KR101405547B1 - 랙 피니언 방식 조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 종래에 랙바와 볼하우징의 결합부에서 체결 조임력 부족이나 외부 충격으로 인해 발생되던 풀림을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 자동차의 내구가 진행된 후 계속적인 충격으로 볼하우징이 변형되거나 파손되어 조향휠의 풀턴시 스트로크가 바뀌어 풀턴시의 조향각을 이탈하면서 조향 안정성이 낮아지는 것을 방지하게 되고 조립성을 향상시키는 효과가 있게 된다.

Description

랙 피니언 방식 조향장치{Rack and Pinion Type Steering Apparatus}
본 발명은 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 종래에 운전자가 조향휠의 풀턴시에 일정한 스트로크로 직선운동하는 랙바와 결합된 볼하우징이 랙하우징과 부딪치면서 변형이나 파손이 발생되는 것을 방지할 수 있게 되고, 내구 후에도 볼하우징의 파손을 방지할 수 있게 되는 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 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.
이러한 차량의 조향장치에는 운전석에 배치되는 조향휠과 이에 연결된 조향축, 그리고 조향축과 유니버셜 조인트(Universal Joint)를 통해 연결되는 기어박스 및 조향축을 차체에 고정시킬 수 있도록 그 외부에 장착되는 조향컬럼 등이 구비된다.
도 1은 종래의 랙 피니언 방식 조향장치의 일부 사시도이고, 도 2는 종래 랙 피니언 방식 조향장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 1과 도 2에서 도시된 바와 같이 종래의 랙 피니언 방식 조향장치(100)는 조향축(105)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부(130), 랙(미도시)이 형성되어 있고 양단부에 이너 볼 조인트(Inner Ball Joint, 210)를 구비한 랙바(230), 이너 볼 조인트(210)의 볼과 일체로 형성된 타이로드(110), 타이로드(110)와 연결된 타이로드 엔드(120), 타이로드 엔드(120)의 끝단에 구비된 아우터 볼 조인트(Outer Ball Joint, 125) 및 랙하우징의 단부에 결합되며 이너 볼 조인트(210)를 감싸는 벨로우즈(140)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성의 랙 피니언 방식 조향장치는 랙바(230)에 형성된 랙 기어부와 접하여 동력을 전달하는 피니언 기어를 포함하고 있어, 운전자가 조향휠을 회전시키면 회전력이 조향축(105)과 유니버셜 조인트(미도시)를 통하여 피니언 기어로 전달되며, 전달된 회전력은 랙과 피니언 기어에 의해 직선 방향의 힘으로 변화하여 랙바(230)를 직선운동시킨다.
또한, 랙 피니언 방식 조향장치는 랙 기어가 형성된 랙바(230)의 좌우측 단부에 이너 볼 조인트(210)가 구비되는데, 이너 볼 조인트(210)는 타이로드(110)와 연결되며, 타이로드(110)는 록너트(150)로 타이로드 엔드(120) 및 아우터 볼 조인트(125)와 연결되어 타이어의 너클(Knuckle)과 연결된다.
이너 볼 조인트(210)는 구 형상의 볼부위(270)를 구비한 타이로드(110), 타이로드의 볼부위(270)를 감싸며 타이로드(110)와 랙바(230)를 연결시키는 볼하우징(240), 타이로드의 볼부위(270)와 볼하우징(240) 사이에 삽입되는 플라스틱 재질의 볼시트(250) 등이 서로 조립되어 연결되는 구조를 갖는다.
즉, 볼하우징(240)의 내부면에 플라스틱 재질의 볼시트(250)를 삽입하고 여기에 타이로드의 볼부위(270)를 조립한 후 볼하우징의 플렌지 끝단을 코킹(260)하여 고정시키는 구조로 되어 있다.
