KR101345451B1 - 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리 및 이를 이용한 자동차 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 조향장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예는 일측 단부는 조향축과 결합되고 타측 단부는 하기 제2피니언축과 결합되도록, 상기 타측 단부에 체결수단이 형성되어 있는 제1피니언축; 및 랙과 치합되는 피니언이 구비되되, 일측 단부는 상기 제1피니언축의 타측 단부와 결합되도록 상기 체결수단에 대응되는 체결수단을 구비하고, 타측 단부는 회전시 기어하우징에 결합 지지되는 제2피니언축;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리와 이를 이용한 자동차 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 피니언축 어셈블리가 서로 분리 형성되고 이들을 체결하면서 피니어축 베어링을 지지할 수 있는 체결 구조를 구비함으로써, 피니언축 어셈블리와 피니언축 베어링 및 기어하우징과의 조립 공정의 간소화 및 제조 원가의 절감은 물론, 조립 후 피니언축 베어링과 피니언축 어셈블리의 이탈이나 파손을 방지하여 주행시 안정된 조향을 유지할 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리 및 이를 이용한 자동차 조향장치{Pinion Shaft Assembly of Steering Apparatus for Vehicle and Steering Apparatus for Vehicle using The Same}

본 발명은 자동차 조향장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 피니언축 어셈블리가 서로 분리 형성되고 이들을 체결하면서 피니어축 베어링을 지지할 수 있는 체결 구조를 구비함으로써, 피니언축 어셈블리와 피니언축 베어링 및 기어하우징과의 조립 공정의 간소화 및 제조 원가의 절감은 물론, 조립 후 피니언축 베어링과 피니언축 어셈블리의 이탈이나 파손을 방지하여 주행시 안정된 조향을 유지할 수 있는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리와 이를 이용한 자동차 조향장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 조향장치는 운전자가 조향 핸들을 돌려 자동차의 진행 방향을 운전자가 원하는 방향으로 바꿀 수 있게 하는 장치로서, 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.

이와 같은 조향장치에는 엔진으로부터 회전력을 받아 유압 펌프를 작동시키고 유압 펌프에서 만들어진 유압을 조향휠 혹은 조향축의 회전에 따라 적절한 양을 적시에 구동식 피스톤에 보내어 조향장치를 움직이게 하는 유압식 조향 장치와, 조향휠 혹은 조향축의 회전을 감지하여 조향휠 혹은 조향축의 회전 운동을 보조하는 모터를 가동시켜 랙바를 움직임으로써 조향장치가 원활하게 작동되도록 하는 모터 구동식 조향 장치로 크게 구분할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차 조향장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 일부를 투명하게 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 자동차 조향장치(100)는 조향휠(미도시)과 연결되어 조향휠의 회전에 따라 회전하며 피니언(110a)이 형성되어 있는 피니언 축(110), 피니언 축(110)의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 랙과 피니언식 기어 박스(120), 기어 박스(120)를 통해 전달된 회전력을 이용해 좌우로 슬라이딩하는 랙바(205)를 수용하는 랙 하우징(130)과, 랙(205a)이 형성된 랙바(205)의 양측 단부에 각각 연결되는 볼하우징(142)과, 타이로드(144)로 구성되는 링크 구조(140) 및 랙 하우징(130)을 차체에 고정시키는 마운팅 브라켓(160)을 포함하여 구성된다.

피니언 축(110)은 랙과 피니언 기어가 구비된 기어 박스(120)에 연결되고, 외주면 일측에 일정 길이의 스크류가 형성되어 있는 랙바(205)는 랙 하우징(130)과 실린더 튜브(135)에 내장되며, 랙 하우징(230)과 실린더 튜브(135)는 랙바(205)를 감싸며결합된다.

마운팅 브라켓(160)은 랙바(205)의 움직임, 바퀴와 노면의 마찰 및 노면으로부터의 역입력에 의해 많은 힘이 가해지는 조향장치(100)를 차체에 고정하기 위해 실린더 튜브(135)의 외주면 일측에 장착된다.

이와 같은 자동차 조향장치의 조립에 있어서 피니언축(110)과 피니언축 베어링(210)은 피니언축(110)에 피니언축 베어링(210)을 압입하고 일측에 록링(215)을 체결한 후 지그에 셋팅 고정하고 록링(215)의 외주면 몇군데를 코킹에 의한 소성 변형으로 서로 지지되며 결합하게 된다.

