KR20000071514A

KR20000071514A - 차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 장치

Info

Publication number: KR20000071514A
Application number: KR1020000016413A
Authority: KR
Inventors: 기어크다니엘비; 파인델로버트이
Original assignee: 티알더블유 인크.
Priority date: 1999-04-23
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2000-11-25
Also published as: DE60003487D1; EP1046569A1; ES2204384T3; DE60003487T2; KR100345993B1; EP1046569B1; JP3280656B2; JP2000313342A; US6247375B1

Abstract

본 발명의 차량의 조향 휠 선회 시에 차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 장치(10)는 챔버(38)를 구비한 하우징과; 조향 가능한 바퀴를 양 방향으로 선회시키도록 상기 챔버의 양 방향으로 이동 가능한 랙(16)과; 이 랙과 맞물리는 피니언(18)과; 일부가 하우징 내에 배치되는 요크(20)를 포함하여, 이 요크는 랙이 그 요크에 대해 활주 이동하도록 랙을 지지한다. 요크(20)는 오목부(13)를 구비한 플라스틱 성형체와, 그 오목부에 배치되는 판 스프링(150)을 구비한다. 판 스프링(150)은 랙(16)과 맞닿아 랙을 상기 파니언(18)과 맞물리도록 편향시키는 표면(154)을 구비한다. 판 스프링(150)은 랙(16)을 이 판 스프링에 대해 활주 이동하도록 지지한다.

Description

차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 장치{APPARATUS FOR TRUNING STEERABLE VEHICLE WHEELS}

본 발명은 차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 장치에 관한 것으로, 특히 차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 랙과 피니언형의 스티어링 기어(rack and pinion steering gear)에 관한 것이다.

차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 데에 사용되는 공지된 랙과 피니언형의 스티어링 기어는 하우징 내부에 배치되어 차량의 조향 휠과 작동 가능하게 결합되는 피니언을 포함한다. 또한, 이 피니언을 가로질러 연장하는 랙이 하우징 내부에 배치되어 피니언과 맞물려 있다. 피니언이 회전하여 랙이 선형 이동되면, 조향 가능한 바퀴가 차량의 측방향으로 선회된다.

공지된 랙과 피니언형의 스티어링 기어에서는, 요크가 랙을 가압하여 피니언과 결합되도록 하고 있다. 요크는 요크 플러그에 의해 하우징에 고정되는데, 그 요크 플러그가 요크의 아웃보드(outboard) 단부 위에서 하우징에 나사 체결되어 있다. 나선형 스프링이 요크 플러그와 요크 사이에 배치되어, 요크가 랙의 치형부와 피니언의 치형부 사이에 확실하게 꽉 맞물리도록 하고 있다.

본 발명은 차량 조향 휠의 선회 시에 차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 장치에 관한 것이다. 이러한 장치는 챔버를 구비한 하우징과, 조향 가능한 바퀴를 양 방향으로 선회시키도록 챔버 내에서 양 방향으로 이동 가능한 랙과, 이 랙과 맞물리는 피니언, 그리고 그 일부가 하우징 내에 배치된 요크를 포함하며, 이 요크는 랙이 요크에 대해 활주 이동하도록 랙을 지지한다. 요크는 오목부와 이 오목부 내에 배치되는 판 스프링으로 이루어진 플라스틱 성형체를 포함한다. 판 스프링의 표면이 랙과 맞닿아 랙을 피니언과 결합하도록 편향시킨다. 판 스프링은 랙을 그 판 스프링에 대해 활주 이동하도록 지지한다.

본 발명의 전술한 그리고 다른 특징은 도면을 참조한 아래의 설명을 읽음으로써 당업자에게 분명해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 장치의 측면도.

도 2는 도 1의 선 2-2을 따라 취한 단면도.

도 3은 도 2의 선 3-3을 따라 취한 단면도.

도 4는 도 3의 일부의 확대도.

도 5는 도 1 내지 도 4의 장치의 일 구성 요소의 사시도.

