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KR101170867B1 - 자동차 조향장치의 서포트 요크 구조 - Google Patents

자동차 조향장치의 서포트 요크 구조 Download PDF

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Publication number
KR101170867B1
KR101170867B1 KR1020080011266A KR20080011266A KR101170867B1 KR 101170867 B1 KR101170867 B1 KR 101170867B1 KR 1020080011266 A KR1020080011266 A KR 1020080011266A KR 20080011266 A KR20080011266 A KR 20080011266A KR 101170867 B1 KR101170867 B1 KR 101170867B1
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KR
South Korea
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support
yoke
ring
support yoke
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Prior art date
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KR1020080011266A
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KR20090085399A (ko
Inventor
정일환
김형우
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주식회사 만도
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Publication date
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Abstract

본 발명은 자동차 조향장치의 서포트 요크 구조에 관한 것이다.
본 발명은, 기어박스 실린더에 삽입되며 전방부에 랙바의 후방면과 밀착되도록 반원형의 홈이 형성되어 있는 원통형의 서포트 요크와; 링 형상의 원주면에서 링 중심축과 평행한 방향으로 돌출되어 형성되는 수개의 돌출부와, 링 형상의 원주면에서 상기 돌출부와 반대방향으로 함몰되어 형성되는 수개의 함몰부가 서로 교번으로 연결되어 일체로 형성되어 있어서, 일측은 상기 서포트 요크의 후방부에 밀착 지지되고 타측은 요크 플러그에 의해 밀착 지지되는 제 1 서포트 링; 및 상기 제 1 서포트 링을 지지하여 서포트 요크에 압력을 가하며 상기 기어박스에 나사 결합되는 요크 플러그;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 서포트 요크 구조를 제공한다.
본 발명에 의하면 자동차의 주행시 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 서포트 요크와 스프링 사이에서 발생되는 래틀 노이즈(Rattle Noise)를 없앨 수 있고, 서포트 요크와 지속적인 습동에 의한 마찰을 줄여 내구성을 향상시키면서, 부품수와 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
조향장치, 서포트 요크, 요크 플러그, 서포트 링, 탄성 부재

