KR100352955B1 - 동력조향장치의 랙바 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동력조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파워실린더 내부에 설치되며 양측 단부가 바퀴측의 타이로드와 연결되는 랙바의 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 랙바는 랙바의 중앙부에 마련되는 통기공의 구성을 용이하게 할 수 있도록 랙기어부가 형성된 제 1축부와, 내부가 비어있는 중공부재로 마련된 제 2축부가 결합되어 구성되고, 이들을 상호 결합시키기 위해 볼조인트의 일측에서 연장되어 제 2축부를 관통한 후 제 1축부에 체결되는 결합봉이 마련되었다. 또한, 제 2축부의 내면과 결합봉의 외면사이에 통기공이 형성될 수 있도록 결합봉에는 길이방향으로 길게 형성된 면취부가 구비되었다. 따라서, 랙바의 중앙부에 통기공을 형성하기 위해 심공드릴작업과 같은 난해한 가공절차를 거치지 않아도 되므로, 랙바의 가공시간 및 제조비용을 크게 줄일 수 있게 된다.

Description

동력조향장치의 랙바

본 발명은 동력조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파워실린더 내부에 설치되며 양측 단부가 바퀴측의 타이로드와 연결되는 랙바의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 동력조향장치는 핸들의 조작을 용이하게 하기 위한 것으로, 오일펌프를 구동시켜 작동유압을 발생시키고 이 작동유압으로 랙바를 밀어줌으로써, 핸들의 조작력을 가볍게 하고 신속한 조향조작을 가능하게 하는 장치이다.

이러한 종래의 동력 조향장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 원통상의 파워실린더(1)가 구비되고, 파워실린더(1)의 내부에는 이를 관통하여 양측으로 연장되며, 그 일측에 랙기어부(2a)가 형성된 랙바(2)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 파워실린더(1)의 일측에는 차량의 핸들(미도시)과 연결된 입력축(3)이 그 내부로 연장되어 있고, 이 입력축(3)의 단부에는 피니언기어(4)가 설치되며, 피니언기어(4)는 랙바(2)의 랙기어부(2a)와 이물림되어 있다.

또한, 파워실린더(1)의 외측으로 연장된 랙바(2)의 양단부에는 바퀴측의 너클부에서 연장된 타이로드(5a,5b)가 굴절 가능하게 연결되어 있고, 파워실린더(1)의 양단부에는 파워실린더(1)의 외측으로 연장되는 랙바(2) 및 상기 타이로드(5a,5b)의 연결부에 먼지 등의 이물질이 침입되지 않도록 이들을 감싸 보호하는 벨로우즈(6a,6b)가 설치되어 있다. 이 벨로우즈(6a,6b)는 신축이 가능한 구조로 마련되어 일단부가 파워실린더(1)의 외면에 고정되고, 타단부가 타이로드(5a,5b)의 외면에 고정이 되어 파워실린더(1)의 양단부를 밀폐시키게 된다.

이러한 종래의 동력조향장치는 핸들의 조작에 따라 입력축(3)이 회전되면 피니언기어(4)가 회전되게 되고, 이 피니언기어(4)와 이물림 된 랙바(2)가 좌측 또는 우측으로 움직이게 된다. 이때, 랙바(2)가 좌측으로 이동을 하게 되면 좌측에 마련된 벨로우즈(6a)는 신장되게 되고, 우측의 벨로우즈(6b)는 수축을 하게 되어 벨로우즈(6a,6b)의 내부공간이 가변되게 된다. 따라서, 동력조향장치는 좌측 벨로우즈(6a)의 내부 공간과 우측 벨로우즈(6b)의 내부공간이 상호 연통되어 공기가 흐를 수 있도록 랙바(2)의 중앙부에 통기공(2b)이 형성되어 있다.

즉, 종래의 랙바(2)는 도 2에 도시된 바와 같이, 환봉의 일측 외면에 랙기어부(2a)가 형성되어 있고, 피스톤(7)이 결합되는 타측에는 중심부에 통기공(2b)이 형성되며, 랙기어부(2a)와 인접되는 중앙부에는 내측의 통기공(2b)과 외면이 연통되는 관통공(2c)이 형성되어 있다.

