KR101239518B1 - 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼 - Google Patents

자동차의 충격 흡수식 조향컬럼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다.
본 발명은 조향 컬럼의 외측 튜브 양측에 결합되며, 상부 일측에는 체결홀이 형성되어 있고 타측에는 고정부재가 일체로 형성되어 있는 플레이트 브라켓과, 체결홀과 고정부재의 대응되는 위치에 컬랩스 홀이 형성되어 있는 마운팅 브라켓과, 몸통부가 체결홀과 컬랩스 홀을 관통하여 체결되고, 머리부가 타원 또는 다각 형상으로 형성되는 체결부재와, 일측에는 타원 또는 다각 형상의 고정홀이 형성되어 있고 타측에는 안착부가 구비되는 스토퍼 브라켓, 및 하측은 플레이트 브라켓의 고정부재와 체결되고, 상측은 스토퍼 브라켓의 안착부 빈공간에 장착되는 연결부재를 포함하여 구성되는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공한다.
본 발명에 의하면 조향 컬럼의 고정 수단 체결력에 따라 슬리퍼 플레이트의 마찰력이 변하여 자동차의 충돌시 충돌하중의 편차가 심해지는 것을 방지할 수 있고, 고정 수단의 일정한 체결력을 유지할 수 있어서 충돌시 안정적인 충돌하중을 관리할 수 있는 효과가 있다.
조향 컬럼, 외측 튜브, 마운팅 브라켓, 플레이트 브라켓, 컬랩스

Description

자동차의 충격 흡수식 조향컬럼{Collision Energy Absorbable Steering Column for Vehicle}
본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 종래에 고정 수단의 체결력에 따라 슬리퍼 플레이트의 마찰력이 변하여 자동차의 충돌시 충돌하중의 편차가 심해지는 것을 방지할 수 있고, 고정 수단의 일정한 체결력을 유지할 수 있어서 충돌시 안정적인 충돌하중을 관리할 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 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 하 부에 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 슬리퍼 플레이트(Slipper Plate) 또는 테어링 플레이트(Tearing Plate)를 구비한 조향장치가 개발되었다.
도 1은 종래 기술에 의한 슬리퍼 플레이트가 구비된 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 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(미도시), 내측 튜브를 감싸는 외측 튜브(120), 외측 튜브(120)의 외주면에 결합되어 조향 컬럼(100)을 지지하는 플레이트 브라켓(140), 고정 수단(150)에 의해 플레이트 브라켓(140)과 체결되며 차체(104)에 고정되는 마운팅 브라켓(130) 및 마운팅 브라켓(130)과 플레이트 브라켓(140) 사이에 삽입되어 자동차의 충돌시 컬랩스 방향의 반대 방향으로 마찰력을 작용시키는 슬리퍼 플레이트(170)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 조향 컬럼(100)은 자동차의 전방 충돌시 운전자의 상체가 조향휠에 충격을 가하여 조향 컬럼(100)이 컬랩스 방향(충격 이동 방향)으로 수축하게 될 경우에 차체에 고정된 마운팅 브라켓(130)으로부터 조향 컬럼(100)이 마운팅 브라켓(130)의 컬랩스 홀(135)을 따라 컬랩스된다.
즉, 충격이 가해지면 마운팅 브라켓(130)과 결합된 플레이트 브라켓(140)의 고정 수단(150)이 마운팅 브라켓의 컬랩스 홀(135)을 따라 컬랩스 방향으로 움직이면서 조향 컬럼(100)이 수축되게 되는 것이다.
슬리퍼 플레이트(170)는 테프론 등으로 코팅된 스틸 재질의 얇은 박판 형상으로, 마운팅 브라켓(130)과 플레이트 브라켓(140) 사이에서 고정 수단(150)의 체결에 의해 압축 지지되며 결합되어 있다.
이렇게 조향 컬럼(100)이 수축하여 마운팅 브라켓(130)과 서로 상대 이동하여 컬랩스 방향으로 하향 이동할 경우, 슬리퍼 플레이트(170)는 마운팅 브라켓(130)과 플레이트 브라켓(140) 사이에서 서로 반대 방향의 마찰력을 발생시킨다.
이에 따라 슬리퍼 플레이트(170)가 차체와 고정된 마운팅 브라켓(130)과 마찰력을 발생하면서 충격을 흡수하게 되는 것이다.
