KR100461838B1 - 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조에 관한 것으로, 차량의 핸들부와 기어박스와 연결되는 스티어링 칼럼의 구조에 있어서, 핸들부(H)에 인접되게 연결부재(230)가 취부된 일체형의 스티어링 칼럼(200)을 제공하고, 연결부재(230)와 카울 크로스 멤버(S)를 수용한 브라켓(240)의 일단부를 적어도 하나 이상의 고정핀 (P21)(P31)으로 고정하고 브라켓(240)의 타단부는 스티어링 칼럼(200)의 기어박스 방향의 단부에 취부하되, 핸들부(H)를 통한 외력 작용시 고정핀(P21)(P31)의 파단에 의해 1차적으로 외력을 흡수하고, 스티어링 칼럼(200)이 기어박스 방향으로 브라켓의 타단부에 대응하여 활주(滑走)하면서 후퇴됨에 대응하여, 외력(P)에 의한 변위(L2)에 대응ㆍ전개되면서 2차적으로 외력을 흡수할 수 있도록 브라켓(240)의 타단부와 스티어링 칼럼(200)의 대응 위치에 완충부재(245)가 제공되어 이루어진 완충구조로써, 스티어링 칼럼을 일체로 형성하여 부품 및 조립 공정을 단순화하여 작업 생산성을 개선함은 물론, 외력에 의한 충격량이 완충부재의 전개에 의해 흡수되는 구성을 갖기 때문에 품질의 산포(散布)를 일정하게 유지할 수 있는 특징이 있다.

Description

차량용 스티어링 칼럼의 완충구조 {Shock-absorbing structure of a steering column for a vehicle}

본 발명은 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 차량의 충돌시 운전자의 안면부 또는 흉부에 의한 핸들부의 가격(加擊)에 의해 야기되는 충격량을 다단으로 분산ㆍ흡수하여 운전자의 안전을 도모함은 물론, 스티어링 칼럼의 구조를 단순화하여 조립 및 유지보수를 용이하게 할 수 있는 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조에 관한 것이다.

차량의 충돌시 운전자의 충격을 흡수하기 위한 종래기술의 일실시예는 한국특허공개번호 제2002-54099호(특허출원번호: 제2000-0082739호, 출원일자: 2000년 12월 27일, 발명의 명칭: 스티어링 컬럼의 완충장치)에 개시된 도 1 내지 도 2와 같이, 스티어링 칼럼(30)의 외부는 수축 가능하도록 두 개의 부품으로 분리 형성되는데, 일측은 중공원통관으로서 차량의 스티어링 휠(10)측과 연결되는 외부관(33), 그리고, 타측은 차량의 기어박스(20)측과 연결되는 내부관(32)으로서, 외부의 충격이 스티어링 칼럼(30)에 전달될 때 충격에너지를 흡수할 수 있도록 서로 삽착되어 수축 가능하게 마련된다.

그리고, 외부관(33)과 내부관(32)의 내측으로는 회전력을 전달하도록 스티어링 휠(10)과 기어박스(20)에 직접 연결되는 조향축(31)이 설치되는데, 이 조향축(31)은 외부관(33)과 내부관(32)과 같이 수축 가능하도록 마련됨과 동시에 회전력을 전달할 수 있는 구조로 마련된다. 또, 스티어링 칼럼(30)을 차체에 고정시킬 수 있도록 외부관(33)과 내부관 (32)의 외측으로는 마운팅브라켓(40)과 로워브라켓 (50)이 설치되는데, 마운팅브라켓(40)은 외부관(33)의 외측에 고정되고, 로워브라켓(50)은 내부관(32)의 외측에 고정된다.

