KR100804443B1 - 랙바를 지지하는 서포트 요크를 구비한 조향장치 - Google Patents

랙바를 지지하는 서포트 요크를 구비한 조향장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랙바를 지지하는 서포트 요크를 구비한 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은 자동차의 조향장치에서 랙바를 밀착 지지하기 위한 요크 조립체에 있어서, 상기 랙바를 지지하는 서포트 요크; 상기 서포트 요크를 수용하는 요크 실린더; 상기 서포트 요크의 후방에 설치되어 상기 서포트 요크를 탄성 지지하는 스프링; 및 상기 스프링과 상기 서포트 요크 사이 및 상기 서포트 요크 외주면을 따라 탄성부재가 일체로 형성되어, 상기 요크 실린더와 상기 서포트 요크 사이 및 상기 서포트 요크와 상기 스프링 사이에 발생되는 진동과 소음을 흡수하는 일체형 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙바를 지지하는 서포트 요크를 구비한 요크 조립체를 제공한다.
본 발명에 의하면, 서포트 요크와 코일 스프링 사이에 일체형 탄성체를 구비하여 서포트 요크와 요크 실린더 사이에 발생하는 진동을 흡수할 뿐만 아니라 부품 수가 적고 구조가 간단해지는 효과가 있다.
조향, 랙바, 서포트 요크, 탄성체

Description

랙바를 지지하는 서포트 요크를 구비한 조향장치{Steering System Equipped with Support-Yoke Supporting Rack-Bar}
도 1은 종래의 조향장치의 서포트 요크와 랙바 등을 도시한 제 1 단면도,
도 2는 종래의 랙바를 지지하는 서포트 요크를 도시한 제 2 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조향장치의 서포트 요크 등을 도시한 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 입력축 105: 밸브 하우징
110: 피니언 축 115: 피니언 기어
120: 랙 하우징 125: 랙 기어
130: 랙바 135: 요크 실린더
140: 요크 플러그 145: 스프링
150: 서포트 요크 155: 접촉부
200: 오링 홈 205: 오링
300: 일체형 탄성체 305: 요입홈
310:
본 발명은 랙바를 지지하는 서포트 요크를 구비한 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 서포트 요크와 코일 스프링 사이에 일체형 탄성체를 구비하여 서포트 요크와 요크 실린더 사이에 발생하는 진동을 흡수할 뿐만 아니라 부품 수가 적고 구조도 간단한 랙바를 지지하는 서포트 요크가 설치된 조향장치에 관한 것이다.
자동차의 진행 방향을 운전자의 의도대로 변경하기 위해 사용되는 조향 장치에서 조향축의 회전 운동을 타이 로드의 선 운동으로 바꾸는 장치를 기어 박스라고 하는데 이러한 기어 박스는 크게 랙 앤 피니언형과 볼 앤 너트형으로 나누어진다.
이 중 랙바와 피니언을 포함하는 기어 박스를 구비한 조향장치를 랙 앤 피니언형 조향장치라고 부르는데, 랙 앤 피니언형 조향장치는 운전자가 조향휠을 원하는 방향으로 회전시키면 조향휠에 연결된 조향축이 회전하고, 조향축의 회전에 따라 조향축에 연결된 피니언이 회전하고, 피니언이 회전하면 피니언 기어와 치합된 랙바가 조향축에 대략 수직인 직선 방향으로 움직이게 됨으로써, 랙바가 타이 로드에 힘을 전달하여 너클암이 킹핀을 중심으로 회전하도록 하여 자동차의 바퀴가 조향되도록 하는 구조를 갖는다.
한편, 볼 앤 너트형 조향장치는 나사와 너트 사이에 여러 개의 볼을 넣어서 회전축의 회전을 볼의 구름 접촉으로 너트에 전달시키는 기어 박스를 구비하는 구조로 되어 있다.
