KR20050006803A - 조향장치용 랙바 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중실바와 중공바로 이루어지는 자동차용 조향장치용 랙바에 관한 것이다.

Description

조향장치용 랙바{rack bar of steering apparatus for vehicle}

본 발명은 자동차 조향장치용 랙바에 관한 것으로, 특히 중실바와 중공바로 이루어진 조향장치용 랙바에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향장치는 진행방향을 바꾸기 위하여 조작력을 조향기어 및 링크 등에 전할 하는 조작기구와, 조향축의 회전을 감속하여 조작력을 증대함과 아울러 조작기구의 운동방향을 바꾸는 기어기구와, 그 기어기구의 작동을 전륜에 전달하고 좌우륜의 관계위치를 바르게 지지하는 링크기구들을 포함하여 이루어지고 있다.

이 조항장치는 조향축의 회전력을 전륜에 전달하기 위한 구조에 따라 워엄 섹터형과, 보울 너트형과, 가변 기어비형과, 랙앤피니언형으로 대분되고 있다.

이러한 조향장치는 조작력을 가볍게 하기 위하여 동력 조향장치를 사용하고 있는데, 이 방식은 엔진의 구동으로 작동하는 오일펌프에서 발생한 유압을 중간에 설치된 배력장치로 보내여 배력장치의 작동으로 조작력을 가볍게 하는 구조로 되어 있다.

도 1은 랙 피니언 방식의 동력 조향장치를 설명하기 위한 도면으로서, 조향축으로부터 전달되는 회전력을 토션바(112)를 기준으로 일정각도 회전시켜 유압을 개폐하기 위한 유압 제어밸브(111)와, 이 유압 제어밸브(111)에 오일을 공급하기 위한 오일펌프(113)와, 유압 제어밸브(111)의 토션바(112)와 연결되어 비틀림 회전력을 전달하여 주는 피니언 기어(115)와, 그 유압 제어밸브(111)로부터 전달되는 유압을 공급받는 실린더 하우징(117)과, 일단부 원주상에 피니언 기어(115)와 맞물리는 랙 기어(122)를 가지면서 실린더 하우징(117)에 의하여 좌, 우측 조향력을 제어 받는 랙바(121)로 구성되어 있다.

실린더 하우징(117)내에 결합된 랙바(121)의 중단부에는 하우징(117)내부를좌측 챔버(118)와 우측 챔버(119)로 구획하는 피스톤(123)이 설치되어 있으며, 그 구획된 좌측 챔버(118)와 우측 챔버(119)는 각각의 유압호스(116)를 통해 유압 제어밸브(111)와 연통되어 있다.

또한, 오일펌프(113)의 압축된 오일은 압축호스(114)를 통해 유압 제어밸브(111)에 공급되도록 이루어져 있으며, 랙바(121)의 양측단에는 좌우측 휠의 너클과 연결되는 타이로드(127)(128)가 결합되어 있다.

그리고, 도면상 실린더 하우징(117)의 좌측단에는 실린더 하우징(117)의 내주면과 랙바(121)의 외주면에 밀착되어 좌측 챔버(118)를 기밀시키는 벌크헤드(131)가 리테이너링(141)에 의해 고정되어 있고, 실린더 하우징(117)의 우측단에는 우측 챔버(119)를 기밀시키기 위한 인터랙 실(도시생략)이 끼워져 있으며, 실린더 하우징(117)의 좌측 끝단부에는 랙바(121)를 지지하는 쇼크 댐퍼 링(135)이 끼워져 있다.

이와 같이 이루어지는 동력 조향장치는 조향축이 회전되면 랙바(121)가 좌, 우측으로 이동하여 타이로드(127)(128)를 밀거나 당기게 되어 유압 조향하게 된다. 즉, 조향축과 연결된 유압 제어밸브(111)의 토션바(112)는 조향축의 회전방향, 회전각에 따라 오일펌프(113)의 유압회로를 실린더 하우징(117)의 좌측 챔버(118) 및 우측 챔버(119)에 선택적으로 연통시킴으로써, 피스톤(123)을 통해 랙바(121)를 좌, 우측방향으로 밀거나 당기게 되며, 이때 랙바(121)에 연결된 타이로드(127)(129)는 휠의 진행각도를 조절하여 조향하게 된다.

