KR20190115737A - 조향 너클의 인서트 결합 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향 너클과 조향 너클에 내장되는 인서트 간에 결합력을 증대하기 위한 조향 너클의 인서트 결합 구조에 관한 것으로서, 조향 너클의 내주면과 인서트의 외주면 사이에 조향 너클과 인서트의 결합력을 증대할 수 있는 결착 구조를 적용함으로써 상기 인서트 내측에 장착되는 베어링에 고속의 회전 토크가 전달될 때 상기 인서트의 유동 및 회전이 초래되는 것을 방지할 수 있는 조향 너클의 인서트 결합 구조를 제공하는데 목적이 있다.

Description

조향 너클의 인서트 결합 구조 {combination structure of steering knuckle and insert}

본 발명은 조향 너클의 인서트 결합 구조에 관한 것으로서, 상세하게는 조향 너클과 조향 너클에 내장되는 인서트 간에 결합력을 증대하기 위한 조향 너클의 인서트 결합 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여, 자동차가 주행할 때 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 하여 차체나 화물의 손상을 방지하고 승차감을 개선시키기 위한 장치이다.

이러한 현가장치는 차체와의 결합방식이나 진동제어방식 등에 따라 다양하게 구분되는데, 전방 차축의 형식에 따라 구분되는 전방 현가장치는 차체 프레임과 차축 사이를 연결하여 자동차의 중량을 지지하고, 차륜에서 발생되는 진동을 흡수하는 동시에 자동차의 조향 장치가 일부 설치된다.

상기 전방 현가장치는 차축 현가식과 독립 현가식으로 나누어지며, 승차감이나 조종성을 중요시하는 승용차에서는 독립 현가식을, 버스나 트럭과 상용 자동차에서는 차축 현가식을 많이 사용한다.

특히, 독립 현가식의 전방 현가장치로는 위시본 타입(Wishbone type)과 맥퍼슨 타입(Macpherson type)이 있고, 이중 맥퍼슨 타입의 경우는 위시본 타입에 비하여 구조가 간단하고 승차감이 우수하여 승용차 등에 널리 사용되고 있는 방식이다.

이러한 맥퍼슨 타입 현가장치는 어퍼 아암이 없으며, 그 대신 쇽업소버가 내장된 스트럿의 하단이 조향 너클을 통해 로워 아암과 일체로 연결되어 조향시 상기 조향 너클과 스트럿이 일체로 회전되는 구조를 가지고, 스트럿이 조향 너클과 일체로 회전될 수 있도록 스트럿의 상부는 차체나 섀시에 대해 스트럿 베어링을 매개로 상대 회전 가능하게 설치된다.

한편, 상기 조향 너클은 차륜을 조향하기 위한 조향장치와 연결되는 것으로서 안쪽에 장착되는 베어링을 통해 차륜에 장착되며, 조향장치로부터 전달되는 조향력이 상기 베어링과 결합된 허브를 통해 차륜으로 전달됨으로써 조향이 이루어지게 된다.

그런데, 종래의 조향 너클은 너클과 상기 베어링 사이에 유격이 존재하기 때문에 노이즈 발생 및 수분 침투의 문제점이 존재하고, 상기 수분 침투에 의한 부식이 진행됨에 따라 너클의 강도 및 강성이 저하되어 내구성이 감소되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위해, 통상 조향 너클의 내측에 베어링(3)을 장착할 때 인서트(2)를 사용하며, 조향 너클(1)의 내측에 인서트(2)를 장착한 뒤 상기 인서트(2) 내측에 베어링(3)을 장착한다(도 1 참조).

