KR20230105533A - 자동차 조향장치 - Google Patents

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KR20230105533A
KR20230105533A KR1020220001036A KR20220001036A KR20230105533A KR 20230105533 A KR20230105533 A KR 20230105533A KR 1020220001036 A KR1020220001036 A KR 1020220001036A KR 20220001036 A KR20220001036 A KR 20220001036A KR 20230105533 A KR20230105533 A KR 20230105533A
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Abstract

본 실시예들은 자동차 조향장치에 관한 것으로, 일측은 타이로드의 볼스터드와 결합되는 중공의 하우징부가 구비되고 타측은 랙바와 결합되는 돌출단부가 구비되어 랙바와 함께 직선 운동하는 볼하우징, 랙바의 직선운동을 수용하는 중공의 파이프 형상으로 양측단에 볼하우징이 지지되어 랙바의 이동이 제한되는 랙하우징, 볼하우징의 타측단에 구비되어 랙바의 직선 운동시 랙하우징에 지지되는 지지부재를 포함하는 자동차 조향장치를 제공한다.

Description

자동차 조향장치{STEERING APPARATUS FOR VEHICLE}
본 실시예들은 자동차 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 랙바의 지속적인 직선운동이 이루어지더라도 볼하우징과 랙하우징의 접촉부위에서 발생되는 노이즈가 줄어들고 랙바의 스트로크 변화가 줄어들어 조향 이질감을 방지할 수 있는 자동차 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 조향장치는 차량의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 차량의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 차량을 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.
이러한 자동차 조향장치는 조향축으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙피니언 기구부, 랙 기어가 형성되어 있고 양단부에 이너 볼 조인트(Inner Ball Joint)를 구비한 랙바, 이너 볼 조인트의 볼과 일체로 형성된 타이로드, 타이로드와 연결된 타이로드 엔드, 타이로드 엔드의 끝단에 구비된 아우터 볼 조인트(Outer Ball Joint), 및 이너 볼 조인트를 감싸며 클램프로 고정되는 벨로우즈를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성의 조향장치는 랙바에 형성된 랙 기어부와 접하여 동력을 전달하는 피니언 기어를 포함하고 있어, 운전자가 조향휠을 회전시키면 회전력이 조향축과 유니버셜 조인트를 통하여 피니언 기어로 전달되며, 전달된 회전력은 랙과 피니언 기어에 의해 직선 방향의 힘으로 변화하여 랙바를 직선운동시킨다.
그러나,이와 같은 종래의 자동차 조향장치는 랙바의 지속적인 직선운동이 이루어지면 볼하우징과 랙하우징의 접촉부위에서 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 자동차 조향장치는 랙바의 지속적인 직선운동이 이루어지면 랙바의 스트로크 변화가 커지면서 조향 이질감을 발생시키는 문제점이 있었다.
이에 본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 랙바의 지속적인 직선운동이 이루어지더라도 볼하우징과 랙하우징의 접촉부위에서 발생되는 노이즈가 줄어들고 랙바의 스트로크 변화가 줄어들어 조향 이질감을 방지할 수 있는 자동차 조향장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시예들의 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 실시예들의 일실시예는 일측은 타이로드의 볼스터드와 결합되는 중공의 하우징부가 구비되고 타측은 랙바와 결합되는 돌출단부가 구비되어 랙바와 함께 직선 운동하는 볼하우징, 랙바의 직선운동을 수용하는 중공의 파이프 형상으로 양측단에 볼하우징이 지지되어 랙바의 이동이 제한되는 랙하우징, 볼하우징의 타측단에 구비되어 랙바의 직선 운동시 랙하우징에 지지되는 지지부재를 포함하는 자동차 조향장치를 제공한다.
이와 같은 본 실시예들에 의하면, 랙바의 지속적인 직선운동이 이루어지더라도 볼하우징과 랙하우징의 접촉부위에서 발생되는 노이즈가 줄어들고 랙바의 스트로크 변화가 줄어들어 조향 이질감을 방지할 수 있는 자동차 조향장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치를 나타낸 사시도,