도2는 종래의 랙바를 나타낸 것이다. 즉, 종래의 랙바(121)는 랙기어(122)가형성되어 있고, 중실체로 이루어져 있다. 랙바(121)의 양단에는 나사산이 가공되어 있고, 상기 나사산을 이용하여, 타이로드(127, 128)에 결합된 인너볼조인트가 랙바(121)에 결합된다.

즉, 종래의 랙바는 특수강으로 이루어진 중실봉을 소재로 하여 랙기어(122)를 가공하여 사용하고 있다. 그런데, 이러한 랙바는 랙앤드피니온 타입의 조향장치에서 가장 큰 중량을 차지하고 있는 부품이다.

근래 차량의 친환경화 정책 및 연비절감이라는 세계적 추세에 맞추어 볼 때 안전하면서도 가벼운 랙바의 개발이 절실한 실정이다.

이에 대한 해결책으로, 속이 빈 소재를 이용한 랙바 즉 중공랙바의 개발이 추진되고 있으나, 생산이 어렵고 고가의 비용이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차량의 안전성에 가장 큰 영향을 미치는 렉기어가 형성되는 부위는 중실바를 이용하고, 나머지 부위는 중공바를 이용하여 중량을 절감하고 제조원가를 낮추면서 랙바에 요구되는 품질을 만족시킬 수 있는 조향장치용 랙바를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 랙앤드피니언식 조향기어를 나타내는 사시도

도 2는 종래의 조향장치용 랙바

도 3은 본 발명에 의한 조향장치용 랙바를 나타내는 사시도

도 4는 본 발명에 의한 중공바와 중실바의 체결구조를 나타내는 실시예

도 5는, 중공바와 중실바의 체결구조를 나타내는 다른 실시예

도 6은, 중공바와 중실바의 체결구조를 나타내는 다른 실시예

도 7은, 중공바와 중실바의 체결구조를 나타내는 다른 실시예

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 중공바 20 : 중실바

27 : 슬로트 28 : 숫부재

30 : 핀 40 : 로크너트

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조향장치용 랙바는, 중공바와; 랙기어가 형성된 중실바와; 상기 중공바와 중실바를 결합하는 결합수단을 포함하여 구성된다.

위와 같은 구성에 의해 랙기어가 형성되는 부위는 중실바를 이용하고 나머지부위는 중공바를 이용함으로써, 경량화를 도모하면서도 랙기어의 품질을 양립시킬 수 있게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명 조향장치용 랙바를 구성하는 중공바(10) 및 중실바(20)를 나타낸 것이다.

중공바(10)의 단부에는 인너볼조인트가 결합되는 나사산(12)이 형성되어 있다. 중공바(10)의 다른쪽 단부에는 후술하는 중실바(20)가 결합될 수 있도록 암나사(14)가 형성되어 있다.

중실바(20)에는 랙기어(122)가 형성되어 있고, 그 단부에는 종래 기술과 같이 인너볼조인트가 결합되는 나사산(22)이 형성되어 있다. 중실바(20)의 다른쪽 단부에는 돌출부(23)가 형성되어 있고, 돌출부(23)의 외면에는 숫나사(24)가 형성되어 있다.

중실바(20)에 형성된 숫나사(23)와 중공바(10)에 형성된 암나사(14)를 나사결합하여 조향장치용 랙바를 구성하게 되는 것이다.

중공바(10)는 열처리한 후 그 표면을 연마처리하고, 연마처리된 중공바(10)의 양단에 인너볼조인트가 결합되는 나사산(12) 및 중실바가 결합되는 암나사(14)를 형성한다. 랙기어(122)가 형성된 중실바(20)를 중공바(10)의 암나사(14)에 나사결합하여 조향장치용 랙바를 조립한다.

이러한 구성에 의해, 큰 부하를 받지 않는 부재인 중공바(10)에 의해 랙바의 중량을 감소시킬 수 있고, 큰 부하를 받는 중실바(20)에 의해 안전성을 확보할 수있게된다.

