KR20120083537A

KR20120083537A - 랙바의 지지구조체

Info

Publication number: KR20120083537A
Application number: KR1020110004382A
Authority: KR
Inventors: 홍성종; 김동익
Original assignee: 남양공업주식회사
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2012-07-25
Also published as: KR101260399B1

Abstract

본 발명은 자동차용 스티어링 시스템의 랙바와 서포트요크의 연결구조를 개선하여 랙바의 동작시 원주 방향 회전을 차단할 수 있도록 그 구조가 개선된 랙바 지지구조체에 관한 것이다.
그 구성은 외주면 일측에 다수개의 랙기어가 형성되고 타측에 수용홈이 형성되는 랙바와, 랙바의 외주면 타측 부위가 밀착되도록 안착홈이 형성되고 스프링부재의 탄성력에 의해 상기 랙바와 밀착되는 서포트요크와, 랙바와 서포트요크의 밀착 부위에 마련되어 랙바의 원주 방향 회전을 차단하는 지지수단과, 상기 안착홈의 내측으로 형성된 요홈의 내부에 배치되어 상기 걸림 돌기를 상측으로 탄성 지지하는 탄성부재로 구성된다.
이에 따르면 본 발명은 랙바의 원주 방향 회전을 차단하여 랙바의 동작시 유격 발생을 억제함으로써, 랙바의 동작성이 향상되는 유용한 효과를 갖는다.

Description

랙바의 지지구조체{SUPPORTING STRUCTURE FOR RACK BAR}

본 발명은 랙바의 지지구조체에 관한 것으로, 특히 자동차 조향시스템의 랙바와 서포트요크의 연결구조를 개선하여 랙바의 원주 방향 회전을 억제할 수 있도록 그 구조가 개선된 랙바의 지지구조체에 관한 것이다.

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

한편, 이러한 기어박스 중에 랙 앤 피니언 타입의 기어박스는 운전자가 발생시킨 조작력에 의해 회전되는 피니언기어와, 이 피니언기어의 외주 일측에 밀착되는 랙기어를 통해 타이어에 동력을 전달하게 된다.

기어박스의 하단측에는 피니언하우징이 마련되고, 이와 결합되도록 상단측에는 밸브하우징이 마련된다.

먼저, 밸브하우징의 내부에는 운전자가 발생시킨 회전력을 전달받아 그 내부에서 회전되도록 입력축이 설치되고, 이 입력축의 하단측에는 이와 연동되도록 연결되며 외주면에 피니언기어가 형성된 피니언축이 설치된다.

다음, 피니언하우징 내부에는 축방향으로 길게 마련되되 그 중간 일측에 피니언기어와 이물림되도록 랙기어가 형성된 랙바가 설치되고, 이 랙바의 후방측에는 이를 피니언기어측으로 탄성 지지할 수 있도록 랙바 지지장치가 마련된다.

이 랙바 지지장치는 랙기어 후방측에 피니언하우징과 일체 형성되는 중공의 요크실린더와, 이의 내부에 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되되 일단은 랙바의 배면을 감싸도록 반원형으로 형성된 서포트요크를 구비한다.

그리고, 서포트요크가 랙바를 밀어줄 수 있도록 이의 후방측에는 코일형의 스프링이 설치되고, 이 스프링의 일단을 지지할 수 있도록 이 요크실린더의 외측 선단에는 요크플러그가 나사 결합되어 고정된다.

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 서포트요크와 랙바의 연결구조를 개선하여 랙바의 원주 방향 회전을 억제할 수 있도록 그 구조가 개선된 랙바의 지지구조체를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 외주면 일측에 다수개의 랙기어가 형성되고 외주면 타측에 수용홈이 형성되는 랙바와,

상기 랙바의 외주면 타측 부위가 밀착되도록 안착홈이 형성되고 상기 안착홈에 외측으로 돌출된 걸림 돌기가 배치되며 스프링의 탄성력에 의해 상기 랙바와 밀착되는 서포트요크를 구비하되,

상기 걸림 돌기는 하부가 상기 안착홈의 내측으로 형성된 요홈에 수용되도록 결합되고,

상기 요홈의 내부에 상기 걸림 돌기를 상측으로 탄성 지지하는 탄성부재가 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 걸림 돌기는 상기 걸림 돌기는 직사각형 단면 구조로 형성되고,

상기 수용홈은 상기 직사각형 단면 구조의 걸림 돌기와 대응되도록 형성된 것이다.