한편, 마운팅브라켓(40)은 외부 양측으로 확장형성된 밀착부(41)가 마련되어 차체에 넓게 밀착 설치되는데, 이 밀착부(41)의 스티어링 휠(10)측으로는 슬릿홈 (42)이 형성된다. 이 슬릿홈(42)은 밀착부(41) 양측에 한쌍으로 마련되는 것으로서, 그 내부에는 차체에 고정되는 캡슐(60)이 설치된다. 또한, 캡슐(60)은 중심측에 스크류(61)가 삽입되어 차체에 결합되는 것으로서, 양측면에는 슬릿홈(42)의 외부양측을 감싸며 이와 결합될 수 있도록 홈이 형성되어, 슬릿홈(42)의 내부에 슬라이딩 결합되고, 외부의 충격이 스티어링 칼럼(30)에 전달될 때 마운팅브라켓(40)과 분리 이탈된다.

도 2a는 본 발명에 따른 스티어링 칼럼의 완충장치를 보인 요부사시도이다. 이에 도시된 바와 같이, 차체에 고정된 캡슐(60)과 이와 분리가능하게 마련된 마운팅브라켓(40)의 사이에는 완충장치가 구비된다. 이 완충장치는 절곡된 금속판이 전개되면서 발생되는 저항력으로 외부의 충격에너지를 흡수할 수 있도록 마련된 것으로서, 이를 위해 캡슐(60)과 마운팅브라켓(40)의 사이에는 완충부재(70)와 이를 고정할 수 있도록 리벳(80)이 마련된다.

완충부재(70)는 금속판을 절곡하여 일단은 마운팅브라켓(40)에 고정되고, 타단은 캡슐(60)과 연결된 것으로서, 그 전체적인 형상은 'T'자 형상으로 마련되며, 중심측이 'U'자형상으로 절곡되어 차체와 스티어링 칼럼(30)의 사이에 설치되는데, 외부의 충격이 전달되어 캡슐(60)과 마운팅브라켓(40)이 분리될 때 절곡된 부분이 전개될 수 있도록 소정의 연성을 가진 금속으로 마련된다.

즉, 캡슐(60)과 밀착되도록 마련된 고정부(71)는 양방향으로 펼쳐져있는데, 양끝단측에는 캡슐(60)이 그 내부로 삽입되어 고정될 수 있도록 고정공(72)이 설치되고, 마운팅브라켓(40)과 연결되도록 고정부(71)의 중간측에서 절곡되어 연장되는 전개부(73)의 끝단에는 리벳(80)을 통해 마운팅브라켓(40)과 연결되는 결합공(75)이 마련된다. 그리고 마운팅브라켓(40)에는 완충부재(70)의 결합공(75)과 연통되도록 지지공(45)이 마련되어 그 내부에 리벳(80)이 고정되는 것이다.

도 2b는 이러한 완충부재의 설치를 보인 측단면도이다. 이에 도시된 바와 같이 마운팅브라켓(40)의 상측으로는 펼쳐질 수 있도록 절곡형성된 완충부재(70)의 전개부(73)가 배치되는데, 상,하측으로 마련된 전개부(73)의 하부에는 결합공(75)이 마련되고, 그 하측으로는 마운팅브라켓(40)을 상부를 관통하는 지지공(45)이 마련되며, 이들의 내부에는 리벳(80)이 고정 설치된다. 이와 같이 구성된 본 발명의 스티어링 칼럼의 완충장치는, 외부의 충격이 스티어링 칼럼(30)측으로 전달되면 운전자를 보호해줄 수 있도록 스티어링 칼럼(30)이 수축된다.

즉, 내부관(32)은 로워브라켓(50)에 의해 고정되어있고, 캡슐(60)에 의해 차체에 고정되어 있는 외부관(33)은 이를 지지하는 마운팅브라켓(40)과 함께 캡슐 (60)과 분리 이탈되어 내부관(32)측으로 이동된다. 이때 캡슐(60)과 마운팅브라켓(40)의 사이에 마련된 완충부재(70)는 캡슐(60)과 마운팅브라켓(40)이 일시에 분리되어 일차적인 충격에너지 흡수에 그치는 것을 제한할 수 있도록 충격에너지의 양에 따라 서서히 전개부(73)가 펼쳐지게 된다.

