KR20160015009A - 랙과 피니언 방식의 조향장치 - Google Patents

랙과 피니언 방식의 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랙과 피니언 방식의 조향장치에 관한 것으로서, 하우징부와, 하우징부에 삽입되어 회전되는 피니언부와, 하우징부를 관통하고 피니언부와 치합되어 직선 운동을 하는 랙부와, 하우징부에 내장되고 피니언부를 지지하는 베어링부와, 하우징부에 내장되고 베어링부를 지지하는 플러그부와, 하우징부에 내장되고 플러그부를 지지하는 서포트부를 포함하여, 장시간 사용에 의한 플러그부의 비정상적인 분리를 방지할 수 있다.

Description

랙과 피니언 방식의 조향장치{RACK-PINION TYPE STEERING DEVICE}
본 발명은 랙과 피니언 방식의 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용 중 플러그의 풀림에 의한 베어링의 이탈을 방지하는 랙과 피니언 방식의 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자가 의도하는 바에 따라 임의로 바꿀 때 조작되는 모든 장치들로, 조향 휠을 회전시켜 조향 기어에 그 회전력을 전달함으로써, 차륜의 각도를 바꾸어 차량의 진행 방향을 바꿀 수 있도록 한 것이다.
랙과 피니언을 이용한 조향장치의 기어박스는 조향축으로부터 회전 운동을 입력받으며 외주면에 피니언기어가 형성된 피니언샤프트와, 피니언기어와 치합되는 랙기어가 형성되어 조향축으로부터 입력받은 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 랙바를 구비한다.
또한, 랙과 피니언을 이용한 조향장치의 기어박스는 피니언샤프트를 둘러싸는 하우징, 하우징의 내부에서 피니언샤프트의 외주면 일부를 감싸도록 설치되어 피니언샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링, 일측이 피니언샤프트의 외주면에 안착되고 타측이 베어링의 상면에 안착되어 압입됨으로써 베어링을 지지하는 체결링, 하우징의 상측 내주면에 결합되되 베어링의 상부에 설치되며 피니언샤프트가 관통되는 탑플러그 및 피니언샤프트의 외주면 일부를 감싸도록 탑플러그의 상측 내주면에 삽입되는 더스트씰 등을 포함하여 구성된다.
이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 랙과 피니언을 이용한 조향장치의 기어박스는 내구 및 진동에 의해 하우징의 내주면에 결합된 탑플러그의 풀림 현상이 일어나게 되고, 이에 따라 유격이 발생하게 되어 소음이 야기되며, 심한 경우에는 고장 및 파손이 초래되는 문제점이 있었다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2008-0058649호(2008.06.26 공개, 발명의 명칭 : 랙-피니언 타입의 조향장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 플러그의 풀림에 의한 베어링의 이탈을 방지하는 랙과 피니언 방식의 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치는: 하우징부; 상기 하우징부에 삽입되어 회전되는 피니언부; 상기 하우징부를 관통하고 상기 피니언부와 치합되어 직선 운동을 하는 랙부; 상기 하우징부에 내장되고, 상기 피니언부를 지지하는 베어링부; 상기 하우징부에 내장되고, 상기 베어링부를 지지하는 플러그부; 및 상기 하우징부에 내장되고, 상기 플러그부를 지지하는 서포트부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징부는: 상기 랙부가 관통되고, 내측에 걸림턱이 형성되며, 일측에 개구홀부가 형성되는 랙하우징부; 및 상기 피니언부가 관통되고, 상기 개구홀부에 삽입되어 상기 랙하우징부의 내측에 결합되는 조립관이 형성되는 피니언하우징부를 포함하고, 상기 조립관에 상기 베어링부가 내장되며, 상기 조립관에서 내측으로 돌출되는 조립돌기가 상기 베어링의 일측 이동을 제한하는 것을 특징으로 한다.
상기 플러그부는: 상기 조립관의 내측에 나사 결합되고, 상기 피니언부가 관통되는 플러그체결부; 및 상기 플러그체결부의 외측으로 연장되고, 상기 조립관의 외측단부에 걸리는 플러그걸림부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 플러그부는: 상기 플러그걸림부에 부착되고, 상기 조립관의 외측단부와 상기 플러그걸림부의 접촉을 차단하는 연성재질의 플러그패드부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 서포트부는: 상기 걸림턱에 안착되고, 상기 플러그걸림부를 탄성 지지하는 스프링인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치는 서포트부가 플러그부를 지지하여 플러그부의 분리 및 이로 인한 베어링부의 장착 불량을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치는 서포트부가 플러그부를 탄성 지지함으로써, 이들간의 조립을 위한 공차 설계를 생략할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치에서 하우징부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치에서 하우징부에 내장되는 베어링부가 지지되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치에서 하우징부를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치에서 하우징부에 내장되는 베어링부가 지지되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치(1)는 하우징부(10)와, 피니언부(20)와, 랙부(30)와, 베어링부(40)와, 플러그부(50)와, 서포트부(60)를 포함한다.
하우징부(10)는 차체에 장착되고, 하우징부(10)의 내부에는 랙과 피니언 기어간의 결합이 이루어진다. 일 예로, 하우징부(10)는 기어박스가 될 수 있다.
피니언부(20)는 하우징부(10)에 삽입되어 회전된다. 피니언부(20)는 미도시한 조향축으로부터 회전운동을 입력받는다.
랙부(30)는 하우징부(10)를 관통하고, 피니언부(20)와 치합되어 직선 운동을 한다. 일 예로, 피니언부(20)의 피니언기어와 랙부(30)의 랙기어가 맞물리며, 피니언부(20)의 회전 운동은 랙부(30)에 의해 직선 운동으로 변환될 수 있다. 랙부(30)가 직선 운동되어 이동되면, 차량의 조향이 실시될 수 있다.
