KR100599475B1 - 스티어링 기어 일체형 프레임 구조 - Google Patents

스티어링 기어 일체형 프레임 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스티어링 기어 일체형 프레임 구조에 관한 것으로서, 특히, 랙ㆍ피니언 스티어링 기어가 내장된 서브 프레임 바디에 제 1,2 마운팅브래킷을 연결하여 마운팅부를 차체에 결합시킴으로써, 랙ㆍ피니언 스티어링 기어를 차체에 한번에 장착시킬 수 있으므로, 제조공정이 단순화되고 조립성이 향상될 수 있는 스티어링 기어 일체형 프레임 구조에 관한 것이다.

Description

스티어링 기어 일체형 프레임 구조{frame structure modularized steering gear}
도 1은 종래의 랙ㆍ피니언 스티어링 기어를 도시한 단면도.
도 2는 종래의 랙ㆍ피니언 스티어링 기어 장착구조를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스티어링 기어 일체형 프레임 구조를 도시한 분해 사시도.
도 4는 도 3의 조립 평면도.
도 5는 도 3의 조립 저면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 서브 프레임 바디 12 : 체결공
18 : 벨로즈 체결부 20,30 : 제 1,2 마운팅브래킷
22,32 : 체결공 28,38 : 벨로즈 관통부
29,39 : 마운팅부 40 : 스티어링 기어
43 : 피니언 45 : 요크부
47 : 타이로드 49 : 벨로즈
50 : 플레이트 52 : 체결공
60 : 볼트
본 발명은 스티어링 기어 일체형 프레임 구조에 관한 것으로서, 특히, 랙ㆍ피니언 스티어링 기어가 내장된 서브 프레임 바디에 제 1,2 마운팅브래킷을 연결하여 마운팅부를 차체에 결합시키는 스티어링 기어 일체형 프레임 구조에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 조향장치는 차량의 진행방향을 임의로 바꾸기 위해 조향을 하는 장치로서, 운전자가 직접 조향조작을 하여 그 조작력을 스티어링 기어 및 링크 등에 전달하기 위해 핸들과 스티어링 샤프트 및 스티어링 칼럼 등으로 구성된 조작기구와, 스티어링 샤프트의 회전을 감속하여 조작력을 크게 함과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 기어장치 등으로 이루어져 있다. 기어장치는 통상적으로 랙ㆍ피니언 방식을 많이 사용하는데 랙ㆍ피니언 스티어링 기어는 스티어링 기어박스 속에 내장되어 있고 스티어링 기어박스는 차체에 마운팅브래킷을 매개로 안정되게 장착되어 있다.
이러한 종래의 랙ㆍ피니언 스티어링 기어로서, 한국 특허 공개번호 제 2003-0006651호의 공보에 제시되어 있다. 도 1은 종래의 랙ㆍ피니언 스티어링 기어를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 스티어링 기어박스(1)에서는 스티어링 샤프트의 선단에 장착된 피니언(2)과 랙(3)이 기어 결합되어 피니언(2)의 회전을 랙(3)의 횡방향 움직임으로 바꾸어 랙(3)의 양단에 볼조인트로 결합된 타이로드 및 스티어링 샤프트에 전달하는 구조를 갖는다. 스티어링 기어박스(1)의 피니언(2)과 래크(3)의 결합부는 랙가이드(6)와 너트(7)에 의해 클리어런스를 조절할 수 있도록 되어있다. 랙가이드(6)는 피니언(2)과 기어 결합되어 횡방향으로 이동하는 랙(3)을 피니언(2)측 방향으로 지지할 수 있도록 일측에 반원기둥형상으로 오목하게 형성되어 스티어링 기어박스(1)의 일단에 삽입되며 너트(7)는 랙가이드(6)의 위치를 조절하여 고정시킬 수 있도록 외주면에 나사산이 형성되며 외측면에는 볼트머리(8)가 형성되어 스티어링 기어박스(1)의 일단에 나사 결합된다. 또한, 랙가이드(6)의 타단면에는 오목부가 형성되어 스프링(10)이 개재되어 랙가이드(6)와 너트(7)의 접촉면 사이의 완충력을 부여한다. 따라서, 너트(7)를 삽입하여 스프링(10)을 거쳐 랙가이드(6)가 랙(3)을 피니언(2)측에 밀착시키거나 너트(7)를 후퇴시켜 랙(3)과 피니언(2)의 기어결합 상태를 느슨하게 하는 조절이 가능하다.
