KR102577631B1 - 회전부재와 하우징의 결합구조 및 이를 구비하는 랙구동형 동력 보조 조향장치 - Google Patents

회전부재와 하우징의 결합구조 및 이를 구비하는 랙구동형 동력 보조 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 실시예들에 의하면, 회전부재가 회전하면서 하우징에 내장되는 결합구조에 있어서 회전에 의한 진동이나 외부로부터의 충격이 전달되더라도 체결부재가 풀려 회전부재의 회전을 방해하는 것을 방지하고 회전부재의 회전으로 인한 진동이나 노면으로부터 역입력되는 충격 하중 등으로 인해 발생되는 부품들의 고장을 줄여 주행 안정성과 내구성을 높일 수 있는 회전부재와 하우징의 결합구조 및 이를 구비하는 랙구동형 동력 보조 조향장치를 제공한다.

Description

회전부재와 하우징의 결합구조 및 이를 구비하는 랙구동형 동력 보조 조향장치{Installation Structure of Rotating Member and Housing and Rack Assist Type Electric Power Steering Apparatus having The Same}
본 실시예들은 회전부재와 하우징의 결합구조 및 이를 구비하는 랙구동형 동력 보조 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전부재가 회전하면서 하우징에 내장되는 결합구조에 있어서 회전에 의한 진동이나 외부로부터의 충격이 전달되더라도 체결부재가 풀려 회전부재의 회전을 방해하는 것을 방지할 수 있는 회전부재와 하우징의 결합구조 및 이를 구비하는 랙구동형 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 하우징에 회전부재가 내장되어 회전하는 구조에 있어서는, 회전부재의 회전에 의한 진동이나 외부로부터 전달되는 충격으로 인해 회전부재를 결합하는 체결부재가 풀리면서 회전이 멈추거나 부품이 파손되는 문제가 발생된다.
특히, 랙구동형 동력 보조 조향장치는 운전자의 조향력을 보조하기 위해 모터의 구동력을 랙바로 전달하여 조향보조력을 발생시키는 구성으로 모터와 벨트로 연결되는 볼너트와, 모터풀리, 너트풀리, 볼너트 등의 회전으로 슬라이딩되는 랙바 등이 구비된다.
따라서, 이러한 종래 랙구동형 동력 보조 조향장치에서는, 볼너트와 너트풀리가 회전하면서 랙바를 슬라이딩시킬 때 볼너트와 너트풀리, 랙바의 작동으로 인한 진동이나 노면으로부터 역입력되는 충격 하중 등으로 인해 장착되는 부품들의 고장 빈도가 높아 주행 안정성이 떨어지고 내구성이 저하되는 문제점이 있었다.
이에 본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 회전부재가 회전하면서 하우징에 내장되는 결합구조에 있어서 회전에 의한 진동이나 외부로부터의 충격이 전달되더라도 체결부재가 풀려 회전부재의 회전을 방해하는 것을 방지하는 데에 그 목적이 있다.
특히, 볼너트와 너트풀리가 회전하면서 랙바를 슬라이딩시키는 랙구동형 동력 보조 조향장치에 있어서 회전에 의한 진동이나 외부로부터의 충격이 전달되더라도 체결부재가 풀려 볼너트와 너트풀리의 회전을 방해하는 것을 방지하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 실시예들의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 성취하기 위하여 본 실시예들은, 하우징에 내장되며, 일측단에 경방향 외측으로 돌출 형성되는 제1결합부가 구비되고 제1결합부에는 제1체결공이 형성되어 있는 제1회전부재, 하우징에 내장되며 제1회전부재의 외측에 결합되되, 일측단에 경방향 내측으로 돌출 형성되어 제1결합부에 지지되는 제2결합부가 구비되고 제2결합부에는 제1체결공과 연통되는 제2체결공이 형성되어 있는 제2회전부재, 제1체결공과 제2체결공을 관통하여 결합되는 몸통부와, 몸통부의 일측 단부에 형성되어 제2결합부의 외측면에 지지되는 머리부와, 몸통부의 타측 단부에 직경이 축소 형성되는 소경부가 구비되어 있는 체결부재를 포함하되, 체결부재의 머리부 끝단과 하우징의 내주면 사이의 거리가, 몸통부와 제1체결공이 결합되는 길이가보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전부재와 하우징의 결합구조를 제공한다.
