KR101615263B1 - 자동차용 스티어링 기어 - Google Patents

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KR101615263B1
KR101615263B1 KR1020150036579A KR20150036579A KR101615263B1 KR 101615263 B1 KR101615263 B1 KR 101615263B1 KR 1020150036579 A KR1020150036579 A KR 1020150036579A KR 20150036579 A KR20150036579 A KR 20150036579A KR 101615263 B1 KR101615263 B1 KR 101615263B1
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housing
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gear
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이진웅
전철
윤화식
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이래오토모티브시스템 주식회사
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    • B62D3/02—Steering gears mechanical
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 자동차용 스티어링 기어는 일 측에 피니언 기어가 형성된 피니언 샤프트, 외면에 랙 기어가 형성되어 상기 피니언 기어와 치합되고 상기 피니언 샤프트의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 랙 바, 상기 피니언 샤프트 및 상기 랙 바를 수용하는 하우징, 그리고 내측으로 상기 피니언 샤프트가 관통되도록 상기 하우징에 체결되어 상기 피니언 샤프트의 축 방향 하중을 지지하고, 상기 하우징에 체결 시 외부로부터 하중이 인가되어 상기 하우징과 함께 체결부위가 소성변형되는 피니언 플러그를 포함한다. 본 발명에 의하면, 외주면에 홈이 형성된 피니언 플러그의 상부면에 하중을 인가하여 피니언 플러그의 나사산을 하우징의 나사산과 함께 소성변형시킴으로써, 별도의 록제를 사용하지 않고, 피니언 플러그의 상부면에 하중을 인가하는 것만으로 피니언 플러그를 하우징에 완전히 밀착시켜 피니언 플러그의 체결력을 상승시킬 수 있고, 이에 따라 주행 또는 외부 환경조건에 의한 피니언 플러그의 풀림 현상을 예방하여 피니언 샤프트를 안정적으로 지지할 수 있음은 물론, 유격에 의한 소음발생 및 제품의 파손을 예방할 수 있다.

Description

자동차용 스티어링 기어{Steering gear for car}
본 발명은 피니언 샤프트를 하우징에 고정시키는 플러그의 구조를 개선하여 플러그의 체결력을 향상시킬 수 있는 자동차용 스티어링 기어에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 스티어링 기어는 운전자가 조작하는 스티어링 휠의 회전운동을 직선운동으로 변경하고, 이를 바퀴에 전달하여 바퀴의 각도를 변경함으로써, 자동차의 주행방향을 운전자의 의도에 맞게 변경하는 장치이다.
이와 같은 자동차용 스티어링 기어는 구조 및 구동 방식에 따라 웜 섹터 방식, 웜 섹터 롤러 방식, 볼 너트 방식, 그리고 랙 앤 피니언 방식으로 구분된다.
이 중 랙 앤 피니언 방식의 자동차용 스티어링 기어를 살펴보면, 랙 앤 피니언 방식의 자동차용 스티어링 기어는 스티어링 휠의 회전력을 전달받아 회전운동하는 피니언 샤프트, 피니언 샤프트와 연결되어 피니언 샤프트의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 랙 바, 피니언 샤프트와 랙 바를 수용하는 하우징, 그리고 하우징에 나사 결합되어 피니언 샤프트를 지지하는 피니언 플러그로 구성된다.
한편, 종래에는 피니언 플러그와 하우징의 체결 시 피니언 플러그의 체결력이 내구 및 진동에 의해 저하되어 하우징으로부터 체결이 해제되는 것을 방지하기 위하여 체결부위에 액상 록(lock)제 또는 고형 록제를 도포하는 방법이 이용되었다.
그러나 상기한 체결부위에 액상 록제 또는 고형 록제를 도포하는 방법은 작업 중 작업자의 부주의로 체결부위에 도포가 누락되거나, 주행 또는 외부 환경조건에 의해 고온에 노출될 경우, 피니언 플러그의 체결력이 급격히 저하되어 풀림 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 피니언 샤프트를 안정적으로 지지할 수 없음은 물론, 유격에 의한 소음발생 및 제품이 파손되는 문제점이 있었다.
