KR20190083939A - 차량용 스티어링 기어박스 - Google Patents

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Abstract

차량용 스티어링 기어박스에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 차량용 스티어링 기어박스는: 회전 운동하는 피니언 샤프트; 피니언 샤프트의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 랙바; 및 피니언 샤프트에 결합되는 샤크핀을 포함하고, 샤크핀은, 중공형으로 형성되고, 피니언 샤프트가 장착되는 샤크핀 몸체부; 및 샤프핀 몸체부의 내측면에 오목하게 형성되는 살두께 축소부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 스티어링 기어박스{STEERING GEAR BOX FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 스티어링 기어박스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스티어링 기어용 피니언 샤프트에 결합되는 샤크핀의 웰드 라인부에서 발생되는 파손을 방지하는 차량용 스티어링 기어박스에 관한 것이다.
스티어링 기어박스(steering gear box)는 운전자의 조향력(회전 운동)을 피니언 샤프트를 통해 랙바의 직선 운동으로 변경시켜 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 조향할 수 있게 하는 장치이다.
스티어링 기어박스의 피니언 샤프트 상단에는 샤크핀이 장착된다. 샤크핀은 피니언 샤프트 상단에 조립되어 유니버셜 조인트 결합시 유니버셜 조인트 결합 위치를 결정한다. 또한 샤크핀은 조립방향성 가이드 팁을 통해 유조인트 오조립(끝까지 밀어넣어 완전체결하지 못하는 경우)시 발생하는 유조인트 빠짐을 방지한다.
샤크핀은 피니언 샤프트와 조립 후 유니버셜 조인트와 체결되며, 유니버셜 조인트가 피니언 샤프트에 완전히 조립되기 전까지는 샤크핀이 회전되어서는 안된다. 그래서 샤크핀은 피니언 샤프트에 압입 결합된다. 이때 피니언 샤프트에 압입 샤크핀에 파손 현상이 발생된다. 피니언 샤프트가 작게 압입되면 샤크핀에 회전이 발생되고, 샤크핀의 회전 방지를 위해 샤크핀 압입량을 증가시키면 샤크핀이 파손되는 문제점이 발생된다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1282450호(2013.06.28 등록, 발명의 명칭: 자동차용 스티어링 기어박스의 센터 고정구조)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 스티어링 기어용 피니언 샤프트에 결합되는 샤크핀의 웰드 라인부에서 발생되는 파손을 방지하는 차량용 스티어링 기어박스를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 스티어링 기어박스는: 회전 운동하는 피니언 샤프트; 상기 피니언 샤프트의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 랙바; 및 상기 피니언 샤프트에 결합되는 샤크핀을 포함하고, 상기 샤크핀은, 중공형으로 형성되고, 상기 피니언 샤프트가 장착되는 샤크핀 몸체부; 및 상기 샤프핀 몸체부의 내측면에 오목하게 형성되는 살두께 축소부를 포함한다.
본 발명에서 상기 살두께 축소부는, 상기 샤크핀 몸체부에 대칭되게 복수개가 형성된다.
본 발명에서 상기 살두께 축소부는 서로 마주보게 상기 사크핀 몸체부에 배치된다.
본 발명에서 상기 샤크핀 몸체부와 상기 살두께 축소부는 사출 성형으로 형성되고, 사출시 상기 샤크핀 몸체부의 일측에 웰드라인부가 돌출 형성되며, 상기 살두께 축소부는 상기 웰드라인부와 이격 배치되게 성형된다.
본 발명에서 상기 웰드라인부가 상기 살두께 축소부와 이루는 각도는, 상기 월드라인부가 다른 상기 살두께 축소부와 이루는 각도와 동일하게 이루어진다.
본 발명에서 상기 샤크핀 몸체부는 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 차량용 스티어링 기어박스는 샤크핀이 두께가 축소되는 살두께 축소부를 포함하여 이루어져, 살두께 축소부로 피니언 샤프트의 응력이 분산되어 샤크핀의 파손이 방지될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 샤크핀이 피니언 샤프트에 결합되는 공정에서 불량품 발생이 감소되어 생산성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스티어링 기어박스를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스티어링 기어박스에서 샤크핀을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스티어링 기어박스에서 샤크핀을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스티어링 기어박스에서 샤크핀에 피니언 샤프트 압입시 샤크핀의 변형을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 스티어링 기어박스의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 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 스티어링 기어박스를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스티어링 기어박스에서 샤크핀을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스티어링 기어박스에서 샤크핀을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스티어링 기어박스에서 샤크핀에 피니언 샤프트 압입시 샤크핀의 변형을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스티어링 기어박스는 피니언 샤프트(200), 랙바(400), 샤크핀(100)을 포함한다. 피니언 샤프트(200)는 차량의 스티어링 휠(미도시)에 장착되고, 스티어링 휠의 회전에 따라 회전 운동한다.
랙바(400)는 피니언 샤프트(200)에 결합되고, 피니언 샤프트(200)의 회전운 동을 직선 운동으로 전환한다. 랙바(400)의 양측 단부에는 타이 로드(300)가 장착된다. 타이 로드(300)는 랙바(400)의 직선 운동에 연동되어 조향륜(미도시)에 전달하여 조향륜을 조향한다.
