KR101065994B1 - 볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치 - Google Patents

볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은 일측에 랙바를 지지하는 랙바 지지부가 형성되고 타측에는 개구부가 형성되어 있는 서포트 요크; 일측에는 상기 서포트 요크의 개구부에 삽입되는 볼조인트 구부를 구비하고 타측 외주면에는 서포트 요크 하우징과 나사결합할 수 있는 나사산이 형성된 플러그; 및 상기 서포트 요크의 개구부 내면에 배치되는 볼시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 랙바를 지지하는 서포트 요크에 개구부를 형성하고 서포트 요크의 이탈을 방지하는 플러그의 일측에 볼조인트 구부를 형성하여 개구부와 볼조인트 구부를 볼조인트 결합하여 플러그와 서포트 요크를 일체형으로 형성함으로써 서포트 요크의 유격을 감소시킬 수 있고, 랙바로부터 전달되는 역입력하중을 볼조인트 결합에 의해 분산시킴으로써 고하중의 역입력에도 랙바를 안정하게 지지할 수 있다.
또한, 서포트 요크에 형성된 개구부와 플러그에 형성된 볼조인트 구부 사이에 볼시트를 구비함으로써 볼조인트 구부와 개구부의 마모를 방지하고, 진동에 대한 완충작용을 하며 래틀 노이즈(Rattle Noise)의 감소 및 강성을 보강해 주는 효과가 있다.
동력 보조 조향장치, 랙바, 플러그, 볼조인트, 서포트 요크

Description

볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치{Steering Apparatus Having Rack-Bar Supported by Ball-Joint Support York}
도 1은 종래 유압식 동력 보조 조향장치의 컨트롤 밸브 하우징 및 기어 박스의 종단면도; 및
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 볼조인트 서포트 요크가 장착된 동력 보조 조향장치의 종단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 컨트롤 밸브 하우징 105: 조향축
110: 입력축 115: 기어박스
120: 피니언 기어 130: 토션바
135: 고정핀 140: 피니언 샤프트
150: 밸브 바디 160: 리턴 홀
170: 회수 유로 175: 공급 유로
180: 좌측 유로 185: 우측 유로
190: 랙바 191: 서포트 요크
192: 서포트 요크 하우징 193: 스프링
195: 플러그 197: 오링
198: 오링 삽입홈 210: 볼조인트 구부(球部)
220: 본 발명에 의한 플러그 230: 볼시트
240: 본 발명에 의한 서포트 요크 250: 랙바 지지부
260: 개구부(開口部) 270: 나사 머리부
본 발명은 볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 랙바를 지지하는 서포트 요크에 개구부(開口部)를 형성하고 서포트 요크의 이탈을 방지하는 플러그의 일측에 볼조인트 구부(球部)를 형성하여 개구부(開口部)와 볼조인트 구부(球部)를 볼조인트 결합하여 플러그와 서포트 요크를 일체형으로 형성함으로써 서포트 요크의 유격을 감소시킬 수 있고, 랙바로부터 전달되는 역입력하중을 볼조인트 결합에 의해 분산시킴으로써 고하중의 역입력에도 랙바를 안정하게 지지할 수 있으며 서포트 요크에 형성된 개구부(開口部)와 플러그에 형성된 볼조인트 구부(球部) 사이에 볼시트를 구비함으로써 볼조인트 구부(球部)와 개구부(開口部)의 마모를 방지하고, 진동에 대한 완충작용을 하며 래틀 노이즈(Rattle Noise)의 감소 및 강성을 보강해 주는 볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 조향장치는 조향휠의 조향에 따른 조향축의 회전력을 조향장치에 전달하여 운전자가 원하는 방향으로 차량을 선회할 수 있도록 하는 장치 로서, 크게는 전동식 동력 보조 조향장치와 유압식 동력 보조 조향장치로 구분된다.
전동식 동력 보조 조향장치는 차량의 주행 속도에 따라 핸들의 조타력을 조절하는 것으로써 모터의 회전력을 이용해 정차시나 저속시에는 조타력을 가볍게 해 주고, 고속시에는 조타력을 무겁게 하여 고속 주행 안정성을 운전자에게 제공하는 조향장치의 일종이다.
