KR20080051727A

KR20080051727A - 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조

Info

Publication number: KR20080051727A
Application number: KR1020060123312A
Authority: KR
Inventors: 구세환
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2006-12-06
Publication date: 2008-06-11

Abstract

개시된 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조는, 양측단이 개구 형성된 중공의 랙 하우징과, 상기 랙 하우징의 양 측단 외부로 연장 형성되도록 그 내부에 삽입 설치된 랙바와, 상기 랙바의 양측 선단에 연결되는 한 쌍의 타이로드와, 축방향으로 신축 가능하도록 상기 랙바의 양측 선단과 상기 타이로드의 중간단 사이를 덮는 벨로우즈를 구비한 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조에 있어서, 상기 벨로우즈는, 일단이 상기 랙 하우징의 선단부와 밀착되며 결합되게 구비된 랙하우징 결합부와; 상기 랙하우징 결합부에 연장 성형되어 상기 랙바 및 상기 랙바의 단부에 구비된 이너 볼 조인트까지 커버하는 랙바 커버부와; 상기 랙바 커버부에 연장 성형되어 상기 타이로드를 커버하는 타이로드 커버부와; 상기 타이로드 커버부의 타단부에 구비되어 상기 타이로드의 일측과 밀착되며 결합되게 구비된 타이로드 결합부;를 포함하며, 이때, 상기 랙바 커버부는 외주면의 직경이 일정한 파이프 형태로 이루어지고, 상기 타이로드 커버부는 주름관으로 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

벨로우즈, 랙 하우징, 스티어링 시스템

Description

차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조{STRUCTURE OF INSTALLING A SLIDING BELLOWS FOR STEERING SYSTEM IN VEHICLE}

도 1은 종래의 벨로우즈가 설치된 것을 보인 측단면도.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도.

도 3은 도 2의 일측을 단면한 단면도.

도 4는 도 2의 벨로우즈의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조에서 공기통로 구조의 다른 실시예를 도시한 개략적인 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2. 랙바

3. 타이로드

10. 랙 하우징

11. 슬라이딩 돌기부

20. 벨로우즈

21. 타이로드 결합부

22. 타이로드 커버부

23. 랙바 커버부

본 발명은 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이아웃(layout)에 유리하고, 내구성이 향상되며, 조향 성능이 향상되고, 소음을 저감시키기 위한 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 스티어링 시스템은, 운전석에 마련된 스티어링 휠과, 그 하측에 마련되는 스티어링 샤프트 및 이 스티어링 샤프트와 연결되어 회전력을 감속함과 동시에 동력전달방향을 전환하는 기어박스 등을 구비하여 마련된다.

한편, 기어박스의 외형을 이루도록 중공으로 마련된 랙 하우징의 내부에는 이의 좌, 우측으로 연장 형성되며 스티어링 샤프트와 연결되어 축방향으로 동작되는 랙바가 설치된다.

또한, 이 랙바의 양단에는 이와 연동될 수 있도록 한 쌍의 타이로드가 설치되어 차량 양측의 타이어 휠측과 연결되고, 축방향으로 연동되는 타이로드와 랙바의 외측으로는 벨로우즈가 설치된다.

도 1은 이러한 종래의 벨로우즈가 설치된 것을 보인 측단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 중공으로 마련된 랙하우징(1)의 일단 외측으로는 축방향으로 이동 가능하도록 랙바(2)가 연장 설치된다.

그리고, 랙바(2)의 선단에는 이너 볼 조인트(4)를 개재하여 타이로드(3)와 연결되는데, 이 이너 볼 조인트(4)는 랙바(2)의 선단에 연결된 볼하우징과 이와 마주하는 타이로드(3)의 선단에 설치된 볼이 서로 결합되어 구 중심으로 일정 각도 내에서 회전하는 요동운동과 축 중심으로 360도 회전하는 회전운동을 할 수 있도록 마련되는 것이다.

