KR20150124754A - 요크 유격 보상장치 - Google Patents

요크 유격 보상장치 Download PDF

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KR20150124754A
KR20150124754A KR1020140051701A KR20140051701A KR20150124754A KR 20150124754 A KR20150124754 A KR 20150124754A KR 1020140051701 A KR1020140051701 A KR 1020140051701A KR 20140051701 A KR20140051701 A KR 20140051701A KR 20150124754 A KR20150124754 A KR 20150124754A
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김태윤
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현대모비스 주식회사
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    • B62D3/123—Steering gears mechanical of rack-and-pinion type characterised by pressure yokes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

요크 유격 보상장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 요크 유격 보상장치는, 스티어링 기어박스의 하우징에 설치되어 랙바를 지지하는 요크바디와, 요크바디를 랙바측으로 가압하며, 복수개의 탄성부를 포함하는 탄성부재와, 하우징에 고정되며, 탄성부재를 지지하는 요크플러그부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

요크 유격 보상장치{CLEARANCE COMPENSATOR OF YOKE}
본 발명은 요크 유격 보상장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기어박스의 소음을 저감하고, 조향감(操向感, Steering Feeling)을 유지하기 위한 요크 유격 보상장치에 관한 것이다.
일반적으로 랙 앤드 피니언 방식의 조향 기어박스는 랙바를 지지해 피니언과 랙바의 기어간 유격을 제거하고, 차량의 주행 안정성과 소음 발생 저감을 위해 요크 시스템을 적용한다.
도 1은 일반적인 차량의 스티어링 기어박스의 단면도이고, 도 2는 일반적인 스티어링 기어박스에 적용되는 요크장치의 장착 단면도이며, 도 3은 일반적인 차량의 요크장치의 분해도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 스티어링 기어박스(1)에 적용되는 요크장치는 피니언(4)과 랙바(3)가 기어로 맞물린 구조에서 유격이 발생하므로, 요크장치가 피니언(4)과 랙바(3)사이의 유격을 조정하는 작용을 한다.
일반적인 요크장치는 스티어링 기어박스(1)의 하우징(2)에 요크슬리퍼(21), 요크링(23)이 결합된 요크바디(20), 요크스프링(22) 및 요크플러그(50) 순으로 결합되어 랙바(3)를 지지한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0562579호 (2006.3.22. 공고, 발명의 명칭: 차량용 스티어링 시스템의 래틀 방지 구조)에 개시되어 있다.
종래의 스티어링 기어박스의 요크장치는 내구가 진행됨에 따라 기어의 마모 등에 의하여 요크바디와 요크플러그 사이의 유격이 증가한다. 요크바디와 요크플러그 사이의 유격이 일정 범위를 초과하게 되면, 노면으로부터의 충격이 요크장치에 전달될 때, 요크바디와 요크플러그가 부딪히게 되고, 기계적 충격음이 발생하고, 스티어링 기어박스의 습동력 저하로 인해 차량의 운전성능이 저하된다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 요크바디와 요크플러그 간의 유격의 발생을 보상하는 요크 유격 보상장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기계적 충격음의 발생을 방지하고, 스티어링 기어박스의 습동력을 유지하여, 차량의 운전성능을 유지하는 요크 유격 보상장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탄성부재의 변위에 대한 하중곡선을 비선형으로 구현하여, 조향감을 유지하는 동시에 래틀소음을 방지할 수 있는 요크 유격 보상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 요크 유격 보상장치는: 스티어링 기어박스의 하우징에 설치되어 랙바를 지지하는 요크바디; 상기 요크바디를 상기 랙바측으로 가압하며, 복수개의 탄성부를 포함하는 탄성부재; 및 상기 하우징에 고정되며, 상기 탄성부재를 지지하는 요크플러그부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 탄성부재는, 플레이트부; 상기 플레이트부와 상기 요크바디 사이에 개재되는 제1탄성부; 및 상기 플레이트부와 상기 요크플러그부 사이에 개재되는 제2탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 플레이트부는, 상기 제1탄성부가 접하며, 상기 제1탄성부를 상기 요크바디측으로 가압하는 플레이트바디; 상기 플레이트바디에서 상기 요크바디측으로 돌출 형성되며, 상기 요크바디에 삽입되는 플레이트볼록부; 및 상기 플레이트바디의 상기 요크플러그 대향면에 오목하게 형성되어 상기 제2탄성부가 안착되는 플레이트오목부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 탄성부재는, 상기 요크바디에 대한 상기 플레이트부의 위치를 조정하는 위치조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 위치조절부는, 일단부가 상기 플레이트부를 관통하여 상기 요크바디에 나사 결합되는 연결부; 및 상기 연결부의 타단부에 상기 연결부의 직경보다 큰 직경을 가지도록 형성되어, 상기 플레이트부가 상기 요크플러그 측으로 이동하는 것을 제한하는 걸림부;를 포함하며, 상기 연결부가 상기 요크바디에 나사 결합되는 정도에 따라 상기 플레이트부의 위치가 조정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제1탄성부는, 상기 플레이트볼록부의 외주면을 둘러싸는 판 스프링인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제2탄성부는, 코일스프링인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제1탄성부의 탄성계수는 상기 제2탄성부의 탄성계수 보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 요크 유격 보상장치는 복수개의 탄성부재를 포함하여 요크바디를 탄성 지지하므로 요크바디의 변위에 대한 하중분포 곡선이 비선형으로 구현된다.