랙 앤 피니언형 조향 장치는 조향축에 직접 연결되어 있는 피니언 기어의 움직임이 직접적으로 랙으로 전달되기 때문에 조향휠의 움직임에 조향 바퀴가 직접적으로 반응하는 구조로 되어 있으며 구조가 간단하고 중량이 가벼워 소형차의 전륜 구동 자동차에 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 조향장치의 서포트 요크와 랙바 등을 도시한 제 1 단면도이다.
자동차의 진행 방향을 조절하기 위해 사용되는 조향 장치에서 조향축의 회전 운동을 타이 로드의 선 운동으로 바꾸는 장치를 기어 박스라고 하는데 이러한 기어 박스는 크게 랙 앤 피니언형과 볼 앤 너트형으로 나누어진다.
도 1에 도시된 기어 박스는 랙 앤 피니언형으로서, 기어 박스는 중공의 랙 하우징(120)과 이와 결합되도록 상단측에 설치된 밸브 하우징(105) 등으로 외형을 이룬다.
한편, 밸브 하우징(105) 내부에는 조향축로부터 회전력을 전달받는 입력축(100)이 설치되고, 입력축(100)의 하단에는 피니언 기어(115)가 형성된 피니언 축(110)이 입력축(100)과 연동되도록 설치되되, 피니언 기어(115)는 랙 하우징(120) 내부로 연장 설치된다.
랙 하우징(120)의 내부에는 축 방향으로 길게 구비되는 환봉 형상으로서 피니언 축(110)으로부터의 회전력을 직선 운동으로 전환하는 랙바(130)가 설치된다.
랙바(130)의 일측 외주부에는 피니언 기어(115)와 이물림되는 랙 기어(125)가 형성되고, 이 랙바(130)의 후방 측에는 랙 기어(125)를 피니언 기어(115) 측으 로 밀착되게 지지하는 요크부가 마련된다. 요크부는 랙 하우징(120)과 일체 형성되는 중공의 요크 실린더(135)와 요크 실린더(135) 내부에 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되며 그 일측에는 랙바(130)의 배면과 밀착 지지할 수 있도록 반원형의 접촉부(155)가 형성된 서포트 요크(150)를 구비한다. 그리고 서포트 요크(150) 후방 내측에는 서포트 요크(150)를 랙바(130)에 탄력있게 밀착시키도록 하기 위한 스프링(145)이 설치되고, 스프링(145) 후방에는 스프링(145)을 지지하는 요크 플러그(140)가 요크 실린더(135) 선단에 나사 결합되어 고정된다.
이와 같이 구성된 요크부는, 서포트 요크(150)가 스프링(145)의 탄성 지지를 받은 상태에서 랙바(130)를 피니언 축(110) 방향으로 밀착하여 지지하도록 함으로써, 랙 기어(125)와 피니언 기어(115) 간의 이물림을 견고하게 하여 효과적인 동력전달을 할 수 있도록 하고, 동시에 랙바(130)를 지지하는 지지 수단으로서 역할을 수행하게 된다.
그러나 이와 같이 구성된 종래의 요크부는, 조향휠의 빈번한 조작으로 인해 랙 기어(125)와 피니언 기어(115) 간에 마모가 발생되어 치합된 기어들 간에 불규칙한 면접촉이 발생하고 이때, 랙바(130)를 지지하는 서포트 요크(150)가 요크 실린더(135)를 따라 요동하면서 진동과 소음을 발생시키는 결점이 있었다.
또한, 요크 실린더(135) 내에서 서포트 요크(150)가 서포트 요크(150)를 지지하는 스프링(145)에 의해 슬라이딩되기 위해서는 실린더의 내경과 서포트 요크(150)의 직경 간에 최소한의 공차가 보장되어야 하는데, 이와 같은 공차 때문에 그리고 조향휠을 조향할 때 기어의 헬릭스 각(Helix Angle)으로 인하여 발생되는 랙 바(130)의 비틀림 때문에 서포트 요크(150)가 요크 실린더(135) 내에서 경 방향으로 요동되면서 요크 실린더(135)의 내주면과 충돌을 일으키게 됨으로써, 조향휠 조작 시에 '덜그럭' 소리와 같은 잡음(Rattle Noise)이 발생되어 결국 제품의 신뢰성을 저하시키는 등의 문제가 있었다.
