KR100440282B1 - 자동차 조향축의 잠금장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 조향축의 잠금장치에 관한 것으로, 조향휠을 장착하는 제 1조향축(23)에 연동되는 제 2조향축(21)과, 이 제 2조향축(21)의 외주부에 위치되는 슬리브(22)와, 이 슬리브(22)에 형성된 슬리브홈(22-1)에 삽입 및 이탈되는 잠금핀(31)과, 상기 제 2조향축(21)과 상기 슬리브(22)사이에 위치되되 상기 제 2조향축(21)상에 고정되고 외주면에 커러게이션(11)이 형성되어 이 커러게이션(11)이 상기 슬리브(22)이 내주면에 밀착된 토크리미터(10)를 포함하여 이루어진다.
따라서, 조향축의 회전을 사실상 운전이 불가능한 상태로 제한하되, 과도한 토크가 전달될때는 회전할 수 있도록 하여 슬리브(22)와 잠금핀(31)의 파손을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

Description

자동차 조향축의 잠금장치{locking system of steering shaft for vehicle}
본 발명은 자동차 조향축의 잠금장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조향컬럼의 조향축에 토크리미터를 부착하여, 조향축을 사실상 운전이 불가한 상태로 구속할 수 있으면서도 일정 크기 이상의 토크에서는 회전이 가능하도록 하여 과도 토크 발생에 의한 슬리브와 잠금핀의 파손을 방지할 수 있도록 된 자동차 조향축의 잠금장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치는 주행중 운전자가 자동차의 진행방향을 임의적으로 바꾸기 위해 조향을 실시하는 장치로서, 이는 운전자가 직접 조향조작을 하여 그 조작력을 조향 기어 및 링크 등에 전달하도록 된 조향핸들과 조향축 및 칼럼등으로 구성된 조작기구와, 상기 조향축의 회전을 감속하여 조작력을 크게 함과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 기어장치 및, 기어 기구의 작동을 앞바퀴에 전달하고 또 좌우 바퀴의 관계위치를 바르게 지지하기 위해 피트먼 아암과 드래그 아암, 너클 아암 및 타이 로드 등으로 구성된 링크기구로 이루어진다.
여기서 조향장치의 잠금장치의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 조향휠을 선단에 장착하도록 된 제 1조향축(23)이 유니버셜조인트(24)를 매개로 조향컬럼(20)내에 수용된 제 2조향축(21)과 연결되고, 이 조향컬럼(21)상에는 상기 제 1조향축(23)의 고정각도를 가변적으로 조절하는 틸트장치(25)가 장착되며, 상기 조향컬럼(21)의 측부에는 도난방지를 위해 키박스(41)와 연통되는 잠금장치(40)가 마련되어 있다.
여기서 상기 잠금장치(40)는 키박스(41)로부터 시동키이를 제거하면, 상기 제 1조향축(23)상에 가해지는 조향력에 의해 회전되는 제 2조향축(21)쪽으로 잠금핀(도시안됨)이 삽입되어 더 이상의 조타가 이루어지지 못하는 간단한 구조로 되어 있는바, 상기 제 2조향축(21)상으로 삽입되는 잠금핀(31)은 잠금장치(40)와 조향컬럼(20) 사이를 연결하는 잠금부재(30)내에 수용되어 있다.
또한 상기 조향컬럼(20)의 상하부위에는 각각 차체장착용 마운팅브래킷(26,27)이 장착되어 있다.
따라서 운전자는 주차시에 상기 키박스(41)로부터 시동키이를 제거하여, 상기 잠금장치(40)에서 잠금부재(30)를 통해 제 2조향축(21)쪽으로 삽입되는 잠금핀이 제 2조향축(21)의 외주면에 고정된 슬리브의 홈에 끼워져 고정되면 조향축의 잠금이 이루어지게 된다.
