KR100482150B1 - 자동차 스티어링 기어박스의 랙바 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 스티어링 기어박스의 랙바 지지구조에 관한 것으로, 전면에 랙기어(3a)가 형성되어 피니언기어(4a)에 치합되어 있는 랙바(3)의 배면에 기어(3b)가 형성되고, 이 기어(3a)에 편심기어(9)가 치합된 구조로 이루어진다.

상기 편심기어(9)는 중립상태에서 단경부가 랙바(3)에 치합되어 있고 조향 각도가 증가함에 비례하여 점점 장경부가 랙바(3)에 치합되게 된다.

따라서, 조향각이 증가할수록 편심기어(9)가 랙바(3)를 밀어주는 힘이 증가하게 됨으로써 랙바(3)와 피니언기어(4a)의 치합상태가 견고해져 진동 및 소음의 발생이 줄어드는 효과가 있게 된다.

Description

자동차 스티어링 기어박스의 랙바 지지구조{a rack bar supporting structure of steering gear box for vehicles}

본 발명은 자동차 스티어링 기어박스의 랙바 지지구조에 관한 것으로, 특히 조향각도가 커질수록 랙바를 강하게 밀어주게 되어 큰 각도의 조향시 크게 발생하는 진동을 감소시킬 수 있도록 된 자동차 스티어링 기어박스의 랙바 지지구조에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 자동차의 스티어링 기어박스(2)는 유압으로 조향력을 보조하기 위한 파워실린더(1)와 일체로 형성되어 있으며, 이 파워실린더(1)에는 실린더 내부 공간을 2개의 공간으로 구분하는 피스톤이 형성된 랙바(3)가 삽입되어 있다.

또한, 상기 랙바(3)의 앞쪽면에는 랙기어(3a)가 형성되어 있으며, 상기 기어박스(2)에는 스티어링컬럼에 연결된 피니언 어셈블리(4)가 삽입되어, 이 피니언 어셈블리(4) 하단의 피니언기어(4a)와 상기 랙기어(3a)가 치합된다.

따라서, 운전자가 스티어링휠을 조작함에 따라 상기 피니언기어(4a)로부터 랙기어(3a)로 조작력이 전달되어 랙바(3)가 좌/우로 이동됨으로써 랙바(3)의 단부에 연결된 타이로드가 너클을 움직여 조향이 이루어지게 되고, 이때 피니언 어셈블리(4)의 상부에 의해 기어박스(2)의 상부에 설치된 콘트롤밸브의 유로가 조절되어 상기 파워실린더(1)에서 조향방향으로 유압이 발생함으로써 운전자의 조향력을 보조해 줄 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 랙바(3)의 후면에는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같은 요크(5)가 구비되는데, 이 요크(5)는 기어박스(2)의 후방에 형성된 구멍으로 삽입되고, 이어 스프링(6)과 스프링시트(7)가 순차적으로 삽입된 후, 너트(8)가 체결되어 상기 부품들이 기어박스(2)에 내장된 상태를 유지하도록 되어 있다.

따라서, 상기 랙바(3)가 스프링(6)에 탄지된 요크(5)에 의해 항상 일정한 힘으로 밀려짐으로써 랙기어(3a)와 피니언기어(4a)의 치합상태가 견고하고 안정적으로 유지되게 된다.

한편, 전술한 바와 같이 차량의 조향시 랙바(3)는 운전자의 스티어링휠 조작에 따라 좌우로 이동하게 되는데, 스티어링휠 조작량이 많을수록 즉, 조향각이 클수록 상기 랙바(3)는 중립위치에서 조향방향으로 많이 이동한 상태가 된다.