또한, 본 실시예들은, 하우징에 내장되어 회전하며 랙바를 슬라이딩시키되, 일측단에 경방향 외측으로 돌출 형성되는 제1결합부가 구비되고 제1결합부에는 제1체결공이 형성되어 있는 볼너트, 하우징에 내장되며 볼너트의 외측에 결합되되, 일측단에 경방향 내측으로 돌출 형성되어 제1결합부에 지지되는 제2결합부가 구비되고 제2결합부에는 제1체결공과 연통되는 제2체결공이 형성되어 있는 너트풀리, 제1체결공과 제2체결공을 관통하여 결합되는 몸통부와, 몸통부의 일측 단부에 형성되어 제2결합부의 외측면에 지지되는 머리부와, 몸통부의 타측 단부에 직경이 축소 형성되는 소경부가 구비되어 있는 체결부재를 포함하되, 체결부재의 머리부 끝단과 하우징의 내주면 사이의 거리가, 몸통부와 제1체결공이 결합되는 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치를 제공한다.
이와 같은 본 실시예들에 의하면, 회전부재가 회전하면서 하우징에 내장되는 결합구조에 있어서 회전에 의한 진동이나 외부로부터의 충격이 전달되더라도 체결부재가 풀려 회전부재의 회전을 방해하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 회전부재의 회전으로 인한 진동이나 노면으로부터 역입력되는 충격 하중 등으로 인해 발생되는 부품들의 고장을 줄여 주행 안정성과 내구성을 높이는 효과가 있게 된다.
특히, 볼너트와 너트풀리가 회전하면서 랙바를 슬라이딩시키는 랙구동형 동력 보조 조향장치에 있어서 회전에 의한 진동이나 외부로부터의 충격이 전달되더라도 체결부재가 풀려 볼너트와 너트풀리의 회전을 방해하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 볼너트와 너트풀리의 작동으로 인한 진동이나 노면으로부터 역입력되는 충격 하중 등으로 인해 발생되는 부품들의 고장을 줄여 주행 안정성과 내구성을 높이는 효과가 있게 된다.
도 1 내지 도 3은 본 실시예들에 의한 회전부재와 하우징의 결합구조를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 4는 본 실시예들에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장를 개략적으로 나타내는 개략도,
도 5 내지 도 7은 본 실시예들에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치 일부를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 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 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 실시예들의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 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 1 내지 도 3은 본 실시예들에 의한 회전부재와 하우징의 결합구조를 개략적으로 나타낸 단면도, 도 4는 본 실시예들에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장를 개략적으로 나타내는 개략도, 도 5 내지 도 7은 본 실시예들에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치 일부를 나타낸 단면도이다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예들에 의한 회전부재와 하우징의 결합구조는, 하우징(101)에 내장되며, 일측단에 경방향 외측으로 돌출 형성되는 (110)가 구비되고 (110)에는 제1체결공(113)이 형성되어 있는 제1회전부재(100), 하우징(101)에 내장되며 제1회전부재(100)의 외측에 결합되되, 일측단에 경방향 내측으로 돌출 형성되어 (110)에 지지되는 제2결합부(210)가 구비되고 제2결합부(210)에는 제1체결공(113)과 연통되는 제2체결공(213)이 형성되어 있는 제2회전부재(200), 제1체결공(113)과 제2체결공(213)을 관통하여 결합되는 몸통부(320)와, 몸통부(320)의 일측 단부에 형성되어 제2결합부(210)의 외측면에 지지되는 머리부(310)와, 몸통부(320)의 타측 단부에 직경이 축소 형성되는 소경부(330)가 구비되어 있는 체결부재(300)를 포함하되, 체결부재(300)의 머리부(310) 끝단과 하우징(101)의 내주면 사이의 거리(A)가, 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이(D)보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.
제1회전부재(100)와 제2회전부재(200)는 서로 결합된 상태로 회전하여 동력을 전달하는 것으로, 베어링이나 부시와 같은 회전지지부재를 통해 하우징(101)에 회전지지되며 내장된다.
제1회전부재(100)는 샤프트나 랙바 등과 같은 축부재(103)에 결합되어 회전하는 것으로, 일측단에 경방향 외측으로 돌출 형성되는 (110)가 구비되고 (110)에는 제1체결공(113)이 형성되어 있다.
그리고, 제1회전부재(100)의 외측에 결합되는 제2회전부재(200)는 체인이나 벨트 등과 같은 동력전달부재(미도시)에 결합되어 회전하는 것으로, 일측단에 경방향 내측으로 돌출 형성되어 (110)에 지지되는 제2결합부(210)가 구비되고 제2결합부(210)에는 제1체결공(113)과 연통되는 제2체결공(213)이 형성되어 있다.
이들 제1회전부재(100)와 제2회전부재(200)는 체결부재(300)로 결합되는데, 이러한 체결부재(300)는 크게 머리부(310)와, 몸통부(320), 소경부(330)가 구비되어 있다.
