KR100795045B1 - 차량용 조향장치의 기어박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 조향장치의 기어박스에 관한 것으로서, 그 목적은 중립감이 좋은 초기상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 섹터축에 형성된 섹터기어와 랙피스톤에 형성된 랙기어 사이를 밀착시키는 유격보상수단을 구비한 차량용 조향장치의 기어박스를 제공하는 것이며, 하우징(10)의 내부에 회전 가능하도록 마련되며 외부 일측에는 랙기어(41)가 형성된 랙피스톤(40)과, 상기 랙피스톤(40)과 교차하도록 배치되며 외부 일측에는 상기 랙기어(41)와 경사지게 이물림되도록 섹터기어(51)가 형성된 섹터축(50)과, 상기 섹터축(50)을 축방향으로 이동시켜 상기 랙기어(41)와 섹터기어(51) 사이의 간극을 조절할 수 있도록 상기 하우징(10)의 일측에 조절스크류(60)와, 상기 섹터기어(51)와 랙기어(41) 사이의 유격을 보상해줄 수 있도록 상기 섹터축(50)과 랙피스톤(40)을 상기 섹터축(50)의 축방향으로 밀어주어 그 사이의 밀착상태를 유지시키는 유격보상수단이 구비되는 구성이다.

섹터축, 섹터기어, 랙피스톤, 랙기어, 유격보상수단

Description

차량용 조향장치의 기어박스{GEAR BOX OF STEERING SYSTEM FOR VEHICLE}

도 1은 종래 차량용 조향장치의 기어박스를 보인 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 기어박스를 보인 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예를 보인 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10:하우징 20:입력축

30:볼스크류 40:랙피스톤

41:랙기어 50:섹터축

51:섹터기어 60:조절스크류

80:섹터축조절부 81:설치홈

82:스프링 90:랙피스톤조절부

91:설치홀 93:가압봉

95:커버 96:스프링

본 발명은 차량용 조향장치의 기어박스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중립감이 좋은 초기상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 섹터축에 형성된 섹터기어와 랙피스톤에 형성된 랙기어 사이를 밀착시키는 유격보상수단을 구비한 차량용 조향장치의 기어박스에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 조향장치는 차량의 진행 방향을 변경하기 위한 것으로서, 운전석에 마련된 조향핸들과, 그 하측에 마련되는 조향축, 그리고 이 조향축과 연결되어 회전력을 감속함과 동시에 동력전달방향을 전환하는 기어박스 등을 구비하여 마련된다.

한편, 기어박스는 워엄섹터형, 워엄섹터롤러형, 볼앤너트형, 랙앤피니언형 등이 있고, 이에 링크기구를 개재하여 조향핸들의 회전력을 조향륜으로 전달하며, 조작력 경감을 위해 유압력을 발생시키는 유압발생장치를 추가로 구비하여 마련된다.

도 1은 볼앤너트형 기어박스를 보인 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 하우징(1)의 내부 일측에는 회전 가능하도록 입력축(2)이 마련되고, 이 입력축(2)의 외측으로는 이와 함께 연동되도록 볼스크류(3)가 마련된다.

그리고, 볼스크류(3)의 외측으로는 그 사이에 볼을 개재하여 축방향으로 슬라이딩 동작되도록 랙피스톤(4)이 마련되고, 이 랙피스톤(4)의 일측 외부면에는 랙기어(4a)가 형성된다.

또, 랙기어(4a)에는 이와 이물림될 수 있도록 일측에 섹터기어(5a)가 형성된 섹터축(5)이 랙피스톤(4)과 교축되도록 배치되며, 이때, 랙기어(4a)와 섹터기어(5a)는 소정의 각도로 기울어져 설치된다.

아울러, 섹터축(5)의 선단에는 피트먼암(6)이 마련되며, 이 피트먼암(6)은 링크(미도시)를 통해 조향륜(미도시)을 동작시키게 된다.