그러나, 차량 주행시 허브에 장착되어 있는 휠디스크와 함께 차륜이 회전운동을 하게 되고, 그에 따라 고속의 회전 토크가 베어링에 인가됨으로써 상기 베어링의 외주면과 조향 너클의 내주면 사이에 접촉하고 있는 인서트의 유동 및 회전을 초래하는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 조향 너클의 내주면과 인서트의 외주면 사이에 조향 너클과 인서트의 결합력을 증대할 수 있는 결착 구조를 적용함으로써 상기 인서트 내측에 장착되는 베어링에 고속의 회전 토크가 전달될 때 상기 인서트의 유동 및 회전이 초래되는 것을 방지할 수 있는 조향 너클의 인서트 결합 구조를 제공하는데 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 조향장치와 연결되는 조향 너클과 상기 조향 너클에 구비된 개구홀에 장착되는 인서트의 결합 구조로서, 상기 인서트의 외주면이 접촉하게 되는 조향 너클의 개구홀과 상기 인서트의 외주면 중 어느 한쪽에는 복수의 결합돌기가 형성되고 다른 한쪽에는 상기 결합돌기가 끼워지는 복수의 삽입홈이 형성됨으로써 상기 조향 너클과 인서트의 결합력을 증대할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 조향 너클의 인서트 결합 구조를 제공한다.

바람직하게, 상기 조향 너클은 인서트와 일체로 성형 접합되어 주조될 수 있으며, 상기 인서트의 외주면에 일체로 성형된 조향 너클의 냉각 시에 조향 너클이 수축되면서 상기 조향 너클과 인서트의 결합력을 더 증대할 수 있게 된다.

이때 상기 조향 너클과 인서트는 서로 다른 금속 재질로 이루어지며, 예를 들어 상기 조향 너클은 알루미늄 재질로 이루어지고 상기 인서트는 스틸 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 조향 너클과 인서트의 결합력을 증대하기 위한 상기 결합돌기와 삽입홈의 배열 및 연장 구조는 다양하게 구현될 수 있다.

예를 들어, 상기 복수의 결합돌기는 인서트의 외주면에 원주방향으로 배열되고 상기 복수의 삽입홈은 조향 너클의 개구홀에 원주방향으로 배열되며, 상기 각 결합돌기는 인서트의 외주면에 축선방향으로 연장 형성되고 상기 각 삽입홈은 조향 너클의 개구홀에 축선방향으로 연장 형성될 수 있다.

다른 예로, 상기 복수의 결합돌기는 조향 너클의 개구홀에 원주방향으로 배열되고 상기 복수의 삽입홈은 인서트의 외주면에 원주방향으로 배열되며, 상기 결합돌기는 조향 너클의 개구홀에 축선방향으로 연장되고 상기 삽입홈은 인서트의 외주면에 축선방향으로 연장될 수 있다.

또 다른 예로, 상기 복수의 결합돌기는 인서트의 외주면에 축선방향으로 배열되고 상기 복수의 삽입홈은 조향 너클의 개구홀에 축선방향으로 배열되며, 상기 각 결합돌기는 인서트의 외주면에 원주방향으로 연장 형성되고 상기 각 삽입홈은 조향 너클의 개구홀에 원주방향으로 연장 형성될 수 있다.

또 다른 예로, 상기 복수의 결합돌기는 조향 너클의 개구홀에 축선방향으로 배열되고 상기 복수의 삽입홈은 인서트의 외주면에 축선방향으로 배열되며, 상기 각 결합돌기는 조향 너클의 개구홀에 원주방향으로 연장 형성되고 상기 각 삽입홈은 인서트의 외주면에 원주방향으로 연장 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 조향 너클의 인서트 결합 구조에 의하면, 조향 너클의 내주면에 삽입홈(또는 결합돌기)을 형성하고 인서트의 외주면에 결합돌기(또는 삽입홈)를 형성하여 조향 너클의 내주면에 장착되는 인서트와 조향 너클 간에 결합력을 증대할 수 있으며, 상기 조향 너클과 인서트의 결합력을 증대함으로써 상기 인서트 내측에 장착되는 베어링에 고속의 회전 토크가 전달될 때 상기 인서트의 유동 및 회전이 초래되는 것을 방지할 수 있다.

