KR100296058B1

KR100296058B1 - 랙가이드

Info

Publication number: KR100296058B1
Application number: KR1019980005548A
Authority: KR
Inventors: 더블유. 인글러 레오나르드
Original assignee: 갈라스 윌리엄 이.; 티알더블류 인코포레이티드
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1998-02-23
Publication date: 2001-11-22
Also published as: BR9800713A; EP0860345A3; JP3020475B2; JPH10236321A; KR19980071598A; EP0860345A2

Abstract

랙 가이드(30)는 랙 앤드 피니언식 스티어링 기어 하우징(12) 내부에서 스프링(36)으로부터 스티어링 랙(14)에 예비 하중력을 전달한다. 랙 가이드(30)는 외주벽(42), 단부벽(52) 및 내벽 구조체(64)를 갖추고 있는 원통형 부재이다. 상기 외주벽(42)은 하우징(12)의 원통형 내면(44)에 상보적인 원통형 윤곽을 갖고 있다. 상기 단부벽(52)은 랙(14)의 원통형 표면에 상보적인 원통형 윤곽을 갖고 있다.

상기 내벽 구조체(64)는 스프링(36)을 수용하기 위한 장방형 격실(62)을 구획하는 장방형 윤곽을 갖고 있다.

Description

랙 가이드

본 발명은 랙 앤드 피니언식 스티어링 기어(rack and pinion steering gear)에 관한 것으로, 특히 랙 앤드 피니언식 스티어링 기어에서 랙을 피니언과 정합(整合) 상태로 지지하기 위한 랙 가이드(rack guide)에 관한 것이다.

랙 앤드 피니언식 스티어링 기어에는 랙과 피니언이 수용되는 하우징이 있다. 랙은 피니언의 헬리컬 톱니(gear teeth)와 정합된 상태로 종방향으로 일렬로 배치되는 랙 톱니(rack teeth)를 구비하고 있다. 랙의 양단부는 하우징으로부터 바깥 쪽으로 돌출되어 있고, 스티어링 링크 및 대응하는 한 쌍의 조향 가능한 차량휠과 연결된다. 피니언은 입력축(入力軸)과 토션 바(torsion bar)에 의해 차량 조향 핸들과 연결된다. 조향 조작을 수행할 때, 피니언은 회전하고 랙은 종방향으로 이동한다. 또한, 하우징에는 피니언에 대해 랙을 압박하여 피니언의 톱니와 정합되어 있는 상태로 랙 톱니를 지지하는 스프링 장전형(裝塡型) 랙 가이드가 포함된다.

본 발명은 랙 앤드 피니언식 스티어링 기어의 하우징 내에서 스프링으로부터 스티어링 랙에 예비 하중력을 전달하기 위한 랙 가이드에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 상기 랙 가이드는 외주벽, 단부벽 및 내벽 구조체가 구비된 원통형 부재이다. 외주벽은 하우징의 원통형 내면에 대하여 상보적(相補的)인 원통형 윤곽을 갖고 있다. 단부벽은 랙의 원통형 표면에 대하여 상보적인 원통형 윤곽을 갖고 있다. 내벽 구조체는 스프링을 수용하기 위한 장방형 격실을 구획하는 장방형 윤곽을 갖고 있다.

본 발명의 특징에 따르면, 랙 가이드는 장방형 내벽 구조체와 원통형 외주벽 사이에 반경 방향으로 배치된 복수 개의 중량 감량 공동(空洞)을 추가로 구비하고 있다. 중량 감량 공동은 장방형 내벽 구조체를 원통형 외주벽에 연결하는 랙 가이드의 복수 개의 연결부 사이에 원주 방향으로 배치되어 있다. 상기 중량 감량 공동과 상기의 벽면의 형상은 작은 중량으로 높은 지지 성능 및 강도를 제공한다.