여기서, 설명의 편의를 위해 아래와 같이 각각의 구성간 거리 또는 길이를 기호로 표시하여 설명하기로 하며, 이는 본 실시예들의 도 1 내지 도 7에 공통적으로 적용될 수 있다.
A : 머리부와 하우징 사이의 거리
B : 머리부와 내주홈 사이의 거리(하우징에 내주홈이 구비되는 경우)
C : 하우징과 제2회전부재(또는 너트풀리) 사이의 거리
D : 몸통부와 제1체결공이 결합되는 길이
E : 제1체결공의 면취부(나사부 가공이 없는 부위) 길이
F : 몸통부와 소경부 전체 길이
G : 제2체결공의 길이
H : 소경부 길이
P : 머리부 길이
몸통부(320)는 제1체결공(113)과 제2체결공(213)을 관통하여 결합되며, 몸통부(320)의 일측 단부에는 머리부(310)가 형성되어 제2결합부(210)의 외측면에 지지되며, 몸통부(320)의 타측 단부에는 직경이 축소 형성되는 소경부(330)가 구비되어 있다.
여기서, 체결부재(300)의 머리부(310) 끝단과 하우징(101)의 내주면 사이의 거리(A)가, 체결부재(300)의 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이(D)보다 길게 형성되어 있고, 체결부재(300)는 몸통부(320)의 외주면에 나사부가 형성되어 있어서 제1체결공(113)의 내주면에 형성된 나사부와 서로 나사 결합되도록 되어 있다.
다만, 체결부재(300)는 반드시 나사 결합되는 것에 한정되지 않으며 압입이나 끼워맞춤 등의 방법에 의해 결합될 수 있으며 본 실시예들에서는 가장 일반적인 나사 결합되는 것을 일례로 설명하기로 한다.
이와 더불어 제1체결공(113)과 제2체결공(213)의 조립 공차 등을 고려하여 본 실시예들에서는 제1체결공(113)의 내주면에는 나사부가 형성되고 제2체결공(213)은 나사부 없이 홀만 형성되는 것으로 설명하기로 한다.
이러한 제1회전부재(100)와 제2회전부재(200)는 회전하면서 진동이 발생되거나 외부로부터 충격 하중이 전달되어 체결부재(300)가 제1체결공(113)과 나사풀림이 이루어지더라도, 체결부재(300)가 하우징(101)과 제2회전부재(200) 사이에 끼이면서 정지되는 것을 방지할 수 있게 되어 있다.
즉, 체결부재(300)의 몸통부(320)가 제1체결공(113)과 나사풀림이 이루어지면 체결부재(300)의 머리부(310)가 하우징(101)쪽으로 이동하게 되는데, 머리부(310)가 하우징(101)의 내주면에 지지되기 이전에 제1체결공(113)과의 나사풀림이 완전히 이루어지게 되므로, 체결부재(300)가 하우징(101)과 제2회전부재(200) 사이에 끼이면서 정지되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
여기서, 제1체결공(113)의 끝단부 내주면에는 나사부 가공이 없는 면취부가 구비될 수 있어서, 체결부재(300)의 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이는 도면상 D 가 되지만, 면취부가 없는 경우에는 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이가 D+E 가 될 수 있으며, 본 실시예들에서는 면취부가 구비된 일반적인 경우를 일례로 도시하였다.
그리고, 몸통부(320)가 제1체결공(113)과 완전히 나사풀림이 이루어진 경우에는 체결부재(300)가 제2회전부재(200) 밖으로 이탈될 수 있어서 하우징(101)과 제2회전부재(200) 사이에 끼이는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이(D)와 체결부재(300)의 소경부(330) 길이(H)의 합(D+H)이, 체결부재(300)의 머리부(310) 끝단과 하우징(101)의 내주면 사이의 거리(A)보다 길게 형성되도록 하여 머리부(310)가 하우징(101)의 내주면에 지지되기 이전에 제1체결공(113)과의 나사풀림이 완전히 이루어지게 되므로, 체결부재(300)가 하우징(101)과 제2회전부재(200) 사이에 끼이면서 정지되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이를 좀 더 자세히 살펴보면, 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이(D)와 체결부재(300)의 소경부(330) 길이(H)의 합(D+H)은, 체결부재(300)에서 머리부(310)를 제외한 전체길이(F)에서 제2체결공(213)의 길이(G)를 제외한 길이(F-G)와 같다.
또한, 제2체결공(213)의 길이(G)는 당연히 체결부재(300)에서 머리부(310)를 제외한 전체길이(F)보다 작고(G < F), 체결부재(300)의 머리부(310) 끝단과 하우징(101)의 내주면 사이의 거리(A)가, 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이(D)보다 길다(A > D).
