KR20070074869A - 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치에 관한 것이다.
본 발명은 조향장치에 있어서, 랙바를 지지하는 서포트 요크; 상기 서포트 요크를 상기 랙바 측으로 탄성 지지하는 스프링; 상기 서포트 요크를 수용하고 감쇠력을 발생시키는 실린더; 및 상기 서포트 요크와 상기 스프링 사이에 설치되어 상기 서포트 요크의 진동을 감쇠시키는 감쇠부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠부를 구비한 조향장치의 요크부를 제공한다.
본 발명에 의하면, 감쇠부를 구비한 서포트 요크를 구비함으로써, 서포트 요크와 연결된 지지봉에 설치 고정된 이동 디스크의 감쇠 홀을 오일이 지나면서 서포트 요크의 진동을 잡아주는 효과가 있다.
조향, 랙바, 서포트, 요크, 감쇠
Description
도 1은 종래의 랙바를 지지하는 서포트 요크의 제 1 단면도,
도 2는 종래의 랙바를 지지하는 서포트 요크의 제 2 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치의 분해 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치의 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조향장치에 설치된 서포트 요크가 감쇠부와 함께 작동되는 모습을 보여주는 제 1 작동도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조향장치에 설치된 서포트 요크가 감쇠부와 함께 작동되는 모습을 보여주는 제 2 작동도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100: 입력축 105: 밸브 하우징
110: 피니언 축 115: 피니언 기어
120: 랙 하우징 125: 랙 기어
130: 랙바 135: 실린더
140: 요크 플러그 145: 스프링
150: 서포트 요크 155: 접촉부
200: 오링 홈 205: 오링
300: 감쇠부 305: 지지봉
310: 스프링 지지판 400: 오일 하우징
405: 오일 캡 410: 오일 씰
415: 이동 디스크 420: 감쇠 홀
430: 오일 500: 제 1 홈
505: 제 2 홈 510: 제 3 홈
515: 제 4 홈 520: 제 1 스냅 링
525: 제 2 스냅 링 530: 제 3 스냅 링
540: 제 4 스냅 링 545: 제 5 홈
550: 제 5 스냅 링
본 발명은 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 랙바를 지지하는 서포트 요크의 진동을 감쇠하기 위하여 감쇠부 를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치에 관한 것이다.
자동차의 진행 방향을 조절하기 위한 조향 장치에 있어서, 조향축의 회전 운동을 타이 로드의 선 운동으로 바꾸는 장치를 기어 박스라고 하는데 이러한 기어 박스는 크게 랙 앤 피니언형과 볼 앤 너트형으로 나누어진다.
이 중 랙바와 피니언을 포함하는 기어 박스를 구비한 조향장치를 랙 앤 피니언형 조향장치라고 부른다. 랙 앤 피니언형 조향장치는 운전자가 조향휠을 원하는 방향으로 회전시키면 조향휠에 연결된 조향축이 회전하고, 조향축의 회전에 따라 조향축에 연결된 피니언이 회전하고, 피니언이 회전하면 피니언 기어와 치합된 랙바가 조향축에 대략 수직인 직선 방향으로 움직이게 됨으로써, 랙바가 타이 로드에 힘을 전달하여 너클암이 킹핀을 중심으로 회전하도록 하여 자동차의 바퀴가 조향되도록 하는 구조를 갖는다.
한편, 볼 앤 너트형 조향장치는 나사와 너트 사이에 여러 개의 볼을 넣어서 회전축의 회전을 볼을 매개로 너트에 전달시키는 기어 박스를 구비하는 구조로 되어 있다.
랙 앤 피니언형 조향 장치는 조향축에 직접 연결되어 있는 피니언 기어의 움직임이 직접적으로 랙바로 전달되기 때문에 조향휠의 움직임에 바퀴가 직접적으로 반응하는 구조로 되어 있으며 구조가 간단하고 중량이 가벼워 소형차의 전륜 구동 자동차에 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 랙바를 지지하는 서포트 요크의 제 1 단면도이다.