한편, 랙기어(4a)와 섹터기어(5a)의 이물림을 조정할 수 있도록 섹터축(5)의 선단에는 조절스크류(7)가 마련되고, 하우징(1)에는 이 조절스크류(7)가 나사결합되는 조절공(1a)이 마련된다.

이로써, 종래의 기어박스는, 장기간 사용으로 인해 랙기어(4a)와 섹터기어(5a)가 마모되어 그 사이에 유격이 발생될 때, 조절스크류(7)를 회전시킴으로써, 그 사이의 간극을 조정하게 된다.

또한, 종래에는 중립감을 위하여, 센터측의 토크관리를 양 사이드측에 비하여 크게 관리하는데, 이때 양 사이드의 토크는 예압(Pre Load)이라 하고, 센터의 토크값을 총합토크라 하며, 이는 예압의 값에 기어부분의 치압값이 더해진 것이다.

그러나, 이러한 종래 차량용 조향장치의 기어박스는, 랙기어와 섹터기어의 마모 후 부터 간극조정 이전 까지는 유격이 발생되므로, 그 사이의 동력전달이 불안정해지고, 조향감이 저하되며, 소음 및 진동이 발생되어 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 중립감이 좋은 초기상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 섹터축에 형성된 섹터기어와 랙피스톤에 형성된 랙기어 사이를 밀착시키는 유격보상수단을 구비한 차량용 조향장치의 기어박스를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 조향장치의 기어박스는, 하우징의 내부에 회전 가능하도록 마련되며 외부 일측에는 랙기어가 형성된 랙피스톤과, 상기 랙피스톤과 교차하도록 배치되며 외부 일측에는 상기 랙기어와 경사지게 이물림되도록 섹터기어가 형성된 섹터축과, 상기 섹터축을 축방향으로 이동시켜 상기 랙기어와 섹터기어 사이의 간극을 조절할 수 있도록 상기 하우징의 일측에 조절스크류가 구비된 차량용 조향장치의 기어박스에 있어서, 상기 섹터기어와 랙기어 사이의 유격을 보상해줄 수 있도록 상기 섹터축과 랙피스톤을 상기 섹터축의 축방향으로 밀어주어 그 사이의 밀착상태를 유지시키는 유격보상수단이 마련된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 기어박스에 대한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 기어박스를 보인 단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 기어박스의 외형을 이루며 내부에는 각종 부품의 설치공간과 실린더 및 유로가 형성된 하우징(10)이 마련된다.

그리고, 하우징(10)의 내부 일측에는 운전자가 발생시킨 조향력을 전달받아 회전되도록 입력축(20)이 마련되고, 이 입력축(20)의 외측으로는 이와 함께 연동되도록 볼스크류(30)가 설치된다.

또, 볼스크류(30)의 외측으로는 그 사이에 볼을 개재하여 축방향으로 슬라이딩 동작될 수 있도록 랙피스톤(40)이 마련되고, 이 랙피스톤(40)의 일측 외부면에 는 랙기어(41)가 형성된다.

아울러, 하우징(10)에는 랙피스톤(40)과 교축되도록 배치되며 중간단에 랙기어(41)와 이물림될 수 있도록 섹터기어(51)가 형성된 섹터축(50)이 설치된다.

이때, 섹터기어(51)는 섹터축(50)의 축중심을 기준으로 일측으로 소정각도(6°정도) 기울어져 형성되고, 랙기어(41)는 기울어지지 않은 상태로 형성되므로, 랙피스톤(40)은 기울어진 섹터기어(51)와 치합되는 랙기어(41)에 의해 반경방향으로 회전된 상태에서 설치가 된다.

즉, 랙기어(41)와 섹터기어(51)는 섹터축(50)이 축방향으로 이동될 때 그 사이의 밀착정도가 조절될 수 있도록 소정의 각도로 기울어져 설치된 것이다.

