KR101277882B1 - 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치 - Google Patents

랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은, 양단부에 형성되는 환형의 고정부와 상기 고정부를 중심축 방향으로 연결하는 수개의 지지부가 구비되되, 상기 지지부의 사이에는 상기 고정부의 일측 및 타측 단부와 교번으로 엇갈리며 연결 형성되는 탄성 리브가 형성되어 있고, 상기 지지부의 외주면에는 경방향의 요홈으로 형성되는 링홈이 형성되어 있는 부시 바디; 및 상기 부시 바디의 링홈에 결합되는 환형의 탄성밴드;를 포함하여 구성되는 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감하고, 랙바의 운동시 랙바를 통해 전달되는 외력에 의한 래틀 노이즈를 줄일 수 있으며 외부 충격에 의한 하중을 분산시켜 랙바와 피니언축의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
조향장치, 랙바, 랙부시, 랙하우징, 랙 스토퍼

Description

랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치{Rack Bush, and Rack and Pinion Type Steering Apparatus for Vehicle having The Same}
본 발명은 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감하고, 랙바의 운동시 랙바를 통해 전달되는 외력에 의한 래틀 노이즈를 줄일 수 있으며 외부 충격에 의한 하중을 분산시켜 랙바와 피니언축의 파손을 방지할 수 있는 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 조향장치는 운전자에 의해 바퀴를 움직일 수 있도록 운전석과 바퀴 사이에 마련되는 것으로서, 운전석의 조향휠 하측에 마련되는 조향축, 이 조향축과 연결되는 기어박스, 그리고 기어박스의 동작에 따라 바퀴를 직접 동작시킬 수 있도록 좌, 우 양측으로 연장되어 바퀴에 연결되는 랙바를 포함하여 구성된다.
도 1은 종래기술에 의한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 나타내는 부분 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 조향휠(110)과 조향축(115)의 하측에는 측면에 랙 하우징과 연결된 기어박스(125)가 마련된다.
기어박스(125)는 그 내부 상측에는 조향축(115)과 연결되어 조향휠(110)에서 발생되는 회전력을 전달받을 수 있도록 입력축(120)이 마련된다.
기어박스(125)의 내부 하측에는 입력축(120)을 통해 전달된 회전력에 의해 회전하며 끝단 외주부에 이가 형성된 피니언(미도시)이 구비되고 기어박스(125)의 하부 외측에는 기어박스(125)와 일체로 형성되며 양측으로 연장되는 랙하우징(137)이 마련된다.
랙하우징(137)은 중공관으로서 양측이 개구되어 형성되며, 개구된 입구의 일측에는 랙부시(160) 및 랙 스토퍼(165) 등이 설치되고, 그 외주측에는 벨로우즈(150)가 설치되어 있다.
랙하우징(137)의 내부에는 기어박스(125)에 마련된 피니언과 치결합될 수 있도록 그 중간에 랙이 형성된 랙바(140)가 마련된다.
랙바(140)는 랙하우징(137)의 내부에서 축방향으로 직선 이동되도록 마련되는 것으로서, 기어박스(125)의 피니언과 치결합될 수 있도록 그 중간에 랙이 형성되어 있고, 랙바(140)의 좌,우측은 볼 하우징(175)에 볼이 삽입되어 결합되는 이너 볼 조인트를 매개로 타이로드(155)와 연결되어 바퀴를 조향하게 된다.
한편, 개구되어 형성된 랙하우징(137)의 일측에는 랙바(140)를 지지하면서 랙바(140)의 이동을 안내할 수 있도록 랙부시(160)가 마련된다.
랙부시(160)는 중공으로 마련되어 외주면이 랙하우징(137)의 내주면과 단차부(135)에 밀착되어 고정되고, 랙부시(160)의 내주면은 삽입되는 랙바(140)의 외주 면과 밀착되어 랙바(140)의 슬라이딩을 안내하게 되어 있고, 반대측 타단에는 랙 스토퍼(165)가 랙하우징(137)에 압입되어 있다.