이러한 종래의 스티어링 기어를 차체에 장착시키는 구조로서, 도 2에 제시되어 있다. 도 2는 종래의 랙ㆍ피니언 스티어링 기어 장착구조를 도시한 사시도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 2개의 상ㆍ하부 강판 플레이트를 일정 형상으로 프레스 가공하여 상호 용접시켜 튜브 형태로 서브 프레임(100)이 형성된다. 그리고, 서브 프레임(100)의 상부 강판 플레이트(110)에는 마운팅 브래킷(150,170)에 의해 스티어링 기어박스(200)가 고정되어 있다. 스티어링 기어박스(200)에는 랙바가 삽입되는 랙바 관통공과, 피니언이 삽입되는 피니언 하우징(210)과, 요크부가 삽입되는 요크부 삽입공(230)이 구비되어, 랙바와 피니언과 요크부가 각각 삽입되어 조립된다. 한편, 서브 프레임(100)의 양단에는 차체와의 고정을 위한 마운팅부(130)가 형 성되어 차체와 연결되고, 그와 이웃하여 현가장치를 구성하는 컨트롤암(300)이 서브 프레임(100)의 양단에 연결된다. 이렇게, 서브 프레임(100)과 스티어링 기어박스(200)를 별도로 구성하여 조립하게 된다.
한편, 종래의 다른 스티어링 기어를 차체에 장착시키는 구조로서, 한국 특허 공개번호 제 2002-0016529호의 공보에 제시되어 있다. 이 공보에 따르면, 동력 실린더를 구비한 스티어링 기어박스 어셈블리를 지지하기 위한 스티어링 기어 프레임 조립체에 있어서, 가장자리에 형성된 플랜지부가 서로 맞대어 결합되어 공간부를 형성하는 상부 및 하부 플레이트를 구비하는 스티어링 기어 프레임과, 스티어링 기어 프레임 상에 동력 실린더가 고정되게 설치되도록 마련된 고정수단을 포함하여 구성된다.
그러나, 전술한 구성의 스티어링 기어의 차체 마운팅 구조는 다음과 같은 문제가 있다.
스티어링 기어와 서브 프레임의 조립 방식은 여러 조각의 프레스 스틸을 용접한 서브 프레임에 스티어링 기어박스를 마운팅 한 후, 이 서브 프레임을 다시 차체 프레임에 장착함으로써 비효율적이고 생산성이 떨어진다.
또한, 스티어링 기어와 서브 프레임을 각각 물류 관리해야하고 별도의 조립공정을 거쳐야 하므로 조립성과 생산성이 떨어진다.
한편, 상기 종래의 다른 스티어링 기어를 차체에 장착시키는 구조의 경우에도 스티어링 기어와 서브 프레임 두 개의 부품을 서로 용접하여 일체화하는 구성이므로, 종전의 기술과 구성 부품은 동일하며, 용접만 추가하는 구조이다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 부품수가 감소하여 제조공정이 단순화되고 조립성이 향상될 수 있는 스티어링 기어 일체형 프레임 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 서브 프레임 바디는 차량의 사양별로 표준화 설계가 가능하므로 개발비가 절감될 수 있고, 제 1,2 마운팅브래킷은 차종의 지오메트리 특성에 따라 맞게 설계가 가능하므로 서브 프레임 바디의 공용화가 가능해질 수 있는 스티어링 기어 일체형 프레임 구조를 제공하는 것이다.
한편, 중량이 감소하므로 차량 연비가 향상되고, 비용이 절감되고 생산성이 향상될 수 있는 스티어링 기어 일체형 프레임 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징은 다양한 차종과 현가장치의 종류에 따라 제 1,2 마운팅브래킷을 공용화 할 수 있어 생산비용을 줄일 수 있고 원가가 절감될 수 있는 스티어링 기어 일체형 프레임 구조를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스티어링 기어 일체형 프레임 구조는 랙ㆍ피니언 스티어링 기어가 일체로 형성된 서브 프레임 바디; 상기 서브 프레임 바디의 좌ㆍ우측에 조립되어 차체에 장착되는 제 1,2 마운팅브래킷을 포함하여 이루어진다.
