KR20170058414A - 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템 - Google Patents

자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템 Download PDF

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KR20170058414A
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Abstract

본 발명은, 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)으로서, 종방향 축(X)을 구비하는 랙(20), 랙(20)이 그 내부에서 축 방향 변위에 대해 안내되는 랙 하우징(30), 및 랙 하우징(30) 내에 수용되는, 랙(20)을 위한 적어도 하나의 정지 단부 댐핑 조립체(32)를 구비하고, 정지 단부 댐핑 조립체(32)는, 정지 단부를 댐핑하기 위한 압축체(34) 및 축 방향으로 변위가 제한되도록 랙 하우징(30)에 장착되는 정지 부재(36)를 포함하고, 정지 부재(36)는, 제1 축 방향(38)으로 압축체(34)에 의해 적어도 부분적으로 랙 하우징(30)의 제1 지지 표면(40)에 대해 의지하며 그리고 반대편 제2 축 방향(42)으로 랙 하우징(30)의 제1 지지 표면(44)에 대해 의지하는 것인, 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템에 관한 것이다.

Description

자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템{RACK-AND-PINION STEERING SYSTEM FOR MOTOR VEHICLES}
본 발명은, 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템으로서, 종방향 축을 구비하는 랙, 랙이 그 내부에서 축 방향 변위에 대해 안내되는 랙 하우징, 및 랙 하우징 내에 수용되는, 랙을 위한 적어도 하나의 정지 단부 댐핑 조립체를 포함하고, 정지 단부 댐핑 조립체는, 정지 단부를 댐핑하기 위한 압축체 및 축 방향으로 변위가 제한되도록 랙 하우징에 장착되는 정지 부재를 포함하며, 정지 부재는, 제1 축 방향으로 압축체에 의해 적어도 부분적으로 랙 하우징의 제1 지지 표면에 대해 의지하는 것인, 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템에 관한 것이다.
그러한 랙-앤-피니언 조향 시스템은, 예를 들어, 일반적인 문헌 DE 10 2009 019 890 A1로부터 공지된다. 여기에서, 정지 단부 댐핑 조립체는, 적어도 하나의 정지 링 및 적어도 하나의 탄성 압축체를 포함하며 그리고 적은 노력으로 랙-앤-피니언 조향 시스템의 랙 하우징 내에 장착될 수 있다.
본 발명의 목적은, 특히 단순한 구조로 설계되며 그리고 랙-앤-피니언 조향 시스템의 작동 시 특히 낮은 마모에 종속되는, 정지 단부 댐핑 조립체를 구비하는 랙-앤-피니언 조향 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은, 정지 부재가 반대편 제2 축 방향으로 랙 하우징의 제2 지지 표면에 대해 의지하는 것인, 초기에 언급된 유형의 랙-앤-피니언 조향 시스템에 의해 달성된다. 랙 하우징의 대향하는 2개의 지지 표면 사이에서 축 방향으로 변위가 제한되도록 장착됨에 의해, 정지 부재는, 정지 단부 댐핑 조립체의 최대 댐핑 범위를 한정하며, 그리고 부가적으로, 정지 단부 댐핑 조립체가 랙 하우징 내에 신뢰할 수 있게 체결되는 것을 보장한다. 이러한 방식으로, 정지 부재는, 소수의 구성 부품을 수반하는, 특히 단순한 설계의 정지 단부 댐핑 조립체를 제공한다.
바람직하게, 정지 부재는, 랙-앤-피니언 조향 시스템의 축 방향 정지 단부 위치에서, 자체의 전방 면 상에서, 랙 또는, 랙과 확고하게 연결되는 부품과 접촉하는, 접촉 링이다. 결과적으로, 정지 단부 댐핑 조립체를 위한 체결 기능 및 랙을 위한 정지 기능이, 하나의 단일 구성요소 내에 유리한 방식으로 조합된다.
랙-앤-피니언 조향 시스템의 일 실시예에서, 정지 부재는, 멈춤 요소들(detent elements)을 포함하며 그리고 랙 하우징과 멈춤 연결(detent connection)을 생성한다. 이는, 랙 하우징에 대한 또는 랙 하우징 내에서의, 정지 단부 댐핑 조립체의 간단하고 신뢰할 수 있는 장착을 제공한다.
