KR20140104301A - 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치 - Google Patents

랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치 Download PDF

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Abstract

랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 랙부쉬는 외주면은 랙하우징의 내측에 결합되고 내주면은 랙바가 결합되는 중공관 형상으로, 외주면에 단차지게 마련되는 대경부 및 소경부와, 대경부의 단부로부터 축방향으로 절개 마련되는 복수의 제1슬릿과, 소경부의 단부로부터 축방향으로 절개되며 제1슬릿과 원주상에 교호로 배치되는 제2슬릿이 마련되어 있는 본체;와 소경부의 외주면에 결합되는 환형의 탄성링;과 소경부의 단부에 마련되어 대경부와 함께 탄성링의 축방향 이탈을 방지하는 스토퍼;를 포함한다.

Description

랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치{Rack bush and rack-pinion type Steering apparatus for vehicle having it}
본 발명은 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감하고, 랙바의 운동 시 랙바를 통해 전달되는 외력에 의한 래틀 노이즈를 줄일 수 있으며 외부 충격에 의한 하중을 분산시켜 랙바와 피니언축의 파손을 방지할 수 있는 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 조향장치는 운전자에 의해 바퀴를 움직일 수 있도록 운전석과 바퀴 사이에 마련되는 것으로서, 운전석의 조향휠 하측에 마련되는 조향축, 이 조향축과 연결되는 기어박스, 그리고 기어박스의 동작에 따라 바퀴를 직접 동작시킬 수 있도록 좌, 우 양측으로 연장되어 바퀴에 연결되는 랙바를 포함한다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0110441호(2010.10.13. 공개) 상기 문헌은 본 출원인이 출원한 랙부시에 관한 것으로서, 좀 더 자세히 살펴보면 조향휠(110)과 조향축(115)의 하부에는 측면이 랙하우징과 연결된 기어박스(125)가 마련된다. 기어박스(125)의 상부에는 조향휠(110)에서 발생되는 회전력을 전달받을 수 있도록 입력축(120)이 마련된다. 또한, 기어박스(125)의 하부 내측에는 입력축(120)을 통해 전달된 회전력에 의해 회전하며 끝단 외주부에 이가 형성된 피니언(미도시)이 구비되고, 하부 외측에는 기어박스(125)와 일체로 형성되며 양측으로 연장되는 랙하우징(137)이 마련된다. 랙하우징(137)은 중공관으로서 양측이 개구되어 있으며, 개구된 입구의 일측에는 랙부시(160) 및 랙 스토퍼(165) 등이 설치되고, 그 외주측에는 벨로우즈(150)가 설치되어 있다. 랙하우징(137)의 내부에는 기어박스(125)에 마련된 피니언과 치결합될 수 있도록 그 중간에 랙이 형성된 랙바(140)가 마련된다. 랙바(140)는 랙하우징(137)의 내부에서 축방향으로 직선 이동되도록 마련되는 것으로서, 기어박스(125)의 피니언과 치결합될 수 있도록 그 중간에 랙이 형성되어 있고, 랙바(140)의 좌,우측은 볼 하우징(175)에 볼이 삽입되어 결합되는 이너 볼 조인트를 매개로 타이로드(155)와 연결되어 바퀴를 조향하게 된다. 랙하우징(137)의 개구 일측에는 랙바(140)를 지지하면서 랙바(140)의 이동을 안내할 수 있도록 랙부시(160)가 마련된다. 랙부시(160)는 중공으로 마련되어 외주면이 랙하우징(137)의 내주면과 단차부(135)를 통해 밀착 고정되고, 랙부시(160)의 내주면은 삽입되는 랙바(140)의 외주면과 밀착되어 랙바(140)의 슬라이딩을 안내한다. 랙바의 끝단에는 랙 스토퍼(165)가 랙하우징(137)에 압입되어 있다. 즉, 랙부시(160)의 끝단에는 랙하우징(137)을 밀폐할 수 있도록 중공으로 마련되어 랙부시(160)와 밀착되면서, 랙하우징(137)의 내주면에 밀착 고정되는 랙 스토퍼(165)가 설치되어 랙부시(160)의 이탈을 방지하게 된다. 이 종래 기술에 의한 랙부시 및 이를 채용한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치는 노이즈 측면에서 최적화되었으나, 단면이 L자 형상으로 좌우 두께가 상이하기 때문에 랙바의 좌우 이송 시 한쪽 방향의 하중에 대해 취약한 구조를 갖는다. 또한, 랙부시가 원주 방향으로 회전하지 못하기 때문에 자유도 및 유연성이 제한적이었다.
본 발명의 실시 예는 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하며 원주방향으로 회전할 수 있는 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 외주면은 랙하우징의 내측에 결합되고 내주면은 랙바가 결합되는 중공관 형상으로, 외주면에 단차지게 마련되는 대경부 및 소경부와, 대경부의 단부로부터 축방향으로 절개 마련되는 복수의 제1슬릿과, 소경부의 단부로부터 축방향으로 절개되며 제1슬릿과 원주상에 교호로 배치되는 제2슬릿이 마련되어 있는 본체;와 소경부의 외주면에 결합되는 환형의 탄성링;과 소경부의 단부에 마련되어 대경부와 함께 탄성링의 축방향 이탈을 방지하는 스토퍼;를 포함하는 랙부시가 제공될 수 있다.
또한, 상기 스토퍼는 소경부의 원주상에 복수개가 이격 형성될 수 있다.
또한, 상기 스토퍼는 본체와 일체로 마련될 수 있다.