한편, 유압식 동력 보조 조향장치는 엔진의 구동력을 이용해 파워 스티어링 펌프를 구동하고, 파워 스티어링 펌프에서 출력되는 파워 스티어링 오일을 실린더에 선택적으로 주입하여 정차시나 저속시에는 조타력을 가볍게 해 주고, 고속시에는 조타력을 무겁게 하여 고속 주행 안정성을 운전자에게 제공하는 조향장치의 일종이다.
도 1은 종래 유압식 동력 보조 조향장치의 컨트롤 밸브 하우징 및 기어 박스의 종단면도로서, 도 1에서 도시된 바와 같이 기어 박스(115)는 피니언 기어(120)의 회전 운동을 랙바(190)의 직선 운동으로 전환시키는 구조로 되어 있고, 입력축(110)의 내부는 중공 형상으로 일측이 조향축(105)과 연결된다. 토션바(130)의 일측은 입력축(110)의 내부 중공으로 삽입 고정되어 조향축(105)과 연결된 입력축(110)과 연동되고, 타측은 피니언 샤프트(140)와 연결되어 있으며 피니언 샤프트(140)는 랙바(190)와 치합되는 피니언 기어(120)를 형성하고 있다.
운전자가 조향휠을 회전시키면 입력축(110), 토션바(130), 피니언 샤프트(140) 및 피니언 기어(120)가 연동하여 회전하는 구조를 가진다.
토션바(130)는 조향축(105)과 피니언 샤프트(140) 사이에 회전차로 생기는 비틀림을 발생시키는 일종의 스프링으로서, 토션바(130)의 비틀림으로 컨트롤 밸브 하우징(100)의 유로를 변경시키는 기능을 가진다.
입력축(110)의 외주면은 중공 형상의 밸브 바디(150)가 감싸고 있는데, 밸브 바디(150)는 피니언 샤프트(140)와 연동하여 회전한다.
즉, 피니언 샤프트(140), 피니언 기어(120) 및 밸브 바디(150)는 연동하여 회전하는 구조를 가진다.
또한, 밸브 바디(150)의 외주면은 컨트롤 밸브 하우징(100)이 감싸고 있는데, 이 컨트롤 밸브 하우징(100)에는 공급 유로(175), 회수 유로(170), 좌측 유로(180) 및 우측 유로(185)가 형성되어 있다.
운전자가 조향장치를 작동하지 않을 경우에는 공급 유로(175)를 통해서 들어온 파워 스티어링 오일은 입력축(110)에 형성된 8개의 리턴 홀(160)을 통해 회수 유로(170)로 리턴되는데, 리턴 홀(160)의 위치는 밸브 바디(150)가 장착되는 부위에 서로 마주보는 방향으로 직교하도록 4개의 리턴 홀이 가공되고 밸브 바디(150)가 장착되는 부위의 상부 및 하부에 각각 입력축(110)의 중심선을 기준으로 대향하도록 2개의 리턴 홀이 가공된다.
피니언 기어(120)와 치합하는 랙바(190)는 서포트 요크(191)에 의해 후방에서 지지되는데 서포트 요크(191)는 서포트 요크 하우징(192) 내에 장착된다.
플러그(195)와 서포트 요크 하우징(192)은 나사결합되기 때문에 플러그(195)를 서포트 요크 하우징(192) 내로 회전시키면서 인입시키면 플러그(195)가 서포트 요크 하우징(192)에 단단히 고정되어 결국 서포트 요크(191)의 이탈을 방지하게 된다.
플러그(195)와 서포트 요크(191) 사이에는 스프링(193)이 장착되어 스프링의 탄성력에 의해 서포트 요크(191)를 피니언 기어(120) 방향으로 밀어줌으로써 랙바(190)와 피니언 기어(120)가 견고히 치합되어 유격을 보상한다.
서포트 요크(191)의 외주면에는 오링(197)이 장착되어 있어서 수밀성과 기밀성을 향상시킨다.
