KR101573083B1 - 조향장치의 랙바아 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 랙바아를 탄성계수가 상이한 2개의 탄성체를 매개로 2중으로 지지하여 래틀 소음과 충격 이음을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 부품수의 감소로 차량의 원가 절감을 도모할 수 있으며, 제작이 용이하여 공정비용의 절감을 도모할 수 있도록 한 조향장치의 랙바아 지지장치를 제공하기 위해, 랙바아에 접촉하여 랙바아를 지지하는 요크와, 이 요크를 지지하도록 요크에 일단이 연결되는 지지스프링, 상기 지지스프링의 타단이 안착되는 플러그 및, 상기 요크의 외주에 끼워져서 축방향 및 회전방향으로 변형되는 요크 댐퍼를 각각 구비한다.

랙바아, 요크, 요크댐퍼, 지지스프링, 플러그

Description

조향장치의 랙바아 지지장치{Rack bar supporting device for steering system}

본 발명은 조향장치의 랙바아 지지장치에 관한 것으로, 특히 스프링과 댐퍼를 매개로 랙바아를 탄력적으로 지지하여 래틀 소음을 효과적으로 방지하도록 한 조향장치의 랙바아 지지장치에 관한 것이다.

종래 차량의 랙바아와 피니언기어를 사용하는 조향장치는 도 1에서 단면으로 도시한 바와 같이 운전자가 조작하는 스티어링 핸들과 일체로 회전되게 연결된 피니언기어와, 이 피니언기어에 치합하여 피니언기어의 회전운동을 직선운동을 전환하는 랙바아(1)를 구비한다.

상기 랙바아(1)는 조향기어박스의 내부에서 상기 피니언기어의 회전운동을 전달받아 좌우로 왕복운동을 하면서 차륜을 조향시키게 되는 데, 상기 랙바아(1)를 조향기어박스의 내부에서 탄력적으로 지지하기 위해 별도의 지지장치가 구비된다.

종래의 지지장치는 상기 랙바아(1)의 하부에 형성된 반구형의 돌출부(1a)에 형합하여 접촉되게 형성되게 요크(2a)와, 이 요크(2a)의 하부에 삽입되어 탄력적으로 지지하는 지지스프링(2b), 상기 지지스프링(2b)과 요크(2a)의 이탈을 방지하기 위해 장착되는 플러그(2c)를 각각 구비한다.

상기 요크(2a)의 외주면에는 길이 방향을 따라 소정 간격을 두고 2개의 오링(2d)이 심어지는 형태로 설치되어 있다.

그런데 상기와 같은 종래의 랙바아 지지장치를 장착한 차량이 험로를 주행할 경우에 불규칙한 노면에 의해 발생한 충격이 차륜과 너클을 통해 조향기어박스로 전달되고, 상기 충격이 과도할 경우에는 랙바아의 랙기어에 굽힘이 발생하고, 상기 랙바아로부터 요크에 충격이 전달될 경우에 요크를 지지하는 지지스프링이 충격을 흡수하여 완화시키게 되는 데, 이 과정에 요크가 전후로 이동하면서 하우징과 상기 플러그에 충돌하여 충격 이음을 발생시키며, 상기 랙바아의 돌출부와 상기 요크의 접촉면에 슬립 충격음이 발생하는 등의 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 랙바아를 탄성계수가 상이한 2개의 탄성체를 매개로 2중으로 지지하여 래틀 소음과 충격 이음을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 부품수의 감소로 차량의 원가 절감을 도모할 수 있으며, 제작이 용이하여 공정비용의 절감을 도모할 수 있도록 한 조향장치의 랙바아 지지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 랙바아에 접촉하여 랙바아를 지지하는 요크와, 이 요크를 지지하도록 요크에 일단이 연결되는 지지스프링, 상기 지지스프링의 타단이 안착되는 플러그 및, 상기 요크의 외주에 끼워져서 축방향 및 회전방향으로 변형되는 요크 댐퍼를 각각 구비한다.