도 6은 도 5에 도시된 구성 요소의 분해 사시도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 장치

14 : 하우징

16 : 랙

18 : 피니언

20 : 요크

38 : 챔버

130 : 오목부

150 : 판 스프링

본 발명은 차량의 조향 가능한 바퀴(도시 생략)를 선회시키는 장치(10)[도 1과 도 2]에 관한 것으로, 특히 차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 데에 사용되는 랙과 피니언형의 스티어링 기어(12)에 관한 것이다. 이 랙과 피니언형의 스티어링 기어(12)는 하우징(14)과, 랙(16)과, 피니언(18), 그리고 요크(20)를 포함한다.

하우징(14)은 제1 축선(24)을 중심으로 하는 대체로 원통형의 피니언 부분(22)과, 상기 제1 축선을 가로질러 연장하는 제2 축선(28)[도 3]을 중심으로 하는 대체로 원통형의 랙 부분(26)을 구비한다. 피니언 부분(22)은 하우징(14)의 피니언 챔버(32)를 형성하는 내면(30)을 포함한다. 랙 부분(26)은 반경 방향으로 연장하는 단부면(34)[도 2]과 내면(36)을 포함한다. 내면(36)은 제2 축선(38)을 중심으로 하는 하우징(14) 내의 랙 챔버(38)를 형성한다. 랙 챔버(38)와 피니언 챔버(32)는 하우징(14)의 접속 섹션(40)에서 서로 교차한다.

피니언(18)은 하우징(14)의 피니언 부분(22)의 피니언 챔버(32) 내에 배치되며 제1 축선(24)을 중심으로 회전 가능하다. 피니언(18)은 당업계에 공지된 바와 같이 차량의 조향 휠(도시 생략)과 작동 가능하게 연결된다. 피니언(18)은 나선형 패턴으로 연장하는 치형부(44)[도 3]가 마련된 외면(42)을 구비한다.

랙(16)은 하우징(14)의 랙 부분(26)의 랙 챔버(38)[도 2] 내에 그 일부가 배치된다. 랙(16)의 양 단부(도시 생략)는 하우징(14)을 초과하여 돌출하며, 당업계에 공지된 바와 같이 차량의 조향 가능한 바퀴(도시 생략)와 연결되도록 되어 있다. 랙(16)은 조향 가능한 바퀴가 양 방향으로 선회될 수 있도록 랙 축선(46)을 따라 양 방향으로 이동 가능하다. 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 랙 축선(46)은 하우징(14)의 내면(36)의 중심이 되는 제2 축선(28)으로부터 오프셋 되어 있다. 이에 따라, 랙(16)의 중심은 하우징(14)의 랙 챔버(38)의 중심에 맞춰져 있지 않다.

랙(16)은 대체로 원통형의 외면(60)을 구비한다. 랙(16)의 치형부(62)[도 1]는 랙의 외면(6)에 형성된 치형부(64)를 포함한다. 랙(16)의 치형부(62) 중 외면(60) 상의 치형부(64)는 하우징(14)의 접속 섹션(40)에서 피니언(18)의 외면(42) 상의 치형부(44)와 맞물린다[도 2 내지 도 4 참조]. 랙(16)의 치형부(62) 중 치형부(64)의 정반대 방향의 외면(60)에는 반경(R1)을 갖는 원통형의 세그먼트(66)[도 4]가 마련된다.

요크(20)는 사출 성형 공정을 사용하여 플라스틱 재료로 형성된다. 요크(20)는 아웃보드 부분(70)과, 이 아웃보드 부분으로부터 돌출하는 인보드(inboard) 부분(90)을 구비한다. 아웃보드 부분(70)은 원통형 내면(72)[도 5]과 원통형 외면(74)을 구비한다. 각각의 제1 단부면(76)[도 5]과 제2 단부면(78)[도 6]이 내면(72)과 외면(74) 사이에서 반경 방향으로 연장한다. 제1 단부면(76)은 원주 방향으로 간격을 두고 배치된 복수 개의 공동(80)을 포함한다. 아웃보드 부분(70)의 공동(80)에 의해 요크(20)의 재료와 중량이 절감된다. 복수 개의 개구(82)가 제1 단부면(76)으로부터 제2 단부면(78)까지 연장하고 있다. 각각의 개구(82)는 인보드 부분(90)에 위치한 종결 단부면(84)[도 1]을 구비한다. 개구(82)는 공동(80) 사이사이에 간격을 두고 배치되며, 후술한 바와 같이 하우징(14)의 단부면(34)을 변형시키는 공구(86)를 수납하도록 되어 있다.

