KR100369488B1 - 조향장치의 컬럼튜브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향장치의 컬럼튜브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 충돌시에 가해지는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있도록 충격흡수구조가 마련된 컬럼튜브의 연결부 구조에 관한 것이다.

본 발명에 따른 조향장치의 컬럼튜브는 내측튜브와 외측튜브의 연결부에 설치되는 충격흡수부재가 내측튜브의 외경과 동일한 크기로 마련되는 환형고리 형상의 지지링과, 이 지지링의 외주연에서 외측방향으로 연장되며 다수개가 방사상을 이루도록 형성되는 띠형상의 지지편과, 이 지지편의 표면에 심어진 다수의 강철볼로 구성되어, 내측튜브의 단부에 상기 지지링 부분을 밀착시킨 상태에서 내측튜브에 외측튜브를 강제로 끼우게 되면, 다수의 지지편이 내측튜브의 외면 쪽으로 꺽어지면서 내측튜브와 외측튜브 사이에 끼워지게 되었다.

Description

조향장치의 컬럼튜브

본 발명은 조향장치의 컬럼튜브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 충돌시에 가해지는 충격을 효과적으로 흡수할 수 있도록 충격흡수구조가 마련된 컬럼튜브에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향축은 조향핸들의 회전력을 기어박스로 전달할 수 있도록 핸들과 기어박스 사이를 연결하는 것으로, 차량의 충돌 사고시에 운전자를 보호할 수 있도록 조향축이 접혀, 충격을 흡수하는 구조로 되어 있다.

그리고, 이러한 조향축의 외면에는 조향축을 감싸 보호함과 동시에 조향축을 지지해주는 컬럼튜브가 설치되는데, 이 컬럼튜브 또한 상기 조향축과 마찬가지로 차량에 충격이 가해질 때 접힐 수 있는 구조로 마련되어 있다.

도 1과 도 2를 참조하면, 조향축(1)은 내부가 비어있는 중공축으로 구성된 외축(1a)과, 상기 외축(1a)의 중공부에 끼워져 결합되는 내축(1b)으로 구성되어 있다. 이들 외축(1a)과 내축(1b)은 연결부가 세레이션 또는 스플라인 축이음으로 연결되어 있어, 조향축(1)에 축방향 하중이 가해질 경우 내축(1b)이 외축(1a)의 내부로 진입될 수 있게 된다.

또한, 종래의 조향축(1)은 평소 내축(1b)과 외축(1a)이 고정된 상태를 유지하도록, 내축(1b)과 외축(1a)사이에 사출된 수지(2)가 충진된다.

그리고, 조향축(1)을 감싸 보호하는 컬럼튜브(3)는 내부가 비어있는 원통상으로 마련되며, 차량의 충돌시 조향축(1)과 함께 접혀질 수 있도록, 내측튜브(3b)와 외측튜브(3a)가 끼워져 있다.

또한, 이들이 연결되는 연결부에는 내측튜브(3b)가 외측튜브(3a)의 내측으로 진입되는 과정에서 충격을 흡수할 수 있도록 충격흡수부재(4)가 설치되어 있다. 이 충격흡수부재(4)는 원통상으로 구성된 리테이너(4b)의 표면에 다수의 강철볼(4a)이 심어져 구성된 것으로, 내측튜브(3b)의 외면과 외측튜브(3a)의 내면 사이에 설치되게 된다. 즉, 종래 충격흡수구조는 다수의 강철볼(4a)이 그 외면과 내면에 돌출되도록 등간격으로 배치된 리테이너(4b)가 외측튜브(3a)와 내측튜브(3b)사이에 강제로 끼워지게 된다.

이와 같이 구성된 컬럼튜브(3)는 충격이 가해지게 되면, 내측튜브(3b)가 외측튜브(3a)의 내측으로 진입되면서 접히게 되는데, 이때, 리테이너(4b)에 지지된 다수의 강철볼(4a)이 내측튜브(3b) 및 외측튜브(3a)에 골을 형성하면서 구름운동을 하게 됨으로써, 컬럼튜브(3)에 가해지는 충격에너지를 흡수할 수 있게 된다.