또, 이러한 조향장치에서는, 서로 이물림되는 랙기어(41) 및 섹터기어(51)가 마모된 경우나, 랙피스톤(40)과 섹터축(50)을 조립할 때 랙기어(41)와 섹터기어(51)의 이물림을 조정하게 된다.

즉, 섹터축(50)을 축방향으로 이동시켜 랙기어(41)와 섹터기어(51) 사이의 간극을 적절히 조정하기 위해 섹터축(50)의 선단에는 조절스크류(60)가 마련되고, 하우징(10)에는 조절스크류(60)가 외부로 연장될 수 있도록 조절공(11)이 마련된다.

이때, 조절스크류(60)와 조절공(11)은 외부면과 내부면에 나사가 형성되어 서로 나사결합된다.

한편, 본 발명에서는 중립감이 좋은 초기상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 섹터축(50)에 형성된 섹터기어(51)와 랙피스톤(40)에 형성된 랙기어(41) 사이를 탄성지지하는 유격보상수단을 마련한다.

이 유격보상수단은 기어박스의 장기간 사용으로 인해 랙기어(41)와 섹터기어(51)가 마모되어 그 사이에 유격이 발생될 때, 자체적인 탄성력으로 인해 조절스크류(60)와 섹터축(50) 사이를 확장시킴으로써, 랙기어(41)와 섹터기어(51)가 밀착되어 원활한 동력전달을 이룰 수 있도록 해주게 된다.

즉, 유격보상수단은, 조절스크류(60)를 사용하여 랙기어(41)와 섹터기어(51)의 간극을 조정하기 전에, 자체적인 탄성력으로 그 사이의 유격을 보상해줄 수 있도록 마련되는 것이다.

이러한 유격보상수단은 다양한 형상의 탄성체로 마련될 수 있는데, 본 발명의 일실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 섹터축(50)과 조절스크류(60)의 사이에 스프링(82)을 구비한 섹터축조절부(80)를 마련하여 그 사이의 유격을 보상해주게된다.

이 섹터축조절부(80)는 조절스크류(60)의 하단과 섹터축(50)의 상단 사이를 확장시킬 수 있도록 마련되는 것으로서, 그 사이에 배치되는 스프링(82)과, 이 스프링(82)이 삽입 설치될 수 있도록 섹터축(50)의 상단에 형성된 설치홈(81)으로 구비된다.

즉, 섹터축(50)에 일체로 형성되는 설치홈(81) 사이에 스프링(82)이 설치되어 그 사이를 확장시킴으로써 섹터축(50)이 항상 하향으로 탄성지지되어 그 중간단에 경사지게 형성된 섹터기어(51)가 랙기어(41)와의 밀착상태를 유지하고, 유격발생시에는 스프링(82)의 탄성력에 의해 섹터축(50)이 하향 이동되어 유격이 보상되 는 것이다.

또한, 도 3은 본 발명에 따른 다른 실시예를 보인 도면으로서, 동일부분에 대해서는 동일명칭과 동일부호를 사용하여 설명한다. 이에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서의 유격보상수단은 랙피스톤(40)을 섹터축(50)의 축방향으로 탄성지지하여 랙기어(41)와 섹터기어(51) 사이의 밀착상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 랙피스톤조절부(90)가 마련되는 것이다.

이 랙피스톤조절부(90)는 섹터축(50)의 축방향으로 조절스크류(60)와 반대되는 측의 하우징(10)에 관통 형성된 설치홀(91)과, 이 설치홀(91)에 삽입되어 축방향으로 전진할 수 있도록 마련된 가압봉(93)과, 설치홀(91)을 폐쇄할 수 있도록 마련된 커버(95)와, 이 커버(95)와 가압봉(93) 사이에 압착 설치되어 탄성력을 발생시키는 스프링(96)을 구비하여 마련된다.