즉, 랙부시(160)의 끝단에는 랙하우징(137)을 밀폐할 수 있도록 중공으로 마련되어 랙부시(160)와 밀착되면서, 랙하우징(137)의 내주면에 밀착 고정되는 랙 스토퍼(165)가 설치되어 랙부시(160)의 이탈을 방지하게 된다.
이러한 종래 기술에 의한 랙부시와 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치는 운전자의 조향휠 조타시 랙바의 축방향과 수직방향의 하중이 랙바와 랙부시 및 랙하우징을 통해 전달되면서 랙부시의 이상 마모와 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 랙부시가 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하지 못하여, 노면을 통해 외부로부터 전달되는 충격에 의해 랙바와 피니언축이 파손이 발생되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감하고, 랙바의 운동시 랙바를 통해 전달되는 외력에 의한 래틀 노이즈를 줄일 수 있으며 외부 충격에 의한 하중을 분산시켜 랙바와 피니언축의 파손을 방지할 수 있는 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 양단부에 형성되는 환형의 고정부와 상기 고정부를 중심축 방향으로 연결하는 수개의 지지부가 구비되되, 상기 지지부의 사이에는 상기 고정부의 일측 단부에 중심축 방향으로 연결 형성되거나, 상기 고정부의 일측 및 타측 단부와 교번으로 엇갈리며 연결 형성되는 탄성 리브가 형성되어 있고, 상기 지지부의 외주면에는 경방향의 요홈으로 형성되는 링홈이 형성되어 있는 부시 바디; 및 상기 부시 바디의 링홈에 결합되는 환형의 탄성밴드;를 포함하여 구성되는 랙부시를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 랙부시와; 상기 랙부시가 내측에 결합되는 랙하우징; 및 피니언과 치결합되고 상기 랙부시의 내주면에 지지되어 상기 랙하우징을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감하고, 랙바의 운동시 랙바를 통해 전달되는 외력에 의한 래틀 노이즈를 줄일 수 있으며 외부 충격에 의한 하중을 분산시켜 랙바와 피니언축의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
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.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 랙부시를 나타내는 사시도이고, 도 3과 도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 랙부시를 나타내는 단면도, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 랙부시를 나타내는 사시도, 도 6과 도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 랙부시를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 제1실시예 및 제2실시예에 의한 부시 바디(205)는 랙바(140) 및 랙하우징(137)과 밀착되어 습동이 발생되므로, 내마모성과 저마찰성뿐만 아니라 소 정의 휨과 강성을 구비하며 열에 의한 신축성이 적은 재질로 형성될 것이 요구되므로, 폴리 아세탈(POM), 폴리 아미드(PA), 폴리 카보네이트(PC), 폴리 이미드(PI), 폴리 부틸렌 테레프 탈레이트(PBT) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱계열 재질이나, 천연 고무재 또는 폴리에스테르 일래스토머(PE)와 같은 합성 수지 등으로 형성된다.
먼저 본 발명의 제1실시예에 대해서 살펴보면, 본 발명의 제1실시예에 의한 랙부시(200)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 양단부에 형성되는 환형의 고정부(210)와 상기 고정부(210)를 중심축 방향으로 연결하는 수개의 지지부(220)가 구비되되, 상기 지지부(220)의 사이에는 상기 고정부의 일측 단부에 중심축 방향으로 연결 형성되는 탄성 리브(240)가 형성되어 있고, 상기 지지부(220)의 외주면에는 경방향의 요홈으로 형성되는 링홈(225)이 형성되어 있는 부시 바디(205); 및 상기 부시 바디(205)의 링홈(225)에 결합되는 환형의 탄성밴드(230);를 포함하여 구성된다.
