KR100931194B1

KR100931194B1 - 상용차용 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치

Info

Publication number: KR100931194B1
Application number: KR1020080028375A
Authority: KR
Inventors: 박재우
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2009-12-10
Also published as: KR20090103037A

Abstract

본 발명은 상용차용 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치에 관한 것으로, 정면 충돌사고 발생시 스티어링 휠의(11) 전면이 운전자의 상체를 향하도록 스티어링 샤프트의 설치각도가 가변되고, 이러한 상태에서 전개되는 에어백 튜브는 운전자의 상체쪽을 향하여 전개되므로, 충돌사고시 관성력에 의해 차체의 전방쪽으로 이동하는 운전자의 상체는 운전자의 상체쪽을 향하여 전개된 에어백 튜브와 최대한 넓은 면적으로 접촉하게 되고, 이를 통해 운전자의 상체가 스티어링 휠(11)에 강하게 부딪치는 2차 충돌을 미리 예방할 수 있게 됨으로써, 운전자의 상해를 최소화시킬 수 있도록 된 것이다.

스티어링 샤프트, 각도 가변, 운전자 상해

Description

상용차용 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치{Apparatus for variabling mounting angle of steering shaft in vehicle}

본 발명은 상용차의 충돌사고 발생시 스티어링 휠에 장착된 운전자용 에어백이 운전자의 상체를 향해 전개될 수 있도록 스티어링 샤프트의 설치각도를 강제적으로 변경시킬 수 있도록 하는 상용차용 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치에 관한 기술이다.

일반적으로, 차량에 구비된 스티어링(steering; 조향장치)은 주행중인 차량의 진행방향을 운전자의 의지대로 전환시키기 위한 장치인 바, 여기에는 운전자가 직접 조향 조작을 하여 그 조작력을 각 기구로 전달하는 스티어링 휠과 스티어링 샤프트 및 칼럼 등으로 이루어진 조작기구를 포함하여 구성된다.

한편, 도 1에는 상용차용 스티어링 장치에서 조작기구의 설치구조가 도시되어 있다

즉, 상용차의 경우 전륜의 휠(1)은 운전자(2)의 후방쪽에 위치하고, 운전석 앞쪽의 차체 전방에는 충돌시 충격력을 흡수할만한 별도의 구조물이 구비되어 있지 않은 것이 보통이다.

이에 따라, 스티어링 샤프트(3) 및 스티어링 컬럼(미도시)은 도시된 바와 같이 거의 수직에 가까운 형태로 설치되고, 상기 스티어링 샤프트(3)의 상단에 장착된 스티어링 휠(4)도 거의 수평에 가까운 형태로 장착된다.

이러한 구조의 상용차는 정면 충돌사고 발생시 운전자(2)의 상체가 관성력에 의해 차체의 전방쪽으로 이동할 때, 상기 스티어링 휠(4)에 운전자(2)의 가슴부위가 강하게 부딪치게 되며, 이로 인해 운전자(2)는 2차 충돌로 인한 상해가 매우 커지게 되어 큰 부상을 당하는 문제가 있었다.

이를 예방하기 위해, 상기 스티어링 휠(4)에 운전자용 에어백을 설치하여 충돌사고 발생시 실내로 전개되는 에어백 튜브(5)를 이용해 운전자(2)를 보호하고자 하였으나, 전술한 바와 같이 스티어링 휠(1)이 거의 수평에 가까운 형태로 설치되는 구조로 인해 실내로 전개되는 에어백 튜브(5)도 운전자(2)의 상체쪽으로 전개되지 못하고 루프패널쪽을 향해 전개됨으로써, 여전히 운전자(2)를 효과적으로 보호하지 못하는 문제가 있었다.