이러한 실시예에서, 랙 하우징은 바람직하게, 랙을 수용하기 위한 원통형 개구를 구비하고, 개구는, 개구 내부에 형성되는, 정지 부재의 멈춤 요소들이 그 내부로 연장되는, 적어도 하나의 반경 방향 리세스를 구비한다. 랙 하우징의 원통형 개구 내의 그러한 반경 방향 리세스는, 생산 공학의 측면에서 적은 노력으로 구현될 수 있으며, 따라서 정지 단부 댐핑 조립체의 체결이, 하우징 측면 상에서 또한 적은 노력으로 구현될 수 있다.
이 경우에, 랙 하우징의 원통형 개구 내의 반경 방향 리세스가 원형 홈으로서 형성되고, 이러한 홈의 홈 측면(groove flank)이 제2 지지 표면을 구성하는 경우, 특히 바람직하다. 원형 홈은, 생산 공학의 측면에서 적은 노력으로 원통형 개구 내에 생성될 수 있으며 그리고 정지 부재의 그리고 그에 따라 정지 단부 댐핑 조립체의 신뢰할 수 있는 축 방향 체결을 허용한다.
랙-앤-피니언 조향 시스템의 다른 실시예에서, 장착된 상태에서의 정지 부재의 축 방향 변위가, 랙 하우징의 제1 지지 표면 및 제2 지지 표면에 의해 제한되고, 정지 부재는, 자체의 제1 축 방향 단부 위치에서 제1 지지 표면에 대해 그리고 자체의 반대편 제2 축 방향 단부 위치에서 제2 지지 표면에 대해 의지한다.
바람직하게, 제1 축 방향 지지 표면 및 제2 축 방향 지지 표면 중 적어도 하나는, 랙의 종방향 축에 실질적으로 수직으로 연장된다. 종방향 축에 수직으로 연장되는 지지 표면들은, 정지 부재 또는 정지 단부 댐핑 조립체의 신뢰할 수 있는 축 방향 체결을 보장하며 그리고, 정지 부재에 의해 축 방향으로 그 위에 작용될 때, 반경 방향으로 정지 부재 상에 임의의 바람직하지 않은 응력을 생성하지 않는다.
랙 하우징 내에 장착되는 정지 부재는 바람직하게, 압축체에 의해 제2 지지 표면에 대해 축 방향으로 예비 장력을 받는다. 이러한 예비 장력은, 우선 첫째로, 정지 부재의 규정된 축 방향 위치를 보장하며 그리고, 다음으로, 차량의 또는 조향 시스템의 진동의 경우에 지지 표면들 사이에서의 정지 부재의 축 방향 틈새에 의해 생성될 수 있는 임의의 바람직하지 않은 덜컹거리는 소음을 방지한다.
바람직하게, 압축체는, 정지 부재의 전방 면 내의 축 방향 함몰부 내에 수용되며 그리고 정지 부재 너머로 축 방향으로 돌출한다. 특히, 축 방향 함몰부는 원형 홈일 수 있으며 그리고 압축체는 이러한 홈 내에 수용되는 압축 링일 수 있을 것이다. 압축체는, 축 방향 함몰부 내에서 잘 보호되며 그리고 간단한 방식으로 정지 부재에 배치될 수 있다.
바람직하게, 정지 부재는, 보조 지지체로서 구성되며, 그리고 랙의 굽힘을 제한한다. 이는, 정지 부재가, 극도의 굽힘 응력 및 그로부터 야기되는 랙의 변형의 경우에, 랙의 변형을 제한하며 그리고 이러한 방식으로 랙-앤-피니언 조향 시스템에 대한 있을 수 있는 손상을 방지하는, 임시의 측방 랙 베어링을 구성하는 것을 허용한다.
