KR20120139963A - 자동차 조향장치의 랙바 지지장치 - Google Patents

자동차 조향장치의 랙바 지지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 조향장치의 랙바 지지장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 자동차 조향장치의 작동시 랙바와 서포트 요크의 유격을 항상 일정하게 유지할 수 있게 되어 작동 마찰력과 노이즈를 줄일 수 있게 되고, 서포트 요크와 랙바의 지지력을 일정하게 장시간 유지할 수 있게 되며, 운전자의 조향 핸들감을 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

자동차 조향장치의 랙바 지지장치{Rack Bar Supporting Device of Steering Apparatus for Vehicle}
본 발명은 자동차 조향장치의 랙바 지지장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치의 랙바 지지장치에 있어서, 자동차 조향장치의 작동시 랙바와 서포트 요크의 유격을 항상 일정하게 유지할 수 있게 되어 작동 마찰력과 노이즈를 줄일 수 있게 되고, 서포트 요크와 랙바의 지지력을 일정하게 장시간 유지할 수 있게 되며, 운전자의 조향 핸들감을 향상시킬 수 있게 되는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치에 관한 것이다.
일반적으로 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.
도 1은 일반적인 자동차 조향장치의 개략 구성도이다.
도시된 바와 같이 종래의 자동차 조향장치는 운전석에 배치되는 조향휠(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), 랙바(140)와 결합되는 랙하우징(170), 이너 볼 조인트(135)의 볼과 일체로 형성된 타이로드(150)를 포함하여 구성된다.
또한, 타이로드(150)는 아우터 볼 조인트(155)와 연결되고 너클(Knuckle, 159)로 힘을 전달하여 타이어(158)를 조향한다.
도 2는 종래의 랙바 지지장치의 단면도이다.
도시된 바와 같이 종래의 랙바 지지장치는 피니언 기어(120), 랙바(140), 서포트 요크(260), 탄성지지체(263) 및 요크 플러그(265)를 포함하여 구성된다. 랙 피니언 방식의 기어박스(130)는 전술한 바와 같이 조향축(미도시)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), 탄성지지체(263), 요크 플러그(265)를 포함하여 구성되며, 서포트 요크(260)는 랙바(140)의 후방면인 랙 기어(110; 도 1 참조)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 원통형이며, 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 탄성지지체(263)를 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)가 마모되거나 소음을 발생하는 것을 방지하기 위해 통상 랙바(140)보다 연성 재질인 플라스틱으로 된 서포트 요크(260)를 사용하기도 한다.
탄성지지체 홈(220)에 수용되는 탄성지지체(263)는 서포트 요크(260)가 랙바(140)와 밀착되도록 압력을 가하는 기능을 하는데, 일반적으로 코일 스프링이 사용되며, 탄성지지체(263)의 후면에는 요크 플러그(265)가 위치하여 탄성지지체(263)를 지지한다.
요크 플러그(265)는 탄성지지체(263)를 지지하여 서포트 요크(260)에 압력을 가하며, 통상 나사산과 골을 형성하고 있어 이와 치합하는 나사산과 골이 형성된 기어박스(130)와 록 너트(240)에 결합하도록 되어 있으며, 요크 플러그(265)의 후면에는 렌치가 삽입될 수 있는 공구홈(230)을 형성하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 랙바 지지장치는 랙바와 서포트 요크의 마모가 많고, 작동 마찰력과 노이즈가 커지는 문제점이 있었고, 서포트 요크의 마모가 커짐으로써 유격이 많이 발생되어 랙바의 지지력이 낮아지고, 운전자의 조향 핸들감이 떨어지는 문제점이 많았다.
