KR20160060175A - 요크 유격 보상장치 - Google Patents

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KR20160060175A KR1020140161270A KR20140161270A KR20160060175A KR 20160060175 A KR20160060175 A KR 20160060175A KR 1020140161270 A KR1020140161270 A KR 1020140161270A KR 20140161270 A KR20140161270 A KR 20140161270A KR 20160060175 A KR20160060175 A KR 20160060175A
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Abstract

요크 유격 보상장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 요크 유격 보상장치는, 스티어링 기어박스의 하우징에 설치되어 랙바를 탄성 지지하는 요크바디부재와, 요크바디부재를 랙바 측으로 가압하는 탄성부재와, 하우징에 고정되며 탄성부재를 지지하는 요크플러그부재를 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 유지할 수 있는 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.
일반적인 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.
또한, 일반적인 스티어링 기어박스는 요크바디를 지지하는 요크스프링의 탄성계수를 증가시키면 랙바와의 마찰이 증대되어 조향감이 불량해지고, 탄성계수를 감소시키면 마찰이 줄어들지만 이음이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0562579호 (2006.3.22. 공고, 발명의 명칭: 차량용 스티어링 시스템의 래틀 방지 구조)에 개시되어 있다.
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 랙바에 역입력되는 하중에 따라 랙바를 지지하는 탄성력을 달리하여 조향감을 유지하는 동시에 이음의 발생을 저감할 수 있는 요크 유격 보상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 요크 유격 보상장치는: 스티어링 기어박스의 하우징에 설치되어 랙바를 탄성 지지하는 요크바디부재; 상기 요크바디부재를 상기 랙바 측으로 가압하는 탄성부재; 및 상기 하우징에 고정되며, 상기 탄성부재를 지지하는 요크플러그부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 요크바디부재는, 상기 랙바와 상기 탄성부재 사이에 위치하며, 상기 하우징에 슬라이딩 방식으로 이동 가능하게 삽입되는 요크바디부; 및 상기 요크바디부에 오목하게 형성되는 요크홈부에 삽입되며, 상기 랙바에 접하여, 상기 랙바를 탄성 지지하는 요크탄성부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 요크탄성부는, 상기 요크홈부에 이동 가능하게 삽입되고, 상기 랙바에 접하는 랙바접촉부; 및 상기 요크홈부에 삽입되고, 상기 랙바접촉부를 상기 랙바 측으로 가압하는 요크탄성체;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 랙바접촉부는, 구 형상으로 형성되어 상기 랙바에 접하는 접촉볼; 및 상기 접촉볼과 상기 요크탄성체 사이에 개재되며, 상기 접촉볼이 안착되는 볼지지부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 접촉볼은, 상기 요크바디부의 회전축을 중심으로 대칭되게 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 볼지지부는, 상기 요크홈부에 이동 가능하게 삽입되고 일단부가 상기 요크탄성체에 접하는 볼지지바디; 및 상기 볼지지바디의 타단부에 오목하게 형성되어 상기 접촉볼이 안착되는 볼안착홈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 요크 유격 보상장치는, 요크바디를 탄성 지지하는 탄성부재와 별도로, 탄성부재 대비, 상대적으로 작은 탄성계수를 가지는 요크탄성체를 이용하여 랙바를 지지하므로, 랙바에 입력되는 하중의 크기 등에 따라 랙바를 지지하는 힘을 달리하여 조향감을 향상시킴과 동시에 이음의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 랙바와 점접촉하는 접촉볼을 이용하여 랙바를 점접촉 지지하므로 랙바와의 마찰력을 감소시킬 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 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 유격 보상장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크탄성부가 압축되는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크탄성부 및 탄성부재가 압축되는 상태를 나타내는 단면도이다.
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 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 유격 보상장치(10)는 요크바디부재(100), 탄성부재(200) 및 요크플러그부재(300)를 포함한다.
요크바디부재(100)는 스티어링 기어박스(1)의 하우징(2)에 설치되며 랙바(3)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 요크바디부재(100)는 요크바디부(110) 및 요크탄성부(130)를 포함한다.
요크바디부(110)는 랙바(3)와 탄성부재(200) 사이에 위치하며, 하우징(2)에 슬라이딩 방식으로 이동 가능하게 삽입된다. 본 실시예에서 요크바디부(110)는 하우징(2)에 인입되어 랙바(3)를 지지하기 위하여 대략 원기둥 형상을 이루고, 랙바(3)를 향하는 일측면이 랙바(3)의 외주면에 대응하는 형상으로 오목하게 형성된다.
하우징(2)과 요크바디부(110)의 간극에는 요크바디부(110)의 틸팅으로 인한 래틀(Rattle)을 방지하기 위해 적어도 하나 이상의 요크링(113)이 요크바디부(110)의 외측면에 끼워질 수 있다.
요크바디부(110)의 일측면에는 요크탄성부(130)가 삽입될 수 있도록 요크홈부(111)가 형성된다. 본 실시예에서 요크홈부(111)는 요크바디부(110)의 길이 방향으로 오목하게 형성되어 요크탄성부(130)가 삽입된다.