도 2와 도 3은 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치를 나타낸 분해사시도,
도 4는 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치 일부를 나타낸 사시도,
도 5는 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치를 나타낸 분해사시도,
도 6 내지 도 8은 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 실시예들의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예들의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치를 나타낸 사시도, 도 2와 도 3은 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치를 나타낸 분해사시도, 도 4는 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치 일부를 나타낸 사시도, 도 5는 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치를 나타낸 분해사시도, 도 6 내지 도 8은 본 실시예들에 의한 자동차 조향장치를 나타낸 단면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예들의 일실시예에 의한 자동차 조향장치는, 본 실시예들의 일실시예는 일측은 타이로드(107)의 볼스터드(107a)와 결합되는 중공의 하우징부(111)가 구비되고 타측은 랙바(105)와 결합되는 돌출단부(113)가 구비되어 랙바(105)와 함께 직선 운동하는 볼하우징(110), 랙바(105)의 직선운동을 수용하는 중공의 파이프 형상으로 양측단에 볼하우징(110)이 지지되어 랙바(105)의 운동이 제한되는 랙하우징(120), 볼하우징(110)의 타측단에 구비되어 랙바(105)의 직선 운동시 랙하우징(120)에 지지되는 지지부재(130)를 포함한다.
타이로드(107)는 랙바(105)의 중심축과 소정의 각도로 움직일 수 있도록 볼하우징(110)을 매개로 랙바(105)와 볼조인트로 결합되어 있다.
볼 조인트는 랙바(105)와 타이로드(107)를 연결해 주는 역할을 하는 것으로, 타이로드(107)의 일측 끝단에 형성되어 있는 볼스터드(107a)와 볼 조인트 결합하게 된다.
볼하우징(110)은 타이로드(107)의 볼스터드(107a)를 감싸며 결합될 수 있도록 일방향으로 개구된 요홈 형상으로, 그 개략적인 단면 형상이 "ㄷ" 형상과 "반원" 형상이 결합된 형상으로 형성되며, 이 볼하우징(110)에는 타이로드(107)의 볼스터드(107a)가 결합된다.
이러한 볼하우징(110)은 일측이 타이로드(107)의 볼스터드(107a)와 결합되는 중공의 하우징부(111)가 구비되어 있고 타측은 랙바(105)와 결합되는 돌출단부(113)가 구비되어 있다.
볼하우징(110)은 타이로드(107)의 볼스터드(107a)를 감싸며 결합되어 타이로드(107)가 볼스터드(107a)를 중심으로 회전하는 피봇 운동이 가능하게 되어 있고 더불어 랙바(105)의 직선 운동시 타이로드(107)가 연동되어 직선 운동을 하며 조향이 가능하게 되어 있다.
따라서, 운전자가 조향휠(미도시)을 통해 조향축(101)을 회전시키게 되면, 조향축(101)의 하단에 결합되어 있는 랙피니언 기구부(103)를 통해서 조향축(101)의 회전 운동이 랙바(105)의 직선 운동으로 변환되어 랙바(105)가 랙하우징(120)을 따라서 슬라이딩하게 되고, 타이로드(107)는 랙바(105)와 연동되어 직선 운동을 함과 더불어 볼스터드(107a)를 축으로 하는 피봇 운동을 병행하게 된다.
그리고, 랙하우징의 단부 외주면과 타이로드의 외주면에는 랙바의 직선운동시 수축운동과 팽창운동을 하면서 외부로부터 먼지나 수분과 같은 불순물의 유입을 방지하는 벨로우즈(104)가 장착된다.
랙바(105)의 직선 운동이 가능하도록 랙바(105)와 볼하우징(110)을 수용하는 랙하우징(120)은 단부의 끝단 내측에 볼하우징(110)을 수용하는 수용부(121)가 구비되어 있다.
랙하우징(120)은 랙바(105)의 직선운동을 수용하는 중공의 파이프 형상으로 형성되며 양측단에 볼하우징(110)이 지지되면서 랙바(105)의 이동이 제한된다.
볼하우징(110)의 타측단에는 지지부재(130)가 구비되어 있어서 랙바(105)의 직선 운동시 랙하우징(120)에 지지된다.
그리고, 볼하우징(110)이 지지되면서 이동이 제한되도록 랙하우징(120)의 양측단 내측에는 내경이 확대된 단턱부(123)가 구비되어 있어서 랙바(105)의 직선 운동시 지지부재(130)가 랙하우징(120)의 단턱부(123)에 축방향으로 지지되면서 볼하우징(110)과 랙바(105)의 이동을 제한하게 된다.
