KR100534352B1 - 스티어링 칼럼 차체 마운팅구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 충돌사고시 스티어링 칼럼의 차체 마운팅부가 단계적으로 변형되며 운전자 무릎 부위의 상해치를 저감시키도록 한 스티어링 칼럼의 차체 마운팅 구조를 제공함을 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명은, 전방은 개방되며 후방은 폐쇄되도록 절곡형성되고, 전방의 상측 선단부는 카울 로워패널(2b)의 차실측 후면에 그리고 하측 선단부는 대쉬패널(3)에 각각 고정되는 차체브라켓(20); 차량의 프론트 필라에 양단이 고정되어 차체 전방에 가로방향으로 설치되는 중공의 카울 크로스멤버(10); 및 상기 카울 크로스멤버(10)의 전방 일측이 상하로 개방형성되어 개방부를 이루며, 상기 개방부 상측의 상부부재(11a) 선단부는 상기 차체브라켓(20)이 상기 카울 로워패널(2b)에 고정된 위치 보다 상측의 상기 카울 로워패널(2b) 소정위치에 고정되며, 상기 개방부 하측의 하부부재(11b)의 선단부는 상기 차체브라켓(20)의 후면(21c) 일측에 고정되고, 상기 하부부재(11b)의 하측에는 스티어링 칼럼(6)이 고정되는 마운팅부(11);를 포함하여 이루어진 스티어링 칼럼 차체 마운팅 구조를 제공한다.

Description

스티어링 칼럼 차체 마운팅구조{Mounting Structure for Steering Column}

본 발명은 차량의 전방에 설치되는 카울 크로스멤버를 이용한 스티어링 칼럼의 차체 마운팅구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 정면충돌사고시 스티어링 칼럼의 차체 마운팅부가 단계적으로 변형되며 운전자 무릎 부위의 상해치를 저감시키도록 함과 아울러 아이들링 시 스티어링 진동감도를 저감시킬 수 있도록 한 스티어링 칼럼의 차체 마운팅 구조 개선에 관한 것이다.

일반적으로 카울 크로스멤버는 차량의 전방에 가로방향으로 설치되어 차체 전방에 강성을 부여하며 운전석 모듈을 구성하는 100여 가지의 부품을 지지하는 하는 구조물로서, 카울크로스 멤버의 하부에는 스티어링 칼럼이 고정되며, 스티어링 장치로부터 전달되는 엔진진동을 충분히 흡수할 수 있는 강성을 갖도록 설계된다.

도 1과 도 2는 이러한 카울 크로스멤버와 카울 크로스멤버에 의해 스티어링 칼럼이 차체에 마운팅되는 구조를 나타낸 도면이다. 이하 도 1과 도 2를 참조하여 종래기술에 다른 스티어링 칼럼의 차체 마운팅 구조를 살펴본다.

먼저, 카울 크로스멤버(1)는 그 양단이 차체의 프론트 필라(미도시) 내측에 고정되는 바아(Bar)의 형태를 하고 있으며, 스티어링 휠(7)이 설치된 스티어링 칼럼(6)은 멤버 브라켓(5)을 매개로 하여 카울 크로스멤버(1)에 고정 및 지지된다. 그리고, 멤버 브라켓(5)의 전방에는 멤버 브라켓과 볼팅 결합된 차체 브라켓(4)이 설치되어 있어, 차체 브라켓(4)이 카울패널(2)에 고정됨으로써 스티어링 칼럼(6)이 차체에 고정된다.

스티어링 칼럼(6)의 우측, 즉 차실의 중앙에는 카울 크로스멤버(1)를 상하방향으로 지지하며 스티어링 장치로부터의 진동을 차체 하부로 분산시키기 위한 센터 서포트바(8)가 설치되며, 카울 크로스멤버(1)의 양단에는 프론트 필라(미도시)에의 고정을 위한 브라켓(9)이 설치된다.

