KR101337980B1

KR101337980B1 - 조향장치용 벨로우즈

Info

Publication number: KR101337980B1
Application number: KR1020130064848A
Authority: KR
Inventors: 허광덕
Original assignee: 주식회사 광덕에이앤티
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2013-12-09

Abstract

본 발명은 조향장치의 랙하우징 외륜과 타이로드 사이에서 체결부재를 매개로 설치되어 내부에 충전된 윤활유의 누설을 방지 및 외부 이물질로부터 랙하우징을 보호하며 신축 가능하도록 외측으로 돌출되는 복수개의 산부와 내측으로 삽입되는 복수개의 곡부로 이루어는 주름부를 가지는 원통형상의 조향장치용 벨로우즈에 있어서, 일단에는 상기 랙하우징의 외경과 접지하는 대경부가 구비되고 타단에는 상기 타이로드의 외경과 접지하는 소경부가 구비되고, 상기 곡부는 "U"자 형상을 가짐으로써 상기 곡부의 두께를 두껍게 형성하여 벨로우즈 내부에 구비되는 이너볼조인트가 이동할 때 상기 이너볼조인트와 상기 곡부 내측면의 마찰로 인한 소음발생과 상기 곡부의 변형 및 파손을 방지하며, 상기 벨로우즈 길이의 중앙부에서 외경이 가장 크고, 상기 소경부에서 상기 중앙부까지 곡부의 외경이 순차적으로 증가하며, 상기 중앙부에서 상기 대경부까지 곡부의 외경이 순차적으로 감소하는 항아리 형상을 가지고, 상기 대경부로부터 가장 인접한 첫번째 곡부의 외경은 상기 중앙부 곡부의 외경 대비 3 ~ 4㎜, 두번째 곡부의 외경은 상기 중앙부 곡부의 외경 대비 2 ~ 3㎜, 세번째 곡부의 외경은 상기 중앙부 곡부의 외경 대비 1 ~ 2㎜ 작은 것을 특징으로 하는 조향장치용 벨로우즈를 제공한다.
따라서, 벨로우즈에 형성되는 복수개의 곡부를 U자형상으로 형성함으로써 곡부의 두께를 두껍게 형성할 수 있어 조향장치 주변온도 상승에 따른 벨로우즈 내부 압력 증가에 의하여 발생되는 벨로우즈의 열변형을 최소화할 수 있고, 벨로우즈 열변형을 최소화할 수 있음으로 인하여 스티어링 기어의 이너볼 조인트 이송 시 벨로우즈에 형성되는 복수개의 곡부 내측면과의 찍힘에 의해 발생되는 노이즈를 최소화할 수 있다.

Description

조향장치용 벨로우즈{Bellows for steering system}

본 발명은 조향장치용 벨로우즈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조향장치의 기어 하우징 양측단과 타이로드 사이에 설치되어 기어 하우징부의 기밀을 유지하여 외부 이물질로부터 조향장치를 보호하는 조향장치용 벨로우즈에 관한 것이다.

대한민국 공개특허 제2013-0043728호에 기재된 배경기술을 참조하면, 일반적으로 차량용 스티어링 시스템은 운전석에 마련된 스티어링 휠과, 그 하측에 마련되는 스티어링 샤프트 및 상기 스티어링 샤프트와 연결되어 회전력을 감속함과 동시에 동력전달 방향을 전환하는 기어박스 등을 구비하여 마련된다.

한편, 기어박스의 외형을 이루도록 중공으로 마련된 랙하우징의 내부에는 이의 좌, 우측으로 연장 형성되며 상기 스티어링 샤프트와 연결되어 축방향으로 동작되는 랙바가 설치된다.

또한, 랙바의 양단에는 이와 연동될 수 있도록 한 쌍의 타이로드가 설치되어 차량 양측의 타이어 휠측과 연결되고, 축방향으로 연동되는 타이로드와 랙바의 외측으로는 벨로우즈가 설치된다.

