KR100812240B1

KR100812240B1 - 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼

Info

Publication number: KR100812240B1
Application number: KR1020070003181A
Authority: KR
Inventors: 오재문; 신우섭
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2007-01-11
Publication date: 2008-03-10

Abstract

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다.

본 발명은 조향축의 외면을 감싸며 파이프 형상을 취하는 외측 튜브; 상기 외측 튜브의 내부로 삽입되는 내측 튜브; 상기 외측 튜브를 차체에 고정시키는 상부 브라켓과, 상기 내측 튜브를 차체에 고정시키는 하부 브라켓 및 상기 상부 브라켓과 상기 하부 브라켓 사이에 형성되며 볼트공이 형성된 고정부를 포함하는 마운팅 브라켓; 상기 고정부에 고정되며 가이드홈이 형성된 가이드 부재; 상기 가이드 부재를 상기 고정부에 고정시키기 위해 상기 볼트공에 체결되는 고정 볼트; 상기 마운팅 브라켓에 안착되어 틸트 브라켓이 압입되는 압입부가 형성되며 일면에 삽입홈이 형성되되 상기 가이드 부재가 결합되도록 슬라이딩 홈부가 형성된 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, 틸트 브라켓을 고정하는 슬라이딩 브라켓과 마운팅 브라켓에 고정되는 가이드 부재 사이에 구비되는 와이어가 자동차의 충돌에 의해 위치 변동을 함으로써, 자동차의 충돌 성능을 향상시키고, 강성 증대 및 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

조향 컬럼, 충격 흡수, 와이어, 슬라이딩

Description

자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼{Collision Energy Absorbing Steering Column for Motor Vehicle}

도 1은 종래 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타낸 도면,

도 2는 종래 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 테어링 플레이트를 나타낸 도면

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

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 충격 흡수부를 나타낸 분해 사시도,

도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 충격 흡수부를 나타낸 사시도,

도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼이 작동하기 전 상태를 나타낸 도면,

도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼이 작동하는 상태를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

300: 조향 컬럼 302: 조향축

304: 고정 볼트 310: 외측 튜브

320: 내측 튜브 330: 마운팅 브라켓

331: 상부 브라켓 333: 캡슐

334: 볼트공 335: 고정부

337: 체결 수단 339: 하부 브라켓

340: 가이드 부재 350: 슬라이딩 브라켓

360: 와이어 370: 틸트 브라켓

400: 충격 흡수부 402: 가이드홈

412: 중앙부 414: 전방부

416: 양측부 422: 압입부

424: 삽입홈 426: 슬라이딩 홈부

428: 압입홈 432: 상측부

434: 하측부

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 틸트 브라켓을 고정하는 슬라이딩 브라켓과 마운팅 브라켓에 고정되는 가이드 부재 사이에 구비되는 와이어가 자동차의 충돌에 의해 위치 변동을 함으로써, 자동차의 충돌 성능을 향상시키고, 강성 증대 및 조립성을 향상시킨 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 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 방 향에 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 그루브(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 틸트 브라켓을 고정하는 슬라이딩 브라켓과 마운팅 브라켓에 고정되는 가이드 부재 사이에 구비되는 와이어가 자동차의 충돌에 의해 위치 변동을 함으로써, 자동차의 충돌 성능을 향상시키고, 강성 증대 및 조립성을 향상시키는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 조향축의 외면을 감싸며 파이프 형상을 취하는 외측 튜브; 상기 외측 튜브의 내부로 삽입되는 내측 튜브; 상기 외측 튜브를 차체에 고정시키는 상부 브라켓과, 상기 내측 튜브를 차체에 고정시키는 하부 브라켓 및 상기 상부 브라켓과 상기 하부 브라켓 사이에 형성되며 볼트공이 형성된 고정부를 포함하는 마운팅 브라켓; 상기 고정부에 고정되며 가이드홈이 형성된 가이드 부재; 상기 가이드 부재를 상기 고정부에 고정시키기 위해 상기 볼트공에 체결되는 고정 볼트; 상기 마운팅 브라켓에 안착되어 틸트 브라켓이 압입되는 압입부가 형성되며 일면에 삽입홈이 형성되되 상기 가이드 부재가 결합되도록 슬라 이딩 홈부가 형성된 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 설명한다. 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 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼은 자동차의 조향 컬럼(300)은 조향축(302)의 외면을 감싸며 파이프 형상을 취하는 외측 튜브(310), 외측 튜브(310)의 내부로 삽입되는 내측 튜브(320), 외측 튜브(310) 및 내측 튜브(320)를 차체에 고정시키는 마운팅 브라켓(330), 마운팅 브라켓(330)과 고정 볼트(304)에 의해 고정되는 가이드 부재(340), 마운팅 브라켓(330)에 안착되어 외력에 의해 슬라이딩하는 슬라이딩 브라켓(350), 가이드 부재(340)와 슬라이딩 브라켓(350) 사이에 압입되어 충돌 에너지를 흡수하는 와이어(360) 및 슬라이딩 브라켓(350)에 압입되는 틸트 브라켓(370)을 포함하여 구성된 다.

외측 튜브(310)는 내부가 중공인 파이프의 형상을 취하며 내부로 조향휠(미도시)과 연결되는 조향축(302)이 설치되며, 내주면을 따라 내측 튜브(320)가 삽입된다.

내측 튜브(320)는 외측 튜브(310)의 내부로 삽입되되 내부가 중공이며 외측 튜브(310)와 슬라이딩할 수 있도록 결합된다.