요크(20)의 인보드 부분(90)은 각각의 제1 섹션(92)과 제2 섹션(110)을 구비한다. 요크(20)의 인보드 부분(90)의 제1 섹션(92)은 제2 축선(28)을 중심으로 하는 원통형 외면(94)과, 랙 축선(46)[도 4 참조]을 중심으로 하는 원통형 내면(96)을 구비한다. 따라서, 인보드 부분(90)의 제1 섹션(92)은 반경 방향 두께가 연속적으로 변하는 편심의 섹션을 포함한다. 외면(94)은 O-링(100)[도 2]이 배치되는 원주 방향으로 연장하는 홈(98)[도 5]을 포함한다.

요크(20)의 인보드 부분(90)의 제2 섹션(110)은 인보드 부분의 제1 섹션(92)의 단부면(102)으로부터 돌출하고 있다. 인보드 부분(90)의 제2 섹션(110)은 원통형 세그먼트(112)[도 5와 도 6 참조]를 포함한다. 바람직하게, 세그먼트(112)는 90°내지 180°범위에서 연장한다. 인보드 부분(90)의 제2 섹션(110)은 외면(114)[도 4]을 구비하는데, 이 외면은 실린더의 일부를 구성하며 제1 섹션(92)의 외면(94)의 연장부로서 연속적으로 연장하고 있다. 외면(114)은 제2 축선(28)을 중심으로 한다. 요크(20)의 인보드 부분(90)의 제2 섹션(110)은 실린더의 일부를 구성하는 내면(120)을 포함한다. 내면(120)은 랙 축선(46)을 중심으로 하며 제1 섹션(92)의 내면(96)의 연장부로서 연속적으로 연장한다. 따라서, 인보드 부분(90)의 제2 섹션(110)은 반경 방향 두께가 연속적으로 변화하는 편심의 세그먼트를 포함한다.

인보드 부분(90)의 제2 섹션(110)은 각각의 제1 세그먼트 표면(122)과 제2 세그먼트 표면(124)을 포함하며, 이들 표면은 랙 축선(46)에 평행하게 연장하여 외면(114)과 내면(120)을 연결한다. 또한, 반경 방향으로 연장하는 내측 단부면(126)[도 6]이 내면(120)과 외면(114)을 연결한다. 요크(20)의 인보드 부분(90)의 제2 섹션(110)의 내면(120)은 오목부(130)를 포함한다. 오목부(130)는 4개의 평평한 단부면(132)과 아치형 표면(134)에 의해 획정된다. 아치형 표면(134)은 랙 축선(46)을 중심으로 하며 반경(R2)을 갖는다[도 4].

코팅된 강철제 스프링으로 제조되는 판 스프링(150)이 요크(20)의 인보드 부분(90)의 오목부(130) 내에 배치된다. 판 스프링(150)은 스프링 축선(152)을 중심으로 하는 실린더의 세그먼트이다. 판 스프링(150)은 반경(R3)을 갖는 내면(154)과, 반경(R4)을 갖는 외면(156)을 구비한다. 판 스프링(150)의 내면(154)의 반경(R3)은 랙(16)의 외면(60)의 반경(R1)보다 작다. 판 스프링(150)의 외면(156)의 반경(R4)이 오목부(130)의 아치형 표면(134)의 반경(R2)보다 작으므로, 판 스프링의 양 단부에서 그 판 스프링과 아치형 표면 사이에 한 쌍의 반경 방향 간극이 형성되며, 이 간극은 도 4에 도시는 되어 있지만 도면 부호는 매겨져 있지 않다.