도 2는 종래의 랙바를 지지하는 서포트 요크를 도시한 제 2 단면도이다.
도시한 것과 같이 랙바(130)의 외주면을 따르는 접촉부(155)를 가지고 스프링(145)에 의해서 랙바(130) 측으로 탄지되는 서포트 요크(150)의 외주면에는 오링 홈(200)이 형성되고, 오링 홈(200)에는 오링(205)이 안착되어 오링(205)이 요크 실린더(135)의 내주면과 밀착되는 구조이다. 오링(205)은 고무 혹은 플라스틱 재질로서 요크 플러그(140)가 스프링(145)에 의해서 요동치거나 경 방향으로 움직일 때 소음을 감쇠시킨다. 또한, 도면에 도시하지는 않았지만 스프링(145)과 요크 플러그(140) 사이에 고무 재질의 탄성체(미도시)를 추가하여 스프링(145)과 요크 플러그(140) 사이에 발생되는 소음 문제를 해결하기도 한다.
전술한 것과 같이 요크 플러그(140)와 스프링(145) 사이에 탄성체를 삽입하고, 요크 플러그(140)의 외주면에 오링(205)을 설치하여 요크 플러그(140)에서 발생되는 소음을 줄여 왔으나, 요크 플러그(140)에 오링 홈(200)을 형성한 후에 오링(205)을 설치해야 하고 스프링(145)과 요크 플러그(140) 사이에 고무 재질의 탄성체를 추가해야 하기 때문에 부품 수가 많아져 제작 및 조립 시 생산성이 악화되는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 서포트 요크와 코일 스프링 사이에 일체형 탄성체를 구비하여 서포트 요크와 요크 실린더 사이에 발생하는 진동을 흡수할 뿐만 아니라 부품 수가 적고 구조도 간단한 랙바를 지지하는 서포트 요크가 설치된 조향장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 조향장치에서 랙바를 밀착 지지하기 위한 요크 조립체에 있어서, 상기 랙바를 지지하는 서포트 요크; 상기 서포트 요크를 수용하는 요크 실린더; 상기 서포트 요크의 후방에 설치되어 상기 서포트 요크를 탄성 지지하는 스프링; 및 상기 스프링과 상기 서포트 요크 사이 및 상기 서포트 요크 외주면을 따라 탄성부재가 일체로 형성되어, 상기 요크 실린더와 상기 서포트 요크 사이 및 상기 서포트 요크와 상기 스프링 사이에 발생되는 진동과 소음을 흡수하는 일체형 탄성체를 포함하는 것을 특징으로 하는 랙바를 지지하는 서포트 요크를 구비한 요크 조립체를 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 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.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조향장치의 서포트 요크 등을 도 시한 단면도이다.
설명을 용이하게 하기 위해서, 랙바(130)를 피니언 기어(115)로 밀착하는 구조가 되는 서포트 요크(150), 스프링(145) 및 요크 플러그(140) 등을 일괄하여 요크부라고 한다.
도시한 것과 같이 요크부는 랙 기어(125) 후방 측에 요크 실린더(135)와 이 요크 실린더(135) 내부에 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되며 그 일측에는 랙바(130)의 배면과 밀착 지지할 수 있도록 반원형의 접촉부(155)가 형성된 서포트 요크(150)를 구비한다.
그리고 서포트 요크(150) 후방 내측에는 서포트 요크(150)를 랙바(130)에 탄성 지지하여 밀착하도록 하기 위한 코일 형태의 스프링(145)이 설치되고, 스프링(145) 후방에는 이 스프링(145)을 지지하는 요크 플러그(140)가 요크 실린더(135) 선단에 나사 결합되어 고정된다. 요크 플러그(140)를 조이면 요크 플러그(140)는 피니언 기어(115) 측으로 이동하여 스프링(145)이 압축되며 서포트 요크(150)는 랙 기어(125)와 피니언 기어(115)는 밀착되는 구조이다.