바람직하기로는 상기 요크 댐퍼는 요크의 외주에 압입되어 끼워지는 내측 케이스와, 상기 내측 케이스보다 큰 직경을 가지고서 상기 내측 케이스의 외주에 끼워지면서 상기 플러그 쪽으로 축방향으로 단차지게 배치된 외측 케이스, 상기 내측 케이스와 외측 케이스 사이에 개재된 고무 재질의 댐퍼 및, 상기 외측 케이스의 하단면에 반경방향 내측으로 돌출하게 형성된 스톱퍼를 각각 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 플러그의 상부에는 단차지게 형성된 스톱퍼면이 형성되어, 상기 스톱퍼면과 상기 스톱퍼 사이에는 1차 세팅 유격이 형성되고, 상기 요크에는 단차면이 형성되어, 상기 외측 케이스의 상단면과 상기 요크의 단차면 사이에는 2차 세팅 유격이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 요크 댐퍼는 요크의 외주에 압입되어 끼워지는 내측 케이스와, 상기 내측 케이스보다 큰 직경을 가지고서 상기 내측 케이스의 외주에 끼워지면서 상기 랙바아 쪽으로 축방향으로 단차지게 배치된 외측 케이스, 상기 내측 케이스와 외측 케이스 사이에 개재된 고무 재질의 댐퍼 및, 상기 외측 케이스의 상단면에 반경방향 내측으로 돌출하게 형성된 스톱퍼를 각각 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 플러그의 상부에는 단차지게 형성된 스톱퍼면이 형성되어, 상기 스톱퍼면과 상기 내측 케이스의 하단면 사이에는 1차 세팅 유격이 형성되고, 상기 스톱퍼 와 상기 내측 케이스의 상단면 사이에는 2차 세팅 유격이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 조향장치의 랙바아 지지장치에 의하면, 요크를 탄력적으로 지지하는 스프링을 매개로 랙바아를 1차적으로 지지하고, 불규칙한 노면으로 인해 발생한 큰 충격이 랙바아를 통해 요크에 전달될 경우에는 요크 댐퍼를 매개로 요크를 통해 랙바아를 2차적으로 지지하여, 랙바아와 피니언기어의 원활한 치합으로 백래시를 발생시키지 않아서 래틀 소음을 효과적으로 줄일 수 있고, 큰 충격이 랙바아에 전달되어도 스프링의 탄성력과 요크 댐퍼의 탄성력으로 랙바아를 2중으로 지지하여 전달된 큰 충격을 원활하게 흡수해서 충격 이음을 효과적으로 저감할 수 있으며, 구조가 간단하여 별도의 추가 공정 없이 제작이 용이하고, 부품수가 적어서 제작이 용이할 뿐만 아니라 충격 흡수 영역이 넓어서 튜닝도 용이해 지는 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 2와 도 3에는 각각 본 발명에 따른 조향장치의 랙바아 지지장치의 구성이 분해 사시도 및 조립 단면도로 각각 도시되어 있는 바, 즉 피니언기어와 치합하여 피니언기어의 회전동력을 전달받아 좌우로 이동하도록 조향기어박스에 내장되는 랙바아(11)의 하면에는 반구형의 돌출부(11a)가 형성되고, 상기 돌출부(11a)와 형합 하여 접촉되어서 상기 랙바아를 지지하는 요크(12), 상기 요크의 외주에 끼워져서 요크를 통해 전달되는 반경방향 및 축방향 충격을 흡수하여 저감시키는 요크 댐퍼(13), 상기 요크(12)를 탄력적으로 지지하기 위해 요크에 일단이 접촉하도록 설치된 지지스프링(14) 및, 상기 지지스프링(14)과 요크의 이탈을 방지하고 세팅 하중을 고정하는 플러그(15)를 각각 구비한다.

상기 요크(12)는 상기 돌출부(11a)와 형합할 수 있도록 상부에 오목홈(12a)이 형성되어 있고, 하부에는 반경방향으로 축경이 축소되어 소경부(12b)가 형성되어 있다.