따라서, 종래의 랙바(2)를 가공할 때는 먼저 절삭가공 등을 통해 환봉의 일측에 랙기어부(2a)를 형성한 다음, 심공(深孔)드릴링 머신(deep hole drilling machine) 등을 통해 길이가 긴 통기공(2b)을 가공한다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래 동력조향장치의 랙바(2)는 환봉을 소재로 하여 가공하기 때문에 가공된 랙바(2)의 무게가 무거울 뿐만 아니라, 통기공(2b)을 형성하기 위하여 심공(深孔)드릴작업과 같은 난해한 공정을 거쳐야 하기 때문에 이를 제조하는 데 많은 시간이 소요되고, 제조비용이 상승되는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 랙바의 랙기어부가 형성된 부분과 통기공이 형성된 부분을 분리된 상태로 제작하여 이들을 상호 결합시킴으로써 가공시간 및 제조비용을 크게 줄일 수 있는 동력조향장치의 랙바를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 동력 조향장치의 전체적인 구성을 보인 사시도이다.

도 2는 종래 동력 조향장치의 랙바의 구조를 보인 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 동력 조향장치의 전체적인 구성을 보인 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 랙바의 구조를 보인 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 랙바의 구조를 보인 분해 사시도이다.

도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ'부 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 파워실린더, 11a,11b: 오일 유입포트,

20: 랙바, 21: 제 1축부,

21a: 랙기어부, 21b: 단차부,

21c: 제 1나사공, 21d: 제 2나사공,

22: 제 2축부, 22a: 홈,

22b,c: 연통공, 23: 피스톤,

24: 결합봉, 24b: 면취부,

30: 입력축, 31: 피니언기어,

40: 제어밸브, 50a,b: 타이로드,

51a,b: 볼조인트, 52a,b: 벨로우즈,

60: 통기공.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원통상의 파워실린더와, 상기 파워실린더의 내부를 관통하여 양측으로 길게 연장되며 그 일측에 핸들과 연동하는 피니언기어가 치합되는 랙기어부가 형성된 랙바와, 상기 랙바의 움직임을 바퀴측으로 전달하도록 상기 랙바의 양단부에 굴절 가능한 볼조인트로 결합되는 타이로드와, 상기 타이로드가 결합되는 부분을 감싸 보호하는 동시에 상기 랙바가 움직일 때 신축이 가능하도록 상기 파워실린더의 양측 단부에 각각 결합되는 벨로우즈와, 상기 벨로우즈가 신축될 때 양측 두 벨로우즈 내부공간이 상호 연통되어 공기가 흐를 수 있도록 상기 랙바의 중심부에 형성된 통기공을 구비하는 동력조향장치에 있어서,

상기 랙바는 상기 통기공의 구성을 용이하게 할 수 있도록 그 외면에 상기 랙기어부가 형성된 제 1축부와, 상기 제 1축부와 동일 축선을 이루도록 상기 제 1축부의 일단부에 결합되며 내부가 비어있는 중공부재로 마련된 제 2축부와, 상기 제 2축부와 상기 제 1축부를 결합시키도록 상기 볼조인트의 일측에서 연장되어 상기 제 2축부의 중공부를 관통한 후 상기 제 1축부의 일단부에 체결되는 결합봉과, 상기 결합봉의 외면과 상기 제 2축부의 내면사이에 상기 통기공이 형성될 수 있도록 상기 결합봉의 외면에 길이 방향으로 길게 형성된 면취부를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 동력 조향장치의 전체적인 구성을 보인 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 랙바의 구조를 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 랙바의 구조를 보인 분해 사시도이다. 그리고, 도 6은 도 4의 Ⅵ-Ⅵ'부 단면도이다.

