KR101450323B1 - 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 조향장치를 자동차의 차체에 장착시 2중 강성 지지구조를 구비한 마운팅 부시를 결합함으로써 진동 및 충격을 흡수하는 동시에 특정 방향 특히, 자동차의 폭 방향과 높이 방향에 대해 다른 값의 강성 내지는 지지력을 제공할 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시{Mounting Bush of Gear Housing for Steering Apparatus}

본 발명의 실시예는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 조향장치를 자동차의 차체에 장착시 2중 강성 지지구조를 구비한 마운팅 부시를 결합함으로써 진동 및 충격을 흡수하는 동시에 특정 방향 특히, 자동차의 폭 방향과 높이 방향에 대해 다른 값의 강성과 지지력을 제공할 수 있는 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차을 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.

이러한 자동차의 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 일반적인 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 종래의 마운팅 부시를 나타낸 정면도와 측단면도이다.

도 1과 도 2에서 도시된 바와 같이 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치(100)는 조향축(105)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기어가 장착되는 기어 하우징(130), 기어 하우징(130)과 결합되는 랙하우징(150), 랙바와 이너 볼조인트로 연결되는 타이로드(110), 타이로드(110)와 연결된 타이로드 엔드(120), 타이로드 엔드(120)의 끝단에 결합되는 아우터 볼 조인트(125) 및, 벨로우즈(140) 등으로 구성된다.

이와 같은 구성의 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치는 랙바에 형성된 랙과 치합하여 동력을 전달하는 피니언을 포함하고 있어, 운전자가 조향휠을 회전시키면 회전력이 조향축(105)과 유니버셜 조인트(미도시)를 통하여 피니언으로 전달되며, 전달된 회전력은 랙과 피니언에 의해 직선 방향의 힘으로 변화하여 랙바(230)를 직선운동시킨다.

한편, 이러한 기어 하우징(130)은 자동차의 차체에 고정되는데, 기어 하우징(130)에 마운팅 플랜지(133)가 구비되어 있고, 이 마운팅 플랜지(133)에는 마운팅홀(137)이 형성되어 있어서, 이 마운팅홀(137)을 통해 체결부재(미도시)를 관통시켜 기어 하우징(130)이 자동차의 차체측에 고정되도록 하게 된다.

그런데, 기어 하우징(130)은 조향축을 통해 운전자측의 조향휠과 연결되어 있기 때문에, 차량 운행시 차체측의 진동이 조향휠을 통해 운전자에게 전달된다. 이에 따라, 이러한 진동을 저감시키기 위해 마운팅홀(137) 내에 진동 흡수 기능이 우수한 고무재질의 마운팅 부시(135)를 설치하게 된다.

종래의 마운팅 부시(135)는, 내부로 볼트가 관통할 수 있도록 원통형으로 이루어진 금속재 파이프(135a)와, 이 금속재 파이프(135a)의 외주면에 결합되는 러버(135b)로 구성되어 있다.

특히, 러버(135a)는 마운팅 호울(137)에 밀착되는 지름으로 이루어지되, 양끝부분이 마운팅홀(137)의 외곽쪽으로 약간 뻗어나오는 길이로 되어 있어서, 조립시에 압입기를 사용하여 마운팅홀(137)에 압입시키게 된다.

이와 같이 설치된 마운팅 부시(135)는 파이프(135a)의 외주면에 접착된 러버(135b)가, 차체로부터 전달되는 차량의 진동이 운전자에게 전달되지 않도록 하게 된다.

