KR102210686B1 - 차량용 조향장치 - Google Patents

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KR102210686B1
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Abstract

차량용 조향장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 차량용 조향장치는, 스티어링휠에 연동하여 회전되는 피니언기어와, 피니언기어에 맞물려 회전되는 랙바가 수용되고, 서브 프레임에 결합되는 랙하우징을 포함하고, 랙하우징은, 랙바가 수용되고, 서브 프레임에 고정되는 한 쌍의 마운팅부재와, 랙바가 수용되고 양단부가 한 쌍의 마운팅부재에 각각 결합되며, 비금속 재질을 포함하여 이루어지는 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 조향장치{STEERING APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 랙하우징의 중량을 절감하고, 진동 및 소음을 줄일 수 있으며, 조립성을 향상시킬 수 있는 차량용 조향장치에 관한 것이다.
스티어링휠을 통한 차량의 조향(操向)력은 랙-피니언 구조로 이루어진 조향 장치를 거쳐 차륜으로 전달되어 차륜을 회전시킨다. 특히, 전동식 차량용 조향장치는 모터부를 통해 조향력을 보조함으로써, 운전자가 보다 쉽게 스티어링휠을 조작할 수 있게 한다.
일반적으로 차량용 조향장치에서 랙하우징은 금속재질을 포함하여 이루어지며, 대략 원통 형상으로 일체로서 형성되므로, 무겁고, 크기 및 동심도 등의 치수를 관리하기 어렵다. 또한 일반적인 랙하우징은 서브 프레임에 장착 시, 서브 프레임의 공차 산포 등을 원인으로 하는 휨이 발생되어, 조향마찰의 증대, 소음 및 진동이 발생되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0040104호(2013.04.23 공개, 발명의 명칭: 차량용 조향 장치의 랙부시)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 중량을 절감할 수 있고, 서브 프레임과의 조립이 용이하며, 장착 후 조향마찰, 소음 및 진동을 줄일 수 있는 차량용 조향장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 차량용 조향장치는: 스티어링휠에 연동하여 회전되는 피니언기어; 및 상기 피니언기어에 맞물려 회전되는 랙바가 수용되고, 서브 프레임에 결합되는 랙하우징;을 포함하고, 상기 랙하우징은, 상기 랙바가 수용되고, 상기 서브 프레임에 고정되는 한 쌍의 마운팅부재; 및 양단부가 한 쌍의 상기 마운팅부재에 각각 결합되며, 비금속 재질을 포함하여 이루어지는 연결부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 연결부재는, 탄성 재질을 포함하여 이루어지며 내측에 상기 랙바가 수용되는 탄성부; 및 상기 탄성부를 상기 마운팅부재에 결합시키는 결합부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 탄성부는, 벨로우즈 형상으로 형성되는 탄성부바디; 및 상기 탄성부바디의 단부에서 연장 형성되며, 상기 마운팅부재가 내측으로 삽입 결합되는 마운팅삽입부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 결합부는, 상기 마운팅삽입부를 둘러싸는 형상으로 형성되는 결합바디; 및 상기 결합바디의 양단부를 결합시켜, 상기 결합바디가 상기 마운팅바디부를 상기 마운팅부재에 가압 고정시키도록 구비되는 결합체결부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 랙하우징은, 양단부가 상기 마운팅부재에 결합되어 상기 마운팅부재 사이의 유동을 제한하는 보강부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 보강부재는, 양단부가, 상기 마운팅부재의 단부에 오목하게 형성되는 보강부결합홈부에 끼워지는 복수 개의 보강핀; 및 내측으로 상기 랙바가 수용되고, 복수 개의 상기 보강핀을 연결하는 연결핀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 보강핀은 상기 랙바를 둘러싸는 원주 방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 보강핀과 상기 연결핀은 일체로서 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 조향장치는 랙하우징이 비금속 재질을 포함하여 이루어지는 연결부재를 구비하므로, 랙하우징에 작용하는 진동을 흡수하고, 랙하우징을 서브 프레임에 결합하는 조립성을 향상시키며, 중량을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 연결부재가 간단한 조작을 통하여 마운팅부재에 결합되므로, 조립성이 양호하고, 부품의 관리 및 교체가 용이하다.