그러나, 이러한 종래 컬럼튜브(3)는 외측튜브(3a)와 내측튜브(3b) 사이에 끼워져 설치되는 충격흡수부재(4)가 원통상으로 구성된 리테이너(4b)의 표면에 강철볼(4a)을 고정시키는 구조로 마련됨에 따라 충격흡수부재(4)의 제작이 어려워 제조비용이 상승될 뿐만 아니라, 외측튜브(3a)와 내측튜브(3b)를 끼워 결합시킬 때, 충격흡수부재(4)를 강제로 압입시켜야 하기 때문에 내측튜브(3b)와 외측튜브(3a)의 연결작업이 난해한 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 내측튜브와 외측튜브 사이에 설치되는 충격흡수부재의 구조를 개선하여, 충격흡수부재의 제작이 용이하게 되고, 이를 통해 내측튜브와 외측튜브의 결합성이 개선되는 조향장치의 컬럼튜브를 제공하는 것이다.

도 1은 종래 조향축과 컬럼튜브의 연결 구조를 보인 단면도이다.

도 2는 종래 컬럼튜브의 연결구조를 보인 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 조향장치의 조향컬럼 내부 구조를 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 컬럼튜브의 연결구조를 보인 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 컬럼튜브의 연결상태를 보인 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 컬럼튜브의 연결부 구조를 보인 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 핸들, 20: 조향축,

21: 외축, 22: 내축,

30: 컬럼튜브, 31: 외측튜브,

31a: 확장부, 32: 내측튜브,

40,41: 고정브라켓, 50: 지지베어링,

60: 충격흡수부재, 61: 지지링,

62: 지지턱, 63a,63b: 지지편,

64: 강철볼.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향축의 외면을 감싸 보호하며 차량의 충돌시에 발생되는 축방향의 충격을 흡수할 수 있도록 외측튜브의 내면에 그 일단부가 끼워져서 연결되는 내측튜브를 구비하며, 상기 외측튜브와 상기 내측튜브가 연결되는 연결부에 충격을 흡수하는 충격흡수부재가 구비된 조향장치의 컬럼튜브에 있어서,

상기 충격흡수부재는 상기 내측튜브의 외경과 동일한 크기로 마련되어 상기 내측튜브의 일단부에 지지되는 환형고리 형상의 지지링과, 상기 지지링의 외주연에서 외측방향으로 연장되며 다수개가 방사상을 이루도록 형성되는 띠형상의 지지편과, 상기 지지편의 표면에 심어진 다수의 강철볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 조향장치의 조향컬럼 내부 구조를 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 컬럼튜브의 연결구조를 보인 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 컬럼튜브의 연결상태를 보인 사시도이다. 그리고, 도 6은 본 발명에 따른 컬럼튜브의 연결부 구조를 보인 단면도이다.

본 발명이 적용되는 조향장치의 조향컬럼은 도 3에 도시된 바와 같이, 조향핸들(10)의 회전력을 조향 기어박스(미도시) 쪽으로 전달하는 조향축(20)이 마련되고, 이 조향축(20)의 외면에는 조향축(20)을 감싸 보호함과 동시에 조향축(20)을 지지해 주는 컬럼튜브(30)가 마련된다. 그리고, 컬럼튜브(30)는 그 외면에 장착된 고정브라켓(40,41) 등에 의해서 차량의 운전석 전면의 차체에 고정이 되게 된다.

조향축(20)은 내부가 비어있는 외축(21)과, 상기 외축(21)의 중공부에 끼워져 결합되는 내축(22)으로 구성되며, 외축(21)과 내축(22)의 연결부는 회전력을 전달하면서 축방향으로 신축이 가능한 세레이션 또는 스플라인 축이음으로 구성된다.

그리고, 내축(22)과 외축(21) 사이에는 이들이 평소 고정된 상태를 유지하도록 사출된 수지(23)가 충진된다. 따라서, 조향축(20)에 충격이 가해지게 되면 수지(23)부분이 파쇄되면서 내축(22)이 외축(21)의 내부로 진입되게 되어 조향축(20)에 가해지는 충격을 흡수할 수 있게 된다.