본 실시예에서 요크바디부(110)는 랙바(3) 측에 위치하며 후술할 랙바접촉부(131)가 삽입되는 요크바디내측부(114)와, 요크바디내측부(114)와 나사 결합되고, 후술할 요크탄성체(137)를 지지하는 요크바디외측부(116)를 포함한다.
요크탄성부(130)는 요크홈부(111)에 삽입되며, 랙바(3)에 접하여 랙바(3)를 탄성 지지한다. 본 실시예에서 요크탄성부(130)는 랙바접촉부(131) 및 요크탄성체(137)를 포함한다.
랙바접촉부(131)는 요크홈부(111)에 이동 가능하게 삽입되고, 요크탄성체(137)에 의하여 랙바(3) 측으로 탄성 지지되어 랙바(3)에 접한다. 본 실시예에서 랙바접촉부(131)는 접촉볼(132) 및 볼지지부(134)를 포함한다.
접촉볼(132)은 구 형상으로 형성되며, 금속 재질을 포함하여 이루어져, 랙바(3)에 접한다. 복수 개의 접촉볼(132)이 요크바디부(110)의 일측면에서 돌출되어 랙바(3)와 점접촉하여 랙바(3)를 탄성 지지한다.
본 실시예에서 접촉볼(132)은 복수 개 구비되며, 요크바디부(110)의 회전축을 중심으로 대칭되게 배열되어 랙바(3)를 탄성 지지한다. 보다 구체적으로 접촉볼(132)은 랙바(3)의 회전축과 요크바디부(110)의 회전축을 포함하는 평면에 대칭되도록 배열되어, 복수의 지점에서 랙바(3)에 점접촉된다.
본 실시예에서 접촉볼(132)은 랙바(3)를 복수의 지점에서 지지함으로써, 랙바(3)가 회전되는 것을 방지하고, 복수 개의 접촉볼(132)에 하중이 분산되도록 하여, 접촉볼(132), 랙바(3) 및 볼지지부(134) 등이 파손되는 것을 방지한다.
볼지지부(134)는 접촉볼(132)과 요크탄성체(137) 사이에 개재되며, 접촉볼(132)이 안착된다. 본 실시예에서 볼지지부(134)는 볼지지바디(135) 및 볼안착홈부(136)를 포함한다.
볼지지바디(135)는 요크홈부(111)에 이동 가능하게 삽입되고, 일단부가 요크탄성체(137)에 접한다.
볼안착홈부(136)는 볼지지바디(135)의 타단부에 오목하게 형성되어, 접촉볼(132)이 회전 가능하게 안착된다.
요크탄성체(137)는 요크홈부(111)에 삽입되어 랙바접촉부(131)를 랙바(3) 측으로 가압한다. 본 실시예에서 요크탄성체(137)는 코일스프링으로 예시되며, 복수 개의 랙바접촉부(131)의 개수에 대응하여 구비되며, 복수 개의 랙바접촉부(131)를 각각 랙바(3) 측으로 가압한다.
탄성부재(200)는 요크바디부재(100)를 랙바 측으로 가압한다. 본 실시예에서 탄성부재(200)는 요크바디부재(100)와 요크플러그부재(300) 사이에 개재된다. 본 실시예에서 탄성부재(200)는 복수개의 요크탄성체(137)의 탄성계수를 합한 것보다 큰 탄성계수를 갖는 코일스프링으로 예시된다.
요크플러그부재(300)는 하우징(2)에 고정되며, 탄성부재(200)를 지지한다. 본 실시예에서 요크플러그부재(300)는 외주면에 나사산이 형성되어 하우징(2)의 내주면에 나사 결합된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 유격 보상장치의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크탄성부가 압축되는 상태를 나타내는 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 요크탄성부 및 탄성부재가 압축되는 상태를 나타내는 단면도이다.
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 요크 유격 보상장치(10)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
본 실시예에서 요크 유격 보상장치(10)는 요크바디부(110)를 랙바(3) 측으로 가압하는 탄성부재(200) 및 접촉볼(132)을 랙바(3) 측으로 가압하는 요크탄성체(137)에 의하여 랙바(3)가 피이언(4) 측으로 가압된다.
이에 따라 차량의 내구가 진행되어 랙바(3)와 피이언(4)의 마모가 발생하더라도 랙바(3)가 피이언(4) 측으로 가압되므로, 랙바(3)와 피이언(4)의 밀착상태가 유지된다.
본 실시예에서 요크 유격 보상장치(10)는 요크탄성부(130)에 의하여 랙바(3)와 요크바디부(110)가 소정 간격으로 이격된다. 요크탄성부(130)에 의하여 랙바(3)와 요크바디부(110)가 이격되는 정도는 접촉볼(132)이 요크바디부(110)에서 돌출되는 정도를 이용하여 조절될 수 있다.
편평한 도로 주행과 같은 일반적인 주행에서의 랙바(3)의 유동은 대략 0.05~0.10mm 정도에 해당하므로, 차량의 사양, 조향감 등에 따라 접촉볼(132)이 돌출되는 정도를 조절하여 랙바(3)와 요크바디부(110)가 이격되는 정도를 조절할 수 있다.
접촉볼(132)은 구 형상으로 형성되며, 요크탄성체(137)에 의하여 탄성 지지되므로 랙바(3)를 점접촉하게 되며, 접촉볼(132)이 안착된 볼지지부(134)는 접촉볼(132)과의 마찰을 줄이기 위한 저마찰 재질을 포함하여 이루어지므로, 랙바(3)와 접촉볼(132) 사이의 마찰력을 줄일 수 있다.
본 실시예에서 복수 개의 요크탄성체(137)의 탄성계수의 합은 탄성부재(200)의 탄성계수 보다 작게 설정된다. 이에 따라 랙바(3)의 미세한 진동, 또는 소정 값 이하의 역입력하중은 탄성계수가 작은 요크탄성체(137)에 의하여 상쇄되므로, 랙바(3)와의 마찰력을 작게 유지하여 조향감이 향상된다.
반면, 험로 주행과 같은 주행 상황에서 입력되는 소정 값 이상의 강한 하중에 의하여 랙바(3)가 유동되는 경우, 접촉볼(132)이 요크플러그부재(300) 측으로 이동되면서 요크탄성체(137)가 압축되고, 랙바(3)가 요크바디부(110)에 접하여 요크바디부(110)를 요크플러그부재(300) 측으로 가압하게 된다. 요크바디부(110)를 가압하는 힘은 요크바디부(110)를 탄성 지지하는 탄성부재(200)에 의하여 상쇄되어 이음의 발생 및 장치의 파손을 방지하게 된다.
이로써, 본 실시예에서 요크 유격 보상장치(10)는 요크바디부(110)를 탄성 지지하는 탄성부재(200)이외에, 탄성부재(200)에 비하여 상대적으로 작은 탄성계수인 요크탄성체(137)를 이용하여 랙바(3)를 지지하므로, 랙바(3)에 입력되는 하중의 크기 등에 따라 랙바(3)를 지지하는 힘을 달리하여 조향감을 향상시킴과 동시에 이음의 발생을 방지할 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
10: 요크 유격 보상장치 100: 요크바디부재
110: 요크바디부 111: 요크홈부
113: 요크링 114: 요크바디내측부
116: 요크바디외측부 130: 요크탄성부
131: 랙바접촉부 132: 접촉볼
134: 볼지지부 135: 볼지지바디
136: 볼안착홈부 137: 요크탄성체
200: 탄성부재 300: 요크플러그부재