기어 박스는 중공의 랙 하우징(120)과 이와 결합되도록 상단측에 설치된 밸 브 하우징(105)으로서 외형이 이루어진다.
먼저, 밸브 하우징(105)의 내부에는 조향휠(미도시)로부터 회전력을 전달받는 입력축(100)이 설치되고, 이 입력축(100)의 하단에는 피니언 기어(115)가 형성된 피니언 축(110)이 이와 연동되도록 설치되되, 피니언 기어(115)는 랙 하우징(120) 내부로 연장된다.
다음, 랙 하우징(120)의 내부에는 축 방향으로 길게 마련되는 환봉 형상인 피니언 축(110)으로부터의 회전력을 직선 운동으로 전환하는 랙바(130)가 설치된다.
랙바(130)의 일측 외주부에는 피니언 기어(115)와 이물림되는 랙 기어(125)가 형성되고, 이 랙바(130)의 후방 측에는 이를 피니언 기어(115) 측으로 밀착되게 지지하는 요크부가 마련된다.
이와 같은 요크부는 랙 기어(125) 후방 측에 랙 하우징(120)과 일체 형성되는 중공의 실린더(135)와 이 실린더(135) 내부에 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되며 그 일측에는 랙바(130)의 배면과 밀착 지지할 수 있도록 반원형의 접촉부(155)가 형성된 서포트 요크(150)를 구비한다.
그리고 서포트 요크(150)의 후방 내측에는 이를 랙바(130)에 탄력있게 밀착도록 하기 위한 코일 형태의 스프링(145)이 설치되고, 스프링(145)의 후방에는 이 스프링(145)을 지지하는 요크 플러그(140)가 실린더(135) 선단에 나사 결합되어 고정된다.
이와 같이 구성된 요크부는, 서포트 요크(150)가 스프링(145)의 탄성을 받은 상태에서 랙바(130)를 피니언 축(110) 방향으로 밀착하여 지지하도록 함으로써, 랙 기어(125)와 피니언 기어(115) 간의 이물림 비율을 증대시켜 효과적인 동력전달을 할 수 있도록 하고, 동시에 랙바(130)를 지지하는 지지 수단으로서 역할을 수행하게 된다.
그러나 이와 같이 구성된 종래의 요크부는, 핸들의 빈번한 조작으로 인해 랙 기어(125)와 피니언 기어(115) 간에 마모가 발생하여 치합된 기어들 간에 불규칙한 면접촉이 발생하여 랙바(130)를 지지하는 서포트 요크(150)가 스프링(145)에 의해 축 방향으로 요동하면서 진동과 소음을 발생시키는 결점이 있었다.
또한, 실린더(135) 내에서 서포트 요크(150)를 지지하는 스프링(145)에 의해 서포트 요크(150)가 움직이기 위해서는 실린더의 내경과 서포트 요크(150)의 직경 간에 최소한이 간격, 즉 공차가 보장되어야 하는데, 이와 같은 공차 때문에, 또한 랙기어(125)의 헬릭스 각(Helix Angle)으로 인하여 발생되는 랙바(130)의 비틀림 때문에 서포트 요크(150)가 실린더(135) 내에서 경 방향으로 요동되면서 실린더(135)의 내주면과 충돌을 일으키게 됨으로써, 핸들 조작 시에 '덜그럭' 소리와 같은 잡음(Rattle Noise)이 발생되어 결국 제품의 신뢰성을 저하시키는 등의 문제가 있었다.
도 2는 종래의 랙바를 지지하는 서포트 요크의 제 2 단면도이다.
도시한 것과 같이 랙바(130)의 외주면을 따르는 접촉부(155)를 가지고 스프링(145)에 의해서 랙바(130) 측으로 탄지되는 서포트 요크(150)의 외주면에는 오링 홈이 형성되고, 오링 홈에는 오링(205)이 안착되어 오링(205)이 실린더(135)의 내 주면과 밀착되는 구조이다.
오링(205)은 고무 또는 플라스틱 재질로서 서포트 요크(150)가 길이 방향으로 요동치거나 경 방향으로 움직일 때 서포트 요크(150)와 실린더(135) 내주면 사이에 직접적인 부딪힘을 감소시켜 소음을 잡아주는 역할을 한다.
