KR100192309B1 - 에어백장착용 스티어링 샤프트의 어퍼 브라켓 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 에어백 장착용 스티어링 샤프트의 어퍼 컬럼 지지 브라켓에 관한 것이다. 본 발명에 따른 어퍼 브라켓(20)은 축방향 하방으로 직경이 증가하도록 형성된 아웃터 브라켓(21)과 어퍼 컬럼(30)의 측면에서부터 하방으로 연장 형성되어 아웃터 브라켓(21)내부에 감합되어 슬라이드 가능하게 설치되는 인너 브라켓(31), 상기 인너브라켓(31)의 저면에 고정되어 아웃터 브라켓(21)의 저면에 형성된 가이드홈(22)에 장착되는 가이드(33)로 구성된다.

이에따라, 차량충돌시 어퍼 컬럼(30)의 하강에 따라 가이드(33)에 의해 어퍼 컬럼(30)이 하방으로 변위되어 에어백 발출에 의한 스티어링 샤프트의 팝업현상이 보정되어, 스티어링 샤프트의 팝업에 따른 인체의 상해를 방지할 수 있게 된다.

Description

에어백장착용 스티어링 샤프트의 어퍼 브라켓

제1도는 일반적인 조향장치의 구성 사시도이다.

제2도는 에어백 작동시 종래의 스티어링 샤프트의 변형을 도시하는 측면도이다.

제3도는 본 발명에 따른 에어백장착용 스티어링 샤프트의 어퍼 브라켓의 장착상태를 도시하는 측면도이다.

제4도는 본 발명에 따른 스티어링 샤프트의 어퍼 컬럼 지지용 어퍼 브라켓의 횡단면도이다.

제5도는 본 발명에 따른 어퍼 브라켓의 저면을 도시하는 저면도이다.

제6도는 본 발명에 따른 인너 브라켓을 구비한 어퍼 컬럼의 부분 측면도이다.

제7도는 본 발명에 따른 어퍼 브라켓을 구비한 스티어링 사프트의 작동을 도시하는 스티어링 샤프트의 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스티어링 휠 5 : 스티어링 샤프트

8 : 어퍼 컬럼 10 : 로워 컬럼

11 : 로워 브라켓 20 : 어퍼 브라켓

22 : 가이드홈 23,24 : 플랜지

30 : 어퍼 브라켓 31 : 인너 브라켓

32 : 안내홈 33 : 가이드

34 : 볼트

본 발명은 자동차 조향장치의 스티어링 샤프트에 관한 것이며, 특히 에어백 장착용 스티어링 샤프트의 어퍼 컬럼 지지 브라켓의 구조에 관한 것이다.

조향장치(steering system)란 자동차의 진행 방향을 변경하기 위해 사용되는 장치로 조향휠, 조향축 및 컬럼 등으로 이루어진 조작기구, 워엄 섹터형, 워엄 섹터롤러형, 볼너트형, 가변기어비형, 래크 피니언형 등의 조향 기어기구 및 피트먼 아암, 조향 링크, 조향 너클 등으로 이루어진 링크기구로 구성되어 조향휠의 회전을 조향기어를 통하여 구동휠로 전달하는 기계식의 조향장치와, 조작력경감을 위하여 동력실린더를 사용하는 파워스티어링(Power Steering)방식이 사용되고 있다.

일반적인 기계식 조향장치는 운전자가 스티어링 휠을 회전시키면, 스티어링 샤프트가 회전하며, 기어박스내의 워엄기어를 작동시켜 섹터(워엄 섹터형)에 연결된 피트먼 아암을 작동하여 피트먼 아암에 연결된 타이로드를 포함하는 링크기구를 작동시켜 구동휠에 연결된 너클아암을 틸팅하여 조향이 이루어지게 된다.

조향장치의 조작기구로 스티어링 휠과 조향기어기구를 연결하는 조향축(steering shaft)에는 자동차가 장해물에 충돌하였을 때, 운전자의 신체를 보호하기 위한 안전장치로서, 충격 및 에너지흡수안전기구가 사용되고 있다. 이들의 안전기구는, 충돌시에, 운전자가 스티어링 휠과 부딪힐 때의 충격을 완화하기 위해, 스티어링 샤프트의 일부에 충격이나 에너지흡수를 하는 콜랩시블 스티어링 샤프트가 조립된다.

