KR20070024265A - 완충 장치를 구비한 차량용 조향장치의 타이 로드 - Google Patents

완충 장치를 구비한 차량용 조향장치의 타이 로드 Download PDF

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Abstract

본 발명은 완충 장치를 구비한 차량용 조향장치의 타이 로드에 관한 것이다.
본 발명은 이너 볼 조인트(Inner Ball Joint)를 포함하는 부분과 아우터 볼 조인트(Outer Ball Joint)를 포함하는 부분으로 분할 형성되고 분할 형성된 양측 사이에 충격을 흡수할 수 있는 완충 부재를 포함하는 타이 로드(Tie Rod)에 있어서, 일단부가 상기 아우터 볼 조인트와 결합하며, 타단부는 반대측 단부의 직경보다 크게 형성되는 댐핑 로드; 일단부가 상기 이너 볼 조인트에 결합되어 있고 타단부의 내부는 상기 댐핑 로드가 삽입 가능한 중공 형상으로 되어 있는 댐퍼 하우징;
상기 댐퍼 하우징과 결합하며 상기 댐핑 로드를 상기 댐퍼 하우징 내에 고정시키는 댐퍼 커버; 상기 완충 부재로서 상기 댐퍼 하우징과 상기 댐핑 로드의 끝단부 사이에 삽입되는 제 1 댐퍼; 및 상기 완충 부재로서 상기 댐핑 로드와 상기 댐퍼 커버 사이에 삽입되는 제 2 댐퍼를 포함하여 구성되는 완충 장치를 구비한 차량용 조향장치의 타이 로드를 제공한다.
본 발명에 의하면, 타이어로부터 입력되는 충격 및 진동을 조기에 감쇄하여 조향장치가 충격 및 진동으로 인해 마모 및 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 운전자에게 전해지는 진동을 줄일 수 있어 운전 편의성 향상과 안전한 운행을 가능하게 하는 효과가 있다.
조향장치, 타이 로드, 완충 장치

Description

완충 장치를 구비한 차량용 조향장치의 타이 로드{Tie Rod of Steering Apparatus for Vehicle Equipped with Damper}
도 1a는 종래의 타이 로드를 구비한 조향장치의 사시도,
도 1b는 종래의 타이 로드에 대한 단면도,
도 2a는 본 발명에 따른 타이 로드의 분해 사시도,
도 2b는 본 발명에 따른 타이 로드의 결합 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 타이 로드를 구비한 조향장치의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
210: 댐퍼 하우징(Damper Housing) 215: 댐핑 로드(Damping Rod)
220: 아우터 볼 조인트(Outer Ball Joint) 230: 제 1 댐퍼
235: 제 2 댐퍼 240: 댐퍼 커버(Damper Cover)
250: 이너 볼 조인트(Inner Ball Joint) 260: 랙 바(Rack Bar)
본 발명은 완충 장치를 구비한 차량용 조향장치의 타이 로드에 관한 것이다. 보다 상세하게는 랙 바의 양측단부에 이너 볼 조인트에 의해 결합되는 타이 로드를 이너 볼 조인트를 포함하는 부분과 아우터 볼 조인트를 포함하는 부분으로 분할 형성하여 양측 사이에 완충 부재를 삽입하여 타이어로부터 입력되는 충격 및 진동이 조향장치를 통해 운전자로 전달되는 것을 차단하기 위한 완충 장치를 구비한 차량용 조향장치의 타이 로드에 관한 것이다.
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.
도 1a는 종래의 타이 로드를 구비한 조향장치의 사시도이며, 도 1b는 종래의 타이 로드에 대한 단면도이다.
일반적으로 차량의 조향장치는 운전석에 배치되는 조향 휠과 이에 연결된 조향 축, 그리고 조향 축과 유니버셜 조인트(Universal Joint)를 통해 연결되는 기어박스 및 조향 축을 차체에 고정시킬 수 있도록 그 외부에 장착하는 조향 컬럼 등을 구비하고 있다.
도 1a 및 도 1 b에 도시된 바와 같이 종래의 조향장치(100)는 조향 축(105)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙과 피니언 기어부(130), 랙 기어부를 포함하고 양단부에 이너 볼 조인트(140)를 구비한 랙 바(150), 이너 볼 조인트(140)의 볼과 일체로 형성된 타이 로드(110) 및 타이 로드(110)의 끝단에 구비된 아우터 볼 조인트(120)를 포함하여 구성된다.
