KR20160041484A - 조향 기어박스 마운팅 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크로스 멤버에 조향 기어박스를 직접 체결하여 조향 기어박스 조립 비틀림을 방지하는 는 구조에 관한 것이다.
본 발명은 기계 가공을 통해 기어박스 좌면 높이 평탄화가 가능한 마운팅 어댑터와 이것이 압입되는 마운팅 파이프를 이용하여 조향 기어박스를 직체결(솔리드 마운팅)하는 새로운 구조의 기어박스 조립방식을 구현함으로써, 러버 부시 삭제에 따른 원가 절감은 물론 기어박스 하우징의 조립변형을 방지할 수 있는 조향 기어박스 마운팅 구조를 제공한다.

Description

조향 기어박스 마운팅 구조{Structure for mounting steering gear box}

본 발명은 조향 기어박스 마운팅 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 크로스 멤버에 조향 기어박스를 직접 체결하여 조향 기어박스 조립 비틀림을 방지하는 는 구조에 관한 것이다.

일반적으로 조향 장치는 자동차의 주행방향을 바꾸기 위한 장치로서, 조향 휠, 조향 기어박스, 피트먼 암, 드래그 링크, 타이로드, 조향 너클 등으로 구성되며, 이러한 조향 장치는 조작방식에 따라 기계식과 동력식(Power steering) 등으로 구분된다.

이와 같은 조향 장치는 운전자의 조작력을 조향 기어기구에 전달하는 역할의 조향 조작기구, 핸들 조작력의 방향을 바꾸어 줌과 동시에 회전력을 증대하여 조향 링크기구에 전달하는 역할의 조향 기어기구, 조향 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달함과 동시에 좌우의 앞바퀴를 일정하게 유지시켜주는 역할의 조향 링크기구로 구성된다.

여기서, 상기 조향 기어기구는 랙 기어, 피니언 기어 등을 수용하는 조향 기어박스를 포함하며, 이러한 조향 기어박스는 차체, 즉 크로스 멤버에 4점 지지구조로 설치된다.

예를 들면, 도 4에 도시한 바와 같이, 크로스 멤버(100)의 좌측과 우측에 각각 2곳씩의 기어박스 마운팅 좌면(110a,110b,110c,110d)이 형성되고, 각 기어박스 마운팅 좌면(110a,110b,110c,110d)에 기어박스 하우징(미도시)의 4곳 볼트체결부위가 세팅된 후에 각 스터드 볼트(미도시)에 의해 체결되는 구조로 설치된다.

즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 크로스 멤버(100)의 기어박스 마운팅 좌면(110a,110b,110c,110d)에 마운팅 파이프(120)가 용접구조로 설치되고, 기어박스 하우징(130)의 볼트체결부위를 관통하면서 스터드 볼트(140)가 마운팅 파이프(120)의 나사부(150)에 직접 체결되거나, 또는 러버 부시(160)를 개재한 상태로 체결되므로서, 크로스 멤버상에 조향 기어박스가 4점 지지구조로 설치될 수 있게 된다.

그러나, 아크 용접을 이용하여 조립하는 전륜 크로스 멤버는 강한 지그로 구속을 하고 조립을 하여도 열변형이 발생하는 특성 상 마운팅 스팬(좌우 536mm)이 긴 좌우 기어박스 마운팅 좌면에서 미세하지만 높이 차가 발생할 수 밖에 없다.

이러한 높이 차이 발생은 기어박스 4점 솔리드 체결 시 알루미늄 다이캐스팅 소재의 기어박스 하우징에 굽힘 및 비틀림 변형을 유발하고, 이에 따라 기어박스 하우징 내부의 랙 부시와의 마찰이 증가하여 조타 관련 성능을 저하시킨다.

이와 같은 현상은 기존 양산 차량에서 필드 크레임으로 발생하였다.

이러한 높이 단차 문제 해결을 위하여 현재의 기어박스 마운팅 구조는 좌우 일측에 2개의 러버 부시를 적용하여 높이 단차에 의한 기어박스 변형을 러버 변형으로 치환하는 구조를 적용하고 있다.

