KR100507212B1

KR100507212B1 - 차량도난 및 충돌시 2차충격 방지를 위한 스티어링휠작동장치

Info

Publication number: KR100507212B1
Application number: KR10-2003-0062077A
Authority: KR
Inventors: 서주원
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2005-08-10
Also published as: KR20050024855A

Abstract

본 발명은 차량도난 및 충돌시 2차충격 방지를 위한 스티어링휠 작동장치에 관한 것으로, 스티어링휠(10)이 장착되는 어퍼스티어링샤프트(30)를 모터(20)에 의해 승강가능토록 하고, 스티어링휠(10)의 형상을 상하단이 직선인 형상으로 제작하며, 인스트루먼트패널(IP)에 스티어링휠(10)이 삽입/안착되는 안착홀(70)을 형성하여, 시동 off 및 충돌사고가 발생하였을 때 ECU(80)가 상기 모터(20)를 작동시켜 스티어링휠(10)을 안착홀(70)에 하강/안착시킴으로써 차량 도난과 충돌사고시 스티어링휠(10)에 의한 2차상해를 방지할 수 있도록 된 것이다.

Description

차량도난 및 충돌시 2차충격 방지를 위한 스티어링휠 작동장치{a steering wheel operating device for prevention of a vehicle robbery and the second shock by collision}

본 발명은 자동차의 스티어링휠 작동장치에 관한 것으로, 특히 차량도난 및 충돌시 2차충격 방지를 위한 스티어링휠 작동장치에 관한 것이다.

일반적으로 스티어링휠은 엔진이 정지된 상태에서도 조작이 가능하다. 때문에 도로 주행중 차량이 고장나서 정지하여도 스티어링휠을 조작하면서 차량을 직접 밀어 길가로 이동시킬 수 있게 된다.

그런데, 상기 사항은 차량 도난의 한 위험요소가 된다. 도어의 잠금상태만 해제한다면 차량을 밀어서 원하는 곳으로 이동할 수 있기 때문이다.

한편, 차량 충돌 사고가 발생하였을 때 운전자는 차량간의 충돌에 의한 1차 중격을 받음과 더불어 자신의 전면에 위치한 스티어링휠에 강하게 부딪혀서 2차충격을 받게 된다.

이 2차충격은 단면적이 작은 스티어링휠의 림 부분이 가슴이나 안면에 강력한 충격을 주기 때문에 운전자의 상해치가 크게 증가하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 시동이 걸리지 않은 상태에서는 스티어링휠을 조작할 수 없게 됨으로써 차량 도난 사고를 방지할 수 있고, 충돌사고가 발생하였을 때는 스티어링휠에 의한 2차 충격이 방지됨으로써 운전자의 부상 정도를 경감시킬 수 있도록 된 차량 도난 및 충돌시 2차 충격 방지를 위한 스티어링 휠 작동장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중앙판과 이 중앙판의 양측부에 각각 설치된 손잡이로 이루어지며 상하부가 직선으로 절개된 원형 형상인 스티어링휠과, 상기 손잡이를 중앙판으로부터 이격시키거나 밀착시키는 모터와, 상단에 상기 중앙판이 고정되는 어퍼스티어링샤프트, 이 어퍼스티어링샤프트가 삽입되어 스플라인결합된 로워스티어링샤프트, 상기 어퍼스티어링샤프트와 로워스티어링샤프트에 삽입되되 상기 모터에 의해 회전됨으로써 어퍼스티어링샤프트를 승강시키는 무빙샤프트, 상기 로워스티어링샤프트를 회전가능하도록 내장하고 차체에 고정되는 컬럼쟈켓, 상기 어퍼스티어링샤프트가 하강하였을 때 스티어링휠이 삽입/안착되는 인스트루먼트패널상의 안착홀, 엔진이 시동되면 상기 어퍼스티어링샤프트가 상승함과 동시에 손잡이가 중앙판으로부터 이격되고 엔진이 정지하거나 주행중 충돌사고가 발생하면 어퍼스티어링샤프트가 하강함과 동시에 손잡이가 중앙판으로 밀착되도록 상기 모터를 정방향 및 역방향으로 회전시키는 ECU로 구성된다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명 스티어링휠 작동장치의 세부 구성도이고, 도 2는 본 발명의 전체 개략 구성도로서, 본 발명의 스티어링휠(10)은 일반적인 스티어링휠과 같이 원형이 아니고 원형의 상부와 하부가 직선으로 절개된 형상으로 되어 있으며, 중앙의 중앙판(11)과 그 양측에 설치된 손잡이(12)로 이루어진다.

