KR101131283B1 - 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것으로, 이는 특히 내측 튜브의 외주면 상에 길이방향으로 부착되고서 문형상의 단면을 갖도록 절곡되어 홈부를 형성하는 가이드 플레이트와, 외측 튜브의 외주면 상에 고정되고서 자동차의 충돌시 상기 가이드 플레이트의 홈부 내를 이동하도록 된 돌기를 구비함으로써, 구성이 간단하여 생산 원가를 절감할 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼{Collision energy absorbing steering column for motor vehicle}

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 기존의 테어링 플레이트를 대체할 수 있는 새로운 가이드 플레이트를 구비함으로써, 구성이 간단하여 생산 원가를 절감할 수 있는 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 등으로 운전자의 상체가 조향휠에 부딪혀서 큰 부상을 당하는 것을 방지하도록 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 여부나 에어백의 작동 여부 등 여러 상황에 따라 조향휠에 가하는 충격량은 다를 것이다. 이와 같은 상황에 대처하기 위해서 테어링 플레이트(Tearing Plate) 또는 컬링 플레이트(Curling Plate)를 구비한 조향장치가 개발되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 한 예를 나타낸 개략도이다. 이에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼은 상단이 조향휠(미도시)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되는 조향축(102), 이 조향축(102)을 둘러싸는 내측 튜브(110) 및 이 내측 튜브(110)보다 큰 직경을 가지는 외측 튜브(120), 이 외측 튜브(120)의 외주면을 지지하되 캡슐(140)을 통해 차체에 결합되는 상부 브라켓(130), 일단은 고정 수단(150)을 통해 캡슐(140)에 고정되고 타단은 상부 브라켓(130)에 구비된 고정 수단(132)을 통해 고정되는 테어링 플레이트(160)를 포함하여 구성될 수 있다.

이와 같은 조향 컬럼은 자동차의 충돌시 운전자의 상체가 조향휠에 충격을 가하여 조향 컬럼이 충격 방향으로 수축하게 될 경우에, 차체에 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 차체로부터 용이하게 이탈되어 충격 방향으로 움직이면서 조향 컬럼이 수축되게 된다.

도 2는 도 1에 도시된 테어링 플레이트를 나타낸 사시도로서, 도시된 바와 같이 테어링 플레이트(160)는 일측에 고정홀(204)이 형성되어 고정 수단(150)을 통해 캡슐(140)과 결합되며, 타측에는 삽입홈(202)이 형성되어 상부 브라켓(130)에 구비된 고정 수단(132)에 삽입되어 고정된다. 그리고 테어링 플레이트(160)에는 테어링 그루브(Tearing Groove: 210)가 구비되는데, 이와 같은 테어링 그루브(210)는 충돌시 충격 흡수가 시작되는 초입부터 끝까지 일정한 깊이의 홈을 형성하고 있다.

조향 컬럼이 수축하여 상부 브라켓(130)과 캡슐(140)이 서로 상대 이동하여 상부 브라켓(130)이 하향으로 이동할 경우, 테어링 플레이트(160)는 캡슐(140)과 상부 브라켓(130)으로부터 서로 반대 방향의 힘을 받게 된다. 이에 따라 테어링 플레이트(160)에 형성된 테어링 그루브(210)가 상부 브라켓(130)의 이동 방향을 따라 찢어지면서 충격을 흡수하는 것이다. 즉, 상부 브라켓(130)에 구비된 고정 수단(132)이 테어링 플레이트(160)를 변형시키게 되고, 변형된 테어링 플레이트(160)는 변형되는 정도에 따라 충격 에너지를 흡수하게 되는 것이다.

하지만, 이러한 테어링 플레이트(160)는 플레이트를 구부리고, 고정홀 및 삽입홀과 같은 구멍을 뚫어야 하며, 거기에다가 테어링 그루브를 형성해야 하는 등 그 구성 및 제조공정이 복잡하여 제조하기가 번거롭고, 이에 따라 생산 원가가 증대되는 문제점이 있었다. 대부분의 컬링 플레이트에서도 같은 문제점이 상존하고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 기존의 테어링 플레이트를 대체할 수 있는 새로운 가이드 플레이트를 구비함으로써, 구성이 간단하여 생산 원가를 절감할 수 있는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 조향축과, 이 조향축을 둘러싸는 내측 튜브 및 이 내측 튜브보다 큰 직경을 가지는 외측 튜브, 이 외측 튜브의 외주면을 지지하되 캡슐을 통해 차체에 결합되는 상부 브라켓을 구비하는 조향 컬럼에 있어서, 상기 내측 튜브의 외주면 상에 길이방향으로 부착되고서 홈부를 형성하는 가이드 플레이트와, 상기 외측 튜브의 외주면 상에 고정되고서 자동차의 충돌시 상기 가이드 플레이트의 홈부 내를 이동하도록 된 돌기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

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 발명에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 밑에서 바라본 사 시도로서, 도 3에 상세히 도시된 바와 같이 본 발명의 조향 컬럼은 상단이 조향휠(미도시)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되는 조향축(102), 이 조향축(102)을 둘러싸는 내측 튜브(110) 및 이 내측 튜브(110)보다 큰 직경을 가지는 외측 튜브(120), 이 외측 튜브(120)의 외주면을 지지하되 캡슐(140)을 통해 차체에 결합되는 상부 브라켓(130)을 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼은, 상기 내측 튜브(110)의 외주면 상에 길이방향으로 부착되고서 문(門)형상의 단면을 갖도록 절곡되어 홈부(310)를 형성하는 가이드 플레이트(300)와, 상기 외측 튜브(120)의 외주면 상에 고정되고서 자동차의 충돌시 상기 가이드 플레이트(300)의 홈부(310) 내를 이동하도록 된 돌기(400)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

