KR20190105416A - 자동차 조향장치의 랙바 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 조향장치의 랙바 지지장치가 개시된다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치는 자동차용 스티어링 시스템의 랙바 지지장치에 있어서, 서포트요크; 상기 서포트요크의 측면에 결합되어 있는 링 및 상기 링을 지지하는 리프 스프링들을 포함하여 구성되어 래틀노이즈를 감소시키고, 리프 스프링의 탄성 계수만 변경하여 차종별로 래틀노이즈 발생을 차단하고 마찰 성능을 최적화하여 조타감을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

Description

자동차 조향장치의 랙바 지지장치 {RACK BAR SUPPORTING DEVICE OF STEERING APPARATUS FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차 조향장치의 랙바 지지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 요크실린더와 그 내부에 삽입되는 서포트요크 사이의 구조를 개선하여 래틀노이즈(Rattle Noise)를 저감시키는 차량용 스티어링 시스템에 있어서 자동차 조향장치의 랙바 지지장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 스티어링 장치(조향장치)는 운전자의 스티어링 휠 조작에 따라 전륜을 조향하는 장치로서, 스티어링 휠, 스티어링 컬럼, 유니버설 조인트, 기어 박스 등을 포함하여 구성된다.

그리고, 스티어링 휠의 회전이 더 원활하게 이루어지도록 유압식 또는 전동식 파워스티어링 장치가 추가되기도 한다.

상기 기어 박스는 스티어링 휠의 회전을 감속시키며 회전력으로 전륜과 연결된 링크 장치를 이동시키는 장치이다. 상기 기어 박스는 다양한 구조로 제작되나, 통상 승용차량에서는 웜기어 타입과 랙피니언 타입이 가장 널리 적용되고 있다.

특히, 랙피니언 방식의 기어 박스는 링크 기구 및 조인트 수가 상대적으로 적고 소형 경량화 할 수 있는 장점이 있어서 승용차량에서 널리 사용되고 있다.

상기와 같은 랙피니언 방식은 랙바의 양끝단이 타이로드(Tie Rod)와 연결되어 전륜의 너클을 회전시키도록 구성되되, 스티어링 휠의 조작에 따라 스티어링 컬럼과 연결되어 회전하는 스티어링 샤프트의 끝단에 피니언 기어를 형성하고, 상기 샤프트와 수직으로 배치된 랙바가 피니언 기어에 치합되도록 구성된다.

도 1은 이러한 종래의 랙하우징과 유압제어밸브의 결합된 상태를 보인 측단면도이다. 이에 도시된 바와 같이, 하부에 형성된 랙하우징(10)의 내부에는 중간 일측에 랙기어(12)가 형성되어 축방향으로 이동되는 랙바(11)가 삽입 설치된다.

그리고, 상부에 형성되어 유압펌프와 연결되어 랙하우징(10)으로 공급되는 유압을 조절하는 유압제어밸브(20)의 내부 중심측에는 스티어링 휠로부터 회전력을 전달받도록 상단이 돌출되는 입력축(21)이 설치된다.

한편, 입력축(21)의 하단에는 이와 연동되도록 피니언축(22)이 설치되고 이 피니언축(22)의 중간단 외부면에는 랙바(11)의 랙기어(12)와 치합되도록 피니언기어(23)가 형성되어 회전운동력을 왕복운동력을 전환시키게 된다.

또한, 랙바(11)의 후방측에는 랙바(11)를 피니언축(22) 방향으로 탄성 지지함과 동시에 랙바(11)의 왕복운동을 안내하여 랙기어(12)와 피니언기어(23)가 원활히 치합될 수 있도록 랙바 지지장치(30)가 마련된다.

이 랙바 지지장치(30)는 랙하우징(10)의 랙기어(12) 후방측에 이와 일체로 마련되어 그 내부와 연통되는 요크실린더(31)와, 이 요크실린더(31)의 내부에서 슬라이딩 이동 가능하도록 마련되는 서포트요크(32)를 구비한다.

이때, 서포트요크(32)는 랙바(11)의 후방을 감쌀 수 있도록 그 전방측이 라운딩 형성되고, 이 서포트요크(32)의 후방에는 오링(33)과 이 오링(33)을 지지하도록 요크실린더(31)의 외부측을 폐쇄하는 요크플러그(34)가 설치된다.

이로써, 요크플러그(34)에 의해 일단이 지지되는 오링(33)이 서포트요크(32)를 밀게됨으로써, 요크실린더(31)를 따라 슬라이딩되는 서포트요크(32)가 랙바(11)를 피니언축(22) 방향으로 탄성 지지하여 랙기어(12)와 피니언기어(23)가 원활히 치합된다.