베어링부(40)는 하우징부(10)에 내장되고, 피니언부(20)를 지지한다. 일 예로, 피니언부(20)는 링 형상을 갖는 베어링부(40)를 관통하고, 베어링부(40)는 하우징부(10)에 장착된 상태로 피니언부(20)의 회전 운동을 지지할 수 있다.
플러그부(50)는 하우징부(10)에 내장되어 베어링부(40)를 지지하고, 서포트부(60)는 하우징부(10)에 내장되어 플러그부(50)를 지지한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하우징부(10)는 랙하우징부(11)와, 피니언하우징부(12)를 포함한다.
랙하우징부(11)에는 랙부(30)과 관통되고, 랙하우징부(11)의 내측에는 걸림턱(111)이 형성된다. 랙하우징부(11)의 일측에는 개구홀부(112)가 형성되고, 피니언부(10)는 개구홀부(112)를 통해 랙하우징부(11)에 삽입된다. 일 예로, 랙하우징부(11)에는 피니언부(10)의 단부를 지지하는 피니언지지부(113)가 장착될 수 있다. 그리고, 랙하우징부(11)에는 랙부(30)와 피니언부(20)의 치합상태가 유지되도록 랙부(30)를 탄성 지지하는 랙지지부(114)가 내장될 수 있다.
피니언하우징부(12)에는 피니언부(20)가 관통된다. 피니언하우징부(12)에 형성되는 조립관(121)은 개구홀부(112)에 삽입되어 랙하우징부(11)의 내측에 결합된다. 일 예로, 조립관(121)은 랙하우징부(11)의 내측에 압입될 수 있으며, 조립관(121)과 랙하우징부(11) 사이에는 이물질 유입 방지를 위해 실링 처리될 수 있다.
조립관(121)의 내측으로 조립돌기(122)가 돌출되도록 형성되고, 조립관(121)에 삽입되는 베어링부(40)는 조립돌기(122)에 의해 일측 이동이 제한된다. 일 예로, 조립관(121)의 상부에 조립돌기(122)가 형성되고, 조립관(121)의 하부를 통해 삽입되는 베어링부(40)는 조립돌기(122)에 걸려 이탈되지 않을 수 있다. 그 외, 피니언부(20)에 형성되는 피니언턱(21)은 조립돌기(122)에 걸려 삽입길이가 제한될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플러그부(50)는 플러그체결부(51)와 플러그걸림부(52)를 포함한다. 플러그체결부(51)는 중앙부가 중공된 원통 형상을 하여 피니언부(20)가 관통된다. 플러그체결부(51)는 외측면에 나사산이 형성되어 조립관(121)의 내측면과 나사 결합된다. 플러그걸림부(52)는 플러그체결부(51)의 외측으로 연장되어 조립관(121)의 외측단부에 걸린다. 일 예로, 조립관(121)의 하단부로 베어링부(40)를 삽입한 후, 플러그부(50)를 조립관(121)에 조립하여 베어링부(40)를 지지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 플러그부(50)는 플러그패드부(53)를 더 포함할 수 있다. 플러그패드부(53)는 연성재질로 성형되어 플러그걸림부(52)에 부착되고, 조립관(121)의 외측단부와 플러그걸림부(52)간의 직접 접촉에 의한 소음 및 잦은 접촉에 의한 부품간의 마모 등을 방지할 수 있다. 일 예로, 플러그패드부(53)는 플러그걸림부(52)의 상측면에 부착되고, 플러그체결부(51)가 조립관(121)에 나사 조립될 때, 플러그걸림부(52)의 상측면과 조립관(121)의 하단면과의 접촉에 의한 부품 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 서포트부(60)는 걸림턱(111)에 안착되고, 플러그걸림부(52)를 탄성 지지한다. 일 예로, 서포트부(60)는 판스프링 또는 코일스프링 형상을 하고, 플러그걸림부(52)를 탄성 지지하여, 플러그걸림부(52)가 조립관(121)에서 풀림 해제되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.
피니언부(20)가 피니언하우징부(12)를 관통한 상태에서, 피니언하우징부(12)의 조립관(121)에 베어링부(40)를 삽입하여 피니언부(20)를 지지한다. 그리고, 플러그부(50)를 조립관(121)에 나사 조립하여 플러그부(50)가 베어링부(40)를 지지한다.
랙부(30)가 관통되는 랙하우징부(11)에는 걸림턱(111)이 형성되고, 걸림턱(111)에는 서포트부(60)를 안착시키며, 조립관(121)을 개구홀부(112)에 삽입시켜 랙하우징부(11)와 피니언하우징부(12)를 결합한다.
랙하우징부(11)와 피니언하우징부(12)를 결합하면, 피니언부(20)와 랙부(30)가 치합되고, 서포트부(60)는 플러그부(50)를 탄성 지지한다. 즉, 랙하우징부(11)와 피니언하우징부(12)의 결합시, 플러그부(50)에 가압되어 서포트부(60)가 수축될 수 있으며, 수축된 서포트부(60)는 플러그부(50)를 탄성 지지하는 상태를 유지할 수 있다. 이때, 서포트부(60)가 수축됨으로써, 랙하우징부(11)와 피니언하우징부(12)의 조립 과정에서 서포트부(60)와 플러그부(50)간의 조립공차에 의한 설계를 생략할 수 있다.
서포트부(60)가 플러그부(50)를 지지함에 따라, 장기간 사용에 의한 플러그부(50)의 풀림을 서포트부(60)가 억제함으로써, 플러그부(50)의 풀림에 의한 베어링부(40)의 위치 변동에 의한 손상을 방지할 수 있다.
한편, 랙부(30)는 피니언부(20)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하여 차량의 조향, 즉 바퀴의 회전각을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치(1)는 서포트부(60)가 플러그부(50)를 지지하여 플러그부(50)의 분리 및 이로 인한 베어링부(40)의 장착 불량을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언 방식의 조향장치(1)는 서포트부(60)가 플러그부(50)를 탄성 지지함으로써, 이들간의 조립을 위한 공차 설계를 생략할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 하우징부 11 : 랙하우징부
12 : 피니언하우징부 20 : 피니언부
30 : 랙부 40 : 베어링부
50 : 플러그부 51 : 플러그체결부
52 : 플러그걸림부 53 : 플러그패드부
60 : 서포트부 111 : 걸림턱
112 : 개구홀부 113 : 피니언지지부
114 : 랙지지부 121 : 조립관
122 : 조립돌기

