KR101215714B1 - 자동차 조향장치의 랙바 지지장치 - Google Patents

자동차 조향장치의 랙바 지지장치 Download PDF

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    • B62D3/02—Steering gears mechanical
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Abstract

본 발명은 자동차 조향장치의 랙바 지지장치에 관한 것이다.
본 발명은 기어박스의 실린더에 결합되어 전방면은 랙바의 후방면을 지지하며 내측에는 축방향으로 관통되는 삽입홈이 구비되어 있는 서포트 요크와; 상기 서포트 요크의 후방면에서 삽입홈에 결합되어 상기 랙바의 후방면을 지지하는 플레이트가 구비되어 있고 상기 플레이트와 연결되는 지지부가 형성되어 있는 서포트 부시와; 상기 서포트 요크의 후방면과 상기 지지부의 전방면 사이에 결합되는 제1탄성지지체와; 상기 지지부의 후방면과 이격되어 상기 기어박스의 실린더에 결합되는 요크 플러그; 및 상기 지지부의 후방면과 상기 요크 플러그의 전방면 사이에 결합되는 제2탄성지지체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 자동차의 주행 내구 진행 후 서포트 요크의 마모가 발생되어도 자동으로 일정한 유격을 조정함으로써 유격이 증대되는 것을 방지할 수 있고, 불규칙한 노면 등으로부터 역입력되는 충격에 서포트 요크가 요크 플러그를 가격하여 발생되는 노이즈를 방지할 수 있는 효과가 있다.
조향장치, 서포트 요크, 요크 플러그, 기어박스, 랙바

