비되어 있으며, 상기 볼 하우징과의 접촉면 반대쪽에 상기 볼 하우징과의 접촉시 탄성 변형을 유도하는 수개의 오목홈부가 구비된 댐퍼링;

   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 랙과 피니언 방식 조향장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 댐퍼링은 고무 또는 폴리에스테르 일래스토머를 포함하는 탄성재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 랙과 피니언 방식 조향장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 볼 하우징은 상기 랙바와 결합되는 부위에 랙바가 관통되어 결합되는 탄성지지체가 구비되는 것을 특징으로 하는 랙과 피니언 방식 조향장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 댐퍼링은 상기 랙 하우징의 체결홈에 결합되되, 상기 볼 하우징과의 접촉면이 상기 랙 하우징의 단차부보다 상기 볼 하우징쪽으로 돌출되게 결합되는 것을 특징으로 하는 랙과 피니언 방식 조향장치.

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