랙-앤-피니언 조향 시스템의 다른 실시예에서, 정지 부재는, 종방향 축에 관해 실질적으로 비-회전식으로 랙 하우징 내부에 고정된다. 랙-앤-피니언 조향 시스템에서, 운전자에 의해 가해지는 조향 토크가, 피니언 및 피니언과 맞물림 상태에 놓이는 랙 톱니를 통해, 자동차의 조향 가능한 차륜들에 전달되며, 랙의 톱니는 더욱 구체적으로 헬리컬 톱니이다. 정지 단부 댐핑 조립체가 랙-앤-피니언 조향 시스템의 정지 단부에서 랙에 의해 가해지는 상당한 비틀림 하중을 받는다는 것이 확인된 바 있다. 이러한 비틀림 하중은, 힘이 피니언으로부터 랙 톱니로 전달될 때, 랙이 자체의 종방향 축을 중심으로 비틀리게 된다는 사실에 기인한다. 랙-앤-피니언 조향 시스템이 정지 단부에 도달했으며 그리고 운전자가 정지 단부를 향해 조향 토크를 계속해서 가할 때, 피니언과 랙 톱니 사이의 접촉력은 강하게 증가하며, 따라서 최대 약 5°의 비틀림 및 약 30 내지 40 Nm의 비틀림 모멘트가 정지 단부 댐핑 조립체 내에 발생할 수 있다. 랙-앤-피니언 조향 시스템의 정지 단부에서의 이러한 비틀림 응력은, 압축체의 마모에 결정적으로 기여할 것이며 그리고 압축체의 가용 수명을 상당히 감소시킬 것이다. 그러나, 정지 부재가, 회전이 랙 하우징 내부에서 원주 방향으로 방지되도록, 장착되기 때문에, 상대적으로 강한 정지 부재가, 덜 강한 압축체 대신에, 비틀림 응력을 받는 것이 최상이며, 따라서 가용 수명 및 그에 따른 정지 단부 댐핑 조립체의 교체 간격이 연장된다.
바람직하게, 정지 부재는, 특히 폴리아미드로 이루어지는, 플라스틱 링이다. 플라스틱 링들은, 제조하기에 간단하고 저렴하며 그리고, 그의 재료가 적당하게 선택될 때, 이들은, 발생하는 축 방향 충격 하중들 및 비틀림 하중들을 신뢰할 수 있게 그리고 영구적으로 취하여 전달할 수 있도록 하기에 충분히 강하다.
랙-앤-피니언 조향 시스템의 다른 실시예에서, 압축체 및 정지 부재는, 링-형상으로 형성되며 그리고 종방향 축과 동심으로 배열된다.
특히, 이 경우에, 링-형상 정지 부재의 내경은, 링-형상 압축체의 내경보다 더 작을 수 있을 것이다. 이러한 방식으로, 랙 상의 극도의 굽힘 응력의 경우에, 정지 부재가 랙을 보조 지지체를 구성하는 반면, 압축체가, 그의 더 큰 내경으로 인해, 랙과 접촉하지 않는 것이, 적은 노력으로, 보장된다. 이는, 압축체의 바람직하지 않은 마모를 신뢰할 수 있게 방지한다. 정지 부재가 랙을 위해 한정하는 부가적인 지지 표면은 이 경우에, 랙 상의 과도한 굽힘 응력 그리고 결과적인 랙-앤-피니언 조향 시스템에 대한 손상 또는 랙-앤-피니언 조향 시스템의 기능의 장애를 방지한다.
압축체는 바람직하게, 탄성중합체로, 특히 고무 또는 폴리우레탄으로 이루어진다. 이러한 유형의 압축체들은, 제조하기에 간단하고 저렴하며, 그리고 부가적으로, 우수한 그리고 실질적으로 일정한 댐핑 특성을 영구적으로 나타낸다.
랙-앤-피니언 조향 시스템의 다른 실시예에서, 압축체는, 마찰 연결, 접착제 접합 및 멈춤 연결 중 적어도 하나에 의해, 정지 부재와 연결된다. 이러한 다양한 형태의 연결들은, 개별적으로 또는 조합으로, 압축체를 정지 부재에 억류식으로 고정하기 위한 간단하고 저렴한 옵션들을 구성한다.
