KR101188505B1

KR101188505B1 - 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치

Info

Publication number: KR101188505B1
Application number: KR1020070107771A
Authority: KR
Inventors: 양광호
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2007-10-25
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2012-10-08
Also published as: KR20090041961A

Abstract

본 발명은 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다.

본 발명은 내주면에 나사산과 골이 가공되어 있는 결합부를 구비하는 서포트 요크와, 상기 서포트 요크의 결합부에 체결되는 나사부와 공구홈이 형성되어 있는 머리부를 구비한 컨넥팅 로드와, 상기 컨넥팅 로드가 관통하는 관통홀과 체결홈이 형성되어 있는 요크 플러그를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공한다.

본 발명에 의하면 요크 플러그와 서포트 요크 사이에 미세한 피치의 나사부를 구비한 컨넥팅 로드를 연결함으로써 요크 플러그와 서포트 요크 사이의 유격을 정밀하게 조정할 수 있고 동시에 서포트 요크의 랙바 지지 강성을 보완하여 노이즈를 감소시킬 수 있다.

랙 피니언 방식 조향장치, 서포트 요크, 요크 플러그, 록 너트, 컨넥팅 로드

Description

자동차의 랙 피니언 방식 조향장치{Rack Pinion Type Steering Apparatus for Vehicle}

본 발명은 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 요크 플러그와 서포트 요크 사이에 미세한 피치의 나사부를 구비한 컨넥팅 로드를 연결함으로써 요크 플러그와 서포트 요크 사이의 유격을 정밀하게 조정할 수 있고 동시에 서포트 요크의 랙바 지지 강성을 보완하여 노이즈를 감소시킬 수 있는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로 조향장치는 차량의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 차량의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 차량을 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.

도 1은 일반적인 자동차용 랙 피니언 방식 조향장치의 개략 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 랙 피니언 방식 조향장치는 운전석에 배치되는 조향 휠(100)과 이에 연결된 조향 축(105), 그리고 조향 축을 차체에 고정할 수 있도록 하는 조향 컬럼(103), 조향 축(105)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙 기어(110)와 피니언 기어(120)를 포함하는 기어박스(130), 양 단부에 이너 볼 조인트(135)를 구비한 랙바(140), 이너 볼 조인트(135)의 볼과 일체로 형성된 타이로드(150) 및 타이로드(150)의 끝단에 구비된 아우터 볼 조인트(155)를 포함하여 구성된다.

랙 피니언(Rack and Pinion Gear) 방식의 조향장치의 경우, 랙 기어(110)가 형성된 랙바(140)의 좌우측 단부에는 이너 볼 조인트(135)가 구비되어 있으며, 이너 볼 조인트(135)는 타이로드(150)와 연결되어 있다. 또한, 타이로드(150)는 아우터 볼 조인트(155)와 연결되고 너클(Knuckle, 159)로 힘을 전달하여 타이어(158)를 조향한다.

도 2는 종래의 기어박스의 단면도이다.

종래의 랙 피니언 방식의 기어박스(130)는 피니언 기어(120), 랙바(140), 서포트 요크(260), 스프링(263) 및 요크 플러그(265)를 포함하여 구성된다. 랙 피니언 방식의 기어박스(130)는 전술한 바와 같이 조향 축(미도시)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환되도록 한다.

랙바(140)는 피니언 기어(120)와 치합하여 회전 운동을 직선 운동으로 전환한다. 랙바(140)의 후면에는 랙바(140)와 피니언 기어(120)의 치합이 잘 이루어지도록 랙바(140)를 피니언 기어(120)측으로 지지하는 장치를 구비하고 있다.

랙바(140)를 지지하는 장치는 서포트 요크(260), 스프링(263), 요크 플러그(265)를 포함하여 구성되며, 서포트 요크(260)는 랙바(140)의 후방면인 랙 기어(110)가 형성된 면의 반대 측에 위치하며, 기어박스(130)의 실린더(250)에 삽입되어 랙바(140)와 수직한 전후 방향으로 이동 가능한 구조이다.