이와 같은 슬리퍼 플레이트에 의한 충격 흡수 구조는 차량 충격시 차체에 고정된 마운팅 브라켓으로부터 조향 컬럼을 지지하고 있는 플레이트 브라켓이 조향 컬럼의 축 방향으로의 이탈이 이루어지게 되고 이 이탈 과정 중에 발생되는 슬리퍼 플레이트와 마운팅 브라켓간에 마찰력을 이용해 충격 에너지를 흡수 또는 완화하여 최소화하게 된다.
그러나, 전술한 바와 같이 슬리퍼 플레이트와 마운팅 브라켓간의 마찰력에 의해 충격을 흡수하는 경우에는 마운팅 브라켓과 플레이트 브라켓 사이의 고정 수 단 체결력에 따라 슬리퍼 플레이트에 발생되는 마찰력이 달라지게 되는 문제점이 있었다.
또한, 자동차의 충돌시 충돌 하중에 의해 고정 수단이 풀리거나 조여져 체결력이 변하는 현상이 발생되어 조향 컬럼의 컬랩스 초기 하중을 조절하기 어렵고, 일정한 고정 수단의 체결력을 맞추기 위한 작업 시간이 많이 소요되며 조립시 사용되는 설비 및 작업 공정수가 많은 문제점이 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 종래에 고정 수단의 체결력에 따라 슬리퍼 플레이트의 마찰력이 변하여 자동차의 충돌시 충돌하중의 편차가 심해지는 것을 방지할 수 있고, 고정 수단의 일정한 체결력을 유지할 수 있어서 충돌시 안정적인 충돌하중을 관리할 수 있는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 조향 컬럼의 외측 튜브 양측에 결합되며, 상부 일측에는 체결홀이 형성되어 있고 타측에는 고정부재가 일체로 형성되어 있는 플레이트 브라켓과, 상기 체결홀과 상기 고정부재의 대응되는 위치에 조향 컬럼의 축 방향으로 길게 형성되는 컬랩스 홀이 형성되어 있고, 상기 플레이트 브라켓의 상측에서 결합되는 마운팅 브라켓과, 몸통부가 상기 플레이트 브라켓의 체결홀과 상기 마운팅 브라켓의 컬랩스 홀을 관통하여 체결되고, 머리부가 타원 또는 다각 형상으로 형성되는 체결부재와, 일측에는 상기 체결부재의 머리부가 압입 고정되는 타원 또는 다각 형상의 고정홀이 형성되어 있고 타측에는 상측으로 빈공간이 형성되도록 돌출된 안착부가 구비되며, 상기 마운팅 브라켓의 상측에서 체결되는 스토퍼 브라켓, 및 하측은 상기 플레이트 브라켓의 고정부재와 체결되고, 상측은 상기 스토퍼 브라켓의 안착부 빈공간에 삽입 장착되는 연결부재를 포함하여 구성되는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공한다.
본 발명에 의하면 조향 컬럼의 고정 수단 체결력에 따라 슬리퍼 플레이트의 마찰력이 변하여 자동차의 충돌시 충돌하중의 편차가 심해지는 것을 방지할 수 있 고, 고정 수단의 일정한 체결력을 유지할 수 있어서 충돌시 안정적인 충돌하중을 관리할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 실시예들을 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 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼(200)은, 조향 컬럼(200)의 외측 튜브(120) 양측에 결합되며, 상부 일측에는 체결홀(315)이 형성되어 있고 타측에는 고정부재(310)가 일체로 형성되어 있는 플레이트 브라켓(140)과, 상기 체결홀(315)과 상기 고정부재(310)의 대응되는 위치에 조향 컬럼(200)의 축 방향으로 길게 형성되는 컬랩스 홀(135)이 형성되어 있고, 상기 플레이트 브라켓(140)의 상측에서 결합되는 마운팅 브라켓(130)과, 몸통부(223)가 상기 플레이트 브라켓(140)의 체결홀(315)과 상기 마운팅 브라켓(130)의 컬랩스 홀(135)을 관통하여 체결되고, 머리부(225)가 타원 또는 다각 형상으로 형성되는 체결부재(220)와, 일측에는 상기 체결부재(220)의 머리부(225)가 압입 고정되는 타원 또는 다각 형상의 고정홀(211)이 형성되어 있고 타측에는 상측으로 빈공간이 형성되도록 돌출된 안착부(213)가 구비되며, 상기 마운팅 브라켓(130)의 상측에서 체결되는 스토퍼 브라켓(210), 및 하측은 상기 플레이트 브라켓(140)의 고정부재(310)와 체결되고, 상측은 상기 스토퍼 브라켓(210)의 안착부(213) 빈공간에 삽입 장착되는 연결부재(330)를 포함하여 구성되는 충돌 에너지 흡수 구조를 구비하고 있다.
