KR100250080B1 - 충격흡수가능의 조향컬럼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 충격흡수가능의 조향컬럼에 관한 것으로서, 차량의 정면충돌에 따른 상부축의 하부축으로의 압입이 용이하게 이루어질 수 있고, 내구성이 높은 구조를 취하기 위하여, 축방향으로의 하향이동이 가능한 상부축(1)에 경사면을 갖는 요크(6)가 형성된 커넥팅 로드(3)를 힌지결합하고, 커넥팅 로드(3)의 요크(6)와 대응되게 결합되는 경사면을 갖는 요크(7)가 일단에 형성된 하부축(2)을 축방향으로의 이동이 불가능하게 고정브래킷(10)으로 차체에 고정시키며, 커넥팅 로드(3)의 요크(6)와 하부축(2)의 요크(7) 간에는 정면충돌시 파괴가능한 전단핀(8)으로 연결한 것이다.

Description

충격흡수가능의 조향컬럼

본 발명은 자동차의 충격흡수가능의 조향컬럼(Impact Absorbable Steering Column)에 관한 것이다.

종래의 조향컬럼은 차체에 고정되는 하부브래킷을 갖는 하부튜브와, 캡슐과 결합되는 상부브래킷을 갖는 상부튜브가 서로 신축되도록 결합되어 있고, 이 상부튜브와 하부튜브의 내부에는 상부축과 하부축이 충격시 파괴될 수 있는 2개의 플라스틱핀으로 결합되어 있다.

이에 따라, 정면충돌에 따른 충격을 받으면 1차적으로 2개의 플라스틱핀이 파괴되면서 상부축이 주저앉고, 2차적으로 차체에 고정되는 캡슐로부터 상부브래킷이 떨어져나가 상부튜브가 주저앉게 한 것이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 조향컬럼은 경우에 따라 피로강도가 약해 오래되면 쉽게 부러지고, 특히 관성력에 의하여 조향휠에 충격하중이 가해질 때 토크(비틀림 모멘트)가 작용하는 경우에는 그 응력이 커서 쉽게 파괴되지 않는 특성을 가지고 있다.

본 발명의 목적은 차량의 정면충돌에 따른 상부축의 하부축으로의 압입이 용이하게 이루어질 수 있고, 내구성이 높은 구조의 충격흡수가능의 조향컬럼을 제공하는데 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 정면도.

도 2는 그 평면도.

도 3은 그 좌측면도.

도 4는 커넥팅 로드가 하부축에서 분리되는 초기 압입상태의 작용상태도.

도 5는 최종 압입상태를 나타낸 작용상태도.

도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타낸 정면도.

도 7은 그 평면도.

도 8은 커넥팅 로드가 하부축과 상부축으로부터 분리되는 초기압입상태의 작용상태도.

도 9는 커넥팅 로드가 하부축과 상부축으로부터 분리되는 최종압입상태의 작용상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1,25:상부축, 2,26:하부축, 3,24:커넥팅 로드, 4:상부튜브, 5,11:힌지, 6,7,21,22,23,23a:요크, 8,28,29:전단핀, 9:하부튜브, 10:고정브래킷

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 축방향으로의 하향이동이 가능한 상부축과, 일단이 상기 상부축의 단부와 힌지로 결합되고 타단에 경사면을 갖는 요크가 형성된 커넥팅 로드와, 이 커넥팅 로드의 요크와 대응되게 결합되는 경사면을 갖는 요크가 일단에 형성된 하부축과, 이 하부축을 축방향으로의 이동이 불가능하게 차체에 고정시키는 고정브래킷, 그리고 정면충돌시 파괴가능하게 상기 커넥팅 로드의 요크와 상기 하부축의 요크 간을 연결하는 전단핀으로 구성시킨 것을 특징으로 한다.

또 다른 특징으로, 상기 커넥팅 로드의 양단부에 경사면을 갖는 요크가 각기 형성되고, 상기 요크와 대응결합되는 경사면을 갖는 요크가 상부축과 하부축의 일단부에 각기 형성되며, 상기 커넥팅 로드의 각 요크와 상기 상,하부축의 각 요크를 전단핀이 연결하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 차량의 정면충돌이 일어나면 상부축이 운전자의 2차충돌에 의하여 하부축쪽으로 하중이 작용하고, 이 하중이 일정 규제치 이상이 되면 전단핀이 파괴된다. 전단핀이 파괴되면 커넥팅 로드의 하단이 하부축과 분리되어 상부축이 일정 거리 밑으로 내려앉으면서 충격을 흡수하여 운전자의 상해와 상부축 등의 변형을 방지한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명한다.

