KR100422838B1 - 스티어링 기어박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 기어박스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조향장치의 조향축 선단에 장착된 피니언과 래크가 기어결합되며, 이 래크를 피니언측 방향으로 지지할 수 있도록 일측이 반원기둥형상으로 오목하게 형성된 래크가이드와; 상기 래크가이드의 위치를 조절하여 고정시킬 수 있도록 외주면에 나사산이 형성되고 외측면에는 볼트머리가 형성되어 스티어링 기어박스의 일단에 나사결합되는 너트와; 상기 래크가이드와 너트 사이에 개재되는 스프링이 구비된 기어박스에 있어서, 상기 래크가이드 외주면에 접촉되게 상기 기어박스에 다수 형성되며 위치측정기에 의해 위치가 감지되는 감지장치와; 상기 위치측정기의 출력단에 연결되어 상기 스프링에 의해 압축되는 브래킷과 면접촉하고 있는 캠의 구동모터에 전기적 신호를 전달하는 전자제어유닛을 포함하여 구성된다. 이러한 본 발명은 스티어링 기어박스의 내구열화에 관계없이 항상 일정한 조향감을 유지함은 물론 래크가이드와 브래킷 사이에 완충부재를 개재하여 전기제어유닛에 의해 제어함으로써 부재사이의 충돌에 의해 발생하는 충격음을 억제할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

스티어링 기어박스{STEERING GEAR BOX}

본 발명은 스티어링 기어박스의 래크 피니언 클리어런스 유지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스티어링 기어박스에 내설된 래크와 피니언의 클리어런스를 래크가이드에 부설된 러버의 변형량 측정에 의하여 항상 일정하게 유지할 수 있도록 한 스티어링 기어박스의 래크와 피니언의 클리어런스 유지장치에 관한 것이다.

대형 자동차나 저압 타이어를 사용한 조향장치(steering system)는 앞바퀴의 접지저항이 증대하므로 조향휠(steering wheel)의 조작력이 커지며, 신속한 조향조작을 할 수 없는 위험이 있다.

이와 같은 경우, 가볍고 신속한 조향조작의 요구에 대응하기 위하여 동력 조향이 사용되고 있다.

동력 조향(power steering)은 조향장치의 도중에 배력장치를 설치하여 조향휠의 조작력을 엔진의 오일 펌프를 구동하여 발생한 유압을 이용하여 그의 배력작용에 의해 경감시키는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 래크 및 피니언 스티어링 시스템을 도시한 정면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 스티어링 기어박스의 요부를 도시한 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 2에 따르면, 스티어링 기어박스(1)에서는 조향축의 선단에 장착된 피니언(2)과 래크(3)가 기어결합 되어 피니언(2)의 회전을 래크(3)의 횡방향 움직임으로 바꾸어 래크(3)의 양단에 볼 조인트된 타이로드 및 조향축에 전달하는 구조를 갖는다.

한편, 동력 조향인 경우에는 래크(3)의 일단에 파워 실린더(4) 및 피스톤(5)이 장착된다.

상기 파워 실린더(4)는 피스톤(5)을 중심으로 2 개의 챔버로 구분되어 오일 펌프에서의 오일이 컨트롤 밸브에 의해 한쪽의 챔버에 도입되면 다른 쪽 챔버에 충만되어 있는 오일은 배출되어 고정된 파워 실린더(4)에 대하여 피스톤(5) 및 래크(3)가 좌우로 작동하여 조향휠의 조작력에 가세할 수 있도록 되어 있다.

특히, 스티어링 기어박스(1)의 피니언(2)과 래크(3)의 결합부는 래크가이드(6)(rack guide)와 너트(7)(nut)에 의해 클리어런스(clearance)을 조절할 수 있도록 되어 있다.

래크가이드(6)는 피니언(2)과 기어결합되어 횡방향으로 이동하는 래크(3)를 피니언(2)측 방향으로 지지할수 있도록 일측에 반원기둥형상으로 오목하게 형성되어 스티어링 기어박스(1)의 일단에 삽입되며, 너트(7)는 래크가이드(6)의 위치를 조절하여 고정시킬 수 있도록 외주면에 나사산이 형성되며, 외측면에는 볼트머리(8)가 형성되어 스티어링 기어박스(1)의 일단에 나사결합된다.