Description

자동차 조향장치의 랙바 지지장치{Rack Bar Supporting Device of Steering Apparatus for Vehicle}
본 발명은 자동차 조향장치의 랙바 지지장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치의 랙바 지지장치에 있어서 자동차의 주행 내구 진행 후 서포트 요크의 마모가 발생되어도 자동으로 일정한 유격을 조정함으로써 유격이 증대되는 것을 방지할 수 있고, 불규칙한 노면 등으로부터 역입력되는 충격에 서포트 요크가 요크 플러그를 가격하여 발생되는 노이즈를 방지할 수 있는자동차 조향장치의 랙바 지지장치에 관한 것이다.
일반적으로 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.
도 1은 일반적인 자동차용 랙 피니언 방식 조향장치의 개략 구성도이다.
도시된 바와 같이 종래의 랙 피니언 방식 조향장치는 운전석에 배치되는 조향휠(100)과 이에 연결된 조향축(105), 그리고 조향축을 차체에 고정할 수 있도록 하는 조향 컬럼(103), 조향축(105)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환 하는 랙 기어(110)와 피니언 기어(120)를 포함하는 기어박스(130), 양단부에 이너 볼 조인트(135)를 구비한 랙바(140), 이너 볼 조인트(135)의 볼과 일체로 형성된 타이로드(150)를 포함하여 구성된다.
또한, 타이로드(150)는 아우터 볼 조인트(155)와 연결되고 너클(Knuckle, 159)로 힘을 전달하여 타이어(158)를 조향한다.
도 2는 종래의 랙바 지지장치의 단면도이다.
도시된 바와 같이 종래의 랙바 지지장치는 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 조향축(미도시)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환되도록 한다.
랙바(140)는 피니언 기어(120)와 치합하여 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는데, 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; 도 1 참조)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(140)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 홈(220)에 수용되는 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(265)의 후면에는 렌치가 삽입될 수 있는 공구홈(230)을 형성하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 랙바 지지장치는 서포트 요크가 어느 정도 내구가 진행되면 유격이 증대되어 랙바를 제대로 지지하지 못하게 되는 문제점이 있었고, 불규칙한 노면 등으로부터 역입력되는 충격에 서포트 요크와 요크 플러그에서 래틀 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 자동차의 주행 내구 진행 후 서포트 요크의 마모가 발생되어도 자동으로 일정한 유격을 조정함으로써 유격이 증대되는 것을 방지할 수 있고, 불규칙한 노면 등으로부터 역입력되는 충격에 서포트 요크가 요크 플러그를 가격하여 발생되는 노이즈를 방지할 수 있는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치를 제공하는데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기어박스의 실린더에 결합되어 전방면은 랙바의 후방면을 지지하며 내측에는 축방향으로 관통되는 삽입홈이 구비되어 있는 서포트 요크와; 상기 서포트 요크의 후방면에서 삽입홈에 결합되어 상기 랙바의 후방면을 지지하는 플레이트가 구비되어 있고 상기 플레이트와 연결되는 지지부가 형성되어 있는 서포트 부시와; 상기 서포트 요크의 후방면과 상기 지지부의 전방면 사이에 결합되는 제1탄성지지체와; 상기 지지부의 후방면과 이격되어 상기 기어박스의 실린더에 결합되는 요크 플러그; 및 상기 지지부의 후방면과 상기 요크 플러그의 전방면 사이에 결합되는 제2탄성지지체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 자동차의 주행 내구 진행 후 서포트 요크의 마모가 발생되어도 자동으로 일정한 유격을 조정함으로써 유격이 증대되는 것을 방지할 수 있고, 불규칙한 노면 등으로부터 역입력되는 충격에 서포트 요크가 요크 플러그를 가격하여 발생되는 노이즈를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 상세한 설명에 있어서, 특별한 언급이 없는 한, 설명의 편의를 위하여 도면상 피니언 기어 쪽(도면상 우측)은 전방으로, 이와 반대쪽 즉 요크 플러그 쪽(도면상 좌측)은 후방으로 지정하여 설명하기로 한다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 랙바 지지장치의 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 서포트 요크와 서포트 부시를 나타내는 분해 사시도이며, 도 3c는 본 발명의 실시예에 의한 서포트 요크와 서포트 부시의 결합 상태를 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 랙바 지지장치는 기어박스(130)의 실린더(250)에 결합되어 전방면은 랙바(140)의 후방면을 지지하며 내측에는 축방향으로 관통되는 삽입홈(315)이 구비되어 있는 서포트 요크(310)와; 상기 서포트 요크(310)의 후방면에서 삽입홈(315)에 결합되어 상기 랙바(140)의 후방면을 지지하는 플레이트(323)가 구비되어 있고 상기 플레이트(323)와 연결되는 지지부(325)가 형성되어 있는 서포트 부시(320)와; 상기 서포트 요크(310)의 후방면과 상기 지지부(325)의 전방면 사이에 결합되는 제1탄성지지체(330)와; 상기 지지부(325)의 후방면과 이격되어 상기 기어박스(130)의 실린더(250)에 결합되는 요크 플러그(350); 및 상기 지지부(325)의 후방면과 상기 요크 플러그(350)의 전방면 사이에 결합되는 제2탄성지지체(340);를 포함하여 구성된다.
서포트 요크(310)는 기어박스(130)의 실린더(250)에 삽입되는데, 전방면은 피니언 기어(120)와 치합되는 랙바(140)의 후방면에 밀착되어 랙바(140)와 피니언 기어(120)의 치합이 잘 이루어지도록 랙바(140)를 전방으로 지지하게 된다.
서포트 요크(310)의 내측에는 축방향으로 관통되어 형성되는 삽입홈(315)이 구비되어 있어서, 후술할 서포트 부시(320)의 플레이트(323)가 삽입되어 결합된다.
이러한 서포트 요크(310)는 랙바(140)와 피니언 기어(120)가 밀착하여 효과적으로 힘을 전달할 수 있도록 서포트 요크(310)와 요크 플러그(350)의 사이에 서포트 부시(320)가 결합되어 있고, 이의 앞뒤로 배치된 제1탄성지지체(330)와 제2탄성지지체(340)에 의해 랙바(140)와 서포트 요크(310) 및 피니언 기어(120)가 일정한 유격을 유지하도록 서포트 요크(310)를 전방으로 밀어주어 유격을 보상하게 되 어 있다.
한편, 서포트 부시(320)는 후술할 제2탄성지지체(340)에 의해 지지되는 평판형상의 지지부(325)와, 이 지지부(325)로부터 연장형성되는 플레이트(323)로 구성된다.
플레이트(323)는 서포트 요크(310)의 후방면에서 삽입홈(315)에 삽입 결합되며 랙바(140)의 후방면을 지지하게 되는데, 서포트 요크(310)의 삽입홈(315)에 축방향으로 관통되며 결합될 수 있도록 지지부(325)의 전방면으로부터 수직으로 돌출되어 형성된다.
도 3b에서는 플레이트(323)가 서로 대칭되는 원호 형상의 단면을 구비하고, 지지부(325)의 전방면으로부터 수직으로 형성되는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 서포트 요크(310)의 삽입홈(315)에 축방향으로 관통되며 결합될 수 있는 한 그 어떠한 단면 형상도 가능할 것이다.
또한, 서포트 부시(320)의 플레이트(323)는 도 3a와 같이 랙바(140)의 후방면과 점접촉 또는 선접촉되며 지지될 수 있도록 그 단부가 랙바(140)의 후방면 곡률과 유사한 곡률을 갖는 곡면으로 형성될 수 있으며, 두 개 이상의 플레이트(323)가 서포트 요크(310)의 전방면에서 서로 이격되며 돌출 형성될 수 있다.
지지부(325)는 기어박스(130)의 실린더(250) 내에 삽입되어 제1탄성지지체(330)와 제2탄성지지체(340)의 탄성력에 의해 축방향으로 유동이 가능하게 되는 것으로 도 3b에서는 원형의 평판으로 형성되는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 전방면에서는 제1탄성지지체(330)와 후방면에서는 제2탄성 지지체(340)와 지지되며 결합될 수 있는 한 그 어떠한 형상도 가능하다.
한편, 서포트 요크(310)의 후방면과 지지부(325)의 전방면 사이에는 제1탄성지지체(330)가 구비되어 있고, 지지부(325)의 후방면과 요크 플러그(350)의 전방면 사이에는 제2탄성지지체(340)가 구비되어 있어서, 랙바(140)의 운동이나 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 충격을 흡수하며 랙바(140)를 지지할 수 있게 되어 있다.
제1탄성지지체(330)는 일측이 서포트 요크(310) 후방면에 지지되고 타측은 서포트 부시(320)의 지지부(325) 전방면에 지지되며 결합되는데, 서포트 요크(310)와 서포트 부시(320)의 지지부(325)가 직접 닿지 않게 하여 노면으로부터 역입력되는 충격이 전달되어도 접촉에 의한 래틀 노이즈를 방지하면서 동시에 서포트 요크(310)를 전방으로 밀어 지지할 수 있게 된다.
요크 플러그(350)는 서포트 부시(320)의 지지부(325) 후방면과 이격되어 기어박스(130)의 실린더(250)에 나사 결합되는데, 이에 추가적으로 요크 플러그(350)의 전방면에는 제2탄성지지체(340)가 기어박스(130)의 실린더(250)에서 고정되도록 요크 플러그(350)의 전방면에서 돌출되어 지지부(325)의 후방면과 이격되며 위치되는 고정부(355)가 구비될 수 있다.
제2탄성지지체(340)는 일측이 지지부(325)의 후방면에 지지되고 타측은 요크 플러그(350)의 전방면에 지지되며 결합되는데, 서포트 부시(320)의 지지부(325)와 요크 플러그(350)가 직접 닿지 않게 하여 노면으로부터 역입력되는 충격이 전달되어도 접촉에 의한 래틀 노이즈를 방지하면서 동시에 서포트 부시(320)를 전방으로 밀어 지지할 수 있게 된다.
이렇게 서포트 부시(320)의 지지부(325) 양측 즉, 전방에는 제1탄성지지체(330), 후방에는 제2탄성지지체(340)가 서로 반대 방향으로 탄성력의 평형을 이루면서 서포트 부시(320)를 지지하며 결합되어 있어서, 순간적인 충격이 가해지거나 마모로 인한 유격이 발생되면 서포트 부시(320)의 플레이트(323)가 서포트 요크(310)의 삽입홈(315)을 따라 축방향 이동이 가능하게 되어 있다.
또한, 제2탄성지지체(340)는 제1탄성지지체(330)의 탄성계수보다 크게 형성되어 있어서, 랙바(140)의 운동이나 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 충격을 제1탄성지지체(330)가 대부분 흡수하면서 제2탄성지지체(340)에 전달되게 되어 래틀 노이즈를 저감시킬 수 있게 된다.
이러한 제1탄성지지체(330)와 제2탄성지지체(340)는 내마모성과 저마찰성 및 내식성 등이 우수한 탄성 재질로 형성될 것이 요구되는데, 천연 고무재나 폴리에스테르 일래스토머(PE)와 같은 합성 수지 등을 중공형상으로 형성하여 결합하거나, 코일 스프링을 이용하여 서포트 부시(320)의 플레이트와 요크 플러그(350)의 고정부에 결합될 수도 있다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면 자동차의 주행 내구 진행 후 서포트 요크의 마모가 발생되어도 자동으로 일정한 유격을 조정함으로써 유격이 증대되는 것을 방지할 수 있고, 불규칙한 노면 등으로부터 역입력되는 충격에 서포트 요크가 요크 플러그를 가격하여 발생되는 노이즈를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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.
도 1은 일반적인 자동차용 랙 피니언 방식 조향장치의 개략 구성도;
도 2는 종래의 랙바 지지장치의 단면도;
도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 랙바 지지장치의 단면도;
도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 서포트 요크와 서포트 부시를 나타내는 분해 사시도;
도 3c는 본 발명의 실시예에 의한 서포트 요크와 서포트 부시의 결합 상태를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
120: 피니언 기어 140: 랙바
310: 서포트 요크 315: 삽입홈
320: 서포트 부시 323: 플레이트
325: 지지부 330: 제1탄성지지체
340: 제2탄성지지체 350: 요크 플러그