다음으로 각각의 구성에 대하여 살펴보면, 카울패널(2)은 상측에 윈드실드 글래스(미도시)가 장착되는 부분으로서 카울 로워패널(2b), 카울 어퍼패널(2a) 그리고 카울패널의 강성보강을 위해 설치되는 카울 센터패널(2c)로 구성되고, 카울 로워패널(2b)의 하측에는 엔진룸과 차실을 구분하는 격벽인 대쉬패널(3)이 결합된다.

스티어링 칼럼(6)을 차체에 마운팅하기 위한 차체 브라켓(4)과 멤버 브라켓(5)은 모두 상부부재(4a, 5a)와 하부부재(4a, 5b)로 이루어져 있는데, 카울패널(2)에 고정되는 측이 벌어져 있는 "ㄷ" 형의 개방형 구조로 절곡 성형되어 있는 차체 브라켓(4)은 상부부재(4a)와 하부부재(4b)가 각각 카울 로워패널(2b)의 후면과 하면에 고정되며, 상부부재(5a)와 하부부재(5b)가 상하방향으로 2점 볼팅체결되는 폐쇄형의 구조로 이루어진 멤버 브라켓(5)은 내부에 카울 크로스바(1)가 관통·고정되며 그 하부에는 스티어링 칼럼(6)이 고정된다. 앞서 설명한 바와 같이, 차체 브라켓(4)과 멤버 브라켓(5)은 서로 견고하게 볼팅결합된다.

이와 같은 구성으로 이루어진 종래의 스티어링 칼럼 마운팅부는 자체의 강성으로 인하여, 차량 충돌사고시 차체 변형에 의한 충격에너지 흡수량이 작아지게 되고, 그에 따라 스티어링 칼럼 마운팅부가 운전자의 무릎부위를 직접적으로 가격하게 됨으로써 운전자 상해치가 과다해지는 문제점이 있었다. 즉, 스티어링 칼럼(6)을 차체에 장착하기 위한 종래의 스티어링 칼럼 차체 마운팅 구조는, 카울 크로스멤버(1)가 직경이 54mm 정도인 스틸이나 마그네슘 재질의 견고한 바(Rigid Bar)로 이루어져 있으며, 카울 로워패널(2b)의 후면과 저면에 각각 고정된 차체 브라켓(4)은 멤버 브라켓(5)과 거의 수평한 방향으로 볼팅결합되어 있기 때문에, 차량충돌시 카울패널(2)의 변형에너지를 자체적으로 흡수하지 못하고 오히려 브라켓(4, 5)과 카울 크로스멤버(1)를 통하여 고스란히 운전자의 무릎부위에 전달하게 되는 문제점을 가지고 있었다.

유럽 및 북미지역 등 차량의 정면 충돌시험시 운전자의 다리 상해치에 대한 비중을 높여가고 있는 추세에 비추어 볼 때, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 스티어링 칼럼 차체 마운팅 구조의 개선요구는 시급한 과제로 대두되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은, 차량 충돌사고시 단계적으로 변형되며 차체 또는 카울패널의 변형에너지를 흡수하여 운전자 무릎부위의 상해치를 저감시킬 수 있도록 한 스티어링 칼럼 차체 마운팅 구조를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 카울 크로스멤버를 경량화함과 아울러 스티어링 장치로부터 전달되는 진동에 따른 진동성능의 개선을 위해 카울 크로스멤버의 강성을 증대시킬 수 있도록 한 스티어링 칼럼의 차체 마운팅 구조를 제공함을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 제안된 본 발명에 따른 스티어링 칼럼의 차체 마운팅 구조는, 전방은 개방되며 후방은 폐쇄되도록 절곡형성되고, 전방의 상측 선단부는 카울 로워패널의 차실측 후면에 그리고 하측 선단부는 대쉬패널에 각각 고정되는 차체브라켓, 차량의 프론트 필라에 양단이 고정되어 차체 전방에 가로방향으로 설치되는 중공의 카울 크로스멤버 및 상기 카울 크로스멤버의 전방 일측이 상하로 개방형성되어 개방부를 이루며, 상기 개방부 상측의 상부부재 선단부는 상기 차체브라켓이 상기 카울 로워패널에 고정된 위치 보다 상측의 상기 카울 로워패널 소정위치에 고정되며, 상기 개방부 하측의 하부부재의 선단부는 상기 차체브라켓의 후면 일측에 고정되고, 상기 하부부재의 하측에는 스티어링 칼럼이 고정되는 마운팅부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차체브라켓은 후방측을 향하여 돌출형성되는 박스형으로 형성되도록 하며, 카울 크로스멤버의 내부에는 강성 증가를 위한 리브가 설치되도록 하는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스티러어링 칼럼의 차체 마운팅 구조에 대하여 살펴본다. 별도의 구분이 없는 한, 동일한 명칭은 동일 또는 그에 상당하는 부재를 지칭하며 또한 동일부재에 대해서는 동일한 도면번호를 사용한다.

