KR20070092018A - 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 자동 유격보상장치 - Google Patents

랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 자동 유격보상장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 자동 유격 보상장치에 관한 것이다.
본 발명은 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 유격 보상장치에 있어서, 고정홈을 구비한 상기 서포트 요크; 상기 서포트 요크를 랙바 방향으로 압력을 가하는 요크 스프링; 상기 서포트 요크의 후면에 위치하여 상기 요크 스프링을 지지하되 상기 요크 스프링의 반대 측면에 원주방향으로 제 1 경사면을 형성한 제 1 캠; 상기 서포트 요크와 상기 제 1 캠 사이에 상기 요크 스프링을 삽입한 상태에서 상기 서포트 요크와 상기 제 1 캠 사이의 갭을 일정하게 유지하되 상기 고정홈에 장착되는 고정부재; 상기 제 1 캠을 지지하고 상기 제 1 경사면과 상대되는 제 2 경사면을 구비하되 제 2 경사면의 배면 중심부에 제 1 홈을 형성한 제 2 캠; 상기 제 2 캠을 지지하되 지지하는 면의 중심부에 제 2 홈을 형성한 요크 플러그; 및 상기 제 1 홈과 상기 제 2 홈으로 형성된 공간에 구비된 토션 스프링을 포함하여 상기 서포트 요크에 유격이 발생하였을 때 상기 토션 스프링의 신장에 따른 회전에 의해 상기 제 2 캠이 회전하여 상기 제 1 캠 및 상기 제 2 캠의 상대운동으로 상기 유격을 보상하는 것을 특징으로 하는 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 자동 유격 보상장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 요크 플러그와 서포트 요크 간의 갭이 증대되어 발생하는 래틀 노이즈를 저감하는 방식에서 벗어나 항상 일정한 간격의 갭을 형성함과 동시 에 제 1 캠, 제 2 캠 및 토크 스프링을 구비하여 서포트 요크의 유격 발생을 자동으로 보상하는 효과가 있다.
서포트 요크, 랙바. 요크 플러그, 토션 스프링, 캠, 래틀 노이즈

Description

랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 자동 유격 보상장치{Automatic Clearance Compensator of Support York for Use in Rack and Pinion Type Steering Apparatus}
도 1은 통상적인 자동차용 조향장치의 개략 구성도,
도 2는 종래의 랙과 피니언 기어 방식 기어 박스의 측단면도,
도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서포트 요크 자동 유격 보상장치의 단면도,
도 3b는 도 3a의 'A' 부분 확대도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
300: 서포트 요크 자동 유격 보상장치 310: 서포트 요크
320: 요크 스프링 330: 제 1 캠
335: 제 1 경사면 340: 고정부재
350: 제 2 캠 355: 제 2 경사면
357: 제 1 홈 360: 요크 플러그
365: 제 2 홈 370: 토션 스프링
본 발명은 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 자동 유격 보상장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 랙 피니언 방식 조향장치에 구비된 서포트 요크에 발생하는 유격을 토션 스프링 및 캠 기구를 이용하여 별도의 조정 작업 없이 자동으로 유격을 보상하는 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 자동 유격 보상장치에 관한 것이다.
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 1은 통상적인 자동차용 조향장치의 개략 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래의 조향장치는 운전석에 배치되는 조향 휠(100)과 이에 연결된 조향 축(105), 그리고 조향 축을 차체에 고정할 수 있도록 하는 조향 컬럼(103), 조향 축(105)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙 기어(110)와 피니언 기어부(120)를 포함하는 기어 박스(130), 양단부에 이너 볼 조인트(135)를 구비한 랙 바(140), 이너 볼 조인트(135)의 볼과 일체로 형성된 타이로드(150) 및 타이로드(150)의 끝단에 구비된 아우터 볼 조인트(155)를 포함하여 구성된다.
랙과 피니언 기어(Rack and Pinion Gear) 방식의 조향장치의 경우, 랙 기어(110)가 형성된 랙 바(140)의 좌우측 단부에는 이너 볼 조인트(135)가 구비되어 있으며, 이너 볼 조인트(135)는 타이로드(150)와 연결되어 있다. 또한, 타이로드 (150)는 아우터 볼 조인트(155)와 연결되어 타이어(158)의 너클(Knuckle, 159)과 연결되도록 한다.
도 2는 종래의 랙과 피니언 기어 방식 기어 박스의 측단면도이다.
종래의 랙과 피니언 기어 방식의 기어 박스(130)는 피니언 샤프트(276), 랙 바(140), 서포트 요크(260), 스프링(263), 요크 플러그(265) 및 랙 하우징(270)을 포함하여 구성된다. 랙과 피니언 기어 방식의 기어 박스(130)는 전술한 바와 같이 조향 축(105)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환되도록 한다.
피니언 샤프트(273)는 조향 축(105)과 연결된 입력축(275)으로부터 회전력을 전달받아 랙 바(140)에 전달한다. 피니언 샤프트(273)는 입력축(275)과 토션바(273)를 통하여 연결되어 있으며, 피니언 샤프트(273)의 종단부에는 랙 기어(110)와 치합되는 피니언 기어(120)가 형성되어 있다.