이에 따라 본 발명은 소정 값 이하의 작은 하중이 작용하는 경우에는 탄성력이 작은 제2탄성부가 압축되면서 요크바디를 지지하고, 소정 값 이상의 큰 하중이 작용하는 경우에는 탄성력이 상대적으로 큰 제1탄성부가 압축되면서 요크바디를 탄성 지지하므로 조향감을 양호하게 유지하는 동시에 래틀소음을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 위치조절부를 이용하여 제1탄성부 또는 제2탄성부의 초기 압축거리를 조정할 수 있으므로 차량의 설계사양, 사용자의 필요에 따라 요크바디를 가압하는 탄성력을 조절할 수 있다.
도 1은 일반적인 차량의 스티어링 기어박스의 단면도이다.
도 2는 일반적인 스티어링 기어박스에 적용되는 요크장치의 장착 단면도이다.
도 3은 일반적인 차량의 요크장치의 분해도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 유격 보상장치의 분해도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부와 플레이트부를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 유격 보상장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2탄성부가 압축되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부가 압축되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 요크바디의 변위에 따른 하중분포를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 요크 유격 보상장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일반적인 차량의 스티어링 기어박스의 단면도이고, 도 2는 일반적인 스티어링 기어박스에 적용되는 요크장치의 장착 단면도이며, 도 3은 일반적인 차량의 요크장치의 분해도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 유격 보상장치의 분해도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 유격 보상장치(100)는 요크바디(200), 탄성부재(300) 및 요크플러그부(400)를 포함한다.
요크바디(200)는 스티어링 기어박스(1)의 하우징(2)에 설치된다. 본 실시예에서 요크바디(200)는 하우징(2)에 인입되어 랙바(3)를 지지하기 위하여 원기둥 형상을 이루고, 랙바(3)를 향하는 일측(도 4 기준 좌측)이 오목하게 형성된다.
요크바디(200)의 오목부에는 요크슬리퍼(210)가 설치되고, 요크바디(200)는 요크슬리퍼(210)를 통해 랙바(3)와 접촉된다.
하우징(2)과 요크바디(200)의 간극에는 요크바디(200)의 틸팅(Tilting)으로 인한 래틀(Rattle)을 방지하기 위해 적어도 하나 이상의 요크링(230)이 요크바디(200)의 외측면에 끼워질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부와 플레이트부를 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 유격 보상장치의 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 탄성부재(300)는 요크바디(200)를 랙바측으로 가압하며 복수 개의 탄성부(330, 350)를 포함한다. 본 실시예에서 탄성부재(300)는 플레이트부(310), 제1탄성부(330) 및 제2탄성부(350)를 포함한다.
플레이트부(310)는 요크바디(200)와 요크플러그부(400) 사이에 위치하며 양측에 각각 제1탄성부(330) 및 제2탄성부(350)가 접한다. 본 실시예에서 플레이트부(310)는 플레이트바디(311), 플레이트볼록부(315) 및 플레이트오목부(317)를 포함한다.
플레이트바디(311)는 일측면(도 4 기준 좌측면)에 제1탄성부(330)가 접하며 제1탄성부(330)를 요크바디(200) 측으로 가압한다. 본 실시예에서 플레이트바디(311)는 금속재질을 포함하여 이루어지며 'o'자 형상으로 형성되어 내측으로 제2탄성부(350)가 삽입된다.
플레이트볼록부(315)는 플레이트바디에서 요크바디(200) 측으로 돌출 형성되며, 요크바디(200)의 배면에 형성된 요크오목부(250)에 삽입된다.
플레이트오목부(317)는 플레이트바디(311)의 요크플러그부(400) 대향면(도 4 기준 우측면)에 오목하게 형성되어, 제2탄성부(350)가 내측에 삽입된다. 본 실시예에서 플레이트오목부(317)는 플레이트바디(311) 및 플레이트볼록부(315)와 일체로서 형성된다.
본 실시예에서 탄성부재(300)는 위치조절부(370)를 더 포함한다. 위치조절부(370)는 요크바디(200)에 대한 플레이트부(310)의 위치를 조정하여 제1탄성부(330) 또는 제2탄성부(350)의 초기 압축 정도를 조절한다.
요크바디(200)와 플레이트부(310) 사이에 제1탄성부(330)가 개재되고, 요크플러그부(400)와 플레이트부(310) 사이에 제2탄성부(350)가 개재되므로, 요크바디(200)에 대한 플레이트부(310)의 위치를 변경하는 것은 결국 제1탄성부(330) 및 제2탄성부(350)의 초기 압축 거리를 조정하는 것에 해당한다.
이에 따라 위치조절부(370)는 차량의 설계사양 등을 고려하여 제1탄성부(330) 및 제2탄성부(350)의 초기 압축거리를 조절할 수 있다. 본 실시예에서 위치조절부(370)는 연결부(371) 및 걸림부(375)를 포함한다.