이 구성에 의하면, 랙ㆍ피니언 스티어링 기어를 차체에 한번에 장착시킬 수 있으므로, 제조공정이 단순화되고 조립성이 향상된다.
따라서, 별도의 스티어링 기어 장착에 필요한 브래킷 및 부시 등의 부품 삭제가 가능하고, 상호 연결부가 없어지므로 조향 강성감이 유리해진다.
또한, 서브 프레임 바디는 차량의 사양별로 표준화 설계가 가능하므로 개발비가 절감될 수 있고, 제 1,2 마운팅브래킷은 차종의 지오메트리 특성에 따라 맞게 설계가 가능하므로 서브 프레임 바디의 공용화가 가능해진다.
한편, 서브 프레임 바디는 알루미늄으로 주조하여 스티어링 기어가 내장됨에 따라 중량이 감소하므로 차량 연비가 향상될 수 있다.
나아가, 기존의 스틸 서브 프레임과 같은 용접공정과 함께 도장작업도 불필요해져 비용이 절감되고 생산성이 향상된다.
전술한 구성에서, 상기 제 1 마운팅브래킷과 상기 서브 프레임 바디 사이에는 플레이트가 더 장착될 수 있다.
또한, 상기 제 2 마운팅브래킷과 상기 서브 프레임 바디 사이에는 플레이트가 더 장착될 수 있다.
이렇게, 제 1,2 마운팅브래킷과 서브 프레임 바디 사이에 플레이트가 더 장착됨으로써, 차종에 따라 차체에 장착되는 제 1,2 마운팅브래킷의 위치가 변경되어도 변경된 마운팅부의 지오메트리를 수용할 수 있으므로, 다양한 차종과 현가장치의 종류에 따라 제 1,2 마운팅브래킷을 공용화 할 수 있는 것이다.
이로써, 생산비용을 줄일 수 있고 원가가 절감된다.
이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스티어링 기어 일체형 프레임 구조를 도시한 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 조립 평면도이며, 도 5는 도 3의 조립 저면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 스티어링 기어 일체형 프레임 구조는 랙ㆍ피니언 스티어링 기어(40)가 일체로 형성된 서브 프레임 바디(10)와, 서브 프레임 바디(10)의 좌ㆍ우측에 조립되어 차체에 장착되는 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)을 포함하여 이루어진다.
서브 프레임 바디(10)는 알루미늄으로 주조하여 랙바 관통공(미도시), 피니언 삽입부(미도시), 요크부 삽입공(미도시)이 일체로 형성된다.
서브 프레임 바디(10)의 내부에 차체의 폭방향으로 천공 설치된 랙바 관통공에는 랙바(미도시)가 삽입된다.
랙바의 양단은 타이로드(47)와 각각 연결되고, 서로 연결된 타이로드(47)와 랙바에는 벨로즈(49)가 설치된다.
피니언 삽입부는 랙바 관통공과 연통되게 형성되며 피니언(43)이 삽입된다.
요크부 삽입공은 랙바 관통공과 피니언 삽입부와 연통되며 차체 후방으로 천공 설치되어 있으며, 요크부(45)가 삽입된다.
요크부(45)는 종래 공지 기술과 마찬가지로 랙바의 후방과 직접 밀착되는 서포트 요크(미도시)와, 요크부 삽입공을 폐쇄하는 요크 플러그(미도시)와, 요크 플 러그와 서포트 요크 사이에 설치되는 스프링(미도시)으로 구성된다.
한편, 서브 프레임 바디(10)의 양단에는 타이로드(47)와 랙바에 벨로즈(49)가 설치될 수 있도록 벨로즈 체결부(18)가 형성된다.
또한, 서브 프레임 바디(10)의 양단에는 이 벨로즈 체결부(18)의 외측으로 다수개의 체결공(12)이 천공 설치되어 있다.
제 1,2 마운팅브래킷(20,30)의 양단에는 차체에 장착될 수 있도록 공지된 기술과 같은 부시타입의 마운팅부(29,39)가 각각 형성되어 있다.