등록특허공보 10-1146936
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 피니언 플러그를 하우징에 체결한 후, 별도의 록제를 사용하지 않고, 피니언 플러그의 상부면에 하중을 인가하는 것만으로 피니언 플러그를 하우징에 완전히 밀착시켜 피니언 플러그의 체결력을 상승시킴과 함께 피니언 플러그의 풀림 현상을 예방할 수 있는 자동차용 스티어링 기어를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 스티어링 기어는 일 측에 피니언 기어가 형성된 피니언 샤프트, 외면에 랙 기어가 형성되어 상기 피니언 기어와 치합되고 상기 피니언 샤프트의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 랙 바, 상기 피니언 샤프트 및 상기 랙 바를 수용하는 하우징, 그리고 내측으로 상기 피니언 샤프트가 관통되도록 상기 하우징에 체결되어 상기 피니언 샤프트의 축 방향 하중을 지지하고, 상기 하우징에 체결 시 외부로부터 하중이 인가되어 상기 하우징과 함께 체결부위가 소성변형되는 피니언 플러그를 포함한다.
상기 피니언 플러그의 내측에는 상기 피니언 샤프트와 결합되는 관통공이 형성되고, 상기 하우징의 내주면 및 상기 피니언 플러그의 외주면에는 복수 개의 나사산 및 골로 이루어진 체결부가 각각 형성되며, 상기 피니언 플러그의 외주면에 형성된 상기 피니언 플러그의 체결부는 상기 하중의 인가 시 소성변형되어 상기 하우징의 내주면에 형성된 복수 개의 나사산 중 일부를 가압하여 소성변형시키는 변형부, 그리고 상기 변형부의 하측에 배치되어 상기 하우징의 체결부에 체결되는 고정부를 포함할 수 있다.
상기 피니언 플러그의 체결부는 상기 변형부 및 상기 고정부 사이에 형성되어 상기 피니언 플러그의 외주면으로부터 내측을 향하여 미리 설정된 깊이만큼 함몰되고, 상기 변형부의 소성변형 시 압착되어 상기 변형부와 상기 고정부 사이의 간격을 좁히는 홈을 더 포함할 수 있다.
상기 하중은 하측에 상기 홈이 형성된 상기 피니언 플러그의 상부면에서 하측을 향하여 수직방향으로 인가될 수 있다.
상기 하중은 상기 피니언 플러그의 상부면에서 원주 방향으로 등 간격으로 이격된 복수 개의 지점에서 인가되며, 적어도 3개 이상의 지점에서 인가될 수 있다.
상기 변형부는 상기 복수 개의 나사산 중 최상 측에 형성되는 나사산이고, 상기 홈은 상기 최상 측에 형성된 나사산의 하측에 형성되는 나사산의 위치에 형성될 수 있다.
상기 홈은 상기 복수 개의 나사산의 피치와 동일한 폭을 가지며, 상기 복수 개의 나사산의 높이와 동일한 깊이로 함몰될 수 있다.
상기 홈은 복수 개로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 외주면에 홈이 형성된 피니언 플러그의 상부면에 하중을 인가하여 피니언 플러그의 나사산을 하우징의 나사산과 함께 소성변형시킴으로써, 별도의 록제를 사용하지 않고, 피니언 플러그의 상부면에 하중을 인가하는 것만으로 피니언 플러그를 하우징에 완전히 밀착시켜 피니언 플러그의 체결력을 상승시킬 수 있고, 이에 따라 주행 또는 외부 환경조건에 의한 피니언 플러그의 풀림 현상을 예방하여 피니언 샤프트를 안정적으로 지지할 수 있음은 물론, 유격에 의한 소음발생 및 제품의 파손을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차용 스티어링 기어를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차용 스티어링 기어의 피니언 플러그가 소성변형 되기 전의 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차용 스티어링 기어의 피니언 플러그가 소성변형 된 후의 상태를 나타낸 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차용 스티어링 기어(1)를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 스티어링 기어(1)(이하 '자동차용 스티어링 기어(1)'라 함)는 스티어링 휠의 회전운동을 직선운동으로 변경하고, 이를 바퀴에 전달하여 자동차의 주행방향을 변경하는 장치로서, 피니언 샤프트(10), 피니언 샤프트(10)에 치합되는 랙 바(20) 및 피니언 샤프트(10) 및 랙 바(20)를 수용하는 하우징(30)을 포함한다.
