KR100812235B1

KR100812235B1 - 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼

Info

Publication number: KR100812235B1
Application number: KR1020070003184A
Authority: KR
Inventors: 신우섭; 오재문
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-03-10

Abstract

본 발명은 자동차의 충격흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다.

본 발명은 와이어의 밴딩에 의해서 충격을 흡수하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 있어서, 외측 튜브 및 내측 튜브를 차체에 고정시키며, 중간부 일측에 회동홀이 형성되고 상기 회동홀과 이격되게 형성되는 장공이 형성된 마운팅 브라켓; 일측에 상기 회동홀 및 상기 장공에 회동 가능하게 고정되는 관통공 및 체결공이 형성되며 반원형의 가이드홈이 형성되는 가이드 부재; 상기 마운팅 브라켓에 안착되며 일면에 삽입홈이 형성되되 상기 가이드 부재가 결합되는 슬라이딩 브라켓; 및 일측이 상기 삽입홈에 삽입되고 타측이 상기 가이드 부재 및 상기 슬라이딩 브라켓에 압입되어 자동차의 충돌시 밴딩에 의해 충격을 흡수하는 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공한다.

본 발명에 의하면, 마운팅 브라켓에 양측 일면에 장공 및 회동홀을 형성하고, 이 장공 및 회동홀에 가이드 부재를 결합하여 조향 컬럼의 컬랩스되는 진행 방향과 슬라이딩 브라켓의 진행 방향이 서로 평행을 유지하도록 함으로써, 조향 컬럼이 원활하게 컬랩스가 이루어질 수 있도록 함은 물론, 자동차의 충돌시 운전자의 안정성을 증가시키는 효과가 있다.

조향, 컬럼, 컬랩스, 충격 흡수, 장공

Description

자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼{Steering Column Capable of Absorbing Collision Energy}

도 1은 종래 자동차의 조향 컬럼을 나타낸 도면,

도 2는 종래 조향 컬럼의 충격 흡수 장치를 나타낸 도면,

도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타낸 도면,

도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 마운팅 브라켓을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 충격 흡수부를 나타낸 도면,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조향 컬럼의 충격 흡수 장치의 작동되는 상태를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

300: 조향 컬럼 302: 조향축

304: 고정 볼트 306: 회동 부재

310: 외측 튜브 320: 내측 튜브

330: 마운팅 브라켓 332: 회동홀

334: 장공 335: 캡슐

336: 볼트공 338: 중간부

340: 가이드 부재 350: 슬라이딩 브라켓

360: 와이어 370: 틸트 브라켓

400: 충격 흡수부 402: 가이드홈

404: 관통공 406: 체결공

422: 압입부 424: 삽입홈

426: 슬라이딩 홈부 428: 압입홈

본 발명은 조향 컬럼의 충격 흡수 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 마운팅 브라켓에 양측 일면에 장공 및 회동홀을 형성하고, 이 장공 및 회동홀에 가이드 부재를 결합하여 조향 컬럼의 컬랩스되는 진행 방향과 슬라이딩 브라켓의 진행 방향이 서로 평행을 유지하도록 함으로써, 조향 컬럼이 원활하게 컬랩스가 이루어질 수 있도록 함은 물론, 자동차의 충돌시 운전자의 안정성을 증가시키는 조향 컬럼의 충격 흡수 장치에 관한 것이다.

일반적으로 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. 이와 같은 조향 컬럼은 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 부딪히게 되고, 운전자의 상체가 조향휠에 부딪히면 조향휠의 하부에 구비되어 있는 조향 컬럼과 조향축이 수축함으로써 운전자가 받는 충격을 저감시켜 주는 것이다.