랙과 피니언 기어(Rack and Pinion Gear) 방식의 조향장치는 랙 기어가 형성된 랙 바(150)의 좌우측 단부에는 이너 볼 조인트(140)가 구비되어 있으며, 이너 볼 조인트(140)는 타이 로드(110)와 연결되어 있다. 또한, 타이 로드(110)는 아우터 볼 조인트(120)와 연결되어 타이어의 너클(Knuckle)과 연결되도록 한다.
이와 같은 랙과 피니언 기어 방식의 조향장치는 랙 바(150)에 형성된 랙 기어부와 접하여 동력을 전달하는 피니언 기어부를 포함하고 있어, 운전자가 조향 휠(미도시)을 회전하면 조향 축(105)과 유니버셜 조인트(미도시)를 통하여 피니언 기어로 회전력이 전달되며, 전달된 회전력은 랙과 피니언 기어에 의해 직선 방향의 힘으로 변화하여 랙 바(150)를 직선 운동시킨다. 랙 바(150)의 직선 운동은 이에 연결된 타이 로드(110)에 전달되어 궁극적으로 타이어를 회전하게 된다.
종래의 조향장치(100)에 있어서 동력은 전술한 바와 같이 운전자에 의해서 조향 휠에 회전력이 가해지면, 조향 축, 유니버셜 조인트, 랙과 피니언 기어, 랙 바, 이너 볼 조인트(140), 타이 로드(110), 아우터 볼 조인트(120) 및 타이어의 너클을 따라 차례로 전달되어 타이어를 조향하도록 하고 있다.
이와 반대로 타이어에서 입력되는 충격 및 진동 신호는 전술한 동력 전달 방향의 역순으로 전달되어 조향 휠까지 전달되어 운전자로 하여금 불쾌감을 일으키고 운전에 불안 요소를 발생시킨다.
조향장치의 각각의 구성 요소는 강체로서 성격을 지니고 있어 조향장치는 진동을 흡수할 수 있는 구조가 비교적 취약하다. 따라서 대부분의 조향장치는 진동을 흡수할 수 있는 완충 부재를 포함하고 있는데 이 완충 부재는 주로 조향 축과 유니버셜 조인트 사이에 위치한다.
완충 부재의 위치에 관하여, 만일 완충 장치가 조향 축에 삽입될 경우에는 최초 진동의 입력원이 타이어라는 점에서 완충 장치가 진동의 입력원으로부터 너무 멀리 떨어져 있다는 문제가 있다. 다시 말하면 타이어에서 입력된 진동이 아우터 볼 조인트, 타이 로드, 이너 볼 조인트, 랙 바, 랙과 피니언 기어 및 유니버셜 조인트를 차례로 모두 거쳐서 완충 장치에 도달되는 구조로 되어 있으므로 진동의 영향을 많은 부품들이 받아야 했다.
따라서, 타이어로부터 입력되는 진동에 의해 많은 소음이 발생할 뿐만 아니라 각 부품들의 마모로 인한 내구성 저하도 큰 문제가 아닐 수 없었다.
따라서 본 발명은 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 타이 로드를 이너 볼 조인트를 포함하는 부분과 아우터 볼 조인트를 포함하는 부분으로 분할 형성하며, 분할된 타이 로드의 일단부는 중공 형상으로 형성하여 타측의 일단부가 삽입될 수 있도록 하여, 양측 사이에 충격을 흡수할 수 있는 완충 부재를 삽입한 후 고정함으로써 타이어로부터 입력되는 충격 및 진동을 조기에 감쇄하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 이너 볼 조인트(Inner Ball Joint)를 포함하는 부분과 아우터 볼 조인트(Outer Ball Joint)를 포함하는 부분으로 분할 형성되고 분할 형성된 양측 사이에 충격을 흡수할 수 있는 완충 부재를 포함하는 타이 로드(Tie Rod)에 있어서, 일단부가 상기 아우터 볼 조인트와 결합하며, 타단부는 반대측 단부의 직경보다 크게 형성되는 댐핑 로드; 일단부가 상기 이 너 볼 조인트에 결합되어 있고 타단부의 내부는 상기 댐핑 로드가 삽입 가능한 중공 형상으로 되어 있는 댐퍼 하우징; 상기 댐퍼 하우징과 결합하며 상기 댐핑 로드를 상기 댐퍼 하우징 내에 고정시키는 댐퍼 커버; 상기 완충 부재로서 상기 댐퍼 하우징과 상기 댐핑 로드의 끝단부 사이에 삽입되는 제 1 댐퍼; 및 상기 완충 부재로서 상기 댐핑 로드와 상기 댐퍼 커버 사이에 삽입되는 제 2 댐퍼를 포함하여 구성되는 완충 장치를 구비한 차량용 조향장치의 타이 로드를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 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.
