KR100804621B1 - 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조 - Google Patents

스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 스티어링 장치의 서포트 요크에 관한 것으로, 랙과 피니언식 스티어링 장치의 랙 하우징 내에서 랙을 피니언에 밀착토록 지지하는 서포트 요크의 배면에 고무재질의 탄성체를 구비하여, 랙 연동시 서포트 요크의 축방향 요동에 따른 요크 플러그와의 접촉소음을 방지할 수 있도록 함은 물론, 스티어링 휠 조타시 요크 실린더와 접촉으로 인하여 발생하는 서포트 요크의 경방향 소음을 저감시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
그 기술적인 구성은, 스티어링 장치의 요크부에 있어서, 상기 서포트 요크(60)와 요크 플러그(80) 사이에 축방향 및 경방향 유격을 방지할 수 있도록 탄성체(70)가 마련되어 구성되는 것을 요지로 한다.
스티어링 장치, 기어박스, 서포트 요크, 탄성체

Description

스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조 {SUPPORT-YOKE NOISE PREVENTION STRUCTURE OF STEERING ASS'Y}
도 1은 종래의 랙과 피니언식 기어박스를 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언식 기어박스의 요크부를 도시한 분리 단면도.
도 3은 도 2의 결합 상태를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 랙과 피니언식 기어박스의 요크부를 도시한 분리 단면도.
*도면의 주요부위에 대한 부호설명*
10...랙 하우징 20...랙 바
30...밸브 하우징 40...피니언 축
40a...피니언 기어 50...요크 실린더
60...서포트 요크 60a...접촉부
62a...안착돌기 70...탄성체
72a...착설홈 80...요크 플러그
본 발명은 차량용 스티어링 장치의 서포트 요크에 관한 것으로, 이는 특히 랙과 피니언식 스티어링 장치의 랙 하우징 내에서 랙을 피니언에 밀착토록 지지하는 서포트 요크의 배면에 고무재질의 탄성체를 구비하여, 랙 연동시 서포트 요크의 축방향 요동에 따른 요크 플러그와의 접촉소음을 방지할 수 있도록 함은 물론, 스티어링 휠 조타시 요크 실린더와 접촉으로 인하여 발생하는 서포트 요크의 경방향 소음(Lattle noise)을 저감시킬 수 있도록 한 스티어링 장치의 서포트 요크(Support-Yoke) 소음방지구조에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 스티어링 장치는 운전자의 조작에 따라 차량의 진행방향을 변경할 수 있도록 마련되는 것으로서, 운전석에 마련된 스티어링 휠과, 그 하측에 마련되는 스티어링 샤프트, 그리고 이 스티어링 샤프트와 연결되어 동력전달 방향을 전환하는 기억박스 등을 구비하여 마련된다.
이와 같은 기억박스에는 워엄 섹터 타입, 워엄 섹터 롤러 타입, 볼 앤 너트 타입, 랙 앤 피니언 타입(Rack & Pinion Type) 등이 있으며, 이 중 랙과 피니언식 기어박스는 스티어링 샤프트로부터 운전자가 발생시킨 조작력을 전달받아 회전되는 피니언과, 이 피니언과 치합되어 좌·우 슬라이딩 되는 랙으로 이루어진다.
도 1은 이와 같은 종래의 랙과 피니언식 기어박스를 보인 단면도로서, 이에 도시된 바와 같이 기어박스는 중공의 랙 하우징(1)과, 이와 결합되도록 상단측에 설치된 밸브 하우징(3)으로 외형이 이루어진다.
먼저, 밸브 하우징(3)의 내부에는 스티어링 샤프트(미도시)로부터 회전력을 전달받는 입력축이 설치되고, 이 입력축의 하단에는 피니언 기어(4a)가 형성된 피니언 축(4)이 이와 연동되도록 설치되되, 상기 피니언 기어(4a)는 랙 하우징(1)의 내부에까지 연장 설치된다.
다음, 상기 랙 하우징(1)의 내부에는 축방향으로 길게 마련되는 원봉으로서 피니언 축으로부터의 회전력을 수평운동으로 전환하는 랙 바(2)가 설치된다.
상기 랙 바(2)의 일측 외주부에는 상기 피니언 기어(4a)와 이물림토록 되는 랙 기어(2a)가 형성되고, 이 랙 기어(2a)의 반대측에는 랙 바를 피니언 기어(4a) 측으로 밀착되게 지지하는 요크부가 마련된다.
