상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 스티어링 기어 프레임 일체형의 현가 서브프레임은, 서로 마주보도록 배치되며 중공의 파이프 부재로 각각 형성되는 제1 및 제2 사이드 멤버, 상기 제1 사이드 멤버에 체결되며 피니언 기어 어셈블리가 장착될 수 있도록 형성되는 제1 마운팅 플레이트, 상기 제2 사이드 멤버에 체결되는 제2 마운팅 플레이트, 내부에 관통공이 구비되도록 중공 형상을 가지며 상기 제1 마운팅 플레이트와 상기 제2 마운팅 플레이트에 각각 체결되는 크로스 멤버, 그리고 상기 크로스 멤버의 관통공에 삽입된 상태로 상기 제1 및 제2 마운팅 플레이트 각각에 슬라이딩 가능하도록 장착되는 랙 바를 포함한다. 상기 제1 사이드 멤버는, 상기 제1 마운팅 플레이트로부터 차량의 폭 방향 외측으로 연장되다가 차량의 후방으로 연장되어 형성되는 제1 파이프 부재, 상기 제1 파이프 부재의 소정 지점으로부터 차량의 전방으로 연장되어 형성되는 제2 파이프 부재, 그리고 상기 제1 마운팅 플레이트로부터 차량의 폭 방향 외측으로 연장되어 형성되는 제3 파이프 부재를 포함한다. 상기 제2 사이드 멤버는, 상기 제2 마운팅 플레이트로부터 차량의 폭 방향 외측으로 연장되다가 차량의 후방으로 연장되어 형성되는 제4 파이프 부재, 상기 제4 파이프 부재의 소정 지점으로부터 차량의 전방으로 연장되어 형성되는 제5 파이프 부재, 그리고 상기 제2 마운팅 플레이트로부터 차량의 폭 방향 외측으로 연장되어 형성되는 제6 파이프 부재를 포함한다.
삭제
본 발명의 다른 실시예에 따른 스티어링 기어 프레임 일체형의 현가 서브프레임은, 서로 마주보도록 배치되며 중공의 파이프 부재로 각각 형성되는 제1 및 제2 사이드 멤버, 상기 제1 사이드 멤버에 체결되며 피니언 기어 어셈블리가 장착될 수 있도록 형성되는 제1 마운팅 플레이트, 상기 제2 사이드 멤버에 체결되는 제2 마운팅 플레이트, 내부에 관통공이 구비되도록 중공 형상을 가지며 상기 제1 마운팅 플레이트와 상기 제2 마운팅 플레이트에 각각 체결되는 크로스 멤버, 그리고 상기 크로스 멤버의 관통공에 삽입된 상태로 상기 제1 및 제2 마운팅 플레이트 각각에 슬라이딩 가능하도록 장착되는 랙 바를 포함하며, 상기 크로스 멤버는 중공 형상을 가지며 직경이 상이한 복수의 부재를 포함하고, 상기 복수의 부재는 동축을 이루도록 서로 삽입되어 배열된다.
상기 랙 바는 상기 크로스 멤버와 동축을 이루도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스티어링 기어 프레임 일체형의 현가 서브프레임은, 서로 마주보도록 배치되며 중공의 파이프 부재로 각각 형성되는 제1 및 제2 사이드 멤버, 상기 제1 사이드 멤버에 체결되며 피니언 기어 어셈블리가 장착될 수 있도록 형성되는 제1 마운팅 플레이트, 상기 제2 사이드 멤버에 체결되는 제2 마운팅 플레이트, 내부에 관통공이 구비되도록 중공 형상을 가지며 상기 제1 마운팅 플레이트와 상기 제2 마운팅 플레이트에 각각 체결되는 크로스 멤버, 그리고 상기 크로스 멤버의 관통공에 삽입된 상태로 상기 제1 및 제2 마운팅 플레이트 각각에 슬라이딩 가능하도록 장착되는 랙 바를 포함하고, 상기 제1 및 제2 마운팅 플레이트에는 상기 랙 바의 길이방향을 따라 관통공이 각각 형성되며, 상기 랙 바는 상기 관통공에 삽입되어 상기 제1 및 제2 마운팅 플레이트에 장착된다.
상기 크로스 멤버와 상기 랙 바의 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위하여 상기 제1 및 제2 마운팅 플레이트에 설치되는 벨로우즈를 더 포함할 수 있 다.
