KR101248742B1 - 자동 유격조정 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치 - Google Patents

자동 유격조정 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 유격조정 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은 일측에는 환형의 제1고정부가 구비되고 이 제1고정부로부터 중심축방향으로 수개의 제1탄성지지부가 서로 이격되어 형성되되, 제1탄성지지부는 외주면에서 중심축방향으로 외경이 축소되며 형성되는 제1경사부가 구비되어 있는 제1랙부시와; 제1랙부시와 동일한 형상으로 서로 대향되는 방향으로 결합되는 제2랙부시; 및 서로 결합된 제1랙부시와 제2랙부시의 원주면 상에 결합되는 환형의 탄성지지체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 유격조정 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감시키고, 내구진행 후 랙바가 마모되어도 랙하우징과 랙바와의 유격을 자동으로 조정함으로써 래틀 노이즈를 줄이고 외부 충격에 의한 하중을 분산시켜 랙바와 피니언축의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
조향장치, 랙바, 랙부시, 랙하우징, 랙스토퍼

Description

자동 유격조정 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치{Automatically Gap Adjusting Rack Bush, and Rack and Pinion Type Steering Apparatus for Vehicle having The Same}
본 발명은 자동 유격조정 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감시키고, 내구진행 후 랙바가 마모되어도 랙하우징과 랙바와의 유격을 자동으로 조정함으로써 래틀 노이즈를 줄이고 외부 충격에 의한 하중을 분산시켜 랙바와 피니언축의 파손을 방지할 수 있는 자동 유격조정 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치에 관한 것이다.
일반적으로 조향장치는 운전자에 의해 바퀴를 움직일 수 있도록 운전석과 바퀴 사이에 마련되는 것으로서, 운전석의 조향휠 하측에 마련되는 조향축, 이 조향축과 연결되는 기어박스, 그리고 기어박스의 동작에 따라 바퀴를 직접 동작시킬 수 있도록 좌, 우 양측으로 연장되어 바퀴에 연결되는 랙바를 포함하여 구성된다.
도 1은 종래기술에 의한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 나타내는 부분 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 조향휠(110)과 조향축(115)의 하측에는 측면에 랙하우징과 연결된 기어박스(125)가 마련된다.
기어박스(125)는 그 내부 상측에는 조향축(115)과 연결되어 조향휠(110)에서 발생되는 회전력을 전달받을 수 있도록 입력축(120)이 마련된다.
기어박스(125)의 내부 하측에는 입력축(120)을 통해 전달된 회전력에 의해 회전하며 끝단 외주부에 이가 형성된 피니언(미도시)이 구비되고 기어박스(125)의 하부 외측에는 기어박스(125)와 일체로 형성되며 양측으로 연장되는 랙 하우징(137)이 마련된다.
랙 하우징(137)은 중공관으로서 양측이 개구되어 형성되며, 개구된 입구의 일측에는 랙부시(160) 및 랙스토퍼(165) 등이 설치되고, 그 외주측에는 벨로우즈(150)가 설치되어 있다.
랙 하우징(137)의 내부에는 기어박스(125)에 마련된 피니언과 치결합될 수 있도록 그 중간에 랙이 형성된 랙바(140)가 마련된다.
랙바(140)는 랙 하우징(137)의 내부에서 축방향으로 직선 이동되도록 마련되는 것으로서, 기어박스(125)의 피니언과 치결합될 수 있도록 그 중간에 랙이 형성되어 있고, 랙바(140)의 좌,우측은 볼 하우징(175)에 볼이 삽입되어 결합되는 이너 볼 조인트를 매개로 타이로드(155)와 연결되어 바퀴를 조향하게 된다.
한편, 개구되어 형성된 랙하우징(137)의 일측에는 랙바(140)를 지지하면서 랙바(140)의 이동을 안내할 수 있도록 랙부시(160)가 마련된다.
랙부시(160)는 중공으로 마련되어 외주면이 랙하우징(137)의 내주면과 단차 부(135)에 밀착되어 고정되고, 랙부시(160)의 내주면은 삽입되는 랙바(140)의 외주면과 밀착되어 랙바(140)의 슬라이딩을 안내하게 되어 있고, 반대측 타단에는 랙스토퍼(165)가 랙하우징(137)에 압입되어 있다.
즉, 랙부시(160)의 끝단에는 랙하우징(137)을 밀폐할 수 있도록 중공으로 마련되어 랙부시(160)와 밀착되면서, 랙하우징(137)의 내주면에 밀착 고정되는 랙스토퍼(165)가 설치되어 랙부시(160)의 이탈을 방지하게 된다.