이와 같은 요크부는, 랙 기어(2a)의 반대측에 랙 하우징(1)과 일체로 형성되는 중공의 요크 실린더(5)와, 이 요크 실린더(5)의 내부에서 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되며 그 일측에는 랙 바(2)의 배면과 밀착 지지할 수 있도록 반원형의 접촉부(6a)가 형성된 서포트 요크(6)를 구비한다.
그리고, 상기 서포트 요크(6)에서 접촉부(6a)의 반대측 내부에는 서포트 요크(6)를 랙 바(2)에 탄력 있게 밀착토록 하기 위한 코일형의 스프링(7)이 설치되고, 상기 스프링(7)의 일측에는 이 스프링(7)을 지지하는 요크 플러그(8)가 요크 실린더(5)의 선단에 나사 결합되어 고정된다.
따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 요크부는, 서포트 요크(6)가 스프링(7)의 탄성을 받은 상태에서 랙 바(2)를 피니언 축(4) 쪽으로 밀착지지토록 함으로써, 랙 기어(2a)와 피니언 기어(4a) 간의 이물림률을 증대시켜 효과적인 동력전달을 할 수 있도록 하고, 동시에 랙 바를 지지하는 지지수단으로서 역할을 수행하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 요크부는, 핸들의 빈번한 조작으로 인해 랙 기어와 피니언 기어 간에 마모가 발생되어 치합(齒合)된 기어들 간에 불규칙한 면접촉이 발생하고, 이에 따라 랙 바를 지지하는 서포트 요크(6)가 스프링(7)에 의해 축방향으로 요동하면서 요크 플러그(8)와 충격소음을 발생시키는 결점이 있었다.
삭제
또한, 요크 실린더(5) 내에서 서포트 요크(6)가 이를 지지하는 스프링(7)에 의해 축방향으로 슬라이딩하기 위해서는 요크 실린더(5)의 내경과 서포트 요크(6)의 직경 간에 최소한의 공차(Clearance)가 보장되어야 하는데, 이와 같은 공차 및 스티어링 휠을 조향할 때 기어의 헬릭스 각(HELIX ANGLE)으로 인하여 발생되는 랙 바의 비틀림 때문에, 서포트 요크(6)가 요크 실린더(5) 내에서 경방향으로 유격되면서 상기 요크 실린더(5)의 내경과 충돌을 일으키게 되어서, 핸들 조작시에 "덜그럭" 소리와 같은 잡음을 발생시켜 제품의 신뢰성을 저하시키는 등의 많은 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 서포트 요크의 문제점을 개선하기 위해 안출한 것으로, 그 목적은 랙을 피니언에 밀착토록 지지하는 서포트 요크의 배면에 고무재질의 탄성체를 구비하여, 랙 연동시 서포트 요크의 축방향 요동에 따른 요크 플러그와의 접촉소음을 방지하며, 스티어링 휠 조타시 서포트 요크의 경방향 요동에 따른 요크 실린더와의 접촉소음을 저감시켜, 제품의 신뢰도를 가일층 향상시킬 수 있는 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 랙 기어의 반대측에 랙 하우징과 일체로 형성되는 중공의 요크 실린더와, 상기 요크 실린더의 내부에 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되며 그 일단이 랙 바의 배면과 밀착되도록 반원형의 접촉부가 형성된 서포트 요크와, 상기 요크 실린더의 선단에 나사결합되는 요크 플러그를 포함하여 구성되는 스티어링 장치의 요크부에 있어서, 상기 서포트 요크에서 상기 접촉부의 반대측에는 테이퍼진 안착돌기가 형성되며, 이 서포트 요크의 안착돌기에 교합되도록 그 내측에 착설홈이 형성된 탄성체가 접합되어서, 서포트 요크의 축방향 및 경방향 유격을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조를 마련함에 의한다.
삭제
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 랙과 피니언식 기어박스의 요크부를 도시한 분리 단면도이며, 도 3은 도 2의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 적용된 랙과 피니언식 기어박스는, 중공의 랙 하우징(10)과 이와 결합되도록 상단측에 설치된 밸브 하우징(30)으로 외형을 이룬다.
여기서, 상기 밸브 하우징(30)의 내부에는 스티어링 샤프트(미도시)와 유니버셜 조인트되어 회전력을 전달받는 입력축이 설치되고, 이 입력축의 하단에는 피니언 기어(40a)가 형성된 피니언 축(40)이 이와 연동되도록 설치되되, 상기 피니언 기어(40a)는 랙 하우징(10)의 내부에까지 연장 설치된다.
