KR100651140B1 - 충격 흡수용 플레이트를 구비한 자동차의 조향장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충격 흡수용 플레이트를 구비한 자동차의 조향장치에 관한 것이다.

본 발명은, 자동차의 조향휠에 연결되는 조향축과, 상기 조향축을 둘러싸는 컬럼 하우징, 상기 컬럼 하우징의 하측에 형성되는 하부 브라켓, 상기 하부 브라켓과 상기 컬럼 하우징 사이에 구비되는 충격 흡수용 플레이트 및 상기 컬럼 하우징의 중간측에 형성되는 상부 브라켓을 구비하는 조향 컬럼과, 상기 조향축에 연결되어 조향력을 양쪽 바퀴에 전달하는 조향 기어를 포함하는 상기 자동차의 조향장치에 있어서, 상기 충격 흡수용 플레이트는 내측 플레이트 및 외측 플레이트를 포함하되, 상기 내측 플레이트는, 일측에 제 1 가동 핀 관통공이 형성되어 있는 제 1 상판; 상기 제 1 상판과 대향하도록 형성되되 상기 컬럼 하우징에 결합되는 제 1 하판; 및 상기 제 1 상판 및 상기 제 1 하판을 연결하는 제 1 만곡부를 포함하여 형성되고, 상기 외측 플레이트는 상기 내측 플레이트의 외측에 형성되되, 일측에 제 2 가동 핀 관통공이 형성되어 있으며 상기 제 1 상판으로부터 소정 거리 이격되어 있는 가동 핀 결합부; 상기 가동 핀 결합부로부터 연장되는 제 2 상판; 상기 제 2 상판과 대향하도록 형성되되 상기 컬럼 하우징에 결합되는 제 2 하판; 및 상기 제 2 상판 및 상기 제 2 하판을 연결하는 제 2 만곡부를 포함하여 형성되며, 상기 하부 브라켓의 상측에 구비되는 액추에이터; 상기 액추에이터를 제어하는 제어 장치; 및 상기 액추에이터에 의해 상하로 운동하는 가동 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 차속이나 운전자의 상태를 감지하여 그에 따라 충격 흡수량을 제어함으로써 운전자를 충분히 보호하는 효과가 있다.

충격 흡수, 조향 컬럼, 플레이트, 조향장치

Description

충격 흡수용 플레이트를 구비한 자동차의 조향장치{Steering Apparatus for Automotive Vehicle Including Collision Energy Absorbing Plate}

도 1은 도 1은 종래 기술에 따른 조향 컬럼을 나타내는 사시도,

도 2a는 조향 컬럼의 컬랩스가 일어기 전의 충격 흡수용 플레이트의 상태를 나타내는 측단면도,

도 2b는 조향 컬럼의 컬랩스가 일어난 후의 충격 흡수용 플레이트의 상태를 나타내는 측단면도,

도 3a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 조향장치를 나타내는 일부 사시도,

도 3b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 조향장치를 나타내는 일부 측단면도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 조향장치에 구비되는 충격 흡수용 플레이트를 나타내는 사시도,

도 5a 및 5b는 각각 액추에이터가 작동하기 전과 후의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 조향장치에 있어서 충격 흡수용 플레이트의 소성 변형 과정을 나타내는 단면도,

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 조향장치를 나타내는 일부 사시도,

도 7a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 조향장치에 구비되는 충격 흡수용 플레이트를 나타내는 사시도,

도 7b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 조향장치에 구비되는 충격 흡수용 플레이트가 조향 컬럼에 장착된 상태를 나타내는 일부 사시도,

도 8a 및 8b는 각각 액추에이터가 작동하지 않을 때와 작동할 때의 본 발명의 제 2 실시예에 따른 조향장치에 있어서 충격 흡수용 플레이트의 소성 변형 과정을 나타내는 부분 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101: 조향축103: 컬럼 하우징

105: 하부 브라켓107: 상부 브라켓

111: 조향휠300: 조향 컬럼

301: 제 1 충격 흡수용 플레이트303: 액추에이터

305: 제어 장치307: 가동 핀

401: 제 1 상판403: 제 1 하판

405: 제 1 만곡부407: 제 1 가동 핀 관통공

410: 내측 플레이트411: 가동 핀 결합부

413: 제 2 상판415: 제 2 하판

417: 제 2 만곡부420: 외측 플레이트

601: 제 2 충격 흡수용 플레이트701: 제 3 하판

703: 제 3 상판705: 제 3 만곡부

707: 중앙판709: 좌측 판

711: 우측 판713: 제 3 가동 핀 관통공

715: 브라켓 결합부

본 발명은 충격 흡수용 플레이트를 구비한 자동차의 조향장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 액추에이터에 의해 가동 핀과의 결합 여부가 변화하는 충격 흡수용 플레이트를 하부 브라켓과 컬럼 하우징 사이에 구비함으로써 자동차의 충돌시 차속이나 운전자의 체중 등에 따라 충격 흡수량이 달라질 수 있게 하는 충격 흡수용 플레이트를 구비한 자동차의 조향장치에 관한 것이다.

