KR20120051402A - 조향장치의 타이로드 및 이를 구비한 조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조향장치의 타이로드 및 이를 구비한 조향장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 벨로우즈와 타이로드의 결합부에서 체결 클립의 조임력 부족이나 벨로우즈 제작 오차로 인해 발생되던 노이즈를 방지하고 벨로우즈의 밀림이나 이탈을 방지하며, 차종에 따라서 벨로우즈를 별개로 생산하던 것을 공용화할 수 있어서 제작비와 제작공정 등을 단축할 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

조향장치의 타이로드 및 이를 구비한 조향장치{Tie Rod of Steering Apparatus and Steering Apparatus having The Same}
본 발명은 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 종래의 벨로우즈와 타이로드의 결합부에서 체결 클립의 조임력 부족이나 벨로우즈 제작 오차로 인해 발생되던 노이즈를 방지하고 벨로우즈의 밀림이나 이탈을 방지하며, 차종에 따라서 벨로우즈를 별개로 생산하던 것을 공용화할 수 있어서 제작비와 제작공정 등을 단축할 수 있는 조향장치의 타이로드와 이를 구비한 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 차량의 조향장치에는 운전석에 배치되는 조향휠과 이에 연결된 조향축, 그리고 조향축과 유니버셜 조인트(Universal Joint)를 통해 연결되는 기어박스 및 조향축을 차체에 고정시킬 수 있도록 그 외부에 장착되는 조향컬럼 등이 구비된다.
도 1은 종래의 조향장치의 일부 사시도이고, 도 2는 종래 조향장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 1과 도 2에서 도시된 바와 같이 종래의 조향장치(100)는 조향축(105)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙피니언 기구부(130), 랙 기어(미도시)가 형성되어 있고 양단부에 이너 볼 조인트(Inner Ball Joint, 210)를 구비한 랙바(230), 이너 볼 조인트(210)의 볼과 일체로 형성된 타이로드(110), 타이로드(110)와 연결된 타이로드 엔드(120), 타이로드 엔드(120)의 끝단에 구비된 아우터 볼 조인트(Outer Ball Joint, 125) 및 이너 볼 조인트(210)를 감싸는 벨로우즈(140)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성의 조향장치는 랙바(230)에 형성된 랙 기어부와 접하여 동력을 전달하는 피니언 기어를 포함하고 있어, 운전자가 조향휠을 회전시키면 회전력이 조향축(105)과 유니버셜 조인트(미도시)를 통하여 피니언 기어로 전달되며, 전달된 회전력은 랙과 피니언 기어에 의해 직선 방향의 힘으로 변화하여 랙바(230)를 직선운동시킨다.
또한, 조향장치는 랙 기어가 형성된 랙바(230)의 좌우측 단부에 이너 볼 조인트(210)가 구비되는데, 이너 볼 조인트(210)는 타이로드(110)와 연결되며, 타이로드(110)는 록너트(150)로 타이로드 엔드(120) 및 아우터 볼 조인트(125)와 연결되어 타이어의 너클(Knuckle)과 연결된다.
이너 볼 조인트(210)는 구 형상의 볼부위(270)를 구비한 타이로드(110), 타이로드의 볼부위(270)를 감싸며 타이로드(110)와 랙바(230)를 연결시키는 볼 하우징(240), 타이로드의 볼부위(270)와 볼 하우징(240) 사이에 삽입되는 플라스틱 재질의 볼시트(250) 등이 서로 조립되어 연결되는 구조를 갖는다.
즉, 볼 하우징(240)의 내부면에 플라스틱 재질의 볼시트(250)를 삽입하고 여기에 타이로드의 볼부위(270)를 조립한 후 볼 하우징의 플렌지 끝단을 코킹(260)하여 고정시키는 구조로 되어 있다.