컬럼튜브(30)는 그 내부에 상기 조향축(20)이 설치될 수 있도록 내부가 비어있는 원통상으로 구성되며, 컬럼튜브(30)의 길이 방향으로 충격이 가해질 때 컬럼튜브(30)가 접힐 수 있도록 상호 끼워져 결합되는 외측튜브(31)와 내측튜브(32)로 구성된다. 또한, 컬럼튜브(30)의 상단부와 하단부에는 내측에 설치되는 조향축(20)이 회동 가능하게 지지될 수 있도록 지지베어링(50)이 설치된다.

그리고, 상기 내측튜브(32)와 외측튜브(31)가 연결되는 연결부에는 컬럼튜브(30)가 접히는 과정에서 충격을 감쇄시킬 수 있도록 충격흡수부재(60)가 끼워져 설치된다.

도 4, 도 5, 도 6을 참조하면, 상기 충격흡수부재(60)는 내측튜브(32)의 외경과 동일한 크기로 마련되는 환형고리 형상의 지지링(61)과, 이 지지링(61)의 외주연에서 외측방향으로 연장되며 다수개가 방사상을 이루도록 형성되는 띠형상의 지지편(63)과, 이 지지편(63)의 표면에 심어진 다수의 강철볼(64)로 구성된다.

이때, 상기 지지편(63)은 충격흡수부재(60)가 설치되었을 때 지지편(63)에 심어진 강철볼(64)이 위치가 튜브의 표면에 고루 분포될 수 있도록 길이가 긴 지지편(63a)과 길이가 짧은 지지편(63b)이 번갈아 형성된다. 그리고 지지편(63)과 지지링(61)은 일체를 이루도록 마련된다.

이러한 구성의 충격흡수부재(60)를 제작할 때에는 충격흡수부재(60)와 동일한 구조의 절단날을 구비한 프래스로 얇은 판상의 부재를 찍어 냄으로써, 상기 지지링(61)부분과 지지편(63)부분을 마련한 다음 지지편(63)에 강철볼(64)을 심어주는 방법을 이용하거나, 또는 미리 강철볼(64)을 배치한 금형에 수지 등을 사출하는 방법을 이용하여 용이하게 제작할 수 있다.

그리고, 내측튜브(32)와 외측튜브(31)를 연결시킬 때에는, 내측튜브(32)의 단부에 충격흡수부재(60)의 지지링(61) 부분을 밀착시킨 상태에서 내측튜브(32)에 외측튜브(31)를 강제로 끼우게 되면, 다수의 지지편(63)이 내측튜브(32)의 외면 쪽으로 꺽어지면서 내측튜브(32)와 외측튜브(31) 사이에 끼워지게 된다. 따라서, 강철볼(64)이 심어진 지지편(63) 부분은 눕혀진 상태로 내측튜브(32)와 외측튜브(31) 사이에 위치되게 된다.

이때, 충격흡수부재(60)의 지지링(61)의 일측면에는 지지링(61)이 내측튜브(32)의 단부에 끼워져 가조립 상태를 유지할 수 있도록 내측튜브(32)의 내경과 일치되며 지지링(61)의 일측면에서 돌출되는 지지턱(62)이 형성된다.

또한, 외측튜브(31)의 단부에는 내측튜브(32)와 외측튜브(31)가 결합되는 과정에서 지지편(63)에 심어진 강철볼(64)이 내측튜브와 외측튜브사이로 원활하게 진입될 수 있도록 외측방향으로 확장된 확장부(31a)가 마련된다.

다음은 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 조향컬럼의 동작을 설명한다.

차량의 충돌사고 등으로 인하여 조향컬럼 부분에 축방향의 충격하중이 작용되게 되면, 이 충격은 조향축(20)과 컬럼튜브(30)에 가해지면서 이들이 접히게 되어 충격을 흡수할 수 있게 된다.

즉, 조향축(20)은 내축(22)과 외축(21)이 연결되는 부분에 충진된 수지(23)가 충격에 의해 파쇄되면서 내축(22)이 외축(21)의 내측으로 진입되면서 접혀지게 되고, 컬럼튜브(30)도 내측튜브(32)가 외측튜브(31)의 내측으로 진입이 되면서 접히게 된다.

