KR101219945B1 - 컬럼 샤프트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬럼 샤프트에 관한 것으로, 특히 간단한 구조 변경으로 틸트 및 텔리스코픽 기능을 수행함과 동시에, 차량의 충돌시 충격 에너지를 효율적으로 흡수하여 운전자를 보호할 수 있는 컬럼 샤프트에 관한 것이다.
본 발명의 컬럼 샤프트는, 스티어링 휠의 일측에 결합되어, 상기 스티어링 휠을 지지하면서 상기 스티어링 휠의 회전력을 휠 측으로 전달하는 컬럼 샤프트로서, 제 1 샤프트와, 상기 제 1 샤프트가 삽입될 수 있는 관통홀을 구비한 중공의 제 2 샤프트를 포함하고, 상기 제 1 샤프트에서 상기 제 2 샤프트 측에 삽입되는 단부는, 상기 제 2 샤프트 측을 향하여 직경이 축소되는 소정 기울기를 가지며, 원주면에 오목하게 형성된 수개의 가이드 레일이 구비되고, 상기 가이드 레일에 대응하여, 상기 제 2 샤프트에서 상기 제 1 샤프트가 삽입되는 측의 내부에는 소정 높이 돌출된 수개의 스토퍼가 구비되어, 틸트 및 텔리스코픽 기능을 수행함과 동시에, 차량의 충돌시 충격 에너지를 효율적으로 흡수하여 운전자를 보호할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

컬럼 샤프트{COLUMN SHAFT}
도 1은 종래의 틸트 기능만 가진 컬럼 샤프트를 도시한 사시도;
도 2는 종래의 틸트 및 텔리스코픽 기능을 모두 가진 컬럼 샤프트를 도시한 사시도;
도 3은 본 발명에 따르는 컬럼 샤프트를 도시한 사시도;
도 4는 도 3에서 주요부를 확대하여 도시한 사시도;
도 5는 본 발명에 따르는 컬럼 샤프트에서 스토퍼와 가이드 레일의 결합관계르 도시한 도면; 그리고,
도 6은 본 발명에 따르는 스토퍼와 핀 등의 작용을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 제 1 샤프트 12 : 가이드 레일
14 : 핀 삽입홀 14a : 측벽
20 : 제 2 샤프트 21 : 관통홀
22 : 스토퍼 24 : 핀
본 발명은 컬럼 샤프트에 관한 것이다. 보다 상세하게는 간단한 구조 변경으로 틸트 및 텔리스코픽 기능을 수행함과 동시에, 차량의 충돌시 충격 에너지를 효율적으로 흡수하여 운전자를 보호할 수 있는 컬럼 샤프트에 관한 것이다.
일반적으로, 틸트(tilt) 및 텔레스코픽(telescopic) 스티어링 장치는 가변 스티어링 휠의 일종으로서, 틸트 기능은 스티어링 휠 각도를 가변시켜 운전자의 체격 및 운전자의 자세에 맞도록 하는 기능이고, 텔레스코픽 기능은 스티어링 샤프트(컬럼 샤프트)를 2중으로 하여 축 방향으로 슬라이드시켜 길이를 신축할 수 있도록 하는 기능이다. 이러한 틸트 및 텔레스코픽 기능을 종래엔 틸트 작동 및 텔레스코픽 작동으로 개별 작동 방식으로 별개 구동을 수행하였으나, 작동상 번거러움이 있어 일체 구동 방식으로 대체하려는 시도가 있었다.
그리고 차량의 충돌 사고시에, 운전자의 머리 등 신체가 스티어링 휠에 부딪치면서 부상의 정도가 심해지는 일이 자주 발생하였고, 이를 위하여 스티어링 휠에 몰딩핀(124; 도 1 참조) 등의 구성을 부가하여 충격 에너지를 흡수하는 구조가 제안되었다.
도 1을 참고하면, 종래의 틸트(tilt) 기능만을 가진 컬럼 샤프트의 경우에는, 제 1 샤프트(110)가 제 2 샤프트(120)에 삽입되어 서로 중첩되는 곳에 몰딩핀(124)이 구비된다. 따라서 차량의 충돌 등이 발생할 때, 운전자의 머리 등 신체로부터 스티어링 휠에 강하게 충격이 가해지면, 상기 몰딩핀(124)이 파단되면서 제 1 샤프트(110)가 제 2 샤프트(120)의 내부로 삽입되면서 운전자의 충격 에너지를 흡수하도록 구성된다.