또한, 본 발명은 복수 개의 마운팅부재를 메시(Mesh)형상의 보강부재로 연결하므로 중량을 절감함과 동시에 충분한 강성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 'A' 부분을 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 2의 'B-B' 단면을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2의 'C-C' 단면을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 조향장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 'A' 부분을 확대한 도면이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 있어서 차량용 조향장치(1)는 피니언기어(100) 및 랙하우징(300)을 포함한다.
피니언기어(100)는 스티어링휠(미도시)에 연동하여 회전되어 랙하우징(300)에 수용된 랙바(10)(도 4 및 5 참조)를 좌우 방향(도 1 기준)으로 이동시킨다. 랙바(10)의 양단에는 타이로드앤드(20)가 결합된다. 타이로드앤드(20)는 랙바(10)와 차륜(미도시)을 연결하여, 랙바(10)의 이동에 따라 차륜이 회전되도록 함으로써, 차량의 조향을 가능하게 한다.
본 실시예에서 차량용 조향장치(1)는 피니언기어(100)의 조작력을 보조하기 위하여 모터부(미도시)가 더 구비될 수 있다. 모터부는 랙하우징(300)에 볼팅, 용접 등의 방식으로 결합되며, 외부에서 인가되는 전력을 회전력으로 변환시켜, 랙바(10)를 이동시킨다.
랙하우징(300)에는 피니언기어(100)에 맞물려 회전되는 랙바(10)가 내측으로 수용되고, 차량의 서브 프레임(미도시)에 결합된다. 본 실시예에서 랙하우징(300)은 마운팅부재(310) 및 연결부재(330)를 포함한다.
마운팅부재(310)는 한 쌍이 이격되게 구비되어, 각각의 내측에 상기 랙바(10)가 수용되고 서브 프레임에 고정된다. 본 실시예에서 마운팅부재(310)는 랙바수용부(311) 및 마운팅부(315)를 포함한다. 랙바수용부(311)는 대략 링 형상으로 형성되어 내측으로 랙바(10)가 수용되며, 한 쌍이 구비되어 상호 이격되게 위치한다.
마운팅부(315)는 랙바수용부(311)에 결합되며, 볼트로 예시되는 체결부재(미도시)에 의하여 서브 프레임에 결합된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이고, 도 4는 도 2의 'B-B' 단면을 나타내는 도면이며, 도 5는 도 2의 'C-C' 단면을 나타내는 도면이다.
도 3 내지 5를 참조하면, 연결부재(330)는 내측에 랙바(10)가 수용되고 양단부가 한 쌍의 마운팅부재(310), 특히 랙바수용부(311)에 각각 결합되며, 비금속 재질을 포함하여 이루어진다. 본 실시예에서 연결부재(330)는 탄성부(331) 및 결합부(335)를 포함한다.
탄성부(331)는 비금속재질, 특히 합성수지, 고무 등의 탄성 재질을 포함하여 이루어지며, 내측에 랙바(10)가 수용된다. 본 실시예에서 탄성부(331)는 탄성부바디(332) 및 마운팅삽입부(333)를 포함한다.
본 실시예에서 탄성부(331)는 철, 또는 비철금속 대비 밀도가 낮은 재질을 포함하여 이루어지므로 철 또는 비철금속을 적용한 경우 대비 중량을 절감할 수 있고, 마운팅부(315)를 서브 프레임에 결합할 때, 결합 위치의 편차를 흡수하여 마운팅부(315) 또는 랙바(10)가 파손되는 것을 방지한다.
탄성부바디(332)는 벨로우즈 형상으로 형성되어, 한 쌍의 마운팅부(315) 사이에 변위가 발생될 때 변형되어, 충격 및 진동을 흡수한다. 본 실시예에서 탄성부바디(332)는 내측에 랙바(10)가 수용되는 대략 원통 형상으로 형성되며, 합성수지 등의 고분자화합물인 탄성재질을 포함하여 이루어진다.
마운팅삽입부(333)는 탄성부바디(332)의 단부에서 연장 형성되며, 마운팅부재(310)가 내측으로 삽입 결합된다. 본 실시예에서 마운팅삽입부(333)는 대략 원통 형상으로 형성되며, 마운팅부재(310)가 내측으로 끼움 결합된다.
결합부(335)는 탄성부(331)의 단부를 마운팅부재(310)에 탈착 가능하게 결합시킨다. 본 실시예에서 결합부(335)는 결합바디(336) 및 결합체결부(338)를 포함한다.