그러나, 이러한 종래의 랙바 지지장치는 랙하우징과 서포트요크 사이에 슬라이딩을 위한 소정의 반경방향 클리어런스(Radial Clearance)를 가지게 되므로 이로 인해 래틀노이즈가 발생되는 문제점이 있다. 즉, 오링과 하우징의 눌림량으로 인하여 서포트요크가 랙바의 틸팅으로 인해 이동 후에 원위치로 복귀하지 않아 랙바와 서포트요크 사이에 갭이 발생하여 조타시 래틀노이즈가 발생되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허출원 제 10-2010-0024574 호

본 발명의 일 실시 예는 상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 서포트요크 측면에 구비되어 있는 오링의 눌림으로 인한 비선형적 마찰을 선형적인 값으로 변경하여 래틀노이즈를 감소시키고 조타감을 향상시킬 수 있는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 자동차용 스티어링 시스템의 랙바 지지장치에 있어서, 서포트요크; 상기 서포트요크의 측면에 결합되어 있는 링 및 상기 링을 지지하는 리프 스프링들을 포함할 수 있다.

상기 서포트요크에는 리프 스프링들을 장착할 수 있는 장착부가 형성될 수 있다.

상기 장착부는 본체 및 상기 본체의 원주 방향으로 돌출 형성되어 있는 돌출부를 포함할 수 있다.

상기 본체는 서포트요크의 직경보다 작은 구조일 수 있다.

상기 돌출부는 등간격으로 형성될 수 있다.

상기 링의 재질은 고무일 수 있다.

상기 링에는 오목부들이 형성될 수 있다.

상기 오목부들은 리프 스프링들에 의해 신장 또는 수축될 수 있다.

상기 리프 스프링은 원호 형상일 수 있다.

상기 리프 스프링은 선형 탄성 계수를 가질 수 있다.

상기 리프 스프링들은 등간격으로 장착될 수 있다.

상기 리프 스프링은 2개 이상 포함할 수 있다.

본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 자동차 조향장치의 랙바 지지장치는 서포트요크 측면에 구비되어 있는 오링의 눌림으로 인한 비선형적 마찰을 선형적인 값으로 변경하여 래틀노이즈를 감소시키고, 리프 스프링의 탄성 계수만 변경하여 차종별로 래틀노이즈 발생을 차단하고 마찰 성능을 최적화하여 조타감을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 랙하우징과 유압제어밸브의 결합된 상태를 보인 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치의 측면도이다.
도 4는 도 3의 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치의 A-A선에 따른 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치의 수직 단면 모식도이다.

이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

그리고 여기서의 "연결"이란 일 부재와 타 부재의 직접적인 연결, 간접적인 연결을 포함하며, 접착, 부착, 체결, 접합, 결합 등 모든 물리적인 연결을 의미할 수 있다.

또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치의 측면도이며, 도 4는 도 3의 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치의 A-A선에 따른 단면 모식도이고, 도 5는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치의 수직 단면 모식도이다.

도 2 내지 도 5를 함께 참조하면, 자동차 조향장치의 랙바 지지장치(100)는 자동차용 스티어링 시스템의 랙바 지지장치에 있어서 서포트요크(110), 상기 서포트요크(110)의 측면에 결합되어 있는 링(120) 및 상기 링(120)을 지지하는 리프 스프링들(131, 132, 133)을 포함하여 구성되어 있다.

본 발명에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치(100)의 상기 서포트요크(110)에는 리프 스프링들(131, 132, 133)을 장착할 수 있는 장착부(112)가 형성되어 있다.

하나의 구체적인 예에서, 상기 장착부(112)는 본체(113) 및 상기 본체(113)의 원주 방향으로 돌출 형성되어 있는 돌출부(114)를 포함하여 구성되어 있다.

여기서, 상기 본체(113)는 서포트요크(110)의 직경보다 작은 구조이며, 또한, 상기 돌출부(114)는 등간격으로 형성되어 있다.

본 발명에 따르면, 상기 링(120)의 재질은 고무로 형성되어 있고, 상기 링(120)에는 오목부들(122)이 형성되어 있다. 도면에서는 세 개의 오목부들(122)이 형성되어 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 오목부들(122)에 대응하여 장착부(112)에 형성되어 있는 돌출부(114)도 대응하는 개수로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 오목부들(122)은 리프 스프링들(131, 132, 133)에 의해 신장 또는 수축되되, 상기 리프 스프링들(131, 132, 133)은 원호 형상이며 선형 탄성 계수를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 리프 스프링들(131, 132, 133)은 장착부(112)를 중심으로 등간격으로 장착되어 있되, 리프 스프링은 2개 이상 포함되고, 도면에서는 3개의 리프 스프링들(131, 132, 133)이 장착되어 있는 것으로 도시되어 있다.

리프 스프링은 다양한 종류가 있으며, 일반적인 리프 스프링은 스프링 강재로 만든 판상형 평판을 복수개 적층한 형태를 가져 겹판 스프링이라고도 한다.

