KR100221638B1 - 래크 피니언식 조향 장치 - Google Patents

Abstract

래크 피니언식 조향 장치에 있어서 래크와 피니언과의 백래시를 적정하게 하기 위한 축간거리의 조정을 간단한 구조와 간단한 작업으로 할 수 있게 한다. 이 장치는 조향 조작에 따라 회전하는 피니언축에 맞물리는 래크를 가지는 래크축과, 상기 래크축을 접동 가능하게 지지하는 지지홀을 편심한 위치에 가지는 편심 베어링 링부재와, 상기 편심 베어링 링부재를 통(筒)형 공간내에서 축선 방향으로 접동 가능하게 지지하는 스티어링 보디와, 외부에서 편심 베어링 링부재를 회동 조작하는 회전 조작 부재를 구비하고, 상기 편심 베어링 링부재는 일측면부에 원주 기어부를 가지고, 상기 회전 조작 부재는 상기 원주 기어부에 맞물리는 소(小)기어를 가진다.

Description

래크 피니언식 조향 장치

본 발명은 래크 피니언식 조향 장치에 관한 것으로 특히 래크축의 지지 구조에 관한 것이다.

래크 피니언식 조향 장치는 자동차의 좌, 우 앞바퀴(조향 바퀴) 사이에서 횡 방향을 따라 배설된 래크축의 래크에 조행 핸들축 선단에 설치한 피니언으로 이루어지는 스티어링 기어를 맞물리게 해서 조향을 수행하도록 구성되어 있다. 이 경우 핸들 조작에 따른 피니언축의 회전 변위를 래크축 축선 방향으로의 직선 변위로 변환하고, 이에 따라 조향 핸들축에 연동하는 조향 링크 기구를 통해 앞바퀴를 원하는 방향으로 선회시키는 구성이 된다. 이와 같은 래크 피니언식 장치는 다른 형식에 의한 조향 장치에 비해 구성이 비교적 간단하고 조향 성능과 점유 공간이 작다는 점에서 뛰어나 각종 차량에 탑재되어 있다.

이러한 래크피니언식 조향 장치에 있어서, 래크축은 피니언과 래크 사이의 백래시를 흡수하기 위해 전면측에서 스프링과 같은 누름 수단을 이용한 래크 지지 구조로 지지하는 것이 일반적으로 행해져 왔다. 좀더 구체적으로 이 래크 지지 구조에 대해 설명하면, 피니언축에 대향해서 배설되어 래크축을 축선 방향으로 접동 가능하게 지지하는 안내 홈을 래크축 저면측에서 가지는 금속제 래크 지지체와, 이 래크 지지체를 래크가 피니언에 맞물리는 방향으로 편향시키는 스프링과, 이들 래크 지지부품을 스티어링 보디내에 편입시키기 위해 편입홀 바깥단을 폐색하도록 박아 넣은 조정 플러그라 불리는 세트 플러그를 구비하고 있다.

이와 같은 구조로 만들면, 세트 플러그를 회동 조정해서 스프링에 필요한 탄력을 주고, 이것에 의해 피니언과 래크와의 백래시를 실질적으로 제로가 되도록 할 수 있다. 그 결과 피니언이 조향 조작으로 회전했을 때 피니언과 래크와의 적절한 맞물림을 확보할 수 있다.

그러나 상술한 종래의 래크 지지 구조에 의하면 구성 부품수가 많아 구조가 복잡할 뿐만 아니라 피니언과 래크와의 백래시가 스프링의 탄력에 의존하고 있으므로, 예를들어 거친 길 주행시 등에서 킥 백(kick back) 등과 같은 큰 과중이 래크축에 가해지면 래크와 피니언 사이 또는 래크축과 래크 지지체 사이 등에서 소위 라토르(ラトル)음이라 불리는 금속 타음(打音)이 발생한다는 문제가 있다.

또 상술한 종래의 래크 지지 구조에서는 래크축은 스티어링 보디의 일단 부근에서 스프링의 탄력에 의존해서 지지되어 있고 조향 조작시나 킥 백 등의 충격시에 보디의 타단측에서의 래크 지지용 부시가 래크축 지지부를 중심으로 해서 요동 동작하므로, 그 결과 이 래크 지지용 부시에 의한 지지부에도 전술한 충격의 영향이 전달된다. 따라서 이 래크 지지용 부시 부분에서의 강성을 확보할 필요가 있다.

상술한 래크 지지 구조로는 예를 들어 실개소 57-24175호 공보에 나타낸 구조의 것도 알려져 있다. 이 종래 구조는 스티어링 보디의 통형 공간내에 이중금속통체와 그 사이에 개재한 고무 부시로 이루어지는 래크 베어링을 설치해서 래크를 지지시키는 구조이다. 이와 같은 구조로 하면 래크 베어링의 내통(內筒)을 보디에 직교하는 방향에서 나사 결합한 조정용 볼토로 고무 부시의 탄성을 이용해서 세트시킴으로써 래크축 보디에 대한 지지 위치를 변위시키도록 이루어져 있다. 그리고 이 래크 베어링에서의 고무 부시의 휘어짐에 의한 탄력에 의해 래크가 피니언에 백래시가 실질적으로 제로가 되도록 맞물려지고, 이에 따라 고무 부시의 탄력에 의해 피니언과 래크 사이에 백래시를 확보하고 원활한 회전 전달을 수행할 수 있도록 하고 있다.