이에 본 발명은, 정면 충돌사고 발생시에 스티어링 휠의 전면이 운전자의 상체쪽을 향하도록 스티어링 샤프트의 설치각도를 강제적으로 변경하고, 이 상태에서 운전자용 에어백을 구성하는 에어백 튜브가 운전자의 상체쪽을 향하여 전개될 수 있도록 함으로써, 상기 에어백 튜브로 인한 운전자의 2차 충돌을 미리 예방할 수 있도록 하고, 이를 통해 운전자의 상해를 최대한 줄일 수 있도록 하는 상용차용 스 티어링 샤프트의 설치각도 가변장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치는, 상단 스티어링 샤프트와 하단 스티어링 샤프트를 연결하는 상단 유니버설 조인트와 인접한 위치에서 상단 스티어링 컬럼을 감싸면서 양단이 차체마운팅브라켓에 결합되어 설치된 하단 컬럼마운팅브라켓과; 충돌사고가 발생하지 않은 정상 상태시에 상기 하단 컬럼마운팅브라켓과 상기 상단 스티어링 컬럼을 결합시킬 수 있도록 상기 하단 컬럼마운팅브라켓과 상기 상단 스티어링 컬럼사이에 구비되면서 전원을 인가받아 동작하는 전자석부재와; 충돌사고 발생시에 상기 하단 컬럼마운팅브라켓에 의해 감싸여진 상기 상단 스티어링 컬럼부위를 차체의 전방쪽으로 강제 이동시킬 수 있도록 일단은 상기 하단 컬럼마운팅브라켓에 의해 감싸여진 상기 상단 스티어링 컬럼부위와 연결되고 타단은 모터의 동력을 전달받을 수 있게 설치된 와이어부재와; 에어백센서로부터 전달된 신호에 따라 상기 전자석부재로 인가되는 전원이 차단되도록 함과 더불어 상기 모터의 동작을 제어하는 콘트롤러;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 정면 충돌사고 발생시 스티어링 휠의 전면이 운전자의 상체를 향하도록 스티어링 샤프트의 설치각도가 가변되고, 이러한 상태에서 전개되는 에어백 튜브는 운전자의 상체쪽을 향하여 전개되므로, 충돌사고시 관성력에 의해 차체의 전방쪽으로 이동하는 운전자의 상체는 운전자의 상체쪽을 향하여 전개된 에 어백 튜브와 최대한 넓은 면적으로 접촉하게 되고, 이를 통해 운전자의 상체가 스티어링 휠에 강하게 부딪치는 2차 충돌을 미리 예방할 수 있게 됨으로써, 운전자의 상해를 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

상용차용 스티어링 장치를 구성하는 조작기구는 도 2에 도시된 바와 같이 차량의 진행방향을 결정하기 위해 운전자가 조작하는 스티어링 휠(11)과, 상기 스티어링 휠(11)과 기어박스(미도시)를 연결하여 상기 스티어링 휠(11)의 조작력을 기어박스로 전달하는 스티어링 샤프트와, 상기 스티어링 샤프트를 감싸서 보호하는 스티어링 컬럼 등을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 스티어링 샤프트는 본 발명의 이해를 돕기 위해 상단 스티어링 샤프트(21) 및 하단 스티어링 샤프트(23)로 분리하여 기재하고, 상기 스티어링 컬럼은 상기 상단 스티어링 샤프트(21)를 감싸는 상단 스티어링 컬럼(31) 및 상단 스티어링 컬럼(33)로 분리하여 기재하도록 하겠다.

상기 하단 스티어링 샤프트(23)의 양단은 유니버설 조인트에 의해 연결된 구조를 갖게 되는 바, 즉 상기 상단 스티어링 샤프트(21)와 상기 하단 스티어링 샤프트(23)는 상단 유니버설 조인트(25)로 연결된 구조이고, 상기 상단 유니버설 조인트(25)의 아래쪽에 위치한 것은 하단 유니버설 조인트(27)로 기재한다.

한편, 상용차의 경우 전륜의 휠은 도 1을 참조로 설명한 바와 같이 운전자의 후방쪽에 위치하고, 운전석 앞쪽의 차체 전방에는 충돌시 충격력을 흡수할만한 별도의 구조물이 구비되어 있지 않은 바, 이에 따라 상,하단 스티어링 샤프트(21,23) 및 상,하단 스티어링 컬럼(31,33)은 거의 수직에 가까운 형태로 설치되고, 상기 상단 스티어링 샤프트(21)의 상단에 장착된 스티어링 휠(11)도 거의 수평에 가까운 형태로 장착된다.

이러한 구조의 상용차는 정면 충돌사고 발생시 운전자의 상체가 관성력에 의해 차체의 전방쪽으로 이동할 때, 상기 스티어링 휠(11)에 운전자의 가슴부위가 강하게 부딪칠 우려가 있고, 이로 인해 운전자는 2차 충돌로 인한 상해가 매우 커지게 되어 큰 부상을 당할 우려가 있다.

