KR20090121551A - 랙바 지지장치 - Google Patents

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KR20090121551A
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Abstract

본 발명은 자동차의 랙바 지지장치에 관한 것이다.
본 발명은 내주면에 랙바를 지지하는 볼부시와 지지판이 삽입 고정되는 고정홈과, 고정홈의 외측 끝단부에 걸림턱이 형성되어 있는 중공 원통 형상의 랙 하우징과; 일측면에 랙 기어가 형성되어 있고 타측은 볼부시에 의해 지지되면서 직선운동을 하는 랙바와; 일측은 랙바의 타측면과 접촉되고 타측은 지지판에 접촉되어 고정홈을 따라 구름 직선운동하는 볼이 삽입되어 있는 볼부시와; 랙바와의 유격을 보상하면서 볼부시와의 노이즈를 감소시키는 탄성 부재가 부착되어 있는 지지판; 및 볼부시와 지지판의 이탈을 방지하는 스토퍼;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 랙바 지지장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 부품수가 줄어들고 조립 공정이 단축되어 제조 원가가 낮아지며, 단순한 구조와 적은 부품수로 각 부품간의 제조 및 조립 공차 등의 정밀 관리가 가능하게 되어 자동차의 주행시 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 발생되는 래틀 노이즈를 감소시킬 수 있는 효과가 있게 된다.
조향장치, 서포트 요크, 요크 플러그, 볼부시, 지지판

Description

랙바 지지장치{The Rack Bar Supporting Device}
본 발명은 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 있어서, 부품수가 줄어들고 조립 공정이 단축되어 제조 원가가 낮아지며, 단순한 구조와 적은 부품수로 각 부품간의 제조 및 조립 공차 등의 정밀 관리가 가능하게 되어 자동차의 주행시 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 발생되는 래틀 노이즈를 감소시킬 수 있는 자동차의 랙바 지지장치에 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.
도 1은 일반적인 자동차용 랙 피니언 방식 조향장치의 개략 구성도이다.
도시된 바와 같이 종래의 랙 피니언 방식 조향장치는 운전석에 배치되는 조향 휠(100)과 이에 연결된 조향축(105), 그리고 조향축을 차체에 고정할 수 있도록 하는 조향 컬럼(103), 조향축(105)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙 기어(110)와 피니언 기어(120)를 포함하는 기어박스(130), 양단부에 이너 볼 조인트(135)를 구비한 랙바(140), 이너 볼 조인트(135)의 볼과 일체로 형성된 타이로드(150) 및 타이로드(150)의 끝단에 구비된 아우터 볼 조인트(155)를 포함하여 구성된다.
랙 피니언 방식 조향장치의 경우, 랙 기어(110)가 형성된 랙바(140)의 좌우측 단부에는 이너 볼 조인트(135)가 구비되어 있으며, 이너 볼 조인트(135)는 타이로드(150)와 연결되어 있다. 또한, 타이로드(150)는 아우터 볼 조인트(155)와 연결되고 너클(Knuckle, 159)로 힘을 전달하여 타이어(158)를 조향한다.
도 2는 종래의 기어박스의 단면도이다.
도시된 바와 같이 종래의 랙 피니언 방식의 기어박스(130)는 피니언 기어(120), 랙바(140), 서포트 요크(260), 스프링(263) 및 요크 플러그(265)를 포함하여 구성된다. 랙 피니언 방식의 기어박스(130)는 전술한 바와 같이 조향축(105; 도 1 참조)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환되도록 한다.
랙바(140)는 피니언 기어(120)와 치합하여 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는데, 랙바(140)의 후면에는 랙바(140)와 피니언 기어(120)의 치합이 잘 이루어지도록 랙바(140)를 피니언 기어(120)측으로 지지하는 장치를 구비하고 있다.
랙바(140)를 지지하는 장치는 서포트 요크(260), 스프링(263), 요크 플러그(265)를 포함하여 구성되며, 서포트 요크(260)는 랙바(140)의 후방면인 랙 기어(110)가 형성된 면의 반대 측에 위치하며, 기어박스(130)의 실린더(250)에 삽입되어 랙바(140)와 수직한 전후 방향으로 이동 가능한 구조이다.
서포트 요크(260)의 형상은 실린더(250)에서 전후로 슬라이딩 가능하도록 원 통형이며, 랙바(140)와 접하는 전방부는 랙바(140)의 후방면과 밀착할 수 있도록 반원형의 홈을 형성하고 있다.
