KR101047390B1 - 차량용 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조 - Google Patents

차량용 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조 Download PDF

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Abstract

개시된 본 발명은 차량 충돌 및 추돌 사고시 충돌전 차량속도, 운전자조건, 충돌조건 등의 여러가지 충돌상황에서 그 상황에 적합한 충격에너지 흡수성능을 발휘할 수 있는 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조에 관한 것이다.
그 기술적인 구성은, 아우터 튜브(10a) 단부 외측에 스티어링 칼럼(10) 수축시 이 연결부위의 좌굴하중을 높일 수 있도록 서포트 튜브(20)가 끼워지며, 상기 서포트 튜브(20) 하부에는 하우징(22)이 연설되어 이 하우징(22) 내측에는 스티어링 칼럼(10) 수축시 이너 튜브(10b)와 아우터 튜브(10a)간에 간섭을 일으키는 작동바(24)가 내설된다. 이때, 상기 작동바(24)는 하우징(22) 일측에 연설되는 액츄에이터(26)의 로드(28)와 상,하방향으로 슬라이딩이 가능토록 결합되고, 상기 작동바(24)의 길이방향 연장선상의 이너 튜브(10b)와 아우터 튜브(10a)에는 이 작동바(24)의 단부가 액츄에이터(26)의 작동에 의해 삽입될 수 있게 홀(14)이 연통되도록 천공되어 구성되는 것을 요지로 한다.
스티어링 칼럼, 액츄에이터, 작동바,저항하중

Description

차량용 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조{A Shock Absorbing structure of Steering column for an automobile}
도 1은 종래의 일반적인 스티어링 칼럼을 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조를 보인 일부절개 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조를 보인 단면도.
도 4는 차량 충돌 또는 추돌시 본 발명에 적용된 충돌 스티어링 칼럼의 충돌 흡수구조의 작동상태를 도시한 단면도.
*도면의 주요 부위에 대한 부호 설명*
10...스티어링 칼럼 10a...아우터 튜브
10b...이너 튜브 12...커링부
14...홀 20...서포트 튜브
22...하우징 24...작동바
26...액츄에이터 28...로드
본 발명은 차량용 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조에 관한 것으로, 이는 특히, 차량 충돌 또는 추돌시 수축(Collapsing)될 수 있도록 마련된 스티어링칼럼 일측에 충돌조건에 따라 작동되어 스티어링칼럼의 수축저항하중을 높일 수 있는 충격흡수 장치를 마련하여, 충돌상황에 따라 다양한 하중값으로 발생되는 충격하중에 효과적으로 대응할 수 있도록 한 차량용 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 스티어링 시스템은 스티어링 휠의 하부에 연결되는 스티어링 칼럼과, 이의 하단에 교축되도록 설치되는 기어박스 등을 구비하는 것으로서, 스티어링 칼럼의 내부에는 스티어링 휠의 회전력을 기어박스에 전달하도록 스티어링 샤프트가 설치된다.
여기서, 상기 스티어링 샤프트는 외부의 충격 에너지 전달시 축방향으로 수축 가능하도록 다양한 에너지 흡수(Energy Absorbing) 구조가 마련되며, 그 외부측에서 이를 차체에 고정토록 설치되는 스티어링 칼럼 역시 이와 함께 축방향으로 수축하며 충격흡수가 가능하도록 마련된다.
즉, 상기 스티어링 칼럼은 평상시에는 조립상태를 유지하고 외부의 충격 에너지 전달시에는 축방향으로 수축되어 완충기능을 함으로써, 차량 충돌 또는 추돌시 그 충격력에 의해 조향장치가 운전자측으로 돌출하여 위해를 가하는 것을 방지함과 아울러, 충돌 관성으로 인해 운전자가 조향장치에 부딪혔을때 그 충격력을 흡 수, 완화하여 운전자의 상해를 최소화 하게 된다.
이와 같은 스티어링 칼럼은 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 스티어링 휠(미도시) 측으로 배치되는 아웃터 튜브(3, Outter Tube)의 단부 내측에 기어박스(미도시) 측으로는 배치되는 이보다 작은 지름의 이너 튜브(4, Inner Tube) 일단부가 삽입되어 이루어 진다.
여기서, 상기 아웃터 튜브(3)와 이너 튜브(4)의 사이에는 스티어링 칼럼 수축시 마찰저항을 일으킬 수 있도록 충격 흡수구조가 마련되는데, 이 충격 흡수구조에는 볼부시 타입(Ball Bush Type)과 커링 타입(Curing Type) 및, 스태킹 타입(Stacking Type) 등 여러 가지가 있으나, 여기서는 도 1에서와 같은 커링타입(Curling Type)의 고정구조를 예를 들어 설명한다.