그러나 도 2를 참고하면, 종래의 틸티 및 텔리스코픽 기능을 모두 가진 컬럼 샤프트의 경우에는, 제 1 샤프트(210)가 제 2 샤프트(220)의 길이 방향을 따라 이동함으로써 텔리스코픽(telescopic) 기능이 수행하기 위하여, 제 1 샤프트(210)와 제 2 샤프트(220)가 결합되는 부위에 기어(230)가 구비된다. 따라서 상기 기어(230)의 구조 때문에, 도 1과 같이 몰딩핀(124)의 구성을 구비할 수 없어서 운전자의 충격 에너지를 흡수하기 어려운 구조로 구성되어 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스토퍼와 가이드 레일, 그리고 핀과 핀 삽입홀을 포함하는 간단한 구조 변경으로 틸트 및 텔리스코픽 기능을 수행함과 동시에, 차량의 충돌시 충격 에너지를 효율적으로 흡수하여 운전자를 보호할 수 있는 컬럼 샤프트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 스티어링 휠의 일측에 결합되어, 상기 스티어링 휠을 지지하면서 상기 스티어링 휠의 회전력을 휠 측으로 전달하는 컬럼 샤프트로서, 제 1 샤프트와, 상기 제 1 샤프트가 삽입될 수 있는 관통홀을 구비한 중공의 제 2 샤프트를 포함하고, 상기 제 1 샤프트에서 상기 제 2 샤프트 측에 삽입되는 단부는, 상기 제 2 샤프트 측을 향하여 직경이 축소되는 소정 기울기를 가지며, 원주면에 오목하게 형성된 수개의 가이드 레일이 구비되고, 상기 가이드 레일에 대응하여, 상기 제 2 샤프트에서 상기 제 1 샤프트가 삽입되는 측의 내부에는 소정 높이 돌출된 수개의 스토퍼가 구비되어, 틸트 및 텔리스코픽 기능을 수행 함과 동시에, 차량의 충돌시 충격 에너지를 효율적으로 흡수하여 운전자를 보호할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 샤프트의 상기 수개의 스토퍼는, 소정 높이 돌출되며 소정 충격이 가해질 경우 파단될 수 있는 핀이 구비되고, 이에 대응하여, 상기 제 1 샤프트의 상기 수개의 가이드 레일에는 소정 깊이 함몰되어, 상기 핀이 삽입될 수 있는 핀 삽입홀이 구비되어, 텔리스코픽 기능이 가능하고, 상기 핀이 파단되면서 충격 에너지를 흡수할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 스토퍼는 대략 반구 형상으로 형성되고, 상기 가이드 레일은 상기 스토퍼에 대응하여 그 단면이 반원 형상으로 형성되어, 상기 스토퍼와 상기 가이드 레일 간의 마찰력으로 인하여 충격 에너지가 흡수될 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 컬럼 샤프트의 일실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따르는 컬럼 샤프트를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에서 주요부를 확대하여 도시한 사시도이다. 도 3 및 도 4를 참고하면, 본 발명에 따르는 컬럼 샤프트는 제 1 샤프트(10)와 제 2 샤프트(20)로 이루어진다. 제 2 샤프트(20)는 제 1 샤프트(10)가 삽입될 수 있도록 중심에 관통홀(21)이 형성된 중공의 형상으로 이루어진다. 이 때 도 1에서는 스티어링 휠(미도시) 측에 제 2 샤프트(20)가 설치되어 있으나, 제 1 샤프트(10) 또는 제 2 샤프트(20)는 스티어링 휠 측 혹은 휠(미도시) 측에 선택적으로 고정 설치될 수 있다.
그리고 충격 흡수를 위하여, 제 1 샤프트(10)에서 제 2 샤프트(20)로 삽입되 는 측의 단부는, 제 2 샤프트(20) 측을 향하여 직경이 감소하는 테이퍼 형상이며, 소정 길이 오목하게 형성된 원주면에는 샤프트 축 방향으로 수개의 가이드 레일(12)을 구비한다. 또 이에 대응하여, 제 2 샤프트(20)에서 제 1 샤프트(10)가 삽입되는 측의 내부에는 소정 높이 돌출된 수개의 스토퍼(22)가 구비된다. 그리고 이 스토퍼(22)의 형상은 대략 반구 형상으로 구성되고, 이에 대응하여 가이드 레일(12)의 단면 형상도 반원 형상으로, 제 2 샤프트(20) 측을 향하면서 그 단면이 점차 증대되는 형상으로 구성된다.
한편, 제 1 샤프트(10)의 수개의 가이드 레일(12)마다 소정 깊이 함몰된 형상의 핀 삽입홀(14)이 각각 구비된다. 핀 삽입홀(14)의 깊이는 후술하는 바와 같이 핀(24)이 삽입되어 이동할 수 있는 여유 공간이 형성될 정도가 적절하고, 핀 삽입홀(14)의 길이 방향으로의 길이는 제 1 샤프트(10)가 제 2 샤프트(20)에 대하여 텔리스코픽 이동하기 위한 길이 정도가 바람직하다.