이와 같은 종래의 조향장치에 있어서, 벨로우즈(140)는 타이로드(110)와 랙하우징(220)에 결합되어 운전자의 조향축 조작시 수축 이완하게 되는데, 조향휠의 풀턴시 즉, 조향휠을 시계 방향이나 그 반대 방향의 끝까지 회전시키는 경우 벨로우즈(140)와 타이로드(110)의 결합부에서 노이즈가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 블로우 성형으로 형성되는 벨로우즈의 치수 오차와, 벨로우즈를 조여주는 클립의 조임력이 부족한 경우에 타이로드와 벨로우즈와의 유격 발생으로 나타나는 소음이 많았고, 벨로우즈가 밀리는 문제가 발생되었으며 심한 경우에는 벨로우즈가 타이로드에서 이탈하고 외부에서 이물질이 유입되는 심각한 문제점이 있었다.
또한, 차종별로 각각 길이가 다른 벨로우즈를 별도로 제작하여야 했기 때문에 제작비가 증대되고, 조립 공정 등이 늘어나 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 종래의 벨로우즈와 타이로드의 결합부에서 체결 클립의 조임력 부족이나 벨로우즈 제작 오차로 인해 발생되던 노이즈를 방지하고 벨로우즈의 밀림이나 이탈을 방지하며, 차종에 따라서 벨로우즈를 별개로 생산하던 것을 공용화하여 제작비와 제작공정 등을 단축하는 데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 일측 단부가 랙바와 결합되고 외주면에 벨로우즈가 결합되는 조향장치의 타이로드에 있어서, 상기 타이로드는 조향시 상기 벨로우즈가 축 방향으로 수축 이완하며 슬라이딩이 가능하도록 외경이 축소된 소경부를 구비하는 것을 특징으로 하는 조향장치의 타이로드를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예는, 조향축과 결합되는 랙피니언 기구부와, 랙피니언 기구부와 결합되고 양단부가 타이로드와 결합되는 랙바와, 상기 타이로드의 외주면에 결합되는 벨로우즈를 포함하는 조향장치에 있어서, 상기 타이로드는 조향시 상기 벨로우즈가 축 방향으로 수축 이완하며 슬라이딩이 가능하도록 외경이 축소된 소경부를 구비하는 것을 특징으로 하는 조향장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 벨로우즈와 타이로드의 결합부에서 체결 클립의 조임력 부족이나 벨로우즈 제작 오차로 인해 발생되던 노이즈를 방지하고 벨로우즈의 밀림이나 이탈을 방지하며, 차종에 따라서 벨로우즈를 별개로 생산하던 것을 공용화할 수 있어서 제작비와 제작공정 등을 단축할 수 있는 효과가 있게 된다.
도 1은 종래의 조향장치의 일부를 도시한 사시도;
도 2는 종래의 조향장치의 일부를 도시한 단면도;
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도이다.
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 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 조향장치 중 일부를 나타내는 단면도이다.
도 3과 도 4에서 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예는, 일측 단부가 이너 볼조인트(210)를 매개로 랙바(230)와 결합되고 외주면에 벨로우즈(140)가 결합되는 조향장치의 타이로드(310)에 있어서, 상기 타이로드(310)는 조향시 상기 벨로우즈(140)가 축 방향으로 수축 이완하며 슬라이딩이 가능하도록 외경이 축소된 소경부(320)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예는, 조향축과 결합되는 랙피니언 기구부(도 1의 130 참조)와, 랙피니언 기구부와 결합되고 양단부가 이너 볼조인트(210)를 매개로 타이로드(310)와 결합되는 랙바(230)와, 상기 타이로드(310)의 외주면에 결합되는 벨로우즈(140)를 포함하는 조향장치에 있어서, 상기 타이로드(310)는 조향시 상기 벨로우즈(140)가 축 방향으로 수축 이완하며 슬라이딩이 가능하도록 외경이 축소된 소경부(320)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
타이로드(310)는 랙바(230)의 중심축과 소정의 각도로 움직일 수 있도록 이너 볼조인트(210)를 매개로 랙바(230)와 결합되는데, 타이로드(310)의 외주면과 랙하우징(220)의 일단에는 벨로우즈(140)가 결합되어 있다.
따라서, 운전자가 조향축을 조작하게 되면, 조향축 하단에 결합되어 있는 랙피니언 기구부를 통해서 조향축의 회전 운동이 랙바(230)의 직선 운동으로 변환되어 랙바(230)가 랙하우징(220)을 따라서 슬라이딩하게 된다.