종래의 다른 실시예에서는 스프링(145)과 요크 플러그(140) 사이에 고무 재질의 탄성체(미도시)를 추가하여 스프링(145)과 요크 플러그(140) 사이에 발생되는 소음 문제를 해결하기도 했다.
스프링(145)과 요크 플러그(140) 사이, 스프링(145)과 서포트 요크(150) 사이 및 서포트 요크(150)와 실린더(135) 사이에 발생하는 진동과 소음의 주요 원인은 요크 플러그(140)가 요동치는 것인데, 종래의 서포트 요크(150)를 지지하는 스프링(145)은 감쇠 능력이 거의 없어 서포트 요크(150)의 진동을 용이하게 감쇠하지 못하는 문제점이 있었다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 랙바를 지지하는 서포트 요크의 진동을 감쇠하여 진동과 소음을 감소시키기 위하여 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 조향장치에 있어서, 랙바를 지지하는 서포트 요크; 상기 서포트 요크를 상기 랙바 측으로 탄성 지지하는 스프링; 상기 서포트 요크를 수용하고 감쇠력을 발생시키는 실린더; 및 상기 서포트 요크와 상기 스프링 사이에 설치되어 상기 서포트 요크의 진동을 감쇠시키는 감쇠부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠부를 구비한 조향장치의 요크부를 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 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치의 단면도이다.
랙바(130)는 랙 하우징(120)의 내부에 설치되는 대략 환봉 형상의 바(Bar)로서 피니언 축(110)으로부터의 회전력을 직선 운동으로 변환한다. 이를 위하여 랙바(130)의 일측 외주부에는 피니언 기어(115)와 이물림되는 랙 기어(125)가 형성되고, 이 랙바(130)의 후방 측에는 이를 피니언 기어(115) 측으로 밀착되게 지지하는 요크부가 마련되는데, 요크부는 랙 기어(125) 후방 측에 랙 하우징(120)과 일체 형성되는 중공의 실린더(135)와 이 실린더(135) 내부에 슬라이딩 가능하도록 삽입 설치되며 그 일측에는 랙바(130)의 배면과 밀착 지지할 수 있도록 반원형의 접촉부(155)가 형성된 서포트 요크(150)를 구비한다.
서포트 요크(150)의 일단에는 접촉부(155)가 형성되되, 타단에는 환봉 형상의 지지봉(305)과 연결되고 지지봉(305)의 끝단에는 코일 형태의 스프링(145)에 의 해서 탄성 지지되는 스프링 지지판(310)가 설치된다. 또한, 스프링(145) 후방에는 이 스프링(145)을 지지하는 요크 플러그(140)가 실린더(135) 선단에 나사 결합되어 고정된다.
이와 같이 구성된 요크부는, 서포트 요크(150)가 스프링(145)의 탄성력을 받아 랙바(130)를 피니언 축(110) 방향으로 밀착하여 지지하도록 함으로써, 랙 기어(125)와 피니언 기어(115) 간의 이물림 강도를 증대시켜 효과적인 동력전달을 할 수 있도록 하고, 랙바(130)를 지지하는 지지 수단으로서 역할을 수행할 뿐만 아니라 동시에 서포트 요크(150)가 지지봉(305)의 축 방향으로 요동하면서 발생하는 진동과 소음을 흡수하기 위해서 지지봉(305)을 따라서 감쇠부(300)가 구성된다.
감쇠의 사전적인 의미는 '차차 줄어듦'의 뜻을 가지고 있다. 예컨대, 자동차의 현가장치에도 스프링과 함께 감쇠부가 구비되는데, 만약에 스프링만 설치된다면 자동차의 흔들림이 멈추지 않고 지속되나, 스프링과 함께 설치된 감쇠부로 인하여 자동차의 흔들림은 감쇠한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치의 분해 단면도이다.
감쇠부(300)는 스프링 지지판(310)와 서포트 요크(150)를 지지하는 지지봉(305)과 함께 설치된다.