이를 예방하기 위해 본 발명의 실시예에서는, 정면 충돌사고 발생시 스티어링 샤프트의 설치각도를 강제적으로 변경시킬 수 있는 장치를 제공하여 운전자의 상해를 최소화시킬 수 있도록 한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상단 유니버설 조인트(25)와 인접한 위치에서 상기 상단 스티어링 컬럼(31)을 감싸면서 양단이 차체마운팅브라켓(41)에 결합되어 설치된 하단 컬럼마운팅브라켓(43)과, 충돌사고가 발생하지 않은 정상 상태시에 상기 하단 컬럼마운팅브라켓(43)과 상기 상단 스티어링 컬럼(31)을 결합시킬 수 있도록 상기 하단 컬럼마운팅브라켓(43)과 상기 상단 스티어링 컬럼(31)사이에 구비되면서 전원을 인가받아 동작하는 전자석부재(45)와, 충돌사고 발생시에 상기 하단 컬럼마운팅브라켓(43)에 의해 감싸여진 상기 상단 스티어링 컬럼(31)부위를 차체의 전방쪽으로 강제 이동시킬 수 있도록 일단은 상기 하단 컬럼마운팅브라켓(43)에 의해 감싸여진 상기 상단 스티어링 컬럼(31)부위와 연결되고 타단은 모터(47)의 동력을 전달받을 수 있게 설치된 와이어부재(49)와, 에어백센서(51)로부터 전달된 신호에 따라 상기 전자석부재(45)로 인가되는 전원이 차단되도록 함과 더불어 상기 모터(47)의 동작을 제어하는 콘트롤러(53)를 포함하여 구성된다.

상기 모터(47)는 차체에 고정 설치되는 일반적이나 설치위치가 한정되는 것은 아니다.

상기 전자석부재(45)는 배터리(55)의 전원을 스위치부재(57)를 통해 전달받을 수 있도록 구성되고, 상기 스위치부재(57)는 상기 콘트롤러(53)의 제어에 의해 온(ON)/오프(OFF) 동작이 제어되도록 구성된다.

즉, 전자석부재(45)는 상기 스위치부재(57)의 온(ON) 상태시 자석이 되고, 오프(OFF) 상태시 자성이 사라지게 된다.

상기 상단 스티어링 컬럼(31)의 바깥 둘레면에는 상기 전자석부재(45)로 전원이 인가되는 상황에서 상기 전자석부재(45)와 자석 결합되는 컬럼결합부재(59)가 일체로 구비되는 바, 상기 컬럼결합부재(59)는 상기 전자석부재(45)와의 용이한 자석 결합을 위해 스틸(steel)로 구성된 것이 바람직하나, 그 재질이 한정되는 것은 아니다.

또한, 상기 스위치부재(57)의 온(ON) 상태시 상기 전자석부재(45)와 상기 컬럼결합부재(59)의 용이한 결합을 위해 상기 전자석부재(45)에는 오목홈(45a)이 형성되고, 상기 컬럼결합부재(59)는 상기 오목홈(45a)으로 끼워져 결합되는 돌기형상 으로 형성된다.

상기 상단 스티어링 컬럼(31)을 중심으로 상기 전자석부재(45)와 대향하는 상기 하단 컬럼마운팅브라켓(43)부위는 결합핀부재(61)를 매개로 상기 차체마운팅브라켓(41)과 결합되어 설치된다.

이때, 상기 차체마운팅브라켓(41)에는 상기 결합핀부재(61)가 관통하게 되는 구멍이 형성되는데, 상기 구멍은 상기 상단 스티어링 컬럼(31)이 차체의 전방쪽으로 이동하는 방향을 따라 양단이 길게 형성된 장공 형상의 가이드구멍(41a)으로 형성된다.

상기 결합핀부재(61)와 상기 상단 스티어링 컬럼(31)은 연결부재(63)를 매개로 일체로 연결되게 구성되는 바, 필요에 따라 상기 결합핀부재(61)와 상기 상단 스티어링 컬럼(31)이 직접 연결되게 구성될 수도 있다.

이에 따라, 상기 와이어부재(49)는 일단은 상기 결합핀부재(61)에 결합되어 상기 연결부재(63)를 통해 상기 상단 스티어링 컬럼(31)과 연결되도록 설치되는 구조를 갖게 된다.

만약, 상기 결합핀부재(61)와 상기 연결부재(63)가 없는 구성이면 상기 와이어부재(49)는 일단은 상기 상단 스티어링 컬럼(31)과 직접 연결되도록 설치된 구성을 갖게 된다.