여기서 현재 잠금장치의 관련법규와 상품에 대한 요구조건은 31Kgf의 토크(torqe)의 힘으로 조향휠을 회전하였을 때 상기 조향축 잠금장치의 슬리브와 잠금핀이 파단되지 않아야만 된다.한편 근래에는 차량 도난 사고가 빈번한 유럽지역에서 잠금장치의 한계강도를 41Kgf로 상향해서 상품을 테스트하고 있고, 이 테스트를 통과하지 못하게 되면, 차량별로 보험료를 차등을 두고 이 결과를 소비자에게 공포하게 이르렀다.따라서 상기 슬리브와 잠금핀의 강도를 높여야만 되는 것이 현실정이며, 상기 한계강도인 41Kgf 토크는 현재의 사양으로는 달성하기 곤란한 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 조향컬럼의 조향축에 토크리미터를 부착하여, 조향축을 사실상 운전이 불가한 상태로 구속할 수 있으면서도 일정 크기 이상의 토크에서는 회전이 가능하도록 하여 과도 토크 발생에 의한 슬리브와 잠금핀의 파손을 방지할 수 있도록 된 자동차 조향축의 잠금장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
도 1은 일반적으로 사용되는 자동차용 조향축을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 토크리미터가 적용된 상태의 조향칼럼의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 토크리미터의 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 토크리미터가 적용된 상태의 조향축의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 토크리미터가 적용된 상태의 조향축의 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 --- 토크리미터, 11 --- 커러게이션,
20 --- 조향컬럼, 21 --- 제2조향축,
22 --- 슬리브, 23 --- 제1조향축,
24 --- 유니버셜조인트, 25 --- 틸트장치,
26,27 --- 마운팅브라켓, 30 --- 잠금부재,
31 --- 잠금핀, 40 --- 잠금장치.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향휠을 장착하는 제 1조향축에 연동되는 제 2조향축과, 이 제 2조향축의 외주부에 위치되는 슬리브와, 이 슬리브에 형성된 슬리브홈에 삽입 및 이탈되는 잠금핀과, 상기 제 2조향축과 상기 슬리브 사이에 위치되되 상기 제 2조향축상에 고정되고 외주면에 커러게이션이 형성되어 이 커러게이션이 상기 슬리브의 내주면에 밀착된 토크리미터를 포함하여 이루어진다.
따라서, 상기 잠금바의 잠금핀이 슬리브의 슬리브홈에 삽입된 상태에서 토크리미터의 커러게이션이 상기 슬리브의 내주면에 밀착되어 있는 힘의 크기까지 잠금상태가 유지되고, 이 밀착력 이상으로 조향휠이 조작되면 커러게이션과 슬리브 내주면 사이가 슬립되면서 조향축이 소정량 회전하게 되나, 이는 실질적으로 운전이 불가한 상태로서 차량 도난을 예방할 수 있는 상태이므로, 차량 도난을 예방하는 잠금장치로서의 역할을 충분히 수행하면서도, 과도 조작에 의해 상기 잠금핀 및 슬리브가 파손되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조로 하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 토크리미터가 적용된 상태의 조향칼럼의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 토크리미터의 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 토크리미터가 적용된 상태의 조향축의 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 토크리미터가 적용된 상태의 조향축의 평면도로서, 조향휠을 장착하는 제 1조향축(23)과 조향컬럼(20)내에서 연결된 제 2조향축(21)과, 상기 조향컬럼(20)내에 도난방지를 위해 제 2조향축(21)의 회전을 저지하도록 마련된 잠금장치(40) 및 이 잠금장치(40)에 연결된 키박스(41)가 도시되어 있다.
본 발명, 상기 잠금장치(40)는 외주면에 슬리브홈(22-1)이 형성된 슬리브(22)와, 상기 제2조향축(21)에 대해 스프링을 매개로 탄발지지되고 상기 슬리브홈(22-1)과 동형상의 단면을 가지는 잠금핀(31)과, 상기 제2조향축(21)과 슬리브(22) 사이에 개재되는 토크리미터(10)로 구성된다.