따라서, 중심위치가 요크(5)에 의해 눌려지던 직진 상태일때보다 진동이 심하게 발생하게 되고, 이에 의해 소음도 발생하게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 구조에서 요크(5)는 스프링(6)의 복원력에 해당되는 항상 일정한 크기의 힘으로 랙바(3)를 지지하고 있으므로, 조향각이 커질 때 랙바(3)에 발생하는 진동의 증가를 방지할 수 없다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 조향각이 커서 랙바가 조향 방향으로 많이 이동될 때 랙바를 더욱 강하게 피니언기어 측으로 밀어 줌으로써 진동의 발생과 이에 의한 소음의 발생을 억제 및 감소시킬 수 있도록 된 자동차 스티어링 기어박스의 랙바 지지구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피니언기어에 치합되는 랙기어가 전면에 형성되고 배면에도 기어가 형성된 랙바와, 편심된 축이 기어박스에 형성된 고정홀에 삽입고정되고 상기 랙바 배면의 기어에 치합되되 직진 상태에서는 단경부가 치합되며 조향각이 증가함에 따라 장경부가 치합되는 편심기어를 포함하여 구성된다.

즉, 조향각이 증가하여 랙바의 이동량이 커질수록 상기 편심기어의 장경부가 랙바를 밀어주게 됨으로써 그 가압력이 증가하여 랙바를 보다 강하게 잡아줄 수 있게 되어 랙바의 진동이 증가하는 것을 방지할 수 있도록 된 것이다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 측면도이고, 도 4는 평면도로서, 랙바(3)의 정면에 랙기어(3a)가 형성되고, 이 랙기어(3a)에 기어박스(2)의 상방으로부터 삽입된 피니언 어셈블리(4) 하단의 피니언기어(4a)가 치합되는 구성은 동일하다.

그러나, 본 발명은 상기 랙바(3)의 배면에 기어(3b)가 형성되고, 이 기어(3b)에 치합되는 편심기어(9)가 종래의 요크(5)가 설치되던 기어박스(2)의 후부에 내장되는 것에 특징이 있다.

상기 편심기어(9)는 원통형의 기어로서 몸체를 편심 관통하여 고정된 축(9a)에 의해 기어박스(2)에 회전가능하게 설치되며, 상기 랙바(3)의 배면에 형성된 기어(3b)에 치합되는 치형(9b)은 몸체의 외주면 중간부분에 형성된다.

상기 축(9a)은 전술한 바와 같이 편심기어(9)의 기하학적 중심(C_g)에서 소정 거리 벗어나 편심된 위치(실제의 중심 = C_r)에 관통고정되어 있으며, 축(9a)의 상단과 하단은 기어박스(2)에 형성된 고정홀(2a)에 삽입되어 있다.

또한, 랙바(3)의 배면에 형성된 기어(3b)와 편심기어(9) 치형(9b)의 기어비는 1:1로서, 도시된 바와 같이, 편심기어(9)는 직진 주행시 반경의 길이가 짧은 단경부가 치합되고, 좌 또는 우 방향으로 조향할때는 조향각도에 따라 점차 장경부가 치합되어진다. 즉, 어느 방향이든 최대로 조향되었을 때 가장 길이가 긴 부분이 치합되도록 되어 있으며, 단, 조향 방향에 따라 편심기어(9)의 회전방향은 달라진다.

따라서, 차량 직진 상태에서는 편심기어(9)의 단경부가 랙바(3)의 기어(3b)에 치합되어 있고, 이때 상기 스프링(6)의 복원력이 가압판(10)을 통해 편심기어(9)로 전달되어 이 편심기어(9)에 의해 랙바(3)가 밀려져 랙바(3)의 전면 랙기어(3a)와 피니언기어(4a)가 치합상태를 유지하게 된다.

반면, 어느 한쪽 방향으로 조향하게 되면, 그 조향 각도에 비례하여 편심기어(9)가 회전하면서 장경부가 랙바(3)의 기어이(3b)에 치합되게 되며, 그 길이가 늘어나는 만큼 강한 힘으로 랙바(3)를 밀게 되므로 랙기어(3a)와 피니언기어(4a)의 결합이 견고해져 진동발생이 억제되어진다.