그런데, 상기 마운팅 부시(135)를 기어 하우징(130)의 마운팅홀(137)에 압입할 때에, 오조립이 되거나 체결 토크가 부족할 경우에는 온전한 압입 상태를 유지하지 못하게 됨으로써, 마운팅 부시(135)가 기어 하우징(130)으로부터 이탈하거나 진동과 하중을 제대로 흡수하지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 자동차의 길이 방향(T 축)과, 폭 방향(L 축), 높이 방향(H 축)의 전달하중을 비교해 볼 때, 조향장치를 자동차의 차체에 장착시 특정 방향 특히, 자동차의 폭 방향(L 축)과 높이 방향(H 축)에 대해 다른 값의 강성과 지지력을 도출할 수 없어서, 자동차 주행시 조향 응답 특성을 제대로 반영할 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 조향장치를 자동차의 차체에 장착시 2중 강성 지지구조를 구비한 마운팅 부시를 결합함으로써 진동 및 충격을 흡수하는 동시에 특정 방향 특히, 자동차의 폭 방향과 높이 방향에 대해 다른 값의 강성과 지지력을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 조향장치를 자동차의 차체에 고정하기 위해 기어 하우징에 구비된 마운팅 플랜지(133)의 마운팅홀에 삽입되는 것으로, 서로 삽관되는 내측 튜브와 외측 튜브, 상기 내측 튜브와 외측 튜브의 사이에 형성되는 제1탄성체, 상기 외측 튜브의 외주측에 형성되는 제2탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시를 제공한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 조향장치를 자동차의 차체에 장착시 2중 강성 지지구조를 구비한 마운팅 부시를 결합함으로써 진동 및 충격을 흡수하는 동시에 특정 방향 특히, 자동차의 폭 방향과 높이 방향에 대해 다른 값의 강성과 지지력을 제공할 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 일반적인 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 나타내는 사시도;
도 2는 종래의 마운팅 부시를 나타낸 정면도와 측단면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시를 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 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시를 나타내는 단면도이다.

도 3을 도 1과 함께 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 조향장치 기어 하우징(130)의 마운팅 부시(300)는 조향장치를 자동차의 차체에 고정하기 위해 기어 하우징(130)에 구비된 마운팅 플랜지(133)의 마운팅홀(137)에 삽입되는 것으로, 서로 삽관되는 내측 튜브(303)와 외측 튜브(305), 상기 내측 튜브(303)와 외측 튜브(305)의 사이에 형성되는 제1탄성체(307), 상기 외측 튜브(305)의 외주측에 형성되는 제2탄성체(309)를 포함하여 구성된다.

특히, 자동차의 길이 방향(T 축)과, 폭 방향(L 축), 높이 방향(H 축)의 전달하중을 비교해 볼 때, 본 발명에 의한 조향장치 기어 하우징(130)의 마운팅 부시(300)는 자동차의 폭 방향(L 축)과 높이 방향(H 축)으로 2중 강성 지지구조를 구비함으로써, 자동차의 주행시 조향휠의 응답 특성에 효율적으로 적응할 수 있게 되는 특징이 있다.

즉, 자동차의 주행중 특히 커브길 조향시 운전자의 조향휠 조작에 따른 즉각적인 응답 특성을 나타내는 다이나믹 드라이브(Dynamic Drive), 또는 이보다는 응답 특성은 늦지만 보다 안정적이고 조향 충격이 적은 컴포트 드라이브(Comfort Drive) 등과 같은 조향 응답 특성을 얻을 수 있게 된다.

이와 같은 조향 응답 특성은 각종 센서들과 함께 조향장치와 현가장치 등에 별도의 장치가 부착되어 이루어 내기도 하지만, 기본적으로 양쪽 앞바퀴를 조향하는 조향장치를 자동차의 차체에 결합할 때, 결합부의 지지 강성에 따라 크게 좌우되는 경향을 갖는다.

따라서, 본 발명에서는 조향장치를 자동차의 차체에 고정하기 위해 기어 하우징(130)에 구비된 마운팅 플랜지(133)의 마운팅홀(137)에, 전술한 것처럼 자동차의 폭 방향(L 축)과 높이 방향(H 축)으로 2중 강성 지지구조를 구비한 마운팅 부시(300)를 결합하고 있다.

본 발명에 따른 마운팅 부시(300)는 특히 자동차의 폭 방향(L 축)과 높이 방향(H 축)으로 2중 강성 지지구조를 구비할 수 있도록, 2개의 튜브(303, 305)와 2개의 탄성체(307, 309)로 형성되어 있다.