상기 중앙판(11)의 중앙에는 가로 방향으로 원통(21)이 설치되는데, 이 원통(21)은 양단이 베어링(22)에 의해 지지되며, 벨트(23)를 매개로 상기 모터(20)의 축(24)에 연결된다.

한편, 상기 양측 손잡이(12)의 내측면에는 상기 원통(21)내로 삽입된 로드(13)가 형성되며, 이 로드(13)와 상기 원통(21)의 내주면 양측부에는 상호 치합되는 스크류기어(13a,21a,21b)가 형성되는데, 각 부분의 스크류기어(13a,21a,21b)는 상기 모터(20)가 정회전할 때 양측 로드(13)가 원통(21)의 외측으로 이동하고, 모터(20)가 역회전할 때 원통(21)의 내측으로 이동하도록 된 나선형상을 가진다.(따라서, 원통(21) 내주면 양측부에 형성되는 스크류기어(21a,21b)는 상호 반대방향의 나선형상을 가진다.)

그리고, 상기 로드(13)는 중앙판(11)의 외곽부에 장착된 서포터(25)에 의해 지지되어 좌우이동이 안정적으로 이루어지도록 되어 있다.

상기 중앙판(11)은 어퍼스티어링샤프트(30)의 상단에 고정되며, 이 어퍼스티어링샤프트(30)는 로워스티어링샤프트(40)에 삽입되되, 상호 스플라인결합되어 있어서 어퍼스티어링샤프트(30)가 로워스티어링샤프트(40)의 내부에서 상하방향으로 이동할 수 있으면서도 스티어링휠(10)로부터의 조작력을 로워스티어링샤프트(40)의 하부에 연결되는 유니버설조인트어셈블리(도시하지 않음)를 통해 기어박스로 전달할 수 있도록 되어 있다.

상기 어퍼스티어링샤프트(30)와 로워스티어링샤프트(40)의 내부에는 무빙샤프트(50)가 설치되는데, 이 무빙샤프트(50)는 상부가 어퍼스티어링샤프트(30)에 장착된 베어링(31)에 의해 지지되어 어퍼스티어링샤프트(30)에 대해 회전가능하되, 외주면에 형성된 홈(51)에 어퍼스티어링샤프트(30) 내측 양편에 장착된 고정편(32)이 삽입되어 어퍼스티어링샤프트(30)에 대한 상하방향으로의 이동은 불가능하도록 되어 있다.(즉, 상하방향으로는 무빙샤프트(50)와 어퍼스티어링샤프트(30)가 일체로 이동한다.)

또한, 상기 무빙샤프트(50)의 어퍼스티어링샤프트(30) 상방 외측으로 연장된 단부에는 베벨기어(52)가 장착되며, 이 베벨기어(52)는 상기 모터의 축(24)에 장착된 베벨기어(26)에 치합된다.

상기 무빙샤프트(50)의 하단에는 스크류기어(53)가 형성되어 로워스티어링샤프트(40)의 내부에 장착된 고정판(41)과 치합(고정판(41)의 내주면 양측부분이 상기 스크류기어(53)의 나선각도와 동일하게 경사형성된다.)되는데, 상기 스크류기어(53)는 모터(20)가 정회전할 때 무빙샤프트(50)가 상승되고 역회전할 때는 하강하도록 나선방향이 형성된다.

상기 로워스티어링샤프트(40)는 컬럼쟈켓(60)에 회전가능한 상태로 내장되며, 이 컬럼쟈켓(60)은 마운팅브라켓트(61)을 매개로 차체에 고정된다.

인스트루먼트패널(IP)에는 양측 손잡이(12)가 중앙판(11)에 밀착되어 있는 상태의 스티어링휠(10)과 동일한 형상의 안착홀(70)이 형성된다.

한편, 상기 모터(20)의 작동은 ECU(80)에 의해 제어되는데, ECU(80)는 이그니션스위치(90)를 통해 운전자의 시동 on 및 off 조작상태를 검출하고 에어백ECU(100)로부터 충돌사고가 발생하였을 때 충돌신호를 전달받아, 시동이 on되면 상기 모터(20)를 정회전시키고, 시동이 off되거나 에어백ECU(100)로부터 충돌신호가 입력되면 모터(20)를 역회전시킨다.

이하, 본 발명의 작동을 설명한다.

차량 주차 상태에서 스티어링휠(10)은 도 2에 도시된 상태에 있게 된다.

이 상태에서 엔진 시동이 on되면, ECU(80)가 모터(20)를 정방향으로 회전시킨다. 모터(20)가 정방향으로 회전되면 스크류기어(53)의 작용으로 무빙샤프트(50)가 상승하게 되는데, 무빙샤프트(50)는 상기 고정편(32)에 의해 어퍼스티어링샤프트(30)에 대해서 상하방향으로 이동이 구속되어 있으므로 무빙샤프트(50)의 상승과 동시에 어퍼스티어링샤프트(30)도 상승하게 되어, 이에 장착된 스티어링휠(10)은 인스트루먼트패널(IP)의 안착홀(70)로부터 빠져나와 운전자의 전면으로 상승하게 된다.