마운팅 브라켓(330)은 양측에 캡슐(333)이 구비되어 이 캡슐(333)을 매개로 외측 튜브(310)를 차체에 고정시키는 상부 브라켓(331)과, 내측 튜브(320)의 단부와 힌지 등과 같은 체결 수단(337)을 통해서 회동가능하도록 체결되며 양측에 볼트공(334)이 형성되어 내측 튜브(320)를 차체에 고정시키는 하부 브라켓(339) 및 상부 브라켓(331)과 하부 브라켓(339) 사이에 형성되어 고정 볼트(304)에 의해 후술할 가이드 부재(340)가 고정되도록 볼트공(334)이 형성되는 고정부(335)를 포함하여 구성된다.

여기서, 마운팅 브라켓(330)의 고정부(335)는 상부 브라켓(331)과 하부 브라켓(339)을 연결해주는 연결부의 기능을 겸비하며, 상부 브라켓(331) 및 하부 브라켓(339)과 일체로 성형됨이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.

도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 충격 흡수부를 나타낸 분해 사시도이며, 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 충격 흡수부를 나타낸 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 충격 흡수부(400)는 가이드 부재(340), 슬라이딩 브라켓(350) 및 와이어(360)를 포함하여 구성된다.

가이드 부재(340)는 마운팅 브라켓(330)의 고정부(335)와 고정 볼트(304)에 의해 고정되도록 일측에 나사산이 가공된 볼트공(334)이 형성되며 상측 및 하측에는 반원형의 가이드홈(402)이 형성되어 후술할 와이어(360)가 구비된다. 이러한 가이드 부재(340)는 고정부(335)에 복수개의 고정 볼트(304)에 의해 견고하고 안정적으로 고정됨으로써, 자동차의 충돌시 외력으로 인해서 위치가 변동되는 것을 방지함이 바람직하다.

슬라이딩 브라켓(350)은 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 부재(340)가 슬라이딩되게 결합되는 슬라이딩 홈부(426)가 형성된다.

여기서, 슬라이딩 브라켓(350)의 전방부(414)에 형성되는 삽입홈(424)은 자동차의 충돌시 외력에 의해 와이어(360)가 밴딩되도록 와이어(360)의 직경보다 소정의 크기만큼 크게 형성되어 헐거운 공차를 유지함이 바람직하다.

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 바람직하게는 네차례의 절곡 성형되는 것으로 마치 숫자 '5'의 형상과 같은 형상으로 이루어져 있으며, 자동차의 충돌시 밴딩되면서 마찰 부하가 작용하여 충돌 에너지를 흡수하는 것으로서, 도 4a에 도시된 바와 같이, 수차례 절곡 성형된 와이어(360)의 상측부(432)는 슬라이딩 브라켓(350)의 삽입홈(424)에 헐겁게 끼워지게 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 상측 및 하측에 형성된 압입홈(428)에 압입된다.

이와 같은 와이어(360)의 형상은 본 발명에서는 그 단면을 원형의 형상으로 도시하였지만, 슬라이딩 브라켓(350) 및 가이드 부재(340) 사이에 압입되어 자동차의 충돌시 마찰 부하에 의해 충돌 에너지를 흡수할 수만 있다면 삼각형, 사각형 등 다각형의 단면 형상으로 형성되어도 무방하다.

도 5a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼이 작동하기 전 상태를 나타낸 도면이고, 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼이 작동하는 상태를 나타낸 도면이다.

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 수축할 때 함께 충격 진행방향으로 슬라이딩하면서 와이어(360)에 변형을 일으켜 충격을 흡수하는 것이다.

다시 말해, 슬라이딩 브라켓(350)의 슬라이딩 홈부(426)에 결합된 가이드 부재(340)를 따라 슬라이딩 브라켓(350)의 위치가 변하고, 가이드 부재(340)의 가이드홈(402)과 슬라이딩 홈부(426)에 형성된 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 밴딩(변형)이 발생되면서 슬라이딩 브라켓(350)과 가이드 부재(340) 사이에 압입된 와이어(360)의 마찰 부하가 작용하여 충돌 에너지를 흡수함으로써, 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 있어 종래의 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. 따 라서, 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, 틸트 브라켓을 고정하는 슬라이딩 브라켓과 마운팅 브라켓에 고정되는 가이드 부재 사이에 구비되는 와이어가 자동차의 충돌에 의해 위치 변동을 함으로써, 자동차의 충돌 성능을 향상시키고, 강성 증대 및 조립성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

조향축의 외면을 감싸며 파이프 형상을 취하는 외측 튜브;

상기 외측 튜브의 내부로 삽입되는 내측 튜브;

상기 외측 튜브 및 상기 내측 튜브를 차체에 고정시키는 마운팅 브라켓;

상기 마운팅 브라켓에 고정되며 가이드홈이 형성된 가이드 부재;

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

일측이 상기 삽입홈에 삽입되고 타측이 상기 가이드 부재 및 상기 슬라이딩 브라켓에 압입되어 자동차의 충돌시 밴딩에 의해 충격을 흡수하는 와이어

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

상기 가이드 부재의 상기 가이드홈 및 상기 슬라이딩 브라켓의 상기 슬라이딩 홈부는 반원형의 형상으로 형성되어 상기 와이어가 압입되는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
제 1 항에 있어서,

상기 슬라이딩 브라켓의 상기 삽입홈은 상기 와이어가 헐겁게 삽입되도록 상기 와이어의 직경보다 소정의 크기만큼 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 의 충격 흡수식 조향 컬럼.
제 1 항에 있어서,

상기 와이어의 상측부는 상기 삽입홈에 삽입되며, 하측부는 상기 가이드홈 및 상기 슬라이딩 홈부에 압입되는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

상기 와이어는 복수의 절곡된 형태로서, 그 단면이 원형 또는 다각형 중 어느 하나의 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.