KR101550958B1

KR101550958B1 - 조향 너클

Info

Publication number: KR101550958B1
Application number: KR1020120153676A
Authority: KR
Inventors: 김남호; 김상락; 배현호; 장용민
Original assignee: 현대자동차주식회사; 주식회사화신
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2015-09-07
Also published as: KR20140083656A

Abstract

프레스에 의해 성형되고, 스트럿에 결합되어 너클의 내측면을 이루는 내측패널; 프레스에 의해 성형되고, 상기 내측패널을 덮도록 결합되어 내측패널과의 사이에 내부공간이 마련되는 바디부를 형성하며 너클의 외측면을 이루는 외측패널; 상기 바디부를 관통하도록 형성된 관통홀; 상기 관통홀에 삽입되어 내측패널 및 외측패널과 결합된 허브베어링하우징; 및 상기 내측패널의 관통홀에서 외측패널측으로 연장되어 내부공간에서 허브베어링하우징을 감싸며 허브베어링하우징과 결합된 연장부;를 포함하는 조향너클이 소개된다.

Description

조향 너클 {STEERING KNUCKLE}

본 발명은 이 발명은 차량 주행 시 운전자가 조향휠을 통해 나타낸 조향의지를 휠에 전달하기 위한 조향너클에 관한 것이다.

차량이 주행하기 위해서는 차량용 액슬 샤프트(axle shaft)의 단부에는 조향너클, 허브, 허브베어링, 휠디스크 등으로 이루어진 액슬 어셈블리(axle assembly)가 설치된다. 운전자의 조향장치로부터 나타낸 조향의지는 조향너클로 전달되어 조향너클과 허브 사이에 설치된 허브베어링을 통해 허브에 고정결합된 휠디스크에 전달되어 휠디스크에 결합된 휠로 전달되도록 함으로써 조향이 이루어지도록 한다.

그러므로 조향너클은 차체의 하중 및 지면을 통해 휠로부터 허브에 전달되는 하중을 견딜 수 있는 강성을 지녀야하며, 주변의 여러 부품들이 결합되기 때문에 복잡한 형상을 만족해야하므로 도 1에서 도시한 것처럼 통상적으로 주철을 주조하여 사용하다보니 중량을 많이 차지하고 차종마다 각각에 만족하는 다양한 종류의 너클을 구비하기 위해 각각의 금형을 모두 관리해야하는 등 많은 문제점이 발생하였다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 종래의 특허 KR10-2006-0134145 B1 "차량용 프레스타입 스티어링 너클"에서는 스티어링 너클을 여러 조각으로 나누어 프레스로 제작한 후 조립 결합하였다.

도 2는 종래의 프레스 제조방식의 너클을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이며 도 4는 도 2의 측면도이다.

도 2에 도시한 것과 같이 종래의 프레스 너클은 도 1과 비교하여 형상이 거의 동일하게 성형하여 주조 대신 프레스로 제작하는 방법을 사용하더라도 형상이 복잡하고, 차종마다 각각 다른 형상으로 제조해야하는 등의 문제는 해결이 되지 않았다.

그러므로, 프레스로 제작할 수 있으면서도 형상이 간단하고 차종에 관계없이 사용할 수 있도록 차종별 공용화에 유동적으로 적용할 수 있으면서도 중량을 감소시키고 강성을 증가시켜 부품 원가를 감소시킬 수 있는 조향너클이 필요한 것이다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-2006-0134145

B1

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 프레스로 제작할 수 있으면서도 형상이 간단하고 차종에 관계없이 사용할 수 있도록 차종별 공용화에 유동적으로 적용할 수 있으면서도 중량을 감소시키고 강성을 증가시켜 부품 원가를 감소시킬 수 있는 조향너클을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조향너클은 프레스에 의해 성형되고, 스트럿에 결합되어 너클의 내측면을 이루는 내측패널; 프레스에 의해 성형되고, 상기 내측패널을 덮도록 결합되어 내측패널과의 사이에 내부공간이 마련되는 바디부를 형성하며 너클의 외측면을 이루는 외측패널; 상기 바디부를 관통하도록 형성된 관통홀; 상기 관통홀에 삽입되어 내측패널 및 외측패널과 결합된 허브베어링하우징; 및 상기 내측패널의 관통홀에서 외측패널측으로 연장되어 내부공간에서 허브베어링하우징을 감싸며 허브베어링하우징과 결합된 연장부;를 포함한다.