도 1은 종래의 벨로우즈 설치상태를 보인 측단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 중공으로 마련된 랙하우징(10)의 선단 외측으로는 축방향으로 이동 가능하도록 랙바(12)가 연장 설치된다.

그리고, 랙바(12)의 선단에는 이너볼조인트(14)를 개재하여 타이로드(13)와 연결되는데, 이너볼조인트(14)는 랙바(12)의 선단에 연결된 볼하우징(14a)과 이와 마주하는 타이로드(13)의 선단에 설치된 볼(14b)이 서로 결합되어 구중심으로 일정각도 내에서 회전하는 요동운동과 축중심으로 360도 회전하는 회전운동을 할 수 있도록 마련되는 것이다.

벨로우즈(15)는 랙바(12)와 타이로드(13)가 축방향으로 이동함에 따라 신축 가능하도록 그 중간측이 주름관으로 마련되어 있으며, 양단은 랙하우징(11)의 선단 외주면과 타이로드(13)의 중간단 외주면에 밀착되도록 마련된다.

또한, 랙하우징(11)의 선단에 결합되는 벨로우즈(15)의 일단 외측에는 스틸밴드(16)가 감겨져 이를 고정하고, 타이로드(13)의 중간단에 결합되는 벨로우즈(15)의 타단 외측에는 클립(17)이 설치되어 이를 고정하게 된다.

그러나, 현재 조향장치가 전동식 조향장치(MDPS;Motor Driven Power Steering) 타입으로 점차 바뀜에 따라 기어 내부열 팽창으로 인한 기어 내부압력의 증가 및 벨로우즈(15)는 엔진 및 배기관과 근접하게 설치됨으로 인하여 엔진 및 배기관의 열과 기어 내부 압력에 의해 벨로우즈(15)가 일측으로 변형되는 문제점이 발생하였다.

또한, 상기 벨로우즈(15)의 변형에 따라 이너볼조인트(14)와 벨로우즈(15)의 내측면이 마찰함으로 인하여 소음이 발생하는 문제점이 발생하였다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 창출된 것으로서, 벨로우즈를 항아리 형상 및 벨로우즈에 형성되는 복수개의 곡부를 U자 형상으로 형성함으로써 조향장치 주변온도 상승에 따른 벨로우즈 내부의 압력상승 시 벨로우즈의 변형을 최대한 억제하고 변형 시에도 노이즈의 발생을 절감시키는 구조를 갖는 조향장치용 벨로우즈를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 조향장치의 랙하우징 외륜과 타이로드 사이에서 체결부재를 매개로 설치되어 내부에 충전된 윤활유의 누설을 방지 및 외부 이물질로부터 랙하우징을 보호하며 신축 가능하도록 외측으로 돌출되는 복수개의 산부와 내측으로 삽입되는 복수개의 곡부로 이루어는 주름부를 가지는 원통형상의 조향장치용 벨로우즈에 있어서, 일단에는 상기 랙하우징의 외경과 접지하는 대경부가 구비되고 타단에는 상기 타이로드의 외경과 접지하는 소경부가 구비되고, 상기 곡부는 "U"자 형상을 가짐으로써 상기 곡부의 두께를 두껍게 형성하여 벨로우즈 내부에 구비되는 이너볼조인트가 이동할 때 상기 이너볼조인트와 상기 곡부 내측면의 마찰로 인한 소음발생과 상기 곡부의 변형 및 파손을 방지하며, 상기 벨로우즈 길이의 중앙부에서 외경이 가장 크고, 상기 소경부에서 상기 중앙부까지 곡부의 외경이 순차적으로 증가하며, 상기 중앙부에서 상기 대경부까지 곡부의 외경이 순차적으로 감소하는 항아리 형상을 가지고, 상기 대경부로부터 가장 인접한 첫번째 곡부의 외경은 상기 중앙부 곡부의 외경 대비 3 ~ 4㎜, 두번째 곡부의 외경은 상기 중앙부 곡부의 외경 대비 2 ~ 3㎜, 세번째 곡부의 외경은 상기 중앙부 곡부의 외경 대비 1 ~ 2㎜ 작은 것을 특징으로 하는 조향장치용 벨로우즈를 제공한다.