상술한 종래의 래크피니언식 조향 장치에 의하면 전자에서는 누름 수단으로서의 스프링에 의해, 후자에서는 래크 베어링에서의 고무 부시로 피니언과 래크 사이에서 백래시를 확보하도록 탄성 지지하고 있기 때문에, 래크축과 이 래크축의 타단을 지지하는 래크 지지용 부시에서의 강성을 확보하기가 어렵고, 또 킥 백과 같은 충격을 받았을 때 타음의 발생을 피할 수 없다.

또 상술한 후자의 장치에서는 고무 부시를 구성하는 고무의 열화에 의해 래크축의 지지 정밀도에 변화가 생기기 쉽고 래크축이 흔들리기 쉬우며 내구성에도 문제가 있다.

특히 래크 피니언식 조향 장치에 의하면, 전술한 것과 같이 피니언에 맞물리는 래크를 스프링 또는 고무 부시의 탄력을 부여하는 것에 의해 맞물리게 하고, 상술한 탄력으로 백래시를 확보하도록 하므로, 이들 맞물림부에 부여하는 탄력의 조정이 어렵다. 즉 조향 조작시에는 래크와 피니언은 충분히 맞물려 접촉하고 있지만, 직진 주행시에는 양자는 스프링 등의 탄력에 의해 맞물리기 때문에 주행에 따른 진동으로 인한 스프링 등의 탄성 변형에 기인하는 타음에 의해 소음을 일으키는 문제가 있다.

더욱이 후자와 같은 고무 부시를 이용한 경우에는 그 열화에 의해 더욱 타음이 뚜렷해진다.

또 이와 같은 문제는 매뉴얼식 래크피니언식 조향 장치에 한정되지 않고 파워 스트어링이라 불리는 동력 조향 장치에서도 마찬가지이고, 래크피니언식 조향 장치에서 해결할 수 있었으면 한다. 이와 같은 래크피니언식 조향 장치에서 원하는 것은 구조가 간단하고 조정 작업등이 용이하고 게다가 적절한 조정을 수행할 수 있는 것으로, 이러하 점을 배려해서 전술한 종래의 문제를 해결할 수 있는 어떠한 대책을 강구할 필요가 있다.

제1도는 본 발명에 따른 래크 피니언식 조향 장치의 일실시형태를 나타낸 것으로, 1a도는 스티어링 보디에서의 래크축 지지부를 확대한 주요부분단면도, 1b도는 1a도의Ⅰ-Ⅰ선 단면도, 1c도는 회전 조작 부재의 부설부를 나타낸 평면도이다.

제2도는 본 발명에 따른 래크 피니언식 조향 장치를 적용한 파워 스티어링용 장치에서의 파워 스티어링 본체부의 단면도이다.

제3도는 본 발명을 적용하는 파워 스티어링용 래크니언식 조향장치에서의 파워 스티어링 본체부와 파워 실린더를 설명하기 위한 단면도이다.

제4도는 본 발명에 따른 래크 피니언식 조향 장치의 다른 실시형태를 나타낸 것으로, 4a도는 스티어링 보디의 통(筒)형 공간내에서 회전 조정 가능한 편심 베어링 링부재와 래크축과 실린더 홀의 중심을 설계했을 때의 설계 중앙값의 상태를 나타낸 도면, 4b도는 조립시의 상태를 나타낸 도면, 4c도는 조정시 상한 위치의 상태를 나타낸 도면이다.

제5도는 제4도에서 래크피니언식 조향장치에서의 피니언과 래크축과의 축간 거리의 조정 상태를 설명하기 위한 설명도이다.

제6도는 본 발명에 따른 래크 피니언식 조향 장치의 다른 실시 형태를 나타낸 것으로, 6a도는 스티어링 보디에서의 래크축 지지부를 확대한 주요 부분 단면도, 6b도는 6a도의 주요 부분 확대도이다.

제7도는 본 발명의 다른 실시 형태를 나타낸 래크 지지부를 확대한 주요 부분 단면도이다.

제8도는 본 발명의 또 다른 실시 형태를 나타낸 래크 지지부를 확대한 주요 부분 단면도이다.

제9도는 본 발명의 또 다른 실시 형태를 나타낸 래크축 지지부를 확대한 주요 부분 단면도이다.

본 발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것으로, 래크 피니언식 조향 장치에 있어서, 래크축의 래크와 피니언과의 적정한 백래시를 간단한 구조에 의해 확보하고, 양자의 축간 거리의 조정을 필요한 상태에서 수행함으로써 타음의 발생을 최소한으로 할 수 있는 래크피니언식 조향 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 상술한 래크 피니언식 조향 장치에서의 래크축과 피니언과의 축간 거리의 조정을 보다 적절하게 수행할 수 있는 래크피니언식 조향 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시형태에 의하면 조향 조작에 따라 회전하는 피니언축에 맞물리는 래크를 가지는 래크축과, 이 래크축을 접동 가능하게 지지하는 지지홀을 편심한 위치에 가지는 편심 베어링 링부재와, 이 편심 베어링 링부재를 통(筒)형의 공간내에서 축선 방향으로 접동 가능하게 지지하는 스티어링 보디와, 외부에서 편심 베어링 링 부재를 회동 조작하는 회전 조작 부재를 구비한 래크 피니언식 조향 장치가 제공된다.

이와 같은 구성으로 하면 간단한 조작에 의해 래크와 피니언과의 백래시를 조정할 수 있고, 킥 백 등의 충격에도 타음의 발생을 줄일 수 있다.

