KR101467021B1 - 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 것으로, 본 발명에 의하면, 부싱부재부에 볼베어링을 삽입고정하여 랙부시가 랙바와 슬라이딩 접촉하게 함으로써 랙바의 직선운동시 마찰력을 최소화하여 조타감을 원활히 하고 마모에 의한 내구성을 향상시키며 또한, 볼베어링의 마찰력 저감을 위해 윤활제를 충진할 수 있는 슬릿을 형성함으로써 볼베어링의 조립성을 향상시키고 내구성/내마모성을 향상시키는 효과가 있다.

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 랙부시의 내주면과 랙바의 외주면이 슬라이딩 접촉하게 함으로써 조타감을 상승시키고, 랙바와 랙부시 사이의 마찰력을 최소화할 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 랙하우징과 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 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 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 랙부시는 운전자의 조향휠 조타시 랙바의 축방향과 수직방향의 하중이 랙바와 랙부시 및 랙하우징을 통해 전달되므로 일정 시간이 경과하면 마모에 의한 내구성이 저하되고, 진동에 의한 래틀 노이즈가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 랙바와 슬라이딩 접촉하게 함으로써 랙바의 직선운동시 마찰력을 최소화하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 볼베어링의 마찰력 저감을 위해 윤활제를 충진할 수 있는 슬릿을 형성한 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공하는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 랙하우징의 일측에 삽입고정되고, 길이방향으로 랙바가 관통하는 중공관이 형성된 몸체부, 및 상기 중공관의 내주면에 둘레를 따라 제공되고, 상기 중공관을 관통한 상기 랙바의 외주면과 슬라이딩 접촉하는 부싱부재부를 포함하는 랙부시를 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 랙부시와, 상기 랙부시가 일측에 삽입고정되는 랙하우징, 및 피니언과 치결합하고 상기 랙부시의 내주면에 지지되어 상기 랙하우징을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바를 포함하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 부싱부재부에 볼베어링을 삽입고정하여 랙부시가 랙바와 슬라이딩 접촉하게 함으로써 랙바의 직선운동시 마찰력을 최소화하여 조타감을 원활히 하고 마모에 의한 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 볼베어링의 마찰력 저감을 위해 윤활제를 충진할 수 있는 슬릿을 형성함으로써 볼베어링의 조립성을 향상시키고 내구성/내마모성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 의한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 나타내는 부분 단면도;
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 랙부시가 랙하우징에 장착된 상태의 일부단면도;
도 3은 도 2의 일부확대도;
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 랙부시의 사시도; 및
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 베어링고정부의 일부사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 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 있어서, 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 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 랙부시가 랙하우징에 장착된 상태의 일부단면도이고, 도 3은 도 2의 일부확대도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 랙부시의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 베어링고정부의 일부사시도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 랙부시(230)는 랙하우징(210)의 일측에 삽입고정되고, 길이방향으로 랙바(220)가 관통하는 중공관이 형성된 몸체부(240); 및 상기 중공관의 내주면에 둘레를 따라 제공되고, 상기 중공관을 관통한 상기 랙바(220)의 외주면과 슬라이딩 접촉하는 부싱부재부(260)를 포함한다.
랙바(220)는 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는데 랙하우징(210)의 내부에서 축방향(길이방향)으로 왕복운동하게 되고, 랙바(220)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 된다.
랙하우징(210)은 운전자의 조향휠 조타시 조향축의 피니언과 치결합된 랙바(220)가 랙하우징(210) 내에서 좌,우로 직선 왕복운동하게 된다.
이 때, 랙바(220)는 랙하우징(210)의 일측에 삽입고정된 랙부시(230)에 의해 지지되며 직선 왕복 운동을 하게 되는데, 좀 더 상세하게 랙바(220)는 본 발명의 실시예에 의한 랙부시(230)의 부싱부재부(260)에 의해 지지된다.
즉, 랙바(220)는 본 발명의 구성 중 몸체부(240)에 형성된 중공관을 관통하여 직선 왕복 운동을 하게 되는데, 랙바(220)의 외주면은 중공관의 내주면에 제공된 부싱부재부(260)의 내주면과 슬라이딩 접촉한다.
한편, 중공관은 일측의 대경부(248)와 타측의 소경부(249)로 구분될 수 있고, 부싱부재부(260)는 소경부(249)의 내주면 둘레를 따라 제공될 수 있다.
여기서 대경부(248)와 소경부(249)는 중공관을 양분하여 형성될 수도 있고, 대경부(248)의 길이가 소경부(249)의 길이보다 더 길게 형성될 수도 있으며, 그 반대로 대경부(248)의 길이가 소경부(249)의 길이보다 더 짧게 형성될 수도 있는 등 대경부(248)와 소경부(249)의 길이는 필요에 따라 변경될 수도 있다.
좀 더 구체적으로, 소경부(249)의 내주면에는 길이방향 양 단부에 내측으로 돌출된 경계단차들(245,247)로 형성된 수용홈(243)이 제공되고, 부싱부재부(260)는 수용홈(243)에 삽입고정될 수 있다.
경계단차들(245,247)은 제1경계단차(245)와 제2경계단차(247)로 구분될 수 있는데, 각 경계단차들(245,247)이 소경부(249)의 내측으로 돌출된 길이는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다.
즉, 소경부(249)의 내측으로 돌출된 제1경계단차(245)와 제2경계단차(247)의 길이는 동일할 수도 있고, 제1경계단차(245)의 길이가 제2경계단차(247)의 길이보다 더 길 수도 있으며, 반대로 제2경계단차(247)의 길이가 제1경계단차(245)의 길이보다 더 길 수도 있다.
수용홈(243)의 길이는 부싱부재부(260)가 삽입되어 고정될 수 있도록 부싱부재부(260)의 길이보다 미세히 작게 형성되어, 부싱부재부(260)가 수용홈(243)에 억지끼움될 수 있다.
부싱부재부(260)는 원통 형상의 바디부(261); 바디부(261)의 일측 말단에 반경방향 외측으로 더 돌출형성된 돌출부(263); 및 바디부(261)의 둘레를 따라 관통하여 다수개 제공된 볼베어링(265)을 포함하되, 돌출부(263)는 수용홈(243) 내에서 경계단차들(245,247) 중 어느 하나에 인접하여 외측으로 단차진 홈(243)에 삽입고정될 수 있다.
도 2에서는 돌출부(263)가 제2경계단차(247)에 인접한 홈(243)에 삽입고정된 경우를 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 제1경계단차(245)에 인접형성된 홈에 삽입고정될 수도 있다.
한편, 볼베어링(265)은 바디부(261)에 다수개 천공된 홀(410); 및 홀(410)과 연결되고 방사형으로 절개형성된 다수개의 슬릿(420)을 포함하는 베어링고정부(430)에 삽입될 수 있다.
홀(410)의 둘레면은 볼베어링(265)의 외주면 일부와 접촉하여 볼베어링(265)의 회전을 가이드할 수 있도록 만곡부(510)가 형성된다(도 5 참조).
여기서 볼베어링(265)이 홀(410) 내에서 원활히 면접촉하면서 회전할 수 있도록 만곡부(510)의 곡률은 볼베어링(265)의 곡률과 대응형성된다.
도 3에서는 슬릿(420)이 홀(410)을 중심으로 방사형으로 4개 형성된 경우를 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 3개 이하 또는 4개 이상 형성될 수도 있다.
또한, 슬릿(420)의 길이와 폭은 부싱부재부(260)의 크기 등에 따라 적절히 선택된다.
한편, 슬릿(420)에는 그리스와 같은 윤활제를 충진할 수 있고, 이와 같이 슬릿(420)에 윤활제를 충진함으로써 볼베어링(265)의 조립성을 용이하게 하고, 내구성/내마모성을 크게 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같은 랙부시는, 랙부시가 일측에 삽입고정되는 랙하우징; 및 피니언과 치결합하고 랙부시의 내주면에 지지되어 랙하우징을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바를 포함하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 구성하게 된다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 부싱부재부에 볼베어링을 삽입고정하여 랙부시가 랙바와 슬라이딩 접촉하게 함으로써 랙바의 직선운동시 마찰력을 최소화하여 조타감을 원활히 하고 마모에 의한 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 볼베어링의 마찰력 저감을 위해 윤활제를 충진할 수 있는 슬릿을 형성함으로써 볼베어링의 조립성을 향상시키고 내구성/내마모성을 향상시키는 효과가 있다.
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 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 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.
210 : 랙하우징 220 : 랙바
230 : 랙부시 240 : 몸체부
260 : 부싱부재부 410 : 홀
420 : 슬릿 430 : 베어링고정부
510 : 만곡부