아울러, 상기 인서트의 유동 및 회전이 일어나는 경우 초래되는 노이즈 발생을 근본적으로 개선할 수 있고, 인서트의 유동 및 회전 발생에 의해 인서트와 조향 너클의 강성 및 강도가 저하되는 것을 억제하여 결과적으로 내구성을 개선할 수 있는 이점이 존재한다.

도 1은 종래기술에 따른 조향 너클의 인서트 결합 구조를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조향 너클의 인서트 결합 구조를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 조향 너클의 인서트 결합 구조를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 조향 너클의 인서트 결합 구조를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 조향 너클의 인서트 결합 구조를 나타낸 도면

이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

앞서 언급한 바와 같이, 조향 너클은 차륜을 조향하기 위한 조향장치와 연결되는 것으로서 안쪽(개구홀)에 장착되는 베어링을 통해 차륜에 장착되며, 조향장치로부터 전달되는 조향력이 상기 베어링과 결합된 허브를 통해 차륜으로 전달됨으로써 조향이 이루어지게 된다.

상기 조향 너클은 베어링을 설치하기 전에 해당 위치(조향 너클의 개구홀)에 인서트(도 1의 2 참조)를 결합하는데, 상기 허브를 통해 베어링에 고속의 회전 토크가 전달될 때 상기 인서트의 유동 및 회전이 초래될 수 있다.

이에 본 발명에서는 조향 너클에 대한 인서트의 결착력을 증대할 수 있는 결합 구조를 구비하여 상기 베어링의 외주면과 조향 너클의 내주면(개구홀의 벽면) 사이에 접촉하고 있는 인서트의 유동 및 회전을 방지할 수 있도록 한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 조향 너클(100)은 개구홀(112)을 갖는 너클 바디(110)와 상기 너클 바디(110)로부터 연장되는 복수의 너클 아암(120)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 이때 상기 개구홀(112)은 베어링을 매개로 허브가 장착되는 것임을 고려하여 허브장착홀이라고도 할 수 있다.

상기 개구홀(112)은 인서트(200)의 외주면에 상응하여 대략 원통형으로 형성되며, 이러한 개구홀(112)의 벽면 즉, 상기 개구홀(112)을 구비하고 있는 너클 바디(110)의 내주면에 복수의 삽입홈(114)이 형성된다.

상기 복수의 삽입홈(114)은 너클 바디(110)의 내주면(즉, 조향 너클의 개구홀 벽면)에 원주방향으로 이격 배열되고, 각 삽입홈(114)은 너클 바디(110)의 내주면에 개구홀(112)의 축선방향으로 연장 형성된다.

그리고, 상기 개구홀(112)에 장착되는 인서트(200)는 베어링을 내장할 수 있는 파이프형 구조로 형성되며, 개구홀(112)과 동축을 갖도록 개구홀(112)에 배치된다.

도 2에 보듯이, 상기 인서트(200)는 그 외주면에 조향 너클(100)의 삽입홈(114)에 대응하여 복수의 결합돌기(202)가 형성되며, 상기 복수의 결합돌기(202)는 인서트(200)의 외주면에 원주방향으로 이격 배열되고 각각 개구홀(112)의 축선방향(또는 인서트의 축선방향)으로 연장 형성된다.

이와 같이 인서트(200)의 외주면이 접촉하게 되는 개구홀(112)의 벽면과 인서트(200)의 외주면에 각각 삽입홈(114)과 이 삽입홈(114)에 끼워지는 결합돌기(202)를 형성함으로써 조향 너클(100)과 인서트(200)의 결합력을 증대할 수 있으며, 결국 허브를 통해 차륜으로부터 베어링에 고속의 회전 토크가 전달될 때 상기 인서트(200)의 유동 및 회전이 일어나는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기한 인서트(200)는 결합돌기(202)와 삽입홈(114)의 위치를 매칭시킨 상태에서 조향 너클(100)의 개구홀(112)에 축선방향으로 압입되어 장착될 수 있으나, 상기 조향 너클(100)과 인서트(200)의 결합력을 보다 증대하기 위해 인서트(200)의 외주면에 조향 너클(100)을 일체로 주조하는 것이 바람직하다.