자동차의 조향 컬럼은 운전자의 조향휠 조작에 의해 발생한 회전력을 랙-피니언 기구부로 전달하는 조향축을 둘러싸도록 형성되어 조향축의 회전을 지지하는 한편 브라켓을 통해 차체에 결합됨으로써 조향축의 위치를 고정하는 장치이다.

일반적으로 자동차의 충돌 사고 등의 경우에 운전자의 상체가 조향휠에 부딪혀서 큰 부상을 당하는 것을 방지하기 위해 조향 컬럼과 조향축은 모두 축 방향으로 수축되는 컬랩스(Collapse) 기능을 갖는다.

즉, 자동차의 운행 중 충돌 사고가 발생하면 운전자의 상체는 관성에 의해 조향휠에 부딪히는데, 운전자의 상체가 조향휠에 부딪히면 조향휠의 하측에 형성되어 있는 조향 컬럼과 조향축이 수축하여 운전자가 받는 충격을 흡수함으로써 운전자의 부상을 최소화시켜 주는 것이다.

한편 종래에는 조향 컬럼의 컬랩스가 일어날 때 소성 변형을 일으키면서 충격을 흡수하도록 하는 충격 흡수용 플레이트가 조향 컬럼에 구비되기도 하였다.

도 1은 종래 기술에 따른 조향 컬럼을 나타내는 사시도이다.

도 1에서 도시하는 바와 같이 종래 기술에 따른 조향 컬럼은 조향축(101)을 둘러싸는 컬럼 하우징(103)과, 컬럼 하우징(103)의 하측에 형성되는 하부 브라켓(105)과, 컬럼 하우징(103)의 중간측에 형성되는 상부 브라켓(107)과, 상부 브라켓(107)의 좌우 양측에 구비되는 충격 흡수용 플레이트(109)를 포함하여 구성된다.

조향축(101)은 상단이 조향휠(111)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되어 있어서 운전자가 조향휠(111)을 조작함으로써 발생한 회전력을 하단의 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결하는 장치이다.

또한, 조향축(101)은 조향휠(111)에 가까운 상부 축(101a)와 그 반대편의 하부 축(101b)으로 나뉘는데, 상부 축(101a)과 하부 축(101b)은 유니버설 조인트(미도시)를 매개로 하여 서로 연결되어 있기 때문에 소정 각도로 굴절된 상태에서 랙-피니언 기구부(미도시)에 회전력을 전달한다.

컬럼 하우징(103)은 조향축(101)을 둘러싸도록 형성되며 하측의 하부 브라켓(105)과 중간측의 상부 브라켓(107)을 구비한다.

상부 브라켓(107)의 좌우 양측에는 자동차의 차체에 결합되는 캡슐(113)이 형성되어 있다. 캡슐(113)은 알루미늄이나 합성 수지 등으로 이루어지는데, 자동차의 충돌 사고 등의 경우 조향 컬럼의 축 방향의 충격에 의해 상부 브라켓(107)으로부터 이탈됨으로써 조향 컬럼의 컬랩스가 일어나도록 한다.

한편, 캡슐(113)과 상부 브라켓(107) 사이에는 충격 흡수용 플레이트(109)가 형성된다.

도 2a 및 2b는 각각 조향 컬럼의 컬랩스가 일어기 전과 후의 충격 흡수용 플레이트의 상태를 나타내는 측단면도이다.

도 2a에서 도시하는 바와 같이 충격 흡수용 플레이트(109)는 상부 브라켓(107)에 U자 형상으로 장착되되 일단은 캡슐(113)에 고정되고 타단은 자유단으로 남아 있다. 또한, 캡슐(113)은 상부 브라켓(107)과 자동차의 차체(201)에 각각 고정되어 있다.