상기 내측패널의 상측에는 스트럿브라켓이 고정되고, 고정된 스트럿브라켓이 스트럿에 고정될 수 있다.

상기 스트럿브라켓은 스트럿에 용접 또는 볼팅되어 고정될 수 있다.

상기 내측패널은 상측에서 하측으로 절곡되는 부분이 형성되지 않는 완만한 곡선을 이루는 형상으로써 스트럿에 근접하여 고정될 수 있다.

상기 바디부의 하측에는 로어암마운팅부가 직선형상으로 형성될 수 있다.

상기 바디부의 하측에는 로어암마운팅부와 타이로드마운팅부가 일물로 결합되어 복합마운팅부를 이루어 고정될 수 있다.

상기 바디부의 하측에는 하드스토퍼가 별물로 형성되어 고정될 수 있다.

상기 허브베어링하우징은 외측패널의 전방으로 돌출되어 고정될 수 있다.

상기 허브베어링하우징과 외측패널 사이에는 더스트판마운팅부가 돌출되어 고정될 수 있다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 조향너클에 따르면 조향너클의 횡방향 단면을 증대시킴으로써 종래보다 나은 횡강성을 확보할 수 있으며 꺾여서 형성되는 목부위가 발생하지 않는 즉, 절곡되는 부분이 형성되지 않는 완만한 곡선을 이루는 형상으로 성형되어 최대한 스트럿에 가깝게 고정할 수 있어 발생하는 모멘트를 줄여 굽힙강성을 확보할 수 있게 된다.

또한, 로어암마운팅부와 타이로드마운팅부를 일물로 결합하여 고정함으로써 구조가 더욱 단순해지며 용이하게 제작 및 조립이 가능하여 공정이 단순해지며 구조를 통합하여 내구성이 증가하는 장점이 있으며, 로어암마운팅부를 꺾임부가 발생하지 않도록 직선형태로 구조를 단순화하여 내구 문제의 발생을 억제하여 내구력이 향상되게 된다.

프레스로 성형하여 필요한 부분을 용접하여 고정함으로써 제작 및 결합의 용이성을 증대시키고, 부품을 경량화하며, 차종별 공용화에 유동적으로 대응할 수 있게 되어 재료비의 절감효과가 탁월하다. 또한, 스트럿브라켓은 용접하거나 볼팅할 수 있어 유동적으로 선택적으로 사용가능하게 된다.

도 1은 종래의 주철을 주조한 너클을 도시한 도면.
도 2는 종래의 프레스 제조방식의 너클을 도시한 도면.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도.
도 4는 도 2의 측면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향너클을 도시한 도면.
도 6은 도 5의 B-B선 단면도.
도 7은 도 5의 측면도.
도 8은 내측패널과 스트럿브라켓의 결합부분을 도시한 도면.
도 9는 도 8의 배면도.
도 10은 종래의 프레스 너클과 본 발명의 일실시예에 따른 조향너클의 굽힘강성 해석 결과를 도시한 도표.
도 11은 종래의 프레스 너클과 본 발명의 일실시예에 따른 조향너클의 내구 해석 결과를 도시한 도표.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조향너클을 도시한 도면.
도 13은 하드스토퍼가 장착된 모습을 도시한 도면.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 조향너클에 대하여 살펴본다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향너클을 도시한 도면으로 프레스에 의해 성형되고, 스트럿(100)에 결합되어 너클의 내측면을 이루는 내측패널(210); 프레스에 의해 성형되고, 상기 내측패널(210)을 덮도록 결합되어 내측패널(210)과의 사이에 내부공간이 마련되는 바디부(200)를 형성하며 너클의 외측면을 이루는 외측패널(230); 상기 바디부(200)를 관통하도록 형성된 관통홀(250); 상기 관통홀(250)에 삽입되어 내측패널(210) 및 외측패널(230)과 결합된 허브베어링하우징(300); 및 상기 내측패널(210)의 관통홀(250)에서 외측패널(230)측으로 연장되어 내부공간에서 허브베어링하우징(300)을 감싸며 허브베어링하우징(300)과 결합된 연장부(211);를 포함하며 상기 허브베어링하우징(300)은 외측패널(230)의 전방으로 돌출되어 고정된다.