따라서, 아래식과 같이 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이(D)와 체결부재(300)의 소경부(330) 길이(H)의 합(D+H)이, 체결부재(300)의 머리부(310) 끝단과 하우징(101)의 내주면 사이의 거리(A)보다 길게되어 체결부재(300)의 머리부(310)가 하우징(101)과 제2회전부재(200) 사이에 끼이는 것을 방지할 수 있게 된다.
(D + H) > (A), (D + H) = (F-G), (A) > (D)
그리고, 전술한 바와 같이 체결부재(300)의 머리부(310) 끝단과 하우징(101)의 내주면 사이의 거리(A)가, 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이(D)보다 길게 형성되므로, 아래와 같은 관계가 성립된다.
(D + H) > (A) > (D)
한편, 하우징(101)은 도 3에 도시된 바와 같이, 머리부(310)와 대향되는 내주면에 요홈으로 형성되는 내주홈(102)이 형성되어 체결부재(300)의 끼임을 방지하면서도 하우징(101)과 제2회전부재(200)와의 이격 공간을 최소화할 수 있다.
이 경우 전술한 관계식에서 머리부(310)와 하우징(101) 사이의 거리(A)가 머리부(310)와 내주홈(102) 사이의 거리(B)로 대체되며, 나머지 거리 또는 길이를 나타내는 기호는 동일하게 적용된다.
여기서, 아래식과 같이 체결부재(300)의 머리부(310) 끝단과 내주홈(102)의 내주면 사이의 거리(B)가, 체결부재(300)의 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이(D)보다 길게 형성되며, 체결부재(300)는 몸통부(320)의 외주면에 나사부가 형성되어 있어서 제1체결공(113)의 내주면에 형성된 나사부와 서로 나사 결합될 수 있다.
(B) > (D)
따라서, 제1회전부재(100)와 제2회전부재(200)가 회전하면서 진동이 발생되거나 외부로부터 충격 하중이 전달되어 체결부재(300)가 제1체결공(113)과 나사풀림이 이루어지더라도 체결부재(300)의 머리부(310)가 하우징(101)과 제2회전부재(200) 사이에 끼이는 것을 방지할 수 있게 된다.
이 경우, 특히 내주홈(102)의 깊이만큼 공간을 더 확보할 수 있게 되어 하우징(101) 전체의 크기를 줄일 수 있게 되고 제2회전부재(200)와의 이격 공간(C)을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이(D)와 체결부재(300)의 소경부(330) 길이(H)의 합(D+H)이, 체결부재(300)의 머리부(310) 끝단과 하우징(101)의 내주홈(102) 사이의 거리(B)보다 길게 형성되도록 하여 체결부재(300)의 머리부(310)가 하우징(101)의 내주홈(102)과 제2회전부재(200) 사이에 끼이는 것을 방지할 수 있게 된다.
(D + H) > (B)
그리고, 전술한 바와 같이 체결부재(300)의 머리부(310) 끝단과 내주홈(102)의 내주면 사이의 거리(B)가, 몸통부(320)와 제1체결공(113)이 결합되는 길이(D)보다 길게 형성되므로, 아래와 같은 관계가 성립된다.
(D + H) > (B) > (D)
이와 같은 본 실시예들에 의하면, 회전부재가 회전하면서 하우징에 내장되는 결합구조에 있어서 회전에 의한 진동이나 외부로부터의 충격이 전달되더라도 체결부재가 풀려 회전부재의 회전을 방해하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 회전부재의 회전으로 인한 진동이나 노면으로부터 역입력되는 충격 하중 등으로 인해 발생되는 부품들의 고장을 줄여 주행 안정성과 내구성을 높이는 효과가 있게 된다.
한편, 도 4내지 도 7을 참조하면, 본 실시예들에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치는, 하우징(501)에 내장되어 회전하며 랙바(455)를 슬라이딩시키되, 일측단에 경방향 외측으로 돌출 형성되는 제1결합부(510)가 구비되고 제1결합부(510)에는 제1체결공(513)이 형성되어 있는 볼너트(500), 하우징(501)에 내장되며 볼너트(500)의 외측에 결합되되, 일측단에 경방향 내측으로 돌출 형성되어 제1결합부(510)에 지지되는 제2결합부(610)가 구비되고 제2결합부(610)에는 제1체결공(513)과 연통되는 제2체결공(613)이 형성되어 있는 너트풀리(600), 제1체결공(513)과 제2체결공(613)을 관통하여 결합되는 몸통부(720)와, 몸통부(720)의 일측 단부에 형성되어 제2결합부(610)의 외측면에 지지되는 머리부(710)와, 몸통부(720)의 타측 단부에 직경이 축소 형성되는 소경부(730)가 구비되어 있는 체결부재(700)를 포함하되, 체결부재(700)의 머리부(710) 끝단과 하우징(501)의 내주면 사이의 거리(A)가, 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이(D)보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.
