KR101136264B1 - 와이어 플레이트를 구비한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼 - Google Patents

와이어 플레이트를 구비한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다.
본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 있어서 상단이 조향휠에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부에 연결되는 조향축, 조향축을 감싸는 내측튜브 및 내측튜브를 감싸는 외측튜브, 외측튜브의 외주면을 지지하며 캡슐을 통해 차체에 고정되는 상부 브라켓 및 일측이 고정 수단에 의해 캡슐에 고정되고 타측이 고정 부재에 의해 상부 브라켓에 고정되어 자동차의 충돌시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하는 와이어 플레이트를 포함하여 구성되는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공한다.
본 발명에 의하면 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 있어서 자동차의 충격시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하면서 와이어의 직경 또는 벤딩부의 각도 조절로 초기 하중의 제어를 용이하게 하여 비용을 절감할 수 있으며, 변형이 수평으로 발생되어 상대품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차를 줄일 수 있다.
충격 흡수식 조향 컬럼, 테어링 플레이트, 와이어 플레이트

Description

와이어 플레이트를 구비한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼{Collision Energy Absorbable Steering Column for Vehicle Equipped with Wire Plate}
도 1은 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 구조도,
도 2는 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 테어링 플레이트를 나타내는 사시도,
도 3a는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 와이어 플레이트를 나타내는 사시도,
도 3b는 본발명의 실시예에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 구조도,
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 와이어 플레이트의 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
130: 상부 브라켓 140: 캡슐
170: 테어링 플레이트 202: 고정홀
204: 체결공 210: 테어링 그루브
300: 와이어 플레이트 305: 와이어
315: 상부 가이드 플레이트 317: 하부 가이드 플레이트
320: 가이드 플레이트 330 및 350: 벤딩부
본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 자동차의 상부 브라켓에 부착되는 캡슐에 고정되고 타측이 상부 브라켓에 고정되어 자동차의 충돌시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하는 와이어 플레이트를 포함하여 구성되는 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 조향축이 모두 축 방향으로 수축되는 컬랩스(Collapse) 기능이 추가된 충격 흡수식 조향 컬럼이 적용되고 있다. 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 없는데 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. 이러한 상황에 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), 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) 및 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 컬랩스 방향으로 이동된다. 즉, 충격이 가해지면 상부 브라켓(130)은 캡슐(140)로부터 분리되며 상부 브라켓(130)이 차체(104)로부터 용이하게 이탈되어 충격 이동 방향인 컬랩스 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 홈이 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 홈을 형성하는 테어링 그루브(210)의 파단에 의한 충격 흡수는 여러 상황에 따라 달라지는 충격량 및 초기 하중의 크기에 따라 충격 흡수량을 조절할 수 없고 변형이 수직으로 일어나 상대품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차가 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 있어서 자동차의 충격시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하면서 와이어의 직경 또는 벤딩부의 각도 조절로 초기 하중의 제어를 용이하게 하여 비용을 절감할 수 있으며, 변형이 수평으로 발생되어 상대품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차를 줄이는 것이 그 목적이다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 있어서 상단이 조향휠에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부에 연결되는 조향축, 조향축을 감싸는 내측튜브 및 내측튜브를 감싸는 외측튜브, 외측튜브의 외주면을 지지하며 캡슐을 통해 차체에 고정되는 상부 브라켓 및 일측이 고정부재에 의해 캡슐에 고정되고 타측이 고정부재에 의해 상부 브라켓에 고정되어 자동차의 충돌시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하는 와이어 플레이트를 포함하여 구성되는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 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 당업자에게 자명하거나, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 3a은 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 와이어 플레이트를 나타내는 사시도이고, 도 3b는 본발명의 실시예에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 구조도이다.