부연하면, 상기 조향 너클(100)은 알루미늄 재질로 성형되는 것으로서 알루미늄 용탕(melt)을 주조금형의 캐비티에 주입하여 성형할 수 있으며, 이때 상기 인서트(200)를 주조금형의 정해진 위치(조향 너클의 개구홀을 성형하기 위한 위치)에 배치한 다음 상기 주조금형의 캐비티에 용탕을 주입하여 상기 인서트(200)와 일체로 성형할 수 있다.

이와 같이 조향 너클(100)은 인서트(200)와 일체로 성형될 수 있으며, 주조금형에서 조향 너클(100)을 취출하기 전에 냉각 공정을 거침으로써 용탕 냉각에 의한 수축력이 발생하게 되고, 조향 너클(100)의 용탕 냉각 시에 조향 너클(100)이 수축됨에 따라 결합돌기(202)와 삽입홈(114) 간에 결착력이 더 증대되어 결국 조향 너클(100)과 인서트(200)의 결합력을 더 증대할 수 있게 된다.

다시 말해, 상기 조향 너클(100)은 인서트(200)와 일체로 성형 접합되어 주조될 수 있으며, 상기 인서트(200)의 외주면에 일체로 성형된 조향 너클(100)의 냉각 시에 조향 너클(100)이 수축되면서 상기 조향 너클(100)과 인서트(200)의 결합력을 더 증대할 수 있다.

이때, 상기 인서트(200)는 조향 너클(100)과 다른 재질의 금속 재료, 예를 들어 스틸 재질로 이루어지며, 이러한 인서트(200)의 내주면에는 허브를 통해 차륜측에 연결되는 베어링이 압입 장착된다.

도 2의 실시예에 따른 조향 너클(100)과 인서트(200)의 결합 구조에서는, 인서트(200)의 외주면에는 복수의 결합돌기(202)가 형성되고 상기 결합돌기(202)의 위치에 대응하여 조향 너클(100)의 개구홀(112)에는 복수의 삽입홈(114)이 형성되었으나, 도 3에 도시된 바와 같이 인서트(200a)의 외주면에 복수의 삽입홈(204a)이 형성되고 상기 삽입홈(204a)의 위치에 상응하여 조향 너클(100a)의 개구홀(112a)에 복수의 결합돌기(116a)가 형성되는 것도 가능하다.

또한, 도 2 및 도 3의 실시예에서 결합돌기(202,116a)와 삽입홈(114,204a)은 인서트(200,200a) 및 개구홀(112,112a)의 원주방향으로 배열되는 동시에 개구홀(112,112a)의 축선방향으로 연장 형성되었으나, 도 4에 나타낸 바와 같이 결합돌기(202b)는 인서트(200b)의 축선방향으로 이격 배열되는 동시에 인서트(200b)의 원주방향으로 연장 형성될 수 있고, 삽입홈(114b)은 개구홀(112b)의 축선방향으로 이격 배열되는 동시에 개구홀(112b)의 원주방향으로 연장 형성될 수 있다.