그런데, 자동차의 충돌 사고 등에 의해 캡슐(113)이 상부 브라켓(107)에서 이탈된 채 자동차의 차체(201)에만 고정되고 컬럼 하우징(103)은 축 방향 하측으로 이동하는 경우, 즉 조향 컬럼의 컬랩스가 일어나는 경우에는 도 2b에서 도시하는 바와 같이 충격 흡수용 플레이트(109)가 소성 변형을 일으키면서 충격을 흡수하는 것이다.

그러나 이와 같은 구성을 가지는 종래 기술에 의하는 경우 차속, 운전자의 체중 또는 위치 등에 무관하게 조향 컬럼의 충격 흡수량이 단일한 값으로 설정되기 때문에 운전자를 충분히 보호할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 차속이나 운전자의 상태를 감지하여 그에 따라 충격 흡수량을 제어함으로써 운전자를 충분히 보호할 수 있는 자동차의 조향 컬럼을 제공하는 데 그 주된 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 조향 컬럼에 구비되되 내측 플레이트 및 외측 플레이트를 포함하는 충격 흡수용 플레이트에 있어서, 상기 내측 플레이트는, 일측에 제 1 가동 핀 관통공이 형성되어 있는 제 1 상판; 상기 제 1 상판과 대향하도록 형성되는 제 1 하판; 및 상기 제 1 상판 및 상기 제 1 하판을 연결하는 제 1 만곡부를 포함하여 형성되고, 상기 외측 플레이트는 상기 내측 플레이트의 외측에 형성되되, 일측에 제 2 가동 핀 관통공이 형성되어 있으며 상기 제 1 상판으로부터 소정 거리 이격되어 있는 가동 핀 결합부; 상기 가동 핀 결합부로부터 연장되는 제 2 상판; 상기 제 2 상판과 대향하도록 형성되는 제 2 하판; 및 상기 제 2 상판 및 상기 제 2 하판을 연결하는 제 2 만곡부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 충격 흡수용 플레이트를 제공한다.

또한, 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 조향휠에 연결되는 조향축과, 상기 조향축을 둘러싸는 컬럼 하우징, 상기 컬럼 하우징의 하측에 형성되는 하부 브라켓, 상기 하부 브라켓과 상기 컬럼 하우징 사이에 구비되는 충격 흡수용 플레이트 및 상기 컬럼 하우징의 중간측에 형성되는 상부 브라켓을 구비하는 조향 컬럼과, 상기 조향축에 연결되어 조향력을 양쪽 바퀴에 전달하는 조향 기어를 포함하는 상기 자동차의 조향장치에 있어서, 상기 충격 흡수용 플레이트는 내측 플레이트 및 외측 플레이트를 포함하되, 상기 내측 플레이트는, 일측에 제 1 가동 핀 관통공이 형성되어 있는 제 1 상판; 상기 제 1 상판과 대향하도록 형성되되 상기 컬럼 하우징에 결합되는 제 1 하판; 및 상기 제 1 상판 및 상기 제 1 하판을 연결하는 제 1 만곡부를 포함하여 형성되고, 상기 외측 플레이트는 상기 내측 플레이트의 외측에 형성되되, 일측에 제 2 가동 핀 관통공이 형성되어 있으며 상기 제 1 상판으로부터 소정 거리 이격되어 있는 가동 핀 결합부; 상기 가동 핀 결합부로부터 연장되는 제 2 상판; 상기 제 2 상판과 대향하도록 형성되되 상기 컬럼 하우징에 결합되는 제 2 하판; 및 상기 제 2 상판 및 상기 제 2 하판을 연결하는 제 2 만곡부를 포함하여 형성되며, 상기 하부 브라켓의 상측에 구비되는 액추에이터; 상기 액추에이터를 제어하는 제어 장치; 및 상기 액추에이터에 의해 상하로 운동하는 가동 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치를 제공한다.

또한, 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 조향 컬럼에 구비되는 충격 흡수용 플레이트에 있어서, 일측에 제 3 가동 핀 관통공이 형성되어 있는 중앙판 및 상기 중앙판의 좌우측으로 소정 거리 이격되어 형성되는 좌측 판 및 우측 판을 포함하는 제 3 하판; 상기 제 3 하판과 대향하도록 형성되는 제 3 상판; 및 상기 제 3 하판 및 상기 제 3 상판을 연결하는 제 3 만곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수용 플레이트를 제공한다.