피니언 샤프트(10)는 스티어링 휠(미도시)과 연결되어 스티어링 휠의 회전력을 전달받아 회전하고, 일 측에는 랙 바(20)의 랙 기어(21)와 치합되는 피니언 기어(11)가 형성된다.
랙 바(20)는 길이방향의 일 측 외면에 랙 기어(21)가 형성되어 피니언 기어(11)와 치합되고, 피니언 샤프트(10)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환한다. 즉, 랙 바(20)는 피니언 샤프트(10)와 수직으로 배치되어 일 측에 형성된 랙 기어(21)를 통해 피니언 샤프트(10)의 피니언 기어(11)와 치합되고, 이를 통해 피니언 샤프트(10)의 회전 시 축 방향을 따라 일 측 또는 타 측으로 이동하여 피니언 샤프트(10)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환한다.
하우징(30)은 관 형상으로 형성되어 내측에 수용공간을 형성하여 랙 바(20) 및 피니언 샤프트(10)를 수용하고, 하우징(30)의 내주면에는 후술할 피니언 플러그(40)와 체결 가능한 복수 개의 나사산 및 골로 이루어진 체결부(33)가 형성될 수 있다.
여기서, 피니언 기어(11) 및 랙 기어(21)가 수용되는 하우징(30)의 일 측에는 외측으로 돌출되어 내측에 탄성력을 이용하여 랙 바(20)를 지지하는 지지장치(60)가 수용되는 수용부(31)가 더 형성될 수 있다.
또한, 본 자동차용 스티어링 기어(1)는 베어링(50)을 포함한다.
베어링(50)은 후술할 피니언 플러그(40)의 체결 이전에 내측으로 피니언 샤프트(10)가 관통되도록 하우징(30)에 수용되어 피니언 샤프트(10)의 외면을 감싸고, 피니언 플러그(40)와 함께 피니언 샤프트(10)의 축방향 하중을 지지한다.
아울러, 본 자동차용 스티어링 기어(1)는 내측으로 피니언 샤프트(10)가 관통되도록 하우징(30)에 체결되어 피니언 샤프트(10)의 축 방향 하중을 지지하고, 하우징(30)에 체결 시 외부로부터 하중이 인가되어 하우징(30)과 함께 체결부위가 소성변형되는 피니언 플러그(40)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차용 스티어링 기어(1)의 피니언 플러그(40)가 소성변형 되기 전의 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 자동차용 스티어링 기어(1)의 피니언 플러그(40)가 소성변형 된 후의 상태를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 피니언 플러그(40)는 베어링(50)의 상측에 배치되어 치구(미도시)를 통해 하우징(30)에 체결 가능한 원통형상으로 형성될 수 있다.
더 자세하게는, 피니언 플러그(40)의 내측에는 피니언 샤프트(10)와 결합되는 관통공(43)이 형성되고, 피니언 플러그(40)의 외주면에는 하우징(30)의 체결부(33)와 대응되는 복수 개의 나사산 및 골로 이루어진 체결부(41)가 형성되며, 피니언 플러그(40)의 상측에는 회전을 통하여 피니언 플러그(40)에 조임토크 및 풀림토크를 가하는 치구(미도시)에 결합되는 돌기(45)가 형성될 수 있다.
여기서, 피니언 플러그(40)의 외주면에 형성된 피니언 플러그(40)의 체결부(41)는 하중의 인가 시, 소성변형되어 하우징(30)의 내주면에 형성된 복수 개의 나사산 중 일부를 가압하여 소성변형시키는 변형부(411), 그리고 변형부(411)의 하측에 배치되어 하우징(33)의 체결부(33)에 체결되는 고정부(413)를 포함할 수 있다.