랙바(140)는 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는데 랙하우징(137)의 내부에서 축방향으로 왕복 운동하게 되고, 랙바(140)의 좌,우측 끝단부는 볼 하우징(도 1의 175 참조)에 볼이 삽입되어 결합되는 이너 볼 조인트를 매개로 타이로드(도 1의 155 참조)와 연결되어 바퀴를 조타하게 되어 있다.
랙하우징(137)은 운전자의 조향휠 조타시 조향축의 피니언과 치결합된 랙바(140)가 랙하우징(137) 내에서 좌,우로 직선 왕복 운동하게 된다.
랙부시는 랙하우징(137)의 내측에 결합되고 내주면에 랙바(140)가 삽입 결합 되어 랙바(140)를 직선 이동시킬 수 있도록 중공관 형상으로 형성된다.
이 때 랙바(140)는 랙하우징(137)의 내측에 결합된 랙부시에 의해 지지되며 직선 왕복 운동을 하게 되는데, 본 발명의 제1실시예에 의한 랙부시(200)는, 양단부의 고정부(210)에 연결 형성된 탄성 리브(240)가 구비되어 있어서 이들 탄성 리브(240)에 의해 자체적으로 수축, 이완하는 탄성변형과, 탄성밴드(230)가 탄성력에 의해 랙하우징(137)과 랙바(140)의 사이에서 수축 이완되는 탄성변형을 하면서 랙바(140)를 통해 입력되는 충격에너지를 줄여 노이즈를 감소하게 되고, 랙부시를 랙바(140)와 밀착시켜 랙바(140)와의 유격에 의한 노이즈를 방지할 수 있게 되는 것이다.
또한, 탄성 리브(240)는 외주면이 지지부(220)의 외주면에서 직경이 축소되며 단차지게 형성되어 있는데, 탄성밴드(230)가 결합되는 링홈(225)의 내경보다 직경이 크게 형성되어 있어서 탄성밴드(230)의 탄성력에 의해 랙바(140)와 밀착되어 랙바(140)와의 유격에 의한 노이즈를 방지하게 된다.
또한, 탄성 리브(240)는 내주면의 내경이 지지부(220)의 내경보다 작게 형성되어 탄성밴드(230)의 탄성력에 의해 랙바(140)와 밀착 결합하게 된다.
한편, 본 발명의 제2실시예에 의한 랙부시(500)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 양단부에 형성되는 환형의 고정부(210)와 상기 고정부(210)를 중심축 방향으로 연결하는 수개의 지지부(220)가 구비되되, 상기 지지부(220)의 사이에는 상기 고정부(210)의 일측 및 타측 단부와 교번으로 엇갈리며 연결 형성되는 탄성 리브(240)가 형성되어 있고, 상기 지지부(220)의 외주면에는 경방향의 요홈으로 형성되는 링홈(225)이 형성되어 있는 부시 바디(205); 및 상기 부시 바디(205)의 링홈(225)에 결합되는 환형의 탄성밴드(230);를 포함하여 구성되며, 탄성 리브(240) 의 탄성 변형이 용이하도록 수개의 슬릿(245)이 탄성 리브(240)의 경방향으로 형성되며 서로 이격되게 형성되어 있다.
또한, 부시 바디(205)의 고정부(210)는 양단부 중 어느 일측의 외경이 확대 형성되어 있어서, 확대 형성된 고정부(210)가 랙하우징(137)의 단차부(135)에 지지되어 랙바(140)의 직선 운동시 연동되지 않고 랙부시를 랙하우징(137)에 고정시키며 밀리지 않게 되어 있다.
그리고, 고정부(210)의 내주면에는 랙바(140)와의 조립을 용이하게 하고, 랙바(140)의 제조상 또는 내구진행으로 인한 벤딩 변형이 발생되어도 랙바(140)와 랙부시의 습동저항이 증가되는 것을 방지할 수 있도록, 고정부(210)의 끝단부 방향으로 내경이 확대되는 확경부(215)가 구비되어 있다.