먼저 도 4를 참조하면, 본 실시예들에 의한 랙구동형 동력 보조 조향장치는 조향휠(405)부터 양측 바퀴(450)에까지 이어지는 조향 계통(400) 및 조향 계통에 조향 보조 동력을 공급하는 보조 동력 기구(460)를 포함하여 구성된다.
조향 계통(400)은, 상단이 조향휠(405)에 연결되어 조향휠(405)과 함께 회전하고 하단은 한 쌍의 유니버설 조인트(415)를 매개로 피니언축(420)에 연결되는 조향축(410)을 포함하여 구성된다.
또한, 피니언축(420)은 랙-피니언 기구부(435)를 통해 랙바(455)에 연결되고, 랙바(455)의 양단은 타이로드(440) 및 너클암(445)을 통해 자동차의 바퀴(450)에 연결된다.
랙-피니언 기구부(435)는 피니언축(420)의 하단에 형성되는 피니언 기어(425)와 랙바(455)의 외주면 일측에 형성되어 있는 랙 기어(430)가 서로 맞물려서 형성된다.
보조 동력 기구(460)는 운전자가 조향휠(405)에 가하는 조향 토크를 감지하고 감지된 조향 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서(417), 토크 센서(417)로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU), 전자 제어 장치로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 조향 보조 동력을 발생시키는 모터(465) 및 벨트(470)를 매개로 모터(465)에서 발생한 보조 동력을 랙바(455)에 전달하는 모터풀리(475)를 포함한다.
이러한 랙구동형 동력 보조 조향장치는 구동수단과 종동수단을 구비하는데, 구동수단은 전자제어장치(ECU)에 의해 제어되는 모터(465)와, 모터의 축에 결합된 모터풀리(475), 벨트(470) 등으로 이루어진다.
또한, 종동수단은 랙바(455)를 감싸는 하우징(501)의 내부에 랙바(455)를 지지하는 볼너트(500)와, 볼너트(500)의 외주면에 결합되는 너트풀리(600) 등으로 이루어진다.
모터와 연결된 모터풀리(475)와, 랙바(455)와 연결된 너트풀리(600)는 회전축이 서로 평행하게 배치되며, 이 모터풀리(475)와 너트풀리(600)에는 벨트(470)가 감겨져 모터의 회전력을 볼너트(500)를 통해 랙바(455)에 전달하고, 볼너트(500)의 동작에 의하여 랙바(455)를 좌우로 이동시켜 조향 보조력을 발생시키게 된다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 볼너트(500)는 볼(미도시)을 매개로 랙바(455)와 결합되어 회전하면서 랙바(455)를 하우징(501)의 내측에서 슬라이딩시키게 되고, 볼너트(500)의 외주면 일측에는 볼너트(500)를 회전시키는 너트풀리(600)가 결합되고, 볼너트(500)의 외주면 타측에는 회전을 지지하는 베어링(507)이 장착된다.
볼너트(500)의 내주면과 랙바(455)의 외주면에는 랙바(455)를 축방향으로 슬라이딩시켜 조향 보조력을 발생시킬 수 있도록 동력전달구조가 마련되는데, 이 동력전달구조는 랙바(455)의 외주면에 반구형 내지는 아크형 단면을 가지며 나선형으로 형성된 외주스크류홈(455a)과, 이에 삽입되는 볼 및, 외주스크류홈(455a)과 대응되게 볼너트(500)의 내주면에 반구형 내지는 아크형 단면을 가지며 나선형으로 형성된 내주스크류홈(510a)으로 이루어진다.
볼너트(500)는 내주면에 내주스크류홈(510a)이 형성된 중공관으로서, 볼너트(500)의 외주면에 결합된 베어링(507)의 외륜 끝단에는 록스크류(505)가 하우징(501)의 내주면에 나사결합되어 베어링(507)을 지지하며 고정된다.
너트풀리(600)는 볼너트(500)의 외주면과의 사이에 경방향으로 탄성력을 발생시키는 톨러런스 링이 결합되어 있어서 볼너트(500)로부터 이탈이 방지되게 되어 있다.
그리고, 베어링(507)의 외륜 일측에는 록스크류(505)가 하우징(501)의 내주면에 나사결합되어 베어링(507)의 외륜을 지지하고, 베어링(507)의 내륜 타측에는 록너트가 볼너트(500)의 외주면에 나사결합되어 베어링(507)을 지지하게 되어 있다.
