KR102173415B1 - 차량용 조향장치의 랙부시 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 조향장치의 랙부시에 관한 것으로, 차량용 조향장치의 랙하우징의 내측에서 랙바를 감싸도록 설치되어, 랙바의 축 방향 이동을 안내하는 부시 본체부와, 부시 본체부의 외주면에 굴곡진 형상으로 형성되어, 부시 본체부와 랙하우징이 선 접촉되도록 하는 제1 굴곡 형상부와, 부시 본체부의 일측 단부에 형성되어 부시 본체부의 축 방향 이동을 방지하는 위치 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 조향장치의 랙부시{RACK BUSH OF STEERING DEVICE FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 조향장치의 랙부시에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외주면에 굴곡 형상부를 적용하고 굴곡 형상부의 둘레에 오링을 장착하여, 저 하중 영역에서는 랙바의 변형과 이음 및 진동을 개선할 수 있고, 고 하중 영역에서는 랙바로 전달되는 충격을 댐핑시키고 이음을 개선할 수 있는 차량용 조향장치의 랙부시에 관한 것이다.

일반적으로 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.

기어박스는 하단측에 마련된 랙하우징과 이와 결합되도록 상단측에 설치된 밸브하우징으로 외형이 이루어진다. 밸브하우징의 내부에는 운전자가 조향휠을 매개로 발생시킨 회전력을 전달받아 그 내부에서 회전되도록 입력축이 설치되고, 입력축의 하단측에는 이와 연동되도록 연결되며 외주면에 피니언기어가 형성된 피니언축이 랙하우징의 내부에까지 연장 설치된다.

랙하우징의 내부에는 축방향으로 길게 마련되는 원봉으로서 그 중간 일측에 피니언기어와 기어연결되어 회전 운동을 직선 운동으로 전환시키는 랙기어가 형성된 랙바가 설치되고, 랙기어의 반대 측에는 랙바를 피니언기어 쪽으로 탄발성 있게 지지할 수 있도록 랙바 지지장치가 설치된다.

기어박스에서 랙바를 지지하는 랙부시는 기어 마찰력과 이음 성능 등에 영향을 미치는 중한 부품으로서, 지지 강성 및 댐핑 성능 등이 요구된다.

종래의 랙부시는 댐핑 기능을 위해 오링만을 설치한 구조이지만, 오링만 설치한 경우, 대(大) 하중 영역에서 댐핑 기능이 상실되는 문제점이 있었고, 댐핑 기능이 상실된 상태에서는 랙바로부터 랙부시로 인가되는 충격을 제대로 흡수하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제452299호(2004년 10월 1일 등록, 발명의 명칭: 스티어링장치의 랙부시와 랙스톱퍼)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 외주면에 굴곡 형상부를 적용하고 굴곡 형상부의 둘레에 오링을 장착하여,저 하중 영역에서는 랙바의 변형과 이음 및 진동을 개선할 수 있고, 고 하중 영역에서는 랙바로 전달되는 충격을 댐핑시키고 이음을 개선할 수 있는 차량용 조향장치의 랙부시를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 차량용 조향장치의 랙부시는: 차량용 조향장치의 랙하우징의 내측에서 랙바를 감싸도록 설치되어, 랙바의 축 방향 이동을 안내하는 부시 본체부와, 부시 본체부의 외주면에 굴곡진 형상으로 형성되어, 부시 본체부와 랙하우징이 선 접촉되도록 하는 제1 굴곡 형상부와, 부시 본체부의 일측 단부에 형성되어 부시 본체부의 축 방향 이동을 방지하는 위치 고정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 굴곡 형상부는 부시 본체부의 원주 방향을 따라 물결 모양으로 굴곡지도록 형성되고, 랙하우징의 내측과 선 접촉되는 복수의 제1 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 굴곡 형상부는 이웃하는 제1 돌출부의 간격이 변형될 수 있도록 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 부시 본체부의 내주면에 굴곡진 형상으로 형성되어, 부시 본체부와 랙바가 선 접촉되도록 하는 제2 굴곡 형상부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2 굴곡 형상부는 부시 본체부의 원주 방향을 따라 물결 모양으로 굴곡지도록 형성되고, 랙바의 외주면과 선 접촉되는 복수의 제2 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제2 굴곡 형상부는 이웃하는 제2 돌출부의 간격이 변형될 수 있도록 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 부시 본체부에는 제1 굴곡 형상부보다 더 돌출되도록 오링이 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 조향장치의 랙부시는 외주면에 굴곡 형상부를 적용하고 굴곡 형상부의 둘레에 오링을 장착하여, 저 하중 영역에서는 랙바의 변형과 이음 및 진동을 개선할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 랙부시는 외주면에 굴곡 형상부를 적용하고 굴곡 형상부의 둘레에 오링을 장착하여, 고 하중 영역에서는 랙바로 전달되는 충격을 댐핑시키고 이음을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시가 설치된 차량용 조향장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A부분을 도시한 차량용 조향장치의 요부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시를 나타낸 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시를 나타낸 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시를 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시를 나타낸 단면사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시를 나타낸 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시가 랙바를 감싼 상태에서 랙하우징의 내측에 설치된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시와 종래의 랙부시의 반경 반향 강성 측정 결과를 비교한 그래프이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 랙부시의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시가 설치된 차량용 조향장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A부분을 도시한 차량용 조향장치의 요부 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시를 나타낸 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시를 나타낸 측단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시를 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시를 나타낸 단면사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시를 나타낸 정면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시가 랙바를 감싼 상태에서 랙하우징의 내측에 설치된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시와 종래의 랙부시의 반경 반향 강성 측정 결과를 비교한 그래프이다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시가 설치된 차량용 조향장치가 도시되며, 차량용 조향장치는 피니언기어(40)와, 랙하우징(10)과, 랙하우징(10)에 설치되어 스티어링휠(미도시)의 조작에 따른 회전력을 랙바(50, 도 8 참조)의 직선 이동으로 변환시키는 조향 기어박스(30)를 포함하며, 피니언기어(40)는 스티어링휠에 연동하여 회전되어, 랙하우징(10)에 수용된 랙바(50)를 좌우 방향으로 이동시킨다. 랙바(50)의 양단에는 타이로드앤드(tie rod end)(20)가 마련된다. 타이로드앤드(20)는 랙바(50)와 차륜(미도시)을 연결시켜, 랙바(50)의 이동에 따라 차륜이 회전되도록 함으로써, 차량의 조향을 가능하게 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시는 랙하우징(10)의 양단부 내측에서 랙바(50)를 감싸도록 설치되어, 랙바(50)의 축 방향 이동을 안내한다.