하지만, 운전자의 상태와 자동차의 상태에 따라서 운전자가 조향휠에 가하는 충격은 다를 수밖에 없다. 예를 들어, 자동차의 속도가 빠른 경우에는 충격이 크고, 자동차의 속도가 느린 경우에는 충격이 미약할 수도 있다. 또한, 운전자의 안전 벨트 착용 여부 및 에어백의 작동 여부 등 여러 상황에 따라 조향휠에 가하는 충격량은 다를 것이다. 이에 따라 다양한 조건에 대처하기 위해서 테어링 플레이트(Tearing Plate)를 구비한 조향장치가 개발되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼(100)은 상단이 조향휠(미도시)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되는 조향축(102), 조향축(102)을 둘러싸는 내측 튜브(110) 및 내측 튜브(110)보다 큰 직경을 가지는 외측 튜브(120), 외측 튜브(120)의 외주면을 지지하되 캡슐(140)을 통해 차체(104)에 결합되는 상부 브라켓(130), 일단은 고정 수단(150)에 의해 캡슐(140)에 고정되고 타단은 고정 부재(160)를 통해 상부 브라켓(130)에 고정되는 테어링 플레이트(170)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 조향 컬럼(100)은 자동차의 전방 충돌시 운전자의 상체가 조향휠에 충격을 가하여 조향 컬럼(100)이 충격 이동 방향으로 수축하게 될 경우에 차체(104)에 고정된 캡슐(140)로부터 상부 브라켓(130)이 외측 튜브(120)와 함께 하향으로 이동된다. 즉, 충격이 가해지면 상부 브라켓(130)은 캡슐(140)로부터 분리되며 상부 브라켓(130)이 차체(104)로부터 용이하게 이탈되어 충격 이동 방향으로 움직이면서 조향 컬럼(100)이 수축되는 것이다.

도 2는 종래 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 테어링 플레이트를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 테어링 플레이트(170)는 일측 상부에 고정홀(202)이 형성되어 고정 부재(160)를 통해 상부 브라켓(130)에 결합되며, 타측 단부에는 고정 수단(150)을 통해서 캡슐(140)에 체결될 수 있도록 체결공(204)이 형성된다. 그리고 테어링 플레이트(170)에는 일정한 깊이의 홈(h)이 형성된 테어링 그루브(Tearing Groove: 210)가 구비된다.

그리고 조향 컬럼(100)이 수축하여 상부 브라켓(130)과 캡슐(140)이 서로 상대 이동하여 상부 브라켓(130)이 하향 이동할 경우, 테어링 플레이트(170)는 캡슐(140)과 상부 브라켓(130)으로부터 서로 반대 방향의 힘을 받게 된다. 이에 따라 테어링 플레이트(170)에 형성된 테어링 그루브(210)가 상부 브라켓(130)의 이동 방향에 따라 찢어지면서 충격을 흡수하는 것이다. 즉, 상부 브라켓(130)에 구비된 고정 부재(160)가 테어링 플레이트(170)를 변형시킴에 따라 충격 에너지를 흡수하게 되는 것이다.