Claims (5)

  1. 기어박스의 실린더에 결합되어 전방면은 랙바의 후방면을 지지하며 내측에는 축방향으로 관통되는 삽입홈이 구비되어 있는 서포트 요크;
    상기 서포트 요크의 후방면에서 삽입홈에 결합되어 상기 랙바의 후방면을 지지하는 플레이트가 구비되어 있고 상기 플레이트와 연결되는 지지부가 형성되어 있는 서포트 부시;
    상기 서포트 요크의 후방면과 상기 지지부의 전방면 사이에 결합되는 제1탄성지지체;
    상기 지지부의 후방면과 이격되어 상기 기어박스의 실린더에 결합되는 요크 플러그; 및
    상기 지지부의 후방면과 상기 요크 플러그의 전방면 사이에 결합되는 제2탄성지지체;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 부시의 플레이트는 상기 랙바의 후방면과 지지되도록 그 단부가 곡면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2탄성지지체는 상기 제1탄성지지체의 탄성계수보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 부시의 플레이트는 두 개 이상이 서로 이격되게 형성되며, 상기 서포트 요크의 전방면에서 돌출되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 요크 플러그의 전방면에는 상기 제2탄성지지체가 고정되도록 요크 플러그의 전방면에서 돌출되어 상기 지지부의 후방면과 이격되며 위치되는 고정부가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
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