한편, 랙하우징(1)의 선단 외부와 타이로드(3)의 중간단 외부에는 축방향으로 이동되는 랙바(2)와 타이로드(3)를 덮어 랙하우징(1)의 내부의 이너 볼 조인트(4)로 이물질이 삽입되는 것을 방지할 수 있도록 벨로우즈(5)가 설치된다.

이 벨로우즈(5)는 랙바(2)와 타이로드(3)의 축방향으로 이동에 따라 신축 가능하도록 그 중간측이 주름관으로 마련되어있으며, 양단은 랙하우징(1)의 선단 외부면과 타이로드(3)의 중간단 외부면과 밀착되도록 마련된다.

또한, 랙바(2)의 선단에 결합되는 벨로우즈(5)의 일단 외측에는 스틸밴드(6)가 감겨져 이를 고정하고, 타이로드(3)의 중간단에 결합되는 벨로우즈(5)의 타단 외측에는 클립(7)이 설치되어 이를 고정하게 된다.

아울러, 보다 견고한 결합을 위해 벨로우즈(5)의 양단을 스틸밴드(6)와 클립(7)으로 체결하기 이전에 벨로우즈(5)의 양단 내부면에 접착제를 도포하여 랙하우징(1)과 타이로드(3)의 외부면에 벨로우즈(5)의 양단이 밀착 고정된다.

하지만, 타이로드(3) 자체가 스티어링 휠의 조타에 따라서 상당한 운동을 하는 부분이기 때문에 어느 정도 시간이 지나면 찢어지는 경우가 허다하다.

그리고 소비자들은 오일이 세거나, 차량을 구성하는 부품의 문제 예컨대, 찢 김, 금, 깨짐 등을 보게 되면 차량의 내구성을 의심하게 된다.

한편, 상기 벨로우즈(5)는 이물질을 막는 기능을 수행하여야 하고, 밀봉일 필요는 없으나, 이물질을 막기 위해서 전체적으로 닫혀진 상태를 유지해야 한다. 또한 랙바(2)의 운동에 의해서 벨로우즈(5)가 급격하게 펴지거나 오므라들 수 있어야 한다.

그리고 상기 벨로우즈(5)는 펴지거나 오므라들 때 공기에 의해서 충격을 받지 않아야 하고, 벨로우즈(5)의 양끝을 고정해 주는 부분이 정확히 고정되어 빠지지 않아야 한다. 또한 벨로우즈(5)가 운동을 하며 일정각도를 꺾여도 파손되지 말아야 하고, 벨로우즈(5)가 운동을 하며 일정길이를 변형하여도 파손되지 말아야 하며, 벨로우즈(5)가 파손 시 정비하기 편한 형상이어야 한다.

이러한 종래의 기술은 주변 부품과 간격이 매우 협소하여 운동 중에 간섭을 피하기 위해서 많은 고려를 해야 하고, 벨로우즈(5) 형상의 운동에 의해서 소음이 나는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 벨로우즈의 구조를 개선하여 레이아웃(layout)에 유리하고, 내구성이 향상되며, 조향 성능이 향상되고, 소음을 저감되도록 한 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 스티어링 시스템의 슬 라이딩 벨로우즈 설치구조는, 양측단이 개구 형성된 중공의 랙 하우징과, 상기 랙 하우징의 양 측단 외부로 연장 형성되도록 그 내부에 삽입 설치된 랙바와, 상기 랙바의 양측 선단에 연결되는 한 쌍의 타이로드와, 축방향으로 신축 가능하도록 상기 랙바의 양측 선단과 상기 타이로드의 중간단 사이를 덮는 벨로우즈를 구비한 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조에 있어서, 상기 벨로우즈는, 일단이 상기 랙 하우징의 선단부와 밀착되며 결합되게 구비된 랙하우징 결합부와; 상기 랙하우징 결합부에 연장 성형되어 상기 랙바 및 상기 랙바의 단부에 구비된 이너 볼 조인트까지 커버하는 랙바 커버부와; 상기 랙바 커버부에 연장 성형되어 상기 타이로드를 커버하는 타이로드 커버부와; 상기 타이로드 커버부의 타단부에 구비되어 상기 타이로드의 일측과 밀착되며 결합되게 구비된 타이로드 결합부;를 포함하며, 이때, 상기 랙바 커버부는 외주면의 직경이 일정한 파이프 형태로 이루어지고, 상기 타이로드 커버부는 주름관으로 이루어진 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2의 일측을 단면한 단면도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 2의 벨로우즈의 사시도가 도시되어 있다.