상기 요크 댐퍼(13)는 상기 소경부(12b)에 압입되어 끼워지는 내측 케이스(13a)와, 상기 내측 케이스(13a)보다 큰 직경을 가지고서 상기 내측 케이스(13a)의 외주에 끼워지는 외측 케이스(13b) 및, 상기 내측 케이스와 외측 케이스 사이에 개재된 고무 재질의 댐퍼(13c)를 각각 구비한다.

상기 외측 케이스(13b)는 내측 케이스(13a)에 대해 축방향으로 상기 플러그 쪽으로 단차를 가지고서 배치되어, 상기 외측 케이스(13b)의 상단면과 상기 요크(12)의 단차면(12c) 사이에는 2차 세팅 유격(b)이 형성된다.

또한 상기 외측 케이스(13b)의 하단면에는 반경방향 내측으로 돌출한 스톱퍼(13d)가 일체로 형성되고, 상기 플러그(15)의 상부에는 단차지게 형성된 스톱퍼면(15a)이 형성되어, 상기 스톱퍼면(15a)과 상기 스톱퍼(13d) 사이에는 1차 세팅 유격(a)이 형성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 랙바아 지지장치에 의하면, 랙바아(11) 는 요크(12)를 지지하는 지지스프링(14)의 탄성력을 항상 받아서 피니언기어와 일정한 치합력으로 치합된 상태를 유지하고 있다가 랙바아(11)에 예컨대 불규칙한 노면에 의해 외부로부터 충격력이 역으로 입력될 경우에 상기 충격력이 지지스프링(14)의 탄성 지지력보다 클 경우에는 지지스프링(14)이 압축되면서 상기 충격력을 흡수하여 저감시키게 된다.

상기와 같이 지지스프링(14)이 압축되는 과정에 도 4에 도시한 바와 같이 상기 요크 댐퍼(13)의 스톱퍼(13d)가 상기 플러그(15)의 상부 스톱퍼면(15a)에 닿게 되는 1차 세팅 유격(a)의 간격만큼 지지스프링(14)이 1차적으로 압축되고, 이러한 지지스프링의 압축과정에 상기 랙바아로부터 요크에 전달되는 충격력을 흡수해서 1차적으로 저감시키게 된다.

상기 스톱퍼(13d)가 상기 스톱퍼면(15a)에 닿게 된 이후에도 큰 충격력이 전달되면, 상기 지지스프링(15)은 더욱 압축되면서 충격력을 흡수함과 더불어 상기 요크 댐퍼(13)의 댐퍼(13c)도 축방향으로 변형을 일으키면서 상기 충격력을 2차적으로 흡수하여 저감시키게 된다.

상기 댐퍼(13c)의 2차 충격흡수는 도 5에 도시한 바와 같이 상기 외측 케이스(13b)의 상단면이 상기 요크(12)의 단차면(12c)에 닿을 때까지 이루어진다. 즉 도 6에서 도시한 바와 같이 2차 세팅 유격(b) 만큼 댐퍼(13c)가 축방향으로 변형을 일으키면서 충격력을 흡수하게 되는 것이다.

따라서 보다 큰 충격력을 지지스프링과 댐퍼를 매개로 효과적으로 흡수하여 저감할 수 있게 되고, 상기 댐퍼(13c)의 탄성계수를 조절하여 충격력 흡수를 영역 을 용이하게 튜닝할 수 있으며, 상기 내측 케이스(13a)는 요크(12)의 외주에 압입되어 있고, 상기 외측 케이스(13b)는 하우징의 내주면에 압입되어 있으면서 이들 사이에는 댐퍼가 개재되어 있으므로, 랙바아에 가해진 충격력이 회전방향의 성분을 가질 때에도 상기 댐퍼가 원주방향으로 변형을 일으키면서 충격력을 흡수하여 저감시키게 된다.

