KR20130057874A - 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치에 관한 것으로, 랙센터홈(10)에 삽입된 랙가이드볼(20)의 지지력에 의해 차량의 직진 안정성을 크게 향상시킬 수 있게 되고, 랙바(4)가 중립위치로부터 벗어나서 안정된 직진 주행을 할 수 없는 상태가 되었을 때에는 조종볼트(5)를 이용한 어저스트캠(40)의 회전 조작을 통해 랙바(4)의 중립위치를 재정렬할 할 수 있도록 된 것이다.

Description

스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치{NEUTRALITY MAINTAINING APPARATUS OF RACK BAR FOR STEERING SYSTEM}

본 발명은 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 주행시 타이어에 작용하는 횡방향 부하에 의한 차량 쏠림현상을 없앨 수 있도록 함으로써 직진 안정성을 향상을 도모할 수 있도록 된 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치에 관한 기술이다.

차량에 구비된 스티어링 시스템(steering system; 조향장치)은 주행중인 차량의 진행방향을 운전자의 의지대로 전환시키기 위한 장치로서, 운전자가 직접 조향조작을 하여 그 조작력을 각 기구로 전달하는 조향핸들과 조향축 및 칼럼 등으로 이루어진 조작기구와, 상기 조향축의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 기어기구 및, 상기 기어기구의 움직임을 바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하기 위해 피트먼 암과 드래그 링크 및 너클 암과 타이로드 등으로 구성된 링크기구를 포함하여 구성된다.

그 중, 상기 기어기구는 통상 기어박스장치를 의미하는 것으로서 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 조향축(1)의 하단에 구비됨과 더불어 피니언하우징(2)내에 위치하면서 회전 가능하게 설치되는 피니언(3)과, 상기 피니언(3)과 치합을 이루도록 설치되어서 상기 피니언(3)의 회전 운동에 따라 직선운동을 하는 랙바(4)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 랙바(4)의 양단은 상기 링크기구를 통해 차량의 바퀴와 각각 연결된 구조이다.

그리고, 상기 피니언하우징(2)에는 요크설치부(5)가 일체로 마련되고, 상기 요크설치부(5)에는 상기 랙바(4)를 상기 피니언(3)에 지지되도록 하는 서포트요크(6)가 요크스프링(7) 및 요크플러그(8)를 매개로 설치되어 있다.

따라서, 운전자의 스티어링 휠 조작에 따라 조향축(1) 및 피니언(3)이 축회전을 하면, 상기 피니언(3)과 치합된 랙바(4)가 좌우방향 직선이동을 함으로써 차량의 조향이 이루어지게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래의 스티어링 시스템은 랙바(4)의 중립위치를 유지시켜 주는 구조가 없기 때문에, 차량 주행시 타이어에 횡방향 부하가 작용하게 되면 랙바(4)가 미세하게 이동하는 현상이 발생하게 되고, 상기 랙바(4)의 이동에 의해 피니언(3)과 스티어링휠이 운전자의 의지에 상관없이 회전을 하게 되며, 이에 따라 차량은 안정적인 직진 주행을 하지 못하고 한쪽 방향으로 쏠리는 현상(회전하려는 현상)이 발생하는 단점이 있었다.