또한, 상기 바디부(200)의 하측에는 로어암마운팅부(430)와 타이로드마운팅부(410)가 일물로 결합되어 복합마운팅부(400)를 이루어 고정되되, 로어암마운팅부(430)는 종래처럼 꺾임부가 없는 직선형상으로 형성되어 구조를 단순화하고 꺾임부에 의한 내구 문제 발생을 억제하여 내구력이 향상되게 된다. 로어암마운팅부(430)와 타이로드마운팅부(410)를 일물로 적용하여 용접함으로써, 구조가 더욱 단순해지며 용이하게 제작 및 조립이 가능하여 공정이 단순해지며, 구조를 통합하여 내구성이 증가되는 장점이 있다.

상기 허브베어링하우징(300)과 외측패널(230) 사이에는 더스트판마운팅부(600)가 돌출되어 고정되는데, 더스트판마운팅부(600)는 차량의 브레이크 디스크에 먼지를 방지하기 위한 더스트판이 장착되기 위한 마운팅부로 복수개를 별물로 제작하여 용접하여 고정한다.

즉, 내측패널(210)을 외측패널(230)이 덮는 형상으로 바디부(200)가 형성되어 용접되고, 바디부(200)의 중심에 바디부(200)를 관통하는 관통홀(250)이 형성되며 관통홀(250)에는 허브베어링하우징(300)이 외측패널(230)측으로 돌출되어 관통하여 용접된다. 내측패널(210)과 외측패널(230)은 프레스에 의해 성형되어 바디부(200)의 내측에는 빈 내부공간이 마련되게 되며, 내측패널(210)측의 내부공간에는 허브베어링하우징(300)을 감싸도록 연장부(211)가 형성되어 관통홀(250)에 용접된 허브베어링하우징(300)을 감싸고 바디부(200)의 하측에는 로어암마운팅부(430)와 타이로드마운팅부(410)가 일물로 결합되어 복합마운팅부(400)를 형성하여 용접되며 허브베어링하우징(300)과 외측패널(230) 사이에는 더스트판마운팅부(600)가 돌출되어 용접된다.

본 발명의 일실시예에 따른 조향너클은 프레스로 성형하여 필요한 부분을 용접하여 고정함으로써 제작 및 결합의 용이성을 증대시키고 부품을 경량화하며, 차종별 공용화에 유동적으로 대응할 수 있게 된다.

조향너클의 베어링하우징(300)에 작용하는 횡하중에 대한 횡방향 강성을 증대시키기 위해 연장부(211)를 형성하게 되는데, 도 6은 도 5의 B-B선 단면도로 종래의 프레스 너클을 도시한 도 2의 A-A선 단면도인 도 3과 비교하면, 도 3의 폭(W')보다 5의 폭(W)이 많이 증가된 것을 알 수 있다. 상기와 같이, 조향너클의 횡방향 단면을 증대시킴으로써 종래보다 나은 횡강성을 확보할 수 있게 된다.

