KR20110087678A - 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리 및 이를 이용한 자동차 조향장치 - Google Patents

자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리 및 이를 이용한 자동차 조향장치 Download PDF

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김경민
권태근
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 자동차 조향장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예는 내륜과, 외륜, 상기 내륜과 외륜 사이에서 회전을 지지하게 결합되는 볼로 구성되되, 상기 내륜의 일측 단부에는 연장 형성되는 체결리브가 구비되어 있는 피니언축 베어링; 및 상기 피니언축 베어링을 매개로 기어하우징에 지지되며 결합되되, 상기 피니언축 베어링이 장착되는 외주면의 일측에는 상기 체결리브가 결합되도록 체결홈이 형성되고 타측에는 상기 피니언축 베어링의 위치를 고정하도록 외경이 확대 형성되는 고정부가 구비되어 있는 피니언축;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리와 이를 이용한 자동차 조향장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 피니언축과 피니어축 베어링 자체에 체결 구조를 구비함으로써, 피니언축과 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, 피니언축과 피니어축 베어링 자체에 체결 구조를 구비함으로써, 피니언축과 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 발명은 피니언축과 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, 회전을 지지하는 피니언축 베어링과, 상기 피니언축 베어링을 매개로 기어하우징에 지지되며 결합되는 피니언축을 포함하여 구성되되, 상기 피니언축 베어링에는 일측에서 연장 형성된 체결리브가 구비되고, 상기 피니언축의 외주면 또는 상기 기어하우징의 내주면에는 상기 체결리브가 결합되는 체결홈이 형성되어 있는 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, 회전을 지지하는 피니언축 베어링과, 상기 피니언축 베어링을 매개로 상기 기어하우징에 지지되며 결합되는 피니언축을 포함하여 구성되되, 상기 피니언축 베어링에는 일측에서 연장 형성된 체결리브가 구비되고, 상기 피니언축의 외주면 또는 상기 기어하우징의 내주면에는 상기 체결리브가 결합되는 체결홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치를 제공한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 피니언축과 피니어축 베어링 자체에 체결 구조를 구비함으로써, 피니언축과 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 4a는 도 3의 피니언축 어셈블리가 결합된 상태를 나타내는 사시도;
도 4b는 도 4a의 일부를 나타낸 단면도;
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 피니언축 어셈블리의 일부를 나타낸 단면도이다.
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 4a는 도 3의 피니언축 어셈블리가 결합된 상태를 나타내는 사시도, 도 4b는 도 4a의 일부를 나타낸 단면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 의한 피니언축 어셈블리의 일부를 나타낸 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 피니언축 어셈블리(300)는, 회전을 지지하는 피니언축 베어링(310)과, 상기 피니언축 베어링(310)을 매개로 기어하우징(120)에 지지되며 결합되는 피니언축(320)을 포함하여 구성되되, 상기 피니언축 베어링(310)에는 일측에서 연장 형성된 체결리브(317)가 구비되고, 상기 피니언축(320)의 외주면 또는 상기 기어하우징(120)의 내주면에는 상기 체결리브(317)가 결합되는 체결홈(327)이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
피니언축 어셈블리(300)는 일측 단부가 조향휠(미도시)과 연결된 조향축(미도시)과 결합되고, 타측 단부는 랙(도 2의 205a 참조)과 치합되는 피니언(110a)이 구비되어 있어서 조향축(미도시)과 연동되어 회전하며, 이 회전을 지지할 수 있도록 피니언축 베어링(310)이 외주에 결합되어 기어하우징(120)과 지지하게 되어 있다.
조향축과 연동되어 회전하는 피니언축(320)의 회전을 지지하는 피니언축 베어링(310)은 내륜(313)과, 외륜(315), 이들 내륜(313)과 외륜(315) 사이에서 회전을 지지하게 결합되는 볼로 구성되어 있으며, 내륜(313)의 일측 단부에는 피니언축(320)에 결합되어 피니언축 베어링(310)의 이탈을 방지하도록 내륜(313)의 일측 단부에서 연장 형성되는 체결리브(317)가 구비되어 있다.
본 발명의 일실시예에서 피니언축(320)의 외주면(325)에는 체결홈(327)과 고정부(323)가 형성되어 있어서, 피니언축(320)이 조향축과 같이 연동되어 회전할 때 피니언축 베어링(310)이 피니언축(320)에서 이탈하지 않고 피니언축 어셈블리(300)와 기어하우징(도 2의 120 참조)의 정위치에서 지지되면서 회전이 가능하게 되어 있다.