도 2a 및 도2b는 본 발명에 따른 타이 로드의 분해 사시도 및 결합 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 타이 로드를 포함하는 조향장치의 사시도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이 로드는 이너 볼 조인트(250), 댐퍼 하우징(210), 댐핑 로드(215), 제 1 댐퍼(230), 제 2 댐퍼(235), 댐퍼 커버(240) 및 아우터 볼 조인트(220)를 포함하여 구성된다.
이너 볼 조인트(250)는 랙 바(260)의 양측 단부에 형성되어 있어 랙 바(260)로부터 전달되는 조향력을 타이 로드에 전달한다. 이너 볼 조인트(250)는 일반적인 볼 조인트와 같이 볼 조인트 하우징(252)과 볼이 연결된 축(254)으로 구성되어 있 으며, 볼 조인트 하우징(252)은 랙 바(260)의 양측 단부에 삽입 고정되고 볼이 연결된 축(245)은 댐퍼 하우징(210)에 연결되어 있다.
아우터 볼 조인트(220)는 타이어의 너클(미도시)에 볼과 연결된 축부분(222)이 삽입 고정되며, 타이어로부터 전달되는 횡진동이 입력된다. 아우터 볼 조인트(220)의 하우징 부분은 타이 로드의 일단부에 나사식으로 고정된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타이 로드는 종래의 일체형 타이 로드(110)와 달리 양측이 이너 볼 조인트(250)를 포함하는 부분과 아우터 볼 조인트(220)를 포함하는 부분으로 분할되어 있다. 따라서 각각의 부분을 댐퍼 하우징(210)과 댐핑 로드(215)로 칭하여 기술하기로 한다.
댐퍼 하우징(210)은 내부에 댐핑 로드(215)가 삽입 가능한 중공형상으로 되어 있으며, 내부에 형성된 댐핑 로드(215)가 삽입되는 부분은 관통형이 아닌 입구측만 개방된 형상으로 댐핑 로드(215)가 고정될 수 있는 구조이다. 다시 말하면 종래의 타이 로드는 일단부에 볼을 형성하고 있어 이너 볼 조인트(250)에 삽입 가능하며 타측은 아우터 볼 조인트(220)와 결합하는 일체형 구조를 이루고 있으나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 볼이 연결된 축(245)은 종래의 타이 로드보다 단면의 직경이 크게 형성되며 내부에 댐핑 로드(215)가 삽입될 수 있는 홈을 구비한 분할된 타이 로드를 형성한다.
댐핑 로드(215)는 그 일단부가 아우터 볼 조인트(220)와 결합하며, 타단부는 반대측 단부의 직경보다 다소 크게 형성되어 있어 댐퍼 하우징(210)에 삽입되도록 하고 있다. 이러한 댐핑 로드(215)와 댐퍼 하우징(210) 사이에는 제 1 댐퍼(230)가 삽입되어 있으며, 댐핑 로드(215)와 댐퍼 커버(240) 사이에는 제 2 댐퍼(235)가 삽입되어 있다.
댐퍼 커버(240)는 댐퍼 하우징(210)과 결합하며 댐핑 로드(215)를 댐퍼 하우징(210) 내에 고정시키는 기능을 한다. 댐퍼 하우징(210)의 외경에는 수나사형 나사산을 포함하고 있으며 댐퍼 커버(240)에는 암나사형 나사산을 포함하고 있어 댐핑 로드(215) 삽입 후 나사 방식으로 체결하도록 되어 있다. 따라서 장시간 사용에 따른 제 1 댐퍼(230) 및 제 2 댐퍼(235)의 마모나 손상시 교체가 가능하도록 하고 있다.