도1(a) 내지 (c), 도2 및 도3은 본 발명에 따른 래크피니언식 조향 장치의 일실시 형태를 나타내고, 특히 파워 스티어링용 래크피니언식 조향 장치에 적용한 경우를 설명한다.

먼저 도2, 도3을 참조해서 래크피니언식 조향 장치의 전체 구조를 설명하면, 부호(1)로 나타낸 것은 래크 피니언식 동력 조향 장치에서의 파워 스티어링 본체부이다. (2)는 도시하지 않는 조향 핸들에 연결되는 입력축으로서의 원통(筒)형 스터브축, (3)은 피니언축으로 스티브축(2) 우단에서 연결된 토션바(4) 안쪽단(좌단)측과 연결되어 있다. 이 피니언축(3)에는 도시하지 않은 조향 링크 기구를 구성하는 래크(5)상의 래크(5a)와 맞물리는 피니언(3a)이 설치되어 있다. 또 이들 양 스터브축(2)과 피니언축(3) 사이에는 토션바(4)의 비틀림에 의해 소정 각도 범위내에서의 상대적 회동 변위를 허용하는 페일 세이프 구조로서 돌출부 및 홈부로 이루어지는 안전 디스플라인부(6)가 설치되어 있다.

상술한 토션 바(4)의 안쪽단은 피니언축(3)측에 압입 고정되어 있고, 바깥단은 스터브축(2)내를 관통해서 이 스터브축(2)의 바깥단(右端)측에까지 연장 설치되고, 이 스터브축(2)의 조향 핸들측과의 커플링용 세레이션부(2a) 부분에서 토션 바(4)와 전둘레 용접 등의 용착 수단에 의해 일체적으로 연결되어 있다.

(7)은 파워 스티어링 본체부를 구성하는 스티어링 보디로, 후술하는 회전형 유로 전환 밸브(10)의 하우징이나 래크축(5)을 접동 가능하게 유지하는 통(筒)형 공간(7a)을 형성하는 보디부를 포함한 일체의 구조에 의해 구성되어 있다. 또 스터브축(2)과 피니언축(3)은 후술하는 베어링이나 보디(7)에서 직접 받는 것에 의한 축지지부에 의해 회전 가능하게 지지되고, 적당한 위치에는 오일 실이 사이에 장착되어 있다.

또 이 스티어링 보디(7)내에 배치된 스터브축(2) 및 피니언축(3)의 각 안쪽 단측에는 회전형 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 로터(11) 및 슬리브(12)가 각각 일체적으로 연결 접속되어 있다. 이들 로터(11) 및 슬리브(12)의 상대적 회전 변위에 의해 도시하지 않은 오일 펌프(P), 오일 탱크(T)와 파워 실린더 좌, 우실(CL),(CR)간의 유로 전환을 수행하는 것은 널리 알려져 있는 바이다. 이 실시 형태에서는 로터(11)는 스터브축(2) 좌단측에 일체로 접속 형성되고, 또 슬리브(12)는 피니언축(3) 우단측에 일체로 접속 형성되고, 토션바(4)에 의해 상대적으로 회전 변위 가능한 상태로 조합되어 스티어링 보디(7)의 밸브 하우징부에서의 밸브 편입 공간(8)에 편입되어 설치되어 있다.

회전형 유로 전환 밸브(10)를 구성하는 로터(11) 및 슬리브(12), 그리고 밸브 하우징부(보디(7))에서의 유압 회로의 구성은 널리 알려져 있는 것과 같거나 유사한 것이다. 즉 서로 대향해서 미끄럼 접합하는 로터(11)의 외주면과 슬리브(12)의 내주면에는 각각 둘레 방향으로 소정 간격을 두고 복수의 통로홈이 밸브홈으로서 오목 설치됨과 동시에 복수의 유체 공급홀 및 유체 배출홀이 적당한 곳에 뚫어 설치하는 것에 의해 형성되고, 이들 통로홈 등의 선택적인 연결, 차단에 의해 유압 회로가 필요에 따라 전환 제어된다.

도면 중 (15), (16)은 오일 펌프(P)로부터의 유압이 유입되는 입력 포트 및 오일 탱크(T)로 유압을 환류시키는 귀환 포트, (17A), (17B)는 파워 실린더의 좌, 우 실린더실(CL), (CR)에 접속되는 좌, 우 출력 포트로, 상술한 유로 전환 밸브(10)의 조향 조작에 따른 회전 변위로 이들 포트간에서의 유압 통로를 임의로 연결, 차단하여 도시하지 않은 파워실린더에서의 조향 보조력의 발생을 제어하는 것도 널리 알려져 있는 대로이다.

또 회전형 유로 전환 밸브(10)에서는 슬리브(12)는 피니언축(3) 우단에 일체적으로 접속 형성되어 있다. 그 결과 피니언축(3)은 슬리브(12) 양단부에서 스티어링 보디(7)에 부시(22), 구름 베어링인 볼 베어링(21)에 의해 축지지되어 있다. 더욱이 피니언축(3) 좌단인 지름이 작은 선단부(3b)는 이 피니언축(3)의 굽힘 허용 응력내에서 슬리브(12) 양단부 베어링(21), (22)에 의한 축지지부에서의 베어링 틈보다 약간 크게 설정한 스티어링 보디(7)의 축 지지부(23)에 의해 직접 지지되는 베어링 구조에 의해 축 지지되고 있다.