또한, 래크가이드(6)의 타단면에 오목부(9)가 형성되어 스프링(10)이 개재되어 래크가이드(6)와 너트(7)의 접촉면 사이에 완충력을 부여한다.

따라서, 너트(7)를 삽입하여 스프링(10)을 거쳐 래크가이드(6)가 래크(3)를 피니언(2)측에 밀착시키거나 너트(7)를 후퇴시켜 래크(3)와 피니언(2)의 기어결합 상태를 느슨하게 하는 조절이 가능하다.

그러나, 상기와 같은 종래의 스티어링 기어박스의 래크 및 피니언은 다음과 같은 단점이 있었다.

스티어링 기어박스 내에서 래크가이드와 너트 사이의 클리어런스는 개재된 스프링의 탄성력에 의해 일정하게 유지되는데, 작동에 따른 내구열화가 진행되면서 내설된 스프링의 탄성계수가 변화하게 되어 래크와 피니언의 치합력이 변화하게 된다.

그러면 상기 피니언과 래크의 클리어런스가 변화되고 래크가이드와 너트가 접촉하게 되어 충격음이 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 스티어링 기어박스의 내구열화에 의해 발생되는 래크와 피니언 사이의 클리어런스의 변화를 사전에 감지하여 이 클리어런스가 일정하게 유지되게 함은 물론, 이에 따라 발생되는 충격음을 억제할 수 있도록 한 스티어링 기어박스의 래크와 피니언의 클리어런스 유지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 래크 및 피니언 스티어링 시스템을 도시한 정면도,

도 2는 종래 기술에 따른 스티어링 기어박스의 요부를 도시한 분해 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 스티어링 기어박스를 도시한 단면구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 스티어링 기어박스 2: 피니언

3: 래크 4: 파워실린더

5: 피스톤 6: 래크가이드

7: 너트 8: 볼트머리

9: 오목부 10: 스프링

11: 브래킷 12, 12': 좌우측캠

13, 13': 감지장치 14: 위치측정기

15: 전자제어유닛(E.C.U) 16, 16': 좌우측모터

본 발명의 상술한 목적은 조향장치의 조향축 선단에 장착된 피니언과 래크가 기어결합되며, 이 래크를 피니언측 방향으로 지지할 수 있도록 일측이 반원기둥형상으로 오목하게 형성된 래크가이드와; 상기 래크가이드의 위치를 조절하여 고정시킬 수 있도록 외주면에 나사산이 형성되고 외측면에는 볼트머리가 형성되어 스티어링 기어박스의 일단에 나사결합되는 너트와; 상기 래크가이드와 너트 사이에 개재되는 스프링이 구비된 기어박스에 있어서, 상기 래크가이드 외주면에 접촉되게 상기 기어박스에 다수 형성되며 위치측정기에 의해 위치가 감지되는 감지장치와; 상기 위치측정기의 출력단에 연결되어 상기 스프링에 의해 압축되는 브래킷과 면접촉하고 있는 캠의 구동모터에 전기적 신호를 전달하는 전자제어유닛을 포함하여 구성함에 의해 달성된다.

이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 스티어링 기어박스를 도시한 단면구성도로서, 스티어링 기어박스(1)는 조향축의 선단에 장착된 피니언(2)과 래크(3)가 기어결합되어 피니언(2)의 회전을 래크(3)의 횡방향 유동으로 바꾼다.

특히, 스티어링 기어박스(1)의 일단에 래크가이드(6)(rack guide)와 너트(7)(nut)가 장착되어 클리어런스(clealance)을 조절함으로써 피니언(2)과 래크(3)의 결합정도, 즉 치합력을 조절한다.

상기 래크가이드(6)는 일측이 반원기둥형상으로 오목하게 형성되며 타측은 평평한 오목부(9)가 형성되어 스티어링 기어박스(1)의 일단에 삽입된다.

상기 래크가이드(6)의 일측은 피니언(2)과 기어결합되어 횡방향으로 이동하는 래크(3)를 피니언(2)측 방향으로 지지하며, 타측의 오목부(9)에는 스프링(10)의 일단이 삽입되고 타단은 상기 스티어링 기어박스(1) 일단의 내주연에 삽입된 브래킷(11)의 일측면에 의해 지지된다.