본 발명의 추가적인 특징들 및 이점들은, 도면을 참조한 바람직한 실시예들의 뒤따르는 설명으로부터 명백해질 것이다:
- 도 1은, 본 발명에 따른 랙-앤-피니언 조향 시스템의 개략적 스케치를 도시하고;
- 도 2는, 도 1에 따른 랙-앤-피니언 조향 시스템의 영역 "A"를 상세 단면도로 도시하며;
- 도 3은, 도 2에 따른 랙-앤-피니언 조향 시스템을 위한 정지 단부 댐핑 조립체의 분해 사시도를 도시하고;
- 도 4는, 도 2에 따른 랙-앤-피니언 조향 시스템의 랙 하우징을 장착하기 위한 도 3에 따른 조립된 정지 단부 댐핑 조립체의 사시도를 도시하며;
- 도 5는, 장착된 상태의 도 4의 정지 단부 댐핑 조립체의 세부 단면도를 도시하며; 그리고
- 도 6은, 장착된 상태의 도 4의 정지 단부 댐핑 조립체의 다른 세부 단면도를 도시한다.
도 1은, 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)을 도시한다. 도시된 예시적 실시예에서, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)은, 스티어링 휠(12)이 스티어링 칼럼(14)을 경유하여 피니언(18)에 연결되는, 전자유압식 차량 조향 시스템의 부분이다. 피니언(18)은 랙(20)과 맞물리며, 따라서 랙은, 스티어링 휠(12)에 가해지는 수동 조향력에 의해 작동하게 된다.
볼 스크류(21)에 의해 공지의 방식으로 랙(20)에 전기적 조향 지원력을 가하도록 맞춰지는 전기 모터(16)가 추가로 제공된다. 여기서, 조향 지원력은, 벨트(22) 및 왕복식 볼 너트(23)를 경유하여, 전기 모터(16)에 의해 랙(20)의 나사 형성 부분(25)으로 도입되고, 왕복식 볼 너트(23)는, 4점식 베어링에 의해 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 랙 하우징(30)에서 지지된다.
대안적으로, 조향 지원력은 또한, 상이한 방식으로, 예를 들어 유압 구동 실린더에 의해, 가해질 수 있을 것이다.
랙(20)은, 자체의 축 방향 단부들에서, 타이 로드들(24)에 의해 자동차의 조향 가능한 차륜들(26)에 결합되고, 랙(20)은, 개별적인 볼 조인트에 의해 타이 로드들(24)에 연결된다. 랙(20)을 위한 정지 단부가, 랙(20)과 타이 로드(24) 사이의 연결 영역 "A" 내에서 랙 하우징(30) 상에 형성되고, 최대 조향 잠금이 정지 단부에 의해 한정된다. 정지 단부까지의 조향 이동에서, 높은 기계적 응력들이, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10) 내에 발생한다. 조향 시스템에 대한 손상을 방지하기 위해, 댐핑이 그에 따라 정지 단부의 구역 내에 유용하게 제공된다.
특히 유리한 정지 단부 댐핑 조립체(32)가, 도 1로부터의 영역 "A"를 단면도로 보여주는, 도 2에 도시된다.
도 2에 따르면, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)은, 종방향 축(X)을 구비하는 랙(20), 랙(20)이 그 내부에 2개의 정지 단부 사이에서의 축 방향 변위에 대해 안내되는 랙 하우징(30) 및, 랙 하우징(30) 내에 수용되며 그리고 랙 하우징(30)에 축 방향으로 장착되는, 랙(20)을 위한 적어도 하나의 정지 단부 댐핑 조립체(32)를 포함한다.
정지 단부 댐핑 조립체(32)는, 여기에서, 정지 단부를 댐핑하기 위한 압축체(34) 및, 랙 하우징(30) 내에 정지 단부 댐핑 조립체(32)를 체결하기 위해, 축 방향으로 변위가 제한되도록 랙 하우징(30)에 장착되는 정지 부재(36)를 포함한다. 여기에서, 정지 부재(36)는, 제1 축 방향(38)으로 압축체(34)에 의해 적어도 부분적으로 랙 하우징(30)의 제1 지지 표면(40)에 대해 의지하며 그리고 반대편 제2 축 방향(42)으로 랙 하우징(30)의 제2 지지 표면(44)에 대해 의지한다.
도 3은, 압축체(34) 및 정지 부재(36)가 링-형상이 되도록 형성되며 그리고 종방향 축(X)과 동축으로 배열되는 것을 분명하게 보여주도록, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 정지 단부 댐핑 조립체(32)를 분해 사시도로 도시한다.