또한, 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 조향휠에 연결되는 조향축과, 상기 조향축을 둘러싸는 컬럼 하우징, 상기 컬럼 하우징의 하측에 형성되는 하부 브라켓, 상기 하부 브라켓과 상기 컬럼 하우징 사이에 구비되는 충격 흡수용 플레이트 및 상기 컬럼 하우징의 중간측에 형성되는 상부 브라켓을 구비하는 조향 컬럼과, 상기 조향축에 연결되어 조향력을 양쪽 바퀴에 전달하는 조향 기어를 포함하는 상기 자동차의 조향장치에 있어서, 상기 충격 흡수용 플레이트는, 일측에 제 3 가동 핀 관통공이 형성되어 있는 중앙판 및 상기 중앙판의 좌우측으로 소정 거리 이격되어 형성되되 상기 컬럼 하우징에 결합되는 좌측 판 및 우측 판을 포함하는 제 3 하판; 상기 제 3 하판과 대향하도록 형성되되 상기 하부 브라켓에 결합되는 제 3 상판; 및 상기 제 3 하판 및 상기 제 3 상판을 연결하는 제 3 만곡부를 포함하여 형성되며, 상기 컬럼 하우징의 상측에 구비되는 액추에이터; 상기 액추에이터를 제어하는 제어 장치; 및 상기 액추에이터에 의해 상하로 운동하는 가동 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3a 및 3b는 각각 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 조향장치를 나타내는 일부 사시도 및 일부 측단면도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 조향장치에 구비되는 제 1 충격 흡수용 플레이트를 나타내는 사시도이다.

도 3a 및 3b에서 각각 도시하는 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 조향장치는, 자동차의 조향휠(111)과, 조향휠(111)에 연결되는 조향축(101)과, 조향축(101)을 둘러싸는 컬럼 하우징(103), 컬럼 하우징(103)의 하측에 형성되는 하부 브라켓(105), 하부 브라켓(105)과 컬럼 하우징(103) 사이에 구비되는 제 1 충격 흡수용 플레이트(301) 및 컬럼 하우징(103)의 중간측에 형성되는 상부 브라켓(107)을 구비하는 조향 컬럼(300)과, 하부 브라켓(105)의 상측에 구비되는 액추에이터(303)와, 액추에이터(303)를 제어하는 제어 장치(305)와, 액추에이터(303)에 의해 상하로 운동하는 가동 핀(307)을 포함하여 구성된다.

제 1 충격 흡수용 플레이트(301)는 자동차의 충돌 사고가 발생하여 조향 컬럼의 컬랩스가 일어날 때 소성 변형을 일으킴으로써 운전자에게 가해지는 충격을 흡수하는 역할을 하며, 도 4에서 도시하는 바와 같이 내측 플레이트(410) 및 외측 플레이트(420)를 포함하여 구성된다.

내측 플레이트(410)는 액추에이터(303)가 구동하지 않는 경우에는 소성 변형을 일으키면서 충격을 흡수하지만, 액추에이터(303)가 구동하는 경우에는 소성 변형을 일으키지 않기 때문에 충격 흡수 기능을 하지 않는 장치로서 제 1 상판(401), 제 1 하판(403) 및 제 1 만곡부(405)를 포함하여 U자 형상으로 형성된다.

제 1 상판(401)은 장방형의 판 형상으로 이루어지며 제 1 상판(401)의 일측에는 가동 핀(307)이 삽입되는 제 1 가동 핀 관통공(407)이 형성되어 있다. 제 1 상판(401)은 가동 핀(307)과 제 1 가동 핀 관통공(407)과의 결합 여부에 따라 고정단이 될 수도 있고 자유단이 될 수도 있다.

한편, 필요에 따라 내측 플레이트(410)의 제 1 상판(401)의 폭이 제 1 만곡부(405)로 갈수록 좁아지거나 넓어지도록 형성함으로써 조향 컬럼의 컬랩스가 진행될수록 흡수되는 충격량이 변화하도록 할 수도 있다.

제 1 하판(403)은 제 1 상판(401)과 마찬가지로 장방형의 판 형상으로 이루어지는데, 제 1 상판(401)과 대향하도록 형성되며 하측의 제 2 하판(415)과 함께 컬럼 하우징(103)에 결합되는 고정단이다.