그리고, 상기 와이어부재(49)의 타단은 상기 모터(47)의 동력을 전달받아 회전하는 롤러(65)에 감겨지며, 이에 따라 상기 와이어부재(49)는 상기 모터(47)의 동력을 전달받을 수 있도록 설치된 구조를 갖게 된다.

한편, 상기 롤러(65)가 상기 차체마운팅브라켓(41)의 하부에 위치하여 차체에 대해 회전 가능하도록 설치되는 구조이면, 상기 와이어부재(49)는 상기 하단 컬럼마운팅브라켓(43)에 회전 가능하게 구비된 아이들롤러(67)에 걸려져서 설치된 구조를 갖게 된다.

즉, 상기 아이들롤러(67)는 상기 와이어부재(49)가 상기 롤러(65)에 감겨지는 방향으로 이동할 때, 상기 결합핀부재(61)를 차체의 전방쪽으로 용이하게 이동시킬 수 있는 역할을 수행하게 된다.

상기 하단 컬럼마운팅브라켓(43)의 위쪽에는 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 상단 컬럼마운팅브라켓(69)이 상기 상단 스티어링 컬럼(31)을 감싸고 있으며, 상기 상단 컬럼마운팅브라켓(69)의 양단은 상기 차체마운팅브라켓(41)에 결합핀부재(71)를 매개로 고정 설치된다.

상기 상단 컬럼마운팅브라켓(69)은 상기 상단 스티어링 컬럼(31)을 단순히 지지하는 역할만 수행하는 것이다.

이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.

도 2는 정면 충돌사고가 발생하지 않은 정상 상태이다.

이때, 스위치부재(57)는 온(ON) 상태를 유지하고 있고, 이에 따라 배터리(55)의 전원은 스위치부재(57)를 통해 전자석부재(45)로 인가되고 있다.

전자석부재(45)로 전원이 인가됨에 따라 상기 전자석부재(45)는 자성을 띠면서 컬럼결합부재(59)와 결합을 이룬 상태가 되고, 이로 인해 상단 스티어링 컬럼(31)은 차체의 후방쪽으로 이동한 상태에서 그 위치가 고정된 상태를 유지하게 된다.

도 2의 상태에서는 운전자가 스티어링 휠(11)의 조작을 통해 차량의 진행방향을 결정하게 된다.

도 2의 상태에서 정면 충돌사고가 발생하면 에어백센서(51)가 이때의 충격을 감지하여 콘트롤러(53)로 전송하게 되고, 상기 콘트롤러(53)는 상기 에어백센서(51)에 기인하여 스위치부재(57)로 제어신호를 보내 상기 스위치부재(57)가 오프(OFF) 상태가 되도록 하고, 동시에 모터(47)가 구동되도록 제어하게 된다.

스위치부재(57)가 오프(OFF) 상태가 되면 전자석부재(45)는 자성을 잃어버리게 되므로, 상기 전자석부재(45)로부터 컬럼결합부재(59)가 분리될 수 있는 상태가된다.

이와 같은 상태에서, 모터(47)가 콘트롤러(53)의 제어신호에 의해 구동하면, 와이어부재(49)는 도 2의 상태에서 화살표 A1방향으로 이동하여 롤러(65)에 감기게 되고, 결합핀부재(61)는 가이드구멍(41a)을 따라 차체의 전방쪽으로 이동을 하며 동시에 연결부재(63)와 상단 스티어링 컬럼(31)도 차체의 전방쪽으로 이동을 하게 된다.

이와 같이, 하단 컬럼마운팅브라켓(43)에 의해 감싸여진 상단 스티어링 컬럼(31)부위가 차체의 전방쪽으로 이동을 하면, 상단 유니버설 조인트(25)도 도시된 화살표 A2와 같이 차체의 전방쪽으로 이동을 하게 되고, 이에 따라 스티어링 휠(11)은 도시된 화살표 A3과 같이 운전자가 있는 방향으로 이동을 하여 최종적으로 도 5와 같이 상기 스티어링 휠(11)의 전면은 운전자의 상체를 향하도록 위치하 게 된다.

이 상태에서, 운전자용 에어백이 작동하면 에어백 튜브는 운전자의 상체쪽을 향하여 전개되고, 충돌사고시 관성력에 의해 차체의 전방쪽으로 이동하는 운전자의 상체는 운전자의 상체쪽을 향하여 전개된 상기 에어백 튜브와 최대한 넓은 면적으로 접촉하게 된다.