설명에 앞서, 일반적인 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조는 전술한 도 1을 참조하기로 하고, 여기에서는 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조의 특징적인 구성 및 작동만을 설명하기로 한다.

이들 도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조는, 양측단이 개구 형성된 중공의 랙 하우징(10)과, 이 랙 하우징(10)의 양 측단 외부로 연장 형성되도록 그 내부에 삽입 설치된 랙바(2, 도 1 참조)와, 이 랙바(2)의 양측 선단에 연결되는 한 쌍의 타이로드(3)와, 축방향으로 신축 가능하도록 상기 랙바(2)의 양측 선단과 상기 타이로드(3)의 중간단 사이를 덮는 벨로우즈(20)가 구비된다.

상기 벨로우즈(20)는, 일단이 랙 하우징(10)의 선단부와 밀착되며 결합되게 구비된 랙하우징 결합부(23c)와, 상기 랙하우징 결합부(23c)에 연장 성형되어 랙바(2) 및 랙바(2)의 단부에 구비된 이너 볼 조인트(4, 도 1 참조)까지 커버하는 랙바 커버부(23)와, 이 랙바 커버부(23)에 연장 성형되어 타이로드(3)를 커버하는 타이로드 커버부(22)와, 이 타이로드 커버부(22)의 타단부에 구비되어 타이로드(3)의 일측과 밀착되며 결합되게 구비된 타이로드 결합부(21)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 랙바 커버부(23)는 외주면의 직경이 일정한 파이프(Pipe) 형태로 이루어지고, 타이로드 커버부(22)는 주름관(자바라 형상부)으로 이루어진다.

그리고 상기 랙 하우징(10)과 벨로우즈(20)의 랙하우징 결합부(23c)는 슬라이딩 가능하게 결합되도록 랙 하우징(10)과 랙하우징 결합부(23c)에는 슬라이딩 구조가 구비된다.

이 슬라이딩 구조는, 상기 랙 하우징(10)의 외주면에 돌출되며 일정 길이로 형성된 적어도 하나 이상의 슬라이딩 돌기부(11)와, 이 슬라이딩 돌기부(11)에 결합되도록 랙하우징 결합부(23c)의 내주면에 돌출되며 형성된 결합돌기(23e)를 포함하여 구성된다.

상기 슬라이딩 돌기부(11)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 랙 하우징(10)의 길이 방향으로 일정 길이 돌출 형성되고, 결합돌기(23e)가 삽입되도록 상부면에 일정 깊이로 인입된 슬라이딩 홈(11a)이 형성된 사각돌기로 이루어진다. 이러한 슬라이딩 돌기부(11)는 일정 간격(90도)으로 4개가 구비된다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 슬라이딩 홈(11a)의 하부 폭은 넓고, 상부 폭은 좁도록 상부에 돌출부(11b)가 형성되고, 상기 결합돌기(23e)가 슬라이딩 홈(11a)의 돌출부에 걸리며 결합되도록 결합돌기(23e)의 중앙에서 그 폭이 최소가 되도록 하며 형성된 걸림턱(23d)이 구비된다.

또한 상기 랙하우징 결합부(23c)의 내주면 돌출 형성되어 슬라이딩 돌기부(11)의 나머지 부분의 랙 하우징(10)이 커버되도록 하기 위한 커버돌기(23a)가 구비된다.

그리고 상기 랙 하우징(10)과 랙하우징 결합부(23c) 사이에는 공기가 통과되도록 하는 틈새(23b)가 형성되도록 구비된다.