본 발명에 따른 조향장치용 벨로우즈에 있어서, 상기 각 곡부의 중심 라운드(R)는 0.6 ~ 1.2㎜일 수 있고, 폭(W)은 1.2 ~ 2.0㎜일 수 있으며, 길이(L)는1.0 ~ 2.0㎜일 수 있다.

상기 복수개의 곡부 중 상기 벨로우즈의 양단 끝단 두 개의 곡부의 두께(T)는 1.0 ~ 1.5㎜일 수 있고, 양단 끝단 두 개를 제외한 나머지 곡부의 두께(T)는 0.8 ~ 1.1㎜일 수 있다.

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본 발명에 따른 조향장치용 벨로우즈는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 벨로우즈에 형성되는 복수개의 곡부를 U자형상으로 형성함으로써 곡부의 두께를 두껍게 형성할 수 있어 조향장치 주변온도 상승에 따른 벨로우즈 내부 압력 증가에 의하여 발생되는 벨로우즈의 열변형을 최소화할 수 있다.

둘째, 벨로우즈 열변형을 최소화할 수 있음으로 인하여 스티어링 기어의 이너볼 조인트 이송 시 벨로우즈에 형성되는 복수개의 곡부 내측면과의 찍힘에 의해 발생되는 노이즈를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래의 벨로우즈가 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조향장치용 벨로우즈를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 조향장치용 벨로우즈가 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 "A"를 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 도 3에 도시된 타이로드가 이너볼조인트에서 회동함에 따라 조향장치용 벨로우즈가 변형된 상태를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 조향장치용 벨로우즈를 도시한 단면도, 도 3은 도 2에 도시된 조향장치용 벨로우즈가 설치된 상태를 도시한 도면, 도 4는 도 2에 도시된 곡부를 확대하여 도시한 도면, 도 5는 도 3에 도시된 타이로드가 이너볼조인트에서 회동함에 따라 조향장치용 벨로우즈가 변형된 상태를 도시한 도면이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 조향장치용 벨로우즈(200)는 조향장치의 랙하우징(110) 외륜과 타이로드(120) 사이에서 체결부재(130)를 매개로 설치되어 내부에 충전된 윤활유의 누설을 방지하고, 외부 이물질로부터 랙하우징(110)를 보호하는 역할을 한다.

상기 조향장치용 벨로우즈(200, 이하 '벨로우즈'로 칭함)는 주름부(210)와, 대경부(220)와, 소경부(230)를 포함하며, 상기 주름부(210)는 외측으로 돌출되는 복수개의 산부(212)와 내측으로 삽입되는 복수개의 곡부(214)로 이루어지며, 상기 벨로우즈(200)는 상기 산부(212)와 상기 곡부(214)로 이루어진 상기 주름부(210)에 의해 길이가 신축 가능해진다.

상기 벨로우주(200)의 일단에는 대경부(220)가 구비되고, 타단에는 소경부(230)가 구비된다. 상기 대경부(220)는 상기 랙하우징(110)의 외경과 접지하고, 상기 소경부(230)는 상기 타이로드(120)의 중간단 외경과 접지한다.

여기서, 상기 랙하우징(110)은 중공형상을 가지며, 상기 랙하우징(110)의 선단 외측으로는 축방향으로 이동 가능하도록 랙바(112)가 연장 설치된다. 상기 랙바(112)의 일단에는 이너볼조인트(140)가 구비되며, 상기 이너볼조인트(140)에 의해 상기 랙바(112)와 타이로드(120)가 연결된다.