도 3 내지 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 카울 크로스멤버(10)는, 카울 크로스멤버를 차체에 장착을 위하여 종래의 기술에서와 같은 별도의 멤버브라켓을 사용하지 않으며, 카울 크로스멤버(10) 자체가 브라켓구조를 구비하는 일체형 카울 크로스멤버이다. 이러한 카울 크로스멤버의 브라켓구조, 즉 마운팅부(11a, 11b: 11)의 전방에는 차체브라켓(20)이 설치되어 카울 크로스멤버(10)가 차체 전방패널(카울패널과 대쉬패널)에 마운팅될 수 있도록 한다.

먼저, 카울 크로스멤버(10) 전방측의 카울패널(2)에 대하여 살펴보면, 카울패널은, 하부에 대쉬패널(3)이 결합되며 후방의 차실측으로 연장되어 대략 "U" 형상을 하는 하측의 카울 로워패널(2b), 카울 로워패널 상측에 결합되는 카울 어퍼패널(2a) 그리고 카울 로워패널과 카울 어퍼패널 사이에 설치되는 카울 센터패널(2c)로 구성된다. 그리고, 엔진룸과 차실을 구분하는 격벽인 대쉬패널(3)은 상측에 결합된 카울 로워패널(ab)의 후면 보다 전방측에서 상하방향으로 설치된다. 도 5에서, 좌측이 차량 전방측이며, 우측이 차실측의 후방측이다.

차체브라켓(20)은 전방은 개방되며 후방은 폐쇄되도록 절곡형성되며, 전방의 상측 선단부는 카울 로워패널(2b)의 차실측 후면에 그리고 하측 선단부는 대쉬패널(3)에 각각 볼팅고정 또는 용접된다. 즉, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 차체브라켓(20)의 상측면(21a)으로부터 연장된 전방 선단부는 카울 로워패널(2b)에 그리고 차체브라켓(20)의 하측면(21b)으로부터 연장된 전방 선단부는 대쉬패널에 각각 고정된다. 나아가서, 차체브라켓(20)은 결합되는 카울 로워패널(2b)의 하부와 대쉬패널(3)의 상부의 강성을 증가시키기 위하여 후방측을 향하여 돌출형성되는 박스형으로 형성되며, 강성과 차체(카울 로워패널과 대쉬패널)에의 고정작업의 용이성을 고려하여 전방의 폭이 넓고 후방으로 갈수록 폭이 좁아지는 구조로 형성된다.