또한, 탄성 리브(240)는 내주면의 내경이 지지부(220)의 내경보다 작게 형성되어 탄성밴드(230)의 탄성력에 의해 랙바(140)와 밀착 결합하게 된다.
또한, 부시 바디(205)의 외주면에는 제1실시예와 같이 랙하우징(137)과의 사이에 결합되어 탄성변형되면서 부시 바디(205)의 내경이 축소되어 랙바(140)와 랙부시를 밀착시켜 래틀 노이즈를 줄일 수 있도록 탄성밴드(230)가 결합된다.
이러한 제1실시예 및 제2실시예의 탄성밴드(230)는 우레탄이나 천연 고무재 또는 폴리에스테르 일래스토머(PE) 등과 같은 탄성재질로 형성되는 환형의 형상으로, 일측면이 링홈(225)에 지지되면서 밀착되어 결합된다.
따라서, 랙부시를 랙하우징(137)에 결합할때 부시 바디(205)에 결합된 탄성밴드(230)가 링홈(225)에 지지되어 더이상 밀려 나가지 않게 된다.
상술한 바와 같은 랙부시는, 랙부시가 내측에 결합되는 랙하우징, 및 피니언과 치결합되고 랙부시의 내주면에 지지되어 랙하우징을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바 등과 구성되어 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 구성하게 된다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감하고, 랙바의 운동시 랙바를 통해 전달되는 외력에 의한 래틀 노이즈를 줄일 수 있으며 외부 충격에 의한 하중을 분산시켜 랙바와 피니언축의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
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 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으 로서, 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 종래기술에 의한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 나타내는 부분 단면도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 랙부시를 나타내는 사시도;
도 3과 도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 랙부시를 나타내는 단면도;
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 랙부시를 나타내는 사시도;
도 6과 도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 랙부시를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
137: 랙하우징 140: 랙바
200: 본 발명의 제1실시예에 의한 랙부시
205: 부시 바디 210: 고정부
215: 확경부 220: 지지부
225: 링홈 230: 탄성밴드
240: 탄성 리브 245: 슬릿
500: 본 발명의 제2실시예에 의한 랙부시

Claims (7)

  1. 양단부에 형성되는 환형의 고정부와 상기 고정부를 중심축 방향으로 연결하는 수개의 지지부가 구비되되, 상기 지지부의 사이에는 상기 고정부의 일측 단부에 중심축 방향으로 연결 형성되거나, 상기 고정부의 일측 및 타측 단부와 교번으로 엇갈리며 연결 형성되는 탄성 리브가 형성되어 있고, 상기 지지부의 외주면에는 경방향의 요홈으로 형성되는 링홈이 형성되어 있는 부시 바디; 및
    상기 부시 바디의 링홈에 결합되는 환형의 탄성밴드;
    를 포함하여 구성되는 랙부시.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 리브는, 외주면이 상기 지지부의 외주면에서 직경이 축소되며 단차지게 형성되되, 상기 링홈의 내경보다 큰 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 랙부시.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 리브는, 서로 경방향으로 형성되되 서로 이격되어 형성되는 수개의 슬릿이 구비되는 것을 특징으로 하는 랙부시.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정부는, 랙하우징의 내주면 단차부에 결합되어 지지되게 양단부 중 어느 일측의 외경이 확대 형성되는 것을 특징으로 하는 랙부시.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄성 리브는, 내주면의 내경이 상기 지지부의 내경보다 작게 형성되어 탄성력에 의해 랙바와 밀착 결합되는 것을 특징으로 하는 랙부시.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정부의 내주면에는 끝단부 방향으로 내경이 확대되는 확경부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 랙부시.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 랙부시;
    상기 랙부시가 내측에 결합되는 랙하우징; 및
    피니언과 치결합되고 상기 랙부시의 내주면에 지지되어 상기 랙하우징을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치.
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