종래 서포트 요크의 이탈을 방지하는 플러그와 랙바를 지지하는 서포트 요크는 분리형으로 구비되고 서포트 요크와 플러그 사이에 스프링을 구비함으로써 스프링의 탄성력에 의해 서포트 요크를 랙바에 밀착시키는 구조였기 때문에 서포트 요크에 유격이 발생하고, 랙바로부터 전달되는 큰 역입력하중을 적절히 분산시킬 수 없어 충분한 강성을 제공할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 서포트 요크 구조는 차량 외부로부터 과도한 역입력이 작용하는 경우 랙바에 전해진 힘을 서포트 요크와 플러그 사이에 있는 스프링의 힘과 서포트 요크의 외주면에 장착된 오링의 완충력에 의해 지지하도록 하였으나 그 힘이 과도할 경우 래틀 노이즈(Rattle Noise)가 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 랙바를 지지하는 서포트 요크에 개구부(開口部)를 형성하고 서포트 요크의 이탈을 방지하는 플러그의 일측에 볼조인트 구부(球部)를 형성하여 개구부(開口部)와 볼조인트 구부(球部)를 볼조인트 결 합하여 플러그와 서포트 요크를 일체형으로 형성함으로써 서포트 요크의 유격을 감소시킬 수 있고, 랙바로부터 전달되는 역입력하중을 볼조인트 결합에 의해 분산시킴으로써 고하중의 역입력에도 랙바를 안정하게 지지할 수 있으며 서포트 요크에 형성된 개구부(開口部)와 플러그에 형성된 볼조인트 구부(球部) 사이에 볼시트를 구비함으로써 볼조인트 구부(球部)와 개구부(開口部)의 마모를 방지하고, 진동에 대한 완충작용을 하며 래틀 노이즈(Rattle Noise)의 감소 및 강성을 보강해 주는 볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일측에 랙바를 지지하는 랙바 지지부가 형성되고 타측에는 개구부가 형성되어 있는 서포트 요크; 일측에는 상기 서포트 요크의 개구부에 삽입되는 볼조인트 구부를 구비하고 타측 외주면에는 서포트 요크 하우징과 나사결합할 수 있는 나사산이 형성된 플러그; 및 상기 서포트 요크의 개구부 내면에 배치되는 볼시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 볼조인트 서포트 요크가 장착된 동력 보조 조향장치의 종단면도로서, 도 2에서 도시된 바와 같이 본 발명은 일측에 랙바(190)를 지지하는 랙바 지지부(250)가 형성되어 있고 타측에는 개구부(260)가 형성되어 있는 본 발명에 의한 서포트 요크(240: 이하 "서포트 요크"라 한다.), 일측에 서포트 요크(240)의 개구부(260)에 삽입되는 볼조인트 구부(210)가 구비되고 타측 외주면에는 서포트 요크 하우징(192)과 나사결합할 수 있는 나사산이 형성된 본 발명에 의한 플러그(220: 이하 "플러그"라 한다.), 서포트 요크(240)의 개구부(260) 내면에 배치되는 볼시트(230)를 포함하여 구성되며, 추가로 서포트 요크(240)의 외주면에 형성된 하나 이상의 오링 삽입홈(198)에 삽입되는 하나 이상의 오링(197)을 포함할 수 있다.
서포트 요크(240)는 원통형상으로써 일측에는 랙바(190)에 형성된 기어의 반대쪽 라운딩면과 맞닿아 랙바(190)를 후방에서 지지할 수 있도록 랙바(190)의 라운딩면에 대응하여 움푹 파인 랙바 지지부(250)가 형성되어 있고 타측에는 플러그(220)에 형성되어 있는 볼조인트 구부(球部: 210)와 결합하는 개구부(開口部: 260)가 형성되어 있다.
추가적으로 서포트 요크(240)의 외주면에는 하나 이상의 오링 삽입홈(198)이 형성되고 그 오링 삽입홈(198)에 하나 이상의 오링(197)이 삽입되어 있어 수밀성과 기밀성을 향상시키고 진동이나 하중을 흡수하는 역할을 한다.
서포트 요크(240)에 형성되어 있는 개구부(開口部: 260)는 플러그(220)에 형 성되어 있는 볼조인트 구부(球部: 210)와 볼조인트 결합될 수 있도록 볼조인트 구부(球部: 210)를 감싸는 형태로써 일방향이 개방된 구형상이다.
플러그(220)의 일측에는 볼조인트 구부(球部: 210)가 형성되어 있고 타측에는 나사머리부(270)가 형성되어 있으며 플러그(220)의 외주면에는 서포트 요크 하우징(192)과 나사결합할 수 있는 나사산이 형성되어 있어서 나사머리부(270)를 체결공구 등으로 회전시키면 나사머리부(270)와 일체로 형성되어 있는 플러그(220)가 함께 회전하게 되므로 결국 플러그(220)와 서포트 요크 하우징(192)는 나사결합하게 된다.
