KR102181865B1

KR102181865B1 - 자동차의 조향장치

Info

Publication number: KR102181865B1
Application number: KR1020140054558A
Authority: KR
Inventors: 신웅수
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2020-11-23
Also published as: KR20150127970A

Abstract

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 의하면, 랙부시와 랙바 사이의 마찰력을 저감시킴과 동시에 스틱-슬립 노이즈 역시 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차의 조향장치{Steering apparatus for vehicle}

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 랙부시와 랙바 사이의 마찰력을 저감시킴과 동시에 스틱-슬립 노이즈 역시 저감시킬 수 있는 자동차의 조향장치에 관한 것이다.

도 1은 종래 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 나타내는 부분 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에서 조향휠(110)과 조향축(115)의 하측에는 측면에 랙하우징(137)과 연결된 기어박스(125)가 구비된다.

기어박스(125)에는 그 내부 상측에 조향축(115)과 연결되어 조향휠(110)에서 발생된 회전력을 전달받을 수 있도록 입력축(120)이 구비된다.

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 구비된다.

랙하우징(137)은 중공관으로서 양측이 개구되어 형성되며, 개구된 입구의 양측에는 랙부시(160) 및 랙스토퍼(165) 등이 설치되고, 그 외주측에는 벨로우즈(150)가 설치된다.

랙하우징(137)의 내부에는 기어박스(125)에 마련된 피니언과 치결합될 수 있도록 랙이 형성된 랙바(140)가 구비된다.

랙바(140)는 랙하우징(137)의 내부에서 축방향으로 직선 이동되며, 기어박스(125)의 피니언과 치결합될 수 있도록 랙이 형성되어 있고, 랙바(140)의 좌,우측은 볼하우징(175)에 볼이 삽입되어 결합되는 이너볼조인트(170)를 매개로 타이로드(155)와 연결되어 바퀴를 조향하게 된다.

한편, 개구되어 형성된 랙하우징(137)의 양측에는 랙바(140)를 지지하면서 랙바(140)의 이동을 안내할 수 있도록 랙부시(160)가 구비된다.

랙부시(160)는 중공으로 마련되어 외주면이 랙하우징(137)의 내주면과 단차부(135)에 밀착되어 고정되고, 랙부시(160)의 내주면은 삽입되는 랙바(140)의 외주면과 선접촉 또는 면접촉되면서 랙바(140)의 슬라이딩을 안내하게 되어 있고, 반대측 타단에는 랙스토퍼(165)가 랙하우징(137)에 결합되어 있다.

즉, 랙부시(160)의 끝단에는 랙하우징(137)을 밀폐할 수 있도록 중공으로 형성되어 랙부시(160)와 밀착되면서, 랙하우징(137)의 내주면에 밀착 고정되는 랙스토퍼(165)가 설치되어 랙부시(160)를 지지하게 되는 것이다.

한편, 랙부시(160)의 외주면에는 탄성링(미도시)이 더 결합되어서, 랙부시(160)와 랙하우징(137) 사이의 충격이 완충되도록 되어 있다.