아울러, 변형부(411) 및 고정부(413) 사이에는 홈(415)이 더 형성될 수 있다.
즉, 피니언 플러그(40)의 체결부(41)는 변형부(411)의 소성변형을 더 극대화하기 위하여, 변형부(411) 및 고정부(413) 사이에 형성되어 피니언 플러그(40)의 외주면으로부터 내측을 향하여 미리 설정된 깊이만큼 함몰되고, 변형부(411)의 소성변형 시 압착되어 변형부(411)와 고정부(413) 사이의 간격을 좁히는 홈(415)을 더 포함할 수 있다.
홈(415)은 복수 개의 나사산의 피치(p)와 동일한 폭을 가지고, 복수 개의 나사산의 높이(h)와 동일한 깊이로 함몰되어 형성되며, 나사산을 따라 하나로 연결된 고리 형태 또는 호 형상으로 형성되어 둘레를 따라 복수 개로 분할된 형태로 형성될 수 있다.
또한, 홈(415)은 피니언 플러그(40)의 축 방향을 따라 복수 개로 형성될 수 있다. 이를 통하여 피니언 플러그(40)와 하우징(30) 간의 체결력을 더욱 극대화 할 수 있다.
예시적으로, 변형부(411)는 피니언 플러그(40)의 외주면에 형성된 복수 개의 나사산 중 최상 측에 형성되는 나사산이고, 홈(415)은 최상 측에 형성된 나사산의 하측에 형성되는 나사산의 위치에 형성될 수 있다.
한편, 피니언 플러그(40)에 인가되는 하중은 하측에 홈(415)이 형성된 피니언 플러그(40)의 상부면에서 하측을 향하여 수직방향으로 인가될 수 있다.
여기서, 하중은 피니언 플러그(40)의 상부면에서 원주 방향으로 등 간격으로 이격된 복수 개의 지점에서 인가되며, 적어도 3개 이상의 지점에서 인가될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 스티어링 기어(1)의 피니언 플러그(40)의 체결과정에 대하여 설명한다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 스티어링 기어(1)의 피니언 플러그(40)의 체결과정을 설명하기 위한 각 구성에 대해서는 설명의 편의상 본 자동차용 스티어링 기어(1)를 설명하면서 사용한 도면부호를 동일하게 사용하기로 하고, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저, 하우징(30)의 입구에 피니언 플러그(40)가 배치되면, 치구를 피니언 플러그(40)의 돌기(45)에 결합시킨 후, 회전시켜 피니언 플러그(40)에 조임토크를 가한다.
다음으로, 피니언 플러그(40)의 하측 단부가 베어링(50)의 상측에 접할 때까지 충분히 피니언 플러그(40)에 조임토크가 가해지면, 피니언 플러그(40)로부터 치구를 분리한다.
최종적으로, 피니언 플러그(40)로부터 치구를 분리되면 또 다른 치구(예컨대, 쐐기형 치구)를 이용하여 피니언 플러그(40)의 상부면에 하중을 인가하되, 하중은 하측에 홈(415)이 형성된 피니언 플러그(40)의 상부면에서 하측을 향하여 수직방향으로 인가되며, 피니언 플러그(40)의 상부면에서 원주 방향으로 등 간격으로 이격된 적어도 3개 이상의 지점에서 인가된다.
따라서, 피니언 플러그(40)에 형성된 변형부(411)는 인가된 하중에 의해 소성변형됨과 동시에, 하우징(30)의 내주면에 형성된 복수 개의 나사산 중 일부를 밀착된 상태로 가압하여 소성변형시키고, 변형부(411)의 하측에 형성된 홈(415)은 압착되어 변형부(411)와 고정부(413) 사이의 간격을 좁히게 된다.