또한, 랙바(140)와 피니언 기어(120)가 밀착하여 효과적으로 힘을 전달할 수 있도록 서포트 요크(260)의 후방에 스프링(263)을 배치하여 일정한 압력으로 서포트 요크(260)를 밀어주어 랙바(140)와 피니언 기어(120) 사이에 발생하는 유격을 보상해 줄 수 있다.
이와 같은 서포트 요크(260)는 랙바(140)의 후방면과 슬라이딩 마찰을 하게되며, 마찰로 인해 랙바(140)나 서포트 요크(260)가 마모되어 소음을 발생시키는 것을 방지하기 위해 서포트 요크(260)에 테프론 코팅을 하거나 아세탈과 같은 저마찰 재질을 추가하여 사용한다.
스프링(263)은 서포트 요크(260)가 랙바(140)와 밀착되도록 압력을 가하는 기능을 하는데, 일반적으로 코일 스프링이 사용되며, 스프링(263)의 후면에는 요크 플러그(265)가 위치하여 스프링(263)을 지지한다.
요크 플러그(265)는 스프링(263)을 지지하여 서포트 요크(260)에 압력을 가하도록 한다. 요크 플러그(265)에는 통상 나사산과 골을 형성하고 있어 이와 치합하는 나사산과 골이 형성된 기어박스(130)와 록 너트(240)에 결합하도록 되어 있으며, 요크 플러그(260)의 후면에는 렌치가 삽입될 수 있는 공구홈(230)을 형성하고 있다.
이와 같이 종래의 랙바 지지구조는 나사결합되면서 스프링에 의해 서포트 요크를 지지하는 요크 플러그와 서포트 요크 및 기어박스가 직접 접촉하게 되는 구조 로서, 부품수가 많고 조립 공정이 늘어나 제조 원가가 커지는 문제점이 있었고, 각 부품간의 간극 및 제조 공차 등의 정밀 관리가 어려워 자동차의 주행시 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 발생되는 래틀 노이즈(Rattle Noise)에 취약한 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 있어서, 부품수가 줄어들고 조립 공정이 단축되어 제조 원가가 낮아지며, 단순한 구조와 적은 부품수로 각 부품간의 제조 및 조립 공차 등의 정밀 관리가 가능하게 되어 자동차의 주행시 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 발생되는 래틀 노이즈를 감소시킬 수 있는 자동차의 랙바 지지장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 외주면 일측에 피니언 기어가 삽입되는 기어 박스가 형성되어 있고 내주면 일측 단부에 랙바를 지지하는 볼부시와 지지판이 삽입 고정되도록 요홈 형상으로 형성되는 고정홈이 형성되어 있으며, 고정홈의 외측 끝단부에는 스토퍼가 체결 고정되도록 내경이 확대된 걸림턱이 형성되어 있는 중공 원통 형상의 랙 하우징과; 일측면에 피니언 기어와 치합되는 랙 기어가 형성되어 있고 타측은 볼부시에 의해 지지되면서 상기 랙 하우징의 내부에서 직선운동을 하는 랙바와; 상기 랙바의 작동력을 저감시키도록 일측은 상기 랙바의 타측면과 접촉되고 타측은 지지판에 접촉되어 상기 랙바의 직선운동시 연동되면서 상기 고정홈을 따라 구름 직선운동하는 볼이 삽입되어 있는 볼부시와; 상기 랙 하우징의 고정홈에 삽입 고정되어 상기 랙바와의 유격을 보상하면서 볼부시와의 노이즈를 감소시키도록 상기 볼과 맞닿는 일측면에 탄성 부재가 부착되어 있는 지지판; 및 상기 랙 하우징의 걸림턱에 체결 고정되어 상기 볼부시와 상기 지지판의 이탈을 방지하는 스토퍼;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 랙바 지지장치를 제공 한다.