즉, 이 커링타입의 충격 흡수구조는 중공으로 마련된 아웃터 튜브(3)의 외부측을 일부 절개하여 이를 내측으로 절곡시킨 커링부(8)를 다수개 마련하는 것으로서, 이렇게 절곡된 커링부(8)는 이너 튜브(4)의 외주면과 밀착되어 평상시에는 아웃터 튜브(3)와 이너 튜브(4)를 고정하게 되고, 차량의 충돌 또는 추돌이 발생했을 경우에는 축방향으로 수축되는 아웃터 튜브(3)와 이너 튜브(4) 사이에 마찰저항을 일으켜 충격하중을 흡수 또는 완화시키게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조는 제품생산 당시 설정된 저항값(커링부의 두께 및 길이)에 의해 정해진 충격하중 범위내에서만 충격 흡수성능을 발휘할 수 밖에 없다는 문제가 있었다.
즉, 속도가 큰 충돌 상황이나 운전자의 중량이 큰 경우, 또는 운전자가 시트벨트를 미 착용한 경우 등의 여러가지 충돌상황에서 발생되는 다양한 충격하중에서는 이에 상응하는 충분한 충격흡수가 이루어 지지 못했으며, 더욱이, 급작스런 충격하중이 발생할 경우에는 스티어링칼럼 자체에 좌굴(buckling)이 발생되어 충분한 수축(Collapse)이 이루어지지 못해 오히려 운전자의 안전을 위협하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 여러가지 문제점을 감안하여 이를 개선시키고자 안출한 것으로서, 스티어링 칼럼 일측에 충돌조건에 따라 작동되어 스티어링 칼럼의 수축저항하중을 높일 수 있는 충격흡수 장치를 마련하므로서, 차량 충돌 및 추돌 사고시 충돌전 차량속도, 운전자조건, 충돌조건 등의 여러가지 충돌상황에서 그 상황에 적합한 충격에너지 흡수성능을 발휘하며, 스티어링 칼럼의 수축(Collapse)에 따른 좌굴하중을 높여 보다 효과적인 충격흡수가 이루어 질 수 있는 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 이너 튜브의 일단이 아우터 튜브의 단부 내측에 수축 가능토록 끼워져 이루어 지며, 차량 충돌 또는 추돌시 수축되는 상기 이너 튜브와 아우터 튜브간에 마찰저항을 일으킬 수 있도록 상기 튜브간의 연결부위에는 충격 흡수구조가 구비된 차량용 스티어링 칼럼에 있어서, 상기 연결부위의 아우터 튜브 단부 외측에는 스티어링 칼럼 수축시 이 연결부위의 좌굴하중을 높일 수 있도록 서포트 튜브가 끼워지며, 상기 서포트 튜브 하부에는 하우징이 연설되어 이 하우징 내측에는 스티어링 칼럼 수축시 이너 튜브와 아우터 튜브간에 간섭을 일으키는 작동바가 내설되되, 상기 작동바는 하우징 일측에 연설되는 액츄에이터의 로드에 의해 상,하방향으로 슬라이딩이 가능토록 결합되고, 상기 작동바의 길이방향 연장선상의 이너 튜브와 아우터 튜브에는 이 작동바의 단부가 액츄에이터의 작동에 의해 삽입될 수 있도록 홀이 연통토록 천공되는 것을 특징으로 하는 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조를 마련함에 의한다.
또한 본 발명은, 상기 작동바 상측단에 스티어링 칼럼 수축시 아우터 튜브와 이너 튜브간에 간섭을 발생하는 돌기부가 연장형성되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명은, 상기 작동바 중앙부에 경사부를 갖는 착설홈이 형성되며, 상기 착설홈에는 로드가 직교하도록 결합되되, 이 로드에는 상기 경사부에 대응되는 테이퍼부가 형성되어 로드의 인출에 따라 상기 작동바가 상방향으로 슬라이딩 되는 것을 특징으로 한다.
더하여 본 발명은, 상기 작동바가 하우징 내측에서 서포트 플레이트에 의해 상,하방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명 하면 다음과 같다.
첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 충격 흡수구조를 갖는 스티어링 칼럼의 구성상태를 보인 일부절개 사시도 이며, 도 3은 도 2에 따른 정면도 로서, 이너 튜브(10b)의 일단이 아우터 튜브(10a)의 단부 내측에 수축 가능토록 끼워진 스티어링 칼럼(10)이 구비되며, 이 스티어링 칼럼(10)의 상기 튜브간의 연결부위에는 충격 흡수구조가 마련된다.