이때 설치홀(91)의 내부면과 커버(95)의 외부면은 나사가 형성되어 서로 나사결합되고, 설치홀(91)의 내부에 삽입되는 가압봉(93)의 일단에는 머리(94)가 형성되며, 이 머리(94)가 걸쳐질 수 있도록 설치홀(91)의 내부측에는 단턱(92)이 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명 차량용 조향장치의 기어박스는, 장기간 사용으로 인해 랙기어(41)와 섹터기어(51)가 마모되어 그 사이에 유격이 발생될 때, 유격보상수단인 섹터축조절부(80)와 랙피스톤조절부(90)에 의해 랙기어(41)와 섹터기어(51)가 유격이 보상된다.

즉, 섹터축조절부(80)에서는 고정된 조절스크류(60)의 지지를 받는 스프링(96)이 이동 가능하게 마련된 섹터축(50)을 밀어 경사진 섹터기어(51)가 랙피스톤(40)과 밀착상태를 유지하도록 한다.

또, 랙피스톤조절부(90)에서는 고정된 커버(95)에 의해 지지되는 스프링(96)이 가압봉(93)을 랙피스톤(40)측으로 밀어 랙기어(41)를 섹터기어(51)측으로 밀착시킴으로써 그 사이의 유격을 보상하게되는 것이다.

한편, 이러한 자체적인 유격보상이 일어난 후 그 사이의 유격이 보다 커질 때는 조절스크류(60)의 상단에 마련된 조절공(11)에 공구를 삽입하여 조절스크류(60)를 회전시킴으로써, 그 사이의 간극을 조정하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 기어박스는, 유격보상수단을 구비함으로 인해 자체적으로 랙기어와 섹터기어 사이의 유격을 보상해줄 수 있게 된다.

즉, 랙기어와 섹터기어의 마모 후 부터 사용자가 직접 조절스크류를 회전시켜 간극조정을 하기 전 까지의 유격을 자체적으로 보상해주므로, 랙기어와 섹터기어 사이의 원활한 동력전달이 이루어지고, 이로 인해 안정적인 중립감 및 조향감을 얻을 수 있음은 물론, 유격으로 인한 소음 및 진동을 방지하여 제품의 신뢰성을 향상시키는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 하우징의 내부에 회전 가능하도록 마련되며 외부 일측에는 랙기어가 형성된 랙피스톤과, 상기 랙피스톤과 교차하도록 배치되며 외부 일측에는 상기 랙기어와 경사지게 이물림되도록 섹터기어가 형성된 섹터축과, 상기 섹터축을 축방향으로 이동시켜 상기 랙기어와 섹터기어 사이의 간극을 조절할 수 있도록 상기 하우징의 일측에 조절스크류가 구비된 차량용 조향장치의 기어박스에 있어서,

   상기 섹터기어와 랙기어 사이의 유격을 보상해줄 수 있도록 상기 섹터축과 랙피스톤을 상기 섹터축의 축방향으로 밀어주어 그 사이의 밀착상태를 유지시키는 유격보상수단이 마련된 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 기어박스.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유격보상수단은, 상기 조절스크류와 마주하는 상기 섹터축의 일측 선단에 형성된 설치홈과, 상기 설치홈의 내부에 압착 설치되어 상기 조절스크류와 섹터축 사이를 확장시키는 스프링으로 구비된 섹터축조절부인 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 기어박스.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 유격보상수단은, 상기 랙피스톤을 상기 섹터축의 축방향으로 밀어줄 수 있도록 마련된 가압봉과, 그 내부에 삽입되는 상기 가압봉의 이동을 안내할 수 있 도록 상기 하우징의 일측에 내외부를 관통 형성한 설치홀과, 상기 설치홀의 외부를 폐쇄할 수 있도록 마련된 커버와, 상기 커버와 가압봉 사이의 상기 설치홀 내부에 설치되어 상기 가압봉을 상기 랙피스톤측으로 밀어주는 스프링으로 구비된 랙피스톤조절부인 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 기어박스.

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