또 이 핀 삽입홀(14)에 삽입될 수 있는 핀(24)이 제 2 샤프트(20)의 수개의 스토퍼(22) 상에 각각 형성된다. 핀(24)은 각각의 스토퍼(22)로부터 제 2 샤프트(20) 관통홀(21)의 원주 중심 방향을 향하여 소정 높이 돌출된 형상으로, 제 1 샤프트(10) 및 제 2 샤프트(20)에 비하여 상대적으로 강도가 낮은 재질로 구성된다. 따라서 제 1 샤프트(10)가 운전자의 충격 등에 의하여 제 2 샤프트(20)의 관통홀(21) 내부로 순간적으로 삽입되는 경우, 그 충격 에너지에 의하여 비교적 용이하게 파단될 수 있어서, 운전자의 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따르는 컬럼 샤프트에서 스토퍼와 가이드 레일의 결합관계를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따르는 스토퍼와 핀 등의 작용을 도시한 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참고하여, 본 발명에 따르는 컬럼 샤프트의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
제 1 샤프트(10)의 핀 삽입홀(14)은 길이 방향으로 소정 길이를 가지고 형성되며, 핀(24)은 이 핀 삽입홀(14)에 삽입될 수 있으므로, 이 상태로 핀(24)이 핀 삽입홀(14) 내에서 길이 방향으로 소정 길이 이동할 수 있다. 따라서 제 2 샤프트(20)가 제 1 샤프트에 대하여 길이 방향의 이동할 수 있게 되어, 텔리스코픽 기능을 수행할 수 있다.
한편, 차량의 충돌 상황이 발생하게 되면, 운전자의 머리 등 신체가 스티어링 휠(미도시)로부터 제 2 샤프트(20)에 부딪치면서, 그 충격 에너지로 인하여 제 2 샤프트(20)가 전방(제 1 샤프트가 위치한 방향) 측으로 이동한다. 이 때, 도 6과 같이 스토퍼(22)에 형성된 핀(24)이 핀 삽입홀(14) 내에 위치하다가, 전방 측으로 이동하면서 핀 삽입홀(14)의 측벽(14a)에 맞닿게 된다. 제 2 샤프트(20)에 가해진 충격이 큰 경우, 제 2 샤프트(20)는 계속 전방으로 이동하므로, 이 힘에 의하여 상대적으로 강도가 약한 핀(24)이 핀 삽입홀(14)의 측벽(14a)에 의하여 파단되면서, 충격 에너지의 일부를 흡수하게 된다.
핀(24)이 파단된 후에도 제 2 샤프트(20)는 계속 전방으로 이동할 수 있으며, 핀(24)이 파단된 후에는 스토퍼(22)와 가이드 레일(12)이 충격 흡수 기능을 수행하게 된다. 스토퍼(22)는 반구 형상으로 이루어지고, 가이드 레일(12)도 이에 대 응하여 단면이 반원 형상이며, 가이드 레일(12)은 제 2 샤프트(20) 방향으로 소정 기울기를 가지고 있으므로, 스토퍼(22)가 가이드 레일(12)을 따라 이동하다가 소정 시점에서 스토퍼(22)와 가이드 레일(12) 간의 마찰력에 의하여 스토퍼(22)는 가이드 레일(12)의 일측에서 이동을 중단하게 되고, 이와 동시에 제 2 샤프트(20)도 이동을 중단하게 된다. 따라서 이 단계에서는 스토퍼(22)와 가이드 레일(12) 간의 마찰력에 의하여 충격 에너지가 흡수된다.
이상, 상술한 바와 같이, 본 발명의 컬럼 샤프트는 간단한 구조 변경으로 틸트 및 텔리스코픽 기능을 수행함과 동시에, 차량의 충돌시 충격 에너지를 효율적으로 흡수하여 운전자를 보호할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 당업자에게 자명하다고 할 수 있는 바, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속하는 것이다.

Claims (3)

  1. 스티어링 휠의 일측에 결합되어, 상기 스티어링 휠을 지지하면서 상기 스티어링 휠의 회전력을 휠 측으로 전달하는 컬럼 샤프트로서,
    제 1 샤프트와, 상기 제 1 샤프트가 삽입될 수 있는 관통홀을 구비한 중공의 제 2 샤프트를 포함하고,
    상기 제 1 샤프트에서 상기 제 2 샤프트 측에 삽입되는 단부는, 상기 제 2 샤프트 측을 향하여 직경이 축소되는 소정 기울기를 가지며, 원주면에 오목하게 형성된 수개의 가이드 레일이 구비되고,
    상기 가이드 레일에 대응하여, 상기 제 2 샤프트에서 상기 제 1 샤프트가 삽입되는 측의 내부에는 소정 높이 돌출된 수개의 스토퍼가 구비되되;
    상기 제 2 샤프트의 상기 수개의 스토퍼는, 소정 높이 돌출되며 소정 충격이 가해질 경우 파단될 수 있는 핀이 구비되고,
    이에 대응하여, 상기 제 1 샤프트의 상기 수개의 가이드 레일에는 소정 깊이 함몰되어, 상기 핀이 삽입될 수 있는 핀 삽입홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 컬럼 샤프트.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스토퍼는 반구 형상으로 형성되고,
    상기 가이드 레일은 상기 스토퍼에 대응하여 그 단면이 반원 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 컬럼 샤프트.
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