그리고, 상기 랙 하우징(10)의 내부에는 축방향으로 길게 마련된 원봉으로서 피니언 축(40)으로부터의 회전력을 수평운동으로 전환하는 랙 바(20)가 설치된다.
상기 랙 바(20)의 일측 외주부에는 상기 피니언 기어(40a)와 치합되는 랙 기어(20a)가 형성되고, 이 랙기어(20a)의 반대측에는 랙 바(20)를 피니언 기어(40a) 측으로 밀착되도록 지지하는 요크부가 마련된다.
상기와 같은 요크부는, 랙 기어(20a)의 반대측에 랙 하우징(10)과 일체로 형성되는 중공의 요크 실린더(50)와, 이 요크 실린더(50)의 내부에서 랙 바(20)의 배면을 밀착 지지할 수 있도록 반원형의 접촉부(60a)가 형성되고서 축방향으로 슬립이 가능하도록 삽입된 서포트 요크(60)로 구성된다.
그리고, 상기 서포트 요크(60)를 탄성지지하는 탄성체(70)와, 이 탄성체(70)의 일측에서 요크 실린더(50)의 선단에 나사 결합되어 상기 탄성체(70)를 지지할 수 있도록 된 요크 플러그(80)가 구비된다.
본 발명은 특히 랙 바(20)를 피니언 축(40) 방향으로 밀착시켜 탄성지지할 수 있도록 하기 위한 수단으로서, 요크 플러그(80)와 서포트 요크(60) 사이에 탄성체(70)가 교합되게 가접착되어 조립되는 것이 특징이다.
상세하게는, 도 2 및 도 3의 일 실시예에서 보이는 바와 같이, 서포트 요크(60)의 접촉부(60a)의 반대측에는 테이퍼진 안착돌기(62a)가 형성되며, 상기 서포트 요크(60)와 요크 플러그(80) 사이에 마련되는 탄성체(70)에는 상기 안착돌기(62a)에 교합되도록 그 내측에 착설홈(72a)이 형성되어 상호 가접착된 상태로 조립되어서, 요크 실린더(50) 내에서 서포트 요크(60)가 축방향 및 경방향으로 유격되는 것을 방지하게 된다.
이와는 다르게, 도 4의 다른 실시예에서는, 서포트 요크(60)에 테이퍼진 안착홈(62b)을 형성하며, 탄성체(70)에는 상기 안착홈(62b)에 교합되도록 착설돌기(72b)를 형성하여 구성할 수도 있다.
이때, 본 발명에 적용된 상기 탄성체(70)는 고무재질로서, 천연고무, 합성고무 또는 생고무 중 어느 하나로 이루어진다.
따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 차륜 가변을 위해 운전석에 마련된 스티어링 휠을 회전시키게 되면, 이 회전력은 스티어링 샤프트와 유니버설 조인트를 거쳐 본 발명에 적용된 기어박스 내의 입력축에 전달되어 이를 회전시키게 된다.
동시에, 상기 입력축의 하단부에 연동토록 설치된 피니언 축(40) 역시 상기 입력축과 동방향으로 회전하면서 이와 교축토록 치합된 랙 바(20)를 그 길이방향으로 슬라이딩시켜 차륜을 가변시키게 된다.
이때, 랙 기어(20a)가 형성된 상기 랙 바(20)의 일측부에는 탄성체(70)에 의해 탄성지지되는 서포트 요크(60)가 마련됨으로써, 랙 바(20)를 피니언 측으로 계속 밀착되도록 하여 기어 간의 이물림률을 향상시켜 원활한 동력 전달이 이루어지도록 하며, 동시에 기어전동에 의한 기어치 마모에 따른 유격을 보상할 수 있게 된다. 또한, 랙 바의 일측을 지지하여 랙 바의 굽힘 및 불규칙한 습동을 방지한다.