상기 서포트요크(6)는 요크스프링(7)의 탄성력으로 랙바(4)가 피니언(3)에 밀착되도록 상기 랙바(4)를 지지하는 역할만 수행하는 것으로, 상기 랙바(4)의 중립위치를 유지시켜 주는 기능을 수행하지 못하는 구조이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 랙바의 중립위치를 규제할 수 있는 기구적 구성을 추가로 마련해서 차량 주행시 타이어에 횡방향 부하가 작용하더라도 상기 랙바의 이동을 구속할 수 있도록 하고, 이를 통해 차량의 직진 안정성을 향상시킬 수 있도록 된 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치를 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 휠 얼라인먼트 조정 후 랙바가 중립위치로부터 벗어난 경우 간한 작업을 통해 랙바의 중립위치를 재정렬할 할 수 있도록 된 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치를 제공함에 다른 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치는, 스티어링휠이 중립위치이고 차량이 직진 주행을 할 수 있도록 차륜이 정렬된 상태일 때 서포트요크와 마주 대하는 랙바에 형성된 랙센터홈; 상기 랙바의 이동시에는 상기 랙바의 바깥 둘레면과 접촉하면서 구름운동을 하고 상기 랙바가 중립위치에 있을 때에는 상기 랙센터홈으로 삽입되어서 상기 랙바의 중립위치를 유지시켜 줄 수 있도록 상기 서포트요크내에 구비된 랙가이드볼; 및 상기 랙가이드볼을 상기 랙바쪽으로 탄력적으로 지지할 수 있도록 상기 서포트요크에 구비된 볼지지기구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 장치는 상기 서포트요크내에 회전 가능하게 설치되고 상기 랙가이드볼이 삽입되는 볼구멍이 형성된 어저스트캠; 및 상기 어저스트캠을 회전시키는 조정볼트가 삽입될 수 있도록 요크설치부와 상기 서포트요크를 관통하여 형성된 볼트삽입홀;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 장치는 상기 요크설치부에 고정 설치된 요크플러그; 및 상기 서포트요크에 일단이 지지되고 상기 요크플러그에 타단이 지지되도록 설치되어서 상기 서포트요크를 상기 랙바()에 밀착시키도록 탄성력을 제공하는 요크스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 볼지지기구는 상기 어저스트캠에 형성된 상기 볼구멍속으로 삽입되어서 상기 랙가이드볼을 지지할 수 있도록 설치된 볼시트; 상기 어저스트캠과 접촉하도록 상기 서포트요크에 고정 설치된 볼플러그; 및 상기 볼시트에 일단이 지지되고 상기 볼플러그에 타단이 지지되도록 설치되어서 상기 볼플러그를 상기 랙가이드볼에 밀착시키도록 탄성력을 제공하는 볼스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 랙가이드볼의 볼센터가 상기 어저스트캠의 캠회전센터로부터 편심된 위치에 위치하도록 상기 볼구멍이 상기 어저스트캠을 관통하여 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치에 의하면, 랙센터홈에 랙가이드볼이 삽입된 상태에서는 차량 주행시 타이어에 횡방향 부하가 작용하더라도 랙바는 이동을 할 수 없게 되고, 이로 인해 차륜은 전방을 향하여 일직선으로 정렬된 상태를 유지할 수 있게 되는 바, 이 결과 차량의 직진 안정성이 크게 향상되고, 더 나아가 운전자는 직진 주행에 따른 불필요한 조타를 행하지 않게 됨으로써 운전자 조타에 따른 피로도를 크게 경감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 랙바가 중립위치로부터 벗어나서 안정된 직진 주행을 할 수 없는 상태가 되었을 때 조종볼트를 이용한 어저스트캠의 간단한 회전 조작을 통해 랙바의 중립위치를 재정렬할 할 수 있게 됨으로써, 작업의 편의성을 크게 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

도 1 내지 도 3은 종래 스티어링 시스템의 기어기구를 설명하기 위한 도면,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 랙바의 중립유지장치를 구비한 스티어링 시스템에 대한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 중립유지장치의 작업과정을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치에 대해 살펴본다.

본 발명에 따른 차량용 스티어링 시스템은 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이 조향축(1)의 하단에 구비됨과 더불어 피니언하우징(2)내에 위치하면서 회전 가능하게 설치되는 피니언(3)과, 상기 피니언(3)과 치합을 이루도록 설치되어서 상기 피니언(3)의 회전 운동에 따라 직선운동을 하는 랙바(4)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 랙바(4)의 양단은 상기 링크기구를 통해 차량의 바퀴와 각각 연결된 구조이다.

그리고, 상기 피니언하우징(2)에는 요크설치부(5)가 일체로 마련되고, 상기 요크설치부(5)에는 상기 랙바(4)를 상기 피니언(3)에 지지되도록 하는 서포트요크(6)가 요크스프링(7) 및 요크플러그(8)를 매개로 설치되어 있다.

한편, 본 발명에 따른 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치는 스티어링휠(9)이 중립위치이고 차량이 직진 주행을 할 수 있도록 차륜이 정렬된 상태일 때 서포트요크(6)와 마주 대하는 랙바(4)에 형성된 랙센터홈(10)과, 상기 랙바(4)의 이동시에는 상기 랙바(4)의 바깥 둘레면과 접촉하면서 구름운동을 하고 상기 랙바(4)가 중립위치에 있을 때에는 상기 랙센터홈(10)으로 삽입되어서 상기 랙바(4)의 중립위치를 유지시켜 줄 수 있도록 상기 서포트요크(6)내에 구비된 랙가이드볼(20)과, 상기 랙가이드볼(20)을 상기 랙바(4)쪽으로 탄력적으로 지지할 수 있도록 상기 서포트요크(6)에 구비된 볼지지기구(30)와, 상기 서포트요크(6)내에 회전 가능하게 설치되고 상기 랙가이드볼(20)이 삽입되는 볼구멍(41)이 형성된 어저스트캠(40)과, 상기 어저스트캠(40)을 회전시키는 조정볼트(50)가 삽입될 수 있도록 상기 요크설치부(5)와 서포트요크(6)를 관통하여 형성된 볼트삽입홀(60)을 포함하여 이루어진 구성이다.