그리고, 랙바(230)의 양단부는 타이로드(310)가 랙바(230)의 중심축과 소정의 각도로 움직일 수 있도록 이너 볼조인트(210)를 매개로 랙바(230)와 결합되며, 여기서 이너 볼조인트(210)는 랙바(230)와 타이로드(310)를 연결해 주는 역할을 하는데, 타이로드(310)의 일측 끝단에 형성되어 있는 볼부위와 볼조인트 결합하게 된다.
랙하우징(220) 내부로 이물질의 유입을 방지하는 벨로우즈(140)는 일단이 랙하우징(220)에 결합되고 타단은 타이로드(310)에 결합되어, 운전자의 조향축 조작시 랙바(230)가 랙하우징(220)의 일측에서 타측으로 슬라이딩하게 되면, 벨로우즈(140)의 양단이 랙하우징(220)과 타이로드(310)에 지지되어 수축과 이완을 하게 된다.
벨로우즈(140)의 수축 이완 길이는 조향휠의 풀턴시 즉, 조향휠을 시계 방향이나 그 반대 방향의 끝까지 회전시키는 경우 대략 140~150 mm 의 길이 방향 변화를 갖게 되므로 최대 수축시와 최대 이완시에는 벨로우즈(140)의 양단에 결리는 부하가 매우 높다.
따라서 종래에는 타이로드(310)의 외주면에 운전자의 조향 작동시 랙바(230)와 랙하우징(220)의 중심축 방향으로 수축 이완하는 벨로우즈(140)의 밀림과 이탈을 방지하도록 고정수단이 결합되어 있었으나, 본 발명에서는 벨로우즈(140)가 슬라이딩되는 소경부(320)가 형성되어 있어서 슬라이딩되게 된다.
즉, 소경부(320)는 타이로드(310)의 외주면에서 직경이 축소되어 형성되고 이 소경부(320)에 벨로우즈(140)의 단부(305)가 결합되며, 운전자의 조향 작동시 벨로우즈의 단부(305)가 소경부(320)의 외주면을 따라서 슬라이딩되게 되어 있다.
이러한 소경부(320)는 벨로우즈(140)의 단부(305)가 슬라이딩되는 작동이 일정 구간으로 한정되도록 벨로우즈(140)의 단부(305)가 결합된 부위로부터 일측 또는 양측으로 소정 길이의 슬라이딩 구간이 구비되게 형성된다.
벨로우즈 단부(305)의 슬라이드 작동 구간은 모든 차종에 적용이 가능하도록 벨로우즈(140)의 단부(305)가 결합된 부위로부터 일측으로는 30 mm, 양측으로는 각각 15 mm 정도의 슬라이딩이 가능하게 형성된다.
따라서, 차종별로 길이가 각각 다른 별개의 벨로우즈를 제작하지 않아도 슬라이딩 구간을 확보함으로써 전차종에 벨로우즈를 공용화 할 수 있게 된다.
그리고, 소경부(320)의 양측 끝단에는 소경부(320)의 직경이 확대되는 경사부(321)가 형성되어 있어서, 벨로우즈(140)의 슬라이딩이 완료되는 시점 부근에서 벨로우즈(140)와 소경부(320)와의 마찰력이 증대되며 슬라이딩이 점진적으로 멈추게 되어 있다.
따라서, 벨로우즈(140)의 슬라이딩 구간 양측 끝단부에서는 벨로우즈(140)의 슬라이딩이 걸림감없이 점진적으로 멈추게 되어 급격한 멈춤으로 인한 노이즈가 발생되지 않게 된다.
또한, 경사부(321)의 끝단부는 타이로드(310)의 외주면과 단차지게 형성되어 있어서, 내구가 오래 진행되어 벨로우즈(140) 단부(305)의 탄성력이 낮아지는 경우에도 벨로우즈 단부(305)가 단차부(323)에 의해 경사부(321)로부터 이탈되지 않고 슬라이딩 가능하게 되어 있다.