상기 제1 및 제2 사이드 멤버 중공의 파이프 부재로 벤딩 공법을 통하여 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 사이드 멤버는 서로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 스티어링 기어 프레임 일체형의 현가 서브프레임의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 스티어링 기어 프레임 일체형의 현가 서브프레임의 측면도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 스티어링 기어 프레임 일체형의 현가 서브프레임의 평면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절개한 단면을 보여주는 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 스티어링 기어 프레임 일체형의 현가 서브프레임은 제1 사이드 멤버(first side member)(110), 제2 사이드 멤버(second side member)(120), 제1 마운팅 플레이트(first mounting plate)(130), 제2 마운팅 플레이트(second mounting plate)(140), 적어도 하나의 크로스 멤버(cross member)(150, 160), 그리고 랙 바(rack bar)(170)를 포함한다.
제1 및 제2 사이드 멤버(110, 120)는 차량의 폭 방향으로 소정 거리만큼 이격된 상태로 서로 마주보도록 배치된다.
제1 및 제2 사이드 멤버(110, 120) 각각은 중공의 파이프 부재로 형성된다. 예를 들어, 제1 및 제2 사이드 멤버(110, 120)는 중공의 파이프 부재를 벤딩(bending) 공법을 통해 성형하여 형성될 수 있다.
사이드 멤버(110, 120)를 파이프와 같은 중공 구조물로 벤딩 공법으로 형성함으로써, 사이드 멤버(110, 120)를 성형하기 위한 별도의 금형이 불필요하며, 나아가 프레스 공법을 배제시켜 용접 구간을 최소화할 수 있다. 이에 따라 용접에 의한 열 변형에 의한 품질 저하 문제를 해소할 수 있으며, 프레스 공법에서와 같은 절곡부가 형성되지 아니하므로 내구성 향상 및 현가장치 운동 부품들과의 공존을 위한 공간 확보를 위한 설계 자유도의 향상이 가능하다. 이에 따라, 사이드 멤버와 크로스 멤버 간의 볼트 체결형으로 변경 시 서비스성이 향상되며 크로스 멤버 하단 보강 구조물을 추가할 수 있는 충분한 공간 확보가 가능하다.
제1 마운팅 플레이트(130)는 제1 사이드 멤버(110)에 체결되고, 제2 마운팅 플레이트(140)는 제2 사이드 멤버(120)와 체결된다.
제1 마운팅 플레이트(130)는 제1 사이드 멤버(110)와의 체결을 위해 플레이트 형상으로 형성되는 판형 부분(131)을 구비하고, 이 판형 부분(131)의 외측면은 제1 사이드 멤버(110)가 고정되는 결합면(132)을 형성한다.
유사하게, 제2 마운팅 플레이트(140)는 제2 사이드 멤버(120)와의 체결을 위해 플레이트 형상으로 형성되는 판형 부분(141)을 구비하고, 이 판형 부분(141)의 외측면은 제2 사이드 멤버(120)가 고정되는 결합면(142)을 형성한다.
제1 및 제2 사이드 멤버(110, 120)는 제1 마운팅 플레이트(130), 크로스 멤버(150, 160), 그리고 제2 마운팅 플레이트(140)의 결합체를 차체 및 서스펜션 부재에 고정할 수 있도록 형성된다. 이를 위해, 제1 및 제2 사이드 멤버(110, 120) 각각은 적어도 하나의 파이프 부재로 형성된다.
도면을 참조하면, 제1 사이드 멤버(110)는 제1 파이프 부재(111), 제2 파이프 부재(112), 및 제3 파이프 부재(113)를 포함한다.
제1 파이프 부재(111)의 일단은 제1 마운팅 플레이트(130)의 판형 부분(131)의 후방 외측면에 고정되며, 제1 파이프 부재(111)는 제1 마운팅 플레이트(130)의 판형 부분(131)과의 접촉 지점으로부터 대략 차량의 폭 방향 외측으로 연장되다가 차량의 후방으로 연장되어 형성된다. 제1 파이프 부재(111)의 끝단에는 차체와의 체결을 위한 체결부(114)가 구비된다.