핸들에 의한 신체의 상해를 방지하기 위해 의무화되어 있는 종래의 충격 흡수식 스티어링 샤프트는 조향축과 튜브형의 컬럼을 조합하여 운전자가 핸들에 충돌하였을 때 스티어링 샤프트가 축방향을 따라 하방으로 밀려나도록 구성된다. 이러한 충격흡수식 컬럼(collapsible steering column)은 스티어링 샤프트의 상승을 방지하기 위해 컬럼의 변형을 이용하는 방식과 주축의 변형을 이용하는 벨로우즈형 등이 사용되고 있다.

컬럼변형을 이용하는 방식으로는 메시타입과 볼타입이 있으며, 메시타입은 주축을 2분할하여 컬럼튜브에 플라스틱핀으로 연결되어 있고 컬럼튜브의 일부를 그물모양으로 제작하여 충격을 받았을 때 컬럼이 길이 방향으로 압축될 수 있도록 구성한 것이다.

볼타입은 다시 컬럼을 2분할하여 로워 컬럼과 어퍼 컬럼을 이용하는 방식으로, 로워 컬럼 및 어퍼 컬럼을 종단에 케이지에 의해 지지되는 볼을 설치하여 충격이 가해지면 로워 컬럼과 어퍼 컬럼 사이에 플라스틱제의 케이지로 지지된 스틸제의 볼이 컬럼에 홈을 만들면서 진행하여 이 \때의 저항에 의해 에너지를 흡수하는 방식이다.

한편, 주축변형을 이용하는 에너지 흡수방식의 스티어링 샤프트는 2분할된 주축과 역시 2분할된 컬럼을 사용하여 구성된 것으로 로워 컬럼과 어퍼 컬럼은 스토퍼로 연결되어 차량의 충돌시 1차적으로 스토퍼가 파괴되어 로워 컬럼 및 주 로워 메인 축이 어퍼 컬럼내부로 압축되며, 인체와 스티어링 휠의 2차충격시 어퍼 컬럼의 상부가 파괴되어 로워 메인축에 세레이션 및 벨로우즈형 튜브로 연결된 어퍼 메인축이 벨로우즈를 변형시키며 하방으로 압축되어(collapse) 스티어링 휠의 상승을 방지하도록 구성되어 있다.

제1도에 종래의 콜랩서블 타입의 스티어링 휠 및 스티어링 샤프트의 분해사시도가 도시되어 있다.

도시된 바와같이, 종래의 스티어링 휠(1)에는 혼을 작동시키기 위한 혼패드(2)가 다이내믹 댐퍼(3)를 개재하여 설치되어 있으며, 스티어링 샤프트(5)의 선단에는 시동장치 및 스티어링 샤프트의 시건장치인 스티어링 록크 어셈블리(6), 방향지시등 및 와이퍼 작동을 위한 컬럼스위치 어셈블리(4) 및 스티어링 휠(1)이 장착된다. 상, 하로 분할된 스티어링 샤프트(5)의 외부에는 콜랩서블 샤프트용의 어퍼 및 로워 컬럼(8,10)이 설치되어 있다.

한편, 이러한 스티어링 샤프트(5)의 어퍼 컬럼(8)은 어퍼브 라켓(9)으로 차량의 바디에 설치된 고정 브라켓(도시하지 않음)에 설치되며, 로워 컬럼(10)은 반원형의 로워 브라켓(11)으로 역시 바디에 고정된 브라켓(도시하지 않음)에 한 쌍의 볼트로 장착되게 된다. 또한, 차량의 실내로 연장되는 스티어링 샤프트의 부분은 어퍼 커버(13)와 로워 커버(12)로 구성되는 케이싱내에 수용된다.

