KR20050109252A - 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조 - Google Patents

스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조 Download PDF

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Abstract

개시된 본 발명은 차량용 스티어링 장치의 서포트 요크에 관한 것으로, 랙 앤 피니언 타입 스티어링 장치의 랙 하우징내에서 랙을 피니언축에 밀착토록 지지하는 서포트 요크의 뒷면에 루버(Rubber)재질의 탄성체를 구비하여, 랙 연동시 서포트 요크의 축 방향 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 하는데 그 목적이 있다.
그 기술적인 구성은, 스티어링 장치의 요크부에 있어서, 상기 서포트 요크(60)와 요크 플러그(80)사이에는 축방향 및 경방향 유격을 방지할 수 있도록 탄성체(70)가 마련되어 구성되는 것을 요지로 한다.

Description

스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조 {SUPPORT-YOKE NOISE PREVENTION STRUCTURE OF STEERING ASS'Y}
본 발명은 차량용 스티어링 장치의 서포트 요크에 관한 것으로, 이는 특히, 랙 앤 피니언 타입 스티어링 장치의 랙 하우징내에서 랙을 피니언축에 밀착토록 지지하는 서포트 요크의 뒷면에 루버(Rubber)재질의 탄성체를 구비하여, 랙 연동시 서포트 요크의 축 방향 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 등이 있으며, 이 중 랙 앤 피니언 타입(Rack & Pinion Type)의 기어박스는, 스티어링 샤프트로 부터 운전자가 발생시킨 조작력을 전달받아 회전되는 피니언과, 상기 피니언과 치합되어 좌·우 슬라이딩 되는 랙바로 이루어 진다.
도 1은 이와 같은 종래의 랙 앤 피니언 타입의 기어박스를 보인 단면도 로서, 이에 도시된 바와같이 기어박스는, 중공의 랙 하우징(1)과 이와 결합되도록 상단측에 설치된 밸브 하우징(3)으로서 외형이 이루어 진다.
먼저, 밸브하우징(3) 내부에는 스티어링 샤프트(미도시)로 부터 회전력을 전달받는 입력축(9)이 설치되고, 이 입력축(9)의 하단에는 피니언 기어(4a)가 형성된 피니언 축(4)이 이와 연동되도록 설치되되, 상기 피니언 기어(4a)는 랙 하우징(1) 내부에 까지 연장 설치된다.
다음, 상기 랙 하우징(1)의 내부에는 축방향으로 길게 마련되는 원봉으로서 피니언 축으로 부터의 회전력을 수평운동으로 전환하는 랙바(2)가 설치된다.
상기 랙바(2)의 일측 외주부에는 상기 피니언 기어(4a)와 이물림토록 되는 랙기어(2a)가 형성되고, 이 랙바(2)의 후방측에는 이를 피니언 기어(4a)측으로 밀착되게 지지하는 요크부가 마련된다.
이와 같은 요크부는, 랙기어(2a) 후방측에 랙하우징(1)과 일체 형성되는 중공의 요크 실린더(5)와, 이 요크 실린더(5) 내부에 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되며 그 일측에는 랙바(2)의 배면과 밀착 지지할 수 있도록 반원형의 접촉부(6a)가 형성된 서포트 요크(6)를 구비한다.
그리고, 상기 서포트 요크(6) 후방 내측에는 이를 랙바(2)에 탄력있게 밀착토록 하기 위한 코일형의 스프링(7)이 설치되고, 상기 스프링(7) 후방에는 이 스프링(7)을 지지하는 요크 플러그(8)가 요크 실린더(5) 선단에 나사 결합되어 고정된다.
따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 요크부는, 서포트 요크(6)가 스프링(7)의 탄성을 받은 상태에서 랙바(2)를 피니언축 방향으로 밀착지지토록 하므로서, 랙기어(2a)와 피니언 기어(4a)간의 이물림률을 증대시켜 효과적인 동력전달을 할 수 있도록 하고, 동시에 랙바를 지지하는 지지 수단으로서 역할을 수행하게 된다.