상기 이너볼조인트(140)는 볼하우징(142)와 볼(144)로 이루어지며, 상기 볼하우징(142)는 상기 랙바(112)의 일단에 구비되고, 상기 볼(144)은 상기 타이로드(120)의 일단에 구비된다. 상기 볼(144)과 상기 볼하우징(142)이 결합함으로 인하여 상기 랙바(112)와 상기 타이로드(120)가 연결되며, 상기 랙바(112)와 상기 타이로드(120) 사이에 설치되는 상기 벨로우즈(200)는 상기 랙바(112)와 타이로드(120)를 덮어 랙하우징(110)의 내부로 이물질이 삽입되는 것을 방지하게 된다.

상기 랙하우징(110)의 외경과 접지하는 상기 대경부(220)의 돌출부위와 상기 타이로드(120)의 외경과 접지하는 상기 소경부(230)의 돌출부위에는 각각 상기 체결부재(130)의 이탈을 방지하는 삽입홈(220a,230a)가 형성된다. 상기 체결부재(130)는 스틸밴드 및 클립이 이용될 수 있으며, 상기 각 삽입홈(220a,230a)은 사용되는 체결부재(130)의 종류에 따라 그 폭이 변경될 수 있는 것이 바람직하다.

상기 벨로우즈(200)의 내측으로 삽입되는 복수개의 곡부(214)는 "U"자 형상을 가지는 것이 바람직하다. 기존에는 상기 복수개의 곡부(214)가 삼각파 형상을 가짐으로 인하여 상기 각 곡부(214)의 두께를 두껍게 하지 못해 상기 각 곡부(214)가 변형 및 파손되는 것을 방지하지 못하였으나, 상기 각 곡부(214)를 "U"자 형상으로 형성함으로 인하여 각 곡부(214)의 두께를 두껍게 할 수 있어 상기 각 곡부(214)가 변형 및 파손되는 것을 방지할 수 있는 장점을 갖는다.

상기 각 곡부(214)의 중심 라운드(R)는 0.6 ~ 1.2㎜를 가지는 것이 바람직하고, 폭(W)은 1.2 ~ 2.0㎜를 가지는 것이 바람직하며, 길이(L)는 1.0 ~ 2.0㎜를 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 복수개의 곡부(214) 중 상기 벨로우즈(200)의 대경부(220) 및 소경부(230)의 양단 끝단 두 개의 곡부(214)의 두께(T)는 1.0 ~ 1.5㎜이고, 양단 끝단 두 개를 제외한 나머지 곡부(214)의 두께(T)는 0.8 ~ 1.1㎜를 가지는 것이 바람직하다.

상기 각 곡부(214)가 "U"자 형상을 가지고 상기의 중심 라운드(R), 폭(W), 길이(L)를 가짐으로 인하여 상기 각 곡부(214)를 기존의 곡부에 비해 두껍게 형성할 수 있어 변형을 방지하여 상기 벨로우즈(200)의 내부에서 상기 이너볼조인트(140)가 이동할 때, 상기 이너볼조인트(140)와 상기 곡부(214) 내측면의 마찰로 인한 소음 발생을 억제할 수 있다.

상기 벨로우즈(200)의 주름부(210)는 일자형이 아닌 항아리 형상을 가지는 것이 바람직하다. 상기 벨로우즈(200)가 일자형이 아닌 항아리 형상을 가짐으로 인하여 상기 벨로우즈(200)는 중앙부에서 외경(a)이 가장 크고, 상기 소경부(230)에서 상기 중앙부까지 곡부(214)의 외경이 순차적으로 증가하며, 상기 중앙부에서 상기 대경부(220)까지 곡부(214)의 외경이 순차적으로 감소한다.

즉, 상기 대경부(220)로부터 가장 인접한 첫번째 곡부(214)의 외경(b)은 상기 중앙부 곡부(214)의 외경(a) 대비 3 ~ 4㎜ 작게 형성되고, 두번째 곡부(214)의 외경(c)은 상기 중앙부 곡부(214)의 외경(a) 대비 2 ~ 3㎜ 작게 형성되며, 세번째 곡부(214)의 외경(d)은 상기 중앙부 곡부(214)의 외경 대비 1 ~ 2㎜ 작게 형성된다.