그러나, 종래 기술에 의한 피니언축과 피니언축 베어링의 결합은 록링을 피니언축에 삽입한 후 코킹을 하여 조립하는 구조이므로, 피니언축과 피니언축 베어링을 결합하기까지 압입 공정, 록링 체결 공정, 코킹 지그에 셋팅하는 공정, 코킹 공정 등 많은 제조 공정이 필요하였고, 결합 후에도 지면으로부터 타이어와 타이로드 등을 타고 입력되는 진동과 충격에 의해 피니언축과 피니언축 베어링이 이탈되거나, 코킹 부위가 파손되어 주행시 조향 안정성을 떨어뜨리는 등의 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일실시예는 피니언축 어셈블리와 피니언축 베어링 및 기어하우징과의 조립 공정의 간소화 및 제조 원가의 절감은 물론, 조립 후 피니언축 베어링과 피니언축 어셈블리의 이탈이나 파손을 방지하여 주행시 안정된 조향을 유지할 수 있게 하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는, 일측 단부는 조향축과 결합되고 타측 단부는 하기 제2피니언축과 결합되도록, 상기 타측 단부에 체결수단이 형성되어 있는 제1피니언축; 및 랙과 치합되는 피니언이 구비되되, 일측 단부는 상기 제1피니언축의 타측 단부와 결합되도록 상기 체결수단에 대응되는 체결수단을 구비하고, 타측 단부는 회전시 기어하우징에 결합 지지되는 제2피니언축;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리를 제공한다.

또한, 본 발명의 일실시예는 랙바와, 상기 랙바와 치합되는 피니언축 어셈블리와, 상기 피니언축 어셈블리를 수용하는 기어하우징을 포함하는 자동차 조향장치에 있어서, 상기 피니언축 어셈블리는, 일측 단부는 조향축과 결합되고 타측 단부는 하기 제2피니언축과 결합되도록, 상기 타측 단부에 체결수단이 형성되어 있는 제1피니언축; 및 랙과 치합되는 피니언이 구비되되, 일측 단부는 상기 제1피니언축의 타측 단부와 결합되도록 상기 체결수단에 대응되는 체결수단을 구비하고, 타측 단부는 회전시 기어하우징에 결합 지지되는 제2피니언축;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치를 제공한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 피니언축 어셈블리가 서로 분리 형성되고 이들을 체결하면서 피니어축 베어링을 지지할 수 있는 체결 구조를 구비함으로써, 피니언축 어셈블리와 피니언축 베어링 및 기어하우징과의 조립 공정의 간소화 및 제조 원가의 절감은 물론, 조립 후 피니언축 베어링과 피니언축 어셈블리의 이탈이나 파손을 방지하여 주행시 안정된 조향을 유지할 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차 조향장치를 개략적으로 나타내는 사시도;
도 2는 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 일부를 투명하게 나타낸 사시도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 피니언축 어셈블리의 분해 사시도;
도 4는 도 3의 피니언축 어셈블리와 피니언축 베어링이 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 피니언축 어셈블리의 분해 사시도이고, 도 4는 도 3의 피니언축 어셈블리와 피니언축 베어링이 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 피니언축 어셈블리(300)는, 일측 단부는 조향축(미도시)과 결합되고 타측 단부는 하기 제2피니언축(320)과 결합되도록, 상기 타측 단부에는 체결수단(313, 321)이 형성되어 있는 제1피니언축(310); 및 랙(도 2의 205a 참조)과 치합되는 피니언(도 2의 110a 참조)이 구비되되, 일측 단부는 상기 제1피니언축(310)의 타측 단부와 결합되도록 상기 체결수단에 대응되는 체결수단(321, 313)을 구비하고, 타측 단부는 기어하우징에 결합 지지되는 제2피니언축(320)을 포함하여 구성된다.

피니언축 어셈블리(300)는 제1피니언축(310)과 제2피니언축(320)으로 분리 형성되어 서로 결합되는데, 제1피니언축(310)의 일측 단부는 조향축과 결합되고, 타측 단부는 랙과 치합되는 피니언이 구비되어 있는 제2피니언축(320)과 결합된다.

여기서, 상기 대응되는 체결수단은 상기 제1피니언축(310)과 제2피니언축(320) 중 어느 하나와 다른 하나에 구비되는 돌기부(321)와 요홈부(313)로 구성된다.