이와 같이 구성된 요크부는, 서포트 요크(150)가 스프링(145)의 탄성을 받은 상태에서 랙바(130)를 피니언의 중심 방향으로 밀착 지지하도록 함으로써, 랙 기어(125)와 피니언 기어(115) 간의 이물림을 견고하게 하여 효과적인 동력 전달을 할 수 있도록 하고, 동시에 랙바(130)를 지지하는 지지 수단으로서 역할을 수행하게 된다. 그런데 여기서 서포트 요크(150)가 요크 실린더(135)의 내주면과 충돌하면서 발생하는 진동과 소음을 흡수하고, 스프링(145)과 요크 실린더(135) 사이에 발생되 는 진동과 소음을 흡수하기 위해서 일체형 탄성체(300)가 구비된다.
일체형 탄성체(300)는 서포트 요크(150)의 외주면과 스프링(145) 사이에 형성되어 요크 실린더(135)와 요크 실린더(135) 사이에 발생하는 진동과 소음을 감쇠하고 스프링(145)과 요크 실린더(135) 사이에 발생하는 진동과 소음을 감쇠한다.
일체형 탄성체(300)는 하나의 구조이기 때문에 일체형 탄성체(300)를 서포트 요크(150)에 설치하는데 있어서 제작 및 조립 비용이 줄어들게 된다.
서포트 요크(150)를 요크 실린더(135)에 부착하는 것으로 조립이 끝나 결국 조립 비용이 현저하게 절감될 뿐만 아니라 서포트 요크(150)와 요크 실린더(135) 사이 및 서포트 요크(150)와 스프링(145) 사이에 발생되는 진동과 소음을 차단하게 된다.
도시한 것과 같이 서포트 요크(150)는 외주 일측에서 중심 방향으로 움푹 파인 구조인 요입홈(305)이 형성되고, 일체형 탄성체(300)의 내주 일측에는 돌출부(310)가 형성되며, 돌출부(310)가 요입홈(305)에 안착되어 일체형 탄성체(300)가 서포트 요크(150)에 결합되는 구조를 가지고 있다.
즉, 일체형 탄성체(300)가 서포트 요크(150)와 조립되는 구조일 경우 돌출부(310)가 요입홈(305)에 안착되어 서포트 요크(150)에서 일체형 탄성체(300)가 분리되지 못하도록 하며, 일체형 탄성체(300)가 서포트 요크(150)에 사출 성형될 경우에도 사출된 일체형 탄성체(300)가 이탈하지 못하게 된다.
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.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 서포트 요크와 코일 스프링 사이에 일체형 탄성체를 구비하여 서포트 요크와 요크 실린더 사이에 발생하는 진동을 흡수할 뿐만 아니라 부품 수가 적고 구조가 간단해지는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 자동차의 조향장치에서 랙바를 밀착 지지하기 위한 요크 조립체에 있어서,
    상기 랙바를 지지하는 서포트 요크;
    상기 서포트 요크를 수용하는 요크 실린더;
    상기 서포트 요크의 후방에 설치되어 상기 서포트 요크를 탄성 지지하는 스프링; 및
    상기 스프링과 상기 서포트 요크 사이 및 상기 서포트 요크 외주면을 따라 탄성부재가 일체로 형성되어, 상기 요크 실린더와 상기 서포트 요크 사이 및 상기 서포트 요크와 상기 스프링 사이에 발생되는 진동과 소음을 흡수하는 일체형 탄성체를 포함하며,
    상기 서포트 요크의 외주면에는 요입홈이 형성되고, 상기 요입홈에 상기 탄성부재의 내부 일측에 형성된 돌출부가 안착되는 것을 특징으로 하는 랙바를 지지하는 서포트 요크를 구비한 요크 조립체.
  2. 삭제
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