한편, 상기와 같은 작동이 이루어짐에 있어서, 상기 축(9a)이 기어박스(2)에 완전히 고정되어 있으면(전후방향으로의 이동이 없는 상태로서, 회전은 당연히 가능하다.) 편심기어(9)의 치합상태가 단경부에서 장경부로 갑자기 변화할 때 또는 차륜쪽으로부터 랙기어를 통해 강력한 충격이 전달될 때 과도한 힘을 받아 파손될 수 있으므로 상기 고정홀(2a)을 전후방향으로 소량 확장하여 편심기어(9)가 전후방향으로 약간의 이동할 수 있도록 하고, 이를 스프링(6)으로 지지하면 부품들에 과도한 하중이 집중되는 것을 방지하여 파손을 막을 수 있게 된다.

한편, 상기 스프링(6)과 편심기어(9)의 사이에는 가압판(10)이 위치되는데, 상기 편심기어(9)의 치형(9b)이 형성되지 않은 외주면의 상,하부분은 지름이 축소되어 단차진 형상의 가이드면(9c)이 형성되며, 이 가이드면(9c)에 상기 가압판(10)의 상하 절곡단이 접촉되어 편심기어(9)는 가압판(10)에 의해 밀려지는 상태에서도 회전할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 상기 스프링(6)의 뒤쪽으로는 스프링시트(7)가 위치되며, 스프링시트(7)의 삽입후 기어박스(2)의 삽입구 입구에 너트(8)를 체결함으로써 내장된 부품들의 이탈이 방지되도록 하고 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 조향각 증가에 따라 랙바의 이동량이 증가함에 비례하여 편심기어의 치합위치가 변경되어 점점 강하게 랙바를 가압해줄 수 있게 됨으로써 주행 중 조향시 랙바에 진동이 발생하는 것이 억제되고, 발생된 진동이 감소되며, 진동발생에 의한 소음의 발생이 억제되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 스티어링 기어박스의 구성도,

도 2는 종래 스티어링 기어박스 랙바 지지구조의 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 스티어링 기어박스 랙바 지지구조의 단면도,

도 4는 도 3의 개략 평면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 파워실린더, 2 : 기어박스,

2a : 고정홀, 3 : 랙바,

3a : 랙기어, 3b : 기어,

4 : 피니언 어셈블리, 4a : 피니언기어,

5 : 요크, 6 : 스프링,

7 : 스프링시트, 8 : 너트,

9 : 편심기어, 9a : 축,

9b : 치형, 9c : 가이드면,

10 : 가압판.

Claims (3)

1. 피니언기어(4a)에 치합되는 랙기어(3a)가 전면에 형성되고 배면에도 기어(3b)가 형성된 랙바(3)와, 편심된 축(9a)이 기어박스(2)에 형성된 고정홀(2a)에 삽입고정되고 상기 랙바(3) 배면의 기어(3b)에 치합되되 직진 상태에서는 단경부가 치합되며 조향각이 증가함에 따라 장경부가 치합되는 편심기어(9)를 포함하여 이루어지는 자동차 스티어링 기어박스의 랙바 지지구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고정홀(2a)이 전후방향으로 확장성형되고, 상기 편심기어(9)의 후방에 이 편심기어(9)가 접촉상태에서 회전할 수 있도록 된 가압판(10)과, 이 가압판(10)을 밀어주는 스프링(6)과, 이 스프링(6)을 지지하는 스프링시트(7)가 구비되고, 이들이 삽입된 기어박스(2)의 삽입구에 너트(8)가 체결되는 것을 특징으로 하는 자동차 스티어링 기어박스의 랙바 지지구조.
3. 제 2항에 있어서, 상기 편심기어(9)의 상,하부에 지름이 축소되어 단차진 가이드면(9c)이 형성되며, 이 가이드면(9c)에 상기 가압판(10)의 상하 절곡단에 접촉되는 것을 특징으로 하는 자동차 스티어링 기어박스의 랙바 지지구조.