랙 바(140)는 피니언 샤프트(276)와 치합되어 회전 운동을 직선 운동으로 전환한다. 랙 바(140)는 자동차의 전륜 사이를 가로지르는 봉 형태로, 양 끝단에 볼 조인트(135)를 포함하며, 양측의 볼 조인트(135) 사이에는 피니언 샤프트(276)와 치합되는 랙 기어(110)가 형성되어 있다.
서포트 요크(260)는 랙 바(140)와 피니언 샤프트(276)의 유격을 감소시켜 원활하게 동력이 전달될 수 있도록 하며, 서포트 요크(260)는 랙 바(140)의 후방면인 랙 기어(110)가 형성된 면과 반대 측에 위치하며, 원통형 실린더(170)가 형성된 랙 하우징(270)에 삽입되어 전후로 이동 가능한 구조이다.
서포트 요크(260)의 형상은 랙 하우징(270)의 실린더에서 전후로 슬라이딩 가능하도록 원통형이며, 랙 바(140)와 접하는 전방부는 랙 바(110)의 후방면과 밀착할 수 있도록 반원형의 홈을 형성하고 있다.
또한, 랙 바(110)와 피니언 샤프트(276)가 밀착하여 동력 전달을 효과적으로 전달할 수 있도록 서포트 요크(110)의 후방에 스프링(263)을 배치하여 일정한 압력으로 서포트 요크(260)를 밀어주어 랙 바(140)와 피니언 샤프트(276) 사이에 발생하는 유격을 보상해 줄 수 있다.
이와 같은 서포트 요크(260)는 랙 바(140)의 후방면과 슬라이딩 마찰을 하게되며, 마찰로 인해 랙 바(140)가 마모되거나 소음을 발생하는 것을 방지하기 위해 통상 랙 바(140)보다 연성 재질인 플라스틱 서포트 요크(260)를 사용한다.
스프링(263)은 서포트 요크(260)가 랙 바(140)와 밀착되도록 압력을 가하는 기능을 하는 데 일반적으로 코일 스프링이 사용되며, 스프링(263)의 후면에는 요크 플러그(265)가 위치하여 스프링(263)을 지지한다.
요크 플러그(265)는 스프링(263)을 지지하여 서포트 요크(260)에 압력을 가하도록 한다. 요크 플러그(265)에는 통상 수나사형 나사산을 형성하고 있어 암나사형 나사산이 형성된 랙 하우징(270)에 결합 가능하도록 되어 있으며, 요크 플러그(260)의 후면에는 렌치가 삽입될 수 있는 홈을 형성하고 있어 요크 플러그(265)를 결합할 때 또는 랙 바(140)와 피니언 샤프트(276)의 유격이 발생하였을 때에 요크 플러그(265)를 렌치로 조임으로써 스프링(263)의 장력을 조절할 수 있다.
이와 같이 종래의 서포트 요크(260)를 단순히 스프링(263)으로 압력을 가하여 랙 바(140)와 피니언 샤프트(276)의 유격을 보상하던 구조는 요크 플러그(265) 와 서포트 요크(260)가 대략 0.05 mm 정도의 갭을 형성하도록 하고 있었다. 그러나 장기간 사용으로 인해 서포트 요크(260)가 랙 바(140) 방향으로 전진하게 되면서 요크 플러그(265)와 서포트 요크(260) 사이의 갭이 증가하게 된다. 이 경우 대략 0.15 mm 이상으로 갭이 증가하게 되면 진동으로 인한 소음이 발생하게 된다.
진동으로 인한 소음을 방지하기 위해서는 요크 플러그(265)를 다시 조정하여야 하는 번거로움이 있고, 정비 과정에서 조향장치 전체를 교체하는 경우가 빈번하게 발생하여 별도의 조정 작업 없이 자동으로 유격을 보상해 줄 수 있는 장치가 필요하게 되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 랙 피니언 방식 조향장치에 구비된 서포트 요크에 발생하는 유격을 토션 스프링 및 캠 기구를 이용하여 별도의 조정 작업 없이 자동으로 유격을 보상하는 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 자동 유격 보상장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 본 발명은 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 유격 보상장치에 있어서, 고정홈을 구비한 서포트 요크; 서포트 요크를 랙바 방향으로 압력을 가하는 요크 스프링; 서포트 요크의 후면에 위치하여 요크 스프링을 지지하되 요크 스프링의 반대 측면에 원주방향으로 제 1 경사면을 형성한 제 1 캠; 서포트 요크와 제 1 캠 사이에 요크 스프링을 삽입한 상태에서 서포트 요크와 제 1 캠 사이의 갭을 일정하게 유지하되 고정홈에 장착되는 고정부재; 제 1 캠을 지지하고 제 1 경사면과 상대되는 제 2 경사면을 구비하되 제 2 경사면의 배면 중심부에 제 1 홈을 형성한 제 2 캠; 제 2 캠을 지지하되 지지하는 면의 중심부에 제 2 홈을 형성한 요크 플러그; 및 제 1 홈과 제 2 홈에 의해 형성된 공간에 구비된 토션 스프링을 포함하여 서포트 요크에 유격이 발생하였을 때 토션 스프링의 신장에 따른 회전에 의해 제 2 캠이 회전하여 제 1 캠 및 제 2 캠의 상대운동으로 유격을 보상하는 것을 특징으로 하는 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 자동 유격 보상장치를 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 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서포트 요크 자동 유격 보상장치의 단면도, 도 3b는 도 3a의 'A' 부분 확대도이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서포트 요크 자동 유격 보상장치(300)는 서포트 요크(310), 요크 스프링(320), 제 1 캠(330), 고정부재(340), 제 2 캠(350), 요크 플러그(360) 및 토션 스프링(370)을 포함하여 구성된다.