Description

자동차 조향장치의 서포트 요크 구조{The Support York Structure of Steering Apparatus for Vehicle}
본 발명은 자동차 조향장치의 서포트 요크 구조에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 자동차의 랙 피니언 방식 조향장치의 서포트 요크 구조에 있어서 자동차의 주행시 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 서포트 요크와 스프링 사이에서 발생되는 래틀 노이즈(Rattle Noise)를 없앨 수 있고, 서포트 요크와 지속적인 습동에 의한 마찰을 줄여 내구성을 향상시키면서, 부품수와 원가를 절감할 수 있는 자동차 조향장치의 서포트 요크 구조에 관한 것이다.
일반적으로 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 일반적인 자동차용 랙 피니언 방식 조향장치의 개략 구성도이다.
도시된 바와 같이 종래의 랙 피니언 방식 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 기어(120)를 포함하는 기어박스(130), 양단부에 이너 볼 조인트(135)를 구비한 랙바(140), 이너 볼 조인트(135)의 볼과 일체로 형성된 타이로드(150)를 포함하여 구성된다.
또한, 타이로드(150)는 아우터 볼 조인트(155)와 연결되고 너클(Knuckle, 159)로 힘을 전달하여 타이어(158)를 조향한다.
도 2는 종래의 기어박스의 단면도이다.
도시된 바와 같이 종래의 랙 피니언 방식의 기어박스(130)는 피니언 기어(120), 랙바(140), 서포트 요크(260), 스프링(263), 탄성 패드(210) 및 요크 플러그(265)를 포함하여 구성된다. 랙 피니언 방식의 기어박스(130)는 전술한 바와 같이 조향 축(미도시)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환되도록 한다.
랙바(140)는 피니언 기어(120)와 치합하여 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는데, 랙바(140)의 후면에는 랙바(140)와 피니언 기어(120)의 치합이 잘 이루어지도록 랙바(140)를 피니언 기어(120)측으로 지지하는 장치를 구비하고 있다.
랙바(140)를 지지하는 장치는 서포트 요크(260), 스프링(263), 탄성 패드(210), 요크 플러그(265)를 포함하여 구성되며, 서포트 요크(260)는 랙바(140)의 후방면인 랙 기어(110; 도 1 참조)가 형성된 면의 반대 측에 위치하며, 기어박스(130)의 실린더(250)에 삽입되어 랙바(140)와 수직한 전후 방향으로 이동 가능한 구조이다.
서포트 요크(260)의 형상은 실린더(250)에서 전후로 슬라이딩 가능하도록 원통형이며, 랙바(140)와 접하는 전방부는 랙바(140)의 후방면과 밀착할 수 있도록 반원형의 홈을 형성하고 있다.
또한, 랙바(140)와 피니언 기어(120)가 밀착하여 효과적으로 힘을 전달할 수 있도록 서포트 요크(260)의 후방에 스프링(263)을 배치하여 일정한 압력으로 서포트 요크(260)를 밀어주어 랙바(140)와 피니언 기어(120) 사이에 발생하는 유격을 보상해 줄 수 있다.
이와 같은 서포트 요크(260)는 랙바(140)의 후방면과 슬라이딩 마찰을 하게되며, 마찰로 인해 랙바(140)가 마모되거나 소음을 발생하는 것을 방지하기 위해 통상 랙바(140)보다 연성 재질인 플라스틱으로 된 서포트 요크(260)를 사용한다.
스프링 홈(220)에 수용되는 스프링(263)은 서포트 요크(260)가 랙바(140)와 밀착되도록 압력을 가하는 기능을 하는데, 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 나사산과 골을 형성하고 있어 이와 치합하는 나사산과 골이 형성된 기어박스(130)와 록 너트(240)에 결합하도록 되어 있으며, 요크 플러그(260)의 후면에는 렌치가 삽입될 수 있는 공구홈(230)을 형성하고 있다.
서포트 요크(260)와 요크 플러그(265)가 맞닿는 사이에는 노이즈를 저감시키기 위한 환형의 탄성 패드(210)가 삽입되어 있다.
이와 같이 종래의 서포트 요크 구조는 스프링이 서포트 요크에 하중을 가하면서, 노이즈의 감소를 위해 탄성 패드를 서포트 요크와 요크 플러그 사이에 삽입 하는 구조로서, 자동차의 주행시 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 서포트 요크와 스프링 사이에서 발생되는 래틀 노이즈(Rattle Noise)가 발생하는 문제점이 있었고, 어느 정도의 내구가 진행된 후에는 서포트 요크와 지속적인 습동 마찰에 의해 탄성 패드(210)가 서포트 요크와 요크 플러그에 압착되어 고착되는 문제점이 있었으며, 상대적으로 스프링과 탄성 패드 등의 부품수가 많고 원가가 상승하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 자동차의 주행시 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 서포트 요크와 스프링 사이에서 발생되는 래틀 노이즈를 없앨 수 있고, 서포트 요크와 지속적인 습동에 의한 마찰을 줄여 내구성을 향상시키면서, 부품수와 원가를 절감할 수 있는 자동차 조향장치의 서포트 요크 구조를 제공하는데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 기어박스 실린더에 삽입되며 전방부에 랙바의 후방면과 밀착되도록 반원형의 홈이 형성되어 있는 원통형의 서포트 요크와; 링 형상의 원주면에서 링 중심축과 평행한 방향으로 돌출되어 형성되는 수개의 돌출부와, 링 형상의 원주면에서 상기 돌출부와 반대방향으로 함몰되어 형성되는 수개의 함몰부가 서로 교번으로 연결되어 일체로 형성되어 있어서, 일측은 상기 서포트 요크의 후방부에 밀착 지지되고 타측은 요크 플러그에 의해 밀착 지지되는 제 1 서포트 링; 및 상기 제 1 서포트 링을 지지하여 서포트 요크에 압력을 가하며 상기 기어박스에 나사 결합되는 요크 플러그;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 서포트 요크 구조를 제공한다.
또한, 본 발명은 전방부에 랙바의 후방면과 밀착되도록 반원형의 홈이 형성되어 있는 원통형의 서포트 요크와; 상기 서포트 요크가 삽입되는 원통형의 내경부 끝단에 원주를 따라 리브 형상의 고정부가 형성되어 있는 기어박스 실린더; 및 상기 기어박스 실린더의 고정부에 삽입 고정되며, 일측이 개방된 링 형상의 원주면에서 링 중심축과 평행한 방향으로 돌출되어 형성되는 수개의 돌출부와, 상기 돌출부 와 반대방향으로 함몰되어 형성되는 수개의 함몰부가 서로 교번으로 연결되어 형성되어, 일측은 상기 서포트 요크의 후방부에 밀착 지지되고 타측은 상기 기어박스 하우징의 고정부에 밀착 고정되는 제 2 서포트 링;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 서포트 요크 구조를 제공한다.
이하, 본 발명의 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 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 서포트 요크 구조의 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 제 1 서포트 링의 측면도이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 의한 서포트 요크는 랙바(140)의 후면에 밀착되어 랙바(140)와 피니언 기어(120)의 치합이 잘 이루어지도록 제 1 서포트 링(310)과 요크 플러그(265)에 의해 지지되는데, 탄성 재질로 형성된 제 1 서포트 링(310)이 랙바(140)와 요크 플러그(265) 사이에서 탄성력에 의해 랙바(140)를 지지하는 구조로 되어 있다.
