KR100764183B1 - 차량용 스티어링 칼럼 샤프트의 길이보상구조 - Google Patents

차량용 스티어링 칼럼 샤프트의 길이보상구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 스티어링 칼럼 샤프트의 길이보상구조에 관한 것으로서, 그 기술적인 구성은, 로워 칼럼 샤프트(22)가 관 형태인 어퍼 칼럼 샤프트(20) 단부 내측에 삽입되어 충격 발생시 수축되면서 그 충격력을 흡수토록 하는 구성으로 이루어진 차량용 스티어링 칼럼 샤프트(2)에 있어서;
상기 로워 칼럼 샤프트(22) 단부 외주면에는 유격홈(220)이 요입 형성되며 그 일측에는 스프링 걸림턱(222)이 단차지게 형성되고, 어퍼 칼럼 샤프트(20)의 내경 단부에는 스토퍼 착설홈(200)이 단차지게 형성되어 이에 스토퍼(26)가 설치되고, 로워 칼럼 샤프트(22) 삽입시 상기 스토퍼(26)와 로워 칼럼 샤프트(22)의 스프링 걸림턱(222) 사이에는 스프링(28)이 설치토록 되며, 상기 로워 칼럼 샤프트(22)가 삽입된 상태에서 상기 로워 칼럼 샤프트(22)의 유격홈(220)에 대응되는 위치의 어퍼 칼럼 샤프트(20)의 외주부를 스탬핑 가공하여 로워 칼럼 샤프트(22)의 이탈이 방지토록 구성되는 것을 요지로 한다.
스티어링 칼럼, 스프링, 스탬핑, 길이보상

Description

차량용 스티어링 칼럼 샤프트의 길이보상구조{Extent compensation structure of column shaft for an auto mobile}
도 1은 종래 차량용 스티어링 장치의 개략 구성도.
도 2는 종래의 스티어링 칼럼 샤프트를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 스티어링 칼럼 샤프트를 나타낸 일부 절개 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 스티어링 칼럼 샤프트의 작동 상태도.
도 5는 본 발명인 스티어링 칼럼 샤프트의 차량 충돌 또는 추돌에 따른 작동상태를 도시한 단면도.
*도면의 주요부위에 대한 부호 설명*
2...스티어링 칼럼 20...어퍼 칼럼 샤프트
22...로워 칼럼 샤프트 26...스토퍼(Stopper)
28...스프링 200...스토퍼 착설홈
202...요철부 220...유격홈
222...스프링 걸림턱
본 발명은 차량용 스티어링 칼럼 샤프트의 길이보상구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충격흡수기능을 갖는 스티어링 칼럼 샤프트에 별도의 압축 스프링을 이용하여 자체 신축구조를 갖도록 하므로서, 차량 충돌 또는 추돌에 따른 충격흡수기능과 함께, 스티어링 칼럼의 틸팅(Tilting)기능시 유니버셜 조인트의 길이변화에 추종하며 조인트부로 부터 역입력 되는 하중을 흡수할 수 있도록 한 차량용 스티어링 칼럼 샤프트의 길이보상구조에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 운전석에 마련되어 운전자가 차량의 진행방향을 임의로 변경할 수 있도록 하기 위한 차량용 스티어링 장치는, 조향장치와 스티어링 기어 및 링크기구로 이루어 진다.
특히, 상기 조향장치는 도 1에서 보이는 바와 같이, 운전자로 부터 회전토크를 전달받는 스티어링 휠(1)과, 상기 스티어링 휠(1)과 연결된 칼럼 샤프트(2)와, 상기 칼럼 샤프트(2)가 내삽토록 되며 조향장치를 차체에 고정토록 하기 위한 스티어링 칼럼 튜브(3)로 이루어 진다.
그리고, 상기 구성으로 이루어진 조향장치와 스티어링 기어 사이에는 IMS(4, Inter Mediate Shaft; 이하에서는 "연결 샤프트"라 한다.)가 마련되어 이들을 유니버셜 조인트 하므로서, 두 축이 서로 교차한 상태에서 스티어링 휠(1)의 조작력을 스티어링 기어(5) 까지 전달할 수 있게 한다.
여기서 상기 연결 샤프트(4)는, 차량 주행에 따라 바퀴로 부터 역입력 되는 하중을 흡수하기 위한 충격 흡수구조가 구비되는데, 이는 특히, 상기 연결 샤프트가 2개의 샤프트로 분리되어 상호 슬립(Slip)가능하게 세레이션 결합되며, 그 결합부위 사이에는 별도의 마찰부재 즉, 합성수지 재질로 이루어진 고무부시(미도시)등을 개입토록 구성 시키므로서, 전술한 바와 같은 역입력 하중을 흡수할 수 있게 됨은 물론, 스티어링 휠의 틸팅(Tilting)작동시에는 그 길이가 수축 또는 신장되어 조향장치의 틸팅기능에 일조하게 된다.