제2도에 도시된 충격흡수식 핸들은 컬럼의 변형을 이용하는 방식의 스티어링 샤프트의 에어백 방출시의 상태를 도시하고 있다.

특히, 차량추돌이나 충돌사고시 운전자를 보호하기 위한 에어백(15)은 스티어링 휠(1)에 장착되어 충돌시 질소가스 등의 급격한 분사를 통해 에어백(15)을 인플래이션시켜 운전자를 보호하게 된다.

종래의 스티어링 샤프트(5)는 단순히 상하로 한 쌍의 U자형의 지지 브라켓에 의해 지지되어 있으므로, 에어백(15)의 발출로 운전자가 에어백(15)과 충돌하게 되면 점선으로 도시한 바와 같이, 스티어링 샤프트(5,8,10)가 상방으로 밀리는 팝업(pop-up)현상이 발생하게 되며, 이에따라 스티어링 휠(1)이 운전자의 머리쪽을 압박하여 운전자를 보호해야할 에어백(15)의 위치를 변동시켜 인체상해를 크게하는 요인으로 지적되고 있다.

그러나, 도시된 바와 같이, 종래의 스티어링 샤프트의 장착방법은 에어백(15)과 운전자의 신체와의 접촉으로 스티어링 샤프트(5)가 팝업되는 현상에 대해서는 무방비의 상태인 것이다.

이에따라, 차량의 충돌시 에어백과 운전자의 상호작용에 의해 스티어링 휠이 팝업되는 것을 방지하는 구성의 스티어링 샤프트가 개발된다면 사고 발생시 운전자의 보호에 기여할 수 있을 것이다.

이러한 스티어링 샤프트의 장착방법에 따른 운전자 보호를 위해, 본 발명은 스팅링 휠에 에어백이 장착된 차량에 있어서, 스티어링 샤프트의 팝업현상을 방지할 수 있는 스티어링 샤프트용 지지브라켓을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 하방으로 개방된 가이드홈을 가지며 저면이 하방으로 직경이 증가하도록 굴곡져 형성되는 아웃터 브라켓, 상기 아웃터 브라켓의 가이드 홈에 장착되며 종단에 확대부를 가지는 가이드, 상기 가이드의 타단이 고정되며 상기 아웃터 브라켓내에 감합되어 상기 아웃터 브라켓내에서 슬라이드 가능하게 장착되는 인너 브라켓으로 구성되는 에어백 장착용 스티어링 샤프트의 어퍼 브라켓을 제공한다.

이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명에 따른 스티어링 샤프트 지지용 브라켓에 대해 상세히 설명한다.

제3도 및 제4도에 본 발명에 따른 어퍼 브라켓을 사용하여 스티어링 샤프트의 어퍼 컬럼을 지지한 상태의 측면도 및 횡단면도가 도시되어 있다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 어퍼 컬럼(30) 지지용 브라켓(20)은 아웃터 브라켓(21) 및 아웃터 브라켓(21)에 슬라이드 가능하게 감합되어 어퍼 컬럼(30)에 고정된 인너 브라켓(31)으로 구성된다.

본 발명에 따른 아웃터 브라켓(21)은, 제5도에 도시한 바와 같이 축방향의 상방으로부터 하방으로 저면방향으로 내부 직경이 증가하는 형상으로 형성된다. 또한, 아웃터 브라켓(21)의 상부의 양 측면으로는 바디에 고정하기 위한 한 쌍의 플랜지(23,24)가 형성되어 있다. 본 발명에 따른 아웃터 브라켓(21)은 저면에 축방향 하방을 개방된 가이드홈(22)을 형성하여 구성된다. 따라서, 제3도에 도시한 바와 같이, 아웃터 브라켓(21)의 측면 하부의 형상이 축방향으로 하향하며 축에 직각의 방향으로 증가하는 곡선형태로 형성되어 있으므로 가이드홈(22)은 아웃터 브라켓(21)의 저면을 따라 축방향으로 경사지게 형성되게 된다.

제3도 내지 제6도를 참조하여 본 발명에 따른 어퍼 컬럼의 인너 브라켓(31)에 대해 설명한다.