차량의 프론트 필라(미도시)에 양단이 고정되어 차체 전방에 가로방향으로 설치되는 중공의 카울 크로스멤버(10)에는, 카울 크로스멤버(10)의 전방 일측이 상하로 개방형성되어 개방부를 이루는 마운팅부(11a, 11b: 11)가 형성되는데, 이러한 마운팅부(11)는 개방부 상측의 상부부재(11a)와 개방부 하측의 하부부재(11b)로 구성되며, 전방측이 넓고 후방측이 폐쇄된 "＞" 형상으로 형성된다. 그리고, 상부부재(11a) 선단부는 차체브라켓(20)이 카울 로워패널(2b)에 고정된 위치 보다 상측의 카울 로워패널(2b)에 1점 볼팅되며, 하부부재(11b)의 선단부는 차체브라켓(20)의 후방의 후면(21c)에 1점 볼팅된다. 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 차체브라켓의 하부부재(21b)의 하측에는 스티어링 칼럼이 직접 볼팅고정된다.

한편, 도 4 또는 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 카울 크로스멤버(10)의 마운팅부(11) 내측에는, 마운팅부의 전방 개방구조로 인한 강성약화를 보강하기 위한 리브(30)가 마운팅부의 내측면을 상하방향으로 지지(2점 지지)하도록 설치된다. 이러한 리브(30)는, 도면에는 도시하지 않았으나, 마운팅부(11) 내측 이외에도 카울 크로스멤버(10) 내측의 다른 위치에도 설치될 수 있으며, 이때 리브(30)는 카울 크로스멤버(10)의 내주면을 최소한 2점 이상(2점 지지, 3점 지지 등 리브의 형상에 따라 조절될 수 있다)에서 지지하도록 함이 바람직하다. 이러한 리브(30)가 카울 크로스멤버 내부에 설치되는 위치, 수, 형상은 엔진진동 등에 따른 카울 크로스멤버의 강성 설계계획에 따라 다양하게 변화시킬 수 있으며, 리브에 의해 아이들링 시 스티어링 진동감도가 저감될 수 있게 된다.

도 4와 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 카울 크로스멤버(10)의 마운팅부(11)는 차실의 센터부분(스티어링 칼럼의 우측)으로 연장되면서 점차 전방의 개방부가 폐쇄되며 중공의 납작한 굴곡부(12)를 형성한다. 이는 차실 센터부분에 설치되는 각종 부품의 배열 및 지지를 위해 카울 크로스멤버(10)의 센터부가 후방으로 돌출되도록 하기 위한 것으로서, 차종에 따라서 마운팅부(11) 좌우측의 마감 형태는 다양하게 변화될 수 있다.

도 5를 참조하여, 상기한 구조를 갖는 스티어링 차체 마운팅구조가 차량충돌 사고시 운전자의 상해치를 감소시키는 작용효과에 대해 살펴본다.

앞서 언급한 바와 같이, 차체브라켓(20)은 전방 선단부가 각각 카울 로워패널(2b)의 후면과 대쉬패널(3)에 고정된 박스형의 구조로 되어 있어, 대략 수평방향으로의 힘에 대한 강성이 증대되며, 이에 따라 카울 로워패널과 대쉬패널의 결합부 부근의 강성이 증대된다. 반면에, 카울 크로스멤버의 마운팅부(11a, 11b: 11)는 상하로 개방된 구조로 이루어지고, 그 상부부재(11a)는 카울 로워패널(2b)의 후면 상부를 1점지지 하며 하부부재(11b)는 차체브라켓 후면(21c)을 1점 지지하는 구조로 되어 있어, 전체적으로 보아 카울 로워패널(2b)의 상부측 강성은 카울 로워패널(2b)의 하부측 강성 보다 약하다.

따라서, 차량의 정면충돌로 인하여 카울패널(2)이 차실측으로 변형되는 경우, 카울 크로스멤버 마운팅부(11)의 상부부재(11a)가 1차적으로 상하방향 변형되고, 다음으로 스티어링 칼럼(미도시) 하부에 고정된 마운팅부(11)의 하부부재(11b)가 2차적으로 상하방향 변형되면서 충돌에너지를 흡수할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어진 스티어링 칼럼의 차체 마운팅 구조에 따르면, 차량 충돌사고시 카울패널의 변형에 따라 카울 크로스멤버 마운팅부의 상부부재가 1차 변형되고, 다음으로 차체브라켓에 고정되어 있는 카울 크로스멤버 마운팅부의 하부부재가 2차 변형되면서 차체의 변형(충돌)에너지를 충분히 흡수할 수 있게 되어 운전자의 무릎부위 상해치가 저감된다.

