KR101345435B1

KR101345435B1 - 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치

Info

Publication number: KR101345435B1
Application number: KR1020100016274A
Authority: KR
Inventors: 김흥주
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2013-12-27
Also published as: KR20110096807A

Abstract

본 발명은, 랙하우징 내에 삽입되고 내주면에는 랙바가 결합되는 중공관 형상으로 되되, 외주면은 경사면으로 되고, 일단에는 플랜지를 구비하며, 일단으로부터 축방향으로 절개되어 형성되는 다수의 제1슬릿과, 타단으로부터 축방향으로 절개되면서 제1슬릿과 이격되고 대응되게 엇갈려 형성되는 제2슬릿을 구비하는 부시 본체; 부시 본체의 외주면에 끼워지고 내주면은 부시 본체의 외주면에 대응되는 경사면으로 된 중공관 형상의 슬리이브; 및 부시 본체의 플랜지와 슬리이브 사이에 위치되어 슬리이브를 탄성지지하는 탄성부재를 포함하는 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 랙바의 축방향과 경방향의 하중을 원활히 지지함은 물론, 마모나 조립공차 등으로 인한 유격을 억제하고, 이에 따라 유격에 의해 발생하는 소음을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.

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 경방향의 하중을 원활히 지지함은 물론, 마모나 조립공차 등으로 인한 유격을 억제하고, 이에 따라 유격에 의해 발생하는 소음을 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 좌우 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 랙하우징(137)과 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 직선운동되도록 마련되는 것으로서, 기어박스(125)의 피니언과 치결합될 수 있도록 그 중간에 랙이 형성되어 있고, 랙바(140)의 좌우에는 볼하우징(175)에 볼이 삽입되어 결합되는 이너볼조인트를 매개로 타이로드(155)와 연결되어 바퀴(미도시)를 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 외주면과 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 랙부시(160)와 밀착되면서 랙하우징(137)의 내주면에 밀착 고정되는 중공의 랙 스토퍼(165)가 설치되어 랙부시(160)의 이탈을 방지하게 된다.

하지만, 이러한 종래 기술에 따른 랙부시와 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치는 운전자의 조향휠 조타시 랙바의 축방향과 경방향의 하중이 랙바와 랙부시 및 랙하우징을 통해 전달되면서 랙부시에 이상 마모가 발생하고, 이에 따라 유격이 생겨 소음을 일으키는 문제점이 있었다.

또한, 랙바의 외주면을 구속하는 랙부시는 사출성형 등의 방법으로 제조되게 되는데, 이때 제조공차 또는 조립공차로 인하여 제품마다 구속력이 상이하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 랙바의 축방향과 경방향의 하중을 원활히 지지함은 물론, 마모나 조립공차 등으로 인한 유격을 억제하고, 이에 따라 유격에 의해 발생하는 소음을 방지할 수 있는 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 랙부시는, 랙하우징 내에 삽입되고 내주면에는 랙바가 결합되는 중공관 형상으로 되되, 외주면은 경사면으로 되고, 일단에는 플랜지를 구비하며, 일단으로부터 축방향으로 절개되어 형성되는 다수의 제1슬릿과, 타단으로부터 축방향으로 절개되면서 제1슬릿과 이격되고 대응되게 엇갈려 형성되는 제2슬릿을 구비하는 부시 본체; 부시 본체의 외주면에 끼워지고 내주면은 부시 본체의 외주면에 대응되는 경사면으로 된 중공관 형상의 슬리이브; 및 부시 본체의 플랜지와 슬리이브 사이에 위치되어 슬리이브를 탄성지지하는 탄성부재를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 랙부시를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치는, 전술한 랙부시; 랙부시가 내측에 결합되는 랙하우징; 및 피니언과 치결합되고 랙부시의 내주면에 지지되어 랙하우징 내에서 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 랙바의 축방향과 경방향의 하중을 원활히 지지함은 물론, 마모나 조립공차 등으로 인한 유격을 억제하고, 이에 따라 유격에 의해 발생하는 소음을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 종래기술에 의한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 나타내는 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 랙부시를 나타내는 일부 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 랙부시가 랙하우징 및 랙부시에 장착된 상태를 나타내는 단면도이다.

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 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 랙부시를 나타내는 일부 절개 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 랙부시가 랙하우징 및 랙부시에 장착된 상태를 나타내는 단면도이다.