상기 걸림 돌기는 상부로 갈수록 좁아지는 사다리꼴 단면 구조로 형성되고,

상기 수용홈은 상기 사다리꼴 단면 구조의 걸림 돌기와 대응되도록 형성된 것이다.

상기 걸림 돌기는 상부로 갈수록 좁아지는 사다리꼴 단면 구조로 형성되고, 상부 일측과 타측에 외측으로 돌출되는 돌출부가 형성되며,

상기 수용홈의 내주면에 상기 돌출부와 대응되는 홈 형태의 걸림홈부가 형성된 것이다.

본 발명은 자동차용 스티어링 시스템의 랙바와 서포트요크의 연결구조를 개선하여 랙바의 동작시 원주 방향 회전을 예방할 수 있도록 된 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 랙바의 원주 방향 회전을 차단하여 랙바의 동작시 유격 발생을 억제함으로써, 랙바의 동작성이 향상되는 유용한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 걸림 돌기의 하측에 탄성부재가 배치되어 있으므로, 걸림 돌기가 상측으로 탄성 지지되어 랙바의 수용홈 내에 밀착되게 조립되어 상호간의 유격없이 결합성을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 수축 및 복원되는 탄성부재의 특성상 랙바와 서포트요크의 조립시 상호 간섭을 방지하여 조립성이 향상되는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 랙바의 지지구조체의 제 1실시 예를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 서포트요크를 나타낸 정면도.
도 3은 본 발명 서포트요크의 측면도.
도 4는 본 발명 랙바와 서포트요크의 조립상태를 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명 랙바의 지지구조체가 채용된 조향장치를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 랙바의 지지구조체의 제 2실시 예를 보인 분해 사시도.
도 7은 도 6의 결합상태 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 랙바의 지지구조체의 제 3실시 예를 보인 분해 사시도.
도 9는 도 8의 결합상태 단면도.

그런데, D형 타입의 랙바는 서포트요크와의 결합시 라운드진 부위의 밀착 구조를 가지게 되므로, 기어 박스 조립후에 랙바의 조작시 랙바의 라운드진 부위가 원주방향으로 회전하게 되면서 서포트요크간의 유격이 발생하게 되고, 작동 소음이 발생함과 아울러 작동성이 저하되는 문제점을 갖게 된다.

따라서, 본 발명은 랙바와 서포트요크의 연결구조를 개선하여 랙바의 원주 방향 회전을 차단할 수 있도록 그 구조가 개선된 랙바의 지지구조체를 제공하기로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 랙바의 지지구조체의 제 1실시 예는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 그 구성은 외주면 일측에 다수개의 랙기어(12)가 형성되고 타측에 수용홈(15)이 형성되는 랙바(10)와, 랙바(10)의 외주면 타측 부위가 밀착되도록 안착홈(22)이 형성되고 스프링의 탄성력에 의해 상기 랙바(10)와 밀착되는 서포트요크(20)와, 랙바(10)와 서포트요크(20)의 밀착 부위에 마련되어 랙바(10)의 원주 방향 회전을 차단하는 지지수단으로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 랙바(10)는 D형 타입의 것으로서, 외주면 타측 부위가 서포트 요크의 안착홈(22)에 밀착되어 결합되는 구조를 갖는다.

서포트요크(20)는 대략 원통형 구조로서, 일측에 랙바(10)의 외주면 타측 부위가 밀착되도록 라운드진 안착홈(22)이 형성되고, 타측에 스프링의 일부가 수용되는 수용공이 형성되어 있다.

지지수단은 랙바(10)의 외주면 타측에 수용홈(15)이 형성되고, 상기 안착홈(22)에 일부가 돌출되도록 걸림 돌기(25)가 형성되어서, 상기 걸림 돌기(25)가 상기 수용홈(15)에 끼움 결합되어 상기 랙바(10)의 회전을 차단하도록 된 것이다.

걸림 돌기(25)는 직사각형 단면 구조로 형성되고, 하부가 안착홈(22)에 내측으로 형성된 요홈(22a)에 수용되어 상,하 승강 가능하게 결합된다.

또한, 걸림 돌기(25)와 요홈(22a) 사이에는 걸림 돌기(25)를 상측으로 탄성 지지하는 탄성부재(24)가 배치된다.

즉, 안착홈(22)에 내측으로 함몰되도록 요홈(22a)이 형성되고, 요홈(22a) 내에 걸림 돌기(25)의 하부가 수용되도록 결합되며, 요홈(22a)의 바닥면과 걸림 돌기(25)의 하부면 사이에 탄성부재(24)가 개재되도록 배치된 것이다.