Claims (8)

  1. 랙하우징의 일측에 삽입고정되고, 길이방향으로 랙바가 관통하는 중공관이 형성된 몸체부; 및
    상기 중공관의 내주면에 둘레를 따라 제공되고, 상기 중공관을 관통한 상기 랙바의 외주면과 슬라이딩 접촉하는 부싱부재부를 포함하며,
    상기 부싱부재부는
    원통 형상의 바디부;
    상기 바디부의 일측 말단에 반경방향으로 더 돌출형성된 돌출부; 및
    상기 바디부를 관통하여 다수개 제공된 볼베어링을 포함하는 랙부시.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공관은 일측의 대경부와 타측의 소경부로 구분되고, 상기 부싱부재부는 상기 소경부의 내주면 둘레를 따라 제공된 랙부시.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소경부는
    길이방향 양 단부에 경계단차들로 수용홈이 형성되고,
    상기 부싱부재부는 상기 수용홈에 삽입고정되는 랙부시.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 돌출부는 상기 수용홈 내에서 상기 경계단차들 중 어느 하나에 인접하여 외측으로 단차진 홈에 삽입고정되는 랙부시.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 볼베어링은
    상기 바디부에 다수개 천공된 홀; 및 상기 홀과 연결되고 방사형으로 절개형성된 다수개의 슬릿을 포함하는 베어링고정부에 삽입되는 랙부시.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬릿에 윤활제가 충진되어 상기 볼베어링과 상기 홀 사이의 마찰을 감소시키는 랙부시.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 홀의 둘레면은 상기 볼베어링의 외주면 일부와 면접촉하면서 상기 볼베어링의 회전을 가이드할 수 있도록 만곡부가 형성된 랙부시.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 랙부시;
    상기 랙부시가 일측에 삽입고정되는 랙하우징; 및
    피니언과 치결합하고 상기 랙부시의 내주면에 지지되어 상기 랙하우징을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바;
    를 포함하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101685293B1 (ko) * 2015-06-22 2016-12-20 주식회사 만도 랙바 및 랙바의 제조방법

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