KR20170114864A - 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리 - Google Patents

자동차 조향장치의 베어링 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 랙바에 체결되는 내륜, 상기 내륜의 외측에 볼을 개재하여 배치되는 외륜, 상기 내륜과 외륜 사이에 구비되는 실링부재를 포함하는 베어링; 상기 외륜의 외주면에 밀착되는 몸체부, 상기 몸체부의 양측 단부로부터 외륜의 측면으로 절곡되는 절곡부, 상기 절곡부의 단부로부터 연장되어 외륜의 측면 방향으로 돌출되도록 곡률 형성되는 탄성부를 포함하는 클립 탄성체;를 포함하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리를 개시한다.

Description

자동차 조향장치의 베어링 어셈블리{Bearing assembly of steering apparatus}
본 발명은 자동차 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 조향장치에 구비되는 베어링 어셈블리에 관한 것이다.
자동차의 동력 보조 조향장치는 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)에서 최근 모터를 이용한 전동식 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)로 점차 보편화 되어 가고 있다.
일반적인 전동식 조향장치는 조향휠부터 양측 바퀴에까지 이어지는 조향 계통 및 조향 계통에 조향 보조 동력을 공급하는 보조 동력 기구를 포함하여 구성된다.
보조 동력 기구는 운전자가 조향휠에 가하는 조향 토크를 감지하고 감지된 조향 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서, 토크 센서로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit), 전자 제어 장치로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 조향 보조 동력을 발생시키는 모터 및 벨트를 매개로 모터에서 발생한 보조 동력을 랙바에 전달하는 벨트식 전동장치를 포함하여 구성된다.
도 1은 일반적인 자동차 조향장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 랙하우징 내부를 나타낸 사시도이다.
도 1을 참고하면, 일반적인 자동차 조향장치는 조향휠(도시 생략)과 연결되어 조향휠의 회전에 따라 회전하는 피니언축(10), 피니언축(10)의 회전력을 이용해 직선 운동하는 볼스크류 형태의 랙바(30), 랙바(30)가 직선 운동할 수 있도록 보조 동력을 제공하는 구동유닛(50)을 포함한다.
랙바(30)는 랙하우징(40)의 내부에 회전 가능하게 수용되고, 랙바(30)의 양측에는 각각 링크 유닛(60)이 연결된다. 랙하우징(40)에는 랙하우징을 차체에 고정시키는 마운팅 브라켓(70)이 구비될 수 있다.
도 2를 참고하면, 구동유닛(50)은 전자제어장치(ECU)에 의해 제어되는 전동모터, 전동모터의 축에 고정된 구동풀리 및 벨트를 매개로 구동풀리와 연동 회전하도록 랙바의 외측에 결합되는 연동풀리(51)를 포함한다.
전동모터의 구동풀리와 랙바의 연동풀리는 서로 평행한 축 방향을 갖도록 배치되며, 전동모터에 전원 인가 시 전동모터의 회전력은 랙바(30)에 전달되고, 볼너트(20)의 동작에 의하여 랙기어(31)가 형성된 랙바(30)는 좌우로 슬라이딩되어 조향에 필요한 보조 동력을 얻게 된다.
볼너트(20)는 랙바(30)의 외주면에 결합되는 중공관으로서, 그 외주면 양측에 단턱이 형성된다. 볼너트(20)의 축 방향 일측에는 연동풀리(51)가 단턱에 밀착 설치되고, 연동풀리(51)의 일측에는 볼너트(20)에 고정 결합되는 락너트(도시 생략)가 설치되어 연동폴리(51)를 랙바(30)에 고정시킨다.
볼너트(20)의 축 방향 타측에는 베어링(80)이 단턱에 밀착 설치되며, 볼너트(20)의 타측 끝단에 외주면과 나사 결합되는 락너트에 의해 베어링(80)이 고정된다.