제4도에 도시되어 있듯이, 본 발명에 따른 어퍼 컬럼(30)에는 양측으로부터 하방으로 아웃터 브라켓(21)에 감합되는 사다리꼴 형태의 인너 브라켓(31)이 설치된다. 또한, 제6도에 도시되어 있듯이, 인너 브라켓(31)은 어퍼 컬럼(30)의 양측에 용접되어 양측면의 중앙에 틸팅 레버(14)가 장착될 볼트(34)가 유동할 안내홈(32)이 형성되고 하단에는 가이드(33)가 설치되어 있다. 가이드(33)는 상, 하 양단에 확대부를 가진 핀형태의 부재로 인너브라켓(31)의 저면에 고정되어 앞서 설명한 아웃터 브라켓(21)의 저면의 가이드홈(22)에 타단의 확대부가 돌출되도록 삽입설치되게 된다.

제4도 및 제6도에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인너 브라켓(31)은 저면에 가이드(33)가 고정되고 양 측면에 틸팅레버(14) 장착용의 볼트(34)가 설치될 안내홈(32)이 형성된 것이다. 따라서, 2차 충격으로 하방으로 밀리는 어퍼 컬럼(30)은 가이드(21)에 의해 가이드홈(22)을 따라 하강하게 된다. 이 때 가이드(33) 하단의 확대부가 아웃터 브라켓(21)의 저면에 구속되어 어퍼 컬럼(30)은 아웃터 브라켓(21) 저면의 곡선을 따라 하강하면서 동시에 축에 수직한 방향으로 다운되게 된다.

인너 브라켓(31)에 설치되는 틸팅레버(14) 장착용의 볼트(34)의 양측에는 웰딩너트(26,27)가 장착되어 있다.

제7도를 참조하여 본 발명에 따른 지지 브라켓(20)을 장착한 스티어링 샤프트(5)의 작동에 대해 설명한다.

제7도에는 본 발명에 따른 어퍼 브라켓(20)에 의한 스티어링 샤프트(5)의 변형을 도시하였다. 점선은 정상상태에서의 스티어링 샤프트의 위치를 실선은 충돌시 스티어링 샤프트의 상태를 도시한다.

도시한 바와 같이, 정상상태에서 어퍼 브라켓(20)의 상단하부에 위치하던 가이드(33)는 차량의 충돌에 따라 스티어링 휠(1)에 충격이 가해지면 하강하는 어퍼 커럼(30)을 브라켓(20) 저면의 곡선의 가이드홈(22)을 따라 구속하게 된다. 이에 따라 스티어링 샤프트(5)는 브라켓(20)의 저면의 가이드홈(22)의 높이차 만큼 하방으로 굽혀지게 된다.

따라서, 어퍼 브라켓(20)의 저면의 기울기 및 형상은 가이드홈(22)이 차량마다 상이한 스티어링 샤프트의 팝업높이와 일치하거나 다소 크게 되도록 형성한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 어퍼 브라켓(20)은 어퍼 컬럼(30)의 하강시 가이드(33)에 의해 브라켓(20) 저면의 굴곡진 가이드홈(22)을 따라 하방으로 다운시키도록 작용하므로, 차량의 충돌시 스티어링 샤프트의 팝업현상에 따른 스티어링 샤프트의 변형을 보상하게 된다.

그 결과, 에어백(15) 발출시 스티어링 휠의 팝업으로 발생하는 인체 상해를 방지할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 에어백과 함께 사용되어 운전자의 보호에 유용하게 사용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 구체적인 일 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 하방으로 개방된 가이드홈을 가지며 저면이 하방으로 직경이 증가하도록 굴곡져 형성되는 아웃터 브라켓, 상기 아웃터 브라켓의 가이드 홈에 장착되며 종단에 확대부를 가지는 가이드, 상기 가이드의 타단이 고정되며 상기 아웃터 브라켓내에 감합되어 상기 아웃터 브라켓내에서 슬라이드 가능하게 장착되는 인너 브라켓으로 구성되는 에어백 장착용 스티어링 샤프트의 어퍼 브라켓.