그런데 이러한 구조의 종래 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에서, 랙부시의 내주면과 랙바의 외주면은 선접촉 또는 면접촉되는 바, 랙부시와 랙바 사이의 마찰로 인해 랙부시의 내구성이 저하될 수 밖에 없으며, 또한 랙부시의 외주면에 탄성링이 결합됨으로 인해 랙부시와 랙바 사이의 마찰력이 과도히 증가되어서 스틱-슬립 노이즈(stick-slip noise)가 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 랙부시와 랙바 사이의 마찰력을 저감시킴과 동시에 스틱-슬립 노이즈 역시 저감시킬 수 있는 자동차의 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 랙하우징의 양단 내주면에 지지되며 결합되고, 랙하우징의 내측에 구비되는 랙바가 관통하여 슬라이딩되도록 랙바의 외주면에 결합되되, 내주면에 축방향으로 랙바의 외주면에 밀착되는 슬라이드부재가 슬라이딩되도록 결합된 랙부시; 및 랙부시의 외주면에 결합되는 탄성부재;를 포함하는 자동차의 조향장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 의하면, 랙부시와 랙바 사이의 마찰력을 저감시킴과 동시에 스틱-슬립 노이즈 역시 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 나타내는 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 조향장치의 랙부시와 탄성부재가 결합된 상태의 사시도이다.
도 3은 도 2의 분해사시도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 자동차의 조향장치의 랙부시 일부를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 자동차의 조향장치의 랙부시 일부를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명하는 데 있어서, 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 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 조향장치의 랙부시와 탄성부재가 결합된 상태의 사시도이다. 도 3은 도 2의 분해사시도이다. 도 4 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 자동차의 조향장치의 랙부시 일부를 보여주는 도면이다. 도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 자동차의 조향장치의 랙부시 일부를 보여주는 도면이다.

이들 도면들과 도 1을 함께 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자동차의 조향장치는, 랙하우징(137)의 양단 내주면에 지지되며 결합되고, 랙하우징(137)의 내측에 구비되는 랙바(140)가 관통하여 슬라이딩되도록 랙바(140)의 외주면에 결합되되, 내주면에 축방향으로 랙바(140)의 외주면에 밀착되는 슬라이드부재(201)가 슬라이딩되도록 결합된 랙부시(203); 및 랙부시(203)의 외주면에 결합되는 탄성부재(205);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

랙부시(203)는 랙하우징(137)의 양단 내주면에 지지되며 결합된다. 랙부시(203)는 내마모성과 저마찰성을 가진 재질로 형성되며, 그 예들로, 폴리아세탈(POM), 폴리아미드(PA), 폴리카보네이트(PC), 폴리이미드(PI), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱계열 등으로 형성될 수 있다.

랙부시(203)는 랙하우징(137)의 내측에 구비되는 랙바(140)의 외주면에 결합되는데, 랙바(140)는 랙부시(203)를 관통하여 슬라이딩되도록 되어 있다.

또한, 랙부시(203)의 내주면에는 축방향으로 슬라이드부재(201)가 슬라이딩되도록 결합되는데, 이 슬라이드부재(201)는 랙부시(203)가 랙바(140)와 결합되었을 때 랙바(140)의 외주면에 밀착되어서, 랙바(140)의 축방향 좌우 슬라이딩 이동시 랙바(140)와 함께 슬라이딩되면서 랙부시(203)와 랙바(140) 사이의 마찰력을 줄여주도록 되어 있다.

그리고 랙부시(203)의 내주면에는, 슬라이드부재(201)가 삽입되어 슬라이딩될 수 있도록, 축방향으로 장홈(207)이 형성되어 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬라이드부재(401)의 양단부는 라운드지게 형성되고, 장홈(407)의 양측은 축방향 단부로 갈수록 원주방향 폭(W)이 점차 줄어들도록 형성될 수 있는데, 이와 같은 구조로 슬라이드부재(401)와 장홈(407)이 형성되면, 슬라이드부재(401)가 장홈(407)의 양단부까지 슬라이딩 이동되었을 때, 슬라이드부재(401)의 양단부와 장홈(407)의 양단부 내측면 사이의 접촉면적이 줄어들게 되므로, 슬라이드부재(401)와 장홈(407) 사이의 충격에 의한 소음 발생이 감소될 수 있게 된다.

또한, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 장홈(207)의 양단부에 댐핑부재(501,601,701)가 구비될 수 있는데, 이처럼 장홈(207)의 양단부에 댐핑부재(501,601,701)가 구비됨으로써, 슬라이드부재(201)가 장홈(207)의 양단부까지 슬라이딩 이동되었을 때, 슬라이드부재(201)의 양단부와 장홈(207)의 양단부 내측면 사이의 충격이 완충되게 된다.