본 발명에 따른 동력 조향장치는 이에 도시된 바와 같이, 내부가 비어있는 원통상의 파워실린더(10)가 구비되고, 파워실린더(10)의 내부에는 파워실린더(10)를 관통하여 양측으로 길게 연장되며, 그 일측에 랙기어부(21a)가 형성된 랙바(20)가 설치된다.

또한, 랙바(20)의 랙기어부(21a)가 위치되는 파워실린더(10)의 일측에는 차량의 핸들(미도시)과 연결된 입력축(30)이 그 내부로 연장된다. 그리고, 이 입력축(30)의 단부에는 상기 랙기어부(21a)와 이물림되는 피니언기어(31)가 설치된다.

또한, 상기 파워실린더(10)의 내측에 위치되는 랙바(20)의 타측에는 파워실린더(10)의 내부공간을 양측으로 구획하는 피스톤(23)이 설치되고, 피스톤(23)에 의해 구획된 파워실린더(10)의 외주면에는 오일펌프(미도시)에서 공급되는 오일이 파워실린더(10)의 양측 내부공간으로 공급될 수 있도록 좌측과 우측에 각각 오일 유입포트(11a,11b)가 형성된다.

그리고, 파워실린더(10)와 인접되는 상기 입력축(30)의 외주면 일측에는 상기 입력축(30)의 회전방향에 따라 밸브의 개도가 조절되는 제어밸브(40)가 설치된다. 이 제어밸브(40)는 상기 두 오일 유입포트(11a,11b)중 어느 일측으로만 오일이 공급되게 하여, 조향하고자 하는 방향으로 랙바(20)를 밀어주는 보타력이 발생되게 한다. 이때, 제어밸브(40)와 두 오일 유입포트(11a,11b) 사이에는 오일공급관(12a,12b)이 연결된다.

또한, 파워실린더(10)의 일단에는 오일의 유출을 방지하는 오일실(13)과, 랙바(20)의 외주면과 파워실린더(10)의 내주면 사이를 지지하여 랙바(20)의 움직임을 안내하는 랙부시(14) 등이 설치되며, 파워실린더(10)의 중앙부에는 내부로 유입된 오일이 기어부 쪽으로 유출되지 않도록 실링부재(15)가 설치된다.

또한, 파워실린더(10)의 외측으로 연장된 랙바(20)의 양단부에는 바퀴측의 너클부에서 연장된 타이로드(50a,50b)가 볼조인트(51a,51b)를 통해 연결되고, 이들의 외면에는 랙바(20) 및 볼조인트부(51a,51b)에 먼지 등의 이물질이 침입되지 않도록 이들을 감싸 보호하는 벨로우즈(52a,52b)가 설치된다. 이 벨로우즈(52a,52b)는 신축이 가능한 원통형 주름관으로 마련되어 일단부가 파워실린더(10)의 외면에 고정되고, 타단부가 타이로드(50a,50b)의 외면에 고정이 되어 파워실린더(10)의 양단부를 밀폐시키게 된다. 그리고, 랙바(20)의 내측에는 양측 벨로우즈(52a,52b)의 내부공간이 상호 연통되어 공기가 흐를 수 있도록 통기공(60)이 형성된다.

한편, 본 발명에 따른 동력조향장치의 랙바(20)는 랙바(20)의 내측에 마련되는 통기공(60)의 구성을 용이하게 할 수 있도록 다수의 부품이 상호 결합되어 구성된다.

도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 랙바(20)는 랙기어부(21a)가 형성된 제 1축부(21)와, 내부가 비어있는 중공부재로 마련된 제 2축부(22)와, 제 1축부(21)와 제 2축부(22)가 결합될 수 있도록 제 2축부(22)를 관통하여 제 1축부(21)에 체결되는 결합봉(24)으로 구성된다.

제 1축부(21)는 환봉의 일측에 상기 피니언기어(31)와 이물림되는 랙기어부(21a)가 단조가공을 통해 성형되고, 제 1축부(21)의 일단부에는 타이로드(50b)와 제 1축부(21)가 연결될 수 있도록 볼조인트(51b)의 수나사부가 체결되는 제 1나사공(21c)이 형성된다. 그리고, 제 1축부(21)의 타단부에는 제 1축부(21)와 제 2축부(22)를 결합시킬 수 있도록 상기 결합봉(24)이 체결되는 제 2나사공(21d)이 형성된다.