하지만, 전술한 바와 같이 일정한 깊이의 홈(h)을 형성하는 테어링 그루 브(210)는 여러 상황에 따라 달라지는 충격량 및 초기 하중의 크기에 따라 충격 흡수량을 조절할 수 없는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 마운팅 브라켓에 양측 일면에 장공 및 회동홀을 형성하고, 이 장공 및 회동홀에 가이드 부재를 결합하여 조향 컬럼의 컬랩스되는 진행 방향과 슬라이딩 브라켓의 진행 방향이 서로 평행을 유지하도록 함으로써, 조향 컬럼이 원활하게 컬랩스가 이루어질 수 있도록 함은 물론, 자동차의 충돌시 운전자의 안정성을 증가시키는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 와이어의 밴딩에 의해서 충격을 흡수하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 있어서, 외측 튜브 및 내측 튜브를 차체에 고정시키며, 중간부 일측에 회동홀이 형성되고 상기 회동홀과 이격되게 형성되는 장공이 형성된 마운팅 브라켓; 일측에 상기 회동홀 및 상기 장공에 회동 가능하게 고정되는 관통공 및 체결공이 형성되며 반원형의 가이드홈이 형성되는 가이드 부재; 상기 마운팅 브라켓에 안착되며 일면에 삽입홈이 형성되되 상기 가이드 부재가 결합되는 슬라이딩 브라켓; 및 일측이 상기 삽입홈에 삽입되고 타측이 상기 가이드 부재 및 상기 슬라이딩 브라켓에 압입되어 자동차의 충돌시 밴딩에 의해 충격을 흡수하는 와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 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 설명은 생략한다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 마운팅 브라켓을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 충격 흡수부를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼은 자동차의 조향 컬럼(300)은 조향축(302)의 외면을 감싸는 외측 튜브(310) 및 내측 튜브(320), 양측 일면에 회동홀(332) 및 장공(334)이 형성된 마운팅 브라켓(330), 마운팅 브라켓(330)의 회동홀(332) 및 장공(334)에 회동가능하게 고정되는 가이드 부재(340), 마운팅 브라켓(330)에 안착되어 외력에 의해 슬라이딩하는 슬라이딩 브라켓(350) 및 가이드 부재(340)와 슬라이딩 브라켓(350) 사이에 압입되어 충돌 에너지를 흡수하는 와이어(360)를 포함하여 구성된다.

마운팅 브라켓(330)은 양측에 캡슐(335)이 구비되어 이 캡슐(335)을 매개로 외측 튜브(310)를 차체에 고정시키며, 내측 튜브(320)의 단부와 고정 볼트(304)를 통해서 회동가능하도록 체결되고 양측에 볼트공(336)이 형성되어 내측 튜브(320)를 차체에 고정시킨다.

또한, 마운팅 브라켓(330)의 중간부(338)에는 후술할 가이드 부재(340)가 자동차의 충돌시 조향 컬럼(300)이 컬랩스될 때 진행되는 진행 방향과 평행하게 위치하도록 회동가능하게 회동 부재(306)를 통해서 고정되는 회동홀(332) 및 회동홀(332)과 이격되게 형성되어 고정 볼트(304)를 통해서 가이드 부재(340)와 체결되는 장공(334)이 형성된다.

즉, 일반적으로, 초기 조립시 마운팅 브라켓(330)은 조향 컬럼(300)의 축방향과 평행하지 않으며, 만일 가이드 부재(340) 및 슬라이딩 브라켓(350)을 마운팅 브라켓(330)과 평행하도록 장착하는 경우에는 자동차의 충돌시 조향 컬럼(300)이 컬랩스될 때 진행되는 진행 방향과 충격을 흡수하기 위해 슬라이딩하는 슬라이딩 브라켓(350)의 진행 방향이 같은 방향으로 진행하지 않고, 조향 컬럼(300)의 진행 방향과 슬라이딩 브라켓(350)의 진행 방향이 서로 일정한 각도를 가지면서 진행함에 따라 서로 다른 각도에 의해서 불특정 부하가 발생하여 조향 컬럼(300)이 팝업(즉, 위 또는 아래로 튕기는 현상)되어 자동차의 충돌시 오히려 상해치가 높아지게 된다.

이에 따라, 본원 발명은 조향 컬럼(300)이 컬랩스될 때 진행되는 진행 방향과 후술할 슬라이딩 브라켓(350)의 진행 방향이 서로 평행하도록 구성되는 것으로서, 마운팅 브라켓(330)의 중간부(338) 일측에 형성되는 회동홀(332)이 힌지점이 되고, 회동홀(332)과 이격되게 형성되는 장공(334)은 가이드 부재(340)가 회동홀(332)을 기준으로 일정한 범위 내에서 자유롭게 회동할 수 있도록 마운팅 브라켓(330)의 중간부(338) 상측에서 하측(즉, 축방향으로부터 수직된 방향)으로 길게 형성되는 것이다.

