KR20170047919A - 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 벨트 및 스프링을 이용하여 랙바와 피니언 기어의 백래시를 용이하게 방지할 수 있도록 한 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 벨트 및 스프링 등을 이용하여 랙바를 스티어링 기어에 밀착시킬 수 있도록 함으로써, 랙바와 피니언기어인 스티어링 기어의 백래시 및 그에 따른 래틀 소음 등을 용이하게 방지할 수 있는 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치{DEVICE FOR SUPPORTING RACK FOR STEERING OF VEHICLE}
본 발명은 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 벨트 및 스프링을 이용하여 랙바와 피니언 기어의 백래시 현상을 용이하게 방지할 수 있도록 한 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 파워스티어링 장치는 스티어링 휠의 각회전 조작력 경감을 위한 장치로서, 유압을 이용한 파워스티어링(Power Steering) 방식이 지속적으로 사용되고 있고, 최근에는 주행속도에 따른 조타력을 변화시키기 위해 전동식 파워스티어링 장치(MDPS: motor driven power steering)가 탑재되고 있다.
첨부한 도 1을 참조하면, 상기 파워스티어링 장치의 조향을 위한 기어박스는 스티어링 휠과 연결되는 피니언 타입의 스티어링 기어(10)와, 스티어링 기어와 치합되어 조향시 좌우로 이동하는 랙바(12)와, 스티어링 기어(10)와 랙바(12) 간의 치합 상태를 유지시키기 위하여 랙바(12)의 이면에 서포트 가능하게 장착되는 서포트 요크(14)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 스티어링 기어(10)는 스티어링 하우징(20)내에 베어링을 매개로 회전 가능하게 장착되고, 상기 서포트 요크(14)는 스티어링 하우징(20)의 하부에 형성된 장착구(22)내에 장착된다.
또한, 상기 서포트 요크(14)의 외경면에는 2개 이상의 제1오링(15)이 장착되고, 그 배면에는 1개 이상의 제2오링(16)이 장착된다.
따라서, 상기 스티어링 하우징(20)의 장착구(22)내에 제1 및 제2오링(15,16)이 장착된 서포트 요크(14)가 삽입되고, 뒤따라서 서포트 요크(14)를 스티어링 기어(10)쪽으로 가압해주는 스프링(17)을 사이에 두고 요크 플러그(18)가 체결됨으로써, 서포트 요크(14)의 조립이 완료된다.
이러한 종래의 서포트 요크 조립 구성 중, 상기 제1오링(15) 및 제2오링(16)은 서포트 요크(14)의 반경방향 래틀(rattle) 소음을 완충시키는 역할을 하고, 상기 스프링(17)은 서포트 요크(14)를 랙바(12)에 대하여 가압하는 동시에 길이방향 충격을 완충시키는 역할을 한다.
그러나, 종래의 서포트 요크 조립 구조는 다음과 같은 문제점이 있다.
스티어링 기어박스를 구성하는 랙바와 피니언기어인 스티어링 기어는 구조상 기어치의 마모로 인해 필연적으로 백래쉬 현상이 발생된다.
상기 백래쉬는 기어간 치합율 저하 및 치간 갭을 발생시켜 운전자가 조타를 했을 때 소음을 발생시키는 원인이 되고 있다.
상기 스티어링 기어에는 서포트 요크라는 구조물을 적용하여 이 기어의 백래쉬를 방지하고 있지만, 험로 주행시 휠로부터 전달되는 연속된 입력 하중은 랙바의 비정상적인 비틀림과 움직임을 야기시켜 서포트 요크의 변위를 일으키게 한다.
이에, 상기 서포트 요크는 스티어링 하우징 및 요크 플러그와 접촉하게 되어 노이즈가 발생시키는 바, 이를 흔히 말하는 래틀 소음이라 한다.
상기 래틀 소음을 저감시키기 위한 종래의 방안으로 랙-P부쉬를 적용하거나, 서포트 요크의 재질 변경 등이 있지만, 근본적으로 래틀 소음 발생을 완전히 차단하지 못하는 단점이 있다.