베어링(507)은 볼너트(500)의 외주면에 슬라이딩 조립되며 볼너트(500)의 대략 중간부위에 직경이 확대 형성되어 있는 안착부(512)에 베어링(507)의 내륜 일측이 지지되며 고정된다.
볼너트(500)는 하우징(501)에 내장되어 회전하며 볼을 매개로 결합된 랙바(455)를 슬라이딩시키는데, 일측단에 경방향 외측으로 돌출 형성되는 제1결합부(510)가 구비되고 제1결합부(510)에는 제1체결공(513)이 형성되어 있다.
볼너트(500)의 외측에 결합되어 하우징(501)에 내장되는 너트풀리(600)는 일측단에 경방향 내측으로 돌출 형성되어 볼너트(500)의 제1결합부(510)에 지지되는 제2결합부(610)가 구비되어 있다.
그리고, 너트풀리(600)의 제2결합부(610)에는 볼너트(500)의 제1체결공(513)과 연통되는 제2체결공(613)이 형성되어 있어서 체결부재(700)로 결합된다.
체결부재(700)는 제1체결공(513)과 제2체결공(613)을 관통하여 결합되는 몸통부(720), 몸통부(720)의 일측 단부에 형성되어 제2결합부(610)의 외측면에 지지되는 머리부(710), 몸통부(720)의 타측 단부에서 연장되며 직경이 축소 형성되는 소경부(730)가 구비되어 있다.
여기서, 체결부재(700)의 머리부(710) 끝단과 하우징(501)의 내주면 사이의 거리(A)가, 체결부재(700)의 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이(D)보다 길게 형성되어 있고, 체결부재(700)는 몸통부(720)의 외주면에 나사부가 형성되어 있어서 제1체결공(513)의 내주면에 형성된 나사부와 서로 나사 결합되로록 되어 있다.
다만, 체결부재(700)는 반드시 나사 결합되는 것에 한정되지 않으며 압입이나 끼워맞춤 등의 방법에 의해 결합될 수도 있다.
이러한 볼너트(500)와 너트풀리(600)는 회전하면서 진동이 발생되거나 외부로부터 충격 하중이 전달되어 체결부재(700)가 제1체결공(513)과 나사풀림이 이루어지더라도, 체결부재(700)가 하우징(501)과 너트풀리(600) 사이에 끼이면서 정지되는 것을 방지할 수 있게 된다.
즉, 체결부재(700)의 몸통부(720)가 제1체결공(513)과 나사풀림이 이루어지면 체결부재(700)가 회전하면서 머리부(710)가 하우징(501)쪽으로 이동하게 되는데, 머리부(710)가 하우징(501)의 내주면에 지지되기 이전에 제1체결공(513)과의 나사풀림이 완전히 이루어지게 되므로, 체결부재(700)가 하우징(501)과 너트풀리(600) 사이에 끼이면서 정지되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
이때 체결부재(700)의 머리부(710)가 하우징(501)의 내주면에 지지되는 시점에서도 제1체결공(513)과 나사결합이 일부라도 남아있게 되면 체결부재(700)가 볼너트(500)와 고정된 상태가 유지되게 되어, 운전자의 조향휠 작동 불능상태가 발생될 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같이 체결부재(700)의 머리부(710) 끝단과 하우징(501)의 내주면 사이의 거리(A)가, 체결부재(700)의 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이(D)보다 길게 형성되어, 체결부재(700)가 제1체결공(513)과 나사풀림이 이루어지더라도, 체결부재(700)가 하우징(501)과 너트풀리(600) 사이에 끼이면서 정지되는 것을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 제1체결공(513)의 끝단부 내주면에는 나사부 가공이 없는 면취부가 구비될 수 있어서, 체결부재(700)의 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이는 도면상 D 가 되지만, 면취부가 없는 경우에는 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이가 D+E 가 될 수 있다.
그리고, 몸통부(720)가 제1체결공(513)과 완전히 나사풀림이 이루어진 경우에는 체결부재(700)가 너트풀리(600) 밖으로 이탈될 수 있어서 하우징(501)과 너트풀리(600) 사이에 끼이는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한, 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이(D)와 체결부재(700)의 소경부(730) 길이(H)의 합(D+H)이, 체결부재(700)의 머리부(710) 끝단과 하우징(501)의 내주면 사이의 거리(A)보다 길게 형성되도록 하여 머리부(710)가 하우징(501)의 내주면에 지지되기 이전에 제1체결공(513)과의 나사풀림이 완전히 이루어지게 되므로, 체결부재(700)가 하우징(501)과 너트풀리(600) 사이에 끼이면서 정지되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이를 좀 더 자세히 살펴보면, 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이(D)와 체결부재(700)의 소경부(730) 길이(H)의 합(D+H)은, 체결부재(700)에서 머리부(710)를 제외한 전체길이(F)에서 제2체결공(613)의 길이(G)를 제외한 길이(F-G)와 같다.