제 2축부(22)는 내부에 통기공(60)을 형성하기 위한 별도의 공정이 필요치 않도록 내부가 비어있는 상태의 중공부재인 통상의 파이프로 구성된다. 그리고, 제 2축부(22)의 중공부에는 제 1축부(21)와 제 2축부(22)가 결합시키는 길이가 긴 결합봉(24)이 끼워진다.

이 결합봉(24)은 일단부가 제 2축부(22)에 결합되는 볼조인트(51a)에 고정되고, 결합봉(24)의 타단부에는 상기 제 1축부(21)의 제 2나사공(22d)에 체결될 수 있도록 수나사부(24a)가 형성된다. 즉, 볼조인트(51a)와 결합된 결합봉(24)이 제 2축부(22)를 관통하여 제 1축부(21)에 결합됨으로써 두 축의 결합은 물론 볼조인트(51a)의 결합이 이루어지게 된다.

또한, 이 결합봉(24)은 결합봉이 제 2축부(22)에 끼워진 상태에서 흔들림이 발생되지 않도록 그 외경이 제 2축부(22)의 내경과 일치되게 마련되고, 결합봉(24)의 일측에는 결합봉이 제 2축부(22)에 끼워졌을 때 제 2축부의 내면과의 사이에 통기공(60)이 형성될 수 있도록 길이 방향으로 길게 형성된 면취부(24b)가 마련된다. 즉, 결합봉(24)은 도 6에 도시된 바와 같이, 그 단면이 반달형상으로 마련되게 된다.

또한, 제 2축부(22)의 양측에는 상기 면취부(24b)와 제 2축부(22)의 내면사이에 형성된 통기공(60)이 외부와 연통되어 공기가 흐를 수 있도록 외부와 연통되는 연통공(22b,22c)이 형성된다. 이 연통공은 제 2축부(22)의 내·외부를 관통시키는 관통공(22b) 또는 단부 일측을 절개하는 절개부(22c) 등으로 구성된다.

또한, 제 2축부(22)와 결합되는 제 1축부(21)의 단부에는 제 1축부의 일부가 제 2축부에 끼워진 상태가 되어 상호 견고하게 결합될 수 있도록 제 1축부(21)의 외경보다 작게 형성된 단차부(21b)가 형성되고, 이와 대응되는 제 2축부(22)에는 단차부가 끼워지도록 내면에 홈(22a)이 형성된다.

다음은 이와 같이 구성된 랙바(20)가 적용된 동력조향장치의 동작을 설명한다.

운전자가 핸들을 좌측 또는 우측으로 회전시키면, 입력축(30)의 회전으로 제어밸브(40)의 개도가 조절되게 된다. 즉, 운전자가 핸들을 좌측으로 회전시키면 오일펌프(미도시)에서 제어밸브(40)로 공급된 오일이 오일 공급관을 통해 파워실린더(10)의 좌측 오일 유입포트(11a)로만 공급이 되고, 핸들을 우측으로 회전시키면 우측 오일 유입포트(11b)로만 공급이 된다. 결국, 피스톤(23)에 의해 구획된 파워실린더(10)의 내부 공간에는 운전자의 의지에 따라 원하는 방향에 작동압이 작용되어 랙바(20)를 밀어주게 된다.

이와 동시에, 랙바(20)는 파워실린더(10) 내에서 발생되는 작동압 뿐만 아니라, 입력축(30)의 단부에 마련된 피니언기어(31)와 랙기어부(21a)의 맞물림에 의해 발생되는 조향력이 더해져 좌측 또는 우측 방향으로 용이하게 움직여지게 된다.