본 발명에 의하면 부품수가 줄어들고 조립 공정이 단축되어 제조 원가가 낮아지며, 단순한 구조와 적은 부품수로 각 부품간의 제조 및 조립 공차 등의 정밀 관리가 가능하게 되어 자동차의 주행시 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 발생되는 래틀 노이즈를 감소시킬 수 있는 효과가 있게 된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 랙바 지지장치를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 랙바 지지장치를 나타내는 단면도이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 랙바 지지장치는 외주면 일측에 피니언 기어(120)가 삽입되는 기어 박스(130)가 형성되어 있고 내주면 일측 단부에 랙바(140)를 지지하는 볼부시(320)와 지지판(330)이 삽입 고정되도록 요홈 형상으로 형성되는 고정홈(360)이 형성되어 있으며, 고정홈(360)의 외측 끝단부에는 스토퍼(310)가 체결 고정되도록 내경이 확대된 걸림턱(340)이 형성되어 있는 중공 원통 형상의 랙 하우징(145)과; 일측면에 피니언 기어(120)와 치합되는 랙 기어(110)가 형성되어 있고 타측은 볼부시(320)에 의해 지지되면서 상기 랙 하우징(145)의 내부에서 직선운동을 하는 랙바(140)와; 상기 랙바(140)의 작동력을 저감시키도록 일측은 상기 랙바(140)의 타측면과 접촉되고 타측은 지지판(330)에 접촉되어 상기 랙바(140)의 직선운동시 연동되면서 상기 고정홈(360)을 따라 구름 직선운동하는 볼(325)이 삽입되어 있는 볼부시(320)와; 상기 랙 하우징의 고정홈(360)에 삽입 고정되어 상기 랙바(140)와의 유격을 보상하면서 볼부시(320)와의 노이즈를 감소시키도록 상기 볼(325)과 맞닿는 일측면에 탄성 부재(335)가 부착되어 있는 지지판(330); 및 상기 랙 하우징의 걸림턱(340)에 체결 고정되어 상기 볼부시(320)와 상기 지지판(330)의 이탈을 방지하는 스토퍼(310);를 포함하여 구성된다.
도 4의 (a)는 도 4의 (b) A-A부의 단면을 나타내는 것으로, 랙 하우징(145)은 내측에 랙바(140)가 왕복 직선운동이 가능하도록 중공 원통 형상을 구비하며 외부 일측에 피니언 기어(120)가 조립되는 기어 박스(130)가 형성되어 있어서, 운전자의 조향휠 조작시 조향축과 연동되는 피니언 기어(120)가 회전할 때 회전 운동을 직선운동으로 바꾸어 바퀴에 조향력을 전달하는 랙바(140)가 랙 하우징(145)의 내측에서 왕복 직선운동을 하게 된다.
따라서, 중공 원통 형상의 랙 하우징(145)에는 랙바(140)의 왕복 직선운동을 지지하는 볼부시(320)와 지지판(330)이 체결되는 고정홈(360)과, 볼부시(320)와 지지판(330)의 이탈을 방지하는 스토퍼(310)가 랙 하우징(145)의 내부에 체결될 수 있도록 걸림턱(340)이 형성되어 있다.
즉, 랙 하우징(145)의 내주면 일측 단부에 랙바(140)를 지지하는 볼부시(320)와 지지판(330)이 삽입 고정되도록 요홈 형상으로 형성되는 고정홈(360)이 구비되어 있고, 고정홈(360)의 외측 끝단부에는 볼부시(320)와 지지판(330)의 이탈을 방지하는 스토퍼(310)가 체결 고정되도록 내경이 확대된 걸림턱(340)이 형성되어 있다.
따라서 스토퍼(310)가 걸림턱(340)에서 더 이상 랙 하우징(145)의 안쪽으로 체결되지 않고 고정되며, 이때 스토퍼(310)가 볼부시(320)와 지지판(330)을 지지하면서 이탈을 방지하게 된다.
볼부시(320)는 랙바(140)의 작동력 저감을 위해 일측은 랙바(140)의 타측면과 접촉되고 타측은 지지판(330)에 접촉되어 랙바(140)의 직선운동시 랙바(140)와 연동되면서 고정홈(360)을 따라서 구름 직선운동하도록 수개의 볼(325)이 삽입되어 있다.
즉, 플라스틱 재질로 형성되는 볼부시(320)는 원통형을 축방향으로 절개한 형상을 구비하며 절개된 곡면에 수개의 볼(325)이 이격되어 삽입되어 있고, 랙바(140)와 지지판(330) 사이에 삽입되어 랙바(140)와 구름접촉 하게 된다.
또한, 볼(325)은 랙바(140)의 왕복 직선운동시 랙바(140)와의 마찰을 줄이도록 테프론이나 나일론과 같은 저마찰 재질의 코팅이 형성되어 있다.
지지판(330)은 랙 하우징(145)의 내주면에 요홈 형상으로 형성되어 있는 고정홈(360)에 삽입 고정되어 볼부시(320)를 지지하며, 랙바(140)의 왕복 직선운동시 볼부시(320)의 볼(325)이 지지판(330) 및 랙바(140)와 구름접촉 하게 된다.