연결부(371)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며 봉 형상으로 형성되어, 일단부가 플레이트바디(311)의 대략 중심에 형성된 플레이트홀부(316)를 관통하여 요크바디(200)의 배면에 형성된 연결부체결홀부(260)에 나사 결합된다. 본 실시예에서 연결부(371)는 연결봉(372) 및 나사봉(374)을 포함한다.
연결봉(372)은 원기둥 형상으로 금속 재질을 포함하여 이루어지며 플레이트홀부(316)에 삽입되어, 플레이트부(310)가 연결봉(372)의 길이 방향을 따라 이동되도록 플레이트부(310)의 이동을 안내한다. 연결봉(372)은 양단부가 각각 나사봉(374) 및 걸림부(375)에 연결된다.
나사봉(374)은 외주면에 나사산이 형성되어 연결부체결홀부(260)에 나사 결합된다. 본 실시예에서 나사봉(374)은 연결부(371) 및 걸림부(375)와 일체로서 형성된다.
걸림부(375)는 연결부(371)의 타단부(도 4 기준 우측 단부)에 연결부(371)의 직경보다 큰 직경을 가지도록 형성되어 플레이트부(310)가 요크플러그부(400) 측으로 이동하는 것을 제한한다. 본 실시예에서 걸림부(375)는 볼트로 예시된다.
제1탄성부(330)는 플레이트부(310)와 요크바디(200) 사이에 개재되어 요크바디(200)를 랙바(3) 측으로 가압한다. 본 실시예에서 제1탄성부(330)는 대략 중심에 제1탄성부홀부(331)가 구비되어 플레이트볼록부(315)가 삽입되는 판 스프링으로 예시된다.
제2탄성부(350)는 플레이트부(310)와 요크플러그부(400) 사이에 개재되어 플레이트부(310)를 요크바디(200) 측으로 가압한다. 본 실시예에서 제2탄성부(350)는 코일스프링인 것으로 예시된다.
요크플러그부(400)는 하우징(2)에 고정되며 탄성부재(300)를 지지한다. 본 실시예에서 요크플러그부(400)는 외주면에 나사산이 형성되어 하우징(2)의 내주면에 나사 결합된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2탄성부가 압축되는 상태를 나타내는 단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1탄성부가 압축되는 상태를 나타내는 단면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 요크바디의 변위에 따른 하중분포를 나타내는 그래프이다.
이하, 도 7 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 유격 보상장치(100)의 작동원리를 설명한다.
본 실시예에서 요크 유격 보상장치(100)는 탄성부재(300)에 의하여 탄성 지지되는 요크바디(200)가 랙바(3)를 피니언(4) 측으로 가압한다. 이에 따라 차량의 내구가 진행되어 랙바(3)와 피니언(4)의 마모가 발생하더라도 요크바디(200)에 의하여 랙바(3)가 피니언(4) 측으로 가압되므로 랙바(3)와 피니언(4)의 밀착상태가 유지된다.
본 실시예에서 제2탄성부(350)는 제1탄성부(330)에 비하여 탄성계수가 작게 설정되므로, 요크바디(200)의 변위에 대한 탄성부재(300)에 작용하는 하중 그래프를 비선형으로 구현할 수 있다. (도 9 참조)
즉, 제1탄성부(330)의 탄성계수와 제2탄성부(350)의 탄성계수의 차이를 크게 설정하는 경우 요크바디(200)가 요크플러그부(400) 측으로 이동되면, 제2탄성부(350)가 우선 압축된 후 제1탄성부(330)가 압축된다.
이에 따라 본 실시예에서 요크 유격 보상장치(100)는 요크바디(200)에 작은 하중(도 9에서 F1보다 작은 하중)이 작용하는 경우에는 제2탄성부(350)가 압축되도록 하여 조향감을 유지한다.
설명의 편의를 위하여 제2탄성부(350)가 압축된 후 제1탄성부(330)의 압축이 시작되는 것으로 설명하였지만 각각 다른 탄성계수를 가지고 동시에 압축되는 경우에도 비선형 그래프를 구현할 수 있음은 물론이며, 본 발명의 다양한 실시예 중 하나가 될 수 있다.
이와 달리 요크바디(200)에 큰 하중(도 9에서 F2보다 큰 하중)이 작용하는 경우에는, 제2탄성부(350)가 d1만큼 압축된 후에 제1탄성부(330)가 d2이내의 범위에서 압축되면서 요크바디(200)의 이동을 제한하므로 요크플러그부(400)와 요크바디(200)의 충돌에 의한 래틀소음이 발생되는 것을 방지한다.
제1탄성부(330)의 초기탄성력은 위치조절부(370)를 통하여 조절할 수 있다. 요크바디(200)와 플레이트부(310) 사이에 제1탄성부(330)가 개재된 상태에서 나사봉(374)을 연결부체결홀부(260)에 나사 결합시켜 플레이트부(310)를 요크바디(200)에 고정하는데, 나사봉(374)이 체결되는 정도에 따라 플레이트부(310)와 요크바디(200) 사이의 간격이 조정된다.
플레이트부(310)와 요크바디(200) 사이의 간격이 조정되면 사이에 개재된 제1탄성부(330)의 초기 압축거리가 조정되므로 제1탄성부(330)를 변형하기 위한 힘을 조정할 수 있다.
이에 따라 본 실시예에서 요크 유격 보상장치(100)는, 요크바디(200)의 변위에 대한 탄성부재(300)의 탄성력을 나타내는 곡선이 비선형으로 구현되므로, 차량의 조향감을 유지하는 동시에 급격한 충격에 의한 래틀소음의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 요크 유격 보상장치(100)는 위치조절부(370)를 이용하여 제1탄성부(330) 또는 제2탄성부(350)의 초기 압축 정도를 조절할 수 있으므로 설계 사양 또는 사용자의 필요에 따라 탄성부재(300)의 탄성력을 간단하게 조정할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 스티어링 기어박스 2: 하우징
3: 랙바 4: 피니언
100: 요크 유격 보상장치 200: 요크바디
210: 요크슬리퍼 230: 요크링
250: 요크오목부 260: 연결부체결홀부
300: 탄성부재 310: 플레이트부
311: 플레이트바디 315: 플레이트볼록부
316: 플레이트홀부 317: 플레이트오목부
330: 제1탄성부 331: 제1탄성부홀부
350: 제2탄성부 370: 위치조절부
371: 연결부 372: 연결봉
374: 나사봉 375: 걸림부
400: 요크플러그부 410: 플러그오목부