그러나, 상기와 같이 구성된 종래의 요크부는, 핸들의 빈번한 조작으로 인해 랙 기어와 피니언 기어간에 마모가 발생되어 치합(齒合)된 기어들 간에 불규칙한 면접촉이 발생하고 이때, 랙바를 지지하는 서포트 요크(6)가 스프링(7)에 의해 축방향으로 요동하면서 요크 플러그(8)와 충격소음을 발생시키는 결점이 있었다.
또한, 요크 실린더(5)내에서 서포트 요크(6)가 이를 지지하는 스프링(7)에 의해 축방향으로 요동하기 위해서는 실린더(5)의 내경과 서포트 요크(6)의 직경간에 최소한의 공차(Clearance)가 보장되어야 하는데, 이와 같은 공차 및 스티어링 휠을 조향할 때 기어의 헬릭스 각(HELIX ANGLE)으로 인하여 발생되는 랙바의 비틀림 때문에 서포트 요크가 요크 하우징내에서 경방향으로 유격되면서 상기 요크 실린더(5)의 내경과 충돌을 일으키게 되므로서, 핸들 조작시에 "덜그럭" 소리와 같은 잡음(Lattle Noise)을 발생시켜 제품의 신뢰성을 저하시키는 등의 많은 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 서포트 요크의 문제점을 개선하기 위해 안출한 것으로 그 목적은, 랙을 피니언축에 밀착토록 지지하는 서포트 요크의 뒷면에 루버(Rubber)재질의 탄성체를 구비하여, 랙 연동시 서포트 요크의 축 방향 요동에 따른 요크 플러그와의 접촉소음을 방지하며, 스티어링 휠 조타시 셔포트 요크의 경방향 요동에 따른 요크 실린더와 접촉소음(Lattle noise)을 저감시켜 제품의 신뢰도를 가일층 향상시킬 수 있는 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 랙 기어 후방측에 랙 하우징과 일체 형성되는 중공의 요크 실린더와, 상기 요크 실린더 내부에 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되며 그 일단이 랙바의 배면과 밀착되도록 반원형의 접촉부가 형성된 서포트 요크와, 요크 실린더 선단에 나사결합되는 요크 플러그를 포함하여 구성되는 스티어링 장치의 요크부에 있어서, 상기 서포트 요크 뒷면에는 테이퍼진 안착돌기가 형성되며, 상기 서포트 요크 후방에는 상기 안착돌기에 교합되도록 그 내측에 착설홈이 형성된 탄성체가 접착되어 서포트 요크의 축 방향 및 경방향 유격을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조를 마련함에 의한다.
본 발명에 있어 상기 탄성체는, 천연고무, 합성고무, 생고무 중 어느 하나의 고무재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 랙 앤 피니언 타입 스티어링장치의 기어박스의 요크부 분리 상태를 도시한 분리 단면도 이며, 도 3은 도 2에 따른 결합 상태를 도시한 결합 단면도 이다.
도 2에 도시된 바와같이 본 발명에 적용된 랙 앤 피니언 타입의 기어박스는, 중공의 랙 하우징(10)과 이와 결합되도록 상단측에 설치된 밸브 하우징(30)으로서 외형을 이룬다.
여기서, 상기 밸브하우징(30) 내부에는 스티어링 샤프트(미도시)와 유니버셜 조인트되어 회전력을 전달받는 입력축(90)이 설치되고, 이 입력축(90)의 하단에는 피니언 기어(40a)가 형성된 피니언 축(40)이 이와 연동되도록 설치되되, 상기 피니언 기어(40a)는 랙 하우징(10) 내부에 까지 연장 설치된다.
그리고, 상기 랙 하우징(10) 내부에는 축 방향으로 길게 마련된 원봉으로서 피니언 축(40)으로 부터의 회전력을 수평운동으로 전환하는 랙바(20)가 설치된다.