본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼(200)은 자동차의 충돌시에도 충돌 하중에 의해 조향 컬럼(200)이 차체와의 체결력이 변하지 않고 일정하게 유지되면서 컬랩스 가능하게 됨으로써 안정적인 충돌 성능을 얻게 되는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상세한 설명에 있어서, 설명의 편의상 특별히 지칭한 경우 외에는 방향은 도면을 기준으로 상,하,좌,우측으로 설명하기로 한다.
플레이트 브라켓(140)은 조향 컬럼(200)의 외측 튜브(120) 양측에 결합되어 차체에 고정되는 마운팅 브라켓(130)의 컬랩스 홀(135)을 따라 조향 컬럼(200)이 컬랩스되도록 조향 컬럼(200)을 지지하게 된다.
이러한 플레이트 브라켓(140)의 상부 일측(도면상 좌측)에는 체결홀(315)이 형성되어 있어서 후술할 체결부재(220)로 결합되면서 마운팅 브라켓(130) 및 스토퍼 브라켓(210)과 결합되는데, 체결부재(220)와 체결홀(315)을 나사가공하여 나사결합하거나 체결홀(315)을 통해 너트결합될 수 있다.
또한, 플레이트 브라켓(140)의 상부 타측(도면상 우측)에는 고정부재(310)가 용접 등의 방법으로 플레이트 브라켓(140)과 일체로 형성되어 있는데, 고정부재(310)는 후술할 연결부재(330)의 하측과 체결되어 마운팅 브라켓(130)과 플레이트 브라켓(140)을 결합시킨다.
마운팅 브라켓(130)은 플레이트 브라켓(140)의 상측에 결합되고, 조향 컬럼(200)을 차체에 고정시키며 컬랩스를 가이드하게 되는데, 자동차의 충돌시 컬랩스 방향을 가이드하도록 컬랩스 홀(135)이 구비되어 있다.
마운팅 브라켓(130)의 컬랩스 홀(135)은 플레이트 브라켓(140)의 체결홀(315)과 고정부재(310)의 대응되는 위치에서 조향 컬럼(200)의 축 방향으로 길게 형성되며, 체결부재(220)와 고정부재(310)가 컬랩스 홀(135)을 따라서 컬랩스되면서 조향 컬럼(200)의 컬랩스를 가이드하게 된다.
또한, 스토퍼 브라켓(210)과 마운팅 브라켓(130)의 사이에는 상기 체결부재(220)와 고정부재(310)가 관통되며, 자동차의 충돌시 컬랩스 방향의 반대 방향으로 마찰력을 작용시키는 슬리퍼 플레이트(240)가 추가로 구비될 수 있다.
슬리퍼 플레이트(240)는 체결부재(220)와 고정부재(310)가 관통될 수 있도록 관통홀(245)이 뚫려 있는 평판 형상으로 상,하측에서 스토퍼 브라켓(210) 및 마운팅 브라켓(130)과 면접촉하도록 되어 있다.
체결부재(220)는 크게 몸통부(223)와 머리부(225)로 구분되며, 몸통부(223)는 마운팅 브라켓(130)의 컬랩스 홀(135)을 관통하여 플레이트 브라켓(140)의 체결홀(315)과 결합되는데, 몸통부(223)와 체결홀(315)을 나사가공하여 나사결합하거나 너트로 고정될 수 있다.
체결부재(220)의 머리부(225)는 자동차의 충돌시 충돌 하중에 의해 풀리거나 조여지지 않도록 원형을 제외한 타원 또는 다각 형상으로 형성되며, 체결부재(220)가 마운팅 브라켓(130) 및 플레이트 브라켓(140)과 체결된 후, 후술할 스토퍼 브라켓(210)의 고정홀(211)에 압입 고정된다.