상술한 구름 베어링인 볼 베어링(21)은 피니언축(3) 우단에 일체 접속된 슬리브(12) 단부에 형성된 소경부(小俓部)(21a)를 내륜으로 하고, 여기에 볼(21b)과 외륜(21c)을 부착한 구조로 구성되어 있다. 도면중(25)는 스티어링 보디(7)내에 있어서 편입 공간(8) 개구단에 나사 결합해서 붙여져 있는 플러그 부재이다. 이 플러그부재(25)의 안쪽단은 볼베어링(21)의 외륜에 맞닿아 스티어링 보디(7) 단부(段部)와의 사이에서 걸려 있다. 상기 플러그부재(25)에는 스티브축(2) 외주에 배치된 오일 실(26)을 유지하는 지지홀(25a)이 형성되어 있다. 그리고 이 오일실(26)에 의해 스터브축(2)은 스티어링 보디(7)내에 회동 가능한 상태로 삽입되어 밀봉되어 있다. 한편 상기 피니언축(3)을 지지하는 부시(22)에서 피니언(3a) 부근에도 오일 실(27)이 설치되어 있다.

도3에 있어서 (41)은 스티어링 보디(7)의 타단측에 일체적으로 연결되고 전술한 파워 실린더(40)의 실린더부(40a)를 구성하는 금속제 파이프로, 래크축(5) 타단에 일련적으로 설치되어 있는 피스톤 로드(42)에 설치한 피스톤(43)을 진퇴 가능하게 지지하고 있다. (44)는 이 파이프체(41)의 스티어링 보디(7)와 반대측인 연장설치단에서 피스톤 로드(42)(래크축(5)의 타단)을 접동 가능하게 지지하는 래크 지지용 부시이다.

또 파이프체(41)내에서 부시(44)의 내측 및 보디(7)측 단부에는 실린더(40)의 좌, 우실(CL), (CR)을 형성하기 위한 오일 실(45), (46)이 설치되어 있다. 또 도3에 있어서 래크축(5) 양단에는 볼 조인트부(47)를 통해 지지봉(48)이 설치되고, 양자의 연결부는 주름 상자 모양의 부츠(49)로 덮여 있는데, 그 상세한 사항은 널리 알려져 있는 대로이므로 상세한 설명은 여기서는 생략한다.

본 발명에 의하면 상술한 것과 같은 구성에 따른 래크피니언식 동력 조향 장치에 있어서 조향 조작에 따라 회전하는 피니언축(3)의 피니언(3a)에 맞물리는 래크(5a)를 가지는 래크축(5)은 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)(도2의 지면과 직교하는 방향으로 연장되어 있는 공간)내에 유감(遊嵌) 상태로 삽입되고, 그 상태에서 축선 방향으로 접동 가능하게 지지함에 있어서 도1(a), (b)에서와 같이 간단한 구조에 의해 피니언축(3)과의 축간 거리 조정(피니언(3a)가 래크(5a)와의 백래시 조정)을 적절히 수행할 수 있는 래크 지지부(30)에 의해 지지하도록 구성되어 있다.

즉 본 발명에 의하면 상술한 래크축(5)을 접동 가능하게 지지하는 지지홀(31a)을 통형 공간(7a)의 축심이란 편심한 위치에 가지는 편심 베어링 링부재(31)는 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)내에서 래크(5a)와 피니언(3a)의 맞물림부에 근접하는 위치에 회동 가능하게 설치되어 있다. 또 이와 같은 편심 베어링 링부재(31)는 스티어링 보디(7) 외부에서 회전 조작 부재(32)에 의해 회동 조작되도록 구성되어 있다.

이 실시 형태에서는 도 1(a)에서와 같이 상술한 편심 베어링 링부재(31)가 스티어링 보디(7)의 일방 단부에 근접하는 통형 공간(7a)내이면서 도2에 나타낸 래크(5a)와 피니언(3a)의 맞물림부에 근접하는 위치에서 회동 가능하게 지지되어 있다. 이 편심 베어링 링부재(31)는 전체가 링 형태를 이루고, 보디 통형 공간(7a)에 회동 가능하게 지지되어 있다. 또 이 편신 베어링 링부재(31)에서의 보디 내측 측면부에는 직선 베벨 기어에 의한 원주 기어부(33)가 형성되어 있다. 또 도1(a) 중 (34)는 편심 베어링 링부재(31)가 축선 방향에서의 보디(7)로부터 빠져나가는 것을 규제하기 위한 세트 링이다.

편심 베어링 링부재(31)의 원주 기어부(33)를 향한 스티어링 보디(7)의 일부에는 원통 축두부(7b)가 돌출 설치되고, 이 축두부(7b)에는 래크축(5)에 직교하는 방향으로부터 면하는 홀부(7c)가 형성되어 있다. 그리고 이 홀부(7b)에는 원주 기어부(33)에 맞물리는 소(小)기어(32a)를 가지는 회전 조작 부재(32)가 삽입되고 회동 가능한 상태로 축지지되어 있다. 또 (35)는 홀부(7c)의 바깥단측에 형성한 나사부에 나사 결합해서 회전 조작 부재(32)를 소정의 회전 조정 위치에서 누름력을 가함으로써 로크하기 위한 로크 너트, (36)은 회전 조작 부재(32)와 로크 너트(35) 사이에 압접된 상태로 개재되고 이 홀부(7c)를 밀봉하기 위해 사용한 0링이다.