여기서 댐핑부재(501)는 러버 등 탄성재질의 평평한 판 형상으로 제공될 수도 있고, 이와 달리 댐핑부재(601)는 러버 등 탄성재질로써 슬라이드부재(201)를 향해 볼록하게 돌출된 수개의 엠보 구조로 제공될 수도 있으며, 또한 댐핑부재(701)는 슬라이드부재(201)를 향해 볼록하게 만곡된 판스프링 구조로 제공될 수도 있다.

한편, 랙부시(203)에는, 일측 단부가 개구되며 축방향으로 제1슬릿(209)이 형성되고, 추가적으로 타측 단부가 개구되며 제1슬릿(209)과 이격되고 대응되게 엇갈려 축방향으로 제2슬릿(211)이 형성될 수 있다.

이와 같이 랙부시(203)에 제1슬릿(209)과, 추가적으로 제2슬릿(211)이 형성됨으로써, 랙부시(203)가 랙바(140)에 결합될 때 랙부시(203)의 내경이 증가되어 랙부시(203)의 조립성이 향상되고, 랙부시(203)가 랙바(140)에 조립된 후에는, 랙부시(203)의 외주면에 결합되는 탄성부재(205)의 조임력에 의해 랙부시(203)의 내경이 축소되며 슬라이드부재(201)와 랙바(140) 사이의 밀착력이 향상되게 된다.

이어서, 탄성부재(205)는 랙부시(203)의 외주면에 결합되는데, 탄성부재(205)는 일예로 링 형상으로 제공될 수 있다.

그리고 탄성부재(205)의 내주면에는 경방향 내측으로 돌출된 돌출지지부(213)가 형성되는데, 돌출지지부(213)는 탄성부재(205)의 내주면을 따라 원주방향으로 이격되며 다수개로 형성된다.

물론, 전술한 내용에서 랙부시(203)에 제1슬릿(209) 만이 형성되는 경우에는, 돌출지지부(213) 역시 제1슬릿(209)의 개수에 대응되는 개수로 탄성부재(205)의 내주면에 형성되고, 랙부시(203)에 제1슬릿(209)과 제2슬릿(211)이 모두 형성되는 경우에는, 돌출지지부(213) 역시 제1슬릿(209)과 제2슬릿(211)의 개수에 대응되는 개수로 탄성부재(205)의 내주면에 형성된다.

이와 같이 탄성부재(205)에 돌출지지부(213)가 형성됨으로써, 탄성부재(205)가 랙부시(203)에 대해 원주방향으로 상대회전되지 않고 고정될 수 있게 되며, 탄성부재(205)와 랙부시(203) 사이의 결합력 역시 향상될 수 있게 된다.

또한, 탄성부재(205)의 외주면에는 경방향으로 돌출된 돌출부(215)가 형성되는데, 이러한 돌출부(215)는 탄성부재(205)의 외주면에서 축방향으로 이격되며 복수개로 형성될 수 있다.

이처럼 탄성부재(205)의 외주면에 돌출부(215)가 형성됨으로써, 탄성부재(205)의 외주면과 랙하우징(137)의 내주면 사이의 접촉 면적이 줄어들어서, 랙부시(203)가 랙하우징(137) 내에서 축방향으로 유동될 때, 탄성부재(205)와 랙하우징(137) 사이의 마찰 소음을 줄일 수 있게 된다.

한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 랙부시(203)의 장홈(207) 축방향 단부에 원주방향으로 확장된 확장홈(801)이 형성되고, 장홈(207)의 원주방향 양측면에 요홈 형상의 가이드홈(803)이 형성되며, 슬라이드부재(201)의 축방향 단부 양측면에, 확장홈(801)을 통해 삽입되어서 가이드홈(803)을 따라 이동되는 가이드날개부(805)가 형성될 수 있다.

물론, 가이드홈(803)은 장홈(207)의 원주방향 일측면에만 형성될 수 있고, 이에 대응되어 가이드날개부(805) 역시 슬라이드부재(201)의 축방향 단부 일측면에 형성될 수 있다.