상기 브래킷(11)의 타측면은 모터(16, 16')에 연결되어 회전되는 좌우측캠(12, 12') 의해 접촉지지되고 너트(7)에 의해서 폐쇄된다.

상기 래크가이드(6)와 상기 스티어링 기어박스(1) 일단의 내주연 사이에는 다수의 고무재질의 감지장치(13, 13')가 개재되어 각각에 위치측정기(14)(positionmeter)와 연결되고 이 위치측정기(14)는 전자제어유닛(15)(E.C.U)과 전기적으로 연결된다.

상기 전자제어유닛(15)에는 상기 좌우측캠(12, 12')에 연결된 다수의 좌우측모터(16, 16')가 연결된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같이 작동된다.

스티어링 기어박스(1)에서는 조향축의 선단에 장착된 피니언(2)과 래크(3)가 기어결합되어 피니언(2)의 회전을 래크(3)의 횡방향 유동임으로 바꾸어주는 역할을 한다.

한편, 동력 조향인 경우에는 래크(3)의 일단에 장착된 파워 실린더(미도시), 피스톤(미도시) 및 컨트롤 밸브(미도시)에 의해 래크(3)가 좌우로 작동하여 조향휠의 조작력에 가세할 수 있도록 되어 있다.

특히, 래크가이드(6)와 브래킷(11)은 래크(3)의 후방을 지지함으로서 피니언(2)과 래크(3)의 기어결합상태가 안정적으로 유지되도록 한다.

즉, 스프링(10)의 내구열화에 의해 스프링상수의 변화가 생기면 래크가이드(6)가 편향하게 되며 이에 따라 래크(3)와 피니언(2)의 치합력이 불균형하게 되어 클리어런스가 변화된다.

또한 상기와 같은 원인으로 인하여 충격음이 발생된다. 이때 상기 래크가이드(6)와 접촉하고 있는 다수의 감지장치(13, 13')가 래크가이드(6)의 유동방향으로 밀리게 되는데 이 밀림의 정도가 위치측정기(14)에 의해 감지되어 전기제어유닛(15)으로 신호가 보내진다.

이렇게 상기 전기제어유닛(15)에 보내진 신호는 가공처리되어 좌우측모터(16, 16')에 구동신호를 전달하게 되고 이 좌우측모터(16, 16')의 구동에 의하여 캠(12, 12')이 회전된다.

이때, 상기 좌우측캠(12, 12')에 의해 지지되고 있는 브래킷(11)은 스프링상수의 변화량만큼 위치가 보정되며 상기 래크(3)와 피니언(2) 사이의 기어결합 상태를 적절히 조절하게 되어 클리어런스가 일정하게 유지된다.

또한, 상기 래크가이드(23)와 브래킷(11) 사이에 개재된 스프링(10)은 탄성적으로 래크(3)를 지지함으로써 노면으로부터의 발생되는 충격에 의해 움직이는 상기 래크(3)를 효과적으로 지지하는 역할을 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 스티어링 기어박스의 내구열화에 관계없이 항상 일정한 조향감을 유지함은 물론 래크가이드와 브래킷 사이에 완충부재를 개재하여 전기제어유닛에 의해 제어함으로써 부재사이의 충돌에 의해 발생하는 충격음을 억제할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 조향장치의 조향축 선단에 장착된 피니언과 래크가 기어결합되며, 이 래크를 피니언측 방향으로 지지할 수 있도록 일측이 반원기둥형상으로 오목하게 형성된 래크가이드와; 상기 래크가이드의 위치를 조절하여 고정시킬 수 있도록 외주면에 나사산이 형성되고 외측면에는 볼트머리가 형성되어 스티어링 기어박스의 일단에 나사결합되는 너트와; 상기 래크가이드와 너트 사이에 개재되는 스프링이 구비된 기어박스에 있어서,

   상기 래크가이드 외주면에 접촉되게 상기 기어박스에 다수 형성되며 위치측정기에 의해 위치가 감지되는 감지장치와;

   상기 위치측정기의 출력단 및 모터의 입력단과 연결되며 상기 위치측정기의 전기신호를 입력받아 상기 모터에 구동지령을 전달하는 전자제어유닛과;

   상기 모터의 출력단에 연결되어 상기 기어박스 내부에 탄설된 스프링에 의해 일측이 지지된 브래킷을 면접촉에 의해 유동시키는 좌우측캠을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 기어박스.