KR100764200B1 - 차량용 스티어링 샤프트의 충격흡수 구조 - Google Patents

차량용 스티어링 샤프트의 충격흡수 구조 Download PDF

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Abstract

개시된 본 발명은 차량용 스티어링 샤프트의 충격흡수 구조에 관한 것으로, 그 기술적인 구성은, 로워 샤프트(20)와 관 형태의 어퍼 샤프트(10)가 상호 결합되어 충격 발생시 상기 로워 샤프트(20)가 어퍼 샤프트(10) 내측으로 밀려들어 가면서 그 충격력을 흡수토록 하는 차량용 스티어링 샤프트의 충격 흡수 구조에 있어서; 상기 로워 샤프트(20) 외주면과 어퍼 샤프트(10) 내주면에 각각 세레이션부(40)가 가공 형성되어 상호 세레이션 치합되고, 상기 어퍼 샤프트(10) 내측에서 로워 샤프트(20)가 고정토록 하기 위해 세레이션 결합부위에는 핀 결합공(H)이 연통 형성되어 이에 전단핀(30)이 몰딩성형 되며, 상기 로워 샤프트 (20)단부에는 테이퍼부(22)가 형성되고 어퍼 샤프트(10) 내경에는 고무롤러(50)가 내삽되어 구성되는 것을 요지로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 차량 충돌 또는 추돌시 스티어링 샤프트가 길이 방향으로 칼랩스(Collapse)되면서 전단핀에 의해 1차적으로 충격 에너지를 흡수하고, 어퍼 샤프트에 내삽된 고무롤러에 의해 2차적으로 충격 에너지를 흡수하여 단계적인 에너지의 흡수가 가능토록 되므로서, 운전자에게 전달되는 충격에너지를 극소화시켜 운전자의 상해를 수 최소화 할 수 있게 된다.