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 자동차 조향장치의 작동시 랙바와 서포트 요크의 유격을 항상 일정하게 유지할 수 있으면서 작동 마찰력과 노이즈를 줄일 수 있고, 서포트 요크와 랙바의 지지력을 일정하게 장시간 유지할 수 있으며, 운전자의 조향 핸들감을 향상시킬 수 있는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치를 제공하는데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 랙바의 후방면을 지지하는 요크 시트와, 전방면에 상기 요크 시트가 결합되는 장착홈이 구비되어 있는 서포트 요크와, 상기 장착홈에 결합되어 상기 요크 시트를 서포트 요크의 중심쪽으로 지지하는 탄성지지체, 및 탄성부재를 매개로 상기 서포트 요크의 후방면을 랙바쪽으로 지지하며 기어박스의 실린더에 결합되는 요크 플러그를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 자동차 조향장치의 작동시 랙바와 서포트 요크의 유격을 항상 일정하게 유지할 수 있게 되어 작동 마찰력과 노이즈를 줄일 수 있게 되고, 서포트 요크와 랙바의 지지력을 일정하게 장시간 유지할 수 있게 되며, 운전자의 조향 핸들감을 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 자동차 조향장치의 개략 구성도;
도 2는 종래의 랙바 지지장치의 단면도;
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자동차 조향장치의 랙바 지지장치의 단면도;
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 서포트 요크를 나타내는 부분단면 사시도;
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 서포트 요크를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명의 상세한 설명에 있어서 특별한 언급이 없는 한, 설명의 편의를 위하여 도면상 피니언 기어 쪽(도면상 좌측)은 전방으로, 이와 반대쪽 즉 요크 플러그 쪽(도면상 우측)은 후방으로 지정하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자동차 조향장치의 랙바 지지장치의 단면도, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 서포트 요크를 나타내는 부분단면 사시도, 도 5는 본 발명의 실시예에 의한 서포트 요크를 나타내는 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 자동차 조향장치의 랙바 지지장치는, 랙바(140)의 후방면을 지지하는 전방면이 오목한 쐐기 형상의 요크 시트(305)와, 전방면에 상기 요크 시트(305)가 결합되는 장착홈(317)이 구비되어 있는 서포트 요크(310)와, 상기 장착홈(317)에 결합되어 상기 요크 시트(305)를 서포트 요크(310)의 중심쪽으로 지지하는 탄성지지체(303), 및 탄성부재(307)를 매개로 상기 서포트 요크(310)의 후방면을 랙바(140)쪽으로 지지하며 기어박스(130)의 실린더(250)에 결합되는 요크 플러그(320)를 포함하여 구성된다.
서포트 요크(310)는 기어박스(130)의 실린더(250)에 삽입되는데, 전방면은 피니언 기어(120)와 치합되는 랙바(140)의 후방면에 밀착되어 랙바(140)와 피니언 기어(120)의 치합이 잘 이루어지도록 랙바(140)를 전방으로 지지하게 된다.
서포트 요크(310)의 전방면에는 전방면이 오목한 쐐기 형상의 요크 시트(305)가 결합되는 장착홈(317)이 구비되어 있어서, 요크 시트(305)의 경방향 운동이 가능하게 되어 있다.
서포트 요크(310)는 랙바(140)와 피니언 기어(120)가 밀착하여 효과적으로 힘을 전달할 수 있도록 서포트 요크(310)와 요크 플러그(320)의 사이에 결합되는 탄성부재(307)에 의해 랙바(140)와 서포트 요크(310) 및 피니언 기어(120)가 일정한 유격을 유지하도록 서포트 요크(310)를 전방으로 밀어주어 유격을 보상하게 되어 있다.
요크 시트(305)는 서포트 요크(310)의 장착홈(317)에 결합되어 랙바(140)의 후방면을 지지하게 되는데, 전방면이 랙바(140)의 후방면 형상과 유사하게 아크 형상의 단면을 갖는 오목한 곡면으로 형성된 쐐기 형상으로 형성되어 있다.
이러한 요크 시트(305)는 랙바(140)의 직선 운동시 랙바(140)와의 접촉에 의한 마찰로 마모가 발생되고 이로 인해 랙바(140)와의 유격이 발생되는데, 유격을 보상할 수 있도록 서포트 요크(310)의 장착홈(317)에 탄성지지체(303)가 결합되어 있다.
즉, 전방면이 랙바(140)의 후방면 곡률과 유사한 곡률로 형성된 쐐기 형상의 요크 시트(305)가 장착홈(317)에 결합될 때 요크 시트(305)의 외주측과 장착홈(317)의 사이에 판스프링이나 접시스프링 또는 코일스프링과 같은 탄성지지체(303)가 결합되어 요크 시트(305)를 서포트 요크(310)의 중심쪽으로 지지하게 되어 있다.
장착홈(317)은 서포트 요크(310)의 중심에서 상,하 대칭되는 양쪽에 각각 형성되며 이들 양쪽 장착홈(317)에 요크 시트(305)가 각각 결합되어 랙바(140)의 후방면을 지지하게 되어 있는데, 요크 시트(305)의 후방면이 지지되며 결합되는 안착면(317a)은 서포트 요크(310)의 중심으로부터 외주측으로 갈수록 랙바(140)쪽으로 기울어지는 경사면으로 형성되어 있다.
따라서, 탄성지지체(303)의 탄성력에 의해 요크 시트(305)가 안착면(317a)을 따라서 서포트 요크(310)의 중심으로 이동하게 되고, 자동차의 주행중 노면으로부터 역입력되는 하중이 랙바(140)를 통해 요크 시트(305)에 전달되어도 요크 시트(305)가 외주측으로 밀리면서 유격이 커지는 것을 방지하게 되어 있다.