또한, 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)에는 서브 프레임 바디(10)의 양단에 조립할 때 타이로드(47)와 랙바에 설치된 벨로즈(49)에 구애받지 않고 조립할 수 있도록 벨로즈 관통부(28,38)가 각각 형성된다.
그리고, 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)이 서브 프레임 바디(10)의 양단 조립될 때, 서브 프레임 바디(10)에 천공 설치된 체결공(12)과 같은 크기와 위치의 체결공(22,32)이 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)에 천공 설치되어 있다.
이렇게 구성된 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)의 양단에는 브래킷(미도시) 등이 설치되어 종래 기술과 같은 컨트롤암이 장착될 수 있음은 물론이다.
한편, 상기의 설명에서는 서브 프레임 바디의 좌측에 피니언 삽입부가 형성되어 피니언(43)이 삽입되는 것으로 설명하였다. 즉, 이러한 경우는 운전석이 좌측에 위치한 경우이다.
그러나, 운전석이 우측에 위치한 차량인 경우 피니언(43)의 위치가 바뀜에 따라 피니언 삽입부가 우측에 형성될 수도 있음은 물론이다.
이하, 전술한 구성을 갖는 본 실시예의 작용을 설명한다.
서브 프레임 바디(10)의 랙바 관통공에는 랙바가 삽입되고, 피니언 삽입부에는 피니언(43)이 삽입되며, 요크부 삽입공에는 요크부(45)가 각각 삽입된다.
이렇게, 랙ㆍ피니언 스티어링 기어(40)가 내장된 서브 프레임 바디(10)의 양단에는 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)이 조립된다.
이 때, 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)에는 벨로즈 관통부(28,38)가 형성되어 있으므로, 타이로드(47)와 랙바에 설치된 벨로즈(49)에 구애받지 않고 장착시킬 수 있는 것이다.
그런 다음, 서브 프레임 바디(10) 양단에 천공 설치된 체결공(12)과 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)의 체결공(22,32)에 볼트(60)등 체결수단이 체결됨으로써, 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)과 서브 프레임 바디(10)는 서로 연결된다.
이렇게, 랙ㆍ피니언 스티어링 기어(40)가 내장된 서브 프레임 바디(10)에 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)을 연결하여 마운팅부(29,39)를 차체에 결합시킴으로써, 랙ㆍ피니언 스티어링 기어(40)를 차체에 한번에 장착시킬 수 있으므로, 제조공정이 단순화되고 조립성이 향상된다.
따라서, 스티어링 기어(40)가 서브 프레임 바디(10)에 내장되어 하나의 부품으로 통합됨으로써, 별도의 스티어링 기어 장착에 필요한 브래킷 및 부시 등의 부품 삭제가 가능하고, 상호 연결부가 없어지므로 조향 강성감이 유리해진다.
또한, 서브 프레임 바디(10)는 차량의 사양별로 표준화 설계가 가능하므로 개발비가 절감될 수 있고, 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)은 차종의 지오메트리 특성 에 따라 맞게 설계가 가능하므로 서브 프레임 바디의 공용화가 가능해진다.
한편, 서브 프레임 바디(10)는 알루미늄으로 주조하여 스티어링 기어(40)가 내장됨에 따라 중량이 감소하므로 차량 연비가 향상될 수 있다.
나아가, 기존의 스틸 서브 프레임과 같은 용접공정과 함께 도장작업도 불필요해져 비용이 절감되고 생산성이 향상된다.
여기서, 제 1 마운팅브래킷(20)과 서브 프레임 바디(10) 사이 또는 제 2 마운팅브래킷(30)과 서브 프레임 바디(10) 사이에는 플레이트(50)가 더 장착될 수 있다.
플레이트(50)는 서브 프레임 바디(10)의 끝단부과 같이 벨로즈(49)가 체결될 수 있도록 공간이 형성되어 있다.
또한, 플레이트(50)에는 볼트(60)가 체결되는 체결공(52)이 천공 설치되어 있다.
도면에서는 플레이트(50)가 제 1 마운팅브래킷(20)과 서브 프레임 바디(10) 사이에 장착되는 것으로 도시하였지만, 제 2 마운팅브래킷(30)과 서브 프레임 바디(10) 사이에 장착될 수도 있고, 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)과 서브 프레임 바디(10) 사이에 둘다 형성될 수도 있음은 물론이다.