이와 동시에 상기 모터(20)가 정방향으로 회전하는 것에 의해, 원통(21)과 양측 로드(13)의 스크류기어(21a,21b,13a)들의 작용으로 양측 로드(13)가 원통(21)으로부터 빠져나오게 되므로 손잡이(12)가 중앙판(11)으로부터 이격된다.

즉, 스티어링휠(10)이 인스트루먼트패널(IP)의 안착홀(70)로부터 상승함과 동시에 중앙판(11)으로부터 손잡이(12)가 이격되어짐으로써 운전자가 스티어링휠(10)을 조작할 수 있는 상태가 되는 것이다.

한편, 차량 운행 후 정지하여 시동을 off하거나, 또는 차량 주행 중 충돌사고가 발생하면 ECU(80)는 모터(20)를 역회전시킨다.

모터(20)가 역회전되면 상기 무빙샤프트(50)의 스크류기어(53)나 원통(21) 및 로드(13)의 스크류기어(21a,21b,13a)들의 작용이 전술한 바와는 반대로 이루어지므로 무빙샤프트(50)가 하강하게 되어 어퍼스티어링샤프트(30)와 이에 장착된 스티어링휠(10)이 하강하며, 이와 동시에 로드(13)가 원통(21)의 내부로 이동하게 되므로 스티어링휠(10)의 손잡이(12)가 중앙판(11)에 밀착된다.

즉, 스티어링휠(10)이 최초의 상태와 마찬가지로 하강하여 인스트루먼트패널(IP)의 안착홀(70)에 삽입/안착되는 것이다.

단, 정상적인 시동 on과 off의 경우와는 달리, 충돌사고 발생시에 ECU(80)는 공급전류의 세기를 최대로 하여 스티어링휠(10)이 순간적으로 안착홀(70)내로 하강/안착될 수 있도록 해야한다.

따라서, 정상적으로 주행을 마친 후, 시동을 off 하여 차량을 주차해 놓은 상태라면 스티어링휠(10)이 상기 안착홀(70)내에 위치해 있게 되고, 안착홀(70)내에 위치한 스티어링휠(10)은 안착홀(70)과 스티어링휠(10)의 형상에 의해 회전이 불가하여 외부로부터의 조작이 불가능하므로, 차량 절도자가 잠긴 도어를 열고 주차브레이크를 해제하였다 하여도 차량을 원하는 장소로 이동시킬 수 없게 됨으로써 차량 도난 사고를 방지할 수 있게 된다.

또한, 주행중 충돌사고가 발생한 경우에도 스티어링휠(10)이 안착홀(70)내에 삽입되어 운전자에 근접하여 있지 않게 되므로, 운전자가 스티어링휠(10)에 충돌하지 않게 됨으로써 스티어링휠(10)과의 2차 충돌에 의한 부상을 방지할 수 있게 된다.

한편, 안착홀(70)에 안착되어 있는 스티어링휠(10)이 상승할 때, 상승과 동시에 손잡이(12)의 외측방향 이동이 시작되므로 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 손잡이(12)와 안착홀(70) 벽면간에 간섭 문제가 발생한다.

따라서, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 안착홀(70)의 벽면을 외측방향으로 경사지게 형성하여 작동시 간섭이 발생하지 않도록 한다.

이때, 안착홀(70) 벽면의 경사각도 θ는 tanθ= V1/V2 (V1은 스티어링휠의 상승속도, V2는 손잡이의 이동속도)의 관계에 의해 구할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 시동 off 상태에서는 스티어링휠이 인스트루먼트패널에 형성된 안착홀에 삽입되어져 차량의 방향전환이 불가함으로써 차량 도난 사고를 예방할 수 있게 되고, 주행중 충돌사고가 발생했을때는 스티어링휠이 신속하게 하강하여 운전자와 충돌하지 않게 됨으로써 스티어링휠에 의한 2차 충격을 방지하여 운전자의 부상정도를 크게 감소시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 스티어링휠 작동장치의 세부 구성도,

도 2는 본 발명의 전체 구성도,

도 3의 (a)와 (b)는 스티어링휠 하강상태를 개략적으로 도시한 정단면도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10 : 스티어링휠, 11 : 중앙판,

12 : 손잡이, 13 : 로드,

13a : 스크류기어, 20 : 모터,

21 : 원통, 21a,21b : 스크류기어,

22 : 베어링, 23 : 벨트,

24 : 모터의 축, 25 : 서포터,

26 : 베벨기어, 30 : 어퍼스티어링샤프트,

31 : 베어링, 32 : 고정편,

40 : 로워스티어링샤프트, 41 : 고정판,

50 : 무빙샤프트, 51 : 홈,

52 : 베벨기어, 53 : 스크류기어,

60 : 컬럼쟈켓, 61 : 마운팅브라켓트,

70 : 안착홀, 80 : ECU,

90 : 이그니션스위치, 100 : 에어백ECU.