이때, 베어링(80)의 양 측면에는 웨이브 와셔(wave washer)(81)가 결합되어 축 방향으로 베어링을 탄성 지지하는데, 기존에는 베어링(80)에 웨이브 와셔(81)를 조립하는 시간이 비교적 많이 소요되고, 또한 베어링(80)에 결합되는 웨이브 와셔(81)의 탄성력을 높이기 위해서는 웨이브 와셔의 신규 제작이 필요함으로써, 제작 시간 및 베어링의 조립 시간이 증가하는 문제가 있었다.
한국공개특허 제10-2006-0101622호
한국공개특허 제10-2006-0101622호
본 발명의 일 실시예에 의한 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리는, 볼너트의 외측에 체결되는 내륜, 상기 내륜의 외측에 볼을 개재하여 배치되는 외륜, 상기 내륜과 외륜 사이에 구비되는 실링부재를 포함하는 베어링; 상기 외륜의 외주면에 밀착되는 몸체부, 상기 몸체부의 양측 단부로부터 외륜의 측면으로 절곡되는 절곡부, 상기 절곡부의 단부로부터 연장되어 외륜의 측면 방향으로 돌출되도록 곡률 형성되는 탄성부를 포함하는 클립 탄성체;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 몸체부는 상기 외륜의 외주면에 밀착되도록 외륜의 곡률과 대응되는 곡률을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성부와 외륜의 측면 사이에는 공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성부는 "C"자형의 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 탄성부의 단부로부터 연장되어 외륜과 실링부재의 경계 부분에 안착되는 지지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리는, 볼너트의 외측에 체결되는 내륜, 상기 내륜의 외측에 볼을 개재하여 배치되는 외륜, 상기 내륜과 외륜 사이에 구비되는 실링부재를 포함하는 베어링; 상기 외륜의 외주면에 밀착되는 몸체부, 상기 몸체부의 양측 단부로부터 외륜과 실링부재의 경계 부분까지 절곡 연장되는 제1절곡부, 상기 제1절곡부의 단부로부터 외륜의 측면 방향으로 절곡되는 제2절곡부, 상기 제2절곡부로부터 외륜의 측면 방향으로 곡률 형성되는 탄성부를 포함하는 클립 탄성체;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 몸체부는 상기 외륜의 외주면에 밀착되도록 외륜의 곡률과 대응되는 곡률을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 몸체부에는 외륜의 폭 방향으로 개구부가 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 제1절곡부와 탄성부 사이에는 공간이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 탄성부는 "C"자형의 단면을 가질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 탄성부의 단부로부터 연장되어 외륜의 외측 방향으로 곡률 형성되는 엣지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 베어링에 클립 탄성체를 간단히 체결하여 모듈화할 수 있으므로 자동차 조향장치의 전체적인 조립 공정을 간소화할 수 있고, 베어링의 외측에 체결되는 클립 탄성체의 개수를 쉽게 증가 또는 감소시킴으로써 전체 강성을 용이하게 조절할 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 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 의한 자동차 조향장치의 랙하우징 내부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차 조향장치의 랙바에 베어링 어셈블리가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
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.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도 3및 도 4를 참고하면, 일 실시예에 의한 베어링 어셈블리(100)는 볼너트의 회전을 지지하는 베어링(110), 베어링(110)에 결합되는 클립 탄성체(120)를 포함한다.
베어링(110)은 랙바(30)의 외주면에 결합된 볼너트(20, 도 1 참고)의 외측에 체결되는 것으로, 볼너트의 외측에 결합되는 내륜(111), 내륜(111)의 외측에 내륜과 이격 배치되는 외륜(112), 내륜과 외륜(112) 사이에 개재되는 볼(도시 생략), 내륜(111)과 외륜(112) 사이에 구비되어 볼의 이탈을 방지하고 외부 이물질이 유입되는 것을 방지하는 실링부재(113)를 포함한다.
외륜(112)의 폭은 클립 탄성체(120)가 안정적으로 체결될 수 있도록 실링부재(113)의 폭보다 크게 형성될 수 있다.