제 1 서포트 링(310)은 탄성 재질로 형성되며, 링 형상의 원주면에서 링 중심축과 평행한 방향으로 돌출되어 형성되는 수개의 돌출부(307)와, 링 형상의 원주 면에서 상기 돌출부(307)와 반대방향으로 함몰되어 형성되는 수개의 함몰부(309)가 서로 교번으로 연결되어 일체로 형성되어 있다.
제 1 서포트 링(310)은 서포트 요크(260)와 요크 플러그(265) 사이에 삽입되며, 일측은 상기 서포트 요크(260)의 후방부에 밀착 지지되고 타측은 요크 플러그(265)에 의해 밀착 지지되어 돌출부(307)가 압축 및 복원되는 탄성 변형을 하면서 유격을 보상하게 된다.
또한, 이에 추가적으로 돌출부(307)와 함몰부(309)가 구비된 제 1 서포트 링(310)의 양측에 탄성 부재(305)가 부착될 수 있는데, 이러한 탄성 부재(305)의 두께를 서포트 요크(260) 및 요크 플러그(265)와 접촉되는 부위만 더 두껍게 형성될 수 있다.
즉, 제 1 서포트 링(310)에 부착되는 탄성 부재(305)의 두께를 일부만 두껍게 형성하여 두꺼운 부위를 돌출부(307)에 부착시켜 형성할 수 있다.
따라서, 서포트 요크(260) 및 요크 플러그(265)와 접촉되는 돌출부(307)의 탄성 부재(305)의 두께가 함몰부(309) 쪽보다 두껍게 형성함으로써 서포트 요크(260)와 지속적인 습동시 접촉 부위의 마찰을 줄여 내구성을 향상시키면서 탄성력을 증가시켜 노이즈를 감소시킬 수 있게 되는 것이다.
서포트 요크(260)는 실린더(250)에서 전후로 슬라이딩 가능하도록 원통형이며, 랙바(140)와 접하는 전방부는 랙바(140)의 후방면과 밀착할 수 있도록 반원형의 홈을 형성하고 있다.
이와 같은 서포트 요크(260)는 랙바(140)의 후방면과 슬라이딩 마찰을 하게 되며, 랙바(140)와 피니언 기어(120)가 밀착하여 효과적으로 힘을 전달할 수 있도록 서포트 요크(260)의 후방에 제 1 서포트 링(310)을 배치하여, 제 1 서포트 링(310)의 돌출부(307)가 탄성 변형하면서 일정한 압력으로 서포트 요크(260)를 밀어주어 랙바(140)와 피니언 기어(120)) 사이에 발생하는 유격을 보상하게 되어 있다.
요크 플러그(265)는 전체적으로 종래 기술과 동일하게 그 후면에 렌치가 삽입될 수 있는 공구홈(230)을 구비하고 있고, 외주면에 나사산과 골을 형성하고 있어서 이와 치합하는 나사산과 골이 형성된 기어박스(130)와 록 너트(240)에 결합되도록 되어 있는데, 제 1 서포트 링(310)을 지지하여 서포트 요크(260)에 압력을 가하는 구조를 갖는다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 서포트 요크 구조의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 제 2 서포트 링의 사시도이다.
도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 의한 서포트 요크(260)는 랙바(140)의 후면에 밀착되어 랙바(140)와 피니언 기어(120)의 치합이 잘 이루어지도록 제 2 서포트 링(510)이 기어박스 실린더(250)에 삽입되어 서포트 요크(260)를 지지하게 되는데, 탄성 재질로 형성된 제 2 서포트 링(510)이 기어박스 실린더(250)의 고정부(520)에 삽입 고정되어 서포트 요크(260)에 탄성력을 가해 랙바(140)를 지지하는 구조로 되어 있다.
기어박스 실린더(250)는 서포트 요크(260)가 삽입되도록 원통형의 형상을 구비하고 있는데, 원통형의 내경부 끝단에는 제 2 서포트 링(510)이 삽입 고정되도록 원주를 따라 리브 형상의 고정부(520)가 형성되어 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 의한 제 2 서포트 링(510)은 일측이 개방된 링 형상으로, 원주면에서 링 중심축과 평행한 방향으로 돌출되어 형성되는 수개의 돌출부(307)와, 상기 돌출부(307)와 반대방향으로 함몰되어 형성되는 수개의 함몰부(309)가 서로 교번으로 연결되어 형성되어 있다.
제 2 서포트 링(510)은 조립시 탄성력에 의해 개방된 부위로 수축시켜 고정부(520)에 삽입하면 탄성력에 의해 복원되도록 되어 있으며, 일측은 상기 서포트 요크(260)의 후방부에 밀착 지지되고 타측은 기어박스 실린더(250)의 고정부(520)에 삽입 고정되어 서포트 요크(260)에 탄성력에 의한 하중을 가하게 된다.
또한, 이에 추가적으로 제 2 서포트 링(510)의 돌출부(307)와 함몰부(309)에 탄성 부재(305; 도 4 참조)가 부착될 수 있는데, 이러한 탄성 부재(305)의 두께를 서포트 요크(260)와 접촉되는 부위만 더 두껍게 형성될 수 있으며, 탄성 부재(305)의 두께와 형상은 제 1 실시예와 유사하므로 이하 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라서는 제 1 실시예와 같이 제 2 서포트 링(510)의 양측면에 탄성 부재(305)를 부착하여 형성할 수도 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서는 제 1 실시예와 달리 요크 플러그(도 3의 265 참조)가 구비되지 않고 제 2 서포트 링(510)만으로 서포트 요크(260)를 지지하는 구조로 되어 있으므로, 외부 이물질 등의 유입을 방지하기 위해 이에 추가적으로, 서포트 요크(260)의 외주면에 요홈(미도시)을 형성하여 오링(530)을 삽입하여 구성할 수 있다.
위와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 자동차의 주행시 불규칙한 노면 등으로부터 역입력 되는 힘에 의해 서포트 요크와 스프링 사이에서 발생되는 래틀 노이즈를 없앨 수 있고, 서포트 요크와 지속적인 습동에 의한 마찰을 줄여 내구성을 향상시키면서, 부품수와 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동일한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 일반적인 자동차용 랙 피니언 방식 조향장치의 개략 구성도;
도 2는 종래의 기어박스의 단면도;
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 서포트 요크 구조의 단면도;
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 제 1 서포트 링의 측면도;
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 서포트 요크 구조의 단면도;
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 제 2 서포트 링의 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 조향휠 103: 조향 컬럼
105: 조향 축 110: 랙 기어
120: 피니언 기어 130: 기어 박스
140: 랙 바 210: 탄성 패드
220: 스프링 홈 230: 공구홈
240: 록너트 250: 실린더
260: 서포트 요크 263: 스프링
265: 요크 플러그 305: 탄성 부재
307: 돌출부 309: 함몰부
310: 제 1 서포트 링 510: 제 2 서포트 링
520: 고정부 530: 오링