여기서, 상기 볼지지기구(30)는 상기 어저스트캠(40)에 형성된 상기 볼구멍(41)속으로 삽입되어서 상기 랙가이드볼(20)을 지지할 수 있도록 설치된 볼시트(31)와, 상기 어저스트캠(40)과 접촉하도록 상기 서포트요크(6)에 고정 설치된 볼플러그(32)와, 상기 볼시트(31)에 일단이 지지되고 상기 볼플러그(32)에 타단이 지지되도록 설치되어서 상기 볼플러그(32)를 상기 랙가이드볼(20)에 밀착시키도록 탄성력을 제공하는 볼스프링(33)으로 구성된다.

한편, 상기 랙가이드볼(20)의 볼센터(C1)가 상기 어저스트캠(40)의 캠회전센터(C2)로부터 편심된 위치에 위치하도록 상기 볼구멍(41)이 상기 어저스트캠(40)을 관통하여 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명 장치의 작용에 대해 설명한다.

스티어링휠(9)이 중립위치이고 차량이 직진 주행을 할 수 있도록 차륜이 정렬된 상태일 때, 즉 랙바(4)가 중립위치에 위치한 상태일 때에는 도 5에 도시된 바와 같이 랙가이드볼(20)이 랙바(4)의 랙센터홈(10)에 삽입되어서 위치한 상태이다.

상기 랙센터홈(10)에 삽입된 랙가이드볼(20)은 볼스프링(33)의 탄성력에 의해 랙바(4)의 중립위치를 유지시키는 역할을 하게 된다.

따라서, 랙센터홈(10)에 랙가이드볼(20)이 삽입된 상태에서는 운전자가 스티어링휠(9)을 조작하지 않는 한, 차량 주행시 타이어에 횡방향 부하가 작용하더라도 랙바(4)는 랙가이드볼(20)의 지지력에 의해 이동을 할 수 없게 되고, 이로 인해 차륜은 전방을 향하여 일직선으로 정렬된 상태를 유지할 수 있게 되는 바, 이 결과 직진 주행중인 차량은 한쪽 방향으로 쏠리는 현상(회전하려는 현상)이 발생하지 않게 됨으로써 차량의 직진 안정성이 크게 향상되고, 더 나아가 운전자는 직진 주행에 따른 불필요한 조타를 행하지 않게 됨으로써 운전자 조타에 따른 피로도를 크게 경감시킬 수 있게 된다.

그리고, 운전자가 선회 주행을 위해 스티어링휠(9)을 회전시키게 되면, 조향축(1) 및 피니언(3)이 축회전을 하고 랙바(4)가 좌우방향 직선이동을 함에 따라 차량의 조향이 이루어지게 된다.

상기와 같이 랙바(4)가 좌우방향으로 이동을 할 때에는 랙가이드볼(20)이 랙센터홈(10)으로부터 벗어나서 랙바(4)의 바깥 둘레면과 접촉하게 되고, 동시에 랙바(4)의 이동에 따라 볼시트(31)에 안착된 상태에서 구름운동을 하게 되므로, 상기 랙바(4)는 원활한 직선이동을 할 수 있게 된다.

한편, 도 7의 (A)상태는 랙가이드볼(20)이 랙센터홈(10)속에 삽입된 상태로 랙바(4)가 중립상태를 유지한 상태이지만, 스티어링휠(9)의 휠센터(C3)는 상기 랙센터홈(10)의 센터라인(C4)으로부터 일정 각도(θ1)도 옵셋(offset)된 상태이다.

상기의 상태는 보통 휠 얼라인먼트 조정 후 발생할 수 있는 상황으로 차륜은 직진 주행을 할 수 있도록 전방을 향해 일렬로 정렬된 상태이지만, 스티어링휠(9)은 선회 주행시와 같이 일정 각도로 회전된 상태이므로, 운전자는 직진 주행을 위한 스티어링휠(9)의 조작에 어려움이 따르게 된다.

상기와 같은 상태가 발생하면 작업자는 도 7의 (B)상태와 같이 스티어링휠(9)의 휠센터(C3)와 상기 랙센터홈(10)의 센터라인(C4)이 일치되도록 스티어링휠(9)을 도 7의 (A)상태에서 반 시계방향으로 회전(도 7 (B)의 화살표 R1)시켜 주게 된다.

그러나, 이때에는 스티어링휠(9)의 회전에 의해 랙바(4)는 도 7 (B)의 화살표 M1과 같이 우측으로 이동을 하게 되고, 랙가이드볼(20)은 랙센터홈(10)으로부터 빠지게 되며, 이로 인해 차륜은 선회 주행시와 같이 일정 각도로 회전된 상태가 되므로, 스티어링휠(9)을 재차 조작하지 않는 한 차량은 직진 주행을 할 수 없는 상태가 된다.