실링부재(113)는 내륜과 외륜(112) 사이를 충분히 밀폐할 수 있는 재질 예컨대, 고무 재질로 형성될 수 있으며, 인서트 사출 방식으로 내륜과 외륜(112) 사이에 형성될 수 있다.
클립 탄성체(120)는 외륜(112)의 외측에 복수 결합되며, 복수의 클립 탄성체(120)는 균일 간격 또는 불균일한 간격으로 배열될 수 있다. 각각의 클립 탄성체(120)는 몸체부(121), 몸체부(121)의 단부에 절곡되는 절곡부(122), 절곡부(122)의 단부로부터 연장 형성되는 탄성부(123), 탄성부(123)의 단부에 연장되는 지지부(124)를 포함한다. 절곡부(122), 탄성부(123), 지지부(124)는 몸체부(121)를 기준으로 그 양측에 대칭되게 형성될 수 있다.
몸체부(121)는 대략 평판 형으로 형성되지만, 외륜(112)의 외주면에 밀착되도록 외륜(112)의 곡률과 대응되는 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.
절곡부(122)는 몸체부(121)의 단부로부터 외륜(112)의 측면 방향으로 절곡 형성되며, 외륜(112)의 측면 일부분까지 연장될 수 있다.
탄성부(123)는 절곡부(122)의 단부로부터 연장 형성되며, 대략 "C"자형의 단면을 갖도록 베어링(110)의 측면 방향으로 돌출 형성될 수 있다. 따라서 탄성부(123)와 외륜(112)의 측면 사이에는 공간이 형성되고, 탄성부(123)는 외륜(112)에 안정적으로 지지된 상태에서 축 방향으로 충분한 탄성력을 제공할 수 있다.
지지부(124)는 탄성부(123)의 단부로부터 연장되어 외륜(112)과 실링부재(113)의 경계 부분에 안착될 수 있다. 이때, 외륜(112)의 폭이 실링부재(113)의 폭보다 크게 형성됨으로써 지지부(124)와 외륜(112)과의 체결이 견고해질 수 있다.
이와 같이 구성된 베어링 어셈블리는 베어링(110)에 클립 탄성체(120)를 간단히 체결하여 모듈화할 수 있으므로 자동차 조향장치의 전체적인 조립 시간을 감소시킬 수 있고, 베어링(110)의 외측에 체결되는 클립 탄성체(120)의 개수를 증가 또는 감소시킴으로써 전체 강성을 용이하게 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리를 도시한 분해 사시도이다.
도 5를 참고하면, 제2실시예에 의한 베어링 어셈블리는 볼너트에 결합되는 베어링(110), 베어링(110)에 결합되는 클립 탄성체(130)를 포함한다.
베어링(110)은 볼너트의 외측에 체결되는 내륜(111), 내륜(111)의 외측에 내륜(111)과 이격 배치되는 외륜(112), 내륜(111)과 외륜(112) 사이에 구비되는 볼, 내륜(111)과 외륜(112) 사이에 구비되어 볼의 이탈을 방지하고 외부 이물질이 유입되는 것을 방지하는 실링부재(113)를 포함한다.
클립 탄성체(130)는 외륜(112)의 외측에 복수 결합되며, 복수의 클립 탄성체(130)는 균일 간격 또는 불균일한 간격으로 배열될 수 있다. 각각의 클립 탄성체(130)는 몸체부(131), 몸체부(131)의 단부로부터 절곡 형성되는 제1절곡부(132), 제1절곡부(132)의 단부로부터 절곡 형성되는 제2절곡부(133), 제2절곡부(133)의 단부로부터 베어링(110) 측으로 연장 형성되는 탄성부(134)를 포함한다. 제1절곡부(132), 제2절곡부(133), 탄성부(123)는 몸체부(131)를 기준으로 그 양측에 대칭되게 형성될 수 있다.
몸체부(131)는 외륜(112)의 외주면에 밀착되도록 외륜(112)의 곡률과 대응되는 곡률을 가지며, 전체적인 중량을 감소시킬 수 있도록 몸체부(131)의 중앙에는 외륜(112)의 폭 방향으로 개구부(131a)가 형성될 수 있다.