요크 플러그(360)는 종래 기술에 따른 요크 플러그와 동일한 재질 및 형상이지만 고정부재(340)를 장착하기 위한 고정홈(315)을 형성한다. 랙바(140)와 접하는 면의 배면에 요크 스프링(320)을 삽입하고 제 1 캠(330)을 일치시킨 후 고정부재(340)가 제 1 캠(330)을 관통하여 고정홈(315)에 장착되도록 한다.
이때 종래 기술에 따른 요크 플러그와 서포트 요크 사이에 일정 간격의 갭을 형성하듯이 마찬가지로 제 1 캠(330)과 서포트 요크(310) 간에 갭이 형성되도록 고정부재(340)를 장착한다.
제 1 캠(330)의 형상은 중심부에 관통공이 형성되어 있는 캡 형상으로 서포트 요크(310)와 마주하는 면의 배면에 원주 방향으로 제 1 경사면(335)이 형성되어있다.
제 2 캠(350)은 제 1 캠(330)의 제 1 경사면(335)과 상대되는 제 2 경사면(355)을 형성하여 제 1 경사면(335)과 제 2 경사면(355)이 접하도록 하여 제 2 캠(350)이 회전할 때 제 1 캠(330) 및 제 2 캠(350)이 좌우 방향으로 상대운동 할 수 있도록 하며, 제 2 캠(350)의 배면 중심부에 제 1 홈(357)을 형성한다.
요크 플러그(360)의 정면 중심부에 제 2 홈(365)을 형성하여 서포트 요크 자동 유격 보상장치(300)의 조립을 완료하였을 때 제 1 홈(357) 및 제 2 홈(365)에 의해 형성되는 공간에 토션 스프링(370)을 구비한다.
토션 스프링(370)의 양측 단부는 각각 제 2 캠(350) 및 요크 플러그(360)에 고정되도록 구비하여 서포트 요크(310)의 마모 등에 의해 유격이 발생하면 토션 스프링(370)이 이완되면서 제 2 캠(350)을 회전시킨다.
제 2 캠(350)을 회전시키면 제 2 경사면(355)과 제 1 경사면(335)의 상대운동으로 제 1 캠(330), 고정부재(340), 요크 스프링(320) 및 서포트 요크(310) 일체 가 랙바(140) 방향으로 이동하게 되어 자동으로 유격을 보상하게 된다.
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, 요크 플러그와 서포트 요크 간의 갭이 증대되어 발생하는 래틀 노이즈를 저감하는 방식에서 벗어나 항상 일정한 간격의 갭을 형성함과 동시에 제 1 캠, 제 2 캠 및 토크 스프링을 구비하여 서포트 요크의 유격 발생을 자동으로 보상하는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 유격 보상장치에 있어서,
    고정홈을 구비한 상기 서포트 요크;
    상기 서포트 요크를 랙바 방향으로 압력을 가하는 요크 스프링;
    상기 서포트 요크의 후면에 위치하여 상기 요크 스프링을 지지하되 상기 요크 스프링의 반대 측면에 원주방향으로 제 1 경사면을 형성한 제 1 캠;
    상기 서포트 요크와 상기 제 1 캠 사이에 상기 요크 스프링을 삽입한 상태에서 상기 서포트 요크와 상기 제 1 캠 사이의 갭을 일정하게 유지하되 상기 고정홈에 장착되는 고정부재;
    상기 제 1 캠을 지지하고 상기 제 1 경사면과 상대되는 제 2 경사면을 구비하되 제 2 경사면의 배면 중심부에 제 1 홈을 형성한 제 2 캠;
    상기 제 2 캠을 지지하되 지지하는 면의 중심부에 제 2 홈을 형성한 요크 플러그; 및
    상기 제 1 홈과 상기 제 2 홈에 의해 형성된 공간에 구비된 토션 스프링
    을 포함하여 상기 서포트 요크에 유격이 발생하였을 때 상기 토션 스프링의 신장에 따른 회전에 의해 상기 제 2 캠이 회전하여 상기 제 1 캠 및 상기 제 2 캠의 상대운동으로 상기 유격을 보상하는 것을 특징으로 하는 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 자동 유격 보상장치.
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