이러한 요크 시트(305)는 내마모성과 저마찰성이 우수한 스틸 재질로 형성되지만, 경우에 따라서는 폴리 아세탈(POM), 폴리 아미드(PA), 폴리 카보네이트(PC), 폴리 이미드(PI), 폴리 부틸렌 테레프 탈레이트(PBT) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱계열 재질로 형성될 수도 있다.
서포트 요크(310)와 요크 시트(305)는 결합시 정확한 위치 셋팅과 조립의 편의성을 위해, 서포트 요크(310)의 중심에 축방향으로 조정홀(313)이 형성되고 이 조정홀(313)에는 서포트 요크(310)의 조립시 요크 시트(305)의 경방향 위치를 셋팅하는 조정부재(335)가 삽입된다.
즉, 조정부재(335)가 조정홀(313)에 삽입되면서 요크 시트(305)를 외주측으로 밀어 탄성부재(307)를 압축시켜 조립되고, 조립 후에는 조정부재(335)를 제거하여 탄성부재(307)에 탄성력을 발생시킴으로써 요크 시트(305)가 랙바(140)와 유격없이 지지하게 된다.
이러한 쐐기 형상의 요크 시트(305)는 어느 정도 내구가 진행되면서 랙바(140)와의 마모로 유격이 증대되면 탄성지지체(303)의 탄성력에 의해 요크 시트(305)가 안착면(317a)을 따라서 서포트 요크(310)의 중심으로 이동하게 되고, 동시에 요크 시트(305)의 오목한 전방면이 랙바(140)의 후방면에 밀착하게 되어 랙바(140)와의 유격을 보상하게 된다.
또한, 서포트 요크(310)의 후방면에는 조정홀(313)과 연통되는 중공부(315)가 구비되어 있고, 요크 플러그(320)에도 서포트 요크(310)의 중공부(315)와 연통되는 연통홀(325)이 구비되어 있어서, 서포트 요크(310)와 요크 플러그(320)의 조립 후 조정부재(335)의 분리가 용이하게 되어 있다.
요크 플러그(320)는 기어박스(130)의 실린더(250)에 나사 결합되는데, 탄성부재(307)를 매개로 서포트 요크(310)의 후방면을 지지하여, 랙바(140)와 서포트 요크(310)를 전방으로 밀어 피니언 기어(120)와 일정한 유격을 유지할 수 있게 되어 있다.
탄성부재(307)는 서포트 요크(310)의 중공부(315)에 삽입되어 고정된 요크 플러그(320)에 지지되면서 서포트 요크(310)를 랙바(140)쪽으로 밀게 되고, 요크 플러그(320)의 연통홀(325)에는 외부로부터의 이물질이 유입되는 것을 방지하는 캡(330)이 결합될 수 있다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 자동차 조향장치의 작동시 랙바와 서포트 요크(310)의 유격을 항상 일정하게 유지할 수 있게 되어 작동 마찰력과 노이즈를 줄일 수 있게 되고, 서포트 요크와 랙바의 지지력을 일정하게 장시간 유지할 수 있게 되며, 운전자의 조향 핸들감을 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
120: 피니언 기어 130: 기어박스
140: 랙바 303: 탄성지지체
305: 요크 시트 307: 탄성부재
310: 서포트 요크 315: 중공부
320: 요크 플러그 325: 연통홀
330: 캡 335: 조정부재

Claims (7)

  1. 랙바의 후방면을 지지하는 요크 시트;
    전방면에 상기 요크 시트가 결합되는 장착홈이 구비되어 있는 서포트 요크;
    상기 장착홈에 결합되어 상기 요크 시트를 서포트 요크의 중심쪽으로 지지하는 탄성지지체; 및
    탄성부재를 매개로 상기 서포트 요크의 후방면을 랙바쪽으로 지지하며 기어박스의 실린더에 결합되는 요크 플러그;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장착홈은 상기 서포트 요크의 양쪽에 각각 형성되고, 상기 요크 시트가 양쪽 장착홈에 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 장착홈은 상기 요크 시트의 후방면이 지지되는 안착면이 상기 서포트 요크의 중심으로부터 외주측으로 갈수록 상기 랙바쪽으로 기울어지는 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서포트 요크는 중심에 조정홀이 형성되고, 상기 조정홀에는 상기 서포트 요크의 조립시에 상기 요크 시트의 경방향 위치를 셋팅하는 조정부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 서포트 요크는 조립 후 상기 조정부재의 분리가 가능하도록 후방면에 상기 조정홀과 연통되는 중공부가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 요크 플러그는 상기 기어박스의 실린더에 조립 후 상기 조정부재의 분리가 가능하도록 상기 서포트 요크의 중공부와 연통되는 연통홀이 구비된 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 요크 플러그의 연통홀에는 이물질의 유입을 방지하는 캡이 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
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