또한 상기 타이로드 커버부(22)의 주름관(자바라 형상부)은, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 타이로드 결합부(21)로 갈수록 그 직경이 줄어들며 형성된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조는, 슬라이딩 구조 부분에 의해서 자바라 형상부(주름관)가 줄어서 벨로우즈(20)가 차지하는 공간이 줄어들며, 기존의 자바라 형상부가 줄어들어서 자바라 운동에 의해서 나오던 소음이 줄어들고, 슬라이딩 구조에 구비되는 공간을 적절히 설정하여 내부의 공기순환에 획기적으로 도움을 주게 된다/

이를 좀 더 구체적으로 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 타이로드 결합부(21)는 기존의 클램프(Clamp) 방식을 그대로 사용하여 밀봉 결합하고, 슬라이딩 구조를 채용하여 랙 하우징(10)과 벨로우즈(20)의 사이의 공간으로 공기가 빠져 나오도록 한다. 즉, 내부 홀로 빠지는 공기보다 외부 홀로 나오는 공기의 양이 더 많은 형상으로 한다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 기존의 벨로우즈(5, 도 1 참조)와 같이 이물질이 들어가지 않는 닫힌 구조를 가지고 있다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 벨로우즈(20)의 회전(각도) 운동을 할 부분인 타이로드 커버부(22)인 주름관의 타이로드(3) 양 끝단의 이너 볼 조인트(4)의 운동에 의해 벨로우즈(20)가 임의의 각도로 변하는 것을 이 부분이 받아주기 때문에 없앨 수 없는 부분이나, 회전 운동 관련 양만을 남겨두어 공간을 최소한으로 차지하게 하도록 한다.

그리고 벨로우즈(20)의 길이방향 운동을 할 부분으로 기어박스 튜브(Tube)와 슬라이딩 운동을 하여 자바라 구조를 줄여주어 다른 부분과의 갭(Gap)확보를 가능하게 한다.

또한 자바라 구조가 변화를 할 때 필연적으로 소음을 동반한다. 본 발명은 이러한 소음을 줄이기 위한 것으로, 이를 위해 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 자바라의 길이를 줄여 소음을 저감시킨다.

통상 자바라 하나에서 발생되는 소음의 크기가 줄어들지는 않지만, 자바라 개수가 줄어들면 전체적인 소음은 필연적으로 줄어든다. 물론 본 발명에서는 개수를 줄이기 위해서 구비된 것 중 하나가 슬라이딩 구조이다.

상기 벨로우즈(20)는 자바라 운동을 하기 때문에 상당한 공간을 차지하게 된다. 이 때문에 좁은 엔진 룸 레이아웃(Layout)을 정할 때는 문제가 되곤 한다. 기존 벨로우즈(5)보다 본 발명의 도 4는 확연히 자바라의 형상을 줄여서 공간 확보를 한 것이다.

도 5에는 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조에서 공기통로 구조의 다른 실시예가 도시되어 있다.

도 5를 참조하면, 벨로우즈(40)의 랙하우징 결합부(41)와 랙 하우징(30)을 결합하기 위해서 랙하우징 결합부(41)를 랙 하우징(30)의 결합홈(31)에 강하게 압박을 해서 밀어 넣어서 잠기도록 한다. 이는 고무와 같이 형상이 변할 수 있는 능력을 지닌 재질로 벨로우즈(40)를 만들기 때문에 이 부분도 밀봉이 아니고, 운동을 통해서 안에서 공기가 밀면 공기가 빠져나갈 충분한 공간이 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조는 다음과 같은 효과를 갖는다.

벨로우즈가 기존에 차지하던 공간을 줄일 수 있어서, 스티어링 시스템의 레이아웃에 유리하다.