상기 본 발명의 특징 및 기타 다른 특징들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 후술하는 설명을 고려하면, 본 발명이 속하는 분야의 숙련자들에게 자명하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 랙 가이드를 구비한 장치의 부분 단면도이고,

도 2는 도 1의 랙 가이드의 사시도이며,

도 3은 도 1의 랙 가이드의 사시도이고,

도 4는 도 1의 랙 가이드의 단부도이며,

도 5는 도 4의 5-5선을 따라 절취한 단면도이고,

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 랙 가이드를 도시한 것으로서, 도 5와 유사한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 랙 앤드 피니언형 스티어링 기어

12 : 하우징

14 : 랙

16 : 피니언

30 : 랙 가이드

36 : 스프링

42 : 랙 가이드의 외주벽

52 : 랙 가이드의 단부벽

62 : 스프링 격실

64 : 랙 가이드의 내벽 구조체

96,98 : 보강벽

71,72,73,74 : 내벽

본 발명의 제1 실시예를 구성하는 장치가 도 1에 부분적으로 도시되어 있다. 상기 장치는 랙(14)과 피니언(16)이 들어 있는 하우징(12)을 포함하는 랙 앤드 피니언식 스티어링 기어(10)이다. 랙(14)에는 종방향 중심축(17)과 축방향으로 일렬로 배치되는 랙 톱니(18)가 있다. 피니언(16)에는 회전축(19)과 상기 랙 톱니(18)와 정합하는 헬리컬 톱니(20)가 있다. 이 기술 분야에서 공지되어 있는 바와 같이, 랙(14)의 양단부는 스티어링 링크 및 대응하는 한 쌍의 조향 가능한 차량 휠에 연결된다. 피니언(16)은 입력축과 토션 바에 의해 차량 조향 핸들과 연결된다. 조향 조작을 수행하게 되면, 피니언(16)은 회전축(19)을 중심으로 회전하며, 랙(14)은 중심축(17)을 따라 종방향으로 이동한다.

상기 랙 앤드 피니언식 스티어링 기어(10)는 랙 가이드(30)를 더 구비한다. 이 랙 가이드(30)는 랙의 중심축(17)에 수직인 축선(31)을 중심으로 하는 원통 형상이다. 도 1에 도신된 바와 같이, 랙 가이드(30)는 폐쇄 캡(34)과 랙(14) 사이의 하우징(12)의 원통형부(32) 내에 수용되어 있다. 랙 가이드(30)와 폐쇄 캡(34) 사이에 스프링(36)이 가압되어 있다. 상기 스프링(36)은 축방향으로 예비 하중력을 가하는데, 이 예비 하중력은 도 1에서 보는 바와 같이 좌측에서 우측으로 연장되는 방향으로 랙(14)에 대해 랙 가이드(30)를 강제적으로 밀어 붙인다. 이 때, 랙 가이드(30)가 랙(14)에 상기 예비 하중력을 가하게 되어 랙 톱니(18)를 피니언(16)이 톱니(20)와 확고하게 정합된 상태로 지지해준다.

도 2 내지 도 5에 더욱 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 랙 가이드(30)는 축선(31)을 중심으로 하는 원통형 외면(40)을 갖추고 있다. 상기 원통형 외면(40)은 랙 가이드(30)의 원통형 외주벽(42)에 의하여 형성된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 이 원통형 외면(40)은 상기 원통형 하우징의 원통형부(32)의 내면(44)에 대하여 상보적인 윤곽을 갖고 있다.

도 3에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 랙 가이드(30)의 제1 단부(46)는 외주벽(42)의 직경 방향으로 대향측에 있는 한 쌍의 단부 세그먼트(48,50)를 포함하고 있다. 상기 랙 가이드(30)의 제1 단부(46)는 축선(31)과 교차하여 연장되는 가이드면(54)이 마련되어 있는 오목한 단부벽(52)을 더 포함하고 있다. 상기 가이드면(54)은 랙(14)의 랙 톱니(18) 반대측의 원통형 표면부(56)(도 1)에 대하여 상보적인 윤곽을 갖고 있다. 랙(14)은 중심축(17)을 따라 종방향으로 이동하게 되면, 가이드면(54)에 대하여 활주(滑走)한다.