Description

차량용 스티어링 샤프트의 충격흡수 구조{Shock absorption struction of steering shaft for automobile}
도 1은 종래의 스티어링 샤프트의 충격흡수 구조를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 스티어링 샤프트 구조를 나나탠 절개 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 스티어링 샤프트의 작동상태를 도시한 단면도.
※도면의 주요 부위에 대한 부호 설명※
10...어퍼 샤프트
20...로워 샤프트
22...테이퍼부
30...전단핀
40...세레이션부
50...고무롤러
본 발명은 차량용 스티어링 샤프트의 충격흡수 구조에 관한 것으로, 이는 특히, 자동차의 충돌이나 추돌시 핸들의 조향력을 전달하는 스티어링 샤프트가 길이 방향으로 컬랩스(Collapse)되면서 그 충격에너지를 1,2차에 걸쳐 단계적으로 흡수할 수 있도록 하므로서, 운전자에게 전달되는 충격에너지를 최소화하여 운전자의 안전을 도모할 수 있도록 한 차량용 스티어링 샤프트의 충격흡수 구조에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 운전석에는 운전자가 차량의 진행방향을 임의로 변경할 수 있도록 하기 위한 스티어링 장치가 구비된다.
이와 같은 스티어링 장치는 통상적으로 조향장치와 스티어링 기어 및 링크기구로 이루어지며, 특히 상기 조향장치는 운전자로 부터 회전토크를 전달받는 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠과 연결된 샤프트와, 상기 샤프트가 내삽토록 되며 조향장치를 자체에 고정토록 하기 위하 스티어링 칼럼으로 구성된다.
여기서, 상기 스티어링 샤프트는 전술한 바와 같이 스티어링 칼럼 튜브에 감싸지므로서 충돌이나 추돌로 인해 운적석으로 충격이 가해질 경우 발생되는 충격에너지를 스티어링칼럼 튜브와 함께 흡수 완화토록 하는 역할도 하게 된다.
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.
이와 같은 충격에너지 흡수구조는 일반적으로 스티어링 칼럼 튜브의 변형에 의한 충격을 흡수토록 하는 구조와, 상기 스티어링 칼럼 튜브 내측에 삽입된 스티어링 샤프트의 충격 변형에 의한 충격흡수 구조가 병행되어 사용되고 있다.
여기서, 상기 스티어링 샤프트의 변형에 의한 충격흡수 구조는 통상적으로 한쌍의 로어(Lower),어퍼(Upper) 샤프트가 상호 삽입 체결되어 충격 발생시 칼랩스(Coolapse)되면서 스트로크 변화에 의해 그 충격력을 흡수,완화토록 한 구조로서 이의 대표적인 일례가 도 1에 도시되어 있다.
즉, 이에 도시된 바와 같이, 종래의 스티어링 샤프트 충격흡수 구조는, 그 일단부에 스티어링 휠(미도시)이 체결되며 중공의 관형태로 이루어진 어퍼 샤프트(10)에 로어 샤프트(20)가 삽입되어 상호 체결이 이루어 지며, 그 체결부위에는 핀 결합공을 천공하여 이 핀 결합공에 합성수지재로 이루어진 전단핀(30)을 몰딩 성형토록 하므로서, 자동차 충돌 또는 추돌시 상기 로워 샤프트(20)가 어퍼 샤프트(10) 내측으로 밀려 들어가면서 전단핀(30)을 전단하게 되고, 이와 같은 전단핀의 전단력에 의해 발생된 충격에너지를 흡수, 완화 시킬 수 있도록 한 구조이다.
그러나, 이와 같은 종래의 스티어링 샤프트의 충격흡수 구조의 경우, 상기 전단핀의 단순 전단력만으로 그 충격에너지를 흡수할 수 밖에 없게 되므로서, 그 충격 흡수효과가 미약하여 운저자의 상해를 최소화 할 수 없다는 결점이 있었으며, 만일의 경우, 제품의 운반 또는 차량 장착시 상기 전단핀이 파단 되었을 경우에는 충격 흡수 또는 완화하는 역할을 전혀 수행치 못 하게되는 등의 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 개선시키기 위해 안출된 것으로 그 목적은, 차량 충돌 또는 추돌시 스티어링 샤프트가 길이 방향으로 칼랩스(Collapse)되면서 전단핀에 의해 1차적으로 충격 에너지를 흡수하고, 어퍼 샤프트에 내삽된 고무롤러에 의해 2차적으로 충격 에너지를 흡수하여 단계적인 에너지의 흡수가 가능토록 하므로서, 운전자에게 전달되는 충격에너지를 최소화하여 운전자의 상해를 최소화 하며, 만일의 경우, 제품의 운반 또는 차량 장착시 전단핀이 파단되었을 경우에도 상기와 같이 추가 설치된 고무롤러에 의해 그 충격에너지를 흡수 또는 완화할 수 있게 되므로서, 제품의 신뢰도를 가일층 증대시킬 수 있는 차량용 스티어링 샤프트의 충격흡수 구조를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 로워 샤프트와 관 형태의 어퍼 샤프트가 상호 결합되어 충격 발생시 상기 로워 샤프트가 어퍼 샤프트 내측으로 밀려들어 가면서 그 충격력을 흡수토록 하는 차량용 스티어링 샤프트의 충격 흡수 구조에 있어서,
상기 로워 샤프트 외면과 어퍼 샤프트 내면에 각각 세레이션부가 가공 형성되어 상호 세레이션 치합되고, 상기 어퍼 샤프트 내측에서 로워 샤프트가 고정토록 하기 위해 세레이션 결합부위에는 핀 결합공이 연통 형성되어 이에 전단핀이 몰딩 성형 되며, 상기 로워 샤프트 단부에는 테이퍼부가 형성되고 어퍼 샤프트 내경에는 고무롤러가 내삽되어 충격발생시 상기 테이퍼부가 고무롤러에 끼워진 상태에서 구름마찰을 일으켜 그 충격에너지를 단계적으로 흡수토록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 샤프트의 충격 흡수 구조를 마련함에 의한다.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부된 도면을 간략히 설명하면, 도 2는 본 발명에 따른 차량용 스티어링 샤프트 구조를 나나탠 절개 사시도 이며, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 스티어링 샤프트의 작동상태를 도시한 단면도 이다.