이와 같은 구조로 장홈(207)과 슬라이드부재(201)를 형성하게 되면, 슬라이드부재(201)가 랙부시(203)에 결합된 모듈 상태로 운반, 관리 등이 될 수 있으며, 또한, 모듈 상태의 랙부시(203)를 랙바(140)에 결합하기가 쉬워진다.

한편, 앞에서 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명된 랙부시(203)와 슬라이드부재(201)의 경우에도, 슬라이드부재(201)를 랙부시(203)의 장홈(207)에 삽입한 상태에서, 작업자가 손으로 또는 탄성링 등의 구조물로 슬라이드부재(201)가 장홈(207)으로부터 이탈되지 않도록 지지한 상태에서 랙부시(203)와 랙바(140)를 결합하면 되므로, 랙부시(203)와 랙바(140)가 결합될 때 슬라이드부재(201)가 장홈(207)으로부터 이탈되는 등의 문제는 발생되지 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 의하면, 랙부시와 랙바 사이의 마찰력을 저감시킴과 동시에 스틱-슬립 노이즈 역시 저감시킬 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. 또한, 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.

137 : 랙하우징 140 : 랙바
201 : 슬라이드부재 203 : 랙부시
205 : 탄성부재 207 : 장홈
209 : 제1슬릿 211 : 제2슬릿
213 : 돌출지지부 401 : 슬라이드부재
407 : 장홈 501 : 댐핑부재
601 : 댐핑부재 701 : 댐핑부재
801 : 확장홈 803 : 가이드홈
805 : 가이드날개부

Claims

랙하우징의 양단 내주면에 지지되며 결합되고, 상기 랙하우징의 내측에 구비되는 랙바가 관통하여 슬라이딩되도록 랙바의 외주면에 결합되되, 내주면에 축방향으로 상기 랙바의 외주면에 밀착되는 슬라이드부재가 슬라이딩되도록 결합된 랙부시; 및
상기 랙부시의 외주면에 결합되는 탄성부재;
를 포함하며,
상기 랙부시에는, 일측단부가 개구되며 축방향으로 형성되는 제1슬릿 및 타측단부가 개구되며 상기 제1슬릿과 이격되고 대응되게 엇갈려 축방향으로 형성되는 제2슬릿이 구비되며,
상기 슬라이드부재가 삽입되어 슬라이딩되도록, 상기 랙부시의 내주면에 축방향으로 장홈이 형성되며,
상기 장홈의 축방향 단부에 원주방향으로 확장된 확장홈이 형성되고, 장홈의 원주방향 일측면 또는 양측면에 요홈 형상의 가이드홈이 형성되며,
상기 슬라이드부재의 축방향 단부 일측면 또는 양측면에 상기 확장홈을 통해 삽입되어서 상기 가이드홈을 따라 이동되는 가이드날개부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 슬라이드부재의 양단부는 라운드지게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
제 4 항에 있어서,
상기 장홈의 양측은 축방향 단부로 갈수록 원주방향 폭이 점차 줄어드는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
제 1 항에 있어서,
상기 슬라이드부재의 양단부와 상기 장홈의 양단부 사이의 충격을 완충하도록, 상기 장홈의 양단부에 댐핑부재가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
제 6 항에 있어서,
상기 댐핑부재는, 상기 슬라이드부재를 향해 볼록하게 돌출된 수개의 엠보 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
제 6 항에 있어서,
상기 댐핑부재는, 상기 슬라이드부재를 향해 볼록하게 만곡된 판스프링 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제1슬릿에 삽입되어 지지되도록, 상기 탄성부재의 내주면에 경방향 내측으로 돌출된 돌출지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1슬릿과 제2슬릿에 각각 삽입되어 지지되도록, 상기 탄성부재의 내주면에 경방향 내측으로 돌출된 돌출지지부가 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.