일반적으로, 자동차의 차체를 지지하는 부분에 사용되는데, 차량용 리프 스프링은 가장 긴 금속판을 모판이라 하고, 양단에 스프링 귀를 형성하여 지지하게 한다. 이러한 리프 스프링은 길이가 다른 금속판을 몇 겹으로 겹쳐 만든 완충 장치로서 구조는 간단하지만 안정성이 우수한 장점이 있다.

본 발명에 따른 리프 스프링은 단판 형상의 리프 스프링으로 개수에는 한정됨이 없이 선형 탄성 계수를 가지는 것이 바람직하다.

도면들을 참조하여 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치의 작동 관계를 기술하기 전에, 일반적으로 스티어링장치는 운전자의 조작에 의해 차량의 진행방향을 변경시킬 수 있도록 운전석과 차량의 휠 사이에 마련되는 것으로서, 운전석에 배치되는 스티어링휠과 이에 연결된 조향축, 그리고 조향축과의 사이에 유니버셜 조인트를 통해 연결되는 기어박스 및 조향축을 차체에 고정시킬 수 있도록 그 외부측에 장착되는 스티어링컬럼 등으로 구비된다.

이러한 구조에서, 피니언 및 밸브 어셈블리에 상기 랙바가 체결되는데 랙바는 그 단부, 즉 피니언 하우징내에 피니언기어가 위치되어 랙바의 랙기어와 맞물려져 있다. 따라서, 스티어링휠의 조작으로 인한 회전력이 유니버셜조인트를 통해 피니언 및 밸브 어샘블리에 전달되어 밸브 어샘블리는 피니언과 맞물린 랙기어에 전달되어 조향동작을 수행하게 된다.

그러나, 빈번한 스티어링휠의 조작으로 피니언과 랙기어는 마모가 발생되어 유격이 발생되므로 그 유격에 따른 조향유격이 발생되게 된다. 이러한 유격은 주행하는 자동차의 경우 조작시에 소음을 발생시키는 문제를 야기한다.

본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자동차 조향장치의 랙바 지지장치는 서포트요크(110), 상기 서포트요크(110)의 측면에 결합되어 있는 링(120) 및 상기 링(120)을 지지하는 리프 스프링들(131, 132, 133)을 포함하여 구성되어 있으며, 상기 서포트요크(110)에는 리프 스프링들(131, 132, 133)을 장착할 수 있는 장착부(112)가 형성되어 리프 스프링들(131, 132, 133)을 장착하되, 그 외부에는 링(120)이 구비되어 있다.

상기 링(120)의 눌림량에 의한 프릭션의 증가를 리프 스프링들(131, 132, 133)에 의해 선형적인 값으로 변경하게 된다. 즉, 하우징과 링(120)이 접촉하게 되면 상기 리프 스프링들(131, 132, 133)이 일정한 탄성 계수를 가지고 있기 때문에 서포트요크의 형상의 변경 없이 리프 스프링들(131, 132, 133)의 탄성 계수만 변경하여 적용이 가능하다.

따라서, 본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 자동차 조향장치의 랙바 지지장치는 서포트요크 측면에 구비되어 있는 오링의 눌림으로 인한 비선형적 마찰을 선형적인 값으로 변경하여 래틀노이즈를 감소시키고, 리프 스프링의 탄성 계수만 변경하여 차종별로 래틀노이즈 발생을 차단하고 마찰 성능을 최적화하여 조타감을 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당 업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시 예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시 예가 가능함을 밝혀둔다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 또한 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어가 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되어야 한다. 더불어, 상술하는 과정에서 기술된 구성의 순서는 반드시 시계열적인순서대로 수행될 필요는 없으며, 각 구성 및 단계의 수행 순서가 바뀌어도 본 발명의 요지를 충족한다면 이러한 과정은 본 발명의 권리범위에 속할 수 있음은 물론이다.

100: 랙바 지지장치 110: 서포트요크
112: 장착부 113: 본체
114: 돌출부 120: 링
122: 오목부들 131, 132, 133: 리프 스프링들

Claims (12)

1. 자동차용 스티어링 시스템의 랙바 지지장치에 있어서,
   서포트요크;
   상기 서포트요크의 측면에 결합되어 있는 링; 및
   상기 링을 지지하는 리프 스프링들;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 서포트요크에는 리프 스프링들을 장착할 수 있는 장착부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 장착부는,
   본체; 및
   상기 본체의 원주 방향으로 돌출 형성되어 있는 돌출부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 본체는 서포트요크의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 돌출부는 등간격으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 링의 재질은 고무인 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 링에는 오목부들이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 오목부들은 리프 스프링들에 의해 신장 또는 수축되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 리프 스프링은 원호 형상인 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프 스프링은 선형 탄성 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프 스프링들은 등간격으로 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프 스프링은 2개 이상 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 랙바 지지장치.

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