이와 같이, 종래의 스티어링 기어박스는 랙바와 서포트 요크의 움직임에 따른 래틀 소음이 발생하는 문제점이 있고, 또한 랙바의 변위 발생시 지오메트리 좌우차로 인하여 핸들링 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 벨트 및 스프링 등을 이용하여 랙바를 스티어링 기어에 밀착시킬 수 있도록 함으로써, 랙바와 피니언 기어인 스티어링 기어의 백래시 및 그에 따른 래틀 소음 등을 용이하게 방지할 수 있는 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 스티어링 휠과 연결되는 스티어링 기어와, 스티어링 기어와 치합되어 조향시 좌우로 이동하는 랙바와, 스티어링 기어 및 랙바가 내설되는 스티어링 하우징을 포함하는 자동차용 파워 스티어링 장치의 기어 백래쉬 방지 장치에 있어서, 상기 랙바에 벨트 장력을 이용하여 랙바를 스티어링 기어쪽으로 가압하는 벨트 조립체를 연결하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따른 상기 벨트 조립체는: 스티어링 하우징의 장착구내에 압축 가능하게 내설되는 스프링과; 스프링의 이면에 탄성 지지 가능하게 밀착되는 벨트 고정체와; 랙바를 일정 장력으로 휘감아서 스티어링 기어쪽으로 밀착시키면서 벨트 고정체에 고정되는 벨트; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 벨트의 내표면에는 랙바와의 슬라이드 접촉을 위한 윤활 시트가 부착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 벨트 고정체는 스프링의 이면에 탄성 지지되는 지지링과, 지지링의 이면에 고정되어 벨트를 고정시키는 벨트핀으로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 지지링의 이면에는 벨트핀이 삽입 고정되는 고정홈이 더 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 랙바의 비틀림이나 이상거동이 발생하더라도, 항상 벨트의 장력에 의하여 랙바가 스티어링 기어쪽으로 밀착되는 상태가 되도록 함으로써, 백래쉬 현상 및 래틀 소음 등을 방지할 수 있다.
둘째, 소음 발생의 원인이 되는 기존 부품(서포트 요크)을 삭제함으로써, 근본적으로 래틀 소음 문제를 해결할 수 있고, 래틀 소음에 따른 A/S 비용을 절감할 수 있다.
셋째, 기존 부품(서포트 요크, 랙-P부쉬 등)과 달리 벨트라는 경량소재로 대체하여, 중량절감 효과도 기대할 수 있다.
도 1은 종래의 스티어링 장치의 랙 서포트 장치를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치를 도시한 외관 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치를 도시한 횡단면도,
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치를 도시한 종단면도,
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치를 구성하는 벨트에 윤활시트가 부착된 것을 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치를 구성하는 지지링과 벨트핀을 도시한 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치를 도시한 외관 사시도이고, 도 3 및 도 4는 단면도이다.
도 2 내지 도 4에서, 도면부호 20은 스티어링 장치의 조향을 위한 스티어링 기어 및 랙바 등이 내설되는 스티어링 하우징을 지시한다.
상기 스티어링 하우징(20)의 내부에는 스티어링 휠과 연결되는 스티어링 기어(10)와, 스티어링 기어(10)와 치합되어 조향시 좌우로 이동하는 랙바(12)가 내설된다.
또한, 상기 스티어링 하우징(20)에는 벨트 조립체(30)를 조립하기 위한 장착구(22)가 관통 형성된다.
좀 더 상세하게는, 상기 장착구(22)는 스티어링 기어(10)의 양쪽 주변 위치에 해당하는 스티어링 하우징(20)에 관통 형성되고, 장착구(22)의 내경면에는 스프링(17)의 전단부가 압축 가능하게 지지되는 지지턱(24)이 형성된다.
본 발명에 따르면, 상기 랙바(12)에 벨트 조립체(30)가 연결되는 바, 이 벨트 조립체(30)는 벨트 장력 및 스프링의 탄성력 등을 이용하여 랙바(12)를 스티어링 기어(10)쪽으로 가압하는 역할을 한다.
상기 벨트 조립체(30)는 스티어링 하우징(20)의 장착구(22)내에 삽입되어 지지턱(24)에 압축 가능하게 지지되는 스프링(17)과, 이 스프링(17)의 이면에 탄성 지지 가능하게 밀착되는 벨트 고정체(34)와, 랙바(12)를 일정 장력으로 휘감아서 스티어링 기어(10)쪽으로 밀착시키면서 벨트 고정체(34)에 고정되는 벨트(32)로 구성된다.
이때, 상기 벨트 고정체(34)는 도 6에서 보듯이 스프링(17)의 이면에 탄성 지지되는 원형의 지지링(36)과, 이 지지링(36)의 이면에 고정되어 벨트(32)를 고정시키는 벨트핀(38)으로 구성되며, 지지링(36)의 이면에는 벨트핀(38)이 삽입 고정되는 고정홈(39)이 형성된다.