도 1내지 도 5는 본 발명에 따른 충격흡수 가능한 조향컬럼의 바람직한 일실시예를 도시한 것으로서, 도 1은 본 발명의 정면도이고, 도 2는 그 평면도이며, 도 3은 그 좌측면도이고, 도 4는 커넥팅 로드가 하부축에서 분리되는 초기 압입상태의 작용상태도이며, 도 5는 최종 압입상태를 나타낸 작용상태도이다.

또한, 도 6내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 도 6은 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 나타낸 정면도이고, 도 7은 그 평면도이며, 도 8은 커넥팅 로드가 하부축과 상부축으로부터 분리되는 초기압입상태의 작용상태도이며, 도 9는 커넥팅 로드가 하부축과 상부축으로부터 분리되는 최종압입상태의 작용상태도이다.

도 1 내지 도 3에서와 같이 상부축(1)과 하부축(2)의 사이에 충격에 의하여 분리가능한 커넥팅 로드(3)를 연결한 것이다.

상기 상부축(1)은 통상의 경우와 마찬가지로 상부튜브(4)내에서 좌우회전 가능하게 설치된 것으로서, 우측단에는 조향휠(미도시)이 결합되고 좌측단은 커넥팅 로드(3)와 힌지(5)로 관절운동 가능하게 연결된다. 상기 상부튜브(4)는 차체에 고정되는 별도의 브래킷(미도시)에 고정되는 것으로서, 이 브래킷은 상부튜브(4)가 축방향으로 하향이동할 수 있도록 잡아주는 역할을 한다.

상기 상부축(1)의 단부에 힌지(5)로 연결되는 커넥팅 로드(3)는 그 단부에, 커넥팅 로드(3)의 단부가 밑으로 떨어질 수 있도록 대각선방향으로 경사진 요크(6)가 형성되어 있다. 이 커넥팅 로드(3)의 요크(6)는 하부축(2)과 T자형으로 결합된다. 즉 평면상으로 보았을 때 T자형으로 암수결합되는 것으로서, 하부축(2)의 상단에도 경사진 요크(7)가 형성되어 있다. 이러한 커넥팅 로드(3)의 요크(6)와 하부축(2)의 요크(7) 간에는 횡방향으로 전단핀(8)이 끼워져 있다. 전단핀(8)은 축방향으로 일정 규제치 이상의 하중을 받게 되면 파괴되도록 그 강도와 굵기를 적절하게 설계한 것이다. 일정 규제치 이상의 하중이라고 하는 것은 운전자가 차량의 정면충돌시 관성에 의하여 2차적으로 조향휠에 충돌할 때 운전자에게 큰 상해를 입히지 않고 또 조향축이 변형을 가져오지 않는 정도의 충격하중을 말하는 것이다.

상기 하부축(2)은 하부튜브(9)에 좌우회전 가능하고 또 축방향으로의 이동이 불가능하게 설치되어 있는 것으로서, 하부튜브(9)는 차체에 고정되는 고정브래킷(10)과 힌지(11)로 연결되어 있다.

상기에서 상부축(1)과 커넥팅 로드(3), 그리고 하부튜브(9)와 고정브래킷(10)을 각각 힌지(5,11)로 연결한 것은 축력에 따른 커넥팅 로드(3)와 하부축(2) 간의 분리를 유도하기 위한 목적도 있지만 조향휠이 충격하중에 의하여 전방으로 휘려는 힘, 즉 굽힘응력에 대응하기 위한 목적도 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 따라, 차량의 정면충돌에 의하여 2차적으로 운전자의 몸이 조향휠에 충돌하는 현상이 발생하면, 그 일정 규제치 이상의 충격하중이 조향휠을 통하여 상부축(1)에 가해지고, 이 힘은 전단핀(8)에 전단응력으로 작용한다. 따라서 전단핀(8)은 절단되고, 이에 따라 커넥팅 로드(3)는 도 4와 같이 힌지(5)를 중심으로 밑으로 떨어지게 된다.

이와 동시에 상부축(1)과 상부튜브(4)는 계속해서 하부축(2)을 향하여 전진하여 도 5와 같이 커넥팅 로드(3)의 힌지(5)가 하부축(2)의 요크(7)에 접하면 그 이동이 완료된다. 그 이동거리는 충격하중을 흡수할 수 있는 변형공간으로서, 설계상 약 130mm를 취하는 것이 바람직하다.