이 경우, 상술한 편심 베어링 링부재(31)와 회전 조작 부재(32)를 직선 베벨 기어와 여기에 맞물리는 소기어의 조합으로 회전 전달 가능하게 구성했는데, 이것에 한정하지 않고, 스파이럴 베벨 기어, 하이포이드 기어, 또는 웜 기어를 이용한 회전 전달 수단으로 구성해도 된다.

또 상술한 편심 베어링 부재(31)로는 소결 금속으로 일체로 형성한 것을 이용하면 좋지만, 이것에 한정하지 않고, 금속재의 안지름에 부시, 수지 코팅 또는 수지와 일체로 형성한 것을 사용할 수도 있다.

또 상술한 회전 조작 부재(32)의 고정 수단으로는 나사로 어저스터(소기어)를 세트 고정함과 동시에 0링에 의해 실하도록 구성해도 된다.

이와 같은 구성에 의하면 편심 베어링 링부재(31)의 측면부에 설치한 원주 기어부(33)에 맞물리는 회전 조작 부재(32)의 소기어(32a)를 래크축(5)에 직교하는 방향으로부터 임하게 하고, 이것을 스티어링 보디(7)에 대해 회동 조작하는 간단한 조작에 의해 피니언(3a)에 대한 래크축(5)의 래크(5a) 지지 위치를 조정할 수 있다. 또 편심 베어링 링부재(31)측 원주 기어부(33)와 회전 조작 부재측 소기어(32a), 그리고 로크 너트(35) 등의 구성 부품을 형물(型物)로 구성할 수 있으므로 래크축(5)의 지지가 안정적임과 동시에 비용도 저렴하다.

즉 래크측(5)을 지지하는 지지홀(31a)을 통형 공간(7a)과는 편심시켜 형성하고 있는 편심 베어링 링부재(31)을 회동 조작부재(32)의 회동 조정에 의해 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)내에서 회전 변위시킴에 따라 래크축(5)의 피니언축(3)과의 사이의 축간거리를 조정해서 래크(5a)와 피니언(3a) 사이의 백래시를 적절히 조정할 수 있다. 또 이 조정후 로크 너트(35)를 죄면 회전 조작 부재(32), 그리고 편심 베어링 링부재(31)를 로크할 수 있으므로 래크축(5)을 안정된 상태에서 접동 가능하게 지지할 수 있다. 따라서 이와 같은 구성에 의하면 래크축(5)의 래크(5a)와 피니언(3a)과의 축간 거리 조정, 즉 백래시의 조정을 간단한 구조에 의해 확실하게 수행할 수 있다. 이와 같이 백래시가 적정하게 형성되어 있으면, 충격시에도 타음의 발생을 최소한으로 할 수 있다.

도4 및 도5는 본 발명의 다른 실시 형태를 나타내고, 도4(a)는 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)내에서 회전 조정 가능한 편심 베어링 링부재(31)와 래크축(5)과 실린더홀(래크지지용 부시 (44))의 중심 O, R, Q를 설계했을 때의 설계 중앙값의 상태를 나타낸 도면, (b)는 조립시의 상태를 나타낸 도면, (c)는 조정시 상한 위치의 상태를 나타낸 도면, 도5는 피니언(3a)과 래크측(5)과의 축간 거리(백래시)의 조정 상태를 설명하기 위한 설명도이다.

본 발명에 의하면 래크축(5)을 접동 가능하게 지지하는 지지홀(31a)을 편심한 위치에 가지는 편심 베어링 링부재(31)는, 스티어링 보디(7)내에서 래크(5a)와 피니언(3a)의 맞물림부에 근접하는 위치에 형성한 통형 공간(7a)내에 회동 가능하게 설치되고, 이 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)의 중심 O에 대해, 래크축(5)의 타단을 접동 가능하게 지지하도록 스티어링 보디(7)(금속제 파이프(41))의 타단측에 설치한 래크 지지용 부시(44)의 지지홀의 중심 Q는 편심되어 있고, 또 래크축(5)의 통형 공간(7a)내에서 편심 베어링 링부재(31)를 통해 지지된 중심 R에 대해서도 편심되어 있다.

이것을 상세히 설명하면 본 발명에 의하면 도4(a)에서와 같이 설계 중앙값으로는 래크축(5)의 타단을 지지하는 스티어링 보디(7) 타단측 지지홀의 중심(실린더 홀의 중심) Q, 편심 베어링 링부재(31)를 지지하는 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)의 중심 O, 래크 축(5)의 중심 R이 래크 톱니(5a)에 대해 평행해지도록, 다시 말하면 실린더 홀의 중심 Q와 래크축(5)의 중심 R이 일치하도록 각각의 편심 방향을 설정하고 있다.

그리고 이와 같은 설계 중앙값으로 설계를 한 래크축(5)과 편심 베어링 링부재(31)를 , 도 4(b)에서 R1로 나타내는 것과 같이 래크축(5)의 중심을 그 래크 톱니(5a)가 피니언(3a)으로부터 제일 떨어진 위치 즉 편심 베어링 링부재(31)를 지지하는 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)의 중심 O를 사이에 끼고 피니언(3a)으로부터 제일 떨어진 위치에서 조립을 하도록 구성하고 있다. 이와 같이 하면 피니언(3a)과 래크축(5) 등의 조립시 작업을 간단히 수행할 수 있다.