제2 파이프 부재(112)의 일단은 제1 마운팅 플레이트(130)의 판형 부분(131)으로부터 차량의 폭 방향으로 소정 거리만큼 이격된 지점에서 제1 파이프 부재(111)에 고정되며, 제2 파이프 부재(112)는 제1 파이프 부재(111)와의 결합 지점으로부터 대략 차량의 전방을 향해 연장되어 형성된다. 제2 파이프 부재(112)의 전방 끝단에 프론트 부쉬(front bushing)를 통해 로어 암(lower arm)과 체결되는 체결부(115)가 형성되고, 제2 파이프 부재(112)의 후방 끝단과 제1 파이프 부재(111)가 만나는 지점의 사이에 리어 부쉬(rear bushing)를 통해 로어 암과 체결되는 체결부(116)가 형성된다.
제3 파이프 부재(113)의 일단은 제1 마운팅 플레이트(130)의 판형 부분(131)의 전방 외측면에 고정되며, 제3 파이프 부재(113)는 제1 마운팅 플레이트(130)의 판형 부분(131)과의 접촉 지점으로부터 대략 차량의 폭 방향 외측으로 연장되어 형성된다. 제3 파이프 부재(113)의 대략 중간 지점 및 끝단에는 차체와의 연결을 위한 체결부(117, 118)가 형성된다.
제2 사이드 멤버(120)는 제1 사이드 멤버(110)와 대칭을 이루도록 형성된다. 도면을 참조하면, 제2 사이드 멤버(120)는 제4 파이프 부재(121), 제5 파이프 부재(122), 및 제6 파이프 부재(123)를 포함한다.
제4 파이프 부재(121)의 일단은 제2 마운팅 플레이트(140)의 판형 부분(141)의 후방 외측면에 고정되며, 제4 파이프 부재(121)는 제2 마운팅 플레이트(140)의 판형 부분(141)과의 접촉 지점으로부터 대략 차량의 폭 방향 외측으로 연장되다가 차량의 후방으로 연장되어 형성된다. 제4 파이프 부재(121)의 끝단에는 차체와의 체결을 위한 체결부(124)가 구비된다.
제5 파이프 부재(122)의 일단은 제2 마운팅 플레이트(140)의 판형 부분(141)으로부터 차량의 폭 방향으로 소정 거리만큼 이격된 지점에서 제4 파이프 부재(121)에 고정되며, 제5 파이프 부재(122)는 제4 파이프 부재(121)와의 결합 지점으로부터 대략 차량의 전방을 향해 연장되어 형성된다. 제5 파이프 부재(122)의 전방 끝단에 프론트 부쉬(front bushing)를 통해 로어 암(lower arm)과 체결되는 체결부(125)가 형성되고, 제5 파이프 부재(122)의 후방 끝단과 제4 파이프 부재(121)가 만나는 지점의 사이에 리어 부쉬(rear bushing)를 통해 로어 암과 체결되는 체결부(126)가 형성된다.
제6 파이프 부재(123)의 일단은 제2 마운팅 플레이트(140)의 판형 부분(141)의 전방 외측면에 고정되며, 제6 파이프 부재(123)는 제2 마운팅 플레이트(140)의 판형 부분(141)과의 접촉 지점으로부터 대략 차량의 폭 방향 외측으로 연장되어 형성된다. 제6 파이프 부재(123)의 대략 중간 지점 및 끝단에는 차체와의 연결을 위 한 체결부(127, 128)가 형성된다.
이상에서 설명한 제1 및 제2 사이드 멤버(110, 120)의 체결부의 위치 및 개수는 차량의 설계 특성에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 제1 마운팅 플레이트(130)는 피니언 기어 어셈블리(pinion gear assembly)(210)가 장착될 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 제1 마운팅 플레이트(130)의 판형 부분(131)에는 관통공(133)이 형성된 관 부재(134)가 일체로 형성되며, 이 관 부재(134)는 판형 부분(131)의 외측면으로부터 차량의 폭 방향 외측으로 연장되어 형성된다. 피니언 기어 어셈블리(210)가 삽입되어 장착되는 피니언 기어 어셈블리 장착관(135)이 관 부재(134)에 형성된다. 제1 마운팅 플레이트(130)의 관통공(133)은 차량의 폭 방향(즉, 랙 바의 길이 방향)을 따라 형성되며, 랙 바(170)가 이 관통공(133)에 삽입된다.
피니언 기어 어셈블리(210)는 스티어링 휠(steering wheel)(도시되지 아니함)의 조작에 따라 회전하는 피니언 기어(pinion gear)를 포함한다. 피니언 기어 어셈블리(210)가 피니언 기어 어셈블리 장착관(135)에 삽입됨으로써, 피니언 기어와 랙 바(170)의 랙 기어가 서로 치합되며, 이에 따라 피니언 기어의 회전에 의해 랙 바(170)가 차량의 폭 방향으로 이동할 수 있게 된다. 이러한 피니언 기어 및 랙 바와의 연결 관계 및 작동은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.