이러한 종래 기술에 의한 랙부시와 자동차의 유압식 동력 보조 조향장치는 운전자의 조향휠 조타시 랙바의 축방향과 수직방향의 하중이 랙바와 랙부시 및 랙하우징을 통해 전달되면서 랙바와 랙부시의 이상 마모와 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 랙부시가 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하지 못하여 노면을 통해 외부로부터 전달되는 충격에 의해 랙바와 피니언축의 파손이 발생되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감시키고, 내구진행 후 랙바가 마모되어도 랙하우징과 랙바와의 유격을 자동으로 조정함으로써 래틀 노이즈를 줄이고 외부 충격에 의한 하중을 분산시켜 랙바와 피니언축의 파손을 방지할 수 있는 자동 유격조정 랙부시 및 이를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일측에는 환형의 제1고정부가 구비되고 이 제1고정부로부터 중심축방향으로 수개의 제1탄성지지부가 서로 이격되어 형성되되, 상기 제1탄성지지부는 외주면에서 중심축방향으로 외경이 축소되며 형성되는 제1경사부가 구비되어 있는 제1랙부시와; 상기 제1랙부시와 마찬가지로 동일한 형상의 제2고정부와 제2탄성지지부, 제2경사부가 구비되어 있고, 상기 제1경사부와 제2경사부가 원주면 상에 위치되도록 서로 대향되는 방향으로 결합되는 제2랙부시; 및 서로 결합된 제1경사부와 제2경사부가 형성하는 원주면 상에 결합되는 환형의 탄성지지체;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 유격조정 랙부시를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 자동 유격조정 랙부시와; 상기 자동 유격조정 랙부시가 내측에 결합되는 랙하우징; 및 피니언과 치결합되고 상기 자동 유격조정 랙부시의 내주면에 지지되어 상기 랙하우징을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 유격조정 랙부시를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치
본 발명에 의하면 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감시키고, 내구진행 후 랙바가 마모되어도 랙하우징과 랙바와의 유격을 자동으로 조정함으로써 래틀 노이즈를 줄이고 외부 충격에 의한 하중을 분산시켜 랙바와 피니언축의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시의 일부를 나타내는 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시의 일부를 나타내는 단면도이다.
또한 도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시가 결합된 상태를 나타내는 사시도이고, 도 3b와 도 3c는 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시가 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시(200)는 일측에는 환형의 제1고정부(210a)가 구비되고 이 제1고정부(210a)로부터 중심축방향으로 수개의 제1탄성지지부(220a)가 서로 이격되어 형성되되, 상기 제1탄성지지부(220a)는 외주면에서 중심축방향으로 외경이 축소되며 형성되는 제1경사부(225a)가 구비되어 있는 제1랙부시(200a)와; 상기 제1랙부시(200a)와 마찬가지로 동일한 형상의 제2고정부(210b)와 제2탄성지지부(220b), 제2경사부(225b)가 구비되어 있고, 상기 제1경사부(225a)와 제2경사부(225b)가 원주면 상에 위치되도록 서로 대향되는 방향으로 결합되는 제2랙부시(200b); 및 서로 결합된 제1경사부(225a)와 제2경사부(225b)가 형성하는 원주면 상에 결합되는 환형의 탄성지지체(260);를 포함하여 구성된다.
랙하우징(137)은 운전자의 조향휠 조타시 조향축의 피니언과 치결합된 랙바(140)가 랙하우징(137) 내에서 좌,우로 직선 왕복 운동하게 된다.
이 때 랙바(140)는 랙하우징(137)의 내측에 결합된 자동 유격조정 랙부시(200)에 의해 지지되며 직선 왕복 운동을 하게 되는데, 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시(200)가 랙하우징(137)에 결합되어 탄성지지체(260)의 탄성력 에 의해 제1랙부시(200a)와 제2랙부시(200b)가 서로 중심축 방향으로 유동되면서 랙바(140)와의 유격을 자동으로 조정하게 된다.
즉, 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시는 제1랙부시(200a)와 제2랙부시(200b)가 서로 결합된 외주면에 탄성지지체(260)가 결합되어 형성된다.
제1랙부시(200a)는 제1고정부(210a)와 제1탄성지지부(220a), 제1변형유도부(250a) 제1경사부(225a) 등으로 구성되며, 제2랙부시(200b)는 제2고정부(210b)와 제2탄성지지부(220b), 제2변형유도부(250b) 제2경사부(225b) 등으로 구성되는데, 제1랙부시(200a)와 제2랙부시(200b)는 동일한 형상으로 형성되므로 이하 제1랙부시(200a)를 기준으로 설명하기로 한다.