또 피니어(3a)과 래크축(5)과의 축간 거리, 피니언(3a)의 오버볼 크기, 래크 톱니(5a)의 오버볼 높이 등의 오차에 따라 피니언(3a)과 래크 톱니(5a)간의 백래시를 조정함에 있어서 도4(c) 및 도5에서와 같이 그 조정량을 편심 베어링 링부재(31)의 회전각에 있어서 상기 설계 중앙값에 대해 약 ±45도가 되도록 편심 조정량을 설정한다.

또 도면 중 R2는 조정시의 상한 위치를, R3은 조정시의 하한 위치를 나타낸다.

따라서 이와 같은 구성에 의하면 래크축(5)을 편심 상태로 유지하는 편심 베어링 링부재(31)를 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)내에서 회전 변위시킴으로써 피니언(3a)과 래크축(5)과의 축간거리, 특히 백래시의 조정을 보다 더 적절히 수행할 수 있다.

특히 상술한 구성에서는, 축간 거리 방향에서의 변위가 축심 베어링 링부재(31)의 회전각에 대해 비교적 직선상에서의 움직임으로 할 수 있어 조정을 용이하고 적절하게 수행할 수 있다.

즉 상술한 구성에서는, 도5의 래크축 중심의 조정 범위로 알 수 있듯이, 래크축(5)의 횡방향, 즉 래크 톱니(5a)에 평행한 방향에 있어서의 변위를 설계 중앙값에서는 「O」으로 할 수 있고, 상한 또는 하한 위치로 조정해도 그 조정시의 움직임량은 매우 작다. 따라서 본래 바람직하지 않은 래크축(5) 횡방향에서의 움직임을 최소한으로 해서축간거리, 백래시의 조정을 수행할 수 있다. 특히 이 움직임량은 축간 거리의 조정량에 비교하며 훨씬 작다.

예를들어 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)의 중심 O에 대해, 설계 중앙값에서의 래크축(5)의 중앙 R과 그 타단을 지지하는 래크 지지용 부시(44)의 지지홀의 중심(실린더 홀의 중심) Q의 편심량을 0.3㎜로 했을 때, 편심 베어링 링부재(31)를 설계 중앙값에서 ±45도 범위로 회동 조정했을 때, 래크 톱니에 평행한 방향에서의 움직임 량은 최대라고 해도 0.088㎜정도로, 거의 「O」에 가까움을 기하학적으로 용이하게 짐작할 수 있다.

또 본 발명은 상술한 실시 형태에서 설명한 구조에 한정되지 않고, 래크 피니언식 조향 장치로서의 래크피니언식 동력 조향 장치에서의 파워 스티어링 본체부(1)의 각 부의 형상, 구조 등을 적절히 변형, 변경할 수도 있다.

예를들어 상술한 실시 형태에서는 스티어링 보다(7)의 통형 공간(7a)내에 회전 가능하게 지지하는 편심 베어링 링부재(31)에서의 편심한 위치에 래크 톱니(5a)를 지지하는 지지홀(31a)을 설치하고 있는데, 본 발명은 이것에 한정하지 않고, 보디(7) 내주부에 편심해서 형성한 편심홀부에 래크축 지지홀에 대해 외주면이 편심해 있는 편심 베어링 링부재를 회동 가능하게 지지시키도록 구성할 수도 있다.

또 편심 베어링 부재(31)의 축 지지 구조와 측면의 원주 기어부(33)의 형상, 여기에 맞물리는 소기어(32a)의 형상, 그리고 이 소기어(32a)를 가지는 회전 조작 부재(32)의 축 지지 구조, 그 회전을 누름력에 의해 로크(lock)하는 로크 너트(35)와 같은 로트 수단으로 여러가지 변형예를 생각할 수 있다.

도6(a), (b)는 본 발명의 또 다른 실시 형태를 나타내고, 도1의 예와 마찬가지로 파워 스티어링용 래크피니언식 조향 장치에 적용한 것을 나타내고 있다. 또 이들 도면에 있어서 도1과 같은 것은 동일 부호를 사용해서 나타내고 있다. 도6(a), (b)에 있어서 도1과의 상이점은 편심 베어링 링부재(31)의 회동 조작 부재(32)로부터 떨어진 쪽의 측면부를 탄성체를 개재시킨 상태에서 스티어링 보디(7)의 통형 공간의 내벽부에 고정한 점에 있다.

즉, 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)내에 회동 가능하고 회전 조작 부재(32)에 의해 회전 구동되는 편심 베어링 링부재(31)의 일방 측면부는 회전 조작 부재(32)에 설치한 원주 기어부(33)와 맞물리는 소기어(32a)를 가지고 있고, 회전 조작 부재(32)로부터 축방향으로 떨어진 타방의 측면부는 탄성체로서의 O링(41)을 개재시킨 상태에서 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)에 압입해서 고정한 링(42)에 의해 좌방향으로 편향된 상태로 고정되어 있다.

여기서 O링(41)은 편심 베어링 링부재(31)의 외주측 단부에 설치한 삼각형상의 노치(31b)와 링(42)측 삼각형상의 노치(42a) 사이에 소정의 압접재료로써 개재 시켜져 있고, 이에 따라 편심 베어링 링부재(31)는 보디 통형 공간(7a)내에서 O링(41)에 의해 축선 방향 및 지름 방향으로부터의 누름력을 받은 상태로 고정되어 있다.