본 실시예에서 앞서 도시된 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면참조부호 및 명칭을 사용하기로 한다.
도 2에 도시된 바와같이, 본 발명에 적용된 차량용 스티어링 샤프트는, 그 일단부에 스티어링 휠(미도시)이 체결되는 중공의 관 형태인 어퍼 샤프트(10)에 스티어링 기어(미도시)에 조향토크를 전달하는 로어 샤프트(20)가 삽입되어 체결이 이루어 지되, 상기 체결부위의 로워 샤프트(20) 외면과 어퍼 샤프트(10) 내면에는 각각 세레이션부(40)가 가공 형성되어 상호 세레이션 치합된다.
그리고, 상기 세레이션 결합부위 즉, 로워 샤프트(20)와 어퍼 샤프트(10)가 서로 중첩된 부위 일측에는 상호 대응되는 적어도 한쌍 이상의 핀 결합공(H)이 연 통 형성되어 이에 합성수지재를 몰딩 성형하므로서 전단핀(30)을 형성하게 되고, 이로 인해 어퍼 샤프트(10) 내측에서 로워 샤프트(20)가 고정될 수 있게 된다.
본 발명은 특히, 상기와 같이 세레이션 결합토록되는 로워 샤프트(20) 단부에는 일정각 경사진 테이퍼부(22)가 형성되고, 어퍼 샤프트(10) 내경에는 합성수지 재질의 고무롤러(50)가 내삽토록 구성되므로서, 충격 발생시 로워 샤프트(20)가 어퍼 샤프트(10) 내측으로 밀려들어 가면서(Collapse) 전단핀(30)이 전단되어 1차적으로 충격에너지를 흡수하게 되고, 상기 로워 샤프트(20)의 테이퍼부(22)가 어퍼 샤프(10)에 내삽된 고무롤러(50)에 끼워진 상태에서 밀려들어가게 되어 상기 고무롤러에 의한 구름운동에 의해 2차적으로 충격에너지를 흡수할 수 있도록 된 구성으로 이루어 진다.
따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 작동 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 스티어링 샤프트의 작동상태를 도시한 단면도 로서, 도 2내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 적용된 충격흡수 구조는, 중공의 관 형태인 어퍼 샤프트(10)와 이의 내경에 그 일단부가 내삽토록 되는 로어 샤프트(20)가 상호 세레이션 결합되므로서, 스티어링 휠로 부터 전달되는 회전토크를 원주방향 미끄럼 손실없이 정확히 전달할 수 있게 되며, 상기 세레이션 결합부위에는 핀 결합공에 몰딩 성형된 전단핀(30)에 의해 어퍼 샤프트(10) 내측으로 로워 샤프트(20)가 고정될 수 있으며, 차량 충돌 또는 추돌에 따른 충격 발생시에는 이와 같은 전단핀(30)이 전단되면서 그 전단력에 의해 1차적으로 충격에너지를 흡수할 수 있게 된다.
특히, 본 발명은 상기와 같이 세레이션 결합되는 샤프트 중, 로어 샤프트(20) 단부에는 일측으로 갈수록 직경이 좁아지는 테이퍼부(22)가 형성되고, 상기 테이퍼부(22)와 일정거리 떨어진 어퍼 샤프트(10) 내경에는 고무롤러(50)가 내삽되므로서, 전술한 바와 같은 차량 충돌시 로어 샤프트(20)가 어퍼 샤프트(10) 내측으로 컬랩스(Collapse)되면, 상기 로어 샤프트(20)의 테이퍼부(22)가 고무롤러(50)에 끼워지면서 그 진행방향으로 구름저항이 발생하게 되며, 이로 인해 발생된 충격에너지를 추가적으로 흡수 또는 완화할 수 있게 되는 것이다.
즉, 본 발명에 적용된 차량용 스티어링 샤프트의 충격흡수 구조에 의하면, 차량의 충돌 또는 추돌시 한쌍의 스티어링 샤프트가 컬랩스 되면서 이들을 고정토록 하고 있는 전단핀(30)에 의해 1차적인 충격흡수가 이루어 지며, 계속해서 어퍼 샤프트(10)에 내삽된 고무롤러(50)에 의해 2차적인 추가 충격흡수가 이루어 지게 되므로서, 그 충격흡수력을 가일층 배가 시킬 수 있게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명인 차량용 스티어링 샤프트의 충격 흡수 구조에 의하면, 차량 충돌 또는 추돌시 스티어링 샤프트가 길이 방향으로 칼랩스(Collapse)되면서 전단핀에 의해 1차적으로 충격 에너지를 흡수하고, 어퍼 샤프트에 내삽된 고무롤러에 의해 2차적으로 충격 에너지를 흡수하여 단계적인 에 너지의 흡수가 가능토록 되므로서, 운전자에게 전달되는 충격에너지를 극소화시켜 운전자의 상해를 수 최소화 할 수 있게 된다.
또한, 만일의 경우 제품의 운반 또는 차량 장착시 전단핀이 파단되었을 경우에도 상기와 같이 추가 설치된 고무롤러에 의해 그 충격에너지를 흡수 또는 완화할 수 있게 되므로서, 제품의 신뢰도를 가일층 증대시킬 수 있다는 등의 우수한 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 로워 샤프트(20)와 관 형태의 어퍼 샤프트(10)가 상호 결합되어 충격 발생시 상기 로워 샤프트(20)가 어퍼 샤프트(10) 내측으로 밀려들어 가면서 그 충격력을 흡수토록 하는 차량용 스티어링 샤프트의 충격 흡수 구조에 있어서,
    상기 로워 샤프트(20) 외주면과 어퍼 샤프트(10) 내주면에 각각 세레이션부(40)가 가공 형성되어 상호 세레이션 치합되고, 상기 어퍼 샤프트(10) 내측에서 로워 샤프트(20)가 고정토록 하기 위해 세레이션 결합부위에는 핀 결합공(H)이 연통 형성되어 이에 전단핀(30)이 몰딩성형 되며, 상기 로워 샤프트 (20)단부에는 테이퍼부(22)가 형성되고 어퍼 샤프트(10) 내경에는 고무롤러(50)가 내삽되어 충격발생시 상기 테이퍼부(22)가 고무롤러(50)에 끼워진 상태에서 구름마찰을 일으켜 그 충격에너지를 단계적으로 흡수토록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스티어링 샤프트의 충격 흡수 구조.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4667530A (en) * 1985-07-22 1987-05-26 Etablissement Supervis Variable length shaft assembly particularly for motor vehicle steering shafts
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