상기 토크리미터(10)는 상기 제 2조향축(21)의 외주면에 고정되고, 자신의 외주면에는 얇은 금속판이 물결모양으로 반복 형성된 커러게이션(11; corrugation)이 형성되어 있어서, 그 돌출된 부분이 상기 슬리브(22)의 내주면에 밀착되어 있게 된다.
따라서, 조향휠의 조작으로 상기 제 2조향축(21)에 토크가 가해질때, 상기 커러게이션(11)의 밀착력 이상으로 토크가 가해지기 전까지는 상기 잠금핀(31)이 슬리브(22)의 슬리브홈(22-1)에 끼워져 있음으로써 조향축의 잠금상태가 유지되고, 상기 밀착력 이상으로 토크가 가해지면 커러게이션(11)이 슬리브(22)의 내주면 상에서 미끄러지면서 토크리미터(10)가 회전하게 되므로 조향축이 회전 가능한 상태가 된다.그러나, 상기 회전상태는 큰 힘이 가해지는 회전상태로서 실질적으로 정상적인 운전을 행하는 것이 불가능한 상태이며, 이로써 차량 운행을 불가하게 하여 차량의 도난을 방지하는 잠금장치로서의 기능은 충분히 수행할 수 있게 된다.그러면서도, 조향축에 과도한 토크가 전달될때 상기와 같이 조향축이 회전할 수 있도록 되어 있기 때문에 상기 슬리브(22)나 이의 회전을 구속하는 잠금핀(31)이 파손되는 현상이 방지되게 된다.
부연하자면, 토크리미터의 직경이 D이고, 커러게이션의 개수가 N 이며, 커러게이션 압축량이 c이며, 조향축과 토크리미터의 마찰계수가 μ이고, 토크리미터의 스프링상수가 k이다. 이때 수직력(Radial Force)은 RF=Nck이다. 축력(Axial Force)은 AF=RFμ=Nckμ이며, 토크(torqe)는 T=AFD/2=NckμD/2가 된다.
즉, 조향축에 전달되는 토크가 토크리미터(10)가 가지고 있는 한계량을 넘었을 경우 조향축은 토크리미터(10)의 한계 토그로 회전하게 되고, 이때 이 회전 토크는 정상적인 주행 조작이 불가능한 정도의 크기이기 때문에 조향축은 잠금효과를 가질 수 있으며, 그러나 조향축은 회전가능한 상태이므로 과도 토크에 의한 잠금장치의 파손이 발생하지 않게 되는 것이다.
이상과 같이 상세하게 설명된 본 발명에 의하면, 조향컬럼의 조향축에 토크리미터를 부착하여, 조향축의 회전을 사실상 운전이 불가능한 상태로 제한하되, 과도한 토크가 전달될때는 회전할 수 있도록 하여 슬리브와 잠금핀의 파손을 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.따라서, 기존 장치의 슬리브와 잠금핀의 강도를 높이지 않고서도 효과적으로 도난방지효과를 얻을 수 있는 조향축 잠금장치를 제공할 수 있게 되었다.

Claims (3)

  1. 조향휠을 장착하는 제 1조향축(23)에 연동되는 제 2조향축(21)과, 이 제 2조향축(21)의 외주부에 위치되는 슬리브(22)와, 이 슬리브(22)에 형성된 슬리브홈(22-1)에 삽입 및 이탈되는 잠금핀(31)과, 상기 제 2조향축(21)과 상기 슬리브(22)사이에 위치되되 상기 제 2조향축(21)상에 고정되고 외주면에 커러게이션(11)이 형성되어 이 커러게이션(11)이 상기 슬리브(22)이 내주면에 밀착된 토크리미터(10)를 포함하여 이루어지는 자동차 조향축의 잠금장치.
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