KR102207576B1

KR102207576B1 - 차량용 조향장치의 랙부시

Info

Publication number: KR102207576B1
Application number: KR1020190141556A
Authority: KR
Inventors: 손창욱
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2021-01-26
Also published as: DE102020108033A1; US20210140471A1; US11118623B2

Abstract

차량용 조향장치의 랙부시에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 랙부시는: 외주면은 랙하우징의 내측에 접하고, 내주면은 랙바에 접하고, 랙바의 길이방향 이동을 안내하며, 대경부와 소경부를 구비하는 부시 몸체부; 부시 몸체부의 외측면에 부시 몸체부의 원주방향을 따라 복수개가 형성되는 슬릿부; 및 부시 몸체부의 내측면에 장착되고, 랙바의 충격을 흡수하는 댐핑부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

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

본 발명은 차량용 조향장치의 랙부시에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내구성을 증대하면서 유격 발생을 감소시킬 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.

종래기술에서 랙바는 랙부시와 서포트 요크에 의해 지지되고 있다. 서포트 요크는 랙바를 지지하면서 저마찰력으로 랙바가 슬라이드 이동 가능하게 하는 역할을 한다. 종래의 서포트 요크는 많은 단품의 조합으로 이루어져, 조립 시간이 증가되고 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-452299호(2004.10.01 등록, 발명의 명칭: 스티어링장치의 랙부시와 랙스톱퍼)에 개시되어 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 내구성을 증대하면서 유격 발생을 감소시킬 수 있는 차량용 조향장치의 랙부시를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 차량용 조향장치의 랙부시는: 외주면은 랙하우징의 내측에 접하고, 내주면은 랙바에 접하고, 상기 랙바의 길이방향 이동을 안내하며, 대경부와 소경부를 구비하는 부시 몸체부; 상기 부시 몸체부의 외측면에 상기 부시 몸체부의 원주방향을 따라 복수개가 형성되는 슬릿부; 및 상기 부시 몸체부에 장착되고, 상기 랙바의 충격을 흡수하는 댐핑부를 포함한다.

본 발명에서 상기 슬릿부는, 상기 대경부의 단부에서 상기 소경부를 향해 절개되어 형성되는 제1슬릿부; 및 상기 소경부의 단부에서 상기 대경부를 향해 절개되어 형성되는 제2슬릿부를 포함한다.

본 발명에서 상기 제1슬릿부와 상기 제2슬릿부는 상기 부시 몸체부의 원주방향을 따라 교호 형성된다.

본 발명에서 상기 슬릿부는, 상기 제1슬릿부와 상기 제2슬릿부의 내측 단부에 각각 형성되고, 상기 제1슬릿부와 상기 제2슬릿부의 폭보다 더 큰 내경을 구비하는 관통홀부를 더 포함한다.

본 발명에서 상기 부시 몸체부는, 상기 소경부의 단부에 환형으로 형성되는 그루브를 더 포함한다.

본 발명에서 상기 댐핑부는 상기 그루브 상에 상기 랙바 측으로 오목하게 형성되는 수용홈부에 장착되는 오링 형상으로 이루어진다.

본 발명에서 상기 댐핑부는 상기 부시 몸체부의 길이방향을 따라 복수개가 장착된다.

본 발명에서 상기 랙하우징은 상기 랙하우징의 내측면에 상기 대경부 측에 대향하게 형성되는 스토퍼부를 구비한다.

본 발명에서 상기 스토퍼부와 상기 대경부 사이에 설치되고, 상기 부시 몸체부에 탄성력을 제공하여 상기 부시 몸체부를 상기 랙하우징의 내측에 접하게 하는 스프링을 더 포함한다.

본 발명에서 상기 부시 몸체부는 상기 대경부에서 상기 소경부를 향할수록 외경이 감소되는 테이퍼 형상으로 형성된다.

본 발명에 따른 차량용 조향장치의 랙부시에 의하면, 내구성을 증대하면서 유격 발생을 감소시키면서 랙바의 슬라이딩 이동을 안정적으로 지지할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 종래기술에 비해 부품수를 감소할 수 있어, 제품의 경량화로 차량의 연비가 향상될 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 종래기술에 비해 부품수를 감소할 수 있어, 조립 시간의 감소로 생산성이 향상될 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 랙부시의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 차량용 조향장치의 랙부시의 작동도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 랙부시의 일 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 랙부시의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 차량용 조향장치의 랙부시의 작동도이다.

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 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시는 부시 몸체부(100), 슬릿부(200), 댐핑부(300)를 포함한다. 부시 몸체부(100)는 외주면이 랙하우징(10)의 내측에 접하고, 내주면이 랙바(50)에 접하고, 랙바(50)의 길이방향 이동을 안내하는 중공형으로 형성되는 것으로, 대경부(110)와 소경부(120)를 구비한다.