랙 가이드(30)의 상기 제1 단부와 반대측의 제2 단부(60)에는 스프링(36)을 수용하기 위한 스프링 격실(62)이 형성되어 있다. 스프링 격실(62)도 역시 축선(31)을 중심으로 하며, 랙 가이드(30)의 장방형 내벽 구조체(64)에 의하여 구획되는 장방형 형상이다. 장방형 내벽 구조체(64)는 도 4에 가장 잘 나타낸 바와 같이 정사각형인 것이 좋고, 따라서 축선(31) 주위에서 연장되는 길이가 같은 네 개의 직교하는 내벽(71,72,73,74)을 포함한다.

랙 가이드(30)의 원통형 단축(短軸; stub shaft,80)(도 5)은 축선(31)을 따라 전술한 오목한 단부벽(52)으로부터 스프링 격실(62)의 개방단 쪽으로 부분적으로 연장되어 있다. 상기 단축(80)은 스프링(36)을 스프링 격실(62) 내의 중앙에 오도록 하는 데 도움이 되는데, 중량 감량을 위해 중공체(中空體)로 형성하는 것이 좋다. 복수 개의 리브(86)가 단축(80)으로부터 둘레의 네 개의 내벽(71~74) 쪽을 향하여 반경 방향으로 돌출되어 있다. 리브(86)에는 스프링 격실(62)을 통하여 축방향 외측을 향하고 있는 공유면(共有面)인 스프링 접촉면(88)이 마련된다.

장방형 내벽 구조체(64)는 복수 개의 지점에서 원통형 외주벽(42)과 연결되어 있다. 이들 지점에는 장방형 내벽 구조체(64)의 네 개의 모서리가 포함된다. 특히, 네 개의 모서리 연결부(91,92,93,94)는 장방형 내벽 구조체(64)의 모서리로부터 원통형 외주벽(42)까지 반경 방향 외측으로 연장된다. 한 쌍의 보강벽(96,98)이 제1 내벽(71) 및 제2 내벽(73)으로부터 원통형 외주벽(42)까지 반경 방향 외측으로 연장된다. 보강벽(96,98)은 제1 내벽(71) 및 제2 내벽(73)에 수직이며, 정반대의 위치에서 원통형 외주벽(42)과 교차한다. 이러한 구조에 있어서, 랙 가이드(30)에는 복수 개의 중량 감량 공동(100)이 마련된다. 이들 중량 감량 공동(100)은, 반경 방향으로는 장방형 내벽 구조체(64)와 원통형 외주벽(42) 사이에 배치되고, 원주 방향으로는 인접하는 한 쌍의 모서리 연결부(91~94)와 보강벽(96,98)의 사이사이에 배치되어 있다. 스프링 격실(62)과 마찬가지로 중량 감량 공동(100)의 깊이는 그 공동의 개방단으로부터 랙 가이드(30)의 반대 쪽 단부(46)에 위치한 오목한 단부벽(52)까지 축방향으로 연장되는 깊이이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 랙 가이드(30)는 성형된 플라스틱 재료의 연속체로 이루어진 단일 부재이다. 강화 충전재를 비롯한 플라스틱 재료에는 당업계에 공지되어 있는 적당한 합성 재료가 포함될 수도 있다. 예를 들면, 특히 적당한 플라스틱 재료는 라이나이트(Rynite) 545와 같은 유리가 충전된 폴리에스테르 또는 테프론(Teflon)과 같은 임의의 개질재(改質材)가 함유된 유사한 재료가 있다. 어느 경우에도, 중량 감량 공동(100)과 함께 장방형 내벽 구조체(64), 모서리 연결부(91~94) 및 보강벽(96,98)은 소량의 재료를 사용하고서도 높은 구조 강도에 비해 고성능을 제공한다. 더 적은 양의 재료를 사용함으로써 수축률이 적으면서도 성형 주기를 더 빠르게 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 변형례의 랙 가이드(120)를 도시한 것으로서, 도 5와 유사한 단면도이다. 랙 가이드(120)의 구성 부재들은 전술한 랙 가이드(30)의 대응하는 구성 부재들과 거의 유사하다. 따라서, 이들 두 개의 서로 다른 랙 가이드(120,30)의 유사한 부재에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 도시되어 있다. 랙 가이드(120)와 랙 가이드(30)의 차이점은 랙 가이드(120)의 길이가 랙 가이드(30)보다 대체로 길다는 점이다. 따라서, 랙 가이드(120)는 하우징(12)의 원통형부(32)와는 다른 원통형부를 구비한 스티어링 기어의 하우징에 사용하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 랙 가이드(120)의 길이는 도 6에 도시된 바와 같이 길이가 L인 종방향으로 연장되는 부분(122)에 의해 증가된다. 따라서, 랙 가이드(120)는 랙 가이드(30)의 리브(86)(도 5)보다 축방향으로 더 긴 리브(126)를 구비한다. 그러나, 스프링 접촉면(128)으로부터 스프링 격실(130)의 개방단까지의 거리는 랙 가이드(30)의 대응하는 거리와 동등하다. 이에 따라, 랙 가이드(120)에는 스프링(36)과 그 크기가 동일한 스프링이 사용된다. 또한, 리브(126)의 반경 방향 외측에 배치된 랙 가이드(120)의 다양한 연결부와 벽부는 랙 가이드(30)의 대응하는 부분보다 더 길다. 랙 가이드(120)의 중량 감량 공동(100)과 스프링 격실(62)의 깊이도 마찬가지로 더 깊다. 따라서, 본 발명에 따라 구성된 랙 가이드의 길이는 랙 가이드의 중량비에 대한 성능을 실질적으로 변경시키는 일이 없이 증가될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명으로부터, 당업자는 개량, 변경 및 수정을 인식하게 될 것이다. 당업계의 통상의 기술 범위내에서의 이러한 개량, 변경 및 수정은 첨부된 청구 범위에 의해 속하는 것이다.