이처럼 본 발명에 의하면, 외주면에 홈(415)이 형성된 피니언 플러그(40)의 상부면에 하중을 인가하여 피니언 플러그(40)의 나사산을 하우징(30)의 나사산과 함께 소성변형시킴으로써, 별도의 록제를 사용하지 않고, 피니언 플러그(40)의 상부면에 하중을 인가하는 것만으로 피니언 플러그(40)를 하우징(30)에 완전히 밀착시켜 피니언 플러그(40)의 체결력을 상승시킬 수 있고, 이에 따라 주행 또는 외부 환경조건에 의한 피니언 플러그(40)의 풀림 현상을 예방하여 피니언 샤프트(10)를 안정적으로 지지할 수 있음은 물론, 유격에 의한 소음발생 및 제품이 파손되는 문제점을 예방할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
1. 자동차용 스티어링 기어
10. 피니언 샤프트
11. 피니언 기어
20. 랙 바
21. 랙 기어
30. 하우징
31. 수용부
33. 하우징의 체결부
40. 피니언 플러그
41. 피니언 플러그의 체결부
411. 변형부
413. 고정부
415. 홈
43. 관통공
45. 돌기
50. 베어링
60. 지지장치
h. 나사산의 높이
p. 나사산의 피치
A. 하중이 인가되는 지점

Claims (8)

  1. 일 측에 피니언 기어가 형성된 피니언 샤프트,
    외면에 랙 기어가 형성되어 상기 피니언 기어와 치합되고 상기 피니언 샤프트의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 랙 바,
    상기 피니언 샤프트 및 상기 랙 바를 수용하는 하우징, 그리고
    내측으로 상기 피니언 샤프트가 관통되도록 상기 하우징에 체결되어 상기 피니언 샤프트의 축 방향 하중을 지지하고, 상기 하우징에 체결 시 외부로부터 하중이 인가되어 상기 하우징과 함께 체결부위가 소성변형되는 피니언 플러그를 포함하고,
    상기 피니언 플러그의 내측에는 상기 피니언 샤프트와 결합되는 관통공이 형성되고,
    상기 하우징의 내주면 및 상기 피니언 플러그의 외주면에는 복수 개의 나사산 및 골로 이루어진 체결부가 각각 형성되며,
    상기 피니언 플러그의 외주면에 형성된 상기 피니언 플러그의 체결부는
    상기 하중의 인가 시 소성변형되어 상기 하우징의 내주면에 형성된 복수 개의 나사산 중 일부를 가압하여 소성변형시키는 변형부,
    상기 변형부의 하측에 배치되어 상기 하우징의 체결부에 체결되는 고정부, 그리고
    상기 변형부 및 상기 고정부 사이에 형성되어 상기 피니언 플러그의 외주면으로부터 내측을 향하여 미리 설정된 깊이만큼 함몰되고, 상기 변형부의 소성변형 시 압착되어 상기 변형부와 상기 고정부 사이의 간격을 좁히는 홈을 포함하는 자동차용 스티어링 기어.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 하중은
    하측에 상기 홈이 형성된 상기 피니언 플러그의 상부면에서 하측을 향하여 수직방향으로 인가되는 자동차용 스티어링 기어.
  5. 제4항에서,
    상기 하중은
    상기 피니언 플러그의 상부면에서 원주 방향으로 등 간격으로 이격된 복수 개의 지점에서 인가되며,
    적어도 3개 이상의 지점에서 인가되는 자동차용 스티어링 기어.
  6. 제1항에서,
    상기 변형부는 상기 복수 개의 나사산 중 최상 측에 형성되는 나사산이고,
    상기 홈은 상기 최상 측에 형성된 나사산의 하측에 형성되는 나사산의 위치에 형성되는 자동차용 스티어링 기어.
  7. 제1항에서,
    상기 홈은
    상기 복수 개의 나사산의 피치와 동일한 폭을 가지며,
    상기 복수 개의 나사산의 높이와 동일한 깊이로 함몰되는 자동차용 스티어링 기어.
  8. 제5항에서,
    상기 홈은 복수 개로 형성되는 자동차용 스티어링 기어.
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