또한, 다른 실시예로서, 도 6내지 도 7에서와 같이 상,하부축(25)(26) 사이에 커넥팅 로드(24)를 연결함에 있어서, 상기 커넥팅 로드(24)의 양단부 모두에 각기 전단핀(28)(29)을 사용하여 연결한다.

상부축(25)은, 상기 일 실시예에서 서술한 바와 마찬가지로, 상부튜브(4)내에서 좌우회전 가능하게 설치된 것으로서, 우측단에는 조향휠(미도시)이 결합되고 좌측단은 일정각의 경사면을 갖는 요크(22)가 형성된다.

또한, 하부축(26)은 하부튜브(9)에 좌우회전 가능하고 또 축방향으로의 이동이 불가능하게 설치되어 있는 것으로서, 하부튜브(9)는 차체에 고정되는 고정브래킷과 힌지로 연결되어 있으며, 상기 하부축(26)의 일단부는 일정각의 경사면을 갖는 요크(21)가 형성되어 있다. 즉, 도 6에서와 같이 상기 상부축(25)과 하부축(26)의 각 요크(21)(22)는 평행하지 않게(엇갈리게)형성된다.

또한, 커넥팅 로드(24)는 상기 상부축(25)과 상기 하부축(26)의 각 요크(21)(22)에 대응되도록 양단부에 요크(23)(23a)가 형성된다.

상기 커넥팅 로드(24)의 요크(23)(23a)와 상기 상,하부축(25)(26)의 요크(21)(22)간에는 각기 횡방향으로 전단핀(28)(29)을 끼움으로서 상기 커넥팅 로드(24)의 요크(23)(23a)와 상기 상,하부축(25)(26)의 요크(21)(22)는 연결되게 되는데, 이는 상,하부축(25)(26)에 충격이 가해지면 상기 커넥팅 로드(24)가 떨어질 수 있도록 하기 위함이다.

상기와 같은 다른 일 실시예의 구성에 의하여, 차량의 정면충돌에 의하여 2차적으로 운전자의 몸이 조향휠에 충돌하는 현상이 발생하면, 그 일정 규제치 이상의 충격하중이 조향휠을 통하여 상부축(25)에 가해지고, 이 힘은 전단핀(28)(29)에 전단응력으로 작용한다. 따라서, 상부축(25) 요크(22)와 커넥팅 로드(24) 요크(23a)를 연결하는 전단핀(29)은 절단되고, 이에 따라 하부축(26) 요크(21)와 상기 커넥팅 로드(24) 요크(23)를 연결하는 전단핀(28)도 절단되며, 결국, 상기 커넥팅 로드(24)는 도 8과 같이 상,하부축(25)(26)과 분리되게 된다.

상기 분리와 동시에, 상부축(25)과 상부튜브(4)는 계속해서 하부축(26)을 향하여 전진하여 도 9와 같이 상부축(25) 요크(22)가 하부축(26) 요크(21)에 접하면 그 이동이 완료된다. 그 이동거리는 충격하중을 흡수할 수 있는 변형공간으로서, 설계상 약 127mm를 취하는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명은 차량의 정면충돌에 따른 상부축의 하부축으로의 압입이 전단핀의 파괴로 용이하게 이루어질 수 있어 충격하중(축력, 굽힘응력, 전단응력, 토크 등)의 흡수가 신뢰성있게 이루어지며, 피로강도가 높은 구조로 이루어지기 때문에 내구력이 향상되는 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 축방향으로의 하향이동이 가능한 상부축과, 일단이 상기 상부축의 단부와 힌지로 결합되고 타단에 경사면을 갖는 요크가 형성된 커넥팅 로드와, 이 커넥팅 로드의 요크와 대응되게 결합되는 경사면을 갖는 요크가 일단에 형성된 하부축과, 이 하부축을 축방향으로의 이동이 불가능하게 차체에 고정시키는 고정브래킷, 그리고 정면충돌시 파괴가능하게 상기 커넥팅 로드의 요크와 상기 하부축의 요크 간을 연결하는 전단핀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 충격흡수가능의 조향컬럼.
2. 제 1항에 있어서, 상기 커넥팅 로드의 양단부에 경사면을 갖는 요크가 각기 형성되고, 상기 요크와 대응결합되는 경사면을 갖는 요크가 상부축과 하부축의 일단부에 각기 형성되며, 상기 커넥팅 로드의 각 요크와 상기 상,하부축의 각 요크를 전단핀이 연결하는 것을 특징으로 하는 충격흡수가능의 조향컬럼.

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