한편, 랙바(20)가 좌측 또는 우측으로 이동을 하게 되면 양측에 마련된 벨로우즈(52a,52b)는 신장 또는 수축되게 되어 두 벨로우즈(52a,52b)의 내부공간이 가변되게 된다. 이때, 벨로우즈(52a,52b)의 내부에 채워진 공기는 제 2축부(22)에 형성된 통기공(60)과 두 연통공(22b,22c)을 통해 상호 맞은편 벨로우즈(52a,52b)로 흐를 수 있게 된다. 따라서 두 벨로우즈 사이에는 압력차가 발생되지 않게 되고, 랙바(20)의 움직임 또한 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 랙바는 랙바의 중앙부에 마련되는 통기공의 구성을 용이하게 할 수 있도록 랙기어부가 형성된 제 1축부와, 내부가 비어있는 중공부재로 마련된 제 2축부가 마련되고, 이들을 상호 결합시키기 위해 볼조인트의 일측에서 연장되어 제 2축부를 관통한 후 제 1축부에 체결되는 결합봉이 마련되었다. 또한, 제 2축부의 내면과 결합봉의 외면사이에 통기공이 형성될 수 있도록 결합봉에는 길이방향으로 길게 형성된 면취부가 마련되었다. 따라서, 랙바의 중앙부에 통기공을 형성하기 위해 심공드릴작업과 같은 난해한 가공절차를 거치지 않아도 되므로, 랙바의 가공시간 및 제조비용을 크게 줄일 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 원통상의 파워실린더와, 상기 파워실린더의 내부를 관통하여 양측으로 길게 연장되며 그 일측에 핸들과 연동하는 피니언기어가 치합되는 랙기어부가 형성된 랙바와, 상기 랙바의 움직임을 바퀴측으로 전달하도록 상기 랙바의 양단부에 굴절 가능한 볼조인트로 결합되는 타이로드와, 상기 타이로드가 결합되는 부분을 감싸 보호하는 동시에 상기 랙바가 움직일 때 신축이 가능하도록 상기 파워실린더의 양측 단부에 각각 결합되는 벨로우즈와, 상기 벨로우즈가 신축될 때 양측 두 벨로우즈 내부공간이 상호 연통되어 공기가 흐를 수 있도록 상기 랙바의 중심부에 형성된 통기공을 구비하는 동력조향장치에 있어서,

   상기 랙바(20)는 상기 통기공(60)의 구성을 용이하게 할 수 있도록 그 외면에 상기 랙기어부(21a)가 형성된 제 1축부(21)와, 상기 제 1축부와 동일 축선을 이루도록 상기 제 1축부의 일단부에 결합되며 내부가 비어있는 중공부재로 마련된 제 2축부(22)와, 상기 제 2축부와 상기 제 1축부를 결합시키도록 상기 볼조인트(51a)의 일측에서 연장되어 상기 제 2축부(22)의 중공부를 관통한 후 상기 제 1축부의 일단부에 체결되는 결합봉(24)과, 상기 결합봉의 외면과 상기 제 2축부의 내면사이에 상기 통기공(60)이 형성될 수 있도록 상기 결합봉의 외면에 길이 방향으로 길게 형성된 면취부(24b)를 포함하는 것을 특징으로 하는 동력조향장치의 랙바.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2축부(22)의 내면과 상기 결합봉의 면취부(24b) 사이에 형성되는 상기 통기공(60)이 외부와 연통되어 공기가 흐를 수 있도록 상기 제 2축부(22)의 양측 단부 쪽에는 내부와 외부가 연통되는 연통공(22b,22c)이 형성된 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 동력조향장치의 랙바.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2축부(22)와 결합되는 상기 제 1축부(21)의 단부에는 상기 제 1축부의 일부가 상기 제 2축부에 끼워진 상태가 되어 견고하게 결합될 수 있도록 상기 제 1축부의 외경보다 작게 형성된 단차부(21b)가 형성되고, 상기 제 2축부에는 상기 단차부에 대응되도록 내면에 홈(22a)이 형성된 것을 특징으로 하는 동력조향장치의 랙바.