샤크핀(100)은 피니언 샤프트(200)의 단부(도 1 기준 상단부)에 결합된다. 샤크핀(100)은 피니언 샤프트(200)의 단부에 결합되고, 샤크핀(100)의 외측면에 유니버셜 조인트(미도시)가 결합된다. 즉, 샤크핀(100)은 유니버셜 조인트의 조립 위치를 결정한다. 유니버셜 조인트는 스티어링 휠에 연결되어, 스티어링 휠의 회전 운동을 피니언 샤프트(100)에 전달한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 샤크핀(100)은 플라스틱(수지) 등의 고분자 물질을 용융하여 사출 성형하는 것으로, 샤크핀 몸체부(10)와, 살두께 축소부(20)를 포함한다.
샤크핀 몸체부(10)는 중공형으로 형성되고, 피니언 샤프트(200)의 상단부가 장착된다. 샤크핀 몸체부(10)은 피니언 샤프트(200)에 압입 결합되는 것으로, 샤크핀 몸체부(10)의 내경은 결합되는 피니언 샤프트(200)의 상단부의 외경보다 작거나 같게 형성된다.
살두께 축소부(20)는 샤크핀 몸체부(10)의 내측면에 샤크핀 몸체부(10)의 내측면에서 외측면을 향해 오목하게 형성된다. 살두께 축소부(20)의 두께(A)는 살두께 축소부(20)가 형성되지 않은 샤크핀 몸체부(10)의 두께(B)가 얇게 형성된다.
살두께 축소부(20)는 샤크핀 몸체부(10)에 대칭되게 복수개가 형성된다. 살두께 축소부(20)는 서로 마주보게 사크핀 몸체부(10)에 배치된다. 도 3에서 살두께 축소부(20)는 샤크핀 몸체부(10)에서 좌우 대칭되게 2개가 형성되는 예가 도시되어 있다. 살두께 축소부(20)는 서로 마주보게 대칭으로 형성되고, 피니언 샤프트(200)와의 결합시 응력시 한부분에 집중되지 않고, 균등하게 분산될 수 있다.
샤크핀 몸체부(10)는 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어져, 피니언 샤프트(200)가 샤크핀 몸체부(10)의 내측면에 압입 결합될 수 있다.
샤크핀 몸체부(10)와 살두께 축소부(20)는 사출 성형되어 형성된다. 고분자 물질로 사출시, 중공형의 샤크핀 몸체부(10)의 일측(도 3 기준 상측)에는 용융된 고분자 물질의 흐름이 만나 웰드라인부(30)가 돌출 형성된다. 웰드라인부(30)는 피니언 샤프트(200)와 샤크핀 몸체부(10)의 압입 결합시 내부 응력이 취약하여 파손될 수 있다. 즉, 샤크핀 몸체부(10)은 웰드라인부(30)가 형성된 위치에서 파손될 수 있다.
살두께 축소부(20)는 사출 성형시, 웰드라인부(30)와 이격 배치되게 샤크핀 몸체부(10)에 성형된다. 즉, 살두께 축소부(20)는 내부 응력이 취약한 웰드라인부(30)와 이격 배치되어, 샤크핀 몸체부(10)에 압입 결합되는 피니언 샤프트(200)에 대해 살두께 축소부(20)를 통해 월드라인부(30)로 응력이 집중되지 않고, 응력이 분산되게 한다.
웰드라인부(30)가 살두께 축소부(20)와 이루는 각도는, 월드라인부(30)가 인접한 다른 살두께 축소부(20)와 이루는 각도와 동일하게 이루어진다. 따라서 샤크핀 몸체부(10)에 압입 결합되는 피니언 샤프트(200)에 대해 월드라인부(30)로 응력이 집중되지 않고, 동일하게 살두께 축소부(20)를 통해 응력이 분산된다.
도 4를 참조하면, 샤크핀 몸체부(10)에 피니언 샤프트(200)가 압입 결합되는 것을 나타낸다. 피니언 샤프트(200)가 샤크핀 몸체부(10)에 압입 결합되면, 살두께 축소부(20)에서 피니언 샤프트(200)의 미압입 구간이 발생된다. 피니언 샤프트(200)는 탄성 변형되면서 피니언 샤프트(200)의 양측면에 벌어지는 응력 가압부(210)가 살두께 축소부(20)를 가압하게 유도되어, 웰드라인부(30)로 응력이 집중되는 것이 방지되므로, 샤크핀 몸체부(10)의 파손이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 차량용 스티어링 기어박스는 샤크핀(100)이 두께가 축소되는 살두께 축소부(20)를 포함하여 이루어져, 살두께 축소부(20)로 피니언 샤프트(200)의 응력이 분산되어 샤크핀(10)의 파손이 방지될 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 샤크핀(10)이 피니언 샤프트(200)에 결합되는 공정에서 불량품 발생이 감소되어 생산성이 향상될 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 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 샤크핀 몸체부 20: 살두께 축소부
30: 웰드라인부 100: 샤크핀
200: 피니언 샤프트 210: 응력 가압부
300: 타이 로드 400: 랙바

Claims (6)

  1. 회전 운동하는 피니언 샤프트;
    상기 피니언 샤프트의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하는 랙바; 및
    상기 피니언 샤프트에 결합되는 샤크핀을 포함하고,
    상기 샤크핀은,
    중공형으로 형성되고, 상기 피니언 샤프트가 장착되는 샤크핀 몸체부; 및
    상기 샤프핀 몸체부의 내측면에 오목하게 형성되는 살두께 축소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 기어박스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 살두께 축소부는, 상기 샤크핀 몸체부에 대칭되게 복수개가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 기어박스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 살두께 축소부는 서로 마주보게 상기 사크핀 몸체부에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 기어박스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 샤크핀 몸체부와 상기 살두께 축소부는 사출 성형으로 형성되고, 사출시 상기 샤크핀 몸체부의 일측에 웰드라인부가 돌출 형성되며,
    상기 살두께 축소부는 상기 웰드라인부와 이격 배치되게 성형되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 기어박스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 웰드라인부가 상기 살두께 축소부와 이루는 각도는,
    상기 월드라인부가 다른 상기 살두께 축소부와 이루는 각도와 동일하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 기어박스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 샤크핀 몸체부는 탄성 변형 가능한 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 기어박스.
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