한편, 상기 연결 샤프트(4)에 조향토크를 전달하는 스티어링 칼럼 샤프트(2)는, 차량 충돌 또는 추돌시 외부로 부터 충격 에너지 전달시 축방향으로 수축 가능하도록 에너지 흡수(Energy Absorbing) 구조가 마련되며, 그 외부측에 설치되는 스티어링 칼럼 튜브(3)도 이와 함께 축방향으로 수축 가능한 충격 에너지 흡수 구조가 마련된다.
즉, 상기와 같은 스티어링 장치에서의 충격에너지 흡수구조는, 차량 충돌 또는 추돌시 그 충격력에 의해 조향장치가 운전자측으로 돌출하여 위해를 가하는 것을 방지함과 아울러, 충돌 관성으로 인해 운전자가 조향장치에 부딪혔을때 그 충격력을 흡수, 완화하여 운전자의 상해를 최소화 하도록 하는 것이다.
도 2는 이와 같은 충격흡수기능을 갖는 일반적인 스티어링 칼럼 샤프트를 도시한 사시도 로서, 종래의 스티어링 칼럼 샤프트의 충격흡수구조는, 중공의 관 형태로 이루어진 어퍼(Upper) 칼럼 샤프트(20) 일단에 로워(Lower) 칼럼 샤프트(22)의 단부가 삽입되어 이루어 지되, 그 삽입 부위에는 전단핀(24)을 몰딩성형하여 상호 고정토록 하므로서, 충격 발생시 상기 로워 칼럼 샤프트(22)가 어퍼 칼럼 샤프 트(20) 내측으로 밀려들어가면서 전단핀(24)을 전단하게 되고, 이 전단력 의해 발생된 충격 에너지를 흡수,완화토록 하는 구조이다.
그러나, 이와 같은 구성을 갖는 종래의 스티어링 칼럼 샤프트의 경우, 전술한 바와 같이 한쌍의 스티어링 칼럼 샤프트(20) 즉, 어퍼,로워 칼럼 샤프트(20)(22)가 상호 삽입체결된 상태에서 그 체결부위에 몰딩 성형된 전단핀(24)에 의해 상호 고정 토록 구성 되므로서, 스티어링 휠(10)의 틸팅 작동시에 전술한 연결 샤프트(4)가 틸팅 작동에 따른 길이변화를 흡수하지 못 할 경우에는 전단핀(24)이 파손되면서 스티어링 샤프트의 길이가 수축되는 경우가 발생하게 되며, 이에 따른 소음발생 및 스티어링 칼럼 샤프트(2) 자체가 충격흡수기능을 상실하게 되는 문제가 발생되었다.
또한, 노면상태에 따라 차륜으로 부터 하중이 역입력 되는 경우에도, 상기 하중 크기가 연결 샤프트(4)의 하중 흡수범위를 초과할 경우에는 스티어링 샤프트(2)에 까지 전달되어 전단핀(24)을 파손시키 되며, 이로 인해 전술한 바와 같은 동일한 문제점이 발생되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 기술적인 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 본 발명의 목적은, 충격흡수기능을 갖는 스티어링 칼럼 샤프트에 별도의 압축 스프링을 이용하여 자체 신축구조를 갖도록 하므로서, 차량 충돌 또는 추돌에 따른 충격흡수 기능과 함께, 스티어링 칼럼의 틸팅(Tilting)기능시 유니버셜 조인 트의 길이변화에 추종하여 조인트부로 부터 역입력 되는 하중을 흡수할 수 있는 차량용 스티어링 칼럼 샤프트의 길이보상구조를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 로워 칼럼 샤프트와 관 형태의 어퍼 칼럼 샤프트가 상호 결합되어 충격 발생시 상기 로워 칼럼 샤프트가 어퍼 칼럼 샤프트 내측으로 밀려들어 가면서 그 충격력을 흡수토록 하는 구성으로 이루어진 차량용 스티어링 칼럼 샤프트에 있어서;
상기 로워 칼럼 샤프트 단부 외주면에는 유격홈이 요입 형성되며 그 일측에는 스프링 걸림턱이 단차지게 형성되고, 어퍼 칼럼 샤프트의 내경 단부에는 스토퍼 착설홈이 단차지게 형성되어 이에 스토퍼가 설치되고, 로워 칼럼 샤프트 삽입시 상기 스토퍼와 로워 칼럼 샤프트의 스프링 걸림턱 사이에는 스프링이 설치되며, 상기 로워 칼럼 샤프트가 삽입된 상태에서 상기 로워 칼럼 샤프트의 유격홈이 대응되는 위치의 어퍼 칼럼 샤프트의 외주부를 스탬핑 가공하여 로워 칼럼 샤프트의 이탈을 방지토록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 칼럼 샤프트의 길이보상구조를 마련함에 의한다.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면을 간략히 설명하면, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 스티어링 칼 럼 샤프트의 결합상태를 나타낸 결합 단면도 이며, 도 4는 본 발명에 따른 칼럼 샤프트가 유격되는 상태를 나타낸 요부확대 작동 상태도 단면도 이다.