본 발명은 특히 전술한 바와 같이 서포트 요크(60)와 요크 플러그(80) 사이에 마련되는 탄성체(70)가 고무와 같은 압축성 재질로 이루어져 서포트 요크(60)에 접합토록 마련되어서, 핸들의 잦은 조작으로 인해 랙 기어(20a)와 피니언 기어(40a)가 치합된 기어치 간에 마모가 발생되었을 경우, 랙 바(20)를 지지하고 있는 서포트 요크(60)가 그 축방향으로 요동하면서 요크 플러그(80)와 부딪혀 발생되는 충격소음을 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 전술한 바와 같이 탄성체(70)가 고무와 같은 압축성 재질로 이루어져서, 상기와 같은 탄성체(70)를 지지하는 요크 플러그(80)를 요크 하우징(50)에 체결시 그 체결하는 체결량에 따라 상기 요크 플러그(80)가 탄성체(70)를 축방향으로 가압하는 압착량이 달라지므로, 이 탄성체(70)의 축방향 강성을 별도로 조율할 수 있어 서포트 요크(60)를 지지하는 탄성지지강도를 장치의 특성에 알맞도록 조절할 수도 있다.
이에 더하여, 상기 탄성체(70)는 이 탄성체(70)에 형성된 착설홈(72a)과 서포트 요크(60)의 안착돌기(62a)와 교합된 상태로 가접착되어 요크 실린더(50) 내에 삽입됨으로써, 상기 안착돌기(62a)와 착설홈(72a)의 교합에 의해 요크 실린더(50) 내에서의 서포트 요크(60)의 경방향으로의 유격을 방지할 수 있게 되어, 스티어링 휠을 조향할 때 기어의 헬릭스 각으로 인한 랙 바의 비틀림 때문에 서포트 요크(60)가 요크 실린더(50) 내에서 경방향으로 유격되면서 발생되는 "덜그럭" 소리와 같은 잡음을 조기에 차단할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명은 상기 탄성체의 재질, 경도, 치수변경 등을 통해 랙 바의 지지강성 및 서포트 요크의 랙 바에 대한 면압력, 차량 하중에 따른 역입력 하중의 흡수, 완화 등의 특성을 다양하게 변경시킬 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조에 의하면, 랙을 피니언축에 밀착토록 지지하는 서포트 요크의 배면에 이와 교합되는 고무재질의 탄성체가 구비되어서, 랙 연동시 서포트 요크의 축 방향 요동에 따른 요크 플러그와의 접촉소음을 방지할 수 있으며, 동시에 스티어링 휠 조타시 서포트 요크의 경방향 요동에 따른 요크 실린더와의 접촉소음을 저감시켜 제품의 신뢰도를 가일층 향상시킬 수 있고, 탄성체의 재질, 경도, 치수변경 등을 통해 장치의 특성을 다양하게 변경시킬 수 있다는 우수한 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 랙 기어(20a)의 반대측에 랙 하우징(10)과 일체로 형성되는 중공의 요크 실린더(50)와, 상기 요크 실린더(50) 내부에 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되며 그 일단이 랙 바(20)의 배면과 밀착되도록 반원형의 접촉부(60a)가 형성된 서포트 요크(60)와, 상기 요크 실린더(50)의 선단에 나사결합되는 요크 플러그(80)를 포함하여 구성되는 스티어링 장치의 요크부에 있어서,
    상기 서포트 요크(60)와 요크 플러그(80) 사이에는 축방향 및 경방향 유격을 방지할 수 있도록 고무재질로 된 탄성체(70)가 마련되되,
    상기 서포트 요크(60)의 접촉부(60a)의 반대측에는 테이퍼진 안착돌기(62a)가 형성되며, 상기 서포트 요크(60)와 요크 플러그(80) 사이에 마련되는 탄성체(70)에는 상기 안착돌기(62a)에 교합되도록 그 내측에 착설홈(72a)이 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조.
  2. 삭제
  3. 랙 기어(20a)의 반대측에 랙 하우징(10)과 일체로 형성되는 중공의 요크 실린더(50)와, 상기 요크 실린더(50) 내부에 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되며 그 일단이 랙 바(20)의 배면과 밀착되도록 반원형의 접촉부(60a)가 형성된 서포트 요크(60)와, 상기 요크 실린더(50)의 선단에 나사결합되는 요크 플러그(80)를 포함하여 구성되는 스티어링 장치의 요크부에 있어서,
    상기 서포트 요크(60)와 요크 플러그(80) 사이에는 축방향 및 경방향 유격을 방지할 수 있도록 고무재질로 된 탄성체(70)가 마련되되,
    상기 서포트 요크(60)의 접촉부(60a)의 반대측에는 테이퍼진 안착홈(62b)이 형성되며, 상기 서포트 요크(60)와 요크 플러그(80) 사이에 마련되는 탄성체(70)에는 상기 안착홈(62b)에 교합되도록 착설돌기(72b)가 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조.
  4. 삭제
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