Claims

중앙판(11)과 이 중앙판(11)의 양측부에 각각 설치된 손잡이(12)로 이루어지며 상하부가 직선으로 절개된 원형 형상인 스티어링휠(10)과,

상기 손잡이(12)를 중앙판(11)으로부터 이격시키거나 밀착시키는 모터(20)와,

상단에 상기 중앙판(11)이 고정되는 어퍼스티어링샤프트(30),

이 어퍼스티어링샤프트(30)가 삽입되어 스플라인결합된 로워스티어링샤프트(40),

상기 어퍼스티어링샤프트(30)와 로워스티어링샤프트(40)에 삽입되되 상기 모터(20)에 의해 회전됨으로써 어퍼스티어링샤프트(30)를 승강시키는 무빙샤프트(50),

상기 로워스티어링샤프트(40)를 회전가능하도록 내장하고 차체에 고정되는 컬럼쟈켓(60),

상기 어퍼스티어링샤프트(30)가 하강하였을 때 스티어링휠(10)이 삽입/안착되는 인스트루먼트패널상(IP)의 안착홀(70),

엔진이 시동되면 상기 어퍼스티어링샤프트(30)가 상승함과 동시에 손잡이(12)가 중앙판(11)으로부터 이격되고 엔진이 정지하거나 주행중 충돌사고가 발생하면 어퍼스티어링샤프트(30)가 하강함과 동시에 손잡이(12)가 중앙판(11)으로 밀착되도록 상기 모터(20)를 정방향 및 역방향으로 회전시키는 ECU(80)를 포함하여 구성되는 차량도난 및 충돌시 2차충격 방지를 위한 스티어링휠 작동장치.
제 1항에 있어서, 상기 중앙판(11)에 모터(20)의 축(24)에 벨트(23)로 연동되는 원통(21)이 설치되고, 이 원통(21)에는 양측 손잡이(12)의 로드(13)가 삽입되며, 이 로드(13)와 원통(21)의 내주면 양측부에는 상호 치합되는 스크류기어(13a,21a,21b)가 형성되되, 각 스크류기어(13a,21a,21b)는 모터(20) 정회전시 양측 로드(13)가 원통(21)의 외측으로 이동하고, 모터(20) 역회전시 원통(21)의 내측으로 이동하도록 된 나선형상을 가지는 것을 특징으로 하는 차량도난 및 충돌시 2차충격 방지를 위한 스티어링휠 작동장치.
제 2항에 있어서, 상기 원통(21)과 로드(13)는 각각 중앙판(11)에 고정된 베어링(22)과 서포터(25)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 차량도난 및 충돌시 2차충격 방지를 위한 스티어링휠 작동장치.
제 1항에 있어서, 상기 무빙샤프트(50)는 어퍼스티어링샤프트(30)에 장착된 베어링(31)에 의해 지지되고, 외주면에 형성된 홈(51)에 어퍼스티어링샤프트(30)에 고정된 고정편(32)이 삽입되며, 상단에 베벨기어(52)가 형성되어 상기 모터(20)의 축(24)에 장착된 베벨기어(26)에 치합되고, 하단에 스크류기어(53)가 형성되어 로워스티어링샤프트(40)에 고정된 고정판(41)과 치합되되, 상기 스크류기어(53)는 모터(20)가 정회전할 때 무빙샤프트(50)가 상승되고 역회전할 때는 하강하도록 된 나선형상을 가지는 것을 특징으로 하는 차량도난 및 충돌시 2차충격 방지를 위한 스티어링휠 작동장치.
제 1항에 있어서, 상기 ECU(80)는 이그니션스위치(90)를 통해 엔진 시동 on/off 상태를 인지하고, 에어백ECU(100)로부터 충돌신호를 전달받는 것을 특징으로 하는 차량도난 및 충돌시 2차충격 방지를 위한 스티어링휠 작동장치.
제 1항에 있어서, 상기 안착홀(70)의 벽면이 외측으로 경사형성되고, 그 경사각도 θ는 tanθ= V1/V2 (V1은 스티어링휠의 상승속도, V2는 손잡이의 이동속도)의 관계에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 차량도난 및 충돌시 2차충격 방지를 위한 스티어링휠 작동장치.