그러나, 러버 부시 적용에 따른 원가 상승이 발생하고, 또한 러버 부시가 압입되는 기어박스 하우징의 최소 두께 확보가 필요하므로 체결부 면적이 증가(직경 10mm 이상)하여 레이아웃 측면에서 불리함이 발생한다.

본 발명의 배경이 되는 기술은 미국특허 US5251932, US6149197, US4314710 등에 개시되어 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 기계 가공을 통해 기어박스 좌면 높이 평탄화가 가능한 마운팅 어댑터와 이것이 압입되는 마운팅 파이프를 이용하여 조향 기어박스를 직체결(솔리드 마운팅)하는 새로운 구조의 기어박스 조립방식을 구현함으로써, 러버 부시 삭제에 따른 원가 절감은 물론 기어박스 하우징의 조립변형을 방지할 수 있는 조향 기어박스 마운팅 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 조향 기어박스 마운팅 구조는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 조향 기어박스 마운팅 구조는 크로스 멤버에 마련한 마운팅 좌면에 기어박스 하우징을 마운팅하는 구조로서, 크로스 멤버의 마운팅 좌면에는 내측으로 마운팅 파이프를 설치하고, 상기 마운팅 좌면의 상면에는 마운팅 파이프의 상단에 결합되는 마운팅 어댑터를 설치하며, 상기 기어박스 하우징의 볼트 체결부가 마운팅 어댑터의 상면에 위치된 상태에서 볼트 체결부 및 마운팅 어댑터를 관통하는 스터드 볼트를 마운팅 파이프의 나사부에 체결시킨 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 마운팅 어댑터는 마운팅 파이프의 상단에 있는 어댑터 홈 내에 압입 고정되는 구조로 마운팅 파이프측에 결합될 수 있다.

그리고, 상기 마운팅 어댑터는 기어박스 하우징 소재와 동일한 알루미늄 소재로 이루어질 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 크로스 멤버의 각 마운팅 좌면에 설치되는 마운팅 어댑터는 상단 기계가공을 통해 각각의 마운팅 어댑터 상단의 좌우 높이를 동일 높이로 만들 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 마운팅 좌면에 설치됨과 더불어 마운팅 파이프에 결합되는 마운팅 어댑터는 좌면 높이 평탄화를 위한 기계가공 전 전착 도장처리를 실시할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 조향 기어박스 마운팅 구조는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 러버 부시를 삭제함으로써 원가를 절감할 수 있다.

기어박스 하우징과 동일한 재질로 제작되는 마운팅 어댑터의 장착 공간은 기존의 솔리드 장착 조건의 기어박스 하우징 체적과 동일 공간이므로 추가적인 재료비 중가는 없다.

다만, 기어박스 조립 전 마운팅 어댑터 상단 기계가공에 따른 가공비가 추가되나, 강도가 낮은 알루미늄 소재의 황삭 가공(Rough grinding)으로 충분하므로 가공 속도도 빠르고 가공비 증가는 미미하다.

둘째, 솔리드 마운팅 구조를 적용하면서도 기어박스 하우징의 조립 변형이 전혀 없으므로, 조타 마찰에 의한 조타력 손실 및 조타감 저하 등 상품성 저하 요인을 제거할 수 있다.

또한, 부시 마운트 적용 시 저하될 수 있는 횡방향 하중에 의한 강성 저하 가능성을 제거할 수 있으므로 전륜의 횡강성을 러버 부시 사양 대비 추가로 증가시킬 수 있다.

셋째, 러버 부시를 삭제할 수 있으므로(장착 공간이 기존의 솔리드 마운팅 기어박스와 동일) 레이아웃 측면에서 유리하다.

또한, 지금까지 크로스 멤버 좌우측 좌면의 평탄도 관리의 어려움으로 좌우측 마운트면을 평면으로만 성형하던 크로스 멤버의 형상을 자유롭게 설계할 수 있다.

본 발명에서는 기계가공을 통하여 좌우 기어박스 마운트 좌면의 평탄도를 조정할 수 있으므로 복잡한 형태의 좌면 설계도 가능하다.

이는 크로스 멤버의 형상 설계 자유도를 증대하여 레이아웃 설계를 용이하게 할 수 있다.