따라서, 상기 벨트(32)의 전단부를 랙바(12)에 휘감은 상태에서 벨트(32)의 후단부를 벨트핀(38)에 걸어줌으로써, 벨트(32)의 장력에 의하여 지지링(36)이 스프링(17)을 압축시키는 상태가 되고, 이와 동시에 벨트(32)의 장력에 의하여 랙바(12)가 스티어링 기어(10)쪽으로 가압되며 밀착되는 상태가 된다.
한편, 상기 벨트(32)가 랙바(12)를 당길 때, 상호 간의 접촉면에서 마찰이 발생할 수 있으므로, 도 5에서 보듯이 랙바(12)를 휘감은 벨트(32)의 내표면에 랙바(12)와의 원활한 슬라이드 접촉을 위하여 윤활 시트(33)가 부착된다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 스티어링 장치의 랙 서포트 장치에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
상기와 같이, 벨트(32)의 전단부가 랙바(12)를 휘감은 상태에서 벨트(32)의 후단부가 벨트핀(38)에 고정된 상태가 되면, 벨트(32)의 장력에 의하여 지지링(36)이 스프링(17)을 압축시키는 상태가 되고, 이와 동시에 벨트(32)의 장력에 의하여 랙바(12)가 스티어링 기어(10)쪽으로 가압되며 밀착되는 상태가 된다.
따라서, 도 3에서 보듯이 차량 외부로부터 반복적인 외부력이 랙바로 입력되는 단계(①)와, 외부력에 의하여 랙바(12)가 비틀림이나 이상 거동하며 유동되는 단계(②)와, 랙바(12)의 유동에 따라 랙바(12)와 스티어링 기어(10)의 치합면에서 백래쉬가 발생하는 단계(③)가 진행되더라도, 벨트(32)의 장력에 의하여 랙바(12)가 스티어링 기어(10)쪽으로 가압되며 밀착되는 상태이므로 백래쉬가 발생되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
이때, 상기 스프링(17)은 압축된 상태에서 지지링(36)에 탄성복원력을 제공하는 바, 이 탄성복원력에 의하여 지지링(36)이 벨트(32)를 장력 유지방향으로 당기는 역할을 하게 되어, 랙바(12)를 스티어링 기어(10)쪽으로 밀착시키는 벨트(32) 장력이 유지될 수 있다.
또한, 기존에 래틀소음의 원인이 되던 부품(서포트 요크)을 삭제함으로써, 근본적으로 래틀 소음 문제를 해결할 수 있고, 기존 부품(서포트 요크, 랙-P부쉬 등)과 달리 벨트라는 경량소재로 대체하여 중량절감 효과도 기대할 수 있다.
10 : 스티어링 기어
12 : 랙바
14 : 서포트 요크
15 : 제1오링
16 : 제2오일
17 : 스프링
18 : 요크 플러그
20 : 스티어링 하우징
22 : 장착구
24 : 지지턱
30 : 벨트 조립체
32 : 벨트
33 : 윤활 시트
34 : 벨트 고정체
36 : 지지링
38 : 벨트핀
39 : 고정홈

Claims (6)

  1. 스티어링 휠과 연결되는 스티어링 기어와, 스티어링 기어와 치합되어 조향시 좌우로 이동하는 랙바와, 스티어링 기어 및 랙바가 내설되는 스티어링 하우징을 포함하는 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치에 있어서,
    상기 랙바에 벨트 장력을 이용하여 랙바를 스티어링 기어쪽으로 가압하는 벨트 조립체를 연결하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 벨트 조립체는:
    스티어링 하우징의 장착구내에 압축 가능하게 내설되는 스프링과;
    스프링의 이면에 탄성 지지 가능하게 밀착되는 벨트 고정체와;
    랙바를 일정 장력으로 휘감아서 스티어링 기어쪽으로 밀착시키면서 벨트 고정체에 고정되는 벨트;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 벨트의 내표면에는 랙바와의 슬라이드 접촉을 위한 윤활 시트가 부착된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 벨트 고정체는 스프링의 이면에 탄성 지지되는 지지링과, 지지링의 이면에 고정되어 벨트를 고정시키는 벨트핀으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 지지링의 이면에는 벨트핀이 삽입 고정되는 고정홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 스티어링 하우징의 장착구내에는 스프링의 전단부가 압축 가능하게 지지되는 지지턱이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 장치의 랙 서포트 장치.
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