서포트 요크(260)의 형상은 실린더(250)에서 전후로 슬라이딩 가능하도록 원통형이며, 랙바(140)와 접하는 전방부는 랙바(140)의 후방면과 밀착할 수 있도록 반원형의 홈을 형성하고 있다.

또한, 랙바(110)와 피니언 기어(120)가 밀착하여 효과적으로 힘을 전달할 수 있도록 서포트 요크(260)의 후방에 스프링(263)을 배치하여 일정한 압력으로 서포트 요크(260)를 밀어주어 랙바(140)와 피니언 기어(120) 사이에 발생하는 유격을 보상해 줄 수 있다.

이와 같은 서포트 요크(260)는 랙바(140)의 후방면과 슬라이딩 마찰을 하게되며, 마찰로 인해 랙바(140)가 마모되거나 소음을 발생하는 것을 방지하기 위해 통상 랙바(140)보다 연성 재질인 플라스틱으로 된 서포트 요크(260)를 사용한다.

스프링(263)은 서포트 요크(260)가 랙바(140)와 밀착되도록 압력을 가하는 기능을 하는데, 일반적으로 코일 스프링이 사용되며, 스프링(263)의 후면에는 요크 플러그(265)가 위치하여 스프링(263)을 지지한다.

요크 플러그(265)는 스프링(263)을 지지하여 서포트 요크(260)에 압력을 가하도록 한다. 요크 플러그(265)에는 통상 나사산과 골을 형성하고 있어 이와 치합하는 나사산과 골이 형성된 기어박스(130)와 록 너트(240)에 결합하도록 되어 있으며, 요크 플러그(260)의 후면에는 렌치가 삽입될 수 있는 홈을 형성하고 있다.

이와 같이 종래의 서포트 요크(260) 조립구조는 나사결합 방식이기 때문에 조립성이 매우 떨어지고, 조립 완료 후 나사 형상의 요크 플러그를 돌리면서 요크의 유격을 조절해야만 하는데 이경우 요크 플러그의 이탈 강도로 인해 나사의 피 치(Pitch)를 1.25 mm 이하로 할 수 없으며, 이에 따라 요크 유격을 정밀하게 조정할 수 없었다. 또한, 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 랙바(140)가 서포트 요크(260)를 역방향으로 강하게 밀 때 서포트 요크(260)가 요크 플러그(265)와 직접 접촉하면서 래틀 노이즈(Rattle Noise)가 발생하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 요크 플러그와 서포트 요크 사이에 컨넥팅 로드를 연결함으로써 요크 플러그와 서포트 요크 사이의 유격을 정밀하게 조정할 수 있고 동시에 서포트 요크의 랙바 지지 강성을 보완하여 노이즈를 감소시킬 수 있는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공하는데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 조향축의 회전력을 직선 운동으로 변환하는 피니언 기어와 랙바; 상기 피니언 기어와 랙바의 치합이 잘 이루어지도록 상기 랙바를 지지하며, 내주면에 나사산과 골이 가공되어 있는 결합부를 구비하는 서포트 요크; 상기 서포트 요크의 결합부에 체결되는 나사부와 공구홈이 형성되어 있는 머리부를 구비한 컨넥팅 로드; 상기 컨넥팅 로드가 관통하는 관통홀과 체결홈이 형성되어 있는 요크 플러그; 상기 서포트 요크와 요크 플러그의 사이에 결합되는 스프링을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 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 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명에 의한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치의 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 서포트 요크(310)는 랙바(140)의 후면에 밀착되어 랙바(140)와 피니언 기어(120)의 치합이 잘 이루어지도록 스프링(263), 컨넥팅 로드(320), 요크 플러그(330)에 의해 지지 되는데, 서포트 요크(310)의 유격을 조정하는 컨넥팅 로드(320)와 치합하도록 내주면에 나사산과 골이 가공되어 있는 결합부(315)가 구비되어 있다.