본 실시예에서 앞서 도시된 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면참조부호 및 명칭을 사용하기로 한다.
이에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠의 회전토크를 스티어링 기어에 전달하기 위해 마련되는 본 발명인 스티어링 칼럼 샤프트는, 차량 충돌 또는 추돌시 충돌 관성으로 인해 운전자가 조향장치에 부딪혔을때 그 충격력을 흡수, 완화하여 운전자의 상해를 최소화 하기 위해 중공의 관 형태로 이루어진 어퍼(Upper) 칼럼 샤프트(20) 일단에 로워 칼럼 샤프트(22)의 단부가 삽입된 구성으로 이루어 진다.
특히, 상기와 같이 어퍼 칼럼 샤프트(20)에 삽입되는 로워(Lower) 칼럼 샤프트(22)의 삽입단부 외주면에는 유격홈(220)이 요입 형성되고 그 일측에는 스프링 걸림턱(222)이 단차지게 형성된다.
한편, 어퍼 칼럼 샤프트(20)의 내경 단부에는 스토퍼 착설홈(200)이 단차지게 형성되어 이에 스토퍼(26)가 설치된다. 그리고, 이와 같은 스토퍼(26)와 로워 칼럼 샤프트(22)가 삽입된 상태에서의 스프링 걸림턱(222) 사이에는 스프링(28)이 설치되어 칼럼 샤프프의 축 방향 유격에 관한 탄성을 갖도록 구성된다.
그리고, 상기 로워 칼럼 샤프트(22)가 삽입된 상태에서 상기 로워 칼럼 샤프트(22)의 유격홈(220)에 대응되는 위치의 어퍼(Upper) 칼럼 샤프트의 외주부를 스탬핑(Stamping)시켜 요철부(202)를 형성토록 하므로서 로워 칼럼 샤프트(22)의 이탈을 방지토록 한 구성으로 이루어 진다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명인 스티어링 칼럼 샤프트는 다음과 같이 조립된다.
그 일측 단부에 유격홈(220)과 스프링 걸림턱(222)이 단차지게 형성된 로워 칼럼 샤프트(22)를 중공의 관형태로 이루어진 어퍼 칼럼 샤프트(20)에 삽입하되, 상기 로워 칼럼 샤프트(22)를 삽입하기 전에 스프링 걸림턱(222)에 스프링(28) 일단이 지지되도록 끼운후 삽입하게 되면, 상기 스프링(28)의 타단부는 어퍼 칼럼 샤프트(20)의 스토퍼(26)에 지지되는 상태가 된다.
이와 같은 상태에서 로워 칼럼 샤프트(22)의 유격홈(220)에 대응되는 위치의 어퍼 칼럼 샤프트(20)의 외주부에 스탬핑 가공을 하게 되면, 어퍼 칼럼 샤프트(20)의 표면 일부가 유격홈(220)에 까지 요철되면서 로워 칼럼 샤프트(22)가 이탈되는 것을 방지하게 되고, 동시에 스탬핑된 요철부(202)가 유격홈(220) 내에서 일정의 유격거리를 형성토록 하게 되므로서 그 조립이 완료된다.
따라서, 상기와 같이 조립된 본 발명인 스티어링 칼럼 샤프트의 작용 및 효과를 살펴보면 다음과 같다.
조향장치의 전체적인 구성상태를 도시한 도 1과 도 4을 연계하여 설명하면, 본 발명에 적용된 스티어링 칼럼 샤프트(2)는, 그 일단에 스티어링 휠이 결합되고 타단에는 스티어링 기어와 연결되는 연결 샤프트(4, IMS)와 유니버셜 조인트 되므로서, 스티어링 휠의 조향력이 스티어링 칼럼 샤프트(2)와 연결 샤프트(4)를 거쳐 스티어링 기어(5)까지 전달되어 차륜을 가변시키게 된다.
여기서, 상기 연결 샤프트(4)는 두개의 샤프트가 세레이션 삽입 결합되어 수축 또는 신장되므로서, 외부 하중에 대해 가변적으로 그 충격력을 흡수하게 된다.