또한, 종래기술에 의한 다른 실시예는 도 3에 도시된 바와 같이, 기어박스와 연결되는 하부 스티어링 칼럼(130)의 단부가 핸들부(H)와 연결된 상부 스티어링 칼럼(120)에 내입되어 고정핀(P1)에 의해 고정되어 있다. 그리고, 종래의 구조는 전술된 스티어링 칼럼(120)(130)이 각기 대응된 관체(100)(110)에 수용되어 있으며, 외부관체(100)의 외주면에 제공된 연결부재(150)와 브라켓(140)의 단부가 다수의 고정핀(P2)(P3)에 의해 고정되어 있으며, 브라켓(140)의 타단부는 내부관체(110)의 외주면에 취부되어 있다.

여기서, 미설명부호 S는 카울 크로스 멤버이다.

이러한 구조는 P로 표시된 외력, 예컨대 차량의 충돌시 운전자의 안면부 또는 흉부에 의해 가격된 핸들부(H)가 화살표 방향으로 변위(L1)되면 1차적으로 브라켓(140)과 외부관체(100)를 고정하는 고정핀(P2)(P3)이 파단되면서 충격을 흡수하고, 그 이상의 충격에 대해서는 스티어링 칼럼(120)(130)을 고정하는 고정핀(P1)이 파단되면서 외부관체(120)와 내부관체(130)가 상호 활주되면서 충격을 흡수하는 구조이다.

그러나, 전술된 실시예들의 구조는 고정핀의 파단강도, 마찰력의 변화로 제품 편차가 상당하며 이로 인해, 양산품의 충격 흡수 특성에 대한 품질 편차관리가 불가능한 문제점이 있었다. 실제적으로, 이러한 구조는 다수의 시험에서 압축특성편차가 심한 경우 50% 이상이기 때문이다.

또한, 스티어링 칼럼을 상부 및 하부로 분리된 구조로 부품의 개수가 증대함은 물론 조립 및 작업 관리가 어려운 단점이 있으며, 특히 스티어링 칼럼의 구조 강성의 기본이 되는 상,하부 스티어링 칼럼이 상하로 분리되어 내구 및 진동 특정이 저하되는 문제점을 상존하고 있었다.

그리고, 전술된 일실시예(도 1 및 도 2)는 종래의 다른 실시예(도 3)와 동일한 구조에서 충격에 대응하여 전개됨으로써 충격을 흡수하는 완충부재(70)를 외부관(33; 외부관체)에 취부한 것이다.

이러한 종래의 실시예들에 의한 구조들은 전술된 문제점 이외에 상부 및 하부 스티어링 칼럼이 파손되기 때문에 차량의 충돌시 교체가 이루어져야 하는 유지보수상의 문제점을 더 포함하고 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 차량의 충돌시 운전자의 안면부 또는 흉부에 의한 핸들부의 가격에 의해 야기되는 충격량을 다단으로 분산ㆍ흡수하여 운전자의 안전을 도모할 수 있는 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 스티어링 칼럼의 구조를 단순화하여 조립 및 유지보수를 용이하게 할 수 있는 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 차량의 차량의 저속 충돌시에 스티어링 칼럼을 보호하면서 외력을 흡수할 수 있어 스티어링 칼럼의 사용연수를 연장하고 다른 구성 부품의 교체에 따른 유지보수를 용이하게 할 수 있는 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 차량의 핸들부와 기어박스와 연결되는 스티어링 칼럼의 구조에 있어서, 핸들부에 인접되게 연결부재가 취부된 일체형의 스티어링 칼럼을 제공하고, 연결부재와 카울 크로스 멤버를 수용한 브라켓의 일단부를 적어도 하나 이상의 고정핀으로 고정하고 브라켓의 타단부는 스티어링 칼럼의 기어박스 방향의 단부에 취부하되, 핸들부를 통한 외력 작용시 고정핀의 파단에 의해 1차적으로 외력을 흡수하고, 스티어링 칼럼이 기어박스 방향으로 브라켓의 타단부에 대응하여 활주(滑走)하면서 후퇴됨에 대응하여, 외력에 의한 변위에 대응ㆍ전개되면서 2차적으로 외력을 흡수할 수 있도록 브라켓의 타단부와 스티어링 칼럼의 대응 위치에 완충부재가 제공된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조에 의해 달성될 수 있다.

