KR101045632B1 - 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조 - Google Patents

동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조에 관한 것이다.
본 발명은 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조에 있어서, 일면에 랙 기어가 형성되며 양측 단부에 결합홈이 형성된 랙바; 일측에 단턱부가 형성되고 상기 단턱부의 선단부에 돌출 형성되어 상기 결합홈에 삽입되는 돌출봉이 형성된 이너볼 조인트; 상기 이너볼 조인트의 상기 단턱부 양 끝단에 각각 구비되되 링 형상을 취하는 복수개의 절연 부재; 및 상기 랙바의 상기 결합홈과 상기 이너볼 조인트의 상기 돌출봉의 접합부를 저항 용접으로 결합하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조를 제공한다.
본 발명에 의하면, 랙바와 이너볼 조인트를 프로젝션 용접으로 결합함으로써, 랙바와 이너볼 조인트 간의 풀림을 방지함은 물론, 제작 및 조립을 단순화시켜 생산 비용을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
랙바, 이너볼 조인트, 절연, 용접, 프로젝션 용접

Description

동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조{Coupling Structure for Rak Bar and Inner Ball Joint of Power Steering Apparatus}
도 1은 종래 기술에 따른 동력 보조 조향장치의 측단면도,
도 2는 종래 기술에 따른 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합된 상태를 나타낸 결합 단면도,
도 3a는 본 발명에 따른 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합된 상태를 나타낸 결합 단면도,
도 3b는 도 3a의 "A" 부 확대 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
300: 랙바 302: 결합홈
310: 볼 320: 이너볼 조인트
322: 돌출봉 324: 시트
326: 볼 하우징 328: 단턱부
340: 절연 부재 342: 제 1 절연 부재
344: 제 2 절연 부재 C: 접합부
D: 비접합부 W: 저항 용접
본 발명은 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 랙바와 이너볼 조인트를 프로젝션 용접으로 결합함으로써, 랙바와 이너볼 조인트 간의 풀림을 방지함은 물론 랙바와 이너볼 조인트의 제작 및 조립을 단순화시켜 생산 비용을 저감시킬 수 있는 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 조향장치는 운전자가 직접 조향 조작을 하여 그 조작력을 각 기구로 전달하는 조향휠과 조향축 및 컬럼 등으로 이루어진 조작 기구, 조향축의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 조작 기구의 운동 방향을 바꾸어 링크 기구에 전달하는 기어 기구 및 기어 기구의 움직임을 바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계 위치를 올바르게 유지하기 위해 피트먼 암과 드래그 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 구성된 링크 기구를 포함하여 구성된다.
도 1은 종래 기술에 따른 동력 보조 조향장치의 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 조향휠(미도시)이 장착되어 있는 조향축(미도시)의 하단부에 설치되어 조향시 작동유의 유동 방향을 제어하는 유압제어 밸브(110), 랙-피니언 기어부(120)가 구비된 기어박스(150), 유압제어 밸브(110)를 통해 공급되는 유압으로 바퀴를 조절하는 타이로드(160)에 작용력을 인가하는 랙 하우징(140)을 포함하여 구성된다.
여기서, 기어박스(150)는 피니언축(122)에 형성되어 있는 피니언 기어부(124)와 랙바(130)의 외주면 일측에 형성되어 있는 랙 기어부(126)가 서로 맞물 려서 형성되는 랙-피니언 기어부(120), 랙 하우징(140)의 양측으로 연장되어 타이로드(160)와 연결되는 랙바(130), 내부에 랙바(130)가 구비되며 유압 관로를 통해 공급되는 작동유에 따라 압력실에서 좌우로 이동하는 피스톤이 설치되는 랙 하우징(140)을 포함하여 구성된다.
또한, 랙바(130)는 랙 하우징(140)에 의해 보호되며, 그 양단은 이너볼 조인트(170)를 통해 타이로드(160)와 결합되고 랙바(130)와 이너볼 조인트(170)의 결합부는 벨로우즈(180)에 의해 보호되는 구조로 되어있다.