또한, 상기 탄성링은 외주면의 중심부에 반경방향으로 오목하게 마련되는 외경그루브를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면 랙부시; 상기 랙부시가 내측에 결합되는 랙하우징; 및 피니언과 치합되고 상기 랙부시의 내주면에 지지되어 상기 랙하우징을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바;를 포함하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 랙부시는 단면의 좌우의 높이가 동일하기 때문에 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 랙부시는 대경부와 스토퍼에 의해 양측이 밀착 지지되기 때문에 원주방향으로 회전이 가능하여 자유도 및 유연성을 효과적으로 높일 수 있다.
도 1은 종래 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 나타내는 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 랙부시를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 랙부시를 도시한 단면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 여기서, 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 랙부시를 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 도 2의 단면도이다.
도면을 참조하면, 랙부시(200)는 외주면이 도 1에 도시한 랙하우징(137)의 내측에 결합되고 내주면은 랙바(140)가 결합되는 중공 형상의 본체(210)와, 본체(210)의 외주면에 결합되는 환형의 탄성링(220)을 포함한다.
랙부시(200)의 외주면은 일단으로부터 타단 방향으로 단면이 L자 형상을 가지도록 단차지게 마련된다. 예컨대, 랙부시(200)의 외주면은 대경부(212)와, 대경부(212)로부터 외경이 단차지게 감소되는 소경부(214)를 포함하며, 소경부(214)는 대경부(212)보다 상대적으로 길이가 길게 마련된다.
또한, 랙부시(200)는 축방향으로 절개 마련되는 제1슬릿(213)과 제2슬릿(215)을 포함한다. 제1슬릿(213)은 대경부측 단부로부터 축방향을 따라 소경부 일부까지 절개되며, 제2슬릿(215)은 소경부측 단부로부터 축방향을 따라 대경부 일부까지 절개된다. 그 결과 제1슬릿(213)과 제2슬릿(215)은 도면에 도시된 바와 같이 본체(210)의 외주면을 따라 교호로 배치된 상태를 갖는다.
제1슬릿(213)과 제2슬릿(215)은 랙부시(200)의 내주면에 결합되어 조향휠의 조타시 상대적으로 직선 왕복하는 랙바(140)에 의해 자체적으로 수축 또는 이완하면서 탄성변형을 하거나, 탄성링(220)의 탄성력에 의해 탄성 변형하면서 랙바(140)를 통해 유입되는 충격에너지를 줄여 작동 노이즈를 감소시키는 역할을 한다.
랙부시 본체(210)의 재질은 랙바(140) 및 랙하우징(137)과 밀착되어 슬라이딩이 발생되지 않도록 내마모성과 저마찰성 뿐만 아니라 소정의 휨과 강성을 구비하며 열에 의한 신축성이 적은 재질로 형성될 것이 요구된다. 일례로 본체(210)는 폴리 아세탈(POM), 폴리 아미드(PA), 폴리 카보네이트(PC), 폴리 이미드(PI), 폴리 부틸렌 테레프 탈레이트(PBT) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱계열이나, 천연 고무재 또는 폴리에스테르 일래스토머(PE)와 같은 합성 수지 등으로 마련될 수 있다.
탄성링(220)은 우레탄이나 천연 고무재 또는 폴리에스테르 일라스토머(PE)와 같은 탄성재질로 형성되는 환 형상으로 마련된다. 또한, 탄성링(220)은 외주면의 중심부에 반경방향으로 외경그루브(222)가 형성되어 있다. 외경그루브(222)는 랙하우징(137)의 내주면과 접촉하는 면적을 줄이면서 탄성링(220)의 강성을 높일 수 있기 때문에 본체(210)가 랙하우징(137)에 조립시 끼이는 형상을 방지할 수 있다.
탄성링(220)의 일측은 대경부(212)와 소경부(214) 사이의 단턱에 지지되므로 그 방향으로는 밀리지 않지만, 타측은 탄성링(220)을 지지하는 부재가 없기 때문에 랙바(140)의 직선 이동에 따라 탄성링(220)이 위치를 이탈할 수 있다.
이를 방지하기 위해 랙부시(200)의 소경부 단부에는 스토퍼(218)가 마련된다. 스토퍼는 소경부(214)의 외주면에 돌출 마련되며 그 높이는 대경부(212)와 동일하게 마련될 수 있다. 또한, 스토퍼(218)는 소경부(214)의 외주면 전체에 설치될 수 있으나, 제조가 용이하도록 제2슬릿(215)으로 구획된 영역 중 일부에 복수개를 이격 설치할 수 있다. 스토퍼(218)의 재질은 랙부시(200)와 동일한 재질로 마련되며, 본 실시 예에서는 스토퍼(218)가 랙부시(200)의 제조 시 후공정으로 본딩되는 것을 예시하였으나 랙부시 본체(210)와 일체로 마련될 수도 있다.
탄성링(220)은 대경부(212)와 스토퍼(218)에 의해 양측에서 위치가 지지되기 때문에 축방향 이탈이 효과적으로 방지되며, 나아가 랙부시(200)에 대해 회전가능하기 때문에 자유도 및 유연성이 우수하다.
상술한 바와 같은 마련되는 랙부시는 외주면이 결합되는 랙하우징과, 내주면이 지지되어 랙하우징을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바 등과 구성되어 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 구성한다.
110..조향휠 137..랙하우징
140..랙바 200..랙부시
210..본체 212..대경부
214..소경부 213..제1슬릿
215..제2슬릿 218..스토퍼
220..탄성링 222..외경그루브