상기 랙바(20)의 일측 외주부에는 상기 피니언 기어(40a)와 치합되는 랙기어(20a)가 형성되고, 상기 랙기어(20a)가 형성된 랙바(20)의 후방측에는 이 랙바(20)를 피니언 기어(40a)측으로 밀착되도록 지지하는 요크부가 마련된다.
상기와 같은 요크부는, 랙기어(20a) 후방측에 랙하우징(10)과 일체 형성되는 중공의 요크 실린더(50)와, 이 요크 실린더(5) 내부에는 랙바(20)의 배면을 밀착 지지할 수 있도록 반원형의 접촉부(60a)가 형성된 서포트 요크(60)가 축방향으로 슬립이 가능하도록 삽입된다.
그리고, 상기 탄성체(70) 후방에는 요크 플러그(80)가 요크 실린더(50) 선단에 나사 결합되어 상기 탄성체(70)를 후방에서 지지할 수 있도록 구성된다.
본 발명은 특히, 랙바(20)를 피니언 축(40) 방향으로 밀착시켜 탄성지지할 수 있도록 하기 위한 수단으로서, 요크 플러그(80)에 지지되는 서포트 요크(60) 뒷면에 탄성체(70)가 교합되게 가접착된 상태에서 조립되어 마련되는 것이 특징이다.
상세하게는, 도 2내지 도 3의 일시예에서 보이는 바와 같이, 서포트 요크(60) 뒷면에는 테이퍼진 안착돌기(62a)가 형성되며, 상기 서포트 요크(60) 후방에 마련되는 탄성체(70)에는 상기 안착돌기(62a)에 교합되도록 그 내측에 착설홈(72a)이 형성되어 상호 가접착된 상태에서 조립되어 요크 실린더(5)내 서포트 요크(60)가 축방향 및 경방향 유격되는 것을 방지하게 된다.
이와는 다르게, 도 4의 다른 실시예에서와 같이, 서포트 요크(60) 뒷면에 테이퍼진 안착홈(62b)을 형성하며, 상기 서포트 요크(60) 후방에 마련되는 탄성체(70)에는 상기 안착홈(62b)에 교합되도록 그 내측에 돌기(72b)를 형성하여 구성할 수 도 있다.
이때, 본 발명에 적용된 상기 탄성체(70)는 고무(Rubber)재질의 천연고무, 합성고무 또는 생고무 중 어느하나로 이루어 진다.
따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 2내지 도 3을 참조하면, 차륜 가변을 위해 운전석에 마련된 스티어링 휠을 회전 시키게 되면, 이 회전력은 조향축과 유니버설 조인트를 거쳐 본 발명에 적용된 기어박스내의 입력축(90)에 전달되어 이를 회전시키게 된다.
동시에, 상기 입력축 (90)하단부에 연동토록 설치된 피니언 축(40) 역시 상기 입력축(90)과 동방향으로 회전하면서 이와 교축토록 치합된 랙바(20)를 그 길이 방향으로 슬라이딩시켜 차륜을 가변시키게 된다.
이때, 랙기어(20a)가 형성된 상기 랙바(20) 후방에는 탄성체(70)에 의해 탄성지지되는 서포트 요크(60)가 마련되므로서, 랙바(20)를 피니언 측으로 계속적으로 밀착되도록 하여 기어간의 이물림률을 향상시켜 원활한 동력 전달이 이루지도록 하며, 동시에 기어전동에 의한 기어치 마모에 따른 유격을 보상할 수 있게 된다. 또한, 랙바 일측을 지지하여 랙바의 굽힘 및 불규칙한 습동을 방지한다.
본 발명은 특히, 전술한 바와 같이 서포트 요크(60) 후방에 마련되는 탄성체(70)가 고무와 같은 압축성 재질로 이루어져 서포트 요크 뒷면에 접합토록 마련되므로서, 핸들의 잦은 조작으로 인해 랙기어(20a)와 피니언 기어(40a)가 치합된 기어치 간에 마모가 발생되었을 경우, 랙바(20)를 지지하고 있는 서포트 요크(60)가 그 축방향으로 요동하면서 요크 플러그(80)와 부딪히면서 발생되는 충격소음을 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한 본 발명은, 전술한 바와 같이 탄성체(70)가 고무와 같은 압축성 재질로 이루어 지므로서, 상기와 같은 탄성체(80)를 후방에서 지지하는 요크 플러그(80)를 요크 하우징(50)에 체결시 그 체결하는 체결량에 따라 상기 요크 플러그(80)가 탄성체(80)를 축방향으로 가압하는 압착량이 달라지므로 이 탄성체(70)의 축방향 강성을 별도로 조율할 수 있어 서포트 요크를 지지하는 탄성지지강도를 장치의 특성에 알맞도록 조절할 수 도 있다.