넷째, 마운팅 어댑터를 압입한 이후 전착도장을 실시하므로 강판 소재의 크로스 멤버 상판과 알루미늄 소재의 마운팅 어댑터 사이에 이종 재질 사용에 의한 전위차 부식 발생 가능성이 없어, 녹이 발생하지 않으므로 미관이 개선된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 기어박스 마운팅 구조에서 기어박스 하우징이 설치되는 크로스 멤버를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 기어박스 마운팅 구조에서 기어박스 하우징 조립상태를 나타내는 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 기어박스 마운팅 구조에서 기어박스 하우징 좌면 높이 평탄화 방식을 나타내는 단면도
도 4는 조향 기어박스가 마운팅되는 크로스 멤버를 나타내는 사시도
도 5는 종래 조향 기어박스의 마운팅 구조의 여러 예를 나타내는 단면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 기어박스 마운팅 구조에서 기어박스 하우징이 설치되는 크로스 멤버를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 기어박스 마운팅 구조에서 기어박스 하우징 조립상태를 나타내는 단면도이다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 조향 기어박스 마운팅 구조는 마운팅 어댑터를 적용함과 더불어 기어박스 좌면 높이 평탄화 구조를 적용하여, 높이 단차 문제를 해결할 수 있고 원가를 절감할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위하여, 크로스 멤버(10)에는 좌측과 우측에 각 2곳씩 총 4곳의 마운팅 좌면(11)이 형성되며, 이렇게 형성되는 각 마운팅 좌면(11)을 이용하여 기어박스 하우징(13)이 체결구조로 설치될 수 있게 된다.

이러한 마운팅 좌면(11)에는 홀 내측으로 마운팅 파이프(12)가 아크 용접 구조로 수직 설치된다.

이때, 상기 마운팅 파이프(12)의 상단면에는 어댑터 홈(18)이 형성되어 있어서, 이곳을 이용하여 마운팅 어댑터(16)가 결합될 수 있게 되고, 마운팅 파이프(12)의 내주면은 스터드 볼트(14)의 체결을 위한 나사부(15)로 이루어질 수 있게 된다.

특히, 기어박스 하우징(13)의 볼트 체결부(17)가 놓여지는 자리인 마운팅 좌면(11)에는 마운팅 어댑터(16)가 설치된다.

이때의 마운팅 어댑터(16)는 원형의 보스부(16a)와 보스부 상단에 형성되는 플랜지부(16b)의 일체형 구조로 이루어지게 된다.

여기서, 상기 마운팅 어댑터(16)는 알루미늄 소재로 되어 있는 기어박스 하우징(13)과 동일한 알루미늄 소재로 이루어질 수 있게 된다.

이러한 마운팅 어댑터(16)는 마운팅 파이프(12)의 상단에 결합되는 구조로 설치된다.

예를 들면, 상기 마운팅 어댑터(16)는 보스부(16a)를 이용하여 마운팅 파이프(12)의 상단면에 형성되어 있는 어댑터 홈(18) 내에 압입 고정되는 구조로 설치되고, 이렇게 설치되는 마운팅 어댑터(16)의 플랜지부(16b)는 마운팅 좌면(11)에 밀착되는 구조로 놓여지게 된다.

이렇게 크로스 멤버(10)의 마운팅 좌면(11)에 마운팅 어댑터(16)와 마운팅 파이프(12)가 설치된 상태에서 전착 도장처리가 실시될 수 있게 된다.

즉, 상기 마운팅 어댑터(16)의 압입 고정 후에 마운팅 어댑터(16)에 대한 후술하는 평탄화 가공이 실시되기 전, 마운팅 어댑터(16)를 포함하는 크로스 멤버(10) 전체에 대한 전착 도장처리가 실시된다.

이는 강판 소재의 크로스 멤버와 알루미늄 소재의 마운팅 어댑터 사이에 이종 재질 사용에 의한 전위차 부식 발생 가능성을 없애기 위함이다.

한편, 기어박스 마운팅 좌면(11)의 좌우 긴 스팬으로 인한 높이 단차를 해소하기 위해 기어박스 좌면 높이 평탄화 작업이 실시될 수 있게 된다.

이를 위하여, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 크로스 멤버(10)의 각각의 마운팅 좌면(11)에 설치되는 각 마운팅 어댑터(16) 상단의 좌우 높이가 동일하도록 마운팅 어댑터(16)에 대한 상단 기계가공이 실시될 수 있게 된다.

