KR20170098477A - 자동차 조향장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 랙기어가 구비된 랙바; 상기 랙바와 치합되며, 조향축과 연결되는 피니언축 어셈블리; 상기 피니언축 어셈블리를 수용하는 기어 박스;를 포함하며, 상기 피니언축 어셈블리는, 일단은 제1체결부를 구비하고, 타단은 기어 박스에 결합되며, 외주면에는 랙기어와 치합되는 피니언기어가 구비되는 제1축; 일단은 조향축과 결합되고, 타단은 상기 제1체결부와 대응 결합되도록 제2체결부를 구비하며, 외주면에는 베어링이 안착되도록 베어링 안착홈이 형성되는 제2축;을 포함하는 자동차 조향장치를 제공한다.

Description

자동차 조향장치{Steering Apparatus for Vehicle}
본 발명은 피니언축 어셈블리의 구조를 개선한 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.
도 1은 일반적인 자동차 조향장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1을 참고하면, 종래 기술에 의한 자동차 조향장치(100)는 조향휠(미도시)과 연결되어 조향휠의 회전에 따라 회전하며 피니언(111)이 형성되어 있는 피니언축(110), 피니언축(110)의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 랙과 피니언식 기어 박스(120), 기어 박스(120)를 통해 전달된 회전력을 이용해 좌우로 슬라이딩하는 랙바(170)를 수용하는 랙 하우징(130)과, 랙기어(171)가 형성된 랙바(170)의 양측 단부에 각각 연결되는 볼하우징(142) 및 타이로드(144)로 구성되는 링크 유닛(140), 랙 하우징(130)을 차체에 고정시키는 마운팅 브래킷(160)을 포함하여 구성된다.
피니언축(110)은 랙과 피니언 기어가 구비된 기어 박스(120)에 연결되고, 외주면 일측에 일정 길이의 랙기어(171)가 형성되어 있는 랙바(170)는 랙 하우징(130) 및 실린더 튜브(150)에 내장되며, 랙 하우징(130)과 실린더 튜브(150)는 랙바(170)를 감싸며 결합된다.
마운팅 브래킷(160)은 랙바(170)의 움직임, 바퀴와 노면의 마찰 및 노면으로부터의 역입력에 의해 많은 힘이 가해지는 조향장치(100)를 차체에 고정하기 위해 실린더 튜브(150)의 외주면 일측에 장착된다.
도 2는 종래 기술에 의한 자동차 조향장치를 나타낸 사시도이며, 도 3은 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 피니언축을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 종래 기술에 의한 피니언축(110)은 그 외주면에 베어링(180)이 압입 결합되고 베어링(180)의 일측에 스탑 링(stop ring)(185)을 체결한 후 스탑 링(185)의 외주면 일부 또는 전부를 코킹에 의한 소성 변형으로 결합함으로써 조립된다. 베어링(180)은 내륜(181), 외륜(182), 내륜과 외륜 사이에 구비되는 볼(183)을 포함한다.
그러나 종래 기술에 의한 피니언축(110)과 베어링(180)의 결합은 스탑 링(185)을 피니언축(110)에 삽입한 후 코킹을 하여 조립하는 구조이므로, 피니언축과 베어링을 조립하기까지 압입 공정, 록링 체결 공정, 코킹 지그에 셋팅하는 공정, 코킹 공정 등 많은 공정이 필요하였고, 결합 후에도 지면으로부터 타이어와 타이로드 등을 타고 입력되는 진동과 충격에 의해 피니언축과 베어링이 이탈되거나, 코킹 부위가 파손되어 주행시 조향 안정성을 떨어뜨리는 등의 문제점이 있었다.
한국공개특허 제10-2011-0087675호
본 발명의 과제는, 피니언축 어셈블리와 베어링 및 기어 박스와의 조립 공정의 간소화 및 제조 원가의 절감을 구현할 수 있도록 한 것이다.