정지 단부 댐핑 조립체(32)의 조립된 상태에서, 압축 링의 형태인 압축체(34)는, 정지 부재(36)의 전방 면 내의 원형 홈의 형태인 축 방향 함몰부(46) 내에 수용되며 그리고, 도 2, 도 5 및 도 6에서 확인될 수 있는 바와 같이, 정지 부재(36) 너머로 축 방향으로 돌출한다.
따라서, 링-형상 정지 부재(36)의 내경(d36)은, 링-형상 압축체(34)의 내경(d34)보다 더 작다. 압축체(34)는 따라서, 랙(20)과의 접촉 및 수반되는 바람직하지 않은 마모로부터 보호된다. 정지 부재(36)는, 한편으로, 랙(20)으로부터 가장 작은 반경 방향 거리를 구비하며 그리고, 더욱 구체적으로, 랙(20)의 굽힘을 제한하는 보조 지지체로서 구성된다. 랙(20)이 하중을 받지 않는 상태에 놓일 때, 이러한 보조 지지체는, 랙(20)과 접촉하지 않는 대신, 적어도 0.2 mm의 전체 둘레의 반경 방향 틈새를 구비한다. 원형 틈새로 인해, 보조 지지체는, 부가적인 영구적 베어링 또는 안내체가 아니며, 따라서 랙(20)은, 정적으로 확정적인 형태로 계속해서 장착된다. 보조 지지체의 구역에서의 랙(20)의 굽힘 또는 휨이 이러한 틈새를 초과하는 경우에, 랙(20)은, 정지 부재(36)와 접촉할 것이고, 정지 부재는 이때, 랙(20)의 추가적인 굽힘을 그리고 그에 따라 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)에 대한 있을 수 있는 손상을 크게 방지할 것이다.
본 예시적인 실시예에서, 정지 부재(36)는, 생산 공학의 측면에서 제조하기에 간단하고 저렴한, 플라스틱 링이다. 플라스틱 재료를, 예를 들어 폴리아미드를, 적당하게 선택할 때, 정지 부재(36)는, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 작동 도중에 발생하는 응력들을 신뢰할 수 있게 그리고 영구적으로 취하여 견디기에 충분히 강하다.
압축 링으로서 형성되는 압축체(34)는, 다른 한편, 탄성중합체로, 특히 고무 또는 폴리우레탄으로 제작된다. 정지 부재(36)와 비교하여, 압축체(34)는 그에 따라, 마찰 응력 또는 비틀림 응력에 관한 마모에 대해 상당히 더 마모되기 쉽다. 그러나, 실질적으로 축 방향의 응력의 경우에, 탄성 압축체(34)는 영구적으로, 대체로 일정한 댐핑 특성을 나타낸다.
압축체(34)를 정지 부재(36)에 고정하기 위해, 압축체(34)는, 정지 부재(36)에, 마찰식으로 연결되고 및/또는 접착식으로 접합되며 및/또는 걸림 고정될 수 있을 것이다.
도 2 내지 도 6에 따른 실시예에서, 압축체(34)는 구체적으로, 정지 부재(36)에 장착될 때, 홈으로서 형성되는. 정지 부재(36)의 함몰부(46) 내의 제 자리에 끼워지는, 고무 링이다. 이러한 목적으로, 적어도 하나의 걸림 고정 노즈(latching nose)(미도시)가, 정지 부재(36)의 홈의 에지와 함께 일체형으로 성형될 수 있을 것이다. 이 경우에, 정지 단부 댐핑 조립체(32)의 댐핑 특성은, 예를 들어, 압축체(34)의 재료의 경도 및 단면을 변화시킴에 의해 영향을 받을 수 있다.
대안적인 실시예에서, 압축체(34)는, 단면이 직사각형이며 그리고 마찰 끼워맞춤으로 홈 내에 압착되고 및/또는 홈 내에서 정지 부재(36)와 접착식으로 접합되는, 폴리우레탄 링이다. 이 경우에, 역시, 정지 단부 댐핑 조립체(32)의 댐핑 특성은, 압축체(34)의 재료의 경도 및 단면을 변화시킴에 의해 영향을 받을 수 있다. 더불어, 폴리우레탄 링은, 자체에 제공되는, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 정지 단부의 "더 부드러운" 댐핑을 야기하는, 리세스들을 구비할 수 있을 것이다.