탄성부재(24)는 걸림 돌기(25)를 상측으로 탄성 지지하는 기능을 수행하며, 일 예로 판스프링을 채용할 수 있다.

이로 인해 본 발명의 걸림 돌기(25)는 하측에 배치된 탄성부재(24)에 의해 상측으로 탄성 지지되어 랙바(10)의 수용홈(15) 내에 밀착되게 조립되므로, 상호간의 유격없이 결합성을 증대시킬 수 있다.

또한, 탄성부재(24)는 수축 및 복원 가능한 기능을 가지므로, 랙바(10)와 서포트요크(20)와의 조립시 탄성부재(24)가 수축 동작됨에 따라 걸림 돌기(25)가 요홈(22a) 내부로 하강되어 조립시 걸림 돌기(25)의 간섭 현상을 예방할 수 있으며, 정위치 조립이 완료된 후에는 탄성부재(24)가 원래 형태로 복원됨에 따라 걸림 돌기(25)가 상승 동작되어 걸림 돌기(25)의 상부가 수용홈 내로 록킹 결합되어 조립성이 향상된다.

상기 수용홈(15)은 상기 직사각형 단면 구조의 걸림 돌기(25)와 대응되도록 형성된다.

본 발명의 랙바 지지구조체가 채용된 스티어링 시스템은, 도 5에 도시된 바와 같이, 하단측에는 원형단면의 장봉으로서 중간 일측에 랙기어(12)가 형성된 랙바(10)와, 이 랙바(10)가 삽입 설치되어 축방향으로 이동될 수 있도록 형성된 랙하우징(1)이 마련된다.

그리고, 상단측에는 외부의 유압펌프와 연결되어 랙하우징(1)의 내부로 유압을 공급할 수 있도록 랙하우징(1)과 연결 설치된 밸브하우징(3)과, 스티어링 휠로부터 회전력을 전달받아 회전 가능하도록 밸브하우징(3)의 내부에 설치된 입력축(4)이 마련된다.

한편, 입력축(4)의 하부 선단은 랙하우징(1)에 의해 회전 지지되도록 설치되고, 이 입력축(4)의 하부 외부면에는 랙기어(12)와 치합되어 동력을 전달할 수 있도록 피니언기어(4a)가 형성된다.

또한, 랙바(10)의 후방측에는 랙바(10)를 입력축(4) 방향으로 탄성 지지함과 동시에 랙바(10)의 이동을 안내하여 랙기어(12)와 피니언기어(4a)가 원활히 치합될 수 있도록 상기한 랙바 지지구조가 마련된다.

이 랙바 지지구조는 상기한 서포트요크(20)의 걸림 돌기(25)가 랙바(10)의 수용홈(15) 내에 수용되도록 결합되며, 그외의 구성은 랙하우징(1)의 랙기어(12) 후방측에 연통되게 형성되는 요크실린더(5)와, 이 요크실린더(5)의 외부측을 밀폐하도록 마련된 요크플러그(8)와, 요크플러그(8)와 서포트요크(20) 사이에 배치되는 스프링(7)으로 구비된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 랙바의 지지구조체는, 피니언기어와 랙기어(12)가 치합되도록 입력축(4)과 랙바(10)를 결합시킨 후에, 랙바(10)의 외주면 타측부위에 서포트요크(20)의 안착홈(22) 부위를 밀착시켜 랙바(10)를 지지한다.

이때, 랙바(10)의 외주면 타측에 형성된 수용홈(15) 내에 서포트요크(20)의 걸림 돌기(25)가 수용된 상태를 유지하게 되며, 축방향으로 랙바(10)의 이동이 가능하게 된다.

이후에, 요크플러그(8)와 스프링(7)을 매개로 서포트요크(20)를 탄성 지지하여 랙바(10)측으로 밀착시킨다.

이로 인해 서포트요크(20)의 안착홈(22) 부위는 랙바(10)의 외주면 타측 부위를 감싸도록 밀착되어 랙바(10)를 지지하게 된다.

서포트요크(20)는 랙바(10)를 입력축으로 밀착시켜 랙기어(12)와 피니언기어의 기어 결합을 지지한다.

이러한 조립이 완료되면, 입력축을 통해 전달되는 조향력이 피니언기어와 기어이 결합된 랙기어(12)를 갖는 랙바(10)에 전달되어 랙바(10)가 축방향(길이방향)으로 이동하게 된다.

이때, 랙바(10)의 축방향 이동시 서포트요크(20)의 걸림 돌기(25)는 수용홈(15) 내에서 슬라이딩 이동되지만, 수용홈(15)과 걸림 돌기(25)의 결합으로 인해 랙바(10)의 원주 방향 회전을 차단할 수 있게 된다.