또한, 제2체결공(613)의 길이(G)는 당연히 체결부재(700)에서 머리부(710)를 제외한 전체길이(F)보다 작고(G < F), 체결부재(700)의 머리부(710) 끝단과 하우징(501)의 내주면 사이의 거리(A)가 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이(D)보다 길다(A > D).
따라서, 아래식과 같이 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이(D)와 체결부재(700)의 소경부(730) 길이(H)의 합(D+H)이, 체결부재(700)의 머리부(710) 끝단과 하우징(501)의 내주면 사이의 거리(A)보다 길게되어 체결부재(700)의 머리부(710)가 하우징(501)과 너트풀리(600) 사이에 끼이는 것을 방지할 수 있게 된다.
(D + H) > (A), (D + H) = (F-G), (A) > (D),
그리고, 전술한 바와 같이 체결부재(700)의 머리부(710) 끝단과 하우징(501)의 내주면 사이의 거리(A)가, 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이(D)보다 길게 형성되므로, 아래와 같은 관계가 성립된다.
(D + H) > (A) > (D)
또한, 하우징(501)은 도 7에 도시된 바와 같이, 머리부(710)와 대향되는 내주면에 요홈으로 형성되는 내주홈(502)이 형성되어 체결부재(700)의 끼임을 방지하면서도 하우징(501)과 너트풀리(600)와의 이격 공간(C)을 최소화할 수 있다.
이 경우 전술한 관계식에서 머리부(710)와 하우징(501) 사이의 거리(A)가 머리부(710)와 내주홈(502) 사이의 거리(B)로 대체된다.
그리고, 아래식과 같이 체결부재(700)의 머리부(710) 끝단과 내주홈(502)의 내주면 사이의 거리(B)가, 체결부재(700)의 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이(D)보다 길게 형성되며, 체결부재(700)는 몸통부(720)의 외주면에 나사부가 형성되어 있어서 제1체결공(513)의 내주면에 형성된 나사부와 서로 나사 결합될 수 있다.
(B) > (D)
따라서, 볼너트(500)와 너트풀리(600)가 회전하면서 진동이 발생되거나 외부로부터 충격 하중이 전달되어 체결부재(700)가 제1체결공(513)과 나사풀림이 이루어지더라도 체결부재(700)의 머리부(710)가 하우징(501)과 너트풀리(600) 사이에 끼이는 것을 방지할 수 있게 된다.
이 경우 체결부재(700)가 제1체결공(513)과 나사풀림이 이루어지더라도 체결부재(700)의 머리부(710)가 내주홈(502)의 깊이만큼 공간을 더 확보할 수 있게 되어 하우징(501) 전체의 크기를 줄일 수 있게 되고 너트풀리(600)와의 이격 공간을 최소화할 수 있게 된다.
또한, 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이(D)와 체결부재(700)의 소경부(730) 길이(H)의 합(D+H)이, 체결부재(700)의 머리부(710) 끝단과 하우징(501)의 내주홈(502) 사이의 거리(B)보다 길게 형성되도록 하여 체결부재(700)의 머리부(710)가 하우징(501)의 내주홈(502)과 너트풀리(600) 사이에 끼이는 것을 방지할 수 있게 된다.
(D + H) > (B)
그리고, 전술한 바와 같이 체결부재(700)의 머리부(710) 끝단과 내주홈(502)의 내주면 사이의 거리(B)가, 몸통부(720)와 제1체결공(513)이 결합되는 길이(D)보다 길게 형성되므로, 아래와 같은 관계가 성립된다.
(D + H) > (B) > (D)
이와 같은 본 실시예들에 의하면, 볼너트와 너트풀리가 회전하면서 랙바를 슬라이딩시키는 랙구동형 동력 보조 조향장치에 있어서 회전에 의한 진동이나 외부로부터의 충격이 전달되더라도 체결부재가 풀려 볼너트와 너트풀리의 회전을 방해하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
또한, 본 실시예들에 의하면, 볼너트와 너트풀리의 작동으로 인한 진동이나 노면으로부터 역입력되는 충격 하중 등으로 인해 발생되는 부품들의 고장을 줄여 주행 안정성과 내구성을 높이는 효과가 있게 된다.