대경부(110)는 부시 몸체부(100)의 일측(도 2 기준 좌측)에 형성되고, 소경부(120)는 부시 몸체부(100)의 타측(도 2 기준 우측)에 형성되는 것으로, 대경부(110)는 소경부(120) 보다 외경이 더 크게 형성된다. 따라서 부시 몸체부(100)는 대경부(110)에서 소경부(120)를 향할수록 외경이 감소되는 테이퍼(taper) 형상으로 형성된다. 랙하우징(10)의 내측에서 부시 몸체부(100)가 장착되는 부분이 부시 몸체부(100)의 형상에 대응되게 형성된다. 부시 몸체부(100)가 테이퍼지게 형성되어, 유격이 발생되어도 랙하우징(10)의 내측으로(도 2 기준 좌측에서 우측으로) 이동되면서, 유격 발생이 보상될 수 있다.

부시 몸체부(100)는 그루브(130)를 더 포함한다. 그루브(130)는 소경부(120)의 단부에서 대경부(110) 측으로 환형의 오목한 홈 형상으로 형성된다. 그루브(130)가 부시 몸체부(100)의 소경부(120)에 각각 환형으로 형성되어, 도 2 기준으로 수직방향으로 가압되는 부시 몸체부(100)에 탄성복원력이 형성되게 한다.

그루브(130)에는 수용홈부(105)가 형성된다. 수용홈부(105)는 댐핑부(300)가 장착되는 것으로, 그루브(130)에 상에 랙바(50) 측으로 오목하게 형성되어, 댐핑부(300)가 장착될 공간을 제공한다. 수용홈부(105)는 댐핑부(300)의 수에 대응되게, 부시 몸체부(100)의 길이방향을 따라 복수개가 형성된다. 그루브(130)를 통해 부시 몸체부(100)의 내측에 댐핑부(300)가 장착된다. 본 발명의 도 2 및 도 5에서 그루브(130)의 폭은 W1으로 도시된다.

슬릿부(200)는 부시 몸체부(100)의 외측면에 부시 몸체부(100)의 원주방향을 따라 복수개가 형성된다. 슬릿부(200)는 랙부시(50)가 랙하우징(10)에 결합될 때 부시 몸체부(100) 자체가 수축, 이완하는 탄성력을 구비하게 된다.

슬릿부(200)는 제1슬릿부(210)와 제2슬릿부(220)를 포함한다. 제1슬릿부(210)는 대경부(110)에서 소경부(120)를 향해(도 3 기준 좌측에서 우측방향)으로 절개되어 형성된다. 제2슬릿부(220)는 소경부(120)에서 대경부(110)를 향해(도 3 기준 우측에서 좌측방향)으로 절개되어 형성된다.

제1슬릿부(210)와 제2슬릿부(220)는 부시 몸체부(100)의 원주방향을 따라 교호(交互) 형성된다. 제1슬릿부(210)와 제2슬릿부(220)가 부시 몸체부(100)의 원주방향을 따라 교호(交互) 형성되어, 부시 몸체부(100)의 양측에서 균일하게 탄성력이 형성될 수 있다. 따라서 부시 몸체부(100)의 내구성이 향상될 수 있다.

본 발명에서 슬릿부(200)는 관통홀부(230)를 더 포함한다. 관통홀부(230)는 제1슬릿부(210)와 제2슬릿부(220)의 내측 단부에 각각 형성되는 것으로, 제1슬릿부(210)와 제2슬릿부(220)의 폭보다 더 큰 내경(D)을 구비한다. 관통홀부(230)가 제1슬릿부(210)의 단부와 제2슬릿부(220)의 내측 단부에 각각 형성되고, 제1슬릿부(210)와 제2슬릿부(220)의 탄성력 형성이 용이하게 이루어질 수 있다. 관통홀부(230)는 부시 몸체부(100)에 관통 형성된다. 본 발명에서 관통홀부(230)는 원형으로 형성되는 예가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 타원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

댐핑부(300)는 부시 몸체부(100)에 장착되고, 랙바(50)의 충격을 흡수한다. 댐핑부(300)는 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어진다. 본 발명에서 댐핑부(300)의 탄성 변형 가능한 재질은 고무, 실리콘 등을 포함하여 이루어진다.

댐핑부(300)는 부시 몸체부(100)의 그루브(130) 상에 형성된 수용홈부(105)에 장착된다. 수용홈부(105)는 그루브(130) 상에 랙바(50) 측으로 오목하게 형성된다. 댐핑부(300)는 오링 형상으로 이루어지고, 부시 몸체부(100)의 길이방향을 따라 복수개가 장착된다. 복수개의 댐핑부(300)가 부시 몸체부(100)의 수용홈부(105)에 장착되어, 부시 몸체부(100)와 랙바(50) 사이에서 충분하고 균일하게 충격을 흡수할 수 있다.

랙하우징(10)은 내측면에 형성되어 부시 몸체부(100)의 대경부(110) 측으로 대향하는 스토퍼부(11)를 구비한다. 스토퍼부(11)는 부시 몸체부(100)의 대경부(110) 측에 배치되어, 부시 몸체부(100)가 도 2 기준 스토퍼부(11)가 배치된 좌측으로 이동이 제한된다. 도 2 기준 우측으로는 랙하우징(10)의 내경이 좁게 형성되어, 부시 몸체부(100)의 우측으로 이동이 제한된다.