이후의 스티어링 시스템은 공지의 것과 동일한 방식으로 조향 동작되므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 6 및 도 7은 본 발명 랙바의 지지구조체의 제 2실시 예를 보인 도면으로서, 앞의 선 실시 예와 동일한 구성요소를 가지되, 걸림 돌기(25)의 구조가 앞의 선 실시 예와 달리 사다리꼴 단면 구조로 형성되고, 이에 대응되도록 수용홈(15) 또한 사다리꼴과 대응되는 형태의 홈이 형성된 것이다.

즉, 걸림 돌기(25)가 상측의 단부측으로 갈수록 좁아지도록 테이퍼지게 형성되고, 이와 대응되는 수용홈(15)의 입구가 넓고 내측으로 갈수록 좁아지는 구조로 형성된 것이다.

이로 인해, 걸림 돌기(25)의 수용홈(15) 내 진입성이 향상되고 넓은 접촉 면적으로 인해 랙바(10)에 대한 지지력을 향상시킬 수 있게 된다.

이 경우에도 앞서 설명한 선 실시 예와 동일하게 탄성부재(24)가 걸림 돌기(25)와 요홈(22a) 사이에 개재되도록 배치되어 걸림 돌기(25)를 탄성 지지하게 된다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 제 3실시 예를 보인 도면으로서, 앞의 선 실시 예와 동일한 구성요소를 가지되, 상부로 갈수록 좁아지는 사다리꼴 단면 구조로 형성되고 상부 일측과 타측에 외측으로 돌출되는 돌출부(25a)가 형성된 걸림 돌기(25)와, 상기 수용홈(15)의 내주면에 상기 돌출부(25a)와 대응되는 홈 형태의 걸림홈부가 형성된 것이다.

앞서 설명한 다른 실시 예의 걸림 돌기(25)와 수용홈(15) 구조에 돌출부(25a)와 걸림홈부가 추가된 구성으로 이루어지며, 이는 돌출부(25a)와 걸림홈부의 록킹 결합으로 인해 지지력을 대폭 증대시킬 수 있는 기능을 갖게 된다.

이 경우에도 앞서 설명한 선 실시 예들과 동일하게 탄성부재(24)가 걸림 돌기(25)와 요홈(22a) 사이에 개재되도록 배치되어 걸림 돌기(25)를 탄성 지지하게 된다.

따라서, 본 발명의 랙바 지지구조체는, 랙바(10)와 서포트요크(20) 간의 연결구조를 개선하여 랙바(10)의 조향 동작시 원주 방향 회전을 차단할 수 있도록 함으로써, 기어박스의 조립 후에 유격을 방지할 수 있는 이점을 갖는다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 랙바 12 : 랙기어
15 : 수용홈 20 : 서포트요크
22 : 안착홈 22a : 요홈
24 : 탄성부재 25 : 걸림 돌기
25a : 돌출부

Claims

외주면 일측에 다수개의 랙기어가 형성되고 외주면 타측에 수용홈이 형성되는 랙바와,
상기 랙바의 외주면 타측 부위가 밀착되도록 안착홈이 형성되고 상기 안착홈에 외측으로 돌출된 걸림 돌기가 배치되며 스프링의 탄성력에 의해 상기 랙바와 밀착되는 서포트요크를 구비하되,
상기 걸림 돌기는 하부가 상기 안착홈의 내측으로 형성된 요홈에 수용되도록 결합되고,
상기 요홈의 내부에 상기 걸림 돌기를 상측으로 탄성 지지하는 탄성부재가 배치된 것을 특징으로 하는 랙바의 지지구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 걸림 돌기는 직사각형 단면 구조로 형성되고,
상기 수용홈은 상기 직사각형 단면 구조의 걸림 돌기와 대응되도록 형성된 것을 특징으로 하는 랙바의 지지구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 걸림 돌기는 상부로 갈수록 좁아지는 사다리꼴 단면 구조로 형성되고,
상기 수용홈은 상기 사다리꼴 단면 구조의 걸림 돌기와 대응되도록 형성된 것을 특징으로 하는 랙바의 지지구조체.
청구항 1에 있어서,
상기 걸림 돌기는 상부로 갈수록 좁아지는 사다리꼴 단면 구조로 형성되고, 상부 일측과 타측에 외측으로 돌출되는 돌출부가 형성되며,
상기 수용홈의 내주면에 상기 돌출부와 대응되는 홈 형태의 걸림홈부가 형성된 것을 특징으로 하는 랙바의 지지구조체.