도 3a와 3b에서 도시하는 바와 같이 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼은 상단이 조향휠(미도시)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되는 조향축(102), 조향축을 감싸는 내측튜브(110) 및 내측튜브를 감싸는 외측튜브(120), 외측튜브의 외주면을 지지하며 캡슐(140)을 통해 차체에 고정되는 상부 브라켓(130) 및 일측이 고정 수단(150)에 의해 캡슐(140)에 고정되고, 타측이 고정 부재(160)에 의해 상부 브라켓(130)에 고정되어 자동차의 충돌시 와이어(305)의 변형에 의하여 충격을 흡수하는 와이어 플레이트(300)를 포함하여 구성된다.
와이어(305)는 자동차의 충격을 흡수하여야 하므로 변형에 대한 일정 이상의 강성을 위해 전체적으로 폐곡선의 형상을 가지며, 초기 하중을 받을때 일정 하중(자동차의 충돌에 의한 컬랩스가 아닌 일반적인 조향휠 조작시 발생하는 컬랩스 방향의 하중)이상에서 변형이 발생되어야 하므로 일정 하중을 지탱하면서 변형을 유도하기 위해 벤딩(Bending)부(330, 350)를 구비하고 있고, 상부 브라켓과의 체결을 위한 체결홀(310)이 구비되어 있는 가이드 플레이트(320)에 고정되어 있다.
즉, 와이어(305)는 캡슐(140)에 고정되는 고정부(340)와 변형을 유도하는 벤딩부(330, 350)를 구비하며 전체적으로 영문 와이(Y)자 모양의 폐곡선 형상을 갖는데, 자동차의 충격시 가이드 플레이트(320)에 의해 와이어(305)의 벤딩부(330, 350)가 점차 일자로 펴지면서 변형하며 충격을 흡수하게 되고 이때 컬럼의 컬랩스시에 초기 하중 및 충격 흡수량의 제어는 와이어(305)의 직경 크기 및 벤딩부(330, 350)의 휘어진 정도 중 하나 이상을 조절하여 조정할 수 있다.
충격이 없는 경우에는 내측 튜브(110)와 외측 튜브(120)가 상대적으로 이동하지 않아야 하고 충격이 있는 경우에만 상대적인 이동이 가능하도록, 도시된 바와 같이 와이어의 벤딩부(330, 350)를 포함하는 일정 부분이 가이드 플레이트(320)에 의하여 둘러싸이는 것이 바람직하다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라서 벤딩부(330, 350)가 아닌 와이어(305)의 폭이 좁은 부분이 가이드 플레이트(320)에 의하여 둘러싸이도록 구성할 수도 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 와이어 플레이트의 단면도이다.
도 4에서 도시하는 바와 같이 본 발명에 의한 와이어 플레이트(300)는 변형에 의하여 충격을 흡수하는 하나 이상의 벤딩부(330, 350)를 포함하는 폐곡선 형상의 와이어(305), 상부면에 상기 와이어(305)의 변형을 유도하는 가이드 홈(405)이 형성되어 있고 상부 브라켓과의 체결을 위한 체결홀(410)이 구비되어 있는 하부 가이드 플레이트(317) 및 상기 하부 가이드 플레이트와 대칭 형상을 구비한 상부 가이드 플레이트(도 3의 315)로 구성된다.
하부 가이드 플레이트(317)의 상부면에는 상부 브라켓에 고정되는 체결홀(410), 상기 와이어(305)가 안착되어 자동차의 충격시 와이어의 변형을 가이드하는 영문 와이(Y)자 형상의 가이드 홈(405)이 형성되어 있으며, 이 가이드 홈(405)에 상기 와이어(305)가 안착된 후 대칭 형상의 체결홀과 가이드 홈이 형성되어 있는 상부 가이드 플레이트(도 3의 315)가 가이드 홈으로 와이어(305)를 감싸면서 상부 브라켓에 고정부재에 의해 고정된다.
상부 가이드 플레이트의 형상 및 구조는 상기 하부 가이드 플레이트와 대칭이므로 그 상세한 설명을 생략한다.
상부 가이드 플레이트(도 3의 315)와 하부 가이드 플레이트(317)에 형성되어 있는 가이드 홈(405)은 와이어의 벤딩부(350)를 감싸고 있어서 와이어(305)를 고정하면서 동시에 충격시 컬랩스 방향(X)으로 와이어(305)의 변형을 유도하는 역할을 하게 된다.
또한, 초기 하중치의 제어를 위한 컬럼의 컬랩스량 조절은 상기 가이드 홈(405)의 벤딩부(350)의 꺾임각도를 변경하여 조절할 수 있으며, 컬럼의 컬랩스시 와이어가 일자로 펴지는 변형을 용이하게 하기 위하여 벤딩부(350)에 해당되는 가이드 홈(405)이 직선이 아닌 곡선으로 형성되어 있다. 따라서, 기존의 테어링 플레이트(도 1의 170)가 수직으로 찢어지는 변형을 함에 비하여 본 발명에 의하면 가이드 플레이트에 의하여 와이어(305)가 수평으로 변형되므로 주변에 있는 상대품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차를 줄일 수 있게 된다.
이상 본 발명에 의한 와이어 플레이트의 가이드 플레이트(320)가 상/하부 가이드 플레이트(315, 317)로 별도로 제작되어 조립되는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 가이드 플레이트(320)를 일체형으로 구성할 수도 있다. 즉, 가운데 체결홀(310)이 형성되어 있고 와이어가 관통할 수 있는 가이드 홀이 양측을 관통하도록 형성되어 있는 일체형 가이드 플레이트로 구성될 수도 있다는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 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 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 있어서 자동차의 충격시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하면서 와이어의 직경 또는 벤딩부의 각도 조절로 초기 하중의 제어를 용이하게 하여 비용을 절감할 수 있으며, 변형이 수평으로 발생되어 상대품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 있어서,
    상단이 조향휠에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부에 연결되는 조향축;
    조향축을 감싸는 내측튜브 및 내측튜브를 감싸는 외측튜브;
    외측튜브의 외주면을 지지하며 캡슐을 통해 차체에 고정되는 상부 브라켓;
    일측이 고정 수단에 의해 캡슐에 고정되고, 타측이 고정 부재에 의해 상부 브라켓에 고정되어 자동차의 충돌시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하는 것으로, 변형에 의하여 충격을 흡수하는 하나 이상의 벤딩부를 포함하는 폐곡선 형상의 와이어와, 상기 와이어의 변형을 유도하는 가이드 홈이 형성되어 있고 상기 상부 브라켓과의 체결을 위한 체결홀이 형성되어 있는 가이드 플레이트를 포함하는 와이어 플레이트;
    를 포함하여 구성되는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 플레이트는
    서로 대칭 형상으로 형성되어 결합되는 상부 가이드 플레이트와 하부 가이드 플레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
KR1020070015274A 2007-02-14 2007-02-14 와이어 플레이트를 구비한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼 KR101136264B1 (ko)

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