이러한 지지부재(130)는, 볼하우징(110)의 타측단에 결합되는 하우징결합부(131), 하우징결합부(131)에 구비되며 랙바(105)의 직선 운동시 단턱부(123)에 지지되는 댐핑부(133)를 포함한다.
여기서, 하우징결합부(131)는 플라스틱수지 재질로 형성되고 댐핑부(133)는 러버 재질로 형성될 수 있다.
즉, 하우징결합부(131)는 폴리 아세탈(POM), 폴리 아미드(PA), 폴리 카보네이트(PC), 폴리 이미드(PI), 폴리 부틸렌 테레프 탈레이트(PBT) 등과 같은 엔지니어링 플라스틱계열 재질로 형성될 수 있다.
또한, 댐핑부(133)는 탄성력과 함께 내후성과 신축성 등을 구비하도록 NR(Natural Rubber), NBR(Nitrile Butadiene Rubber), CR(Chloroprene Rubber), EPDM(Ethylene Propylene Terpolymer), FPM(Fluoro Rubber), SBR(Styrene Butadine Rubber), CSM(Chlorosulphonated Polyethylene), 우레탄, 실리콘 등과 같은 재질로 형성되어 충격을 흡수하면서 소음과 진동을 흡수하는 댐핑 역할을 하게 된다.
이러한 하우징결합부(131)와 댐핑부(133)는 이중사출로 일체로 형성거나, 별개로 형성된 후 댐핑부(133)가 하우징결합부(131)에 융착 또는 본딩 결합될 수 있다.
한편, 하우징결합부(131)는, 제1관통홀(131a)이 구비된 링 형상으로 형성되는 본체부(135), 본체부(135)의 일측단에서 축방향으로 돌출 형성되어 볼하우징(110)에 결합되는 걸림부(137)를 포함한다.
그리고, 댐핑부(133)는 볼하우징(110)의 돌출단부(113)가 관통되는 제2관통홀(133a)이 구비된 링 형상으로 형성되며 본체부(135)의 타측단에 구비되어 랙바(105)의 직선운동시 랙하우징(120)의 단턱부(123)에 지지되며 이동이 제한된다.
또한, 볼하우징(110)의 타측단에는 걸림부(137)와 결합되는 결합부(115)가 구비되어 있어서 볼하우징(110)과 지지부재(130)가 압입 결합될 수 있다.
결합부(115)는 볼하우징(110)의 타측단 외주면에서 단턱지게 절개되는 절개단부(115a)가 구비되어 걸림부(137)와 결합된다.
이러한 결합부(115)에는 절개단부(115a)가 원주방향으로 이격되며 복수개가 구비되며 걸림부(137)도 이와 대응되는 위치에 복수개가 구비되어 서로 압입 결합된다.
또한, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 절개단부(115a)에는 요홈으로 형성되는 체결홈(115b)이 구비되어 있어서 걸림부(137)가 체결홈(115b)에 삽입 결합될 수 있다.
체결홈(115b)은 끝단이 축방향으로 개구되게 형성되어 지지부재(130)와 볼하우징(110)의 조립시 걸림부(137)가 축방향으로 이동하며 체결홈(115b)에 압입 결합된다.
그리고, 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 체결홈(115b)의 내측 끝단에는 체결홈(115b)의 깊이보다 깊게 형성되는 걸림홈(115c)이 구비되고 걸림부(137)의 내주측 끝단에는 걸림홈(115c)에 삽입 결합되는 걸림돌기(139)가 구비될 수 있다.
걸림홈(115c)은 체결홈(115b)의 내측 끝단에 요홈 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 도 8에 도시된 바와 같이 걸림돌기(139)의 내주면은 끝단으로 갈수록 두께가 얇아지는 경사면(139a)으로 형성될 수 있다.
따라서, 지지부재(130)와 볼하우징(110)의 조립시 체결홈(115b)에 경사면(139a)이 지지되면서 걸림돌기(139)가 걸림홈(115c)에 결합되고 결합이 완료되면 이탈이 방지될 수 있다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 실시예들에 의하면, 랙바의 지속적인 직선운동이 이루어지더라도 볼하우징과 랙하우징의 접촉부위에서 발생되는 노이즈가 줄어들고 랙바의 스트로크 변화가 줄어들어 조향 이질감을 방지할 수 있는 자동차 조향장치를 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예들의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들에 개시된 실시예들은 본 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 실시예들의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예들의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예들의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 조향축 105: 랙바
107: 타이로드 110: 볼하우징
111: 하우징부 120: 랙하우징
130: 지지부재 131: 하우징결합부
133: 댐핑부