요크(20)는 랙(16)의 일단(도시 생략) 위에 배치되어 하우징(14)을 향해 랙 아래로 활주 이동함으로써 장치(10)에 설치된다. 요크(20)의 아웃보드 부분(70)과 인보드 부분(90)의 제1 섹션(92)이 랙(16)을 둥글게 둘러싼다. 인보드 부분(90)의 제2 섹션(110)은 랙(16)의 일부만 둥글게 둘러싼다. 요크(20)는 하우징(14) 내로 축방향으로 밀어진다. 요크(20)의 인보드 부분(90)의 제1 섹션(92)과 제2 섹션(110)은 하우징(14)의 랙 부분(26)의 랙 챔버(38) 내에 수납된다. 요크(20)의 아웃보드 부분(70)은 하우징(14)의 외측에 배치된다. 아웃보드 부분(70)의 제1 단부면(78)이 하우징(14)의 랙 부분(26)의 단부면(34)에 접해 있다. 아웃보드 부분(70)의 내면(72)은 랙(16)의 외면(60)으로부터 간격을 두고 떨어져 있다.

랙 챔버(38)의 내측에서, 요크(20)의 인보드 부분(90)의 제1 섹션(92)의 외면(94)은 하우징(14)의 랙 부분(26)의 내면(36)에 맞닿는다. 또한, 인보드 부분(90)의 제2 섹션(110)의 외면(114)이 하우징(14)의 랙 부분(26)의 내면(36)과 맞닿는다. 요크(20)의 외면(94)의 O-링(100)이 하우징(14)의 내면(36)에 맞대어 설치되어 랙 챔버(38)의 일단을 밀봉한다. 인보드 부분(90)의 각각의 제1 섹션(92)의 내면(96)과 제2 섹션(100)의 내면(120)은 랙(16)의 외면(60)으로부터 간격을 두고 떨어져 있다. 이에 따라, 요크(20)는 이 요크 내의 판 스프링(150)이 랙(16)의 치형부(64)의 정반대쪽에 위치하는 도 2 내지 도 4에 도시된 위치로 랙 축선(46)을 중심으로 하우징(14)의 랙 챔버(38) 내에서 편심적으로 회전된다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 판 스프링(150)의 내면(154)의 양단 부분(170, 172)이 랙(16)의 외면(60)과 맞닿아 랙을 피니언(18)과 맞물리도록 편향시킨다. 판 스프링(150)의 내면(154)의 반경(R3)이 랙(16)의 외면(60)의 반경(R1)보다 작으므로, 판 스프링의 중앙 영역(176)에서 이 판 스프링과 랙 사이에 반경 방향 간극(174)이 형성된다. 랙(16)의 반경(R1)과 판 스프링(150)의 반경(R3) 사이의 차이로 인해, 판 스프링이 랙을 행해 편향되어, 랙의 치형부(64)와 피니언(18)의 치형부(44)가 확실하게 꽉 맞물리게 된다.

요크는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 배치된 상태에서, 하우징(14)의 반대 방향으로 축방향 이동하지 않도록 적소에 고정되어 있다. 이러한 고정은 개별적으로 요크(20)의 단부면(76)의 각각의 개구(82) 내에 삽입되는 천공 공구(86)를 사용하여 행해진다. 천공 공구(86)에 수동으로 충격이 가해져, 도 1에 도시된 바와 같이 각각의 개구(82)의 종결 단부면(84) 위의 하우징(14)의 단부면(34)의 일부(180)가 변형된다. 따라서, 요크(20)와, 특히 판 스프링(150)은 이들에 대해 상대적으로 랙(16)이 양 방향으로 활주 이동하여 조향 가능한 바퀴의 선회가 야기되도록 랙을 지지하는 상태로 배치된다.