본 발명에 의한 랙부시(200)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 랙하우징(137) 내에 삽입되고 내주면에는 랙바(140)가 결합되는 중공관 형상으로 되되, 외주면은 경사면(211)으로 되고, 일단에는 플랜지(213)를 구비하며, 이 일단으로부터 축방향으로 절개되어 형성되는 다수의 제1슬릿(217)과, 타단으로부터 축방향으로 절개되면서 제1슬릿(217)과 이격되고 대응되게 엇갈려 형성되는 제2슬릿(219)을 구비하는 부시 본체(210); 이 부시 본체(210)의 외주면에 끼워지고 내주면은 부시 본체(210)의 외주면에 대응되는 경사면(221)으로 된 중공관 형상의 슬리이브(220); 및 부시 본체(210)의 플랜지(213)와 슬리이브(220) 사이에 위치되어 슬리이브(220)를 탄성지지하는 탄성부재(230)를 포함하여 구성된다.

랙바(140)는 조향축(115: 도 1 참조)의 회전운동을 직선운동으로 전환하는데, 랙하우징(137)의 내부에서 축방향으로 왕복 운동하게 되고, 랙바(140)의 좌우측 끝단부는 볼하우징(175: 도 1 참조)에 볼이 삽입되어 결합되는 이너볼조인트를 매개로 타이로드(155: 도 1 참조)와 연결되어 바퀴(미도시)를 조타하게 되어 있다.

랙하우징(137)은 그 내부에 랙바(140)를 수용하고 있어서, 운전자가 조향휠(110: 도 1 참조)을 조타할 때 조향축(115)의 피니언(미도시)과 치결합된 랙바(140)가 랙하우징(137) 내에서 좌우로 직선운동하게 된다. 여기서, 랙바(140)는 랙하우징(137)과 랙바(140)의 사이에 결합된 랙부시(200)에 의해 지지되며 직선운동을 하게 된다.

본 발명에 의한 랙부시(200)는 랙하우징(137)의 내측에 결합되고 내주면에 랙바(140)가 삽입 결합되어 랙바(140)를 직선운동시킬 수 있도록 중공관 형상으로 형성된다.

그리고, 부시 본체(210)의 외주면은 외경이 점차 감소되는 경사면(211)으로 되어 있으며, 외경이 감소되는 쪽의 일단에는 플랜지(213)가 형성되어 있는데, 그 반대쪽 타단에도 플랜지(215)가 형성될 수 있다. 일단에 형성된 플랜지(213)는 랙하우징(137)의 내주면에 있는 고정홈(139)에 삽입 지지되어 랙바(140)의 직선운동시 연동되지 않고 랙부시(200)를 랙하우징(137)에 고정되게 한다.

또한, 부시 본체(210)에는 축방향으로 외주면과 내주면을 절개한 다수의 제1슬릿(217) 및 제2슬릿(219)이 형성되어 있어 수축 및 복구되는 탄성을 갖게 됨으로써, 랙부시(200)가 랙하우징(137)에 용이하게 결합될 수 있다.

제1슬릿(217)은 플랜지(213)를 갖춘 단부로부터 축방향으로 절개되어 형성되고, 제2슬릿(219)은 반대쪽 단부로부터 축방향으로 절개되어 형성되는데, 이들 제1슬릿(217)과 제2슬릿(219)은 원주방향으로 서로 이격되고 개구방향이 대응되게 엇갈려서 형성되어 있다.

부시 본체(210)는 랙바(140)와 면접촉되어 습동이 일어나게 되므로, 내마모성과 저마찰성 뿐만 아니라 소정의 휨과 강성을 갖고 있어야 하며 열에 의한 신축성이 적은 재질로 형성될 것이 요구된다. 따라서, 폴리아세탈(POM), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱계열 재질이나, 천연 또는 합성고무 등과 같은 고무계열 재질로 형성되는 것이 좋다.

한편, 부시 본체(210)의 외주면에는 중공관 형상의 슬리이브(220)가 결합되는데, 이 슬리이브(220)의 내주면은 부시 본체(210)의 외주면 즉 경사면(211)에 대응되게 내경이 점차 감소되는 경사면(221)으로 되어 있다. 이 슬리이브(220)는 플라스틱 재질, 특히 엔지니어링 플라스틱계열 재질로 만들어진다.

슬리이브(220)를 부시 본체(210)에 끼울 때에는, 부시 본체(210)가 다수의 제1슬릿(217) 및 제2슬릿(219)으로 인해 탄성변형이 가능하기 때문에, 부시 본체(210)를 수축시킨 상태에서 슬리이브(220)를 끼우면 된다. 이 슬리이브(220)는 부시 본체(210)의 외주면 상에서 플랜지(213 또는 215)에 의해 그 이동이 제한됨과 더불어, 이탈되는 것이 방지되게 되어 있다.