이상에서, 본 실시예들을 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 실시예들이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예들의 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 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 실시예들에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 실시예들의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들에 개시된 실시예들은 본 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예들의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예들의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예들의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 제1회전부재 101: 하우징
113: 제1체결공 200: 제2회전부재
213: 제2체결공 300: 체결부재
500: 볼너트 501: 하우징
513: 제1체결공 600: 너트풀리
613: 제2체결공 700: 체결부재

Claims (12)

  1. 하우징에 내장되며, 일측단에 경방향 외측으로 돌출 형성되는 제1결합부가 구비되고 상기 제1결합부에는 제1체결공이 형성되어 있는 제1회전부재;
    상기 하우징에 내장되며 상기 제1회전부재의 외측에 결합되되, 일측단에 경방향 내측으로 돌출 형성되어 상기 제1결합부에 지지되는 제2결합부가 구비되고 상기 제2결합부에는 상기 제1체결공과 연통되는 제2체결공이 형성되어 있는 제2회전부재;
    상기 제1체결공과 제2체결공을 관통하여 결합되는 몸통부와, 상기 몸통부의 일측 단부에 형성되어 상기 제2결합부의 외측면에 지지되는 머리부와, 상기 몸통부의 타측 단부에 직경이 축소 형성되는 소경부가 구비되어 있는 체결부재를 포함하되,
    상기 체결부재의 머리부 끝단과 상기 하우징의 내주면 사이의 거리가, 상기 몸통부와 상기 제1체결공이 결합되는 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전부재와 하우징의 결합구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결부재는 상기 몸통부의 외주면과 상기 제1체결공의 내주면에 나사부가 형성되어 서로 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 회전부재와 하우징의 결합구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸통부와 상기 제1체결공이 결합되는 길이와 상기 체결부재의 소경부 길이의 합이, 상기 체결부재의 머리부 끝단과 상기 하우징의 내주면 사이의 거리보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전부재와 하우징의 결합구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 머리부와 대향되는 내주면에 요홈으로 형성되는 내주홈이 형성되고, 상기 체결부재의 머리부 끝단과 상기 내주홈의 내주면 사이의 거리가, 상기 몸통부와 상기 제1체결공이 결합되는 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전부재와 하우징의 결합구조.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 체결부재는 상기 몸통부의 외주면과 상기 제1체결공의 내주면에 나사부가 형성되어 서로 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 회전부재와 하우징의 결합구조.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 몸통부와 상기 제1체결공이 결합되는 길이와 상기 체결부재의 소경부 길이의 합이, 상기 체결부재의 머리부 끝단과 상기 내주홈의 내주면 사이의 거리보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 회전부재와 하우징의 결합구조.
  7. 하우징에 내장되어 회전하며 랙바를 슬라이딩시키되, 일측단에 경방향 외측으로 돌출 형성되는 제1결합부가 구비되고 상기 제1결합부에는 제1체결공이 형성되어 있는 볼너트;
    상기 하우징에 내장되며 상기 볼너트의 외측에 결합되되, 일측단에 경방향 내측으로 돌출 형성되어 상기 제1결합부에 지지되는 제2결합부가 구비되고 상기 제2결합부에는 상기 제1체결공과 연통되는 제2체결공이 형성되어 있는 너트풀리;
    상기 제1체결공과 제2체결공을 관통하여 결합되는 몸통부와, 상기 몸통부의 일측 단부에 형성되어 상기 제2결합부의 외측면에 지지되는 머리부와, 상기 몸통부의 타측 단부에 직경이 축소 형성되는 소경부가 구비되어 있는 체결부재를 포함하되,
    상기 체결부재의 머리부 끝단과 상기 하우징의 내주면 사이의 거리가, 상기 몸통부와 상기 제1체결공이 결합되는 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 체결부재는 상기 몸통부의 외주면과 상기 제1체결공의 내주면에 나사부가 형성되어 서로 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 몸통부와 상기 제1체결공이 결합되는 길이와 상기 체결부재의 소경부 길이의 합이, 상기 체결부재의 머리부 끝단과 상기 하우징의 내주면 사이의 거리보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 머리부와 대향되는 내주면에 요홈으로 형성되는 내주홈이 형성되고, 상기 체결부재의 머리부 끝단과 상기 내주홈의 내주면 사이의 거리가, 상기 몸통부와 상기 제1체결공이 결합되는 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 체결부재는 상기 몸통부의 외주면과 상기 제1체결공의 내주면에 나사부가 형성되어 서로 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 몸통부와 상기 제1체결공이 결합되는 길이와 상기 체결부재의 소경부 길이의 합이, 상기 체결부재의 머리부 끝단과 상기 내주홈의 내주면 사이의 거리보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 랙구동형 동력 보조 조향장치.
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