이에 더하여, 상기 탄성체는(70) 이 탄성체(70)에 형성된 착설홈(72)과 서포트 요크(60) 뒷면에서 안착돌기(62a)와 교합된 상태로 가접착되어 요크 실린더(50)에 삽입되므로서, 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 각(HELIX ANGLE)으로 인한 랙바의 비틀림 때문에 서포트 요크(60)가 요크 실린더(50)내에서 경방향으로 유격되면서 발생되는 "덜그럭" 소리와 같은 잡음(Lattle Noise)을 조기에 차단할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명은 상기 탄성체의 재질, 경도 및 치수변경등을 통해 랙바의 지지강성 및 서포트 요크의 랙바에 대한 면압력, 차량 하중에 따른 역입력 하중(Kick)의 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 뒷면에 이와 교합되는 루버(Rubber)재질의 탄성체가 구비되므로서, 랙 연동시 서포트 요크의 축 방향 요동에 따른 요크 플러그와의 접촉소음을 방지할 수 있으며 동시에, 스티어링 휠 조타시 서포트 요크의 경방향 요동에 따른 요크 실린더와 접촉소음(Lattle noise)을 저감시켜 제품의 신뢰도를 가일층 향상시킬 수 있고, 탄성체의 재질, 경도 및 치수변경등을 통해 장치의 특성을 다양하게 변경시킬 수 있다는 우수한 효과가 있다.
도 1은 종래의 랙 앤 피니언 타입의 기어박스를 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 랙 앤 피니언 타입 스티어링장치의 기어박스의 요크부 분리 상태를 도시한 분리 단면도.
도 3은 도 2에 따른 결합 상태를 도시한 결합 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 랙 앤 피니언 타입 스티어링장치의 기어박스의 요크부 분리 상태를 도시한 분리 단면도.
*도면의 주요부위에 대한 부호설명*
10...랙 하우징 20...랙바
30...밸브 하우징 40...피니언 축
40a...피니언 기어 50...요크 실린더
60...서포트 요크 60a...접촉부
62a...돌기 70...탄성체
72a...홈 80...요크 플러그

Claims (4)

  1. 랙 기어(20a) 후방측에 랙 하우징(10)과 일체 형성되는 중공의 요크 실린더(50)와, 상기 요크 실린더(50) 내부에 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되며 그 일단이 랙바(20)의 배면과 밀착되도록 반원형의 접촉부(60a)가 형성된 서포트 요크(60)와, 요크 실린더(50) 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 탄성체(70)가 마련되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요크(60) 뒷면에는 테이퍼진 안착돌기(62a)가 형성되며, 상기 서포트 요크(60) 후방에 마련되는 탄성체(70)에는 상기 안착돌기(62a)에 교합되도록 그 내측에 착설홈(72a)이 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 서포트 요크(60) 뒷면에는 테이퍼진 안착홈(62b)이 형성되며, 상기 서포트 요크(60) 후방에 마련되는 탄성체(70)에는 상기 안착홈(62b)에 교합되도록 그 내측에 돌기(72b)가 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탄성체(70)는 천연고무, 합성고무, 생고무 중 어느 하나의 고무재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 스티어링 장치의 서포트 요크 소음방지구조.
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