KR19990021264A - 자동차의 조향기어에 설치되는 랙기어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 조향기어에 설치되는 랙 기어에 관한 것으로서, 종래에는 랙 기어로 구성되기 전인 랙 바가 원형의 봉으로 구성됨에 따라 제작에 따른 제작 공정이 많고 복잡하며 작업시간이 많이 소요되어 생산성이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 자동차의 스티어링 기어에 설치되는 랙과 피니언 기어에 있어서, 랙 기어(100)로 가공되기 전인 랙 바(110)를 제작하되, 그 형상을 다각형으로 구성하므로서, 별도의 면 밀링 공정을 삭제할 수 있어, 작업공정의 단축과 작업시간의 절감 및 랙 기어(100)의 강도를 더욱 크게 할 수 있는 유용한 발명이다.

Description

자동차의 조향기어에 설치되는 랙 기어

본 발명은 자동차 조향 축의 선단에 연결된 피니언 기어의 회전운동을 직선운동을 바꾸어주는 랙 기어에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 랙 기어로 구성되기 전인 랙 바의 형상을 다각형으로 제작함에 따라 랙 기어의 가공에 따른 공정과 시간을 줄이고, 강도를 더욱 크게할 수 있도록 한 자동차의 조향기어에 설치되는 랙기어에 관한 것이다.

일반적으로 스티어링 시스템(steering system)은 자동차의 진행 방향을 운전자가 스티어링 휠(steering wheel)을 돌려 자유로이 바꾸는 장치로 자동차의 주행 방향을 바꾸기 위한 스티어링 휠; 스티어링 휠의 회전을 스티어링 기어 박스에 전달하는 축인 스티어링 샤프트(steering shaft); 상기 스티어링 샤프트를 감싸고 있는 스티어링 칼럼(steering colum); 스티어링 휠의 회전운동을 직각에 가까운 각도로 바꿈과 동시에 조향력을 증대시켜 피트먼 암에 전달하는 스티어링 기어(steering gear); 스티어링 기어로 부터 전달된 힘을 앞 바퀴에 전달하는 구조로서 아이들 암, 피트먼 암, 너클 암, 타이로드가 구비된 스티어링 링키지(steering linkage) 등으로 구성되어 있다.

그리고 이러한 스티어링 시스템은 크게 기계식 스티어링 시스템과 동력장치로 구분지을 수 있으며, 상기 기계식 스티어링 시스템은 스티어링 기어에 따라 분류할 수 있다.

즉, 기계식 스티어링 시스템에는 웜섹터기어 형식, 웜 롤러 형식, 캠 레버 형식, 스크루 너트 형식, 스크루 볼 형식, 랙과 피니언 형식이 있으며, 상기 웜섹터기어 형식(worm and sector gear type)은 웜과 부채꼴의 섹터를 사용한 비가역식 기어장치로서, 웜의 회전에 의하여 섹터기어와 섹터축을 회전시키는 구조로 되어 있으며, 피트먼 암은 섹터축에 고정되어 있으므로 암이 작동하고 그것과 연동하는 트래크 링크를 전후로 움직여 조향한다. 그리고 이 형식은 구조와 취급이 간단하지만 핸들의 조작이 무거운 결점이 있어, 경자동차 이외에는 별도 사용하지 않는다.

또한 웜 롤러 형식(worm roller type)은 웜섹터기어 형식의 섹터기어 대신에 롤러를 사용한 것인데, 미끄럼 접촉을 굴림접촉으로 만든 웜섹터기어 형식의 개량형으로서, 기어접촉면의 저항이 적고 반가역식이며 경쾌한 핸들조작을 할 수 있다.

그리고 캠 레버 형식(cam lever type)은 웜핀 형식이라고도 부르며 핀이 웜과 선접촉으로 물려 있다. 이 형식은 핀과 웜의 접촉면적이 작고 마모도 적어지나 접촉면의 압력이 커져 마모가 빨라지는 결점이 있다. 웜은 일반적으로 부동피치이고 양끝보다도 중앙부쪽이 피치가 작게 되어 있으며, 캠에 접촉하는 롤러 볼은 마찰을 줄이기 위하여 니들 롤러를 사용하고 이것을 통해서 섹터축에 설치되어 있다.

또한 스크루 너트 형식(screw nut type)은 웜 너트형이라고도 하며 웜에 물린 너트를 움직여서 조향하는 장치로서, 너트에는 로커암(포크)과 연결되어 있고 로커암의 작동은 피트먼암으로 전달한다.

그리고 스크루 볼식(screw ball type)은 웜과 볼터트형이라고도 하며, 웜과 너트 사이에 다수의 강철 볼을 일렬로 원주방향으로 설치하여 너트의 회전운동을 쉽게 한 방식으로서, 핸들조작이 가볍고 큰 하중에 견디며 마모도 적은 장점이 있다.