결합바디(336)는 금속 재질을 포함하여 이루어지며, 납작한 띠 형상으로 형성되어, 마운팅부재(310)가 내측으로 삽입된 마운팅삽입부(333)를 둘러싼다.
결합체결부(338)는 결합바디(336)의 양단부를 결합시켜, 결합바디(336)가 마운팅삽입부(333)를 마운팅부재(310)에 가압 고정시키도록 구비된다, 본 실시예에서 결합체결부(338)는 한 쌍의 결합볼트(338a)와 결합너트(338b)를 포함한다.
결합볼트(338a)는 결합바디(336)의 양 단부를 관통하여 연결하며, 결합너트(338b)는 결합바디(336)의 양 단부를 관통한 결합볼트(338a)와 나사 결합된다. 이로써, 본 실시예에서 결합체결부(338)는 결합볼트(338a)와 결합너트(338b)의 체결 정도를 조절하여, 결합바디(336)가 마운팅삽입부(333)를 마운팅부재(310)에 가압하는 정도를 조절한다.
본 실시예에서 마운팅부재(310) 사이의 거리는 차량의 진동 등에 의하여 멀어지거나 가까워질 수 있다. 이러한 경우 본 실시예에서 차량용 조향장치(1)는 결합체결부(338) 또는 마운팅삽입부(333)가 마운팅부재(310)에서 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 마운팅부재(310)에 외주면을 따라 오목하게 형성되는 결합홈부(312)가 구비된다.
본 실시예에서 결합부(335)는 마운팅삽입부(333)를 결합홈부(312)로 가압하여, 차량의 진동 등에 따라 마운팅부재(310)에서 마운팅삽입부(333) 또는 결합부(335)가 이탈되는 것을 방지한다.
본 실시예에서 랙하우징(300)은 보강부재(350)를 더 포함한다. 보강부재(350)는 양단부가 마운팅부재(310)에 결합되어, 마운팅부재(310) 사이의 유동을 제한한다. 본 실시예에서 보강부재(350)는 보강핀(351) 및 연결핀(353)을 포함한다.
보강핀(351)은 복수 개가 구비되며, 각각의 양단부가 마운팅부재(310)의 단부에 오목하게 형성되는 보강부결합홈부(313)에 끼워진다. 본 실시예에서 보강핀(351)은 랙바(10)를 둘러싸는 원주 방향으로 배열되어 마운팅부재(310) 사이의 힘을 균등하게 분산시키고, 마운팅부재(310) 사이의 거리 유지, 연결부재(330)의 처짐 등을 방지한다.
연결핀(353)은 내측으로 랙바(10)가 수용되는 링 형상으로 형성되고, 랙바(10)를 중심축으로 하는 원주상에 배열된 복수 개의 보강핀(351)을 연결한다. 본 실시예에서 보강핀(351)과 연결핀(353)은 일체로서 형성되어, 조립성 및 내구성을 향상시킨다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 조향장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 조향장치의 구성을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 6 및 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에서 차량용 조향장치(2)는 연결부재(330a)가 복수 개의 탄성부(331a)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에서 탄성부(331a)는 랙하우징(300a)의 길이 방향으로 복수 개 구비되며, 탄성부(331a) 사이에는 대략 원통 형상으로 형성되며, 금속 재질을 포함하여 이루어지는 연결하우징(370)이 구비되어, 연결부재(330a)의 강성을 보강한다.
본 발명의 다른 실시예에서 탄성부(331a)의 개수, 크기 및 형상은 랙하우징(300a)의 길이, 랙바(10) 등의 사양에 따라 달라질 수 있으며, 복수 개의 탄성부(331a)의 내측에는 보강부재(350a)가 구비되어, 랙바수용부(311) 또는 연결하우징(370)에 결합된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명하면 다음과 같다.
마운팅부재(310)를 서브 프레임에 결합하기 전, 랙하우징(300)을 조립한다. 랙하우징(300)을 결합하기 위하여 우선, 보강부재(350), 구체적으로 보강핀(351)의 일단부를 마운팅부재(310)에 오목하게 형성된 보강부결합홈부(313)에 끼움 결합한다.
이 때, 보강핀(351)이 보강부결합홈부(313)에서 이탈되는 것을 방지하기 위하여 용접, 강제 압입 등의 결합 방식이 적용될 수 있다.