즉, 체결리브(317)는 상기 피니언축 베어링(310)의 내측 단부에서 상기 피니언축(320) 방향으로 연장 형성되고, 피니언축 베어링(310)이 장착되는 피니언축(320)의 외주면(325) 일측에는 체결리브(317)가 결합되도록 체결홈(327)이 형성되어 있고, 타측에는 피니언축 베어링(310)의 위치를 고정하도록 피니언축(320)의 외경이 확대 형성되는 고정부(323)가 구비되어 있다.
따라서, 피니언축(320)과 피니언축 베어링(310)을 결합할 때 피니언축(320)의 체결홈(327)쪽에서 피니언축 베어링(310)을 삽입하여 고정부(323)까지 밀어 넣고 피니언축 베어링(310)의 정확한 위치를 셋팅하면 체결리브(317)와 체결홈(327)을 결합시킨다.
이 때 체결리브(317)와 체결홈(327)의 결합은 탄성 변형력을 이용하거나 소성 변형을 이용하여 결합할 수 있다.
즉, 체결홈(327)은 고정부(323)의 반대쪽 방향으로 외경이 점차로 축소되며 형성되고 그 끝단부는 체결리브(317)의 이탈을 방지하도록 외주면(325)과 단차지게 형성되어 피니언축 베어링(310)과 피니언축(320)을 결합할 때, 체결리브(317)를 체결홈(327)에 압착 벤딩시켜 결합시킬 수 있다.
또한, 체결리브(317)를 피니언축 베어링(310) 내륜(313)의 일측 단부에서 내경이 점차로 축소되게 형성하고, 피니언축(320)과 결합시 체결리브(317)가 외주쪽으로 벌어지는 탄성 변형되면서 체결홈(327)에 안착되게 결합할 수도 있다.
또한, 경우에 따라서는 체결리브(317)를 피니언축(320)의 외주면(325)에 코킹하여 결합하거나 부분 용접 내지는 본딩을 하여 결합할 수도 있다.
따라서, 피니언축(320)이 조향축과 연동되어 회전할 때, 피니언축(320)과 피니언축 베어링(310)이 서로 헛돌지 않고 동일한 회전각을 유지하게 되어 운전자의 조향휠 조작 입력값이 그대로 조향축을 통해 피니언축 어셈블리(300)에 전달되게 되어 있다.
다만, 본 발명의 도면과 도면의 간단한 설명에 있어서, 피니언축(320)의 상측에 음각의 체결홈(327)이 형성되어 있고 피니언축(320)의 하측에 양각의 고정부(323)가 형성되어, 피니언축(320)이 상측에서 하측으로 결합되는 것으로 도시하고 도면부호를 부기하였으나, 이는 도면상 일실시예를 표현하기 위한 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 그 역으로 피니언축(320)의 상측에 양각의 고정부(323)가 형성되고 피니언축(320)의 하측에 음각의 체결홈(327)이 형성되어, 피니언축 베어링(310)을 하측에서 상측으로 결합될 수도 있음을 밝혀둔다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 일실시예에서는 기어하우징(120)의 내주면에 체결홈(327)이 형성되어 있어서, 피니언축(320)이 조향축과 같이 연동되어 회전할 때 피니언축 베어링(310)이 피니언축(320)에서 이탈하지 않고 피니언축 어셈블리(300)와 기어하우징(120)의 정위치에서 지지되면서 회전이 가능하게 되어 있다.
즉, 체결리브(317)는 상기 피니언축 베어링(310)의 외측 단부에서 상기 기어하우징(120) 방향으로 연장 형성되고, 피니언축 베어링(310)이 장착되는 기어하우징(120)의 내주면에 체결리브(317)가 결합되도록 체결홈(327)이 형성되어 있다.
따라서, 피니언축(320)과 피니언축 베어링(310)을 기어하우징(120)에 결합할 때 피니언축(320)에 피니언축 베어링(310)을 삽입하여 고정부(323)까지 밀어 넣고 이들을 기어하우징(120)의 체결홈(327)까지 밀어 넣으면서 체결리브(317)와 체결홈(327)을 결합시킨다.
이 때 체결리브(317)와 체결홈(327)의 결합은 탄성 변형력을 이용하거나 소성 변형을 이용하여 결합할 수 있다.
즉, 체결홈(327)은 고정부(323)의 반대쪽 방향으로 외경이 점차로 축소되며 형성되고 그 끝단부는 체결리브(317)의 이탈을 방지하도록 기어하우징(120)의 내주면과 단차지게 형성되어 피니언축 베어링(310)과 기어하우징(120)을 결합할 때, 체결리브(317)를 체결홈(327)에 압착 벤딩시켜 결합시킬 수 있다.
또한, 경우에 따라서는 체결리브(317)를 피니언축(320)의 외주면(325)에 코킹하여 결합하거나 부분 용접 내지는 본딩을 하여 결합할 수도 있다.
따라서, 피니언축(320)이 조향축과 연동되어 회전할 때, 피니언축(320)과 피니언축 베어링(310)이 서로 헛돌지 않고 동일한 회전각을 유지하게 되어 운전자의 조향휠 조작 입력값이 그대로 조향축을 통해 피니언축 어셈블리(300)에 전달되게 되어 있다.
한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 일실시예와 다른 일실시예에 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 일실시예와 다른 일실시예에 의한 피니언축 어셈블리와 동일하므로 이하 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 형상과 구조를 갖는 본 발명에 의하면, 피니언축과 피니어축 베어링 자체에 체결 구조를 구비함으로써, 피니언축과 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 310: 피니언축 베어링
313: 내륜 315: 외륜
317: 체결리브 320: 피니언축
323: 고정부 327: 체결홈