즉, 제1랙부시(200a)의 일측에는 환형의 제1고정부(210a)가 형성되고 이 제1고정부(210a)로부터 중심축방향으로 수개의 제1탄성지지부(220a)가 서로 이격되어 형성되어 있다.
또한, 제1고정부(210a)와 제1탄성지지부(220a)의 사이에는 원주면에 경방향의 요홈으로 형성되는 제1변형유도부(250a)가 구비되고, 제1탄성지지부(220a)에는 외주면에서 중심축방향으로 외경이 축소되며 형성되는 제1경사부(225a)가 구비되어 있다.
제1고정부(210a)는 제1랙부시(200a)의 강성을 유지하면서 제1탄성지지부(220a)의 탄성 변형을 지지하는 역할을 하도록 일체로 연결된 환형으로 형성되어 제1탄성지지부(220a)와 연결 형성된다.
제1탄성지지부(220a)는 제1고정부(210a)로부터 중심축방향으로 돌출되어 형 성되며, 각각의 제1탄성지지부(220a)가 서로 이격되어 있어서 동일한 형상으로 형성되는 제2랙부시(200b)의 제2탄성지지부(220b)와 결합된다.
여기서, 제1탄성지지부(220a)의 단부에는 내주면으로부터 내경이 확대되어 형성되는 확경부(235a)가 구비되고, 제1탄성지지부(220a)는 양측면에 제1변형유도부(250a)로부터 확경부(235a)까지 경사지게 형성되는 결합리브(230a)가 구비되어 있어서, 제2탄성지지부(220b)의 단부가 결합리브(230a)에 지지되며 결합된다.
제1변형유도부(250a)는 제1탄성지지부(220a)와 제1고정부(210a) 사이에 경방향의 요홈으로 형성되어 제1탄성지지부(220a)의 탄성변형을 유도하게 되는데, 이에 추가적으로 제1고정부(210a)의 단부에는 제1변형유도부(250a)의 두께가 축소되도록 내주면으로부터 내경이 확대되어 형성되는 대경부(240a)가 구비되어 있어서 제1탄성지지부(220a)의 탄성변형이 용이하게 일어날 수 있게 되며, 랙바(140)와의 결합도 간편해지도록 되어 있다.
제1경사부(225a)는 제1탄성지지부(220a)의 외주면에서 중심축방향으로 외경이 축소되면서 형성되고, 제1경사부(225a)와 제2경사부(225b)가 원주면 상에 위치되도록 서로 대향되는 방향으로 결합되어, 이 제1경사부(225a)와 제2경사부(225b)가 형성하는 원주면 상에 탄성지지체(260)가 결합되게 된다.
제1랙부시(200a)의 내주면은 제1고정부(210a)쪽의 내경이 커지도록 테이퍼지며 형성되어 있어서 랙바(140)와의 습동 저항을 줄일 수 있게 된다.
또한, 자동 유격조정 랙부시(200)의 내주면과 랙바(140)와의 유격이 작은 경우에는 탄성지지체(260)가 랙하우징(137)에 의해 눌리면서 탄성지지체(260)가 제1 경사부(225a)와 제2경사부(225b)를 타고 내려와 제1랙부시(200a)와 제2랙부시(200b)를 양측으로 벌어지게 하고, 이 때 내주면이 랙바(140)와의 유격을 넓혀주게 되어 있다.
반대로, 랙부시(200)의 내주면과 랙바(140)와의 유격이 큰 경우에는 랙바(140)의 습동저항이 커져서 제1랙부시(200a)와 제2랙부시(200b)가 서로 좁혀지게 되고, 이 때 탄성지지체(260)가 제1경사부(225a)와 제2경사부(225b)를 타고 올라가 제1고정부(210a)와 제2고정부(210b) 쪽으로 밀려가게 되고 이로 인해 내주면과 랙바(140)와의 유격을 줄여주게 된다.
즉, 랙하우징(137)에 고정되는 자동 유격조정 랙부시(200)는 랙바의 습동과 내구 진행으로 인한 유격량에 따라서 제1랙부시(200a)와 제2랙부시(200b)가 탄성지지체(260)의 탄성력에 의해 서로 중심축 방향으로 벌어지거나 좁혀지면서 랙바(140)와의 유격을 자동으로 조정하게 된다.