그리고, 인서트(200a,200c)의 외주면에 복수의 삽입홈(204a,204c)이 오목하게 함몰 형성되고 조향 너클(100a,100c)의 개구홀(112a,112c)에 복수의 결합돌기(116a,116c)가 볼록하게 돌출 형성되는 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이 삽입홈(204a)은 인서트(200a)의 원주방향으로 이격 배열되는 동시에 인서트(200a)의 축선방향으로 연장 형성될 수 있고 결합돌기(116a)는 개구홀(112a)의 원주방향으로 이격 배열되는 동시에 개구홀(112a)의 축선방향으로 연장 형성될 수 있으며, 또는 도 5에 나타낸 바와 같이 삽입홈(204c)이 인서트(200c)의 축선방향으로 이격 배열되는 동시에 인서트(200c)의 원주방향으로 연장 형성될 수 있고 결합돌기(116c)는 개구홀(112c)의 축선방향으로 이격 배열되는 동시에 개구홀(112c)의 원주방향으로 연장 형성될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 상기한 조향 너클(100,100a,100b,100c)과 인서트(200,200a,200b,200c)의 결합 구조들 중에 어느 하나의 실시예(도 2 내지 5 참조)를 채택함으로써, 허브를 통해 차륜으로부터 베어링에 고속의 회전 토크가 전달될 때, 조향 너클(100,100a,100b,100c)의 개구홀(112,112a,112b,112c) 벽면과 베어링의 외주면 사이에 접촉하여 구비되는 인서트(200,200a,200b,200c)의 유동 및 회전이 일어나는 것을 방지할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

100,100a,100b,100c : 조향 너클
110,110a,110b,110c : 너클 바디
112,112a,112b,112c : 개구홀
114,114b : 삽입홈
116a,116c : 결합돌기
120,120a,120b,120c : 너클 아암
200,200a,200b,200c : 인서트
202,202b : 결합돌기
204a,204c : 삽입홈

Claims (7)

1. 조향장치와 연결되는 조향 너클과 상기 조향 너클에 구비된 개구홀에 장착되는 인서트의 결합 구조로서,
   상기 인서트의 외주면이 접촉하게 되는 조향 너클의 개구홀과 상기 인서트의 외주면 중 어느 한쪽에는 복수의 결합돌기가 형성되고 다른 한쪽에는 상기 결합돌기가 끼워지는 복수의 삽입홈이 형성됨으로써 상기 조향 너클과 인서트의 결합력을 증대할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 조향 너클의 인서트 결합 구조.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 결합돌기는 인서트의 외주면에 원주방향으로 배열되고 상기 복수의 삽입홈은 조향 너클의 개구홀에 원주방향으로 배열되며, 상기 각 결합돌기는 인서트의 외주면에 축선방향으로 연장 형성되고 상기 각 삽입홈은 조향 너클의 개구홀에 축선방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 조향 너클의 인서트 결합 구조.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 결합돌기는 조향 너클의 개구홀에 원주방향으로 배열되고 상기 복수의 삽입홈은 인서트의 외주면에 원주방향으로 배열되며, 상기 결합돌기는 조향 너클의 개구홀에 축선방향으로 연장되고 상기 삽입홈은 인서트의 외주면에 축선방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 조향 너클의 인서트 결합 구조.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 결합돌기는 인서트의 외주면에 축선방향으로 배열되고 상기 복수의 삽입홈은 조향 너클의 개구홀에 축선방향으로 배열되며, 상기 각 결합돌기는 인서트의 외주면에 원주방향으로 연장 형성되고 상기 각 삽입홈은 조향 너클의 개구홀에 원주방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 조향 너클의 인서트 결합 구조.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 복수의 결합돌기는 조향 너클의 개구홀에 축선방향으로 배열되고 상기 복수의 삽입홈은 인서트의 외주면에 축선방향으로 배열되며, 상기 각 결합돌기는 조향 너클의 개구홀에 원주방향으로 연장 형성되고 상기 각 삽입홈은 인서트의 외주면에 원주방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 조향 너클의 인서트 결합 구조.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 조향 너클은 인서트와 일체로 성형 접합되어 주조되며, 상기 인서트의 외주면에 일체로 성형된 조향 너클의 냉각 시에 조향 너클이 수축되면서 상기 조향 너클과 인서트의 결합력을 더 증대할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 조향 너클의 인서트 결합 구조.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 조향 너클은 알루미늄 재질로 이루어지고 상기 인서트는 스틸 재질로 이루어지며, 상기 인서트의 내주면에 베어링이 장착되는 것을 특징으로 하는 조향 너클의 인서트 결합 구조.