여기서, 2개의 튜브는 서로 이격되게 삽관되는 스틸 재질의 내측 튜브(303)와 외측 튜브(305)로 구성되고, 2개의 탄성체는 내측 튜브(303)와 외측 튜브(305)의 사이에 형성되는 제1탄성체(307)와 외측 튜브(305)의 외주측에 형성되어 마운팅홀(137)에 지지되는 제2탄성체(309)로 구성된다.

마운팅 부시(300)의 내측 튜브(303)는 볼트가 삽입되어 너트 등의 체결부재로 자동차의 차체와 결합되며 제1탄성체(307)에 의해 외측 튜브(305)와 지지되고, 외측 튜브(305)는 제2탄성체(309)에 의해 마운팅홀(137)에 지지되며 결합된다.

제1탄성체(307)와 제2탄성체(309)는, 주로 자동차의 폭 방향(L 축)과 높이 방향(H 축)의 2개의 방향 중 각각 어느 한 방향의 하중을 지지할 수 있도록 돌출부(307a,307b, 309a,309b)를 구비하고 있다.

즉, 제1탄성체(307)는 내주면이 내측 튜브(303)와 밀착 결합되고, 외주면은 자동차의 폭 방향(L 축)과 높이 방향(H 축)의 2개의 방향 중 어느 한 방향으로 외측 튜브(305)의 내주면과 접하도록 돌출된 돌출부(307a,307b)를 구비하며, 다른 한 방향으로는 외측 튜브(305)와 이격되게 형성되어 돌출부(307a,307b)가 외측 튜브(305)에 압착되며 결합되어 있다.

그리고, 제2탄성체(309)는 내주면이 외측 튜브(305)와 밀착 결합되고, 외주면은 자동차의 폭 방향(L 축)과 높이 방향(H 축)의 2개의 방향 중, 제1탄성체(307)가 외측 튜브(305)와 이격된 방향으로 제2탄성체(309)의 돌출부(309a,309b)가 형성되어, 마운팅 플랜지(133)에 조립시 돌출부(309a,309b)가 압축되어 지지력과 강성이 증대되도록 마운팅홀(137)에 압착되며 삽입되게 되어 있다.

즉, 도 3에서는 일례로 제1탄성체(307)의 돌출부(307a,307b)가 자동차의 높이 방향(H 축)으로 형성되어 있고 자동차의 폭 방향(L 축)으로는 외측 튜브(305)와 이격되어 있고, 제2탄성체(309)의 돌출부(309a,309b)가 자동차의 폭 방향(L 축)으로 형성된 것을 도시하고 있는데, 이와 반대로 제1탄성체(307)의 돌출부가 자동차의 폭 방향(L 축)으로 형성되고 제2탄성체(309)의 돌출부가 자동차의 높이 방향(H 축)으로 형성될 수도 있음은 물론이다.

또한, 제1탄성체(307)와 제2탄성체(309)는 돌출부의 돌출량이 다르게 형성되거나, 제1탄성체(307)와 제2탄성체(309)의 재질이 서로 경도가 다르게 형성될 수 있다.

즉, 제1탄성체(307)와 제2탄성체(309)의 돌출부는, 자동차의 폭 방향(L 축)과 높이 방향(H 축) 중 폭 방향(L 축)으로 형성된 돌출부가 높이 방향(H 축)으로 형성된 돌출부보다 돌출량이 더 크게 형성되는데, 도 3에서는 제1탄성체(307)의 돌출부(307a,307b)보다 제2탄성체(309)의 돌출부(309a,309b)가 더 큰 돌출양을 갖게 되어 있다.

또한, 제1탄성체(307)와 제2탄성체(309)는 자동차의 폭 방향(L 축)과 높이 방향(H 축)의 2개의 방향 중, 폭 방향(L 축)으로 형성된 돌출부를 구비하는 쪽이 높이 방향(H 축)으로 형성된 돌출부를 구비하는 쪽보다 더 큰 경도의 탄성재질로 형성되는데, 도 3에서는 제1탄성체(307)보다 제2탄성체(309)가 더 큰 경도를 갖게 되어 있다.