또한, 완충부재는 스트립 형상의 판재로써, 스티어링 칼럼의 기어박스 방향의 외주면과 일단부가 용접되며, 타단부는 브라켓의 타단부에 체결되는 것이 바람직하다.

도 1은 종래기술의 일실시예에 의한 스티어링 칼럼의 설치상태를 보인 사시도.

도 2a는 도 1 스티어링 칼럼의 완충장치를 개략적으로 나타내는 사시도.

도 2b는 도 1의 측단면도.

도 3a는 종래기술의 다른 실시예에 의한 스티어링 칼럼구조를 나타내는 개략도.

도 3b는 도 3a 스티어링 칼럼구조의 작동상태를 나타내는 개략도.

도 4는 본 발명에 의한 스티어링 칼럼의 완충구조를 나타내는 개략도.

도 5는 도 4 스티어링 칼럼구조의 작동상태를 나타내는 개략도.

도 6은 도 4의 "A" 부분의 확대도.

도 7은 도 4의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 자른 단면도.

<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >>

200 : 스티어링 칼럼 230 : 연결부재

240 : 브라켓 245 : 완충부재

245a : 고정나사 H : 핸들부

P : 외력 P21, P31 : 고정핀

S : 카울 크로스 멤버

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 의한 스티어링 칼럼의 완충구조를 나타내는 개략도이고, 도 5는 도 5는 도 4 스티어링 칼럼구조의 작동상태를 나타내는 개략도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 스티어링 칼럼의 완충구조는 일체형의 스티어링 칼럼(200)의 일단부에 핸들부(H)가 연결되어 있으며, 타단부에는 브라켓(240)과 연결되어 있되 차량 충돌시 운전자의 안면부 또는 흉부에의해 가격된 핸들부(H)의 변위(L2)에 대응하여 전개되어 충격량을 흡수하는 스트립 형상의 완충부재(245)가 제공되어 있다.

스티어링 칼럼(200)은 종래기술에 의한 실시예들과는 달리 일체형으로 형성되어 전체적인 스티어링 칼럼구조의 강성을 개선함은 물론, 피로하중에 따른 변위 및 변형이 최소화되도록 되어 있다. 여기서, 스티어링 칼럼(200) 각 단부의 외경은 핸들부(H)와 기어박스에 대응되어야 하며 도면에 도시된 외경의 두께는 실시예에 불과하다.

카울 크로스 멤버(S)를 수용하는 브라켓(240)은 전술된 스티어링 칼럼(200)의 핸들부(H)와 인접된 부분과 일단부가 다수의 고정핀(P21)(P31)에 의해 고정되어 있으며, 타단부는 스티어링 칼럼(200)의 타단부(기어박스측 방향) 외주면에 제공된 완충부재(245)와 체결되어 있다.

도 5를 참조하여 본 발명의 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조의 작동관계를 설명하면, 차량의 충돌시 관성에 의해 운전자의 안면부 또는 흉부가 부호 P로 표시된 외력을 핸들부(H)에 가격하면, 연결부재(230)와 브라켓(240)을 고정하는 다수의 고정핀(P21)(P31)이 파단되어 1차적으로 충격을 흡수하고, 그 이상의 충격량은 핸들부(H)의 변위(L2)에 대응하여 완충부재(245)가 전개됨과 동시에 스티어링 칼럼(200)의 외주면이 브라켓(240)의 타단부에 대하여 활주하면서 후퇴되어 충격을흡수하기 때문에, 충격량을 다단으로 흡수하여 운전자의 안전을 도모할 수 있다.

이 때, 고정핀(P21)(P31)이 파단됨에 따라 브라켓(240)이나 연결부재(230)가 손상된 경우에는 이 구성 부품만을 교체하면 되기 때문에 종래기술에 의한 실시예들의 스티어링 칼럼 전체의 교체가 요구되지 않는 장점이 있다.