마지막 작업은 도 7 (B)의 상태에서 작업자가 조정볼트(50)를 볼트삽입홀(60)로 삽입시킨 후, 상기 조정볼트(50)를 조작해서 어저스트캠(40)을 회전시키는 작업이다.

상기 어저스트캠(40)이 회전을 하면, 볼센터(C1)가 캠회전센터(C2)로부터 편심된 상태이기 때문에 랙가이드볼(20)은 캠회전센터(C2)를 중심으로 회전을 하게 되고, 이 과정에서 랙센터홈(10)으로부터 빠져 있던 랙가이드볼(20)은 도 7 (C)의 상태와 같이 상기 랙센터홈(10)으로 삽입되며, 도 7 (B)의 상태와 같이 우측으로 이동하였던 랙바(4)는 랙센터홈(10)으로 삽입된 랙가이드볼(20)에 의해 좌측으로 이동(화살표 M2)을 하게 된다.

그러면, 랙바(4)는 랙가이드볼(20)에 의한 지지력으로 중립상태를 유지하게 되고, 동시에 스티어링휠(9)도 휠센터(C3)와 센터라인(C4)이 일치된 중립상태를 유지하게 되므로, 차량은 안정된 직진 주행을 할 수 있는 상태가 된다.

상기와 같이 휠 얼라인먼트 조정 후 랙바(4)가 중립위치로부터 벗어나서 안정된 직진 주행을 할 수 없는 상태가 되었을 때, 조종볼트(5)를 이용한 어저스트캠(40)의 간단한 회전 조작을 통해 랙바(4)의 중립위치를 재정렬할 할 수 있게 되는 바, 이 결과 작업의 편의성을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

4 - 랙바 6 - 서포트요크
9 - 스티어링휠 10 - 랙센터홈
20 - 랙가이드볼 30 - 볼지지기구
40 - 어저스트캠 50 - 조정볼트
60 - 볼트삽입홀

Claims (5)

1. 스티어링휠(9)이 중립위치이고 차량이 직진 주행을 할 수 있도록 차륜이 정렬된 상태일 때 서포트요크(6)와 마주 대하는 랙바(4)에 형성된 랙센터홈(10);
   상기 랙바(4)의 이동시에는 상기 랙바(4)의 바깥 둘레면과 접촉하면서 구름운동을 하고 상기 랙바(4)가 중립위치에 있을 때에는 상기 랙센터홈(10)으로 삽입되어서 상기 랙바(4)의 중립위치를 유지시켜 줄 수 있도록 상기 서포트요크(6)내에 구비된 랙가이드볼(20); 및
   상기 랙가이드볼(20)을 상기 랙바(4)쪽으로 탄력적으로 지지할 수 있도록 상기 서포트요크(6)에 구비된 볼지지기구(30);를 포함하는 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 서포트요크(6)내에 회전 가능하게 설치되고 상기 랙가이드볼(20)이 삽입되는 볼구멍(41)이 형성된 어저스트캠(40); 및
   상기 어저스트캠(40)을 회전시키는 조정볼트(50)가 삽입될 수 있도록 요크설치부(5)와 상기 서포트요크(6)를 관통하여 형성된 볼트삽입홀(60);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 요크설치부(5)에 고정 설치된 요크플러그(8); 및
   상기 서포트요크(8)에 일단이 지지되고 상기 요크플러그(8)에 타단이 지지되도록 설치되어서 상기 서포트요크(6)를 상기 랙바(4)에 밀착시키도록 탄성력을 제공하는 요크스프링(7)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 볼지지기구(30)는 상기 어저스트캠(40)에 형성된 상기 볼구멍(41)속으로 삽입되어서 상기 랙가이드볼(20)을 지지할 수 있도록 설치된 볼시트(31);
   상기 어저스트캠(40)과 접촉하도록 상기 서포트요크(6)에 고정 설치된 볼플러그(32); 및
   상기 볼시트(31)에 일단이 지지되고 상기 볼플러그(32)에 타단이 지지되도록 설치되어서 상기 볼플러그(32)를 상기 랙가이드볼(20)에 밀착시키도록 탄성력을 제공하는 볼스프링(33)으로 구성된 것을 특징으로 하는 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 랙가이드볼(20)의 볼센터(C1)가 상기 어저스트캠(40)의 캠회전센터(C2)로부터 편심된 위치에 위치하도록 상기 볼구멍(41)이 상기 어저스트캠(40)을 관통하여 형성된 것을 특징으로 하는 스티어링 시스템용 랙바의 중립유지장치.

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