예를 들면, 전착 도장을 실시한 후, 크로스 멤버(10)를 지그(미도시)에 고정한 상태에서 4개의 마운팅 어댑터(16) 상단을 좌우 높이가 동일하도록 적정 깊이의 기계가공, 즉 밀링머신(19)을 이용한 기계가공을 실시하여, 기어박스 좌면의 좌우 높이를 동일하게 만든다.

이렇게 기계가공이 완료된 크로스 멤버(10)의 기어박스 마운팅 높이는 좌우에 오차가 전혀 없으므로 기어박스를 직체결할 때 비틀림, 굽힘 등에 의한 변형이 전혀 발생하지 않게 된다.

실질적으로 기어박스 하우징(13)을 마운팅하기 위하여, 기계가공을 통한 각 마운팅 어댑터(16)의 상단 높이를 평탄화한 상태에서 기어박스 하우징(13)의 불트 체결부(17)는 마운팅 어댑터(16)의 상면에 놓여지게 된다.

그리고, 상기 볼트 체결부(17)와 마운팅 어댑터(16)를 스터드 볼트(14)가 차례로 관통함과 더불어 이때의 스터드 볼트(14)가 마운팅 파이프(12)의 나사부(15)에 체결되므로서, 스터드 볼트 체결구조에 의한 기어박스 하우징의 설치가 완료된다.

이와 같이, 본 발명에서는 마운팅 어댑터와 이를 압입할 수 있도록 가공된 마운팅 파이프를 채택하고, 또 마운팅 어댑터는 기어박스 조립 전 기계가공으로 좌우 높이 단차를 개선하는 구조를 적용함으로써, 원가 및 패키지 측면에서 불리한 기어박스와 크로스 멤버의 러버 마운팅 체결 방법을 기어박스 일부 구조물을 통합한 솔리드 체결방법으로 개선할 수 있고, 따라서 원가 절감, 조향계 횡강성 증가, 조타감 저하 방지, 레이아웃 개선의 이점이 있다.

10 : 크로스 멤버
11 : 마운팅 좌면
12 : 마운팅 파이프
13 : 기어박스 하우징
14 : 스터드 볼트
15 : 나사부
16 : 마운팅 어댑터
16a : 보스부
16b : 플랜지부
17 : 볼트 체결부
18 : 어댑터 홈
19 : 밀링머신

Claims (5)

1. 크로스 멤버(10)에 마련한 마운팅 좌면(11)에 기어박스 하우징(13)을 마운팅하는 구조에서,
   상기 크로스 멤버(10)의 마운팅 좌면(11)에는 내측으로 마운팅 파이프(12)가 설치되고, 상기 마운팅 좌면(11)의 상면에는 마운팅 파이프(12)의 상단에 결합되는 마운팅 어댑터(16)가 설치되며, 상기 기어박스 하우징(13)의 볼트 체결부(17)가 마운팅 어댑터(16)의 상면에 위치된 상태에서 볼트 체결부(17) 및 마운팅 어댑터(16)를 관통하는 스터드 볼트(14)가 마운팅 파이프(12)의 나사부(15)에 체결되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조향 기어박스 마운팅 구조.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 마운팅 어댑터(16)는 마운팅 파이프(12)의 상단에 있는 어댑터 홈(18) 내에 압입 고정되는 구조로 마운팅 파이프측에 결합되는 것을 특징으로 하는 조향 기어박스 마운팅 구조.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 마운팅 어댑터(16)는 기어박스 하우징 소재와 동일한 알루미늄 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조향 기어박스 마운팅 구조.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 크로스 멤버(10)의 각 마운팅 좌면(11)에 설치되는 마운팅 어댑터(16)는 상단 기계가공을 통해 각각의 마운팅 어댑터 상단의 좌우 높이가 동일하도록 된 것을 특징으로 하는 조향 기어박스 마운팅 구조.
   
5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
   상기 마운팅 좌면(11)에 설치됨과 더불어 마운팅 파이프(12)에 결합되는 마운팅 어댑터(16)는 좌면 높이 평탄화를 위한 기계가공 전 전착 도장처리가 되는 것을 특징으로 하는 조향 기어박스 마운팅 구조.

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