또, 부시 본체(210)의 외주면 상에서 플랜지(213)와 슬리이브(220) 사이에는 탄성부재(230)가 위치되어서, 슬리이브(220)를 플랜지(213)에 대해 부시 본체(210)의 축방향으로 탄성지지하게 된다. 이러한 탄성부재(230)로는, 부시 본체(210)의 원주를 둘러싸도록 된 코일스프링이 바람직하지만, 이에 한정되지 않고 슬리이브(220)에 충분한 탄성력을 가할 수 있다면 임의의 스프링이나 탄성체 등도 무방하다. 더욱이, 작은 직경을 가진 다수의 코일스프링이 부시 본체(210)의 원주방향 주변으로 균등하게 배치되어, 슬리이브(220)를 플랜지(213)에 대해 부시 본체(210)의 축방향으로 탄성지지하는 구조로 될 수도 있다.

탄성부재(230)가 코일스프링인 경우에, 이를 안정되게 지지하기 위해 슬리이브(220) 또는 플랜지(213)의 단부면에 안착홈(223)이 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 랙부시(200)를 랙바(140)에 결합하게 되면, 탄성부재(230)가 슬리이브(220)를 부시 본체(210)의 축방향으로, 보다 구체적으로는 플랜지(213)의 반대쪽으로 밀어붙이게 된다. 이에 따라, 부시 본체(210)의 경사면(211)과 슬리이브(220)의 경사면(221) 사이의 상호작용에 의해, 슬리이브(220)가 플랜지(213)의 반대쪽 즉 플랜지(215) 쪽으로 진행할수록 부시 본체(210)는 탄성변형이 가능하기 때문에 그 경방향으로 수축되어 랙바(140)와 밀착되게 된다.

이로써, 랙부시(200)가 제조공차 또는 조립공차를 갖게 되더라도 랙바(140)와의 사이에 생기는 경방향 유격을 없앨 수 있으며 일정한 구속력을 갖도록 제어할 수 있는 장점이 있게 된다.

더구나, 마모에 의해 구속력이 상실되고 유격이 발생하더라도, 탄성부재(230)에 의해 슬리이브(220)의 위치가 부시 본체(210)의 축방향으로 변경될 수 있게 되어서, 지속적으로 랙부시(200)와 랙바(140) 사이에 생기는 경방향 유격을 없앨 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.

물론, 랙부시(200)를 랙바(140)와 밀착시켜 유격을 억제하고 구속력을 제어할 수 있기 때문에, 랙부시(200)와 랙바(140) 사이의 유격으로 인하여 발생하는 소음도 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

전술한 바와 같은 랙부시(200)는, 이 랙부시(200)가 내측에 결합되는 랙하우징(137), 및 피니언과 치결합되고 랙부시(200)의 내주면에 지지되어 랙하우징(137) 내를 왕복운동하면서 조향축(115)의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바(140) 등과 함께 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 구성하게 된다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 랙바의 축방향과 경방향의 하중을 원활히 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 마모나 조립공차 등으로 인한 유격을 억제하고, 이에 따라 유격에 의해 발생하는 소음을 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 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.

Claims

랙하우징 내에 삽입되고 내주면에는 랙바가 결합되는 중공관 형상으로 되되, 외주면은 경사면으로 되고, 일단에는 플랜지를 구비하며, 상기 일단으로부터 축방향으로 절개되어 형성되는 다수의 제1슬릿과, 타단으로부터 축방향으로 절개되면서 상기 제1슬릿과 이격되고 대응되게 엇갈려 형성되는 제2슬릿을 구비하는 부시 본체;
상기 부시 본체의 외주면에 끼워지고 내주면은 상기 부시 본체의 외주면에 대응되는 경사면으로 된 중공관 형상의 슬리이브; 및
상기 부시 본체의 플랜지와 상기 슬리이브 사이에 위치되어 상기 슬리이브를 탄성지지하는 탄성부재
를 포함하는 랙부시.
제 1 항에 있어서,
상기 부시본체는 상기 타단에 플랜지를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 랙부시.
제 1 항에 있어서,
상기 탄성부재를 안정되게 지지하기 위해 상기 슬리이브 또는 상기 플랜지의 단부면에 안착홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 랙부시.
제 1 항에 있어서,
상기 플랜지는 랙하우징의 내주면에 있는 고정홈에 삽입 지지되는 것을 특징으로 하는 랙부시.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 랙부시;
상기 랙부시가 내측에 결합되는 랙하우징; 및
피니언과 치결합되고 상기 랙부시의 내주면에 지지되어 상기 랙하우징 내에서 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바
를 포함하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치.