가이드 플레이트(300)는 자동차의 충돌에 따른 조향 컬럼의 변형시 이 조향 컬럼의 변형과 함께 자동차의 충격에너지를 흡수할 수 있도록 마련된 것으로서, 전체가 대략 가늘고 긴 직사각형의 형상을 가지며, 대략 문형상으로 절곡됨과 더불어, 양 측면의 길이를 따라 형성된 선단부의 적어도 일부가 내측 튜브(110)의 외주면 상에 예컨대 용접 등과 같은 방법으로 고정되어 있다.

이에 따라 가이드 플레이트(300)의 절곡된 양 측면은 이들 측면 사이에 길이방향으로 홈부(310)를 형성하게 되는데, 이 홈부(310)는 내측 튜브(110)의 외주면에 근접할수록 점차 그 간격이 좁아지는 형태로 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가이드 플레이트(300)의 양 측면의 길이를 따라 형성된 선단부의 적어도 일부에는 단차지게 형성된 단차부를 구비하여서, 이 가이드 플레이트(300) 와 내측 튜브(110) 사이에 소정 간격의 틈새(320)를 형성하는 것이 바람직하다. 이 틈새(320)는 내측 튜브(110)를 둘러싸는 외측 튜브(120)의 소정 두께보다 다소 크게 되어서, 자동차의 충돌시 외측 튜브(120)의 일부가 틈새(320) 내로 들어오게 된다.

한편, 상기 외측 튜브(120)의 외주면 상에, 특히 외측 튜브(120)의 선단부 근처에 돌기(400)가 고정되어 있는바, 도 3에서는 대략 장방형의 돌기가 용접으로 고정된 것이 나타나 있지만, 그 형상이나 고정방법은 이에 한정되지 않고, 상기 가이드 플레이트(300)의 홈부(310) 내를 이동하면서 충격을 흡수할 수 있는 강도를 갖기만 한다면 다양한 형상 또는 고정방법이 채택될 수 있다. 예컨대 원기둥형 돌기가 외측 튜브와 일체로 형성될 수도 있다.

여하튼, 상기 돌기(400)에서, 충돌시 내측 튜브(110)의 가이드 플레이트(300)와 먼저 만나게 되는 측면 쪽에 경사진 테이퍼면이나 둥글게 된 곡면이 형성되게 되어서, 가이드 플레이트(300)의 홈부(310)에 원활히 맞춰져 삽입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

자동차의 충돌이 발생했을 때, 우선 조향축(102)이 내설되는 조향 컬럼의 내측 튜브(110) 및 외측 튜브(120)가 상대운동(축방향으로의 컬랩싱) 함과 동시에, 조향 컬럼을 차체에 지지하고 있는 상부 브라켓(130)이 그 충돌 관성에 의해 차체에 고정된 캡슐(140)로부터 이탈되면서 충격 에너지의 흡수가 이루어지게 된다.

특히 본 발명에서는 가이드 플레이트(300)의 변형을 유도하여 2차적으로 보 다 큰 충격에너지를 흡수하게 되는데, 내측 튜브(110) 상에 있는 가이드 플레이트(300)의 홈부(310) 내에 외측 튜브(120)의 돌기(400)가 충격 방향으로 안내되어 이동하게 되고, 이때 돌기(400)가 가이드 플레이트(300)를 벌려 변형시켜 가면서 저항이 발생하기 때문에, 보다 큰 충격 에너지를 흡수할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 본 발명의 가이드 플레이트는 단순히 구부려서 용접만 하면 되므로, 제조공정이 단순화되어 생산 원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 한 예를 나타낸 개략도이다.

도 2는 도 1에 도시된 테어링 플레이트를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 밑에서 바라본 사시도이다.

Claims (4)

1. 조향축과, 이 조향축을 둘러싸는 내측 튜브 및 이 내측 튜브보다 큰 직경을 가지는 외측 튜브, 이 외측 튜브의 외주면을 지지하되 캡슐을 통해 차체에 결합되는 상부 브라켓을 구비하는 조향 컬럼에 있어서,

   상기 내측 튜브의 외주면 상에 길이방향으로 부착되고서 홈부를 형성하는 가이드 플레이트와, 상기 외측 튜브의 외주면 상에 고정되고서 자동차의 충돌시 상기 가이드 플레이트의 홈부 내를 이동하도록 된 돌기를 구비하며,

   상기 가이드 플레이트의 양 측면의 길이를 따라 형성되고 내측 튜브의 외주면 상에 고정되는 선단부의 적어도 일부가, 단차지게 형성된 단차부를 구비하여서, 이 가이드 플레이트와 내측 튜브 사이에 틈새를 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
2. 제1항에 있어서, 상기 가이드 플레이트의 홈부는 내측 튜브의 외주면에 근접할수록 점차 그 간격이 좁아지는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 돌기에는, 충돌시 내측 튜브의 가이드 플레이트와 먼저 만나게 되는 측면 쪽에 경사진 테이퍼면이나 둥글게 된 곡면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.

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