Claims (4)

  1. 기어박스 실린더에 삽입되며 전방부에 랙바의 후방면과 밀착되도록 반원형의 홈이 형성되어 있는 원통형의 서포트 요크와;
    링 형상의 원주면에서 링 중심축과 평행한 방향으로 돌출되어 형성되는 수개의 돌출부와, 링 형상의 원주면에서 상기 돌출부와 반대방향으로 함몰되어 형성되는 수개의 함몰부가 서로 교번으로 연결되어 일체로 형성되어 있어서, 일측은 상기 서포트 요크의 후방부에 밀착 지지되고 타측은 요크 플러그에 의해 밀착 지지되는 제 1 서포트 링; 및
    상기 제 1 서포트 링을 지지하여 서포트 요크에 압력을 가하며 상기 기어박스에 나사 결합되는 요크 플러그;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 제 1 서포트 링은 일측 또는 양측에 탄성 부재가 부착되되,
    상기 돌출부 쪽 탄성 부재의 두께가 상기 함몰부 쪽 탄성 부재의 두께보다 더 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 서포트 요크 구조.
  2. 전방부에 랙바의 후방면과 밀착되도록 반원형의 홈이 형성되어 있는 원통형의 서포트 요크와;
    상기 서포트 요크가 삽입되는 원통형의 내경부 끝단에 원주를 따라 리브 형상의 고정부가 형성되어 있는 기어박스 실린더; 및
    상기 기어박스 실린더의 고정부에 삽입 고정되며, 일측이 개방된 링 형상의 원주면에서 링 중심축과 평행한 방향으로 돌출되어 형성되는 수개의 돌출부와, 상기 돌출부와 반대방향으로 함몰되어 형성되는 수개의 함몰부가 서로 교번으로 연결되어 형성되어, 일측은 상기 서포트 요크의 후방부에 밀착 지지되고 타측은 상기 기어박스 하우징의 고정부에 밀착 고정되는 제 2 서포트 링;
    을 포함하여 구성되고,
    상기 제 2 서포트 링은 일측 또는 양측에 탄성 부재가 부착되되,
    상기 돌출부 쪽 탄성 부재의 두께가 상기 함몰부 쪽 탄성 부재의 두께보다 더 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 서포트 요크 구조.
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