본 발명에 따라 제공되는 랙 앤드 피니언식 스티어링 기어의 랙 가이드는, 이것의 내부에 형성된 중량 감량 공동과 함께 장방형 내벽 구조체와 모서리 접합부 및 보강벽에 의해, 더 소량의 재료를 사용하여 구조 강도가 더 높고, 또 재료를 덜 사용함으로써 수축률이 적게 하면서 성형 주기를 더 빠르게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

랙 앤드 피니언식 스티어링 기어의 하우징 내에 사용되는 랙 가이드(30)에 있어서, 외주벽(42), 단부벽(52) 및 내벽 구조체(64)를 포함하는 성형 플라스틱 재료의 연속체로 구성되는 일체형 부품인 원통형 부재를 포함하며, 상기 외주벽은 상기 하우징의 원통형 내면(44)에 대응하는 원통형 윤곽을 가지고 있고, 상기 단부벽은 상기 랙이 이 랙의 종방향 중심축(17)을 따라 활주할 수 있도록 상기 랙과 접촉하는 형상의 가이드 면(54)를 가지고 있으며, 상기 내벽 구조체는 상기 중심축의 양측에서 상기 단부벽과 연결되고, 또한 상기 랙의 중심축에 평행하게 직선적으로 연장하는 한 쌍의 내벽(71,73), 그리고 이들 내벽에 직교하는 방향으로 연장하는 한 쌍의 내벽(72,74)을 포함하는 장방형 구조이고, 상기 랙의 중심축에 평행하게 연장하는 한 쌍의 내벽(71,73)은 상기 랙 가이드의 중심축(31)으로부터 상호 동일한 거리에 배치되며, 또한 한 쌍의 보강벽(96,98)이 직경 방향으로 상호 대향하는 위치에서 상기 랙의 중심축에 평행하게 연장하는 한 쌍의 내벽(71,73)에 직교하는 방향으로 상기 내벽으로부터 외주벽(42)까지 연장하고 있는 것을 특징으로 하는 랙 가이드.
제1항에 있어서, 상기 내벽(71,72,73,74)은 스프링(36)을 수용하는 장방형 격실(62)을 형성하는 것을 특징으로 하는 랙 가이드.