이때, 외측튜브(31)와 내측튜브(32) 사이의 지지편(63)에 지지된 강철볼(64)은 구름운동을 하면서 외측튜브(31)의 내면에 골을 형성하게 되는데, 컬럼튜브(30)에 가해지는 충격이 클 경우에는 강철볼(64)이 지지된 지지편(63)이 지지링(61)으로부터 떨어지게 되어, 강철볼(64)은 내측튜브(32)와 외측튜브(31) 모두를 변형시킬 수 있게 된다. 즉, 내측튜브(32)와 외측튜브(31)에 변형이 이루어지는 만큼의 충격에너지를 흡수할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 조향장치의 컬럼튜브는 내측튜브와 외측튜브의 연결부에 설치되는 충격흡수부재가 내측튜브의 외경과 동일한 크기로 마련되는 환형고리 형상의 지지링과, 이 지지링의 외주연에서 외측방향으로 연장되며 다수개가 방사상을 이루도록 형성되는 띠형상의 지지편과, 이 지지편의 표면에 심어진 다수의 강철볼로 구성되어, 내측튜브의 단부에 상기 지지링 부분을 밀착시킨 상태에서 내측튜브에 외측튜브를 강제로 끼우게 되면, 다수의 지지편이 내측튜브의 외면 쪽으로 꺽어지면서 내측튜브와 외측튜브 사이에 끼워지게 되었다. 따라서, 충격흡수부재의 제작이 용이하게 되어 컬럼튜브의 연결부 제조비용이 크게 절감될 뿐만아니라, 내측튜브와 외측튜브가 상호 끼워질 때 지지링 부분이 내측튜브의 단부에 지지되어 유동이 방지되게 되므로, 이들의 연결작업이 용이한 이점이 있다.

Claims (4)

1. 조향축(20)의 외면을 감싸 보호하며 차량의 충돌시에 발생되는 축방향의 충격을 흡수할 수 있도록 외측튜브(31)의 내면에 그 일단부가 끼워져서 연결되는 내측튜브(32)를 구비하며, 상기 외측튜브와 상기 내측튜브가 연결되는 연결부에 충격을 흡수하는 충격흡수부재가 구비된 조향장치의 컬럼튜브에 있어서,

   상기 충격흡수부재(60)는 상기 내측튜브(32)의 외경과 동일한 크기로 마련되어 상기 내측튜브의 일단부에 지지되는 환형고리 형상의 지지링(61)과, 상기 지지링의 외주연에서 외측방향으로 연장되며 다수개가 방사상을 이루도록 형성되는 띠형상의 지지편(63)과, 상기 지지편의 표면에 심어진 다수의 강철볼(64)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치의 컬럼튜브.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 지지편(63)은 상기 지지링(61)과 일체로 형성되며, 상기 충격흡수부재가 결합되었을 때 상기 지지편(63)에 심어진 강철볼(64)이 상기 내측튜브와 상기 외측튜브사이에 고루 분포될 수 있도록 길이가 긴 것(63a)과 짧은 것(63b)이 번갈아 형성된 것을 특징으로 하는 조향장치의 컬럼튜브.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 지지링(61)의 일측면에는 상기 지지링이 상기 내측튜브의 단부에 끼워져 가조립 상태를 유지할 수 있도록 그 직경이 상기 내측튜브(32)의 내경과 일치되며 상기 지지링(61)의 일측면에서 돌출되게 형성되는 지지턱(62)이 마련된 것을 특징으로 하는 조향장치의 컬럼튜브.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 외측튜브(31)의 단부에는 상기 내측튜브(32)와 상기 외측튜브(31)가 결합되는 과정에서 상기 지지편(63)에 심어진 강철볼(64)이 상기 내측튜브와 상기 외측튜브 사이로 원활하게 진입될 수 있도록 외측방향으로 확장된 확장부(31a)가 마련된 것을 특징으로 하는 조향장치의 컬럼튜브.