그리고 벨로우즈에 작용하는 중요한 두 가지 힘을 받는 부분을 슬라이딩 구조(직진운동)와 자바라 구조(회전운동)로 분리하여 벨로우즈에 걸리는 최대응력을 줄여서 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한 벨로우즈 자체적으로 공기통로를 확보하고 있기 때문에 종래에 비해 좀 더 공기저항을 적게 받을 수 있고, 이는 랙 끝단에서 생기는 조타력을 좀 더 차량의 조향에만 사용할 수 있다. 따라서 조향성능이 향상된다.

그리고 공기저항으로 인한 마찰력이 단품에 적게 작용되어서 내구성이 향상되어 좀 더 긴 시간 동안 원하는 성능을 낼 수 있다.

또한 벨로우즈가 운동을 할 때 자바라에서 나던 소음을 획기적으로 줄일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims

양측단이 개구 형성된 중공의 랙 하우징과, 상기 랙 하우징의 양 측단 외부로 연장 형성되도록 그 내부에 삽입 설치된 랙바와, 상기 랙바의 양측 선단에 연결되는 한 쌍의 타이로드와, 축방향으로 신축 가능하도록 상기 랙바의 양측 선단과 상기 타이로드의 중간단 사이를 덮는 벨로우즈를 구비한 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조에 있어서,

상기 벨로우즈는,

일단이 상기 랙 하우징의 선단부와 밀착되며 결합되게 구비된 랙하우징 결합부와;

상기 랙하우징 결합부에 연장 성형되어 상기 랙바 및 상기 랙바의 단부에 구비된 이너 볼 조인트까지 커버하는 랙바 커버부와;

상기 랙바 커버부에 연장 성형되어 상기 타이로드를 커버하는 타이로드 커버부와;

상기 타이로드 커버부의 타단부에 구비되어 상기 타이로드의 일측과 밀착되며 결합되게 구비된 타이로드 결합부;를 포함하며,

이때, 상기 랙바 커버부는 외주면의 직경이 일정한 파이프 형태로 이루어지고, 상기 타이로드 커버부는 주름관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조.
제1항에 있어서,

상기 랙 하우징과 상기 랙하우징 결합부는 슬라이딩 가능하게 결합되도록 상기 랙 하우징과 상기 랙하우징 결합부에는 슬라이딩 구조가 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조.
제2항에 있어서,

상기 슬라이딩 구조는,

상기 랙 하우징의 외주면에 돌출되며 일정 길이로 형성된 적어도 하나 이상의 슬라이딩 돌기부와;

상기 슬라이딩 돌기부에 결합되도록 상기 랙하우징 결합부의 내주면에 돌출되며 형성된 결합돌기;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조.
제3항에 있어서,

상기 슬라이딩 돌기부는,

상기 랙 하우징의 길이 방향으로 일정 길이 돌출 형성되고, 상기 결합돌기가 삽입되도록 상부면에 일정 깊이로 인입된 슬라이딩 홈이 형성된 사각돌기로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조.
제4항에 있어서,

상기 슬라이딩 홈의 하부 폭은 넓고, 상부 폭은 좁도록 상부에 돌출부가 형성되고,

상기 결합돌기가 상기 슬라이딩 홈의 돌출부에 걸리며 결합되도록 상기 결합돌기의 중앙에서 그 폭이 최소가 되도록 하며 형성된 걸림턱이 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조.
제3항에 있어서,

상기 랙하우징 결합부의 내주면 돌출 형성되어 상기 슬라이딩 돌기부의 나머지 부분의 상기 랙 하우징이 커버되도록 하기 위한 커버돌기가 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조.
제3항에 있어서,

상기 슬라이딩 돌기부는, 일정한 간격으로 4개가 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조.
제1항에 있어서,

상기 랙 하우징과 상기 랙하우징 결합부 사이에는 공기가 통과되도록 하는 틈새가 형성되도록 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조.
제1항에 있어서,

상기 타이로드 커버부의 주름관은,

상기 타이로드 결합부로 갈수록 그 직경이 줄어들며 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 시스템의 슬라이딩 벨로우즈 설치구조.