제1절곡부(132)는 대략 평판 형태로 이루어지며, 몸체부(131)의 단부로부터 외륜(112)의 측면 방향으로 절곡되어 외륜(112)과 실링부재(113)의 경계 부분까지 연장 형성됨으로써 제1실시예에 비해 베어링(110)과 클립 탄성체(130) 간의 체결력을 보다 높일 수 있다.
제2절곡부(133)는 제1절곡부(132)의 단부로부터 베어링(110)의 외측 방향으로 절곡되며, 탄성부(134)가 충분한 탄성력을 가질 수 있도록 제1절곡부(132)와 직각을 형성할 수 있다.
탄성부(134)는 제2절곡부(133)의 단부로부터 베어링(110) 측으로 소정의 곡률을 갖도록 연장 형성되며, 대략 "C"자형의 단면을 가질 수 있다. 따라서 탄성부(134)는 제1절곡부(132)와의 사이에 공간이 형성되도록 외륜(112)의 외측 방향으로 돌출 형성됨으로써, 축 방향으로 충분한 탄성력을 부여할 수 있다.
또한, 제2실시예에 의한 클립 탄성체(130)는, 탄성부(134)의 단부로부터 연장되어 베어링(110)의 외측 방향으로 소정의 곡률을 갖도록 굴곡 형성되는 엣지부(135)를 더 포함함으로써 축 방향 탄성력을 보다 강화할 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.
100; 베어링 어셈블리
110; 베어링 111; 내륜
112; 외륜 113; 실링부재
120; 클립 탄성체 121; 몸체부
122; 절곡부 123; 탄성부
124; 지지부

Claims (11)

  1. 랙바의 외주면에 결합된 볼너트의 외측에 체결되는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리에 있어서,
    상기 볼너트의 외측에 체결되는 내륜, 상기 내륜의 외측에 볼을 개재하여 배치되는 외륜, 상기 내륜과 외륜 사이에 구비되는 실링부재를 포함하는 베어링;
    상기 외륜의 외주면에 밀착되는 몸체부, 상기 몸체부의 양측 단부로부터 외륜의 측면으로 절곡되는 절곡부, 상기 절곡부의 단부로부터 연장되어 외륜의 측면 방향으로 돌출되도록 곡률 형성되는 탄성부를 포함하는 클립 탄성체;
    를 포함하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 몸체부는 상기 외륜의 외주면에 밀착되도록 외륜의 곡률과 대응되는 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부와 외륜의 측면 사이에는 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부는 "C"자형의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부의 단부로부터 연장되어 외륜과 실링부재의 경계 부분에 안착되는 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리.
  6. 랙바의 외주면에 결합된 볼너트의 외측에 체결되는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리에 있어서,
    상기 볼너트의 외측에 체결되는 내륜, 상기 내륜의 외측에 볼을 개재하여 배치되는 외륜, 상기 내륜과 외륜 사이에 구비되는 실링부재를 포함하는 베어링;
    상기 외륜의 외주면에 밀착되는 몸체부, 상기 몸체부의 양측 단부로부터 외륜과 실링부재의 경계 부분까지 절곡 연장되는 제1절곡부, 상기 제1절곡부의 단부로부터 외륜의 측면 방향으로 절곡되는 제2절곡부, 상기 제2절곡부로부터 외륜의 측면 방향으로 곡률 형성되는 탄성부를 포함하는 클립 탄성체;
    를 포함하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 몸체부는 상기 외륜의 외주면에 밀착되도록 외륜의 곡률과 대응되는 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 몸체부에는 외륜의 폭 방향으로 개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1절곡부와 탄성부 사이에는 공간이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 탄성부는 "C"자형의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 탄성부의 단부로부터 연장되어 외륜의 외측 방향으로 곡률 형성되는 엣지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 베어링 어셈블리.
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