제2 마운팅 플레이트(140)의 판형 부분(141)에는 관통홀(143)을 형성하는 관 부재(144)가 일체로 형성된다. 관 부재(144)는 제2 마운팅 플레이트(140)의 판형 부분(141)의 외측면으로부터 차량의 폭 방향 외측으로 연장되어 형성된다. 관통홀(143)은 차량의 폭 방향(즉, 랙 바의 길이 방향)을 따라 형성되며, 랙 바(170)가 이 관통홀(143)에 삽입된다.
랙 바(170)가 제1 마운팅 플레이트(130)의 관통공(133)과 제2 마운팅 플레이트(140)의 관통공(143)에 삽입됨으로써 제1 마운팅 플레이트(130) 및 제2 마운팅 플레이트(140)에 이동 가능하게 장착된다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 제1 마운팅 플레이트(130)는 랙 바(170)를 탄성적으로 지지하기 위한 요크부(220)가 장착될 수 있도록 형성된다. 예를 들어, 제1 마운팅 플레이트(130)의 관 부재(134)에는 요크부(220)가 삽입되어 설치되는 요크부 설치관(136)이 형성된다. 요크부(220)는 서포트 요크(support yoke), 스프링(spring), 및 요크 플러그(yoke plug)를 포함할 수 있으며 랙 바(170)의 후방을 탄성적으로 지지한다. 이러한 요크부(220)의 구성 및 작용은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 자명하므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면 제1 및 제2 사이드 멤버(110, 120)는 서로 대칭을 이루도록 형성된다. 즉, 이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따르면 피니언 기어 어셈블리(210)와 요크부(220)가 제1 마운팅 플레이트(130)에 장착되고 제1 마운팅 플레이트(130)가 제1 사이드 멤버(110)에 부착됨으로써, 제1 사이드 멤버(110)와 제2 사이드 멤버(120)가 서로 대칭을 이루도록 형성될 수 있다. 제1 및 제2 사이드 멤버(110, 120)가 서로 대칭을 이루도록 형성됨으로써, 설비 및 공구의 공용이 가능하고 제조 공정이 단순해질 수 있으며, 좌우의 마운팅 플 레이트를 교체함으로써 차량의 조립 지역이나 국가에 따라 상이한 조향 위치에 대응할 수 있게 된다.
크로스 멤버(150, 160)는 내부에 관통공이 구비되도록 중공 형상을 가진다. 크로스 멤버(150, 160)는 하나일 수도 있고 복수개로 구비될 수도 있다. 본 실시예에서는 크로스 멤버(150, 160)가 두 개인 경우이나 크로스 멤버의 개수는 이에 한정되지 아니한다. 이하에서는, 두 개의 크로스 멤버(150, 160)가 구비되는 경우에 대해서 설명한다.
이하에서, 도 4를 참조하여, 크로스 멤버(150, 160)와 제1 및 제2 마운팅 플레이트(130, 140)의 체결에 대해 구체적으로 설명한다. 이하에서는 도면부호 150의 크로스 멤버를 제1 크로스 멤버로 칭하고 도면부호 160의 크로스 멤버를 제2 크로스 멤버로 칭하기로 한다.
도 4를 참조하면, 제1 크로스 멤버(150)와 제2 크로스 멤버(160) 각각은 그 내부에 관통공(151, 161)이 구비되는 중공 형상을 가진다. 즉, 제1 크로스 멤버(150)와 제2 크로스 멤버(160) 각각은 그 길이 방향(즉, 차량의 폭 방향)을 따라 형성된 관통공(151, 161)을 구비하는 관의 형태를 가진다. 이때, 제1 크로스 멤버(150)와 제2 크로스 멤버(160)는 서로 상이한 직경을 가지며 동일한 중심축 상에 놓이도록 제2 크로스 멤버(160)가 제1 크로스 멤버(150)의 내부에 삽입되어 설치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 크로스 멤버(150)와 제2 크로스 멤버(160) 각각은 제1 마운팅 플레이트(130)와 제2 마운팅 플레이트(140)에 각각 체결된다.