한편, 제1탄성지지부(220a)는 제1고정부(210a)의 외경보다 크게 형성되어 있어서 랙하우징(137)의 내주면에 형성된 체결홈(310)에 결합됨으로써 랙바(140)의 습동시 랙바(140)와 연동되지 않고 랙하우징(137)에 고정되며 랙바(140)를 지지할 수 있게 되어 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 랙부시(200)는, 랙부시가 내측에 결합되는 랙하우징(137)과, 피니언과 치결합되고 랙부시의 내주면에 지지되어 랙하우징(137)을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바(140)를 포함하는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 구성하게 된다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면 랙바의 축방향과 수직방향의 하중을 원활히 지지하여 랙부시의 이상 마모를 저감시키고, 내구진행 후 랙바가 마모되어도 랙하우징과 랙바와의 유격을 자동으로 조정함으로써 래틀 노이즈를 줄이고 외부 충격에 의한 하중을 분산시켜 랙바와 피니언축의 파손을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질 적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 종래기술에 의한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치를 나타내는 부분 단면도;
도 2a는 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시의 일부를 나타내는 사시도;
도 2b는 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시의 일부를 나타내는 단면도;
도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시가 결합된 상태를 나타내는 사시도;
도 3b와 도 3c는 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시가 결합된 상태를 나타내는 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
137: 랙하우징 140: 랙바
200: 본 발명의 실시예에 의한 자동 유격조정 랙부시
200a: 제1랙부시 200b: 제2랙부시
210a: 제1고정부 220a: 제1탄성지지부
225a: 제1경사부 230a: 결합리브
235a: 확경부 240a: 대경부
250a: 제1변형유도부 260: 탄성지지체

Claims (8)

  1. 일측에는 환형의 제1고정부가 구비되고 이 제1고정부로부터 중심축방향으로 수개의 제1탄성지지부가 서로 이격되어 형성되되, 상기 제1탄성지지부는 외주면에서 중심축방향으로 외경이 축소되며 형성되는 제1경사부가 구비되어 있는 제1랙부시;
    상기 제1랙부시와 마찬가지로 동일한 형상의 제2고정부와 제2탄성지지부, 제2경사부가 구비되어 있고, 상기 제1경사부와 제2경사부가 원주면 상에 위치되도록 서로 대향되는 방향으로 결합되는 제2랙부시; 및
    서로 결합된 제1경사부와 제2경사부가 형성하는 원주면 상에 결합되는 환형의 탄성지지체를 포함하며,
    상기 제1탄성지지부와 제2탄성지지부는 상기 제1고정부와 제2고정부의 외경보다 크게 형성되어 랙하우징의 내주면에 형성된 체결홈에 결합되는 것을 특징으로 하는 자동 유격조정 랙부시.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1랙부시는 상기 제1탄성지지부와 제1고정부 사이에 경방향의 요홈으로 형성되는 제1변형유도부가 구비되어 있고, 상기 제2랙부시도 상기 제1랙부시와 마찬가지로 동일한 형상의 제2변형유도부가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동 유격조정 랙부시.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1탄성지지부 및 제2탄성지지부의 단부에는 내주면으로부터 내경이 확대되어 형성되는 확경부가 구비된 것을 특징으로 하는 자동 유격조정 랙부시.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1탄성지지부와 제2탄성지지부는 각각 양측면에 상기 제1변형유도부 및 제2변형유도부로부터 상기 확경부까지 경사지게 형성되는 결합리브가 구비되어 있어서, 상기 제1탄성지지부와 제2탄성지지부의 단부가 상기 결합리브에 지지되며 결합되는 것을 특징으로 하는 자동 유격조정 랙부시.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1고정부 및 제2고정부의 단부에는 내주면으로부터 내경이 확대되어 형성되는 대경부가 구비된 것을 특징으로 하는 자동 유격조정 랙부시.
  6. 제 1 항에 있어서,
    랙바의 외주면에 결합되는 상기 제1랙부시와 제2랙부시의 내주면은 상기 제1고정부와 제2고정부 쪽의 내경이 커지도록 테이퍼지며 형성되는 것을 특징으로 하는 자동 유격조정 랙부시.
  7. 삭제
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 자동 유격조정 랙부시;
    상기 자동 유격조정 랙부시가 내측에 결합되는 랙하우징; 및
    피니언과 치결합되고 상기 자동 유격조정 랙부시의 내주면에 지지되어 상기 랙하우징을 왕복운동하면서 조향축의 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙바;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 유격조정 랙부시를 구비한 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치.
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