제 1 만곡부(405)는 제 1 상판(401) 및 제 1 하판(403)을 연결하는 부분으로서 소정의 곡률 반경을 가지도록 형성되나 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 구성을 가지는 내측 플레이트(410)에 있어서, 액추에이터(303)가 구동하지 않는 경우에는 제 1 상판(401)이 제 1 가동 핀 관통공(407)을 통해 가동 핀(307)에 결합되고 제 1 하판(403)이 컬럼 하우징(103)에 결합되어 있다. 이 경우 조향 컬럼의 컬랩스가 일어나면 제 1 상판(401)과 제 1 하판(403)은 서로 반대 방향으로 상대 운동을 한다.

즉, 제 1 상판(401)은 차체에 고정된 상태인 반면, 제 1 하판(403)은 컬럼 하우징(103)에 결합되어 있어서 컬럼 하우징(103)을 따라 축 방향으로 직선 운동을 하므로 내측 플레이트(410)가 소성 변형을 일으키게 되고, 소성 변형 과정에서 충격을 흡수하는 것이다.

반면에 액추에이터(303)가 구동하는 경우, 즉 가동 핀(307)이 상승하여 제 1 가동 핀 관통공(407)으로부터 이탈하는 경우에는 제 1 상판(401)은 자유단이 된다. 이 경우 제 1 하판(403)이 컬럼 하우징(103)을 따라 축 방향으로 직선 운동을 하면 제 1 상판(401) 역시 제 1 하판(403)과 같은 방향으로 운동하기 때문에 내측 플레이트(410)에서는 소성 변형이 일어날 수 없다. 그 결과 내측 플레이트(410)는 아무런 충격 흡수 기능도 하지 않게 되는 것이다.

외측 플레이트(420)는 조향 컬럼(300)의 컬랩스가 일어나면 액추에이터(303)의 구동 여부에 관계없이 소성 변형을 일으킴으로써 충격 흡수 기능을 하는 장치로서 내측 플레이트(410)의 외측에 형성되되 가동 핀 결합부(411), 제 2 상판(413), 제 2 하판(415) 및 제 2 만곡부(417)를 포함하여 형성된다.

가동 핀 결합부(411)는 장방형의 판 형상으로 이루어지는데, 일측에 제 2 가동 핀 관통공(419)이 형성되어 있으며 제 1 상판(401)으로부터 상측으로 소정 거리 이격되어 있다. 또한, 가동 핀 결합부(411)는 제 1 상판(401)과 평행하지만 제 2 상판(413)이 제 1 상판(401)으로부터 이격된 거리보다 더 멀리 제 1 상판(401)으로부터 이격되어 있다.

제 2 가동 핀 관통공(419)은 액추에이터(303)의 구동 여부와 무관하게 항상 가동 핀(307)이 삽입된 상태를 유지하므로 가동 핀 결합부(411)은 고정단이 된다. 즉, 액추에이터(303)가 구동하는 경우 가동 핀(307)이 제 1 상판(401)의 제 1 가동 핀 관통공(407)으로부터 이탈하더라도 가동 핀(307)과 제 2 가동 핀 관통공(419)와의 결합은 유지되므로 외측 플레이트(420)는 소성 변형을 일으키며 충격 흡수 기능을 수행하는 것이다.

제 2 상판(413)은 장방형의 판 형상으로 이루어지는데, 가동 핀 결합부(411)로부터 제 2 만곡부(417)를 향해 연장 형성되며 제 1 상판(401)에 접하거나 제 1 상판(401)으로부터 소정 거리 이격되게 형성된다.

한편 필요에 따라 외측 플레이트(420)의 가동 핀 결합부(411) 또는 제 2 상판(413)의 폭이 제 2 만곡부(417)로 갈수록 좁아지거나 넓어지도록 형성함으로써 조향 컬럼(300)의 컬랩스가 진행될수록 흡수되는 충격량이 변화하도록 할 수도 있다.

제 2 하판(415)은 제 2 상판(413)과 마찬가지로 장방형의 판 형상으로 이루어지는데, 제 2 상판(413)과 대향하도록 형성되되 제 1 하판(403)에 접하거나 제 1 하판(403)으로부터 소정 거리 이격되게 형성되며 제 1 하판(403)과 함께 컬럼 하우징(103)에 결합되는 고정단이다.

제 2 만곡부(417)는 제 2 상판(413) 및 제 2 하판(415)을 연결하는 부분으로서 소정의 곡률 반경을 가지면서 제 1 만곡부(405)에 접하거나 제 1 만곡부(405)로부터 소정 거리 이격되게 형성되나 이에 한정되는 것은 아니다.