Claims (15)

  1. 일측은 타이로드의 볼스터드와 결합되는 중공의 하우징부가 구비되고 타측은 랙바와 결합되는 돌출단부가 구비되어 상기 랙바와 함께 직선 운동하는 볼하우징;
    상기 랙바의 직선운동을 수용하는 중공의 파이프 형상으로 양측단에 상기 볼하우징이 지지되어 상기 랙바의 이동이 제한되는 랙하우징;
    상기 볼하우징의 타측단에 구비되어 상기 랙바의 직선 운동시 상기 랙하우징에 지지되는 지지부재;
    를 포함하는 자동차 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 랙하우징의 양측단 내측에는 내경이 확대된 단턱부가 구비되어 상기 랙바의 직선 운동시 상기 지지부재가 상기 단턱부에 축방향으로 지지되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    상기 볼하우징의 타측단에 결합되는 하우징결합부;
    상기 하우징결합부에 구비되며 상기 랙바의 직선 운동시 상기 단턱부에 지지되는 댐핑부;
    를 포함하는 자동차 조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징결합부는 플라스틱수지 재질로 형성되고 상기 댐핑부는 러버 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징결합부와 댐핑부는 이중사출로 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 댐핑부는 상기 하우징결합부에 융착 또는 본딩 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 하우징결합부는,
    링 형상으로 형성되는 본체부;
    상기 본체부의 일측단에서 축방향으로 돌출 형성되어 상기 볼하우징에 결합되는 걸림부;
    를 포함하는 자동차 조향장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 댐핑부는 상기 볼하우징의 돌출단부가 관통되는 링 형상으로 상기 본체부의 타측단에 구비되어 상기 랙하우징의 단턱부에 지지되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 볼하우징의 타측단에는 상기 걸림부와 결합되는 결합부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 볼하우징의 타측단 외주면에서 단턱지게 절개되는 절개단부가 구비되어 상기 걸림부와 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 결합부는 상기 절개단부가 원주방향으로 이격되며 복수개가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 절개단부에는 요홈으로 형성되는 체결홈이 구비되어 상기 걸림부가 상기 체결홈에 삽입 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 체결홈의 내측 끝단에는 상기 체결홈의 깊이보다 깊게 형성되는 걸림홈이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 걸림부의 내주측 끝단에는 상기 걸림홈에 삽입 결합되는 걸림돌기가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 걸림돌기의 내주면은 끝단으로 갈수록 두께가 얇아지는 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.

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