이러한 지지판(330)에는 볼부시(320)와 맞닿는 면에 탄성 부재(335)가 부착되어 있어서 랙바(140)와 볼부시(320) 및 랙 하우징(145)과의 유격을 보상하면서 볼부시(320)의 볼(325)과 접촉에 의한 노이즈를 방지하게 된다.
따라서, 자동차의 주행시 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 랙바(140)가 하중을 받으면, 랙바(140)의 타측 외주면을 지지하는 볼부시(320)가 랙 하우징(145)의 중심에서 벗어나 일측으로 치우치려는 랙바(140)의 하중에 의해 한쪽으로 치우치며 탄성 부재(335)를 누르게 되고, 이때 탄성 부재(335)의 복원력에 의해 랙바(140)를 정위치로 복원시키게 된다.
또한, 지지판(330)의 탄성 부재(335)는 볼부시(320)의 볼(325)과 접촉되는 면에 볼(325)과의 접촉에 의해 발생되는 마찰을 줄이기 위해 테프론이나 나일론과 같은 저마찰 재질의 코팅이 형성될 수 있다.
스토퍼(310)는 환형의 링형상으로 랙 하우징(145)의 내부 걸림턱(340)에서 압입되어 볼부시(320)와 지지판(330)의 이탈을 방지하게 된다.
다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 랙 하우징(145)의 걸림턱(340)부터 랙 하우징(145)의 끝단부까지 내주면에 나사산과 골을 형성하고, 스토퍼(310)의 외주면에도 이에 치합하는 나사부를 구비하여 스토퍼(310)를 랙 하우징(145)의 내주면에 나사 결합하는 구조로 형성될 수 있다.
위와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 부품수가 줄어들고 조립 공정이 단축되어 제조 원가가 낮아지며, 단순한 구조와 적은 부품수로 각 부품간의 제조 및 조립 공차 등의 정밀 관리가 가능하게 되어 자동차의 주행시 불규칙한 노 면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 발생되는 래틀 노이즈를 감소시킬 수 있는 효과가 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동일한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 일반적인 자동차용 랙 피니언 방식 조향장치의 개략 구성도;
도 2는 종래의 기어박스의 단면도;
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 랙바 지지장치를 나타내는 분해 사시도;
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 랙바 지지장치를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 조향휠 103: 조향 컬럼
105: 조향축 110: 랙 기어
120: 피니언 기어 130: 기어 박스
140: 랙바 310:스토퍼
320: 볼부시 325: 볼
330: 지지판 335: 탄성 부재
340: 걸림턱 360: 고정홈

Claims (3)

  1. 외주면 일측에 피니언 기어가 삽입되는 기어 박스가 형성되어 있고 내주면 일측 단부에 랙바를 지지하는 볼부시와 지지판이 삽입 고정되도록 요홈 형상으로 형성되는 고정홈이 형성되어 있으며, 고정홈의 외측 끝단부에는 스토퍼가 체결 고정되도록 내경이 확대된 걸림턱이 형성되어 있는 중공 원통 형상의 랙 하우징과;
    일측면에 피니언 기어와 치합되는 랙 기어가 형성되어 있고 타측은 볼부시에 의해 지지되면서 상기 랙 하우징의 내부에서 직선운동을 하는 랙바와;
    상기 랙바의 작동력을 저감시키도록 일측은 상기 랙바의 타측면과 접촉되고 타측은 지지판에 접촉되어 상기 랙바의 직선운동시 연동되면서 상기 고정홈을 따라 구름 직선운동하는 볼이 삽입되어 있는 볼부시와;
    상기 랙 하우징의 고정홈에 삽입 고정되어 상기 랙바와의 유격을 보상하면서 볼부시와의 노이즈를 감소시키도록 상기 볼과 맞닿는 일측면에 탄성 부재가 부착되어 있는 지지판; 및
    상기 랙 하우징의 걸림턱에 체결 고정되어 상기 볼부시와 상기 지지판의 이탈을 방지하는 스토퍼;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 랙바 지지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼부시의 볼은 랙바와의 마찰을 줄이도록 저마찰 재질의 코팅이 형성되 어 있는 것을 특징으로 하는 랙바 지지장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지판의 탄성 부재는 상기 볼부시의 볼과 접촉되는 면에 볼과의 접촉에 의해 발생되는 마찰을 줄이기 위해 저마찰 재질의 코팅이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 랙바 지지장치.
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