전술한 실시예에서는 중공바(10)와 중실바(20)가 나사결합되는 것을 설명하였지만, 도4 내지 도6은 중공바(10)와 중실바(20)를 결합시키는 결합수단에 대한 다양한 실시예를 나타내고 있다.

도4에서는 중공바(10)에 형성된 관통공(26) 및 중실바(20)에 형성된 관통공(25)에 핀(30)을 삽입하는 구조를 도시하고 있다.

도4의 실시예에서는, 핀(30)이 관통공(25, 26)에 압입되는 것이 바람직하다.

도5에서는 중공바(10)와 중실바(20) 사이에 로크너트(40)를 부가한 결합수단을 나타내고 있다.

로크너트(40)를 중실바(20)에 나사결합한 후, 중실바(20)에 형성된 숫나사(24)를 중공바(10)의 암나사(10)에 나사결합한다. 그 후, 로크너트(40)를 회전시키면 중공바(10)와 중실바(20)가 풀리는 것을 방지할 수 있다.

도6에서는 중실바(20)에 형성된 숫부재(28)가 중공바(10)에 삽입되는 구조로 이루어진 결합수단을 도시하고 있다. 본 실시예에서는, 중공바(10)에 슬로트(27)를 형성하고, 중실바(20)를 중공바(10)에 삽입한 후, 상기 슬로트(27)의 내주면을 따라 용접하여, 중공바(10)와 중실바(20)를 결합하고 있다.

도7에서는 핀(30)과 용접에 의한 결합수단을 나타내고 있다. 즉, 중공바(10)에 핀(30)의 직경보다 큰 내경을 갖는 관통공(50)을 형성하고, 중공바(10)에 중실바(20)를 삽입한다. 이후 핀(30)을 중공바(10)의 관통공(50) 및 중실바(20)의 관통공(25)에 삽입한 후, 중공바(10)의 관통공(50)과 핀(30) 사이를 용접하여중공바(10)와 중실바(20)를 결합하는 것이다. 도7에 나타난 실시예에서, 중공바(10)에 암나사(14)를 형성하고, 중실바(20)에 숫나사(24)를 형성하는 구성을 추가할 수도 있다.

본 발명의 조향장치용 랙바는, 중공바와 중실바를 결합하여 구성하였기 때문에, 랙바 전체를 중실로 하는 것에 비하여 중량을 감소시킬 수 있고, 랙바 전체를 중공으로 형성하는 경우 발생되는 제조원가 상승을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명은, 중량감소 및 안전성 확보라는 품질 및 안전상의 요구조건을 양립시킬 수 있는 것이다.

또한, 중공바와 중실바의 결합수단으로, 나사결합, 핀에 의한 결합, 로크너트, 슬로트에 의한 용접결합 및 핀과 용접에 의한 결합 등을 채택하는 경우, 중공바와 중실바가 풀리는 현상을 방지할 뿐만 아니라 결합구조가 극히 간단하게 되고, 제조원가가 상승하지 않게된다.

Claims (6)

1. 중공바와;

   랙기어가 형성된 중실바와;

   상기 중공바와 중실바를 결합하는 결합수단을 포함하는 조향장치용 랙바.
2. 제1항에 있어서,

   상기 결합수단은 중공바에 형성된 암나사와; 상기 중실바에 형성된 숫나사인 것을 특징으로 하는 조향장치용 랙바.
3. 제2항에 있어서,

   상기 중공바와 중실바에는 관통공이 형성되고;

   상기 관통공에는 핀이 삽입되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 랙바.
4. 제3항에 있어서,

   상기 중공바에 형성된 관통공과 상기 핀은 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 랙바.
5. 제2항에 있어서,

   상기 중실바의 나사산에 결합되는 로크너트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치용 랙바.
6. 제1항에 있어서,

   상기 결합수단은, 중공바에 삽입되도록 중실바에 형성된 숫부재와; 중공바에 형성된 슬로트를 포함하되; 상기 슬로트의 내주면을 따라 숫부재와 중공바가 용접에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 조향장치용 랙바.