또한, 플레이트(50)가 여러 개 겹쳐서 장착될 수도 있고, 두께도 다양하게 변경하여 장착시킬 수 있다.
이렇게, 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)과 서브 프레임 바디(10) 사이에 플레이트(50)가 더 장착됨으로써, 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)의 위치를 변경시킬 수 있 다.
이로써, 차종에 따라 차체에 장착되는 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)의 위치가 변경되어도 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)과 서브 프레임 바디(10) 사이에 플레이트(50)를 장착함으로써, 변경된 마운팅부(29,39)의 지오메트리를 수용할 수 있으므로, 다양한 차종과 현가장치의 종류에 따라 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)을 공용화 할 수 있는 것이다.
이렇게, 제 1,2 마운팅브래킷(20,30)을 공용화함으로써, 생산비용을 줄일 수 있고 원가가 절감된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 스티어링 기어 일체형 프레임 구조에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
랙ㆍ피니언 스티어링 기어가 내장된 서브 프레임 바디에 제 1,2 마운팅브래킷을 연결하여 마운팅부를 차체에 결합시킴으로써, 랙ㆍ피니언 스티어링 기어를 차체에 한번에 장착시킬 수 있으므로, 제조공정이 단순화되고 조립성이 향상된다.
따라서, 스티어링 기어가 서브 프레임 바디에 내장되어 하나의 부품으로 통합됨으로써, 별도의 스티어링 기어 장착에 필요한 브래킷 및 부시 등의 부품 삭제 가 가능하고, 상호 연결부가 없어지므로 조향 강성감이 유리해진다.
또한, 서브 프레임 바디는 차량의 사양별로 표준화 설계가 가능하므로 개발비가 절감될 수 있고, 제 1,2 마운팅브래킷은 차종의 지오메트리 특성에 따라 맞게 설계가 가능하므로 서브 프레임 바디의 공용화가 가능해진다.
한편, 서브 프레임 바디는 알루미늄으로 주조하여 스티어링 기어가 내장됨에 따라 중량이 감소하므로 차량 연비가 향상될 수 있다.
나아가, 기존의 스틸 서브 프레임과 같은 용접공정과 함께 도장작업도 불필요해져 비용이 절감되고 생산성이 향상된다.
여기에서, 제 1,2 마운팅브래킷과 서브 프레임 바디 사이에 플레이트가 더 장착됨으로써, 차종에 따라 차체에 장착되는 제 1,2 마운팅브래킷의 위치가 변경되어도 변경된 마운팅부의 지오메트리를 수용할 수 있으므로, 다양한 차종과 현가장치의 종류에 따라 제 1,2 마운팅브래킷을 공용화 할 수 있는 것이다.
이렇게, 제 1,2 마운팅브래킷을 공용화함으로써, 생산비용을 줄일 수 있고 원가가 절감된다.

Claims (3)

  1. 서브 프레임 바디;
    상기 서브 프레임 바디의 좌측에 조립되어 차체에 장착되는 제 1 마운팅브래킷;
    상기 서브 프레임 바디의 우측에 조립되어 차체에 장착되는 제 2 마운팅브래킷을 포함하여 이루어지되,
    상기 서브 프레임 바디는 알루미늄으로 주조되어 랙바가 삽입되는 랙바 관통공, 피니언이 삽입되는 피니언 삽입부, 요크부가 삽입되는 요크부 삽입공이 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 기어 일체형 프레임 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 마운팅브래킷과 상기 서브 프레임 바디 사이에는 플레이트가 더 장착되며, 상기 플레이트는 벨로즈가 체결될 수 있도록 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 스티어링 기어 일체형 프레임 구조.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제 2 마운팅브래킷과 상기 서브 프레임 바디 사이에는 플레이트가 더 장착되며, 상기 플레이트는 벨로즈가 체결될 수 있도록 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 스티어링 기어 일체형 프레임 구조.
KR1020040034698A 2004-05-17 2004-05-17 스티어링 기어 일체형 프레임 구조 KR100599475B1 (ko)

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