스토퍼부(11)와 부시 몸체부(100)의 대경부(110) 사이에는 스프링(13)이 설치된다. 스프링(13)는 부시 몸체부(100)에 탄성력을 제공하여 부시 몸체부(100)를 상기 랙하우징(10)의 내측에 접하게 한다.

부시 몸체부(100)는 도 2 기준으로 좌측으로 이동시 스프링(13)을 압축하고, 스프링(13)의 탄성력으로 부시 몸체부(100)를 우측으로 이동시켜 부시 몸체부(100)가 랙하우징(10)에 밀착된다.

도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 랙부시의 작동을 설명한다.

랙바(50)는 부시 몸체부(100)에 슬라이딩 이동 가능하게 장착된다. 랙바(50)의 작동에 의해 부시 몸체부(100)가 도 5 기준으로 좌측으로 이동될 때, 스프링(13)과 스토퍼부(11)에 의해 부시 몸체부(100)의 좌측으로 이동이 제한된다. 또한 스프링(13)의 탄성력에 의해 부시 몸체부(100)는 우측으로 이동된다.

이때 부시 몸체부(100)는 랙하우징(10)의 내측면과의 접촉에 의해 가압되면, 제1슬릿부(210), 제2슬릿부(220), 관통홀부(230)에 의해 부시 몸체부(100)를 탄성 복원시킨다. 또한 부시 몸체부(100)의 상하방향은 그루브(130)에 의해 탄성 복원된다.

스토퍼부(11)와 랙바(50) 사이의 유격(W2)은 부시 몸체부(100)가 스프링(13)과 스토퍼부(11)에 의해 우측 방향을 이동됨에 따라 보상될 수 있다. 한편, 부시 몸체부(100)의 수용홈부(105)에 장착된 댐핑부(300)에 의해 랙바(50)와 부시 몸체부(100)의 충격을 흡수한다.

본 발명에서 W1은 그루브(130)의 폭으로서, 부시 몸체부(100) 내구 마모에 따른 유격 제한존의 역할을 한다. 설정 유격이 W1을 넘어서게 되면, 스프링(13)이 축방향(도 5 기준 좌우방향) 하중을 작용시켜 부시 몸체부(110)를 우측(도 5 기준)으로 이동시켜 W1 이상으로 발생한 유격을 흡수하게 된다. 따라서 본 발명은 부시 몸체부(100)가 랙바(50)를 지지하게 된다.

본 발명은 도면에 도시되는 일 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 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10: 랙하우징 11: 스토퍼부
13: 스프링 20: 타이로드앤드
30: 조향 기어박스 40: 피니언기어
50: 랙바 100: 부시 몸체부
110: 대경부 120: 소경부
130: 그루브 200: 슬릿부
210: 제1슬롯부 220: 제2슬롯부
230: 관통홀부 300: 댐핑부

Claims

외주면은 랙하우징의 내측에 접하고, 내주면은 랙바에 접하고, 상기 랙바의 길이방향 이동을 안내하며, 대경부와 소경부를 구비하는 부시 몸체부;
상기 부시 몸체부의 외측면에 상기 부시 몸체부의 원주방향을 따라 복수개가 형성되는 슬릿부; 및
상기 부시 몸체부에 장착되고, 상기 랙바의 충격을 흡수하는 댐핑부를 포함하고,
상기 부시 몸체부는 상기 소경부의 단부에 환형으로 형성되는 그루브를 더 포함하고,
상기 댐핑부는 상기 그루브 상에 상기 랙바 측으로 오목하게 형성되는 수용홈부에 장착되는 오링 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
제1항에 있어서,
상기 슬릿부는,
상기 대경부의 단부에서 상기 소경부를 향해 절개되어 형성되는 제1슬릿부; 및
상기 소경부의 단부에서 상기 대경부를 향해 절개되어 형성되는 제2슬릿부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
제2항에 있어서,
상기 제1슬릿부와 상기 제2슬릿부는 상기 부시 몸체부의 원주방향을 따라 교호 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
제2항에 있어서,
상기 슬릿부는,
상기 제1슬릿부와 상기 제2슬릿부의 내측 단부에 각각 형성되고, 상기 제1슬릿부와 상기 제2슬릿부의 폭보다 더 큰 내경을 구비하는 관통홀부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
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제1항에 있어서,
상기 댐핑부는 상기 부시 몸체부의 길이방향을 따라 복수개가 장착되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
제1항에 있어서,
상기 랙하우징은 상기 랙하우징의 내측면에 상기 대경부 측에 대향하게 형성되는 스토퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
제8항에 있어서,
상기 스토퍼부와 상기 대경부 사이에 설치되고, 상기 부시 몸체부에 탄성력을 제공하여 상기 부시 몸체부를 상기 랙하우징의 내측에 접하게 하는 스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.
제1항에 있어서,
상기 부시 몸체부는 상기 대경부에서 상기 소경부를 향할수록 외경이 감소되는 테이퍼 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 랙부시.