그리고, 소경부(320)의 외주면 또는 소경부(320)에 결합된 벨로우즈 단부(305)의 내주면에는 요홈으로 형성되는 그리스 포켓(307)이 구비되어 있어서, 벨로우즈(140)의 슬라이딩시 발생될 수 있는 노이즈를 방지함과 동시에 슬라이딩 작동력을 줄여주어 벨로우즈(140)가 슬라이딩 작동 구간에서 걸림감없이 슬라이딩되게 되어 있다.
이렇게 요홈으로 형성되는 그리스 포켓(307)은 소경부(320)의 외주면에 형성될 수 있고, 벨로우즈 단부(305)의 내주면에 형성될 수도 있는데, 도 4에서는 대표적으로 벨로우즈 단부(305)의 내주면에 형성된 것을 도시하였음을 밝혀 둔다.
한편, 전술한 본 발명의 타이로드(310)는 조향축과 결합되는 랙피니언 기구부(도 1의 130 참조)와, 랙피니언 기구부와 결합되고 양단부가 이너 볼조인트(210)를 매개로 타이로드(310)와 결합되는 랙바(230)와, 상기 타이로드(310)의 외주면에 결합되는 벨로우즈(140)를 포함하는 조향장치를 구성하게 되며, 타이로드를 제외한 나머지 구성은 종래 기술과 동일하므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 종래의 벨로우즈와 타이로드의 결합부에서 체결 클립의 조임력 부족이나 벨로우즈 제작 오차로 인해 발생되던 노이즈를 방지하게 된다.
또한, 차종에 따라서 벨로우즈를 별개로 생산하던 것을 공용화할 수 있어서 제작비와 제작공정 등을 단축할 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 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.
140: 벨로우즈 210: 이너 볼조인트
220: 랙하우징 230: 랙바
305: 벨로우즈 단부 307: 그리스 포켓
310: 타이로드 320: 소경부
321: 경사부 323: 단차부

Claims (10)

  1. 일측 단부가 랙바와 결합되고 외주면에 벨로우즈가 결합되는 조향장치의 타이로드에 있어서,
    상기 타이로드는 조향시 상기 벨로우즈가 축 방향으로 수축 이완하며 슬라이딩이 가능하도록 외경이 축소된 소경부를 구비하는 것을 특징으로 하는 조향장치의 타이로드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소경부는 상기 벨로우즈가 슬라이딩되는 작동이 한정되도록 상기 벨로우즈의 단부가 결합된 부위로부터 일측 또는 양측으로 소정 길이의 슬라이딩 구간이 구비되는 것을 특징으로 하는 조향장치의 타이로드.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 소경부는 양측 끝단에 직경이 확대되는 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 조향장치의 타이로드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 경사부의 끝단부는 상기 타이로드의 외주면과 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치의 타이로드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 소경부의 외주면 또는 상기 소경부에 결합된 벨로우즈의 단부 내주면에는 요홈으로 형성되는 그리스 포켓이 구비되는 것을 특징으로 하는 조향장치의 타이로드.
  6. 조향축과 결합되는 랙피니언 기구부와, 랙피니언 기구부와 결합되고 양단부가 타이로드와 결합되는 랙바와, 상기 타이로드의 외주면에 결합되는 벨로우즈를 포함하는 조향장치에 있어서,
    상기 타이로드는 조향시 상기 벨로우즈가 축 방향으로 수축 이완하며 슬라이딩이 가능하도록 외경이 축소된 소경부를 구비하는 것을 특징으로 하는 조향장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 소경부는 상기 벨로우즈가 슬라이딩되는 작동이 한정되도록 상기 벨로우즈의 단부가 결합된 부위로부터 양측으로 소정 길이의 슬라이딩 구간이 구비되는 것을 특징으로 하는 조향장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 소경부는 양측 끝단에 직경이 확대되는 경사부가 형성된 것을 특징으로 하는 조향장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 경사부의 끝단부는 상기 타이로드의 외주면과 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 소경부의 외주면 또는 상기 소경부에 결합된 벨로우즈의 단부 내주면에는 요홈으로 형성되는 그리스 포켓이 구비되는 것을 특징으로 하는 조향장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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