이와 같은 종래의 랙 피니언 방식 조향장치에 있어서, 운전자가 조향휠을 풀턴시에 랙바와 결합되는 볼하우징이 랙하우징과 부딪치면서 볼하우징이 변형되거나 파손이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 자동차의 내구가 진행된 후 계속적인 충격으로 볼하우징이 변형되거나 파손되어 조향휠 풀턴시의 스트로크가 바뀌어 풀턴시의 조향각을 이탈하는 심각한 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 종래에 운전자가 조향휠을 풀턴시에 일정한 스트로크로 직선운동하는 랙바와 결합된 볼하우징이 랙하우징과 부딪치면서 변형되거나 파손이 발생되는 것을 방지할 수 있게 되고, 내구 후에도 볼하우징의 파손을 방지하여 조향휠 풀턴시의 스트로크가 바뀌어 풀턴시의 조향각 이탈을 방지할 수 있게 되는 랙 피니언 방식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는 랙하우징의 내부에서 직선운동하는 랙바의 양단부에 결합되며 상기 랙바의 직선운동시 랙하우징의 내측 단턱부에 지지되며 안착되는 스토퍼; 상기 스토퍼에 삽입되는 삽입부와, 타이로드의 볼부위가 결합되는 하우징부가 구비되며 상기 랙바의 양단부에 나사결합시 상기 하우징부가 상기 스토퍼를 지지하며 결합되는 볼하우징을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 랙 피니언 방식 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 종래에 운전자가 조향휠을 풀턴시에 일정한 스트로크로 직선운동하는 랙바와 결합된 볼하우징이 랙하우징과 부딪치면서 볼하우징의 변형이나 파손이 발생되는 것을 방지할 수 있게 되고, 내구 후에도 볼하우징의 파손을 방지하여 조향휠 풀턴시의 스트로크가 바뀌어 풀턴시의 조향각 이탈을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 랙 피니언 방식 조향장치의 일부 사시도;
도 2는 종래의 랙 피니언 방식 조향장치의 일부를 도시한 단면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 랙 피니언 방식 조향장치의 일부를 나타내는 분해도;
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 랙 피니언 방식 조향장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 랙 피니언 방식 조향장치의 일부를 나타내는 분해도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 랙 피니언 방식 조향장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 랙 피니언 방식 조향장치는, 랙하우징(220)의 내부에서 직선운동하는 랙바(310)의 양단부에 결합되며 상기 랙바(310)의 직선운동시 랙하우징(220)의 내측 단턱부(225)에 지지되며 안착되는 스토퍼(320), 상기 스토퍼(320)에 삽입되는 삽입부(337)와, 타이로드(110)의 볼부위(270)가 결합되는 하우징부(335)가 구비되며 상기 랙바(310)의 양단부에 나사결합시 상기 하우징부(335)가 상기 스토퍼(320)를 지지하며 결합되는 볼하우징(330)을 포함하여 구성된다.
랙하우징(220)은 내측에 조향축(도 1의 105 참조)의 피니언과 치결합되어 직선운동하는 랙바(310)를 수용하며 양단부에는 중심부쪽으로 직경이 축소되는 단턱부(225)가 형성되어 있다.
이너 볼 조인트는 랙바(310)와 타이로드(110)를 연결해 주는 역할을 하는 것으로, 타이로드(110)의 일측 끝단에 형성되어 있는 볼부위(270)와 볼 조인트 결합하여 구성된다.
볼하우징(330)의 일측은 랙이 형성된 랙바(310)의 단부와 결합되고 타측은 타이로드(110)와 결합되는데, 타이로드(110)의 볼부위(270)를 감싸며 결합될 수 있도록 일방향으로 개구된 요홈 형상의 하우징부(335)를 구비하고 있다.
하우징부(335)는 그 개략적인 단면 형상이 "ㄷ" 형상과 "반원" 형상이 결합된 형상으로 형성되며, 이 하우징부(335)에는 볼시트(250)가 삽입되어 타이로드(110)의 볼부위(270)와 결합된다.
이렇게 타이로드(110)와 결합된 볼하우징(330)은 운전자의 조향휠 조작시 랙바(310)와 연동되어 랙하우징(220) 쪽으로 왕복 직선운동하게 되는데, 종래에는 운전자의 조향휠 풀턴(Full Turn)시 볼하우징(330)이 랙하우징(220)에 형성된 단턱부(225)에 부딪치며 랙바(310)의 스트로크가 한정되었다.
즉, 운전자의 조향휠 조작시 조향휠의 풀턴이 완료되는 순간 볼하우징(330)이 랙하우징(220)의 단턱부(225)에 의해 더 이상 진행하지 않게 되어 셋팅된 바퀴의 조향각을 이루게 되는 것이다.
그러나, 본 발명에서는 볼하우징(330)이 랙하우징(220)의 단턱부(225)에 이르기 직전에 스토퍼(320)와 맞닿게 되고 스토퍼(320)가 단차부에 안착되면서 볼하우징(330)이 멈추게 됨으로써, 볼하우징(330)과 랙하우징(220)과의 직접 접촉에 의한 충격으로 볼하우징(330) 또는 볼하우징(330)과 랙바(310)와의 연결부가 변형되거나 파손되는 문제가 없어지게 된다.
랙바(310)는 조향휠의 조작시 랙하우징(220)의 내부에서 직선운동하면서 타이로드(110)와 너클암으로 연결된 양쪽 바퀴를 조작시켜 조향각을 만들게 되는데, 랙바(310)의 양단부에는 랙바(310)의 직선운동을 제한하는 스토퍼(320)가 결합된다.
스토퍼(320)는 볼하우징(330)의 삽입부(337)가 결합되고 랙바(310)의 양단부에 지지되며 결합되어 랙바(310)의 직선운동시 랙바(310)의 직선운동을 제한할 수 있도록 조향휠의 풀턴시 랙하우징(220)의 내측 단턱부(225)에 지지되며 안착되게 되어 있다.
랙바(310)의 양단부에 나사결합되어 타이로드(110)와 연결되는 볼하우징(330)은 크게 스토퍼(320)에 삽입되는 삽입부(337)와, 타이로드(110)의 볼부위(270)가 결합되는 하우징부(335), 랙바(310)에 삽입되어 결합되는 나사부(331)로 구성되는데, 랙바(310)와의 결합시 타이로드(110)의 볼부위(270)와 결합되는 하우징부(335)가 스토퍼(320)를 지지하며 결합하게 되어 있다.