도 2는 종래 기술에 따른 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합된 상태를 나타낸 결합 단면도이다. 도시된 바와 같이, 이너볼 조인트(170)의 일측에는 랙바(130)의 단부 내측에 형성된 결합홈(132)에 삽입되어 볼트 결합이 될 수 있도록 외주면에 볼트가 형성된 볼트부(172)가 마련되고, 결합홈(132)과 볼트부(172)에 의해 밀착되는 랙바(130)의 선단과 이너볼 조인트(170)의 사이에는 탭 와셔(200)가 설치된다.
탭 와셔(200)는 중공의 원판으로서 일측은 랙바(130)의 결합홈(132) 외주면에 삽입될 수 있도록 절곡 형성된 고정편(210)이 형성되고, 타측은 이너볼 조인트(170)의 단턱부(174)를 감쌀 수 있도록 형성된다. 즉, 랙바(130)와 이너볼 조인트(170)는 나사산이 가공된 결합홈(132)과 볼트부(172)에 의해 결합되고, 결합된 랙바(130)와 이너볼 조인트(170)가 풀리는 것을 방지할 수 있도록 랙바(130)와 이너볼 조인트(170) 사이에 탭 와셔(200)가 설치되는 것이다.
하지만, 시간이 지남에 따라 랙바(130)와 이너볼 조인트(170) 사이에 설치된 탭 와셔(200)의 힘이 미약해져 랙바(130)와 이너볼 조인트(170)를 지지하는 지지력이 떨어지면서 랙바(130)와 이너볼 조인트(170)가 풀리게 되는 문제점이 있었다.
또한, 랙바(130)와 이너볼 조인트(170)를 견고히 결합시키기 위해 탭 와셔(200)가 추가적으로 필요하고, 이들을 결합하는 공정이 필요하므로, 제작 및 조립이 복잡해지고, 생산비용이 증대되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 랙바와 이너볼 조인트를 프로젝션 용접으로 결합함으로써, 랙바와 이너볼 조인트 간의 풀림을 방지함은 물론 랙바와 이너볼 조인트의 제작 및 조립을 단순화시켜 생산 비용을 저감시키는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조에 있어서, 일면에 랙 기어가 형성되며 양측 단부에 결합홈이 형성된 랙바; 일측에 단턱부가 형성되고 상기 단턱부의 선단부에 돌출 형성되어 상기 결합홈에 삽입되는 돌출봉이 형성된 이너볼 조인트; 상기 이너볼 조인트의 상기 단턱부 양 끝단에 각각 구비되되 링 형상을 취하는 복수개의 절연 부재; 및 상기 랙바의 상기 결합홈과 상기 이너볼 조인트의 상기 돌출봉의 접합부를 저항 용접으로 결합하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3a는 본 발명에 따른 랙바와 이너볼 조인트의 결합된 상태를 나타낸 결합 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 "A" 부 확대 단면도이다. 도시된 바와 같이, 랙 하우징(140)의 내부에 구비되어 좌측 및 우측으로 슬라이딩이 가능하도록 설치되는 랙바(300), 일측이 타이로드(160)와 연결되며 타측이 랙바(300)와 저항 용접(W)으로 결합되는 이너볼 조인트(320) 및 이너볼 조인트(320)와 랙바(300) 사이에 구비되는 절연 부재(340)를 포함하여 구성된다.