따라서, 자동차의 주행시에 보다 큰 하중이 전달되는 자동차의 폭 방향(L 축) 하중에 대한 마운팅 부시(300)의 지지력 내지는 강성이 증대되어 자동차의 선회시의 조향 응답 특성이 빨라지는 효과를 얻을 수 있게 된다.

다만, 전술한 바와 같이 제1탄성체(307)와 제2탄성체(309)의 재질을 서로 경도가 다른 탄성재질로 형성할 수 있는 것 자체만으로 자동차의 폭 방향(L 축)과 높이 방향(H 축)의 강성을 조절할 수 있게 되므로, 자동차의 설계 컨셉에 맞추어 어느 한쪽 방향으로의 강성을 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 전술한 다이나믹 드라이브 또는 컴포트 드라이브를 지향할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 제1탄성체(307)와 제2탄성체(309)는 별개로 제작되어 내측 튜브(303)와 외측 튜브(305)에 결합될 수 있으나, 이들을 가류 접착(加硫接着)하여 일체로 형성할 수도 있다.

즉, 제1탄성체(307)는 내측 튜브(303)와 외측 튜브(305)에 가류 접착되고, 제2탄성체(309)는 외측 튜브(305)에 가류 접착되어 이들을 일체로 성형할 수도 있는 것이다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 조향장치를 자동차의 차체에 장착시 2중 강성 지지구조를 구비한 마운팅 부시를 결합함으로써 진동 및 충격을 흡수하는 동시에 특정 방향 특히, 자동차의 폭 방향과 높이 방향에 대해 다른 값의 강성 내지는 지지력을 제공할 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.

T: 자동차의 길이 방향 L: 자동차의 폭 방향
H: 자동차의 높이 방향 130: 기어 하우징
133: 마운팅 플랜지 137: 마운팅홀
300: 본발명의 마운팅 부시 303: 내측 튜브
305: 외측 튜브 307: 제1탄성체
307a,307b: 제1탄성체의 돌출부
309: 제2탄성체 309a,309b: 제2탄성체의 돌출부

Claims (7)

1. 조향장치를 자동차의 차체에 고정하기 위해 기어 하우징에 구비된 마운팅 플랜지의 마운팅홀에 삽입되는 것으로, 서로 삽관되는 내측 튜브와 외측 튜브, 상기 내측 튜브와 외측 튜브의 사이에 형성되는 제1탄성체, 상기 외측 튜브의 외주측에 형성되는 제2탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1탄성체는 내주면이 상기 내측 튜브와 밀착 결합되고, 외주면은 자동차의 폭 방향과 높이 방향의 2개의 방향 중 어느 한 방향으로 돌출되어 상기 외측 튜브의 내주면과 접하는 돌출부를 구비하고 다른 한 방향은 상기 외측 튜브와 이격되게 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제2탄성체는 내주면이 상기 외측 튜브와 밀착 결합되고, 외주면은 상기 다른 한 방향으로 돌출되어 상기 마운팅홀에 압착되는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1탄성체와 제2탄성체의 돌출부는, 상기 자동차의 폭 방향과 높이 방향의 2개의 방향 중, 폭 방향으로 형성된 돌출부가 높이 방향으로 형성된 돌출부 보다 돌출량이 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 제1탄성체와 제2탄성체는 서로 다른 경도의 탄성재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제1탄성체와 제2탄성체는, 상기 자동차의 폭 방향과 높이 방향의 2개의 방향 중, 폭 방향으로 형성된 돌출부를 구비하는 쪽이 높이 방향으로 형성된 돌출부를 구비하는 쪽보다 더 큰 경도의 탄성재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1탄성체는 내측 튜브와 외측 튜브에 가류 접착되고, 상기 제2탄성체는 외측 튜브에 가류 접착되는 것을 특징으로 하는 조향장치 기어 하우징의 마운팅 부시.

Images