도 2 및 도 3에 따르면, 정지 링의 형태의 정지 부재(36)는, 탄성적으로 변형 가능한 멈춤 요소들(48)을 포함하며 그리고 랙 하우징(30)과 멈춤 연결을 형성한다. 여기서, 멈춤 요소들(48)은, 링-형상 정지 부재(36)의 환형 둘레의 그의 반경 방향 외측면 상에 균일하게 배열되며 그리고 반경 방향 외향으로 돌출한다.
랙 하우징(30)은, 랙(20)을 수용하기 위한 원통형 개구(50)를 구비하고, 개구(50)는, 개구 내부에 형성되는, 정지 부재(36)의 멈춤 요소들(48)이 그 내부로 연장되는, 적어도 하나의 반경 방향 리세스(52)를 구비한다. 생산 비용을 감소시키기 위해, 개구(50) 내의 반경 방향 리세스(52) 더욱 구체적으로, 원형 홈이며, 원형 홈의 홈 측면(54)은 랙 하우징(30)의 제2 지지 표면(44)을 구성한다.
도 4에 따라 조립된 정지 단부 댐핑 조립체(32)를 랙 하우징(30)에 장착하는 과정에서, 멈춤 요소들(48)은, 정지 부재(36)가 랙 하우징(30)의 개구(50)에 삽입될 때, 멈춤 요소들이, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 홈 형상의 리세스(52)에 도달하여, 반경 방향 외향으로 끼워지며 그리고 반경 방향 리세스(52)와 맞물리기 이전에, 초기에 반경 방향 내향으로 변형될 것이다.
도 5는, 정지 단부 댐핑 조립체(32)의 멈춤 요소(48)의 영역 내에서의 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 상세에 관한 단면을 도시하는 반면, 도 6은 멈춤 요소들(48) 외부에서의 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 상세에 관한 상응하는 단면을 도시한다.
도 5를 참조하면, 랙 하우징(30)에 장착되는 정지 부재(36)가 압축체(34)에 의해 제2 지지 표면(44)에 대해 축 방향으로 예비 장력을 받는다는 것이 명백해진다. 이러한 예비 장력은, 정지 단부 댐핑 조립체(32)와 랙 하우징(30) 사이의 축 방향 틈새를 방지하며 그리고, 정지 단부 댐핑 조립체(32)가 항상 랙 하우징(30) 내의 엄격하게 한정된 축 방향 위치를 취하는 것을 보장한다.
종방향 축(X)에 관해, 정지 부재(36)는, 랙 하우징(30) 내부에 실질적으로 비-회전식으로 고정된다. 바람직한 예시적 실시예에서, 정지 부재(36)와 랙 하우징(30) 사이의 이러한 비-회전식 연결은, 축 방향 홈(56)(도 4)이 랙 하우징(30)의 개구(50) 내에 제공되며 그리고 정지 부재(36)가, 반경 방향 외향으로 돌출하고 축 방향으로 연장되며 그리고, 정지 단부 댐핑 조립체(32)가 랙 하우징(30)에 장착될 때, 축 방향 홈(56) 내에 맞물리는, 융기부(58)(도 3)를 포함하는 것에 의해, 구현된다. 결과적으로, 정지 단부 댐핑 조립체(32)가 장착될 때, 정지 부재(36)는, 랙 하우징(30)의 원통형 개구(50) 내에서 축 방향으로 비-회전식으로 안내된다. 멈춤 요소들(48)이 반경 방향 리세스(52) 내로 끼워진 이후에, 정지 부재(36)는 이어서 축 방향으로 변위가 제한되도록 장착되며, 그리고 실질적으로 비-회전식이 되도록 랙 하우징(30)에 또는 랙 하우징(30) 내에 장착된다.
랙 하우징(30)에 대한 정지 부재(36)의 비-회전식 고정은, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 정지 단부에서 랙(20)에 의해 가해지는 비틀림 모멘트가, 비틀림 응력에 대해 마모되기 쉬운 압축체(34)에 의하지 않고, 비교적 강한 정지 부재(36)에 의해 직접적으로 랙 하우징(30)으로 도입되는 것을 보장한다. 압축체(34)는, 최상으로, 축 방향으로 하중을 받게 되며 그리고 여기에서 영구적이고 신뢰할 수 있는 정지 단부 댐핑 제공한다.