제 1 댐퍼(230) 및 제 2 댐퍼(235)는 타이 로드에 전달되는 충격 및 진동을 감쇄하는 역할을 한다. 제 1 댐퍼(230) 및 제 2 댐퍼(235)는 통상 완충 부재로 사용되는 천연 고무 및 합성 고무 뿐만 아니라 코일 스프링, 판 스프링, 공기 스프링 등 각종 스프링과 같이 일반적으로 완충 역할을 할 수 있는 것은 어떠한 형상 및 재질을 사용하여도 무방하다.
제 1 댐퍼(230)는 댐퍼 하우징(210)과 댐핑 로드(215) 사이에 삽입되는 것으로 통상 댐퍼 하우징(210)의 내경의 형상 또는 댐핑 로드(215)의 외경의 형상과 같은 형상으로 형성된다. 따라서 일반적으로 원형 단면의 댐퍼를 삽입할 것이나 실시예에 따라 댐핑 로드(215) 및 댐퍼 하우징(210)의 내경이 타원 또는 세레이션(Serration)이 형성된 형상일 경우 이와 같은 형상을 따른다.
제 2 댐퍼(235)는 댐핑 로드(215)와 댐퍼 커버(240) 사이에 삽입되는 것으로 댐핑 로드(235)가 중앙에 관통하여 삽입될 수 있는 중공형 댐퍼를 사용한다.
제 1 댐퍼(230) 및 제 2 댐퍼(235)는 주로 타이어의 횡진동을 감쇄시키는 역할을 하는데, 특히 제 1 댐퍼(230)는 아우터 볼 조인트(220)에서 이너 볼 조인트(250) 방향으로 전달되는 타이 로드의 압축 방향의 충격 및 진동을 감쇄하며, 제 2 댐퍼(235)는 아우터 볼 조인트(220)에서 밖으로 전달되는 힘에 의해 타이 로드의 인장 방향의 충격 및 진동을 감쇄한다.
또한, 댐퍼로서 완충 부재를 각각 댐퍼 하우징(210)과 댐핑 로드(215) 사이의 끝단부와 댐핑 로드(215)와 댐퍼 커버(240) 사이의 끝단부에만 삽입하도록 하고 댐핑 로드(215)의 외주면과 댐퍼 하우징(210)의 내측면의 사이에는 완충 부재를 삽입하지 않도록 하여 타이 로드에 작용하는 종방향의 충격 및 진동을 효과적으로 감쇄하고 타이 로드에 작용하는 횡방향 전단력에 의해 타이 로드가 휘거나 변형을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 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.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 타이 로드를 이너 볼 조인트를 포함하는 부분과 아우터 볼 조인트를 포함하는 부분으로 분할 형성하며, 분할된 타이 로드의 일단부는 중공 형상으로 형성하여 타측의 일단부가 삽입될 수 있도록 하여, 양측 사이에 충격을 흡수할 수 있는 완충 부재를 삽입한 후 고정하여 타이어로부터 입력되는 충격 및 진동을 조기에 감쇄하여 조향장치가 충격 및 진동으로 인해 마모 및 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 운전자에게 전해지는 진동을 줄일 수 있어 운전 편의성 향상과 안전한 운행을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 이너 볼 조인트(Inner Ball Joint)를 포함하는 부분과 아우터 볼 조인트(Outer Ball Joint)를 포함하는 부분으로 분할 형성되고 분할 형성된 양측 사이에 충격을 흡수할 수 있는 완충 부재를 포함하는 타이 로드(Tie Rod)에 있어서,
    일단부가 상기 아우터 볼 조인트와 결합하며, 타단부는 반대측 단부의 직경보다 크게 형성되는 댐핑 로드;
    일단부가 상기 이너 볼 조인트에 결합되어 있고 타단부의 내부는 상기 댐핑 로드가 삽입 가능한 중공 형상으로 되어 있는 댐퍼 하우징;
    상기 댐퍼 하우징과 결합하며 상기 댐핑 로드를 상기 댐퍼 하우징 내에 고정시키는 댐퍼 커버;
    상기 완충 부재로서 상기 댐퍼 하우징과 상기 댐핑 로드의 끝단부 사이에 삽입되는 제 1 댐퍼; 및
    상기 완충 부재로서 상기 댐핑 로드와 상기 댐퍼 커버 사이에 삽입되는 제 2 댐퍼
    를 포함하여 구성되는 완충 장치를 구비한 차량용 조향장치의 타이 로드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충 부재는 고무 또는 스프링 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 완충장치를 구비한 차량용 조향장치의 타이로드.
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