또한 랙과 피니언 형식(rack and pinion type)은 스티어링 휠의 축 끝에 고정된 피니언 기어를 랙 기어와 맞물리게 하여 피니언 기어의 회전운동을 좌우의 직선운동으로 바꾸어 조향하는 기어장치로서, 랙 기어가 3 개로 분할된 타이로드의 일부로 되어 다른 형식에 비해 작기 때문에 소형이고 가벼운 장점이 있는 반면에 바퀴가 노면에서 받는 충격이 핸들에 전달되기 때문에 랙 가이드를 부착하여 랙 기어와 피니언 기어의 마찰에 의하여 핸들을 안정시켜 주어야 한다.

한편, 상기 랙 기어의 제작공정을 도 1 을 통하여 살펴보면 랙 바(rack bar)(11)를 원형 봉으로 인발하여 만든 후, 원형 봉의 일측면에 면 밀링 공정을 하여 평면부(11a)를 만든 다음, 상기 평면부(11a)에 기어 이빨(11b)을 형성하게 되는데, 상기와 같이 랙 기어(10)를 제작하기 위해서는 다수개의 공정 및 작업시간이 소요되며, 장비가 많이 소요되어 제작비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 랙과 피니언식 스티어링 기어에 있어서, 랙 기어로 가공되기 전인 랙 바의 형상을 각형으로 구성하므로서, 랙 기어의 제작에 따른 공정 및 작업시간을 단축시키고, 강도를 보강시킬 수 있도록 한 자동차의 조향기어에 설치되는 랙 기어를 제공하는데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은 스티어링 휠의 샤프트 선단에 연결된 피니언 기어와 치합되어 상기 피니언 기어의 회전운동을 직선운동을 바꾸어주는 랙 기어에 있어서, 랙 기어로 가공되기 전인 랙 바의 형상을 다각형으로 구성하므로서 달성되는 것이다.

이러한 본 발명은 자동차의 스티어링 기어에 설치되는 랙과 피니언 기어에 있어서, 랙 기어로 구성되기 전인 랙 바의 형상을 다각형으로 구성하므로서, 별도의 면 밀링 공정을 삭제할 수 있어, 작업공정의 단축과 작업시간의 절감 및 강도를 더욱 크게 할 수 있으므로, 상기 목적을 달성할 수가 있는 것이다.

도 1 은 종래의 구성을 도시한 요부 사시도.

도 2 는 본 발명에 따른 일 실시 예를 보인 요부 사시도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 랙 기어 110 : 랙 바0

이하 본 발명의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 바람직한 실시 예로서 그 기술 구성 및 작용 효과를 첨부한 별첨의 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 2 는 본 발명에 따른 일 실시 예를 보인 요부 사시도로서, 이에 예시한 바와 같이 본 발명은 스티어링 휠의 샤프트 선단에 연결된 피니언 기어와 치합되어 상기 피니언 기어의 회전운동을 직선운동을 바꾸어주는 랙 기어에 있어서, 랙 기어(100)로 가공되기 전인 랙 바(110)의 형상을 다각형으로 구성한 것을 특징으로 하는 것이다. 도면중 미설명 부호 (111)은 랙 바(110)에 형성되는 기어 이빨이다.

이와 같이 형성된 본 발명은 스티어링 기어의 형식 중 스티어링 휠의 샤프트 선단에 연결된 피니언 기어의 회전운동을 직선운동으로 변화시킬 수 있도록 상기 피니언 기어에 치합되어 있는 랙 기어를 구성함에 있어서, 상기 랙 기어(100)가 가공되기 전인 랙 바(110)의 형상을 다각형으로 형성하므로서, 랙 기어(100)의 제작에 따른 공정의 감소와 작업시간의 단축 및 강성의 증대효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.

즉, 일 예로 도 2 에 예시한 바와 같이 랙 바(110)를 8각의 형상으로 단조하여 제작 함에 따라 랙 바(110)에 기어 이빨(111)을 형성하기 위한 면 밀링 가공이 필요없게 되어 제작 공정의 감소와 제작시간의 절감효과를 얻을 수 있는 것이고, 랙 바(110)의 형상이 각형으로 구성됨에 따라 랙 기어(100)의 강도를 더욱 보강시킬 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은 자동차 스티어링 기어를 구성하고 있는 랙 기어에 있어서, 상기 랙 기어로 가공되기 전인 랙 바의 형상을 다각형으로 제작함에 따라 상기 랙 바에 기어 이빨을 형성하여 랙 기어로 제작하는 작업을 적은 공정과 신속한 시간에 제작할 수 있으며, 이와 아울러 랙 기어의 강성을 더욱 크게 할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (1)

1. 스티어링 기어의 형식 중 스티어링 휠의 샤프트 선단에 연결된 피니언 기어의 회전운동을 직선운동으로 변화시킬 수 있도록 상기 피니언 기어에 치합되어 있는 랙 기어에 있어서, 랙 기어(100)로 가공되기 전인 랙 바(110)의 형상을 다각형으로 구성한 것을 특징으로 하는 자동차의 조향기어에 설치되는 랙 기어.