상기 내측패널(210)의 상측에는 스트럿브라켓(110)이 고정되고, 고정된 스트럿브라켓(110)이 스트럿(100)에 고정되는데, 상기 스트럿브라켓(110)은 스트럿(100)에 용접으로 고정하거나 볼트를 이용하여 고정할 수 있다. 볼팅처리할 수 있도록 성형된 스트럿브라켓(110)은 도 12에 도시하였다.

도 7은 도 5의 측면도로, 스트럿브라켓(110)에 의해 스트럿(100)에 용접으로 고정된 것을 나타낸다. 스트럿브라켓(110)의 단부와 스트럿(100)이 용접된 용접라인(WL)을 볼 수 있다. 조향너클은 차량의 주행 시 휠과 지면이 맞닿아 베어링하우징(300)에 윗방향으로 하중이 걸리게 되는데, 하중은 베어링하우징(300)에 걸리게 되나 실질적인 차체의 하중은 스트럿(100)에 걸리게 되므로, 스트럿(100)의 중심과 조향너클의 내측패널(210)까지의 거리를 모멘트 암으로하는 모멘트가 발생하게 된다.

모멘트는 힘(혹은 하중)과 힘의 작용선까지의 거리(모멘트암)의 곱으로 표현되므로 힘과 비례하고, 거리와도 비례하게 된다. 모멘트가 발생하면 조향너클의 굽힘 강성에 악영향을 미쳐 조향너클에 규정하중이상이 인가되면 크랙이나 파손 등의 영구변형이 발생하게 되므로 발생하는 모멘트를 줄이기 위해서는 힘을 줄이거나 힘의 작용선까지의 거리를 줄여야한다.

도 4는 도 2의 측면도로 종래의 프레스 너클의 측면도로 도 4의 C부분과 도 7의 D부분이 상방향 하중에 의한 모멘트가 발생되는 각각의 모멘트암으로써 도 4의 C부분의 길이보다 도 7의 D부분의 길이가 많이 줄어든 것을 볼 수 있다. 이것은 내측패널(210)의 형상을 도 4의 종래의 프레스 너클처럼 꺾임부가 발생하지 않도록 내측패널(210)의 형상을 상측에서 하측으로 절곡되는 부분이 형성되지 않는 완만한 곡선을 이루는 형상으로 형성하고, 스트럿브라켓(110)을 스트럿(100)에 볼팅이 아닌 용접하는 방식으로 고정하여 조향너클이 최대한 스트럿(100)에 근접하게되어 모멘트암의 길이가 줄어들어 발생하는 모멘트를 줄일 수 있게 된다.

도 8과 도 9는 내측패널(210)과 스트럿브라켓(110)의 결합부분을 도시한 도면으로 용접라인(WL)을 도시하였다. 도 8에 도시한 것처럼 스트럿브라켓(110)의 양측면을 용접하고, 도 9에 도시한 것처럼 스트럿브라켓(110)의 배면의 내측 두 군데를 용접하여 총 네군데의 용접라인(WL)이 형성되어 보다 튼튼하게 지지하게 된다.

도 10은 종래의 프레스 너클과 본 발명의 일실시예에 따른 조향너클의 굽힘강성 해석 결과를 도시한 도표로 종래의 프레스 너클은 규정하중이 지난 지점에서 너클의 허브베어링하우징의 상측 꺾여서 형성된 목부위에서 영구변형이 발생하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 조향너클에서는 종래와는 달리 허브베어링하우징의 상측에 꺾임부가 형성되지 않기 때문에 강도를 만족하는 것을 볼 수 있다.

도 11은 종래의 프레스 너클과 본 발명의 일실시예에 따른 조향너클의 내구 해석 결과를 도시한 도표로 내구 기준을 1로 두었을 때, 종래의 프레스 너클은 허브베어링하우징의 상측 꺾여서 형성된 목부위에 내구기준에 미치지 못하는 0.71과 0.83로 크랙이 발생하여 내구 불만족의 결과를 얻었으나, 본 발명의 일실시예에 따른 조향너클은 허브베어링하우징의 상측에는 꺾이는 부분이 형성되지 않아 내구기준을 훨씬 넘는 1.35로 내구만족의 결과를 확인할 수 있다.