Claims (5)

  1. 외주면은 랙하우징의 내측에 결합되고 내주면은 랙바가 결합되는 중공관 형상으로, 외주면에 단차지게 마련되는 대경부 및 소경부와, 상기 대경부의 단부로부터 축방향으로 절개 마련되는 복수의 제1슬릿과, 상기 소경부의 단부로부터 축방향으로 절개되며 상기 제1슬릿과 교호로 배치되는 제2슬릿이 마련되어 있는 본체;와
    상기 소경부의 외주면에 결합되는 환형의 탄성링;과
    상기 소경부의 단부에 마련되어 상기 대경부와 함께 탄성링의 축방향 이탈을 방지하는 스토퍼;를 포함하는 랙부시.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스토퍼는 소경부의 원주상에 복수개가 이격 형성되는 랙부시.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스토퍼는 본체와 일체로 마련되는 랙부시.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성링은 외주면의 중심부에 반경방향으로 오목하게 마련되는 외경그루브를 포함하는 랙부시.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 의해 마련되는 랙부시;
    상기 랙부시가 내측에 결합되는 랙하우징; 및
    피니언과 치합되고 상기 랙부시의 내주면에 지지되어 상기 랙하우징을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바;를 포함하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치.


KR1020130018317A 2013-02-20 2013-02-20 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치 KR20140104301A (ko)

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JP2016142372A (ja) * 2015-02-03 2016-08-08 オイレス工業株式会社 滑り軸受

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