특히, 본 발명인 칼럼 샤프트는 차량 주행시 주행노면상태에 따라 차륜으로 부터 하중이 역입력 될 경우, 그 입력 하중이 상기 연결 샤프트의 충격흡수 범위를 초과 했을시 이를 추가적으로 흡수할 수 있게 되는데, 이는 도 4에서 보이는 바와 어퍼 칼럼 샤프트(20) 내측에서 로워 칼럼 샤프트(22)가 일정거리 신장 또는 수축가능한 상태에서 스프링에 의해 탄성 지지토록 구성되므로서 하중 흡수가 가능하게 되는 것이며, 그 신장거리 즉, 유격거리는 어퍼 칼럼 샤프트(20)의 외주부 일측이 로워 칼럼 샤프트(22)의 유격홈(220)에 요입토록 스탬핑된 상태에서 유격홈의 길이만큼 신장 또는 수축이 가능하게 됨은 물론, 이와 같은 스탬핑 가공으로 인해 로워 칼럼 샤프트(22)가 외부로 이탈되는 것을 방지하게 된다.
뿐만 아니라, 운전자 체형 조건에 맞도록 스티어링 휠을 틸팅(Tilting)작동시에도 연결 샤프트와 함께 샤프트 그 변화된 길이에 추종하여 이를 보상할 수 있게 되므로서, 장치의 내구성을 가일층 향상 시킬 수 있게 된다.
한편, 도 5는 차량 충돌 또는 추돌에 따른 본 발명인 차량용 스티어링 칼럼의 작동 상태를 도시한 단면도 로서, 충돌 또는 추돌로 인해 일정 하중 이상의 외부 충격이 스티어링 칼럼 샤프트에 가해졌을 경우에는, 어퍼 칼럼 샤프트(20) 내측으로 로워 칼럼 샤프트(22)가 밀려 들어 가면서 스탬핑된 요철부위(202)가 유격홈(220)으로 부터 이탈하게 되고, 이로 인해 요철부위(202)가 로워 칼럼 샤프 트(22)의 외주부와 저항을 일으키면서 수축되므로서 그 마찰력에 의해 외부 충격을 흡수하게 되는 것이다.
따라서, 본 발명인 차량용 스티어링 칼럼의 길이보상구조는, 평시에는 틸팅 또는 주행에 따라 차륜으로 부터 역입력 되는 하중에 적절히 신장 또는 수축되어 샤프의 길이를 보상하게 되며, 유사시에는 충돌 관성으로 인해 운전자가 조향장치에 부딪혔을때 그 충격력을 흡수, 완화하여 운전자의 상해를 최소화 할 수 있는 충격흡수 기능을 동시에 지니게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 차량용 스티어링 칼럼의 길이보상구조에 따르면, 충격흡수기능을 갖는 스티어링 칼럼 샤프트에 별도의 압축 스프링을 이용하여 자체 신축구조를 갖도록 구성되므로서, 유사시 차량 충돌 또는 추돌에 따른 충격흡수 기능과 함께, 평시에는 스티어링 칼럼의 틸팅(Tilting)기능에 따른 유니버셜 조인트의 길이변화에 추종하며 조인트부로 부터 역입력 되는 하중을 흡수할 수 있게 되므로서 조향감을 가일층 향상 시킬 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (1)

  1. 로워 칼럼 샤프트(22)가 관 형태인 어퍼 칼럼 샤프트(20) 단부 내측에 삽입되어 충격 발생시 수축되면서 그 충격력을 흡수토록 하는 구성으로 이루어진 차량용 스티어링 칼럼 샤프트(2)에 있어서;
    상기 로워 칼럼 샤프트(22) 단부 외주면에는 유격홈(220)이 요입 형성되며 상기 로워 칼럼 샤프트(22)의 일측에는 스프링 걸림턱(222)이 단차지게 형성되고, 어퍼 칼럼 샤프트(20)의 내경 단부에는 스토퍼 착설홈(200)이 단차지게 형성되어 이에 스토퍼(26)가 설치되고, 로워 칼럼 샤프트(22) 삽입시 상기 스토퍼(26)와 로워 칼럼 샤프트(22)의 스프링 걸림턱(222) 사이에는 스프링(28)이 설치토록 되며, 상기 로워 칼럼 샤프트(22)가 삽입된 상태에서 상기 로워 칼럼 샤프트(22)의 유격홈(220)에 대응되는 위치의 상기 어퍼 칼럼 샤프트(20)의 외주부에 스탬핑된 요철부(202)가 형성되어 로워 칼럼 샤프트(22)의 이탈이 방지토록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 칼럼 샤프트의 길이보상구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002264823A (ja) * 2001-03-07 2002-09-18 Koyo Seiko Co Ltd 衝撃吸収式ステアリング装置

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