이와 같은 충격 흡수구조에는 앞서 종래기술에서 서술한 바와 같이 여러가지 종류가 있으나, 본 발명에서는 커링타입(Curling Type)의 적용예를 들어 설명하기로 한다.
즉, 이 커링타입의 충격 흡수구조는 중공으로 마련된 아우터 튜브(10a)의 외부측을 일부 절개하여 이를 내측으로 절곡시킨 커링부(12)를 다수개 마련하여, 차량의 충돌 또는 추돌이 발생했을 경우에 축방향으로 수축되는 스티어링 칼럼(10)의 아우터 튜브(10a)와 이너 튜브(10b) 사이에 마찰저항을 일으켜 충격하중을 흡수 또는 완화시킬 수 있도록 구성된다.
특히, 본 발명에 적용된 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조에서는, 차량의 충돌상황에 따라 그 충돌하중에 적합한 충돌저항을 발생시킬 수 있도록 스티어링 칼럼 일측에 추가로 충격 흡수장치가 마련된 것이 특징이다.
이와 같은 충격 흡수장치는 충돌하중의 크기에 따라 수축되는 아우터 튜브(10a)와 이너 튜브(10b)간의 마찰력을 증가 또는 감소시킬 수 있도록 구성된 것으로서, 커링타입의 충격 흡수구조가 마련된 스티어링 칼럼(10) 일측의 연결부위에 스티어링 칼럼(10) 수축시 이 연결부위의 좌굴하중을 높이는 서포트 튜브(20)가 끼워지며, 상기 서포트 튜브(20) 하부에는 하우징(22)이 연설된다.
그리고, 상기 하우징(22) 내측에는 스티어링 칼럼(10) 수축시 이너 튜브(10b)와 아우터 튜브(10a)간에 간섭을 일으켜 마찰력을 가감시키는 작동바(24)가 내설되되, 상기 작동바(24)는 하우징(22) 일측에 연설되는 액츄에이터(26)의 로드(28)에 의해 상,하방향으로 슬라이딩이 가능토록 결합된다.
상세하게는, 상기 작동바(24) 중앙부에는 경사부(242)를 갖는 착설홈(240)이 형성되며, 상기 착설홈(240)에는 액츄에이터(26)의 로드(28)가 직교하도록 결합되되, 이 로드(28) 일측에는 상기 경사부(242)에 대응되는 테이퍼부(282)가 형성되어 로드(28)의 인출에 따라 상기 작동바(24)의 경사부(242)가 로드(28)의 테이퍼부(282)를 따라 이동하면서 작동바(24)를 상향으로 슬라이딩 시킬 수 있도록 구성된다.
계속해서, 작동바(24)의 길이방향 연장선상의 이너 튜브(10b)와 아우터 튜브(10a)에는 이 작동바(24)의 단부가 액츄에이터(26)의 작동에 의해 삽입되어 스티어링 칼럼(10)의 간섭을 일으킬 수 있도록 홀(14)이 연통되게 천공된다.
여기서, 전술한 상기 작동바(24) 상측단에는 스티어링 칼럼(10)의 아우터 튜브(10a)와 이너 튜브(10b)간에 간섭을 일으킬 수 있도록 돌기부(24a)가 연장형성된 구성으로 이루어 진다.
따라서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 적용된 차량용 스티어링 칼럼의 작동 및 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 4는 차량 충돌 또는 추돌시 본 발명에 적용된 스티어링 칼럼의 작동상태를 도시한 단면도 로서 도 3내지 도 4를 참조하여 설명하면, 차량 속도, 운전자 조건, 충돌 조건 등의 다양한 충돌상황에서 보다 큰 충격 흡수가 요구되는 상황일 경우에 차량의 ECU가 이를 감지해 액츄에이터(26)에 작동명령을 인가하게 된다.
상기 작동명령을 인가받은 상기 액츄에이터(26)는 유압 또는 공압에 의해 작동되어 로드(28)를 일측으로 인출시키게 된다.(도 4의 화살표 방향 참조).
이때, 상기 로드(28)와 직교하면서 작동적으로 결합된 작동바(24)가 서포트 플레이트(29)에 지지된 상태에서 승강하게 되고, 이로써 상기 작동바(24)의 돌기부(24a)가 스티어링 컬럼(10)에 형성된 홀(14)에 삽입되어 스티어링 칼럼(10) 수축시 튜브간에 간섭을 일으키게 되는 것인바, 이는 특히, 로드(28) 인출에 따라 작동바(24)에 형성된 경사부(242)가 로드(28)의 경사진 테이퍼부(282)를 따라 슬라이딩 되므로서 작동바의 승강이 이루어 지게 된다.