도 2 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시는 차량용 조향장치의 랙하우징(10)의 내측에서 랙바(50)를 감싸도록 설치되어, 랙바(50)의 축 방향(이하, '길이 방향'과 혼용하여 기재한다.) 이동을 안내하는 부시 본체부(100)와, 부시 본체부(100)의 외주면에 굴곡진 형상으로 형성되어, 부시 본체부(100)와 랙하우징(10)이 선 접촉되도록 하는 제1 굴곡 형상부(200)와, 부시 본체부(100)의 일측 단부에 형성되어 부시 본체부(100)의 축 방향 이동을 방지하는 위치 고정부(300)를 포함한다.

부시 본체부(100)는 원형의 봉체 형상으로 형성되는 랙바(50)를 감싸도록 대략의 원형 관체 형상으로 형성된다.

제1 굴곡 형상부(200)는 부시 본체부(100)의 원주 방향을 따라 물결 모양으로 굴곡지도록 형성되고, 랙하우징(10)의 내측과 선 접촉되는 복수의 제1 돌출부(210)를 구비한다. 이웃하는 제1 돌출부(210)의 사이에는 제1 홈부(220)가 형성된다.

제1 굴곡 형상부(200)는 이웃하는 제1 돌출부(210)의 간격이 변형될 수 있도록 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어지며, 이처럼 제1 돌출부(210)의 간격이 변형될 수 있도록 구성됨으로써, 랙바(50)의 공차와 랙하우징(10)의 내경의 치수 변화가 발생하는 경우에도 랙부시의 조립이 가능할 수 있게 되고, 공차를 감안한 양산 조건에서도 효과적인 조립이 이루어질 수 있게 되며, 지지 강성이 개선될 수 있게 된다.

제1 굴곡 형상부(200)에 형성된 복수의 제1 돌출부(210)가 랙하우징(10)의 내측과 선 접촉되기 때문에, 부시 본체부(100)와 랙하우징(10) 사이에 다수의 지지 포인트가 형성될 수 있다. 이러한 선 접촉으로 인해, 종래에 조향 기어박스(30)의 내부에서 마찰력이 증대되던 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 제1 굴곡 형상부(200)에 형성된 복수의 제1 돌출부(210)가 랙하우징(10)의 내측과 선 접촉되기 때문에, 랙부시의 조립시 제1 돌출부(210)가 후술하는 오링과 더불어 랙하우징(10) 방향으로 예압을 형성하게 되어, 부시 본체부(100)가 반경 방향의 하중을 받을 때, 지지 강성이 개선될 수 있다.

제1 굴곡 형상부(200)는 부시 본체부(100)와는 별도로 형성될 수도 있으나. 제조 공정의 단축을 위해 도시된 것처럼, 부시 본체부(100)와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시는 부시 본체부(100)의 내주면에 굴곡진 형상으로 형성되어, 부시 본체부(100)와 랙바(50)가 선 접촉되도록 하는 제2 굴곡 형상부(400)를 더 포함할 수 있다.

제2 굴곡 형상부(400)는 부시 본체부(100)의 원주 방향을 따라 물결 모양으로 굴곡지도록 형성되고, 랙바(50)의 외주면과 선 접촉되는 복수의 제2 돌출부(410)를 구비한다. 이웃하는 제2 돌출부(410)의 사이에는 제2 홈부(420)가 형성된다.