볼시트(230)는 서포트 요크(240)에 형성되어 있는 개구부(開口部: 260) 내면에 배치되어 플러그(220)에 형성되어 있는 볼조인트 구부(球部: 210)와의 사이에 적절한 마찰력을 제공하고 볼조인트 구부(球部: 210) 및 개구부(開口部: 260)의 마모 방지, 완충작용, 강성보강의 역할을 한다.
볼시트(230)는 볼조인트 구부(球部: 210)와 개구부(開口部: 260) 사이에 적절한 마찰력을 제공하고 볼조인트 구부(球部: 210) 및 개구부(開口部: 260)의 마모 방지, 완충작용, 강성보강 등을 위해 강화플라스틱으로 제작되는 것이 바람직할 것이나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
서포트 요크(240)와 플러그(220)를 장착하는 과정을 설명하면 먼저 강화플라스틱 등으로 사출성형하여 만든 볼시트(230)에 그리스 등 윤활재를 바른 후 플러그(220)에 형성되어 있는 볼조인트 구부(球部: 210)에 결합시킨다.
이것을 서포트 요크(240)에 형성되어 있는 개구부(開口部: 260)에 프레스 코 킹하여 서포트 요크(250), 볼시트(230) 및 플러그(220)를 일체로 결합한 후 서포트 요크 하우징(192) 내로 인입시킨다.
이 때 플러그(220)를 회전시키면서 서포트 요크 하우징(192) 내로 인입시켜 플러그(220)의 외주면에 형성된 나사산과 서포트 요크 하우징(192)의 내주면에 형성된 나사산이 나사결합하게 함으로써 플러그(220)가 서포트 요크 하우징(192) 내에 단단히 고정되게 된다.
플러그(220)가 회전하면서 서포트 요크 하우징(192) 내로 인입되어도 볼조인트 구부(球部: 210)와 개구부(開口部: 260)는 볼조인트 결합되어 있으므로 서포트 요크(240)가 회전하지는 않게 된다.
서포트 요크(240)의 일측에 형성되어 있는 랙바 지지부(250)가 랙바(190)에 적절한 지지력을 제공할 수 있는 위치까지 플러그(220)를 전진시킨 상태에서 플러그(220)를 고정시키면 서포트 요크(240)는 일정한 지지력을 랙바(190)에 제공하게 되고 더불어 볼시트(230)가 완충작용 등을 하게 되어 래틀 노이즈(Rattle Noise) 등을 저감시키고 랙바로부터 전달되는 역입력하중에 대해서 고강성을 유지할 수 있게 되는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 보호범위는 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, 랙바를 지지하는 서포트 요크에 개구부를 형성하고 서포트 요크의 이탈을 방지하는 플러그의 일측에 볼조인트 구부를 형성하여 개구부와 볼조인트 구부를 볼조인트 결합하여 플러그와 서포트 요크를 일체형으로 형성함으로써 서포트 요크의 유격을 감소시킬 수 있고, 랙바로부터 전달되는 역입력하중을 볼조인트 결합에 의해 분산시킴으로써 고하중의 역입력에도 랙바를 안정하게 지지할 수 있다.
또한, 서포트 요크에 형성된 개구부와 플러그에 형성된 볼조인트 구부 사이에 볼시트를 구비함으로써 볼조인트 구부와 개구부의 마모를 방지하고, 진동에 대한 완충작용을 하며 래틀 노이즈(Rattle Noise)의 감소 및 강성을 보강해 주는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 일측에 랙바를 지지하는 랙바 지지부가 형성되고 타측에는 개구부가 형성되어 있는 서포트 요크;
    일측에는 상기 서포트 요크의 개구부에 삽입되는 볼조인트 구부를 구비하고 타측 외주면에는 서포트 요크 하우징과 나사결합할 수 있는 나사산이 형성된 플러그; 및
    상기 서포트 요크의 개구부 내면에 배치되는 볼시트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 요크의 외주면에 형성된 하나 이상의 오링 삽입홈에 삽입되는 하나 이상의 오링을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치.
KR1020070022065A 2007-03-06 2007-03-06 볼조인트 서포트 요크로 지지되는 랙바를 구비한 조향장치 KR101065994B1 (ko)

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JPH0867259A (ja) * 1994-08-29 1996-03-12 Koyo Seiko Co Ltd ラックの支持装置
KR20000046608A (ko) * 1998-12-31 2000-07-25 밍 루 차량용 조향장치의 인너볼 조인트
JP2006290310A (ja) 2005-04-15 2006-10-26 Showa Corp ラックアンドピニオン式ステアリング装置

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