가이드 부재(340)는 상측 및 하측에 반원형의 가이드홈(402)이 형성되어 후술할 와이어(360)가 구비된다. 또한, 가이드 부재(340)는 마운팅 브라켓(330)에 형성된 회동홀(332)과 회동 부재(306)를 통해서 회동 가능하게 고정되도록 일측에 관통공(404)이 형성되며 이 관통공(404)과 이격되게 형성되되 고정 볼트(304)를 통해서 장공(334)과 체결되는 체결공(406)이 형성된다.

여기서, 마운팅 브라켓(330)의 회동홀(332)과 가이드 부재(340)의 관통공(404)에 사용되는 결합 수단인 회동 부재(306)는 핀 결합, 힌지 결합 또는 리벳팅 중 어느 하나의 결합 방식으로 결합함이 바람직하나 가이드 부재(340)가 원활하게 회동이 가능함과 동시에 일정한 결합력을 유지할 수 있는 방식이라면 어떠한 방식을 사용하여도 무방하다.

슬라이딩 브라켓(350)은 도 4에 도시된 바와 같이, 자동차의 충돌시 발생하는 외력의 진행 방향으로 슬라이딩하는 것으로 마운팅 브라켓(330)의 상부 브라켓(331)에 안착되며 상부로 외측 튜브(310)가 구비되어 있다. 또한, 슬라이딩 브라켓(350)의 중앙부(412) 즉, 외측 튜브(310)가 구비되는 하측에는 조향휠이 운전자의 체형에 적합하도록 각도 조정 등이 가능한 틸트(Tilt) 기능이 구현되는 틸트 브라켓(370)이 슬라이딩 브라켓(350)의 후방에서부터 압입되는 압입부(422)가 형성된다.

이와 같은 슬라이딩 브라켓(350)에는 전방부(414)에 후술할 와이어(360)가 삽입되는 삽입홈(424)이 형성되고 양측부(416)로 와이어(360)가 구비된 가이드 부 재(340)가 슬라이딩되게 결합되는 슬라이딩 홈부(426)가 형성된다.

또한, 슬라이딩 브라켓(350)의 양측부(416)에 형성되는 슬라이딩 홈부(426)의 상측 및 하측에는 가이드 부재(340)에 형성된 반원형의 가이드홈(402)과는 대칭되는 반원형의 압입홈(428)이 형성되어 가이드 부재(340)가 슬라이딩 홈부(426)에 결합될 때, 와이어(360)가 가이드 부재(340)의 가이드홈(402)과 슬라이딩 홈부(426)의 압입홈(428)에 의해 압입되게 결합되는 것이다.

와이어(360)는 수차례 절곡 성형되되 마치 숫자 '5'의 형상과 같은 형상으로 이루어져 있으며, 자동차의 충돌시 밴딩되면서 마찰 부하가 작용하여 충돌 에너지를 흡수하는 것으로서, 와이어(360)의 상측부(432)는 슬라이딩 브라켓(350)의 삽입홈(424)에 삽입되며, 와이어(360)의 하측부(434)는 일단이 가이드 부재(340)의 가이드홈(402)에 압입되고 타단이 가이드 부재(340)가 슬라이딩 브라켓(350)에 결합할 때, 슬라이딩 홈부(426)의 압입홈(428)에 압입된다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼(300)은 자동차의 충돌시 충격 진행방향(A)으로 외측 튜브(310)와 내측 튜브(320)가 수축하면서 충격을 완화시킨다. 이때, 슬라이딩 브라켓(350)은 외측 튜브(310)가 수축하는 진행 방향과 평행한 위치에서 충격 진행방향으로 슬라이딩하면서 와이어(360)에 변형을 일으켜 충격을 흡수하는 것이다.