따라서, 랙바(310)의 양단부에 스토퍼(320)와 볼하우징(330)이 결합된 상태로 랙바(310)의 직선운동시 일체로 랙하우징(220)의 내측에서 직선운동을 하게 되며, 조향휠의 풀턴시에는 스토퍼(320)가 랙하우징(220)의 단턱부(225)에 지지되며 안착된다.
한편, 랙바(310)의 양단부에는 내주면과 외주면을 경방향으로 절개한 체결홈(310a)이 구비될 수 있고, 스토퍼(320)의 일측면에도 랙바(310)의 체결홈(310a)과 대응되는 위치에 축반향으로 돌출된 체결돌기(320a)가 구비되어 랙바(310)에 스토퍼(320)의 결합시 랙바의 체결홈(310a)에 스토퍼(320)의 체결돌기(320a)가 삽입되며 결합되어 볼하우징(330)의 나사결합시 스토퍼(320)의 회전을 방지하면서 조립성을 향상시키게 된다.
이와 같은 체결홈(310a)과 체결돌기(320a)는 랙바(310)와 스토퍼(320)의 서로 대응되는 위치에 적어도 하나 이상의 쌍으로 구비될 수 있다.
또한, 스토퍼(320)는 자성체로 형성되어 랙바(310)와의 조립시 랙바(310)와의 자력으로 인해 작업자가 스토퍼(320)의 체결돌기(320a)를 랙바(310)의 체결홈(310a)에 위치시키면 자력에 의해 자동으로 안착되며 결합되게 되어 있다.
그리고, 랙바(310)와 스토퍼(320) 및 볼하우징(330)의 결합 후 이들이 풀리는 것을 방지하며 고정시킬 수 있도록, 랙바의 반대쪽인 스토퍼(320)의 타측면에는 톱니 형상의 요철부(325)가 구비되고 하우징부(335)에도 톱니 형상의 요철부(333)가 구비될 수 있다.
즉, 스토퍼(320)의 타측면과 대응되는 하우징부(335)에도 톱니 형상의 요철부(333)가 구비되어 랙바(310)와 볼하우징(330)의 나사결합시 가해지는 토크에 의해 스토퍼(320)와 하우징부(335)의 요철부들(325,333)이 소성 변형되면서 맞물림 결합되게 되어 있다.
따라서, 작업자는 랙바의 체결홈(310a)에 스토퍼(320)의 체결돌기(320a)가 삽입된 상태에서 볼하우징(330)을 랙바(310)와 나사결합하면 스토퍼(320)와 하우징부(335)의 요철부들(325,333)이 서로 맞물리면서 소성변형되어 조립이 완료된 후 외부 충격이 가해지더라도 체결이 풀리지 않게 고정시킬 수 있게 된다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 종래에 랙바와 볼하우징의 결합부에서 체결 조임력 부족이나 외부 충격으로 인해 발생되던 풀림을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 자동차의 내구가 진행된 후 계속적인 충격으로 볼하우징이 변형되거나 파손되어 조향휠의 풀턴시 스트로크가 바뀌어 풀턴시의 조향각을 이탈하면서 조향 안정성이 낮아지는 것을 방지하게 되고 조립성을 향상시키는 효과가 있게 된다.
310: 랙바 310a: 체결홈
320: 스토퍼 320a: 체결돌기
330: 볼하우징 331: 나사부
335: 하우징부 325,333: 요철부

Claims (5)

  1. 랙하우징의 내부에서 직선운동하는 랙바의 양단부에 결합되며 상기 랙바의 직선운동시 랙하우징의 내측 단턱부에 지지되며 안착되는 스토퍼;
    상기 스토퍼에 삽입되는 삽입부와, 타이로드의 볼부위가 결합되는 하우징부가 구비되며 상기 랙바의 양단부에 나사결합시 상기 하우징부가 상기 스토퍼를 지지하며 결합되는 볼하우징을 포함하며,
    상기 랙바의 양단부에는 체결홈이 구비되고 상기 스토퍼의 일측면에는 상기 체결홈에 결합되는 체결돌기가 구비되되, 상기 체결홈과 체결돌기는 대응되는 위치에 적어도 하나 이상의 쌍으로 구비되며,
    상기 스토퍼의 타측면에는 톱니 형상의 요철부가 구비되고 상기 스토퍼의 타측면에 대응되는 상기 하우징부에도 톱니 형상의 요철부가 구비되어 상기 랙바와 볼하우징의 나사결합시 상기 요철부들이 소성 변형되면서 맞물림 결합되는 것을 특징으로 하는 랙 피니언 방식 조향장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스토퍼는 자성체로 형성되어 상기 랙바와 자력으로 결합되는 것을 특징으로 하는 랙 피니언 방식 조향장치.
  5. 삭제
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