랙 하우징(30) 내에 장착되는 정지 부재(36)의 랙 하우징(30)에 관한 축 방향 변위가, 랙 하우징(30)의 제1 지지 표면(40) 및 제2 지지 표면(44)에 의해 제한되고, 정지 부재(36)는 자체의 제1 축 방향 단부 위치(랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 정지 단부)에서 제1 지지 표면(40)에 대해 그리고 (도 2 및 도 5에 도시되는) 자체의 반대편 제2 축 방향 단부 위치에서 제2 지지 표면(44)에 대해 의지한다. 제1 축 방향 지지 표면(40) 및 제2 축 방향 지지 표면(44)은 여기에서, 종방향 축(X)에 실질적으로 수직으로 연장된다. 이러한 방식으로, 정지 단부 댐핑 조립체(32)가 축 방향으로 작용하게 될 때, 정지 단부 댐핑 조립체(32) 내에 임의의 바람직하지 않은 반경 방향 힘을 야기하지 않을 것이라는 것이 보장된다.
도시된 예시적 실시예에서, 정지 부재(36)는, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 축 방향 정지 단부에서, 자체의 전방 면 상에서, 랙(20) 또는, 랙(20)과 확고하게 연결되는, 부품(60)과 접촉하는, 접촉 링이다.
도 2에 따르면, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)은 축 방향 정지 단부 위치 근처에 있다. 랙(20)과 확고하게 연결되는 부품(60)은 이미 정지 단부 댐핑 조립체(32)의 정지 부재(36)와 접촉 상태에 놓이고; 압축체(34)는 그러나, 랙(20) 내의 축 방향 힘에 의한 압축을 아직 받지 않았다. 이는, 압축체(34)의 예비 장력 때문에, 정지 부재(36)가, 구체적으로 정지 부재(36)의 멈춤 요소들(48)이, 랙 하우징(30)의 제2 지지 표면(44)에 대해 여전히 의지한다는 사실로부터 명백하다.
랙(20) 및 랙(20)과 확고하게 연결되는 부품(60), 볼 조인트(28) 및 타이 로드(24)가, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 정지 단부를 향해 축 방향으로 (도 2에 따르면 좌측으로) 더 이동하게 될 때, 이러한 이동은, 정지 부재(36)가, 궁극적으로 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 축 방향 정지 단부 위치에서 최대 정도까지 압축체(34)를 압축했을 때까지 그리고 랙 하우징(30)의 제1 지지 표면(40)에 대해 의지할 때까지, 압축체(34)에 의해 댐핑된다.
랙-앤-피니언 조향 시스템(10)이, (직진 주행 차량에 대응하는) 조향 가능한 차륜들(26)의 중심 위치를 향해 다시 이동하게 되자마자, 탄성 압축체는 다시 확대되며 그리고 다시 정지 부재(36)를, 정지 부재(36)가, 구체적으로 정지 부재(36)의 멈춤 요소들(48)이, 랙 하우징(30)의 제2 지지 표면(44)에 대해 의지하는, 도 2 및 도 5에 따른 자체의 제2 축 방향 단부 위치로 변위시킨다.
차량의 작동시, 설명된 바와 같은 정지 단부 댐핑 조립체(32)는, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 조향 잠금의 경우에 신뢰할 수 있는 댐핑을 보장한다. 부가적으로, 정지 단부 댐핑 조립체(32)는, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 소위 부정확한 사용의 경우에도, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)이, 특히 왕복식 볼 너트(23)의 4점식 베어링 및 볼 스크류(21)가, 손상되는 것을 방지한다. 그러한 부정확한 사용은, 차륜 교환 도중에, 예를 들어, 차량이 들어 올려졌고, 차륜(26) 또는 조향 가능한 차축의 차륜 수용 부분이 갑자기 선회되며, 그리고 그로 인해 축 방향으로 가속되는 랙(20)이, 기계적 정지 단부에서 급격하게 정지될 때, 발생할 수 있을 것이다. 정지 단부에서 발생하는 랙-앤-피니언 조향 시스템(10) 상의 응력은, 전기 모터가, 차륜(26) 또는 차륜 수용 부분이 선회할 때, 수동적으로 구동되며 그리고 이때 자체의 질량 관성 모멘트로 인해 계속해서 회전하는 경향이 있기 때문에, 전기 모터(16)에 의해 더 심해지게 된다. 제안된 정지 단부 댐핑 조립체(32)는 이 경우에, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 기계적 정지 단부에서 랙(20)의 급격한 제동을 방지하며, 그리고 그로 인해 특히 왕복식 볼 너트(23)의 4점식 베어링 및 볼 스크류(21)를 과도한 응력 및 손상으로부터 보호한다.