Claims (5)

  1. 하우징부;
    상기 하우징부에 삽입되어 회전되는 피니언부;
    상기 하우징부를 관통하고 상기 피니언부와 치합되어 직선 운동을 하는 랙부;
    상기 하우징부에 내장되고, 상기 피니언부를 지지하는 베어링부;
    상기 하우징부에 내장되고, 상기 베어링부를 지지하는 플러그부; 및
    상기 하우징부에 내장되고, 상기 플러그부를 지지하는 서포트부를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙과 피니언 방식의 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 하우징부는
    상기 랙부가 관통되고, 내측에 걸림턱이 형성되며, 일측에 개구홀부가 형성되는 랙하우징부; 및
    상기 피니언부가 관통되고, 상기 개구홀부에 삽입되어 상기 랙하우징부의 내측에 결합되는 조립관이 형성되는 피니언하우징부를 포함하고,
    상기 조립관에 상기 베어링부가 내장되며, 상기 조립관에서 내측으로 돌출되는 조립돌기가 상기 베어링의 일측 이동을 제한하는 것을 특징으로 하는 랙과 피니언 방식의 조향장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 플러그부는
    상기 조립관의 내측에 나사 결합되고, 상기 피니언부가 관통되는 플러그체결부; 및
    상기 플러그체결부의 외측으로 연장되고, 상기 조립관의 외측단부에 걸리는 플러그걸림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙과 피니언 방식의 조향장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 플러그부는
    상기 플러그걸림부에 부착되고, 상기 조립관의 외측단부와 상기 플러그걸림부의 접촉을 차단하는 연성재질의 플러그패드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 랙과 피니언 방식의 조향장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 서포트부는
    상기 걸림턱에 안착되고, 상기 플러그걸림부를 탄성 지지하는 스프링인 것을 특징으로 하는 랙과 피니언 방식의 조향장치.
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