결합부(315)는 종래 스프링이 장착되는 면에 함몰된 형상으로 형성된 홈의 내주면에 나사 가공하여 형성되는데, 원기둥 형상의 컨넥팅 로드(320)가 삽입되도록 그 형상이 결정되며, 추가적으로 결합부(315)의 나사가공이 끝나는 부위에는 함몰된 형상으로 형성되는 지지홈(313)이 형성될 수 있고, 이 지지홈(313)에는 컨넥팅 로드(320)의 끝단에 형성되는 지지부(323)가 삽입된다.

종래에 서포트 요크 유격을 조정하는 요크 플러그는 요크 플러그의 이탈 강도상 피치(Pitch)의 축소에 한계가 있었으나, 본 발명에 의한 서포트 요크(310)의 결합부(315)에 형성되는 나사산과 골은 컨넥팅 로드(320)의 나사부(325)와 치합되도록 그 피치가 기존의 요크 플러그에 형성되는 나사산의 피치 한계(약 1.25 mm) 보다 작게 형성되어 있어서, 종래에 요크 플러그의 회전으로 서포트 요크의 유격을 조정하는 것에 비하여 보다 더 정밀하게 유격 조정이 가능하게 되는 것이다.

본 발명에서 서포트 요크(310)의 유격을 조정하는 컨넥팅 로드(320)는 크게 머리부(328)와 몸통부(321)로 구분되는데, 머리부(328)에는 컨넥팅 로드(320)를 회전시키면서 서포트 요크(310) 유격을 조정할 수 있도록 공구홈(329)이 형성되어 있고, 몸통부(321)에는 서포트 요크(310)의 결합부(315)와 치합되도록 나사산과 골이 가공되어 있는 나사부(325)가 구비되어 있다.

또한, 추가적으로 컨넥팅 로드 몸통부(321)의 나사부(325)가 끝나는 끝단에는 원기둥 형상으로 돌출된 지지부(323)와, 컨넥팅 로드(320)의 머리부(328)에 환형으로 돌출되어 형성되는 스토퍼 보스(327)가 구비될 수 있는데, 상기 지지부(323)는 서포트 요크(310)에 함몰된 형상으로 형성되는 지지홈(313)에 삽입되어 컨넥팅 로드(320)의 회전시 랙바쪽으로 이동하면서 서포트 요크(310)를 밀어 요크 플러그(330)의 유격을 조정하는 역할을 하게 되고, 상기 스토퍼 보스(327)는 컨넥팅 로드(320)의 회전 및 직진운동에 의한 유격 조정시 더 이상 진행되지 않도록 요크 플러그(330)의 안착면(335)과 맞닿으면서 멈추게 되는 역할을 하게 된다.

서포트 요크(310)의 지지홈(313)과 컨넥팅 로드(320)의 지지부(323) 사이에는 탄성 부재(340)가 삽입되어 면접촉함으로써, 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 랙바(140)가 서포트 요크(310)를 역방향으로 밀면서 발생되는 서포트 요크(310)와 요크 플러그(330)의 직접 접촉에 의한 래틀 노이즈를 없애주게 된다.

다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라서는 서포트 요크(310)의 지지홈(313)과 컨넥팅 로드(320)의 지지부(323)가 없이 바로 컨넥팅 로드(320)의 결합부(315) 끝단과 서포트 요크(310)의 사이에 탄성부재(340)를 삽입하여 구성될 수도 있다.

따라서 본 발명에 의한 요크 플러그(330)의 유격 조정은 종래 요크 플러그(도 2의 265)의 피치보다 작게 형성되는 피치를 구비한 컨넥팅 로드(320)의 회전 및 직진운동에 의해 이루어지게 되는 것이다.