제1피니언축(310)의 타측 단부에는 요홈부(313) 또는 돌기부(321) 중 어느 하나가 형성되어 있고, 이와 결합되는 제2피니언축(320)의 일측 단부에는 제1피니언축(310)에 형성된 요홈부(313) 또는 돌기부(321)에 대응되도록 돌기부(321) 또는 요홈부(313)가 구비된다.

즉, 제1피니언축(310)에 구비되는 체결수단이 요홈부(313)가 구비되면 제2피니언축(320)에 구비되는 체결수단은 돌기부(321)가 구비되고, 이와 반대로 제1피니언축(310)에 돌기부(321)가 구비되면 제2피니언축(320)에 요홈부(313)가 구비되어, 이들이 서로 삽입되어 결합될 수 있게 되어 있다.

이와 같은 제1피니언축(310)과 제2피니언축(320)이 결합된 외주면에는 이들의 회전을 지지하는 피니언축 베어링(210)이 결합된다.

또한, 제2피니언축(320)과 결합되는 제1피니언축(310)의 타측 단부 외주면에는 피니언축 베어링(210)이 지지되도록 외경이 확대되게 돌출 형성되는 제1걸림턱(311)이 구비되어 있어서, 피니언축 베어링(210)의 결합 위치와 이탈을 방지하게 되어 있다.

또한, 제1피니언축(310)과 결합되는 제2피니언축(320)의 일측 단부 외주면에는 제1피니언축(310)에 결합된 피니언축 베어링(210)의 이탈을 방지하는 제2걸림턱(323)이 구비 되어 있어서, 이들 제1피니언축(310)과 제2피니언축(320)이 결합된 피니언축 어셈블리(300)가 조향축과 같이 연동되어 회전할 때 피니언축 베어링(210)이 피니언축 어셈블리(300)에서 이탈하지 않고 피니언축 어셈블리(300)와 기어하우징(도 2의 120 참조)의 정위치에서 지지되면서 회전이 가능하게 되어 있다.

한편, 제1피니언축(310) 또는 제2피니언축(320)에 구비되는 돌기부(321)는, 외주면에 축방향으로 길게 요철(凹凸)이 형성되어 있고, 돌기부(321)가 삽입 결합되는 요홈부(313)는 상기 돌기부(321)의 요철에 대응되는 요철이 형성되어 있어서, 제1피니언축(310)과 제2피니언축(320)이 서로 결합할 때 상기 돌기부(321)와 요홈부(313)가 서로 압입 결합된다.

따라서, 제1피니언축(310)과 제2피니언축(320)이 서로 결합된 피니언 어셈블리가 조향축과 연동되어 회전할 때, 제1피니언축(310)과 제2피니언축(320)이 서로 헛돌지 않고 동일한 회전각을 유지하게 되어 운전자의 조향휠 조작 입력값이 그대로 조향축을 통해 피니언축 어셈블리(300)에 전달되게 되어 있다.

또한, 제1피니언축(310) 또는 제2피니언축(320)에 구비되는 돌기부(321)는, 축방향으로 길게 형성되는 기둥 형상으로 형성되되 적어도 3각 이상의 다각형 기둥으로 형성될 수 있으며, 돌기부(321)가 삽입 결합되는 요홈부(313)는 상기 돌기부(321)에 대응되는 형상으로 형성되어 있어서, 제1피니언축(310)과 제2피니언축(320)이 서로 결합할 때 상기 돌기부(321)와 요홈부(313)가 서로 압입 결합될 수도 있다.

즉, 돌기부(321)와 요홈부(313)가 원통형이 아닌 3각 이상의 다각형 기둥 형상으로 되어 있어서, 제1피니언축(310)과 제2피니언축(320)이 서로 결합된 피니언 어셈블리가 조향축과 연동되어 회전할 때, 제1피니언축(310)과 제2피니언축(320)이 서로 헛돌지 않고 동일한 회전각을 유지하게 되어 운전자의 조향휠 조작 입력값이 그대로 조향축을 통해 피니언축 어셈블리(300)에 전달되게 되는 것이다.

또한, 음각으로 함몰 형성된 요홈부(313)와 양각으로 돌출 형성된 돌기부(321)가 서로 압입되어 조립시, 요홈부(313) 형성된 제1피니언축(310) 또는 제2피니언축(320)과 돌기부(321)가 형성된 제2피니언축(320) 또는 제1피니언축(310)의 양단부가 맞닿으면서 더 이상 압입되지 않는 구조를 갖는다.