액추에이터(303)는 하부 브라켓(105)의 상측에 구비되되 제어 장치(305)로부터 신호를 받아 가동 핀(307)을 구동함으로써 충격 흡수량을 조절하는 장치이다.

즉, 충격 흡수량이 많아야 하는 경우에는 가동 핀(307)이 내측 플레이트(410) 및 외측 플레이트(420)에 동시에 결합되어 있어서 조향 컬럼(300)의 컬랩스가 일어날 때 내측 플레이트(410) 및 외측 플레이트(420)가 모두 소성 변형을 일으키게 하는 반면 충격 흡수량이 적은 경우에는 가동 핀(307)이 외측 플레이트(420)에만 결합됨으로써 외측 플레이트(420)만 소성 변형을 일으키게 한다.

이러한 액추에이터(303)로는 다양한 장치가 사용될 수 있는데, 먼저 제어 장치(305)로부터 전달받은 전기적 신호에 의해 액추에이터(303) 내부에서 화약이 폭발하고 화약 폭발로 인해 발생한 가스의 압력으로 가동 핀(307)을 운동하게 하는 화약식 액추에이터가 사용될 수 있다.

또한, 액추에이터(303) 내부에 유압 실린더 및 유압 피스톤을 구비하고 전기적 신호에 따라 솔레노이드(Solenoid) 밸브가 작동하게 함으로써 가동 핀(307)을 운동하게 하는 방식의 액추에이터가 사용될 수도 있다.

제어 장치(305)는 운전자의 위치, 운전자의 체중, 운전자의 좌석 벨트 착용 여부 및 차속 등을 감지하여 이를 전기적 신호로 변환한 후 액추에이터(303)에 전달하는 장치로서 주로 각종 센서와 전자 제어 장치(ECU, Electronic Control Unit)를 포함하여 구성된다.

즉, 각종 센서가 운전자의 위치나 체중 등을 감지하여 이를 전기적 신호로 변환한 후 변환된 신호를 전자 제어 장치로 전달하면, 전자 제어 장치는 전달받은 여러 신호를 종합하여 필요한 충격 흡수량을 계산하고 그에 따라 액추에이터에 적절한 신호를 보내는 것이다.

가동 핀(307)은 액추에이터(303)에 의해 구동되어 내측 플레이트(410) 및 외측 플레이트(420)와의 결합 여부를 달리함으로써 충격 흡수량이 변화하게 하는 장치이다.

액추에이터(303)가 구동하지 않는 경우에는, 가동 핀(307)이 내측 플레이트(410)의 제 1 가동 핀 관통공(407) 및 외측 플레이트(420)의 제 2 가동 핀 관통공(419)에 삽입된다.

반면에, 액추에이터(303)가 구동하는 경우에는, 가동 핀(307)이 상승 운동을 하여 제 1 가동 핀 관통공(407)으로부터 이탈하여 제 2 가동 핀 관통공(419)에만 삽입되게 되는 것이다. 그에 따라 충격 흡수량이 달라짐은 앞에서 설명한 바와 같다.

도 5a 및 5b는 각각 액추에이터가 작동하기 전과 후의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 조향장치에 있어서 충격 흡수용 플레이트의 소성 변형 과정을 나타내는 단면도이다.

충격 흡수량이 상대적으로 큰 경우에는 도 5a에서 도시하는 바와 같이 액추에이터(303)가 작동하지 않기 때문에 가동 핀(307)은 제 1 및 제 2 가동 핀 관통공(407, 419)에 동시에 삽입되어 있으므로 내측 플레이트(410) 및 외측 플레이트(420)가 모두 소성 변형을 일으키면서 상대적으로 큰 충격을 흡수한다.

반면, 충격 흡수량이 상대적으로 작은 경우에는 도 5b에서 도시하는 바와 같이 액추에이터(303)가 작동하기 때문에 가동 핀(307)이 상승하여 제 2 가동 핀 관통공(419)에만 삽입되어 있으므로 내측 플레이트(410)는 소성 변형을 일으키지 않고 외측 플레이트(420)만이 소성 변형을 일으키면서 상대적으로 작은 충격을 흡수하는 것이다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 조향장치를 나타내는 일부 사시도이고, 도 7a 및 7b는 각각 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 조향장치에 구비되는 제 2 충격 흡수용 플레이트를 나타내는 사시도 및 제 2 충격 흡수용 플레이트가 조향 컬럼에 장착된 상태를 나타내는 일부 사시도이다.