이 결과, 본 발명에 따른 실시예는 운전자의 상체가 스티어링 휠(11)에 강하게 부딪치는 2차 충돌을 미리 예방할 수 있게 되며, 이를 통해 운전자의 상해를 최소화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 상용차용 스티어링 조작기구를 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치를 구비한 상용차용 스티어링 조작기구의 도면,

도 3과 도 4는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ 및 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 장치의 작동상태를 보여주기 위한 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11 - 스티어링 휠 21 - 상단 스티어링 샤프트

23 - 하단 스티어링 샤프트 31 - 상단 스티어링 컬럼

33 - 하단 스티어링 컬럼 41 - 차체마운팅브라켓

43 - 하단 컬럼마운팅브라켓 45 - 전자석부재

49 - 와이어부재 53 - 콘트롤러

Claims

상단 스티어링 샤프트와 하단 스티어링 샤프트를 연결하는 상단 유니버설 조인트와 인접한 위치에서 상단 스티어링 컬럼을 감싸면서 양단이 차체마운팅브라켓에 결합되어 설치된 하단 컬럼마운팅브라켓과;

충돌사고가 발생하지 않은 정상 상태시에 상기 하단 컬럼마운팅브라켓과 상기 상단 스티어링 컬럼을 결합시킬 수 있도록 상기 하단 컬럼마운팅브라켓과 상기 상단 스티어링 컬럼사이에 구비되면서 전원을 인가받아 동작하는 전자석부재와;

충돌사고 발생시에 상기 하단 컬럼마운팅브라켓에 의해 감싸여진 상기 상단 스티어링 컬럼부위를 차체의 전방쪽으로 강제 이동시킬 수 있도록 일단은 상기 하단 컬럼마운팅브라켓에 의해 감싸여진 상기 상단 스티어링 컬럼부위와 연결되고 타단은 모터의 동력을 전달받을 수 있게 설치된 와이어부재와;

에어백센서로부터 전달된 신호에 따라 상기 전자석부재로 인가되는 전원이 차단되도록 함과 더불어 상기 모터의 동작을 제어하는 콘트롤러;

를 포함하는 상용차용 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치.
청구항 1에 있어서, 상기 전자석부재는 배터리의 전원을 스위치부재를 통해 전달받을 수 있도록 구성되고;

상기 스위치부재는 상기 콘트롤러의 제어에 의해 온(ON)/오프(OFF) 동작이 제어되도록 구성된 것;

을 특징으로 하는 상용차용 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치.
청구항 1에 있어서, 상기 상단 스티어링 컬럼의 바깥 둘레면에는,

상기 전자석부재로 전원이 인가되는 상황에서 상기 전자석부재와 자석 결합되는 컬럼결합부재가 일체로 구비된 것;

을 특징으로 하는 상용차용 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치.
청구항 3에 있어서, 상기 전자석부재에는 오목홈이 형성되고;

상기 컬럼결합부재는 상기 오목홈으로 끼워져 결합되는 돌기형상으로 형성된 것;

을 특징으로 하는 상용차용 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치.
청구항 1에 있어서, 상기 상단 스티어링 컬럼을 중심으로 상기 전자석부재와 대향하는 상기 하단 컬럼마운팅브라켓부위는 결합핀부재를 매개로 상기 차체마운팅브라켓과 결합되어 설치되고;

상기 결합핀부재와 상기 상단 스티어링 컬럼은 연결부재를 매개로 일체로 연결되게 구성되며;

상기 와이어부재는 일단이 상기 결합핀부재에 결합되어 상기 상단 스티어링 컬럼과 연결되도록 설치되고 타단은 상기 모터의 동력을 전달받아 회전하는 롤러에 감겨져 상기 모터의 동력을 전달받도록 설치된 것;

을 특징으로 하는 상용차용 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치.
청구항 5에 있어서, 상기 결합핀부재가 관통하도록 상기 차체마운팅브라켓에 형성된 구멍은,

상기 상단 스티어링 컬럼이 차체의 전방쪽으로 이동하는 방향을 따라 양단이 길게 형성된 장공 형상의 가이드구멍인 것;

을 특징으로 하는 상용차용 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치.
청구항 5에 있어서, 상기 롤러는 상기 차체마운팅브라켓의 하부에 위치하도록 설치되고;

상기 와이어부재는 상기 하단 컬럼마운팅브라켓에 회전 가능하게 구비된 아이들롤러에 걸려져 설치된 것;

을 특징으로 하는 상용차용 스티어링 샤프트의 설치각도 가변장치.