랙바(300)는 길게 형성되는 원봉 형태의 장축으로 일면에 랙 기어가 형성되어 피니언 기어와 치합되며 양측 선단부에는 이너볼 조인트(320)가 삽입될 수 있도록 결합홈(302)이 형성된다. 여기서, 결합홈(302)은 랙바(300)의 양측 선단부에 내측으로 형성되되 랙바(300)와 이너볼 조인트(320)에 형성되는 돌출봉(322)이 삽입되어 용접이 가능하도록 매끈하게 형성된다. 또한, 돌출봉(322)과의 결합시 용접면을 증가시켜 용접이 보다 원활하게 진행될 수 있도록 다각형의 형상을 취하여도 무방하나 랙바(300)와 이너볼 조인트(320)의 조립 과정이 자동 조립의 과정으로 진행된다면 원형의 형상을 취함이 바람직하다. 하지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
이너볼 조인트(320)는 일면이 개구되어 타이로드의 일측 선단에 형성되는 볼(310)을 내부에 삽입하여 감쌀 수 있도록 시트(324)가 내장되는 볼 하우징(326), 타이로드와 대향되게 위치하며 볼 하우징(326)의 선단부에 형성되어 랙바(300)의 결합홈(302)에 삽입되는 돌출봉(322)이 형성되고 돌출봉(322)과 볼 하우징(326) 사이에는 돌출봉(322)과 함께 결합홈(302)에 삽입되는 단턱부(328)가 형성된다. 이와 같은 이너볼 조인트(320)의 돌출봉(322), 볼 하우징(326) 및 단턱부(328)는 일체로 형성됨이 바람직하다.
여기서, 돌출봉(322)은 랙바(300)의 결합홈(302)에 삽입되어 용접 등으로 결합될 수 있도록 매끈하게 형성되며 결합홈(302)의 형상과 동일한 형상을 취함이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 구성된 랙바(300)와 이너볼 조인트(320)는 저항 용접(W)을 통해 결합된다. 여기서, 저항 용접(W)이란, 모든 경우에 저항 발열을 이용하여 용접하는 기법으로 용접재에 압력을 가한 상태에서 큰 전류를 흘려주어 금속끼리의 접촉면에서 생기는 접촉 저항과 금속의 고유 저항에 의해 열을 얻게 되고, 이로 인하여 금속이 가열 또는 용융을 하게 되면 가해진 압력에 의하여 접합이 이루어지도록 하는 공법을 말하는 것이다.
또한, 랙바(300)와 이너볼 조인트(320)의 결합시 스폿 용접(Spot Welding), 프로젝션 용접(Projection Welding) 등 다양한 저항 용접(W)을 통해 결합할 수 있으나 프로젝션 용접을 사용하여 결합함이 바람직하다. 하지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 여기서, 프로젝션 용접(Projection Welding)이란 용접 개소에서의 주울(Joule) 발열을 이용하여 접합면을 용융 또는 고온 상태까지 도달하도록 하여 가 압, 접합하는 방법으로서 한쪽 피용접재에 돌기를 만들고 그 부분을 동일한 전극으로 가압하면서 큰 전류를 흘려서 너깃(Nugget)을 형성시켜 접합하는 공법이다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 결합홈(302)과 돌출봉(322)의 접합부(C)는 접합 면적을 최소화시켜 프로젝션 용접의 강도가 극대화될 수 있도록 랙바(300)와 이너볼 조인트(320)의 접합부(C)의 면적을 결합홈(302)의 끝단부와 돌출봉(322)의 선단부가 접합되는 부분으로 한정함이 바람직하다.
여기서, 접합부(C)의 면적을 최소화하기 위해서는 돌출봉(322)의 외주연 일부를 절연시켜 접합부 내에서 용접이 이루어지도록 돌출봉(322)의 외주연 중간 부분에 공간부를 형성하거나 결합홈의 내부 둘레면의 직경을 달리하여 비접합부(D)를 마련할 수 있을 것이다. 하지만, 접합부(C)의 면적을 최소화시켜 프로젝션 용접의 강도를 극대화시킬 수 있는 방법이라면 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다.
그리고 이너볼 조인트(320)의 단턱부(328)에는 복수개의 절연 부재(340)가 구비된다. 여기서, 절연 부재(340)는 랙바(300)와 이너볼 조인트(320)를 결합할 때 랙바(300)에 형성된 결합홈(302)과 이너볼 조인트(320)에 형성된 돌출봉(322)의 접합부(C)에만 프로젝션 용접이 가능하도록 랙바(300)의 결합홈(302)에 삽입되는 제 1 절연 부재(342) 및 랙바(300)의 선단부와 접촉하는 제 2 절연 부재(344)를 포함하여 구성된다.