도 6 내지 7b에서 각각 도시하는 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 조향장치는, 자동차의 조향휠(111)과, 조향휠(111)에 연결되는 조향축(101)과, 조향축(101)을 둘러싸는 컬럼 하우징(103), 컬럼 하우징(103)의 하측에 형성되는 하부 브라켓(105), 하부 브라켓(105)과 컬럼 하우징(103) 사이에 구비되는 제 2 충격 흡수용 플레이트(601) 및 컬럼 하우징(103)의 중간측에 형성되는 상부 브라켓(107)을 구비하는 조향 컬럼(300)과, 하부 브라켓(105)의 상측에 구비되는 액추에이터(303)와, 액추에이터(303)를 제어하는 제어 장치(305)와, 액추에이터(303)에 의해 상하로 운동하는 가동 핀(307)을 포함하여 구성된다.

제 2 충격 흡수용 플레이트(601)는 컬럼 하우징(103) 측에 형성되는 제 3 하판(701), 하부 브라켓(105) 측에 형성되는 제 3 상판(703) 및 제 3 만곡부(705)를 포함하여 구성된다.

제 3 하판(701)은 중앙판(707), 좌측판(709) 및 우측판(711)을 포함하여 구성된다.

중앙판(707)은 장방형의 판 형상으로 이루어지는데, 일측에 제 3 가동 핀 관통공(713)이 형성되어 있으며 제 3 하판(701)의 길이 방향 중앙부에 형성된다.

액추에이터(303)의 구동 여부에 따라 제 3 가동 핀 관통공(713)과 가동 핀(307)의 결합 여부가 달라지는데, 액추에이터(303)가 구동하지 않을 때는 가동 핀(307)이 제 3 가동 핀 관통공(713)에 삽입되어 있으므로 조향 컬럼(300)의 컬랩스가 일어날 때 중앙판(707)이 소성 변형을 일으키게 된다.

반면, 액추에이터(303)가 구동할 때에는 가동 핀(307)이 제 3 가동 핀 관통공(713)으로부터 이탈하므로 중앙판(707)은 자유단이 되어 조향 컬럼(300)의 컬랩스가 일어나더라도 소성 변형을 일으키지 않게 된다.

좌측판(709) 및 우측판(711)은 중앙판(707)의 좌우측으로 소정 거리 이격되어 형성되며 모두 컬럼 하우징(103)에 결합되는 고정단이다. 좌측판(709) 및 우측판(711)은 중앙판(707)과 달리 항상 컬럼 하우징(103)에 결합되어 있으므로, 조향 컬럼의 컬랩스가 일어날 때에는 액추에이터(303)의 작동 여부에 관계없이 소성 변형을 일으킨다.

제 3 상판(703)은 장방형의 판 형상으로 이루어지는데, 제 3 하판(701)과 대향하도록 형성되며 끝단의 브라켓 결합부(715)를 통해 하부 브라켓(105)에 결합되는 고정단이다. 브라켓 결합부(715)는 제 3 하판(701)과 달리 중앙판(707) 및 좌우측 판(709, 711)이 분리되지 않고 일체로 형성되어 있다.

제 3 만곡부(705)는 제 3 하판(701) 및 제 3 상판(703)을 연결하는 부분으로서 소정의 곡률 반경을 가지도록 형성되나 이에 한정되는 것은 아니다.

액추에이터(303)는 제 2 충격 흡수용 플레이트(601)의 하측에 구비되어 가동 핀(307)을 구동시키는데, 액추에이터(303)가 작동하면 가동 핀(307)은 하강하여 중앙판(707)의 제 3 가동 핀 관통공(713)으로부터 이탈하게 된다.

도 8a 및 8b는 각각 액추에이터가 작동하지 않을 때와 작동할 때의 본 발명의 제 2 실시예에 따른 조향장치에 있어서 충격 흡수용 플레이트의 소성 변형 과정을 나타내는 부분 사시도이다.

충격 흡수량이 상대적으로 큰 경우에는 도 8a에서 도시하는 바와 같이 액추에이터(303)가 작동하지 않기 때문에 가동 핀(307)은 중앙판(707)에 삽입되어 있으므로 중앙판(707) 및 좌우측 판(709, 711)이 모두 소성 변형을 일으키면서 상대적으로 큰 충격을 흡수한다.