제2 굴곡 형상부(400)는 이웃하는 제2 돌출부(410)의 간격이 변형될 수 있도록 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어지며, 이처럼 제2 돌출부(410)의 간격이 변형될 수 있도록 구성됨으로써, 랙바(50)의 공차와 랙하우징(10)의 내경의 치수 변화가 발생하는 경우에도 랙부시의 조립이 가능할 수 있게 되고, 공차를 감안한 양산 조건에서도 효과적인 조립이 이루어질 수 있게 되며, 지지 강성이 개선될 수 있게 된다.

제2 굴곡 형상부(400)에 형성된 복수의 제2 돌출부(410)가 랙바(50)의 외주면과 선 접촉되기 때문에, 부시 본체부(100)와 랙바(50) 사이에 다수의 지지 포인트가 형성될 수 있다. 이러한 선 접촉으로 인해, 종래에 조향 기어박스(30)의 내부에서 마찰력이 증대되던 문제점을 해결할 수 있다.

또한, 제2 굴곡 형상부(400)에 형성된 복수의 제2 돌출부(410)가 랙바(50)의 외주면과 선 접촉되기 때문에, 랙부시의 조립시 제2 돌출부(410)가 랙바(50) 방향으로 예압을 형성하게 되어, 부시 본체부(100)가 반경 방향의 하중을 받을 때, 지지 강성이 개선될 수 있다.

제2 굴곡 형상부(400)는 부시 본체부(100)와는 별도로 형성될 수도 있으나. 제조 공정의 단축을 위해 도시된 것처럼, 부시 본체부(100)와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.

부시 본체부(100)에는 제1 굴곡 형상부(200)보다 더 돌출되도록 오링(500)이 설치되며, 부시 본체부(100)에는 오링(500)의 설치를 위한 설치 홈(110)이 형성된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시와 종래의 랙부시의 반경 반향 강성 측정 결과를 비교한 그래프이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시(IⅠ)와 종래의 랙부시(Ⅱ)에 대한 반경 반향 강성 측정 결과, 저 하중 영역에서는 강성이 증대(본 발명에 따른 랙부시(I)의 그래프가 종래의 랙부시(Ⅱ) 대비 기울기가 증대됨)되었고, 대 하중 영역에서는 저 하중 강성이 계속적으로 유지되어 댐핑 성능의 개선이 있음을 확인할 수 있고, 이러한 댐핑 성능의 개선을 통해 하중 '0'에서 변위차(G)(히스테리시스)도 개선됨을 확인할 수 있다.

종래의 랙부시(Ⅱ)의 경우, 일정한 하중 영역까지는 오링에 의한 댐핑 효과를 나타내지만, 고 하중 영역에서는 강성이 매우 큰 상태[종래의 랙부시(Ⅱ)의 플라스틱 부재가 완전히 압착된 상태]가 됨을 그래프에서 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 외주면에 굴곡 형상부를 적용하고 굴곡 형상부의 둘레에 오링을 장착하여, 저 하중 영역에서는 랙바의 변형과 이음 및 진동을 개선할 수 있고, 고 하중 영역에서는 랙바로 전달되는 충격을 댐핑시키고 이음을 개선할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 랙하우징 20: 타이로드앤드
30: 조향 기어박스 40: 피니언기어
50: 랙바 100: 부시 본체부
200: 제1 굴곡 형상부 210: 제1 돌출부
220: 제1 홈부 300: 위치 고정부
400: 제2 굴곡 형상부 410: 제2 돌출부
420: 제2 홈부 500: 오링

Claims (7)

1. 차량용 조향장치의 랙하우징의 내측에서 랙바를 감싸도록 설치되어, 상기 랙바의 축 방향 이동을 안내하는 부시 본체부;
   상기 부시 본체부의 외주면에 굴곡진 형상으로 형성되어, 상기 부시 본체부와 상기 랙하우징이 선 접촉되도록 하는 제1 굴곡 형상부; 및
   상기 부시 본체부의 일측 단부에 형성되어 상기 부시 본체부의 축 방향 이동을 방지하는 위치 고정부;를 포함하고,
   상기 제1 굴곡 형상부는 상기 부시 본체부의 외주면에 상기 부시 본체부의 원주 방향을 따라 물결 모양으로 굴곡지도록 형성되고, 상기 랙하우징의 내측과 선 접촉되는 복수의 제1 돌출부를 구비하고,
   상기 제1 굴곡 형상부는 이웃하는 상기 제1 돌출부의 사이에 형성되는 제1 홈부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 굴곡 형상부는 이웃하는 상기 제1 돌출부의 간격이 변형될 수 있도록 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 부시 본체부의 내주면에 굴곡진 형상으로 형성되어, 상기 부시 본체부와 상기 랙바가 선 접촉되도록 하는 제2 굴곡 형상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제2 굴곡 형상부는 상기 부시 본체부의 원주 방향을 따라 물결 모양으로 굴곡지도록 형성되고, 상기 랙바의 외주면과 선 접촉되는 복수의 제2 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제2 굴곡 형상부는 이웃하는 상기 제2 돌출부의 간격이 변형될 수 있도록 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
   
7. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 부시 본체부에는 상기 제1 굴곡 형상부보다 더 돌출되도록 오링이 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
   

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