Claims (6)

  1. 스티어링 기어박스의 하우징에 설치되어 랙바를 탄성 지지하는 요크바디부재;
    상기 요크바디부재를 상기 랙바 측으로 가압하는 탄성부재; 및
    상기 하우징에 고정되며, 상기 탄성부재를 지지하는 요크플러그부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 요크바디부재는,
    상기 랙바와 상기 탄성부재 사이에 위치하며, 상기 하우징에 슬라이딩 방식으로 이동 가능하게 삽입되는 요크바디부; 및
    상기 요크바디부에 오목하게 형성되는 요크홈부에 삽입되며, 상기 랙바에 접하여, 상기 랙바를 탄성 지지하는 요크탄성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 요크탄성부는,
    상기 요크홈부에 이동 가능하게 삽입되고, 상기 랙바에 접하는 랙바접촉부; 및
    상기 요크홈부에 삽입되고, 상기 랙바접촉부를 상기 랙바 측으로 가압하는 요크탄성체;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 랙바접촉부는,
    구 형상으로 형성되어 상기 랙바에 접하는 접촉볼; 및
    상기 접촉볼과 상기 요크탄성체 사이에 개재되며, 상기 접촉볼이 안착되는 볼지지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 접촉볼은,
    상기 요크바디부의 회전축을 중심으로 대칭되게 배열되는 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 볼지지부는,
    상기 요크홈부에 이동 가능하게 삽입되고 일단부가 상기 요크탄성체에 접하는 볼지지바디; 및
    상기 볼지지바디의 타단부에 오목하게 형성되어 상기 접촉볼이 안착되는 볼안착홈부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 요크 유격 보상장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101845997B1 (ko) * 2017-07-13 2018-04-06 주식회사 만도 자동차 조향장치의 랙바 지지장치

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KR101845997B1 (ko) * 2017-07-13 2018-04-06 주식회사 만도 자동차 조향장치의 랙바 지지장치

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