이와 같은 구성에 의하면, 회전 조작 부재(32)의 소기어(32a)와 맞물리는 내주 기어부(33)와 반대측인 측면부를 O링(41)을 통해 보디의 통형 공간 내벽부에 고정하고 있으므로, 편심 베어링 링부재(31)를 O링(41)에서의 축선 방향 및 지름방향 누름력에 의해 덜컥거림이이 없는 상태로 고정할 수 있다. 따라서 소기어(32a)와의 백래시나 보디(7)의 통형 공간(7a) 내벽부 사이의 틈에 의한 편심 베어링 링부재 (31)의 타음 발생을 방지할 수 있다. 또 편심 베어링 링부재(31)에 있어서, O링(41)에 의한 축선방향 탄력에 의해 조향 링크 기구를 구성하는 지지봉측에서의 충돌음 감소에 기여할 수 있다. 더욱이 편심 베어링 링부재(31)에 있어서, O링(41)에 의한 지름 방향 탄력에 의해 래크(5a), 피니언(3a)의 맞물림 오차를 흡수하는 기능도 가진다.

여기서 상술한 편심 베어링 링 부재(31)를 고정할 때 개재하는 탄성체로는, O링(41)으로 한정하지 않고, 도7에서와 같이 단면이 각형(角形)링(43), 도8에서와 같이 스프링 기능을 가지는 탄성 링(45), 또는 도9에서와 같이 고무, 합성수지 등에 의한 탄성체막(47)(47a, 47b)에 의해 구성된다.

이와 같은 탄성체(41,43,45,47)를 통해 편심 베어링 링부재(31)를 고정하는 수단으로는 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)내에 압입해서 고정하는 링(42)이 있다.

또 편심 베어링 링부재(31)를 고정할 때 개재하는 탄성체로는 O링(41), 단면각형(斷面角形) 링(43), 스프링 기능을 가지는 탄성링(45), 또는 고무, 합성 수지 등에 의한 탄성체막(47)으로 한정하지 않고, 이와 유사한 탄성체를 개재시켜 설치할 수 있으면 된다. 그리고 이와같은 탄성체를 통해 편심 베어링 링부재(31)를 고정하는 수단으로는 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)내에 단부 압입해서 고정하는 링(42)을 이용하고 있는데, 이것에 한정하지 않고, 보디(7)의 내부벽(7d)에 걸릴 수 있는 링이면 된다.

또 상술한 실시 형태에 있어서는, 파워 스티어링인 래크피니언식 동력 조향 장치에 대해 서술했는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고 매뉴얼 스티어링인 래크 피니언식 조향 장치에 적용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그리고 상술한 실시 형태에 있어서는 , 파워 스티어링인 래크 피니언식 동력 조향 장치에 대해 서술했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 매뉴얼 스티어링인 래크피니언식 조향 장치에 적용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 래크 피니언식 조향 장치에 의하면, 스티어링 보디의 통형 공간내에 배치되어 조향 조작에 따라 회전하는 피니언에 맞물리는 래크를 가지는 래크축을 접동 가능하게 지지하는 지지홀을 편심시킨 위치에 가지는 편심 베어링 링부재를, 상기 통형 공간내에서 래크의 피니언과의 맞물림부에 근접하는 위치에 회동 가능하게 설치함과 동시에, 이 편심 베어링 링부재를 외부에서 회동 조작하는 회전 조작 부재를 설치하므로, 간단한 구성임에도 불구하고 이하에 서술하는 뛰어난 효과를 가진다.

본 발명에 의하면, 래크와 피니언과의 백래시 조정, 즉 축간거리의 조정을 편심 베어링 링부재와 이것을 회동 조정하는 회전 조작부재라는 간단한 구조에 의해 간단한 조작으로 적절히 수행할 수 있고, 이에 따라 킥백 등의 충격시에도 타음의 발생을 경감시킬 수 있다. 또 래크축을 편심 베어링 링 부재에 의해 덜컥거림이이 없는 상태로 확실하게 축지지할 수 있다. 종래와 같이 래크축의 타단측을 지지하는 래크 지지용 부시에서의 지지부를 중심으로 요동하거나 하지 않고, 래크축과 그 지지부에서의 강성을 향상시키고 타음도 방지할 수 있으며 내구성이 향상된다.

또 본 발명에 의하면 편심 베어링 링부재의 편심량에 의한 축간거리의 조정량에 대해 회전전달계에서의 기어 감속비가 비교적 크므로, 조정 조작이 용이해지고, 축간거리의 정밀도를 높일 수 있다. 더욱이 본 발명에 의하면 조정 수단인 회전 조작 부재와 그 고정 수단인 로크 너트가 편심 베어링 링부재와는 독립되어 있기 때문에 조정후의 조정 위치를 흩뜨리지 않고 확실히 고정할 수 있다.

특히 본 발명에 관한 래크피니언식 조향 장치에 의하면, 래크축을 접동 가능하게 지지하는 지지홀을 편심한 위치에 가지는 편심 베어링 링부재를, 스티어링 보디내에서 래크의 피니언과 맞물림부에 근접하는 위치에 형성한 통형 공간내에 회동 가능하게 설치함과 동시에, 이 스티어링 보디의 통형 공간의 중심을 상기 래크 축의 타단을 접동가능하게 지지하도록 스티어링 보디의 타단측에 설치한 지지홀의 중심 및 상기 래크축의 상기 통(筒)형 공간내에서 편심 베어링 링부재에 의해 지지되는 중심에 대해 편심하도록 구성했으므로 이하에 서술하는 뛰어난 효과를 가진다.