전술한 장치(10)는 랙의 선형 이동을 지탱하는 저마찰 요크를 제공한다. 판 스프링(150)을 요크(20)에 합체함으로써, 랙(16)을 그 긴 길이에 걸쳐 지지하게 되며, 랙을 지지하는 데에 필요한 스티어링 기어(12)의 구성 요소의 수가 감소된다. 또한, 요크(20)의 아웃보드 부분(70)의 제1 단부면(76)은 조향 가능한 바퀴 중 하나에 연결되는 내부 연결봉(도시 생략)용의 랙 정지부로서의 역할을 한다.

본 발명의 전술한 설명으로부터, 당업자라면 향상, 수정 및 변경을 인식할 것이다. 예를 들어, 전술한 장치(10)가 유압 작동식 랙과 피니언 스티어링 시스템이나 전기 작동식 랙과 피니언 스티어링 시스템과 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 당업자의 범위 내에서의 이러한 향상, 수정 및 변경은 청구범위에 포함되도록 의도된다.

본 발명에 따른 제공되는 차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 랙과 피니언형의 스티어링 기어에 의하면, 랙의 선형 이동을 지탱하는 저마찰 요크가 제공되어, 랙을 지지하는 데에 필요한 스티어링 기어(12)의 구성 요소의 수를 감소시키면서도 랙(16)을 그 긴 길이에 걸쳐 지지할 수 있게 된다.

Claims

차량 조향 휠의 선회 시에 차량의 조향 가능한 바퀴를 선회시키는 장치로서,

챔버를 구비한 하우징과;

조향 가능한 바퀴를 양 방향으로 선회시키도록 상기 챔버 내에서 양 방향으로 이동 가능한 랙과;

상기 랙과 맞물리는 피니언과;

그 일부가 하우징 내에 배치되는 요크

를 포함하며, 상기 요크는 랙이 그 요크에 대해 활주 이동하도록 랙을 지지하며, 오목부를 구비한 플라스틱 성형체와 그 오목부에 배치되는 판 스프링을 구비하고, 이 판 스프링의 표면이 랙과 맞닿아 랙을 피니언과 결합하도록 편향시키며, 또한 판 스프링은 랙이 판 스프링에 대해 활주 이동하도록 랙을 지지하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 요크는 랙을 둥글게 둘러싸는 원주 방향으로 연속적인 아웃보드(outboard) 부분과, 이 아웃보드 부분으로부터 돌출하여 상기 랙의 일부만 둥글게 둘러싸는 인보드(inboard) 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 아웃보드 부분은 상기 하우징의 단부면과 맞닿으며, 이 단부면을 변형시켜 요크를 단부면으로부터 축방향 반대 방향으로 이동하지 않도록 적소에 고정시키는 공구를 수납하는 개구를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 상기 아웃보드 부분은 상기 챔버의 제1 축선을 중심으로 하는 원통형의 외면을 구비하며, 상기 랙은 제1 축선으로부터 오프셋된 제2 축선을 중심으로 하는 원통형의 외면 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서, 상기 요크의 인보드 부분은 이 인보드 부분이 상기 랙 둘레에서 원주 방향으로 연장할 때에 반경 방향 두께가 연속적으로 변화하는 편심의 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제4항에 있어서, 상기 챔버는 요크가 하우징과 랙에 대해 축방향 이동함에 따라 그 요크를 수납하는 부분을 구비하며, 상기 요크는 랙을 피니언과 맞물리도록 편향시키기 위해 랙에 대해 피니언 정반대쪽에 판 스프링을 배치하도록 챔버의 상기 부분에서 회전 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
제6항에 있어서, 상기 랙은 예정된 반경을 갖는 실린더 세그먼트로서의 외면 부분을 구비하며, 상기 판 스프링은 이 예정된 반경보다 작은 반경을 갖는 실린더 세그먼트로서의 외면을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 랙은 예정된 반경을 갖는 실린더 세그먼트로서의 외면 부분을 구비하며, 상기 판 스프링은 이 예정된 반경보다 작은 반경을 갖는 실린더 세그먼트로서의 외면을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.