다시 말해, 가이드 부재(340)의 가이드홈(402)과 슬라이딩 홈부(426)에 형성 된 압입홈(428)에 압입된 와이어(360)의 하측부(434)는 고정되어 있으나, 슬라이딩 브라켓(350)의 전방부(414)에 삽입되는 와이어(360)의 상측부(432)는 삽입홈(424)에 헐겁게 삽입되어 있기 때문에 슬라이딩 브라켓(350)의 위치가 변하면서 와이어(360)의 상측부(432)가 가이드 부재(340)의 가이드홈(402)을 따라 벤딩(변형)이 발생되면서 슬라이딩 브라켓(350)과 가이드 부재(340) 사이에 압입된 와이어(360)의 마찰 부하가 작용하여 충돌 에너지를 흡수하는 것이다.

이때, 자동차의 충돌시 수축되는 조향 컬럼(300)의 진행 방향과 평행한 위치가 되도록 가이드 부재(340)가 회동홀(342)을 중심으로 장공(344)의 길이만큼 상측 또는 하측으로 회동하면 가이드 부재(340)와 결합된 슬라이딩 브라켓(350)이 조향 컬럼(300)과 평행한 위치에 놓이므로 자동차의 충돌시 수축되는 조향 컬럼(300)의 진행 방향과 충격을 흡수하기 위해 슬라이딩하는 슬라이딩 브라켓(350)의 진행 방향이 평행한 위치에서 진행된다.

이에 따라, 종래의 테어링 플레이트(170)가 가지는 여러 상황에 따라 달라지는 충격량 및 초기 하중의 크기에 따라 충격 흡수량을 조절할 수 없던 문제점을 강성, 연성 등 변형의 특성에 따라 다양한 와이어(360)를 선택함으로써, 다양한 하중에 따른 충격 흡수를 할 수 있으며, 자동차의 충돌시 조향 컬럼(300)이 컬랩스될 때 진행되는 진행 방향과 평행을 유지하도록 고정된 가이드 부재에 의해 슬라이딩 브라켓(150)의 진행 방향이 조향 컬럼의 컬랩스되는 방향과 같은 방향으로 진행됨으로써, 조향 컬럼(100)이 팝업되어 자동차의 충돌시 오히려 상해치를 높이는 문제점을 극복할 수 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 마운팅 브라켓에 양측 일면에 장공 및 회동홀을 형성하고, 이 장공 및 회동홀에 가이드 부재를 결합하여 조향 컬럼의 컬랩스되는 진행 방향과 슬라이딩 브라켓의 진행 방향이 서로 평행을 유지하도록 함으로써, 조향 컬럼이 원활하게 컬랩스가 이루어질 수 있도록 함은 물론, 자동차의 충돌시 운전자의 안정성을 증가시키는 효과가 있다.

Claims

자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 있어서,

외측 튜브 및 내측 튜브를 차체에 고정시키며, 중간부 일측에 회동홀이 형성되고 상기 회동홀과 이격되게 장공이 형성된 마운팅 브라켓;

일측에 상기 회동홀 및 상기 장공에 회동 가능하게 고정되는 관통공 및 체결공이 형성되고 가이드홈이 형성된 가이드 부재;

상기 마운팅 브라켓에 안착되며 일면에 삽입홈이 형성되되 상기 가이드 부재가 결합되는 슬라이딩 브라켓; 및

일측이 상기 삽입홈에 삽입되고 타측이 상기 가이드 부재 및 상기 슬라이딩 브라켓에 삽입되어 자동차의 충돌시 충격을 흡수하는 와이어

를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
제 1 항에 있어서,

상기 장공은 상기 마운팅 브라켓의 중간부 상측에서 하측으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
제 1 항에 있어서,

상기 가이드 부재의 관통공은 회동 부재를 통해 회동 가능하게 상기 회동홀에 고정되며 상기 체결공은 고정 볼트를 통해서 회동 가능하게 상기 장공에 체결되 는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
제 3 항에 있어서,

상기 회동 부재는 핀, 힌지, 리벳팅 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.