한편 도 7에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지장치의 단면이 도시되어 있는 바, 즉 상기 스톱퍼(13d)가 상기 외측 케이스(13c)의 상단면에 구비되고, 상기 외측 케이스(13c)가 내측 케이스(13a)에 대해 축방향으로 랙바아 쪽으로 단차를 가지고서 더 돌출하게 배치되어, 상기 내측 케이스(13a)의 하단면과 상기 플러그의 스톱퍼면(14a) 사이가 1차 세팅 유격(a)이 되고, 상기 내측 케이스(13a)의 상단면과 상기 스톱퍼(13d) 사이의 간격이 2차 세팅 유격(b)이 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 조향장치의 랙바아 지지장치의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 조향장치의 랙바아 지지장치의 분해 사시도,

도 3은 본 발명에 따른 조향장치의 랙바아 지지장치의 조립 단면도,

도 4와 도 5는 본 발명에 따른 조향장치의 랙바아 지지장치의 작동 설명도,

도 6은 본 발명에 따른 조향장치의 랙바아 지지장치의 세팅 거리에 따른 세팅 하중의 그래프,

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조향장치의 랙바아 지지장치의 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11-랙바아 12-요크

13-요크 댐퍼 14-지지스프링

15-플러그

Claims (5)

1. 삭제
2. 랙바아에 접촉하여 랙바아를 지지하는 요크와, 이 요크를 지지하도록 요크에 일단이 연결되는 지지스프링, 상기 지지스프링의 타단이 안착되는 플러그 및, 상기 요크의 외주에 끼워져서 축방향 및 회전방향으로 변형되는 요크 댐퍼를 각각 구비한 조향장치의 랙바아 지지장치에 있어서,

   상기 요크 댐퍼는 요크의 외주에 압입되어 끼워지는 내측 케이스와, 상기 내측 케이스보다 큰 직경을 가지고서 상기 내측 케이스의 외주에 끼워지면서 상기 플러그 쪽으로 축방향으로 단차지게 배치된 외측 케이스, 상기 내측 케이스와 외측 케이스 사이에 개재된 고무 재질의 댐퍼 및, 상기 외측 케이스의 하단면에 반경방향 내측으로 돌출하게 형성된 스톱퍼를 각각 구비한 것을 특징으로 하는 조향장치의 랙바아 지지장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 플러그의 상부에는 단차지게 형성된 스톱퍼면이 형성되어, 상기 스톱퍼면과 상기 스톱퍼 사이에는 1차 세팅 유격이 형성되고, 상기 요크에는 단차면이 형성되어, 상기 외측 케이스의 상단면과 상기 요크의 단차면 사이에는 2차 세팅 유격이 형성된 것을 특징으로 하는 조향장치의 랙바아 지지장치.
4. 랙바아에 접촉하여 랙바아를 지지하는 요크와, 이 요크를 지지하도록 요크에 일단이 연결되는 지지스프링, 상기 지지스프링의 타단이 안착되는 플러그 및, 상기 요크의 외주에 끼워져서 축방향 및 회전방향으로 변형되는 요크 댐퍼를 각각 구비한 조향장치의 랙바아 지지장치에 있어서,

   상기 요크 댐퍼는 요크의 외주에 압입되어 끼워지는 내측 케이스와, 상기 내측 케이스보다 큰 직경을 가지고서 상기 내측 케이스의 외주에 끼워지면서 상기 랙바아 쪽으로 축방향으로 단차지게 배치된 외측 케이스, 상기 내측 케이스와 외측 케이스 사이에 개재된 고무 재질의 댐퍼 및, 상기 외측 케이스의 상단면에 반경방향 내측으로 돌출하게 형성된 스톱퍼를 각각 구비한 것을 특징으로 하는 조향장치의 랙바아 지지장치.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 플러그의 상부에는 단차지게 형성된 스톱퍼면이 형성되어, 상기 스톱퍼면과 상기 내측 케이스의 하단면 사이에는 1차 세팅 유격이 형성되고, 상기 스톱퍼와 상기 내측 케이스의 상단면 사이에는 2차 세팅 유격이 형성된 것을 특징으로 하는 조향장치의 랙바아 지지장치.

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