구체적으로, 제1 마운팅 플레이트(130)의 관 부재(134)의 내측 끝단에 확장부(137)가 구비되며, 제2 마운팅 플레이트(140)의 관 부재(144)의 내측 끝단에 확장부(147)가 구비된다. 확장부(137, 147)의 내경은 관 부재(134, 144)의 관통공(133, 143)의 내경 보다 크도록 형성된다.
제1 크로스 멤버(150)가 제1 마운팅 플레이트(130)의 관 부재(134)의 확장부(137)에 끼워짐으로써 제1 크로스 멤버(150)가 제1 마운팅 플레이트(130)에 체결되고, 제1 크로스 멤버(150)가 제2 마운팅 플레이트(140)의 관 부재(144)의 확장부(147)에 끼워짐으로써 제1 크로스 멤버(150)가 제2 마운팅 플레이트(140)에 체결된다.
한편, 제2 크로스 멤버(160)는 제1 크로스 멤버(150)와 동축을 이루도록 제1 크로스 멤버(150)의 내부에 배치된 상태에서 그 양단이 제1 마운팅 플레이트(130) 및 제2 마운팅 플레이트(140)의 내측단에 각각 체결된다.
랙 바(170)는 크로스 멤버의 관통공에 삽입된 상태로 제1 및 제2 마운팅 플레이트(130, 140) 각각에 슬라이딩 가능하도록 장착된다. 구체적으로, 랙 바(170)는 제2 크로스 멤버(160)의 관통공(161)에 차량의 폭 방향을 따라 이동 가능하도록 삽입된다. 보다 구체적으로, 랙 바(170)는 제1 마운팅 플레이트(130)의 관 부재(134)의 관통공(133), 제2 크로스 멤버(160)의 관통공(161), 그리고 제2 마운팅 플레이트(140)의 관 부재(144)의 관통공(143)을 통과하도록 배치된다. 이때, 랙 바(170)는 제1 마운팅 플레이트(130) 측에서는 피니언 기어 어셈블리(210)의 피니언 기어와 치합되는 동시에 요크부(220)에 의해 탄성적으로 지지되고, 제2 마운팅 플레이트(140) 측에서는 제2 마운팅 플레이트(140)의 관통공(143)의 내부에 안착되어 있는 부싱(bushing)(165)의 내면에 접촉된다. 이에 따라 랙 바(170)는 피니언 기어의 회전 동작에 대응하여 차량의 폭 방향을 따라 슬라이딩 가능하게 되는 것이다.
이때, 본 발명의 한 실시예에 따르면, 랙 바(170)는 제1 및 제2 크로스 멤버(150, 160)와 동축을 이루도록 배치된다.
랙 바(170)의 양단에는 좌측 및 우측 타이로드(tie rod)(230, 240)가 각각 연결된다. 좌측 타이로드(230)의 볼 조인트(231)가 랙 바(170)의 일단에 고정되는 볼 조인트 하우징(171)에 복수 방향의 운동 자유도를 가지도록 체결되며, 우측 타이로드(240)의 볼 조인트(241)가 랙 바(170)의 다른 일단에 고정되는 볼 조인트 하우징(172)에 복수 방향의 운동 자유도를 가지도록 체결된다.
본 발명의 한 실시예에 따른 스티어링 기어 프레임 일체형의 현가 서브프레임은 벨로우즈(bellows)(180, 190)를 더 포함할 수 있다. 벨로우즈(180, 190)는 제1 마운팅 플레이트(130) 및 제2 마운팅 플레이트(140)의 바깥쪽 면에 각각 체결되며, 랙 바(170)는 벨로우즈(180, 190)의 내부 통로를 관통하도록 설치된다. 예를 들어, 벨로우즈(180, 190)는 가요성(flexible)의 재질로 형성될 수 있다. 벨로우즈(180, 190)는 랙 바(170)와 크로스 멤버(150, 160)의 사이로 이물질이 유입되는 것을 방지한다.
한편, 롤 마운트 브라켓(roll mount bracket)(250)이 크로스 멤버(150)의 전면에 부착될 수 있다. 롤 마운트 브라켓(250)은 차량의 엔진(도시되지 아니함)을 고정하기 위한 부재이다. 또한, 차량의 머플러(muffler)(도시되지 아니함)를 고정하기 위한 행거 로드(hanger rod)(도시되지 아니함)가 크로스 멤버(150)의 후면에 부착될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경 및/또는 수정을 포함한다.