요크 플러그(330)는 전체적으로 종래 기술과 동일하게 요크 플러그(330)의 후면에 렌치가 삽입될 수 있는 체결홈(337)을 구비하고 있고, 외주면에 나사산과 골을 형성하고 있어서 이와 치합하는 나사산과 골이 형성된 기어박스(130)와 록 너트(240)에 결합되도록 되어 있는데, 스프링(263)을 지지하여 서포트 요크(310)에 압력을 가하는 구조를 갖는다.

다만, 본발명에 의한 요크 플러그(330)는 초기 조립시 스프링에 의해 서포트 요크(310)를 랙바쪽으로 지지하면서 체결력을 유지하는 역할을 하고, 서포트 요크(310) 유격의 정밀조정을 위해 별도로 컨넥팅 로드(320)의 결합이 가능하도록 관통홀(333)이 구비되어 있다.

관통홀(333)은 컨넥팅 로드(320)의 몸통부(321)가 요크 플러그(330)의 중심을 관통하도록 형성되는데, 추가적으로 요크 플러그(330)의 체결홈(337)이 형성된 면에 관통홀(333)의 직경보다 큰 안착면(335)을 형성할 수 있다.

이러한 안착면(335)은 컨넥팅 로드(320)의 스토퍼 보스(327)와 맞닿도록 형상이 결정되는데 서포트 요크(310) 유격 조정시 회전 직진하는 컨넥팅 로드(320)가 안착면(335)과 맞닿는 시점에 더 이상 진행되지 못하도록 하는 스토퍼 역할을 하게 된다.

다만, 본 발명에 의한 서포트 요크 유격 조정은 요크 플러그에 의해 어느 정도 조정되어 조립된 상태에서 컨넥팅 로드에 의한 미세 조정이 이루어져서 컨넥팅 로드의 이동량이 작으므로 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라서는 안착면과 스토퍼 보스 없이 구성될 수도 있을 것이다.

위와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 요크 플러그와 서포트 요크 사이의 유격을 정밀하게 조정할 수 있고 동시에 서포트 요크의 랙바 지지 강성을 보완하여 노이즈를 감소시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동일한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 일반적인 자동차용 랙 피니언 방식 조향장치의 개략 구성도;

도 2는 종래의 기어박스의 단면도;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 조향휠 103: 조향 컬럼

105: 조향 축 110: 랙 기어

120: 피니언 기어 130: 기어 박스

140: 랙 바 260: 종래의 서포트 요크

263: 스프링 265: 종래의 요크 플러그

310: 본 발명의 서포트 요크 313: 지지홈

315: 결합부 320: 컨넥팅 로드

323: 지지부 325: 나사부

327: 스토퍼 보스 328: 머리부

329: 공구홈 330: 본 발명의 요크 플러그

333: 관통홀 335: 안착면

337: 체결홈 340: 탄성부재

Claims

조향축의 회전력을 직선 운동으로 변환하는 피니언 기어와 랙바;

상기 피니언 기어와 랙바의 치합이 잘 이루어지도록 상기 랙바를 지지하며, 내주면에 나사산과 골이 가공되어 있는 결합부를 구비하는 서포트 요크;

상기 서포트 요크의 결합부에 체결되는 나사부와 공구홈이 형성되어 있는 머리부를 구비한 컨넥팅 로드;

상기 컨넥팅 로드가 관통하는 관통홀과 체결홈이 형성되어 있는 요크 플러그;

상기 서포트 요크와 요크 플러그의 사이에 결합되는 스프링;

을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치.
제 1 항에 있어서,

상기 서포트 요크의 결합부 끝단에는 함몰된 형상의 지지홈이 형성되어 있고, 상기 컨넥팅 로드의 나사부 끝단에는 상기 지지홈에 삽입되는 돌출된 형상의 지지부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 요크 플러그의 관통홀과 체결홈 사이에 안착면이 형성되어 있고, 상기 컨넥팅 로드의 머리부에는 상기 안착면과 대응되는 환형의 스토퍼 보스가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치.