다만, 본 발명의 도면과 도면의 간단한 설명에 있어서, 제1피니언축(310)에 음각의 요홈부(313)가 형성되어 있고 제2피니언축(320)에 양각의 돌기부(321)가 형성되어 있는 것으로 도시하고 도면부호를 부기하였으나, 이는 도면상 일실시예를 표현하기 위한 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 그 역으로 제1피니언축(310)에 양각의 돌기부(321)가 형성되고 제2피니언축에 음각의 요홈부(313)가 형성될 수도 있음을 밝혀둔다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 피니언축 어셈블리(300)를 도 1과 도 2를 함께 참조하면, 랙바(205)와, 상기 랙바(205)와 치합되는 피니언축 어셈블리(300)와, 상기 피니언축 어셈블리(300)를 수용하는 기어하우징(120)을 포함하는 자동차 조향장치를 구성하게 된다.

여기서 피니언축 어셈블리는 본 발명의 실시예에 의한 피니언축 어셈블리와 동일하므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 형상과 구조를 갖는 본 발명에 의하면, 피니언축 어셈블리가 서로 분리 형성되고 이들을 체결하면서 피니어축 베어링을 지지할 수 있는 체결 구조를 구비함으로써, 피니언축 어셈블리와 피니언축 베어링 및 기어하우징과의 조립 공정의 간소화 및 제조 원가의 절감은 물론, 조립 후 피니언축 베어링과 피니언축 어셈블리의 이탈이나 파손을 방지하여 주행시 안정된 조향을 유지할 수 있는 효과가 있게 된다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

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.

120: 기어하우징 130: 랙 하우징
205: 랙바 210: 피니언축 베어링
215: 록링 310: 제1피니언축
311: 제1걸림턱 313: 요홈부
320: 제2피니언축 321: 돌기부
323: 제2걸림턱

Claims (8)

1. 일측 단부는 조향축과 결합되고 타측 단부는 하기 제2피니언축과 결합되도록, 상기 타측 단부에 체결수단이 형성되어 있는 제1피니언축; 및
   랙과 치합되는 피니언이 구비되되, 일측 단부는 상기 제1피니언축의 타측 단부와 결합되도록 상기 체결수단에 대응되는 체결수단을 구비하고, 타측 단부는 기어하우징에 결합 지지되는 제2피니언축;
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1피니언축과 제2피니언축에는 이들의 회전을 지지하는 피니언축 베어링이 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1피니언축의 타측 단부 외주면에는 피니언축 베어링이 지지되도록 돌출 형성되는 제1걸림턱이 구비되고, 상기 제2피니언축의 일측 단부 외주면에는 상기 제1피니언축에 결합된 피니언축 베어링의 이탈을 방지하는 제2걸림턱이 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 대응되는 체결수단은 상기 제1피니언축과 제2피니언축 중 어느 하나와 다른 하나에 구비되는 돌기부와 요홈부로 구성되되, 상기 돌기부는 외주면에 축방향으로 길게 요철(凹凸)이 형성되고 상기 요홈부는 상기 돌기부의 요철에 대응되는 요철이 형성되어, 상기 돌기부와 요홈부가 서로 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 돌기부는 축방향으로 길게 형성되는 기둥 형상으로 형성되되 적어도 3각 이상의 다각형 기둥으로 형성되고, 상기 요홈부는 상기 돌기부에 대응되는 형상으로 형성되어, 상기 돌기부와 요홈부가 서로 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
6. 랙바와, 상기 랙바와 치합되는 피니언축 어셈블리와, 상기 피니언축 어셈블리를 수용하는 기어하우징을 포함하는 자동차 조향장치에 있어서,
   상기 피니언축 어셈블리는,
   일측 단부는 조향축과 결합되고 타측 단부는 하기 제2피니언축과 결합되도록, 상기 타측 단부에 체결수단이 형성되어 있는 제1피니언축; 및
   랙과 치합되는 피니언이 구비되되, 일측 단부는 상기 제1피니언축의 타측 단부와 결합되도록 상기 체결수단에 대응되는 체결수단을 구비하고, 타측 단부는 기어하우징에 결합 지지되는 제2피니언축;
   을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제1피니언축과 제2피니언축에는 이들의 회전을 지지하는 피니언축 베어링이 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 제1피니언축의 타측 단부 외주면에는 피니언축 베어링이 지지되도록 돌출 형성되는 제1걸림턱이 구비되고, 상기 제2피니언축의 일측 단부 외주면에는 상기 제1피니언축에 결합된 피니언축 베어링의 이탈을 방지하는 제2걸림턱이 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.

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