즉 본 발명에 의하면 설계 중앙값으로는 래크축 타단을 지지하는 스티어링 보디 타단측의 지지홀의 중심 즉 실린더 홀의 중심, 편심 베어링 링부재를 지지하는 스티어링 보디의 통형 공간의 중심, 래크축 중심이 래크 톱니에 대해 평행해지도록 다시 말하면 실린더 홀의 중심과 래크축의 중심이 일치하도록 각각의 편심 방향을 설정한다.

그리고 이와 같은 설계 중앙값으로 설계한 래크축과 편심 베어링 링부재를, 래크축의 중심을 그 래크 톱니가 피니언으로부터 제일 떨어진 위치 즉 편심 베어링 링부재를 지지하는 스티어링 보디의 통형 공간의 중심을 사이에 끼고 피니언으로부터 제일 떨어진 위치에서 조립을 함으로써 조립시의 작업을 간단히 수행할 수 있다.

또 본 발명에 의하면 피니언과 래크와의 축간거리, 피니언의 오버볼 크기, 래크 톱니의 오버볼 높이 등의 오차에 의해 피니언과 래크 톱니 사이의 백래시를 조정함에 있어서 그 조정량을 편심 베어링 링부재의 회전각에 있어서 상기 설계 중앙 값에 대해 약 ±45도가 되도록 편심 조정량을 설정한다.

따라서 래크축을 편심 상태로 지지하는 편심 베어링 링부재를 스티어링 보디의 통형 공간내에서 회전 변위시킴으로써 상기 축간거리, 특히 백래시의 조정을 보다 더 적절하게 수행할 수 있다.

특히 상술한 구성에서는 축간 거리 방향에 있어서의 변위가 편심 베어링 링부재의 회전각에 대해 비교적 직선상에서의 움직임으로 될 수 있어 조정을 용이하고 적절하게 수행할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 래크축의 횡방향 즉 래크축에 평행한 방향에서의 변위를 설계 중앙값으로는 「O」으로 할 수 있어 본래 바람직하지 않는 래크축 횡방향에서의 움직임을 최소한으로 해서 축간거리, 백래시의 조정을 할 수 있다. 특히 이 움직임량은 축간 거리의 조정량에 비교하면 휠씬 작다.

또 본 발명에 의하면, 편심 베어링 링부재의 소기어와 맞물리는 원주 기어부와 반대측인 측면부를 탄성체를 통해 보디 통형 공간 내벽부에 대해 편심 베어링 링부재에 축선 방향 및 지름방향에서의 누름력을 부여한 상태에서 고정한 경우에는, 편심 베어링 링부재를 탄성체로부터의 축선 방향 및 지름방향 누름력에 의해 덜컥거림이 없는 상태로 고정할 수 있고, 소기어와의 백래시나 보디 통형공간 내벽부와의 사이의 틈에 의한 타음의 발생을 방지할 수 있다. 또 편심 베어링 링 부재에 있어서, 탄성체에 의한 축선 방향에서의 탄력에 의해 조향 링크 기구를 구성하는 지지봉측에서의 충돌음 감소에 기여할 수 있다. 그리고 편심 베어링 링부재에 있어서, 탄성체에 의한 지름 방향에서의 탄력에 의해 래크 피니언의 맞물림 오차를 흡수하는 기능도 가진다.

Claims (6)

1. 조향 조작에 따라 회전하는 피니언축(3)에 맞물리는 래크(5a)를 가지는 래크축(5)과, 상기 래크축(5)을 접동 가능하게 지지하는 지지홀(31a)을 편심한 위치에 가지는 편심 베어링 링부재(31)와, 상기 편심 베어링 링부재(31)를 통(筒)형 공간내에서 축선 방향으로 접동 가능하게 지지하는 지지하는 스티어링 보디(7)와, 외부에서 상기 편심 베어링 링 부재(31)를 회동 조작하는 회전 조작 부재(32)를 구비하고, 상기 편심 베어링 링부재(31)는 일측면부에 원주 기어부(33)를 가지고, 상기 회전 조작 부재(32)는 상기 원주 기어부(32)에 맞물리는 소(小)기어(32a)를 가지는 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 조향 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전 조작 부재(32)는 상기 스티어링 보디(7)의 통형 공간(7a)내에서 상기 래크(5a)와 상기 피니언축(3)과의 맞물림부에 근접하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 조향 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 스티어링 보디(7)의 상기 통형 공간(7a)의 중심(O)에 대해 상기 래크축(5)의 타단을 접동 가능하게 지지하도록 상기 스티어링 보디의 타단측에 설치한 지지홀의 중심(Q) 및 상기 래크축(5)의 상기 통형 공간내에서 상기 편심 베어링 링부재(31)를 통해 지지되고 있는 중심(R)은 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 래크 피니언식 조향 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 편심 베어링 링부재(31)는 상기 스티어링 보디(7)의 상기 통형 공간(7a)내에서 상기 래크(5a)와 피니언(3a)의 맞물림부에 근접하는 위치에 설치된 것을 특징으로 하는 래크피니언식 조향 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 편심 베어링 링부재(31)의 타방 측면부는 탄성체(41,43,45,47)를 개재시킨 상태에서 상기 스티어링 보디(7)의 상기 통형 공간(7a) 내벽부에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 래크피니언식 동력 조향 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 편심 베어링 링부재(31)는 상기 스티어링 보디(7)의 상기 통형 공간(7a)내에서 탄성체(41,43,45,47)에 의한 축선 방향 및 지름방향에서의 누름력을 부여한 상태에서 고정된 것을 특징으로 하는 래크피니언식 동력 조향 장치.

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