보강부재(350)가 마운팅부재(310)에 결합되면, 탄성부(331)의 내측으로 보강부재(350)가 진입되도록, 탄성부(331)를 이동시킨다. 탄성부(331)는 마운팅삽입부(333)가 랙바수용부(311)에 형성된 보강부결합홈부(313)를 둘러쌀 때까지 이동시킨 후, 결합부(335)를 이용하여 탄성부(331)를 랙바수용부(311)에 견고하게 결합시킨다.
탄성부(331)를 랙바수용부(311)에 결합하는 정도, 즉 결합력은 결합볼트(338a)와 결합너트(338b)의 체결력을 조정하여 조절할 수 있다.
탄성부(331)의 일단부가 결합되면, 랙바수용부(311), 보강부재(350) 및 탄성부(331)의 내측으로 랙바(10)를 진입시킨 후, 보강부재(350) 및 연결부재(330)의 타단부를 상술한 방법과 마찬가지 방법으로 마운팅부재(310)에 결합시킨다.
랙하우징(300)의 조립이 완료되면, 체결부재를 이용하여 랙하우징(300)을 서브 프레임에 결합한다.
본 실시예에서 차량용 조향장치(1)는 랙하우징(300)이 비금속 재질을 포함하여 이루어지는 연결부재(330)를 구비하므로, 랙하우징(300)에 작용하는 진동을 흡수하고, 랙하우징(300)을 서브 프레임에 결합하는 조립성을 향상시키며, 중량을 절감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 차량용 조향장치(1)는 연결부재(330)가 간단한 조작을 통하여 마운팅부재(310)에 결합되므로, 조립성이 양호하고, 부품의 관리 및 교체가 용이하다.
또한, 본 실시예에서 차량용 조향장치(1)는 복수 개의 마운팅부재(310)를 메시형상의 보강부재(350)로 연결하므로 중량을 절감함과 동시에 충분한 강성을 확보할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1: 차량용 조향장치 10: 랙바
20: 타이로드앤드 100: 피니언기어
300: 랙하우징 310: 마운팅부재
311: 랙바수용부 312: 결합홈부
313: 보강부결합홈부 315: 마운팅부
330: 연결부재 331: 탄성부
332: 탄성부바디 333: 마운팅삽입부
335: 결합부 336: 결합바디
338: 결합체결부 338a: 결합볼트
338b: 결합너트 350: 보강부재
351: 보강핀 353: 연결핀
370: 연결하우징

Claims (8)

  1. 스티어링휠에 연동하여 회전되는 피니언기어; 및
    상기 피니언기어에 맞물려 회전되는 랙바가 수용되고, 서브 프레임에 결합되는 랙하우징;을 포함하고,
    상기 랙하우징은,
    상기 랙바가 수용되고, 상기 서브 프레임에 고정되는 한 쌍의 마운팅부재; 및
    양단부가 한 쌍의 상기 마운팅부재에 각각 결합되며, 비금속 재질을 포함하여 이루어지는 연결부재;를 포함하고,
    상기 랙하우징은,
    양단부가 상기 마운팅부재에 결합되어 상기 마운팅부재 사이의 유동을 제한하는 보강부재;를 더 포함하고,
    상기 보강부재는,
    양단부가, 상기 마운팅부재의 단부에 오목하게 형성되는 보강부결합홈부에 끼워지는 복수 개의 보강핀; 및
    내측으로 상기 랙바가 수용되고, 복수 개의 상기 보강핀을 연결하는 연결핀;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 연결부재는,
    탄성 재질을 포함하여 이루어지며 내측에 상기 랙바가 수용되는 탄성부; 및
    상기 탄성부를 상기 마운팅부재에 결합시키는 결합부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 탄성부는,
    벨로우즈 형상으로 형성되는 탄성부바디; 및
    상기 탄성부바디의 단부에서 연장 형성되며, 상기 마운팅부재가 내측으로 삽입 결합되는 마운팅삽입부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 결합부는,
    상기 마운팅삽입부를 둘러싸는 형상으로 형성되는 결합바디; 및
    상기 결합바디의 양단부를 결합시켜, 상기 결합바디가 상기 마운팅삽입부를 상기 마운팅부재에 가압 고정시키도록 구비되는 결합체결부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 보강핀은 상기 랙바를 둘러싸는 원주 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 보강핀과 상기 연결핀은 일체로서 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치.
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