제 1 절연 부재(342)는 프로젝션 용접이 결합홈(302)의 내부에서만 이루어질 수 있도록 단턱부(328)의 외주연에 선단부에 구비되어 랙바(300)의 결합홈(302)에 삽입된다. 다시 말해, 이너볼 조인트(320)는 기본적으로 랙바(300)의 축 방향에 대 한 하중과 축 직각방향에 대한 하중을 받는다. 이에 따라 프로젝션 용접이 결합홈(302)의 내부에서만 이루어지도록 결합홈(302)에 돌출봉(322)과 함께 삽입되는 것이다. 이와 같은 제 1 절연 부재(342)의 크기는 결합홈(302)의 크기와 동일하거나 억지 끼움이 가능할 정도의 크기로 제작됨이 바람직하다.
제 2 절연 부재(344)는 랙바(300)의 축 직각방향에 대한 하중을 지지함은 물론 프로젝션 용접이 결합홈(302)의 내부에서만 이루어지도록 구비되는 것으로 단턱부(328)의 외주연 끝단부에 구비되되 랙바(300)의 선단부와 접촉한다. 즉, 제 1 절연 부재(342)는 랙바(300)측에 구비되며 제 2 절연 부재(344)는 이너볼 조인트(320)의 볼 하우징(326)측에 구비되는 것이다. 이와 같은 제 2 절연 부재(344)의 직경은 랙바(300)의 직경과 동일하거나 크게 형성하여도 무방하나 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 절연 부재(340)는 그 재질이 플라스틱 재질로 이루어짐이 바람직하나 랙바(300)와 이너볼 조인트(320)의 결합시 결합홈(302)과 돌출봉(322)의 접합부(C)에 용접될 수 있도록 절연이 가능한 재질이라면 어떠한 재질을 사용하여도 무방하다.
이와 같이 구성된 본 발명은 랙바(300)의 결합홈(302) 및 이너볼 조인트(320)의 돌출봉(322)은 나사산을 가공하여 볼트 체결 등으로 결합을 완료했던 종래의 결합 방법을 결합홈(302)에 이너볼 조인트(320)의 돌출봉(322)을 삽입할 수 있도록 가공하여 결합홈(302)과 돌출봉(322)을 저항 용접(W)으로 결합함으로써, 시간이 지남에 따라 랙바(300)와 이너볼 조인트(320)가 풀리는 것을 방지할 수 있음 은 물론 제작 및 조립이 복잡해지고, 생산비용이 증대되는 문제점을 극복할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 랙바와 이너볼 조인트를 프로젝션 용접으로 결합함으로써, 랙바와 이너볼 조인트 간의 풀림을 방지함은 물론 랙바와 이너볼 조인트의 제작 및 조립을 단순화시켜 생산 비용을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조에 있어서,
    일면에 랙 기어가 형성되며 양측 단부에 결합홈이 형성된 랙바;
    일측에 단턱부가 형성되고 상기 단턱부의 선단부에 돌출 형성되어 상기 결합홈에 삽입되는 돌출봉이 형성된 이너볼 조인트;
    상기 이너볼 조인트의 상기 단턱부 양 끝단에 각각 구비되되 링 형상을 취하는 복수개의 절연 부재; 및
    상기 랙바의 상기 결합홈과 상기 이너볼 조인트의 상기 돌출봉의 접합부를 저항 용접으로 결합하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 부재는
    상기 단턱부의 외주연 선단부에 구비되되 상기 랙바의 상기 결합홈에 삽입되는 제 1 절연 부재; 및
    상기 단턱부의 외주연 단부에 구비되되 상기 랙바의 선단부와 접촉하여 랙바의 축 직각방향의 하중을 지지하는 제 2 절연 부재
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항 용접은 프로젝션 용접으로 결합하는 것을 특징으로 하는 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조.
KR1020060042243A 2006-05-11 2006-05-11 동력 보조 조향장치의 랙바와 이너볼 조인트의 결합 구조 KR101045632B1 (ko)

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KR20030037417A (ko) * 2001-11-05 2003-05-14 주식회사 만도 차량용 스티어링 시스템의 노이즈 방지장치

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