도 13은 하드스토퍼(500)가 장착된 모습을 도시한 도면이다. 통상 후진 스톨(stall)이 발생하는 차량의 경우 드라이브 샤프트의 파손을 방지하기 위해 휠의 회전각도를 제한하도록 너클에 하드스토퍼(500)를 장착하는데, 기존의 경우 하드스토퍼(500)의 유/무에 따라 금형을 이원화하여 제작하여야하는 번거로움이 발생하고, 재료비가 추가적으로 발생하게 되었으나 본 발명의 일실시예에 따른 조향너클에 의하면, 후진 스톨이 발생하는 경우에만 프레스로 하드스토퍼(500)를 별물로 제작하여 용접하면되므로 재료비가 절감되는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 : 스트럿 110 : 스트럿브라켓
200 : 바디부 210 : 내측패널
211 : 연장부 230 : 외측패널
250 : 관통홀 300 : 허브베어링하우징
400 : 복합마운팅부 410 : 타이로드마운팅부
430 : 로어암마운팅부 500 : 하드스토퍼
600 : 더스트판마운팅부

Claims

프레스에 의해 성형되고, 스트럿(100)에 결합되어 너클의 내측면을 이루는 내측패널(210);
프레스에 의해 성형되고, 상기 내측패널(210)을 덮도록 결합되어 내측패널(210)과의 사이에 내부공간이 마련되는 바디부(200)를 형성하며 너클의 외측면을 이루는 외측패널(230);
상기 바디부(200)를 관통하도록 형성된 관통홀(250);
상기 관통홀(250)에 삽입되어 내측패널(210) 및 외측패널(230)과 결합된 허브베어링하우징(300); 및
상기 내측패널(210)의 관통홀(250)에서 외측패널(230)측으로 연장 형성되며, 상기 내부공간에서 허브베어링하우징(300)을 감싸도록 허브베어링하우징(300)과 결합된 연장부(211);를 포함하고,
상기 내측패널(210)은 상측에서 하측으로 절곡되는 부분이 형성되지 않는 완만한 곡선을 이루는 형상으로써 스트럿(100)에 근접하여 고정되는 것을 특징으로 하는 조향너클.
청구항 1에 있어서,
상기 내측패널(210)의 상측에는 스트럿브라켓(110)이 고정되고, 고정된 스트럿브라켓(110)이 스트럿(100)에 고정되는 것을 특징으로 하는 조향너클.
청구항 2에 있어서,
상기 스트럿브라켓(110)은 스트럿(100)에 용접 또는 볼팅되어 고정되도록 형성된 것을 특징으로 하는 조향너클.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 바디부(200)의 하측에는 로어암마운팅부(430)가 직선형상으로 형성되어 고정되는 것을 특징으로 하는 조향너클.
청구항 1에 있어서,
상기 바디부(200)의 하측에는 로어암마운팅부(430)와 타이로드마운팅부(410)가 일물로 결합되어 복합마운팅부(400)를 이루어 고정되는 것을 특징으로 하는 조향너클.
청구항 1에 있어서,
상기 바디부(200)의 하측에는 하드스토퍼(500)가 별물로 형성되어 고정되는 것을 특징으로 하는 조향너클.
청구항 1에 있어서,
상기 허브베어링하우징(300)은 외측패널(230)의 전방으로 돌출되어 고정된 것을 특징으로 하는 조향너클.
청구항 1에 있어서,
상기 허브베어링하우징(300)과 외측패널(230) 사이에는 더스트판마운팅부(600)가 돌출되어 고정된 것을 특징으로 하는 조향너클.