Claims (8)

  1. 스티어링 기어박스의 하우징에 설치되어 랙바를 지지하는 요크바디;
    상기 요크바디를 상기 랙바측으로 가압하며, 복수개의 탄성부를 포함하는 탄성부재; 및
    상기 하우징에 고정되며, 상기 탄성부재를 지지하는 요크플러그부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 탄성부재는,
    플레이트부;
    상기 플레이트부와 상기 요크바디 사이에 개재되는 제1탄성부; 및
    상기 플레이트부와 상기 요크플러그부 사이에 개재되는 제2탄성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 플레이트부는,
    상기 제1탄성부가 접하며, 상기 제1탄성부를 상기 요크바디측으로 가압하는 플레이트바디;
    상기 플레이트바디에서 상기 요크바디측으로 돌출 형성되며, 상기 요크바디에 삽입되는 플레이트볼록부; 및
    상기 플레이트바디의 상기 요크플러그 대향면에 오목하게 형성되어 상기 제2탄성부가 안착되는 플레이트오목부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 탄성부재는,
    상기 요크바디에 대한 상기 플레이트부의 위치를 조정하는 위치조절부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 위치조절부는,
    일단부가 상기 플레이트부를 관통하여 상기 요크바디에 나사 결합되는 연결부; 및
    상기 연결부의 타단부에 상기 연결부의 직경보다 큰 직경을 가지도록 형성되어, 상기 플레이트부가 상기 요크플러그 측으로 이동하는 것을 제한하는 걸림부;를 포함하며,
    상기 연결부가 상기 요크바디에 나사 결합되는 정도에 따라 상기 플레이트부의 위치가 조정되는 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 제1탄성부는,
    상기 플레이트볼록부의 외주면을 둘러싸는 판 스프링인 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  7. 제 2항, 제 3항, 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2탄성부는, 코일스프링인 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제1탄성부의 탄성계수는 상기 제2탄성부의 탄성계수 보다 큰 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
KR1020140051701A 2014-04-29 2014-04-29 요크 유격 보상장치 KR20150124754A (ko)

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