또한, 본 발명의 과제는, 피니언축 어셈블리의 조립 후 베어링과 피니언축 어셈블리의 이탈이나 파손을 방지하여 주행시 조향휠의 안정된 작동을 도모할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 자동차 조향장치는, 랙기어가 구비된 랙바; 상기 랙바와 치합되며, 조향축과 연결되는 피니언축 어셈블리; 상기 피니언축 어셈블리를 수용하는 기어 박스;를 포함하며, 상기 피니언축 어셈블리는, 일단은 제1체결부를 구비하고, 타단은 기어 박스에 결합되며, 외주면에는 랙기어와 치합되는 피니언기어가 구비되는 제1축; 일단은 조향축과 결합되고, 타단은 상기 제1체결부와 대응 결합되도록 제2체결부를 구비하며, 외주면에는 베어링이 안착되도록 베어링 안착홈이 형성되는 제2축;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1체결부는 체결홈이고, 상기 제2체결부는 체결돌기일 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 체결홈 및 체결돌기는 서로 대응되는 타원형 또는 다각형의 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 체결홈의 내주면 및 체결돌기의 외주면에는 서로 맞물림 결합되도록 축 방향으로 요철이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 베어링은 외륜, 상기 외륜과 베어링 안착홈 사이에 개재되는 볼을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 피니언축 어셈블리의 제1축 및 제2축이 서로 분리 형성되고 이들이 상호 체결되면서 베어링이 안착될 수 있는 구조를 구비함으로써, 피니언축 어셈블리와 베어링 및 기어 박스 간의 조립 공정의 간소화 및 제조 원가의 절감은 물론, 조립 후 베어링과 피니언축 어셈블리의 이탈이나 파손을 방지하여 주행시 안정된 조향을 유지할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일반적인 자동차 조향장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 종래 기술에 의한 자동차 조향장치에 피니언축이 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 피니언축을 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 피니언축 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 요부를 상세히 도시한 확대도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이때, 종래 기술과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면번호를 부여한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 피니언축 어셈블리를 도시한 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 요부를 상세히 도시한 확대도이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 피니언축 어셈블리(200)는, 제1축(210)과 제2축(220)으로 분리 형성되어 서로 결합되도록 구성된다.
제1축(210)은 그 외주면에 랙바의 랙기어와 치합되도록 피니언기어(212)가 형성된다. 제1축(210)의 일단은 제2축(220)과 결합되도록 제1체결부(211)를 구비하고, 타단은 기어 박스에 결합된다. 제1체결부(211)는 축 방향으로 형성된 체결홈일 수 있다.
제2축(220)의 일단은 조향휠(도시 생략)과 연결된 조향축(도시 생략)과 결합되고, 타단은 제1축(210)과 결합되도록 제2체결부(221)를 구비한다. 제2체결부(221)는 체결홈에 압입되는 체결돌기일 수 있다. 따라서, 조향휠의 작동에 의해 조향축의 회전 시 제2축(220) 및 제1축(210)은 조향축과 연동되어 회전하게 된다. 제2축(220)의 외주면 예컨대, 제1축(210)과의 체결 부위와 인접한 부위에는 베어링(230)이 안착되도록 경 방향으로 베어링 안착홈(222)이 형성된다.
베어링 안착홈(222)에는 피니언축의 회전을 지지하는 베어링(230)이 안착되는데, 이때 베어링(230)은 외륜(231), 외륜(231)과 베어링 안착홈(222) 사이에 개재되는 볼(232)을 포함한다. 즉, 베어링은 종래 기술과 달리 내륜이 포함될 필요가 없으며, 베어링 안착홈(222)이 베어링의 내륜 역할을 할 수 있다. 베어링 안착홈(222) 내에서 볼(232)이 안정적으로 유동되도록 베어링 안착홈(222)은 볼의 곡률 반경과 대응되는 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 이에 따라 제1축(210)과 제2축(220)이 결합된 피니언축이 조향축과 같이 연동되어 회전할 때 베어링(230)이 피니언축으로부터 이탈하지 않고 기어 박스(도 2의 120 참조)의 정위치에서 피니언축의 회전을 안정적으로 지지할 수 있다. 필요에 따라서는 베어링 안착홈(222)의 양측에 단턱부를 형성하여 베어링의 이탈을 보다 확실하게 방지할 수도 있다.