여기서, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 핵심 구성요소인 완충부재(245)를 좀 더 상세히 설명하면, 완충부재(245)는 스트립 형상의 판재로써 스티어링 칼럼(200)의 기어박스 방향의 타단부 외주면에 일단부가 원호 형태로 용접(BD)되어 있으며, 타단부는 브라켓(240)에 다수의 고정나사(245a)에 의해 체결되어 있다.

여기서, 완충부재(245)의 전장(全長), 예컨대 용접과 체결된 부분을 제외한 전장은 외력(P)에 대응하여 변위되는 핸들부(H)의 변위량(L2) 보다 적어도 더 길어야 한다. 또한, 완충부재(245)의 재질은 스테인레스, 탄소강, 기타 주철류 및 합금강 등으로 제작이 가능하며, 탄성(彈性)과 소성(塑性)이 양호한 금속 재질이 바람직하다.

왜냐하면, 본 발명의 완충부재(245)는 외력(P)에 의해 고정핀(P21)(P31)이 파단되더라도 완충부재(245)의 탄성 범위내의 충격인 경우에는 전개에 의해 충격을 흡수한 후 탄성에 의해 원위치로 복원되는 것이 바람직하기 때문에, 탄성 범위가 양호한 재질의 사용은 본 발명의 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조에서 매우 중요하기 때문이다.

이상에서 설명된 본 발명은 일실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.

특히, 본 발명의 변형실시예를 몇 가지 예상하면, 완충부재를 다수로 절곡한 소위, 자바라 형상으로 제작하거나 스티어링 칼럼과 용접하는 대신에 체결이나 고정하는 방식의 구성 등으로 구현될 수 있을 것이다.

이상의 구성을 갖는 본 발명은 스티어링 칼럼을 일체로 형성하여 부품 및 조립 공정을 단순화하여 작업 생산성을 개선함은 물론, 외력에 의한 충격량이 완충부재의 전개에 의해 흡수되는 구성을 갖기 때문에 품질의 산포가 일정한 이점(利點)이 있다.

더욱이, 본 발명의 구성은 차량의 충돌시 운전자의 안면부 또는 흉부에 의한 핸들부의 가격에 의해 야기되는 충격량을 다단으로 분산ㆍ흡수하여 운전자의 안전을 도모함은 물론, 스티어링 칼럼의 구조를 단순화하여 조립 및 유지보수를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 차량의 핸들부와 기어박스와 연결되는 스티어링 칼럼의 구조에 있어서,

   상기 핸들부(H)에 인접되게 연결부재(230)가 취부된 일체형의 스티어링 칼럼(200)을 제공하고, 상기 연결부재(230)와 카울 크로스 멤버(S)를 수용한 브라켓(240)의 일단부를 적어도 하나 이상의 고정핀(P21)(P31)으로 고정하고 상기 브라켓(240)의 타단부는 상기 스티어링 칼럼(200)의 기어박스 방향의 단부에 취부하되, 상기 핸들부(H)를 통한 외력 작용시 상기 고정핀(P21)(P31)의 파단에 의해 1차적으로 외력(P)을 흡수하고,

   상기 스티어링 칼럼(200)이 상기 기어박스 방향으로 상기 브라켓의 타단부에 대응하여 활주(滑走)하면서 후퇴됨에 대응하여, 외력(P)에 의한 변위(L2)에 대응ㆍ 전개되면서 2차적으로 외력을 흡수할 수 있도록 상기 브라켓(240)의 타단부와 상기 스티어링 칼럼(200)의 대응 위치에 완충부재(245)가 제공된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 완충부재(245)는 스트립 형상의 판재로써, 상기 스티어링 칼럼(200)의 기어박스 방향의 외주면과 일단부가 용접되어 있으며, 타단부는 상기 브라켓(240)의 타단부에 체결된 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 칼럼의 완충구조.