반면, 충격 흡수량이 상대적으로 작은 경우에는 도 8b에서 도시하는 바와 같이 액추에이터(303)가 작동하기 때문에 가동 핀(307)이 하강하여 중앙판(707)으로부터 이탈하므로 중앙판(707)을 제외한 좌우측 판(709, 711)만이 소성 변형을 일으키면서 상대적으로 작은 충격을 흡수하게 되는 것이다.

기타의 구성 및 작용은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하기 때문에 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명 및 작용의 설명은 생략한다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차속이나 운전자의 상태를 감지하여 그에 따라 충격 흡수량을 제어함으로써 운전자를 충분히 보호하는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 자동차의 조향휠에 연결되는 조향축과, 상기 조향축을 둘러싸는 컬럼 하우징, 상기 컬럼 하우징의 하측에 형성되는 하부 브라켓, 상기 하부 브라켓과 상기 컬럼 하우징 사이에 구비되는 충격 흡수용 플레이트 및 상기 컬럼 하우징의 중간측에 형성되는 상부 브라켓을 구비하는 조향 컬럼과, 상기 조향축에 연결되어 조향력을 양쪽 바퀴에 전달하는 조향 기어를 포함하는 상기 자동차의 조향장치에 있어서,

   상기 충격 흡수용 플레이트는 내측 플레이트 및 외측 플레이트를 포함하되,

   상기 내측 플레이트는,

   일측에 제 1 가동 핀 관통공이 형성되어 있는 제 1 상판;

   상기 제 1 상판과 대향하도록 형성되되 상기 컬럼 하우징에 결합되는 제 1 하판; 및

   상기 제 1 상판 및 상기 제 1 하판을 연결하는 제 1 만곡부를 포함하여 형성되고,

   상기 외측 플레이트는 상기 내측 플레이트의 외측에 형성되되,

   일측에 제 2 가동 핀 관통공이 형성되어 있으며 상기 제 1 상판으로부터 소정 거리 이격되어 있는 가동 핀 결합부;

   상기 가동 핀 결합부로부터 연장되는 제 2 상판;

   상기 제 2 상판과 대향하도록 형성되되 상기 컬럼 하우징에 결합되는 제 2 하판; 및

   상기 제 2 상판 및 상기 제 2 하판을 연결하는 제 2 만곡부를 포함하여 형성되며,

   상기 하부 브라켓의 상측에 구비되는 액추에이터;

   상기 액추에이터를 제어하는 제어 장치; 및

   상기 액추에이터에 의해 상하로 운동하는 가동 핀

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 상판의 폭은 상기 제 1 만곡부로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 상판의 폭은 상기 제 2 만곡부로 갈수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 상판의 폭은 상기 제 1 만곡부로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제 2 상판의 폭은 상기 제 2 만곡부로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 액추에이터는 화약식 액추에이터인 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 액추에이터는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 장치는 운전자의 위치를 감지하여 상기 액추에이터에 전기적 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 장치는 운전자의 체중을 감지하여 상기 액추에이터에 전기적 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 제어 장치는 차속을 감지하여 상기 액추에이터에 전기적 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 제어 장치는 운전자의 좌석 벨트 착용 여부를 감지하여 상기 액추에이터에 전기적 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.
12. 자동차의 조향휠에 연결되는 조향축과, 상기 조향축을 둘러싸는 컬럼 하우징, 상기 컬럼 하우징의 하측에 형성되는 하부 브라켓, 상기 하부 브라켓과 상기 컬럼 하우징 사이에 구비되는 충격 흡수용 플레이트 및 상기 컬럼 하우징의 중간측에 형성되는 상부 브라켓을 구비하는 조향 컬럼과, 상기 조향축에 연결되어 조향력을 양쪽 바퀴에 전달하는 조향 기어를 포함하는 상기 자동차의 조향장치에 있어서,

    상기 충격 흡수용 플레이트는,

    일측에 제 3 가동 핀 관통공이 형성되어 있는 중앙판 및 상기 중앙판의 좌우측으로 소정 거리 이격되어 형성되되 상기 컬럼 하우징에 결합되는 좌측 판 및 우측 판을 포함하는 제 3 하판;

    상기 제 3 하판과 대향하도록 형성되되 상기 하부 브라켓에 결합되는 제 3 상판; 및

    상기 제 3 하판 및 상기 제 3 상판을 연결하는 제 3 만곡부를 포함하여 형성되며,

    상기 컬럼 하우징의 상측에 구비되는 액추에이터;

    상기 액추에이터를 제어하는 제어 장치; 및

    상기 액추에이터에 의해 상하로 운동하는 가동 핀

    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향장치.

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