상기 중앙부 곡부(214)의 외경을 가장 크게 형성하고, 상기 중앙부 곡부(214)을 중심으로 상기 대경부(220) 및 상기 소경부(230)로 갈수록 상기 벨로우즈(200)의 외경을 순차적으로 감소시키는 이유는 상기 벨로우즈(200)의 중앙부 내부에 상기 어너볼조인트(140)가 위치하기 때문이다.

따라서, 벨로우즈(200)에 형성되는 복수개의 곡부(214)를 U자형상으로 형성함으로써 곡부(214)의 두께를 두껍게 형성할 수 있어 조향장치 주변온도 상승에 따른 벨로우즈(200) 내부 압력 증가에 의하여 발생되는 벨로우즈(200)의 열변형을 최소화할 수 있고, 벨로우즈(200)의 열변형을 최소화할 수 있음으로 인하여 스티어링 기어의 이너볼조인트(140) 이송 시 벨로우즈(200)에 형성되는 복수개의 곡부(214) 내측면과의 찍힘에 의해 발생되는 노이즈를 최소화할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

110 : 랙하우징 112 : 랙바
120 : 타이로드 130 : 체결부재
140 : 이너볼조인트 142 : 볼하우징
144 : 볼 200 : 조향장치용 벨로우즈
210 : 주름부 212 : 산부
214 : 곡부 220 : 대경부
230 : 소경부

Claims

조향장치의 랙하우징 외륜과 타이로드 사이에서 체결부재를 매개로 설치되어 내부에 충전된 윤활유의 누설을 방지 및 외부 이물질로부터 랙하우징을 보호하며 신축 가능하도록 외측으로 돌출되는 복수개의 산부와 내측으로 삽입되는 복수개의 곡부로 이루어는 주름부를 가지는 원통형상의 조향장치용 벨로우즈에 있어서,
일단에는 상기 랙하우징의 외경과 접지하는 대경부가 구비되고 타단에는 상기 타이로드의 외경과 접지하는 소경부가 구비되고,
상기 곡부는 "U"자 형상을 가짐으로써 상기 곡부의 두께를 두껍게 형성하여 벨로우즈 내부에 구비되는 이너볼조인트가 이동할 때 상기 이너볼조인트와 상기 곡부 내측면의 마찰로 인한 소음발생과 상기 곡부의 변형 및 파손을 방지하며,
상기 벨로우즈 길이의 중앙부에서 외경이 가장 크고, 상기 소경부에서 상기 중앙부까지 곡부의 외경이 순차적으로 증가하며, 상기 중앙부에서 상기 대경부까지 곡부의 외경이 순차적으로 감소하는 항아리 형상을 가지고,
상기 대경부로부터 가장 인접한 첫번째 곡부의 외경은 상기 중앙부 곡부의 외경 대비 3 ~ 4㎜, 두번째 곡부의 외경은 상기 중앙부 곡부의 외경 대비 2 ~ 3㎜, 세번째 곡부의 외경은 상기 중앙부 곡부의 외경 대비 1 ~ 2㎜ 작은 것을 특징으로 하는 조향장치용 벨로우즈.
청구항 1에 있어서,
상기 각 곡부의 중심 라운드(R)는 0.6 ~ 1.2㎜이고, 폭(W)은 1.2 ~ 2.0㎜이며, 길이(L)는 1.0 ~ 2.0㎜인 것을 특징으로 하는 조향장치용 벨로우즈.
청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 곡부 중 상기 벨로우즈의 양단 끝단 두 개의 곡부의 두께(T)는 1.0 ~ 1.5㎜이고, 양단 끝단 두 개를 제외한 나머지 곡부의 두께(T)는 0.8 ~ 1.1㎜인 것을 특징으로 하는 조향장치용 벨로우즈.
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