지지봉(305)의 길이 방향 대략 중앙 부분에는 일면에서 타면으로 관통되는 감쇠 홀(420)이 형성된 이동 디스크(415)가 구비되며, 이동 디스크(415)를 수용하여 이동 디스크(415)가 슬라이딩되도록 매끈한 내면을 가지는 중공의 파이프 형상 으로 외면 일측이 실린더(135)에 고정되는 오일 하우징(400) 및 오일 하우징(400)의 개방면을 밀봉하는 오일 씰(410) 및 오일 캡(405)으로 구성된다.
이동 디스크(415)와 오일 씰(410) 사이에 내부 공간에는 오일(430)이 충진되며, 서포트 요크(150)가 길이 방향으로 요동함에 따라 지지봉(305)은 상하 방향으로 움직이게 되며, 지지봉(305)에 고정된 이동 디스크(415)도 함께 움직이게 된다. 한편, 오일 하우징(400)은 실린더(135)에 고정되어 움직이지 않는 구조이다.
오일 하우징(400)의 일단의 오일 씰(410)과 타단의 오일 씰(410) 사이 내부 공간에는 오일이 충진되어 감쇠부(300)가 감쇠 능력을 갖도록 한다.
본 발명의 실시예에서는 실린더(135)를 지지하는 지지봉(305)을 따라 감쇠부(300)가 구비되나, 감쇠부(300)의 목적인 서포트 요크(150)의 흔들림을 감쇠하는 목적에 부합한다면 설치 위치에 특별한 제한은 없을 것이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치의 분해 사시도이다.
서포트 요크(150)에 형성된 접촉부(155) 반대 편에는 지지봉(305)이 연결되는데, 지지봉(305)은 서포트 요크(150)에 용접되거나 혹은 나사결합될 수 있으며, 일체형으로 제작하는 것도 가능할 것이다.
이동 디스크(415)를 지지봉(305)에 고정하기 위해서 지지봉(305)에는 제 1 홈(500)과 제 2 홈(505)에 형성되는데, 제 1 홈(500)과 제 2 홈(505)은 외주면을 따라 경방향으로 형성된 홈으로서 제 1 스냅 링(520)과 제 2 스냅 링(525)이 각각 설치되도록 한다.
따라서 이동 디스크(415)는 제 1 스냅 링(520)과 제 2 스냅 링(525)으로 인하여 지지봉(305)에 고정되어 서포트 요크(150) 및 지지봉(305)과 함께 길이 방향으로 움직이게 된다. 본 발명의 실시예에서는 지지봉(305)에 이동 디스크(415)를 스냅 링으로 고정하였지만 다른 실시예에서는 용접 등의 방법으로 일체화시킬 수도 있을 것이다.
일반적으로 스냅 링은 환형의 모양을 가지고 있으나 일측이 단절된 구조이기 때문에 경방향으로 수축되거나 늘어나는 성질이 있다.
스프링 지지판(310)를 지지봉(305)에 고정하기 위해서 지지봉(305)에는 제 3 홈(510)과 제 4 홈(515)에 형성되는데, 제 3 홈(510)과 제 4 홈(515)은 외주면을 따라 경방향으로 형성된 홈으로서 제 3 스냅 링(530)과 제 4 스냅 링(540)이 각각 설치되도록 한다. 따라서 스프링 지지판(310)는 제 1 스냅 링(520)과 제 2 스냅 링(525)으로 인하여 지지봉(305)에 고정된다. 본 발명의 실시예에서는 스냅 링으로 지지봉(305)에 스프링 지지판(310)를 고정하였지만 다른 실시예에서는 용접 등의 방법으로 일체화시킬 수도 있을 것이다.
마찬가지 방법으로 오일 하우징(400) 또한 외면 일측에는 제 5 홈(545)이 형성되고 제 5 홈(545)에 제 5 스냅 링(550)이 설치되어 실린더(135)에 고정된다. 본 발명의 실시예에서는 스냅 링을 이용하여 오일 하우징(400)을 실린더(135)에 고정하였지만 다른 방법을 사용할 수도 있을 것이다.