Claims (16)

  1. 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템으로서,
    종방향 축(X)을 구비하는 랙(20),
    랙(20)이 그 내부에서 축 방향 변위에 대해 안내되는 랙 하우징(30), 및
    랙 하우징(30) 내에 수용되는, 랙(20)을 위한 적어도 하나의 정지 단부 댐핑 조립체(32)
    를 포함하고,
    정지 단부 댐핑 조립체(32)는, 정지 단부를 댐핑하기 위한 압축체(34) 및 축 방향으로 변위가 제한되도록 랙 하우징(30)에 장착되는 정지 부재(36)를 포함하며, 그리고
    정지 부재(36)는, 제1 축 방향(38)으로 압축체(34)에 의해 적어도 부분적으로 랙 하우징(30)의 제1 지지 표면(40)에 대해 의지하는 것인, 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템에 있어서,
    정지 부재(36)는, 반대편 제2 축 방향(42)으로 랙 하우징(30)의 제1 지지 표면(44)에 대해 의지하는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    정지 부재(36)는, 랙-앤-피니언 조향 시스템(10)의 축 방향 정지 단부 위치에서, 자체의 전방 면 상에서, 랙(20) 또는, 랙(20)과 확고하게 연결되는, 부품(60)과 접촉하는, 접촉 링인 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    정지 부재(36)는 멈춤 요소들(48)을 포함하며 그리고 랙 하우징(30)과의 멈춤 연결을 생성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    랙 하우징(30)은, 랙(20)을 수용하기 위한 원통형 개구(50)를 구비하고, 개구(50)는, 개구 내부에 형성되는, 정지 부재(36)의 멈춤 요소들(48)이 그 내부로 연장되는, 적어도 하나의 반경 방향 리세스(52)를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    랙 하우징(30)의 개구(50) 내의 반경 방향 리세스(52)는, 원형 홈으로서 형성되며, 그리고 상기 홈의 홈 측면(54)은, 제2 지지 표면(44)을 구성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    장착된 상태에서의 정지 부재(36)의 축 방향 변위가, 랙 하우징(30)의 제1 지지 표면(40) 및 제2 지지 표면(44)에 의해 제한되고, 정지 부재(36)는, 자체의 제1 축 방향 단부 위치에서 제1 지지 표면(40)에 대해 그리고 자체의 반대편 제2 축 방향 단부 위치에서 제2 지지 표면(44)에 대해 의지하는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 축 방향 지지 표면(40) 및 제2 축 방향 지지 표면(44) 중 적어도 하나는, 종방향 축(X)에 실질적으로 수직으로 연장되는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    장착 상태의 정지 부재(36)는, 압축체(34)에 의해 제2 지지 표면(44)에 대해 축 방향으로 예비 장력을 받는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축체(34)는, 정지 부재(36)의 전방 면 내의 축 방향 함몰부(46) 내에 수용되며 그리고 정지 부재(36) 너머로 축 방향으로 돌출하는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    정지 부재(36)는, 보조 지지체로서 구성되며, 그리고 랙(20)의 굽힘을 제한하는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    정지 부재(36)는, 종방향 축(X)에 관해 실질적으로 비-회전식으로, 랙 하우징(30) 내부에 고정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    정지 부재(36)는 플라스틱 링인 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축체(34) 및 정지 부재(36)는, 링-형상으로 형성되며 그리고 종방향 축(X)과 동심으로 배열되는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    링-형상 정지 부재(36)의 내경(d36)이, 링-형상 압축체(34)의 내경(d34)보다 더 작은 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축체(34)는 탄성중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    압축체(34)는, 마찰 연결, 접착제 접합 및 멈춤 연결 중 적어도 하나에 의해, 정지 부재(36)와 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 랙-앤-피니언 조향 시스템.
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