Claims (11)

  1. 회전을 지지하는 피니언축 베어링과, 상기 피니언축 베어링을 매개로 기어하우징에 지지되며 결합되는 피니언축을 포함하여 구성되되,
    상기 피니언축 베어링에는 일측에서 연장 형성된 체결리브가 구비되고, 상기 피니언축의 외주면 또는 상기 기어하우징의 내주면에는 상기 체결리브가 결합되는 체결홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피니언축은 상기 체결홈의 반대쪽 외주면에 상기 피니언축 베어링의 위치를 고정하도록 외경이 확대 형성되는 고정부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결리브는 상기 피니언축 베어링의 내측 단부에서 상기 피니언축 방향으로 연장 형성되고, 상기 체결홈은 상기 피니언축의 외주면에 형성되되 그 끝단부는 상기 체결리브의 이탈을 방지하도록 외주면과 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결홈은 상기 고정부의 반대쪽 방향으로 외경이 점차로 축소되며 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 피니언축 베어링과 상기 피니언축은 상기 체결리브를 상기 체결홈에 압착 벤딩시켜 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 체결리브는 상기 피니언축 베어링의 외측 단부에서 상기 기어하우징 방향으로 연장 형성되고, 상기 체결홈은 상기 기어하우징의 내주면에 형성되되 상기 고정부의 반대쪽 방향으로 내경이 점차로 확대되며 형성되고 그 끝단부는 상기 체결리브의 이탈을 방지하도록 내주면과 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 피니언축 베어링과 상기 기어하우징은 상기 체결리브를 상기 체결홈에 압착 벤딩시켜 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 피니언축 어셈블리.
  8. 랙바와, 상기 랙바와 치합되는 피니언축 어셈블리와, 상기 피니언축 어셈블리를 수용하는 기어하우징을 포함하는 자동차 조향장치에 있어서,
    상기 피니언축 어셈블리는, 회전을 지지하는 피니언축 베어링과, 상기 피니언축 베어링을 매개로 상기 기어하우징에 지지되며 결합되는 피니언축을 포함하여 구성되되,
    상기 피니언축 베어링에는 일측에서 연장 형성된 체결리브가 구비되고, 상기 피니언축의 외주면 또는 상기 기어하우징의 내주면에는 상기 체결리브가 결합되는 체결홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 피니언축은 상기 체결홈의 반대쪽 외주면에 상기 피니언축 베어링의 위치를 고정하도록 외경이 확대 형성되는 고정부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 체결리브는 상기 피니언축 베어링의 내측 단부에서 상기 피니언축 방향으로 연장 형성되고, 상기 체결홈은 상기 피니언축의 외주면에 형성되되 그 끝단부는 상기 체결리브의 이탈을 방지하도록 외주면과 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 체결홈은 상기 고정부의 반대쪽 방향으로 외경이 점차로 축소되며 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
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KR20170098477A (ko) * 2016-02-22 2017-08-30 주식회사 만도 자동차 조향장치

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