오일 하우징(400)의 내부에 충진된 오일(430)이 새어나오지 못하도록 오일 씰(410) 및 오일 캡(405)이 설치되며, 내주면은 이동 디스크(415)가 용이하게 움직 이도록 매끈한 표면을 갖는다. 또한, 오일 캡(405) 및 오일 씰(410)은 지지봉(305)이 관통하도록 가운데 부분에는 관통 홀이 형성되며, 관통 홀의 내주면과 지지봉(305)의 외주면은 슬라이딩되는 구조로서, 오일 하우징(400)에 충진된 오일(430)이 새어나오지 못하도록 하기 위하여 정밀 가공이 필요하다.
본 발명의 실시예에서 오일 씰(410) 및 오일 캡(405)은 오일 하우징(400)의 양단에 각각 설치되었지만 경우에 따라서는 오일 하우징(400)과 일체형으로 제작될 수도 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조향장치에 설치된 서포트 요크가 감쇠부와 함께 작동되는 모습을 보여주는 제 1 작동도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조향장치에 설치된 서포트 요크(150)가 감쇠부(300)와 함께 작동되는 모습을 보여주는 제 2 작동도이다.
피니언 기어(115)와 랙 기어(125)가 이물림되면서, 랙바(130)가 움직이게 되면 서포트 요크(150) 및 지지봉(305)은 길이 방향으로 움직이게 된다.
이때, 지지봉(305)에 고정된 이동 디스크(415) 또한 움직여, 지지봉(305)이 하부 측으로 이동하면 이동 디스크(415)와 상부 측 오일 씰(410) 사이에 공간이 늘어나게 되어, 이동 디스크(415)와 하부 측 오일 씰(410) 사이에 충진된 오일(430)은 감쇠 홀(420)을 통하여 상부 방향으로 유동하게 된다. 반대로 지지봉(305)이 상부 측으로 이동하게 되면 이동 디스크(415)와 상부 측 오일 씰(410) 사이에 공간이 줄어들게 되어, 이동 디스크(415)와 상부 측 오일 씰(410) 사이에 충진된 오일(430)은 감쇠 홀(420)을 통하여 하부 방향으로 유동하게 된다.
오일(430)은 점성이 있고, 감쇠 홀(420) 또한 직경이 크지 않아 오일(430)이 감쇠 홀(420)을 지날 때에는 많은 에너지가 필요하다. 특히 오일(430)이 감쇠 홀(420)을 지나는 양에는 한계가 있어, 결국 지지봉(305)이 빠르게 움직이는 것을 방지하게 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, 감쇠부를 구비한 서포트 요크를 구비함으로써, 서포트 요크와 연결된 지지봉에 설치 고정된 이동 디스크의 감쇠 홀을 오일이 지나면서 서포트 요크의 진동을 잡아주는 효과가 있다.
Claims (4)
- 조향장치에 있어서,랙바를 지지하는 서포트 요크;상기 서포트 요크를 상기 랙바 측으로 탄성 지지하는 스프링;상기 서포트 요크를 수용하고 감쇠력을 발생시키는 실린더; 및상기 서포트 요크와 상기 스프링 사이에 설치되어 상기 서포트 요크의 진동을 감쇠시키는 감쇠부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치
- 제 1 항에 있어서,상기 서포트 요크에서 길게 연장된 지지봉; 및상기 지지봉 끝단에 상기 스프링을 지지하는 스프링 지지판를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치
- 제 1 항에 있어서,상기 감쇠부는,판 형상으로 상기 지지봉에 고정되고 감쇠 홀이 형성된 이동 디스크;상기 이동 디스크와 습동하는 내주면이 형성된 오일 하우징;상기 오일 하우징의 일단과 타단을 밀봉하는 밀봉구조; 및상기 오일 하우징의 내부에 충진된 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치
- 제 3 항에 있어서,상기 밀봉구조는,상기 오일의 누유를 방지하는 오일 씰; 및상기 오일 씰을 상기 오일 하우징에 고정하는 오일 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠부를 구비한 서포트 요크가 설치된 조향장치
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