따라서, 충돌상황에 따라 차량 충돌 또는 추돌로 인한 스티어링 칼럼(10) 수축(Collapse)될 경우에, 상기 작동바(24)의 돌기부(24a)가 홀(14)에 삽입되어 아우터 튜브(10a)와 이너 튜브(10b)사이에 간섭을 일으켜 저항하중을 발생시키게 되므로서, 기존의 커링부(12)에 의한 마찰과 더불어 충격에 저항하는 저항하중을 배가시킬 수 있게 된다.
더욱이, 상기 작동바(24)는 전술한 바와 같이 로드(28)의 테이퍼부(282)를 따라 승강이 이루어지도록 결합 되므로서, 로드(28)의 스트로크(Stroke)에 따라 작동바(24)의 돌기부(24a)가 홀(14)에 삽입되는 깊이가 달라지게 되고, 이에 따라 작동바(24)에 의한 저항하중값이 달라지게 되므로 충돌상황에서 그 상황에 적합한 충격에너지 흡수성능을 발휘할 수 있게 된다.
즉, 본 발명은 충돌 상황에 따라 액츄에이터(26)의 로드(28)의 스트로크에 의해 저항하중값 크기가 조정될 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에 적용된 충격 흡수구조는 차량의 충돌 또는 추돌에 따른 스티어링 칼럼(10) 수축시 이 스티어링 컬럼(10)의 아우터 튜브(10a)와 이너 튜브(10b)의 연결부위에 서포트 튜브(20)가 끼워 지므로서, 상기 수축되는 스티어링 칼럼(10)의 좌굴하중을 높일 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조에 의하면, 액츄에이터 작동에 의해 스티어링 칼럼의 수축저항값을 다향하게 구현할 수 있게 되므로서, 차량 충돌 및 추돌 사고시 충돌전 차량속도, 운전자조건, 충돌조건 등의 여러가지 충돌상황에서 그 상황에 적합한 충격흡수성능을 발휘할 수 있게 된다.
또한, 시티어링 컬럼의 아우터 튜브와 이너 튜브의 연결부위에 서포트 튜브가 구비되므로서, 스티어링 칼럼의 수축(Collapse)에 따른 좌굴하중을 높여 보다 효과적인 충격흡수가 이루어 질 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 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (4)

  1. 이너 튜브(10b)의 일단이 아우터 튜브(10a)의 단부 내측에 수축 가능토록 끼워져 이루어 지며, 차량 충돌 또는 추돌시 수축되는 상기 이너 튜브와 아우터 튜브간에 마찰저항을 일으킬 수 있도록 상기 튜브간의 연결부위에는 충격 흡수구조가 구비된 차량용 스티어링 칼럼(10)에 있어서,
    상기 연결부위의 아우터 튜브(10a) 단부 외측에는 스티어링 칼럼(10) 수축시 이 연결부위의 좌굴하중을 높일 수 있도록 서포트 튜브(20)가 끼워지며, 상기 서포트 튜브(20) 하부에는 하우징(22)이 연설되어 이 하우징(22) 내측에는 스티어링 칼럼(10) 수축시 이너 튜브(10b)와 아우터 튜브(10a)간에 간섭을 일으키는 작동바(24)가 내설되되, 상기 작동바(24)는 하우징(22) 일측에 연설되는 액츄에이터(26)의 로드(28)에 체결되어 상,하방향으로 슬라이딩이 가능토록 결합되고 상기 작동바(24)의 상측단에는 돌기부(24a)가 연장형성되며, 상기 작동바(24)의 길이방향 연장선상의 이너 튜브(10b)와 아우터 튜브(10a)에는 이 작동바(24)의 단부가 액츄에이터(26)의 작동에 의해 삽입될 수 있게 홀(14)이 연통되도록 천공되는 것을 특징으로 하는 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 작동바(24) 중앙부에는 경사부(242)를 갖는 착설홈(240)이 형성되며, 상기 착설홈(240)에는 로드(28)가 직교하도록 결합되되, 이 로드(28)에는 상기 경사부(242)에 대응되는 테이퍼부(282)가 형성되어 로드(26)의 인출에 따라 상기 작동바(24)의 경사부(242)가 로드(28)의 테이퍼부(282)를 따라 이동하면서 상향으로 슬라이딩 될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 작동바(24)는 하우징 내측에서 서포트 플레이트(29)에 의해 상,하방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조.
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