또한, 본 발명에 따른 카울 크로스멤버는 별도의 멤버브라켓을 사용하던 종래의 바아(Bar)형태의 카울 크로스멤버와는 달리 일체형으로 제작되므로, 차체의 경량화 및 부품수의 절감이 가능해진다.

또한, 이러한 카울 크로스멤버의 내부에는 필요에 따라 적절한 위치에 리브를 설치하여 카울 크로스멤버의 강성을 증대시킬 수 있으므로, 차량 주행시 또는 엔진 공회전시 스티어링 칼럼에 전달되는 엔진진동을 적절하게 카울 크로스멤버에서 흡수하도록 할 수 있다.

도 1은 종래의 스티어링 칼럼 차체 마운팅 구조를 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1의 마운팅 구조를 설명하기 위한 간략한 측단면도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 칼럼의 차체 마운팅 구조를 나타낸 도면이다.

도 4는 도 3의 A-A 선에 따라 카울크로스멤버를 절개한 상태를 나타낸 도면이다.

도 5는 도 3의 A-A 선에 따른 마운팅 구조의 측단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 10: 카울크로스멤버 2: 카울패널

2a: 카울 어퍼패널 2b: 카울 로워패널

2c: 카울 센터패널 3: 대쉬패널

4: 차체 브라켓 5: 멤버 브라켓

6: 스티어링 칼럼 7: 스티어링 휠

8: 센터 서포트바 11a, 11b: 상, 하부부재

20: 차체브라켓 21a, 21b: 차체브라켓 상,하측면

21c: 차체브라켓 후면 30: 리브

Claims (3)

1. 스티어링 칼럼을 차체 전방패널에 고정하기 위한 마운팅 구조에 있어서,

   전방은 개방되며 후방은 폐쇄되도록 절곡형성되고, 전방의 상측 선단부는 카울 로워패널(2b)의 차실측 후면에 그리고 하측 선단부는 대쉬패널(3)에 각각 고정되는 차체브라켓(20);

   차량의 프론트 필라에 양단이 고정되어 차체 전방에 가로방향으로 설치되는 중공의 카울 크로스멤버(10); 및

   상기 카울 크로스멤버(10)의 전방 일측이 상하로 개방형성되어 개방부를 이루며, 상기 개방부 상측의 상부부재(11a) 선단부는 상기 차체브라켓(20)이 상기 카울 로워패널(2b)에 고정된 위치 보다 상측의 상기 카울 로워패널(2b) 소정위치에 고정되며, 상기 개방부 하측의 하부부재(11b)의 선단부는 상기 차체브라켓(20)의 후면(21c) 일측에 고정되고, 상기 하부부재(11b)의 하측에는 스티어링 칼럼(6)이 고정되는 마운팅부(11);를 포함하여 이루어진 스티어링 칼럼 차체 마운팅 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 카울 크로스멤버(10)의 내부에는, 상기 카울 크로스멤버의 강성을 증가시키기 위하여, 상기 카울 크로스멤버(10)의 내주면을 최소한 2점 이상에서 지지하는 리브(30)가 설치된 스티어링 칼럼 차체 마운팅 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 카울 크로스멤버(10)의 마운팅부(11)에는, 마운팅부의 전방 개방구조로 인한 강성약화를 보강하기 위하여 상기 리브(30)가 상기 마운팅부의 내측면을 상하방향으로 지지하도록 설치된 스티어링 칼럼 차체 마운팅 구조.