일 실시예에서, 제1체결부(211)는 체결홈으로 제2체결부(221)는 체결돌기로 구성되어 있으나, 필요에 따라 제1체결부(211)를 체결돌기로 제2체결부(221)를 체결홈으로 구성할 수도 있다. 즉, 제1축(210)의 단부에 제1체결부(211)로서 체결홈이 형성되면 그와 인접된 제2축(220)의 단부에는 제2체결부(221)로서 체결돌기가 구비되고, 이와 반대로 제1축(210)의 단부에 체결돌기가 구비되면 제2축(220)의 단부에 체결홈이 구비되어, 이들이 서로 입입 결합될 수 있다.
이때, 체결홈은 타원형 또는 다각형의 단면을 가질 수 있으며, 체결돌기 역시 체결홈에 대응 결합되도록 타원형 또는 다각형의 단면을 가질 수 있다. 체결돌기는 체결홈에 압입 결합될 수 있으며, 이때 체결돌기는 체결홈의 내경과 대응되는 외경을 갖거나 그보다 작은 외경을 가질 수 있다.
따라서, 제1축(210)과 제2축(220)이 서로 결합된 피니언축이 조향축과 연동되어 회전할 때, 제1축(210)과 제2축(220)이 서로 헛돌지 않고 동일한 회전각을 유지하게 되어 운전자의 조향휠 조작 입력값이 그대로 조향축을 통해 피니언축 어셈블리(200)에 전달될 수 있다.
또한, 체결홈의 내측면에는 축 방향으로 길게 요철(凹凸)이 형성되고, 체결홈에 압입되는 체결돌기의 외측면에는 체결홈의 요철에 대응 결합되는 요철이 형성되어 상호 간의 결합 상태를 보다 견고히 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차 조향장치는 상술한 피니언축 어셈블리를 포함하여 구성된다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차 조향장치는, 랙기어가 구비된 랙바(170, 도 2 참조), 랙바와 치합되며 조향휠과 연결되는 피니언축 어셈블리(200), 피니언축 어셈블리를 수용하는 기어 박스(120, 도 1 참조)를 포함한다.
여기서 피니언축 어셈블리는 도 4및 도 5를 참고하여 상세히 설명하였으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.
이와 같은 형상과 구조를 갖는 본 발명의 자동차 조향장치에 의하면, 피니언축 어셈블리가 서로 분리 형성되고 이들을 체결하면서 베어링이 안착될 수 있는 구조를 구비함으로써, 피니언축 어셈블리와 베어링 및 기어 박스와의 조립 공정의 간소화 및 제조 원가의 절감을 유도할 수 있다. 즉, 기존의 피니언축은 단조, 가공 및 침탄 열처리 후 베어링을 압입하고 스탑 링을 코킹하는 과정을 통해 제조되었으나, 본 발명의 피니언축 어셈블리는 단조, 가공 후 고주파 열처리를 통해 제조할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 조립 후 베어링이 베어링 안착홈(222)에 안착됨으로써 베어링과 피니언축 어셈블리의 이탈이나 파손을 방지하여 주행시 안정된 조향을 유지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
즉, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
따라서, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200; 피니언축 어셈블리
210; 제1축 211; 제1체결부
212; 피니언기어 220; 제2축
221; 제2체결부 222; 베어링 안착홈
230; 베어링 231; 외륜
232; 볼

Claims (5)

  1. 랙기어가 구비된 랙바;
    상기 랙바와 치합되며, 조향축과 연결되는 피니언축 어셈블리;
    상기 피니언축 어셈블리를 수용하는 기어 박스;를 포함하며,
    상기 피니언축 어셈블리는, 일단은 제1체결부를 구비하고, 타단은 기어 박스에 결합되며, 외주면에는 랙기어와 치합되는 피니언기어가 구비되는 제1축; 일단은 조향축과 결합되고, 타단은 상기 제1체결부와 대응 결합되도록 제2체결부를 구비하며, 외주면에는 베어링이 안착되도록 베어링 안착홈이 형성되는 제2축;
    을 포함하는 자동차 조향장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1체결부는 체결홈이고, 상기 제2체결부는 체결돌기인 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 체결홈 및 체결돌기는 서로 대응되는 타원형 또는 다각형의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 체결홈의 내주면 및 체결돌기의 외주면에는 서로 맞물림 결합되도록 축 방향으로 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베어링은 외륜, 상기 외륜과 베어링 안착홈 사이에 개재되는 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치.
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