또한, 스토퍼 브라켓(210)의 하측에는 체결부재(220)와 결합되어 체결력을 유지하도록 와셔(320)가 구비될 수도 있다.
스토퍼 브라켓(210)은 마운팅 브라켓(130)의 상측에 체결되며, 자동차의 충돌시 체결부재(220)가 충돌 하중에 의해 풀리거나 조여지면서 플레이트 브라켓(140)과의 체결력이 변하지 않도록, 고정홀(211)이 체결부재(220)의 머리부(225)에 압입되어 회전되지 않게 고정부재(310)와 연결부재(330)에 지지되어 있다.
즉, 스토퍼 브라켓(210)의 일측에는 체결부재(220)의 머리부(225)가 압입 고정되는 타원 또는 다각 형상의 고정홀(211)이 형성되어 있고, 타측에는 상측으로 빈공간이 형성되도록 돌출된 안착부(213)가 구비되어 있다.
한편, 연결부재(330)는 하측이 플레이트 브라켓(140)의 고정부재(310)와 체 결되고, 상측은 스토퍼 브라켓(210)의 안착부(213) 빈공간에 삽입 장착되어 마운팅 브라켓(130)과 플레이트 브라켓(140)을 결합시키며, 동시에 스토퍼 브라켓(210)이 회전되지 않도록 지지하게 된다.
여기서, 연결부재(330)의 외주면과 스토퍼 브라켓(210)의 안착부(213) 내주면은 타원 또는 다각형상으로 형성되어 서로 대응되도록 밀착 결합된다.
또한, 스토퍼 브라켓(210)의 안착부(213)에는 결합홀(215)을 형성하고, 결합부재(230)가 이 결합홀(215)을 통해 연결부재(330)의 상측에 체결될 수 있는데, 이렇게 연결부재(330)의 상측과 하측에서 각각 결합부재(230)와 고정부재(310)에 의해 체결 결합됨으로써 스토퍼 브라켓(210)의 이탈 및 회전을 방지할 수 있게 된다.
이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 종래에 고정 수단의 체결력에 따라 슬리퍼 플레이트의 마찰력이 변하여 자동차의 충돌시 조향 컬럼이 컬랩스되는 충돌하중의 편차가 심해지는 것을 방지할 수 있고, 고정 수단의 일정한 체결력을 유지할 수 있어서 충돌시 안정적인 충돌하중을 관리할 수 있는 효과가 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것 이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 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.
도 1은 종래 기술에 의한 슬리퍼 플레이트가 구비된 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 사시도;
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 사시도;
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
102: 조향축 120: 외측 튜브
130: 마운팅 브라켓 135: 컬랩스 홀
140: 플레이트 브라켓 200: 조향 컬럼
210: 스토퍼 브라켓 220: 체결부재
230: 결합부재 240: 슬리퍼 플레이트
310: 고정부재 315: 체결홀
320: 와셔 330: 연결부재

Claims (5)

  1. 조향 컬럼의 외측 튜브 양측에 결합되며, 상부 일측에는 체결홀이 형성되어 있고 타측에는 고정부재가 일체로 형성되어 있는 플레이트 브라켓;
    상기 체결홀과 상기 고정부재의 대응되는 위치에 조향 컬럼의 축 방향으로 길게 형성되는 컬랩스 홀이 형성되어 있고, 상기 플레이트 브라켓의 상측에서 결합되는 마운팅 브라켓;
    몸통부가 상기 플레이트 브라켓의 체결홀과 상기 마운팅 브라켓의 컬랩스 홀을 관통하여 체결되며, 자동차의 충돌시 충돌 하중에 의해 풀리거나 조여지지 않도록 머리부가 타원 또는 다각 형상으로 형성되는 체결부재;
    상기 마운팅 브라켓의 상측에 체결되되, 일측에는 상기 체결부재의 머리부가 압입되어 회전되지 않게 고정되는 타원 또는 다각 형상의 고정홀이 형성되어 있고, 타측에는 상측으로 빈공간이 형성되도록 돌출된 안착부가 구비되며, 상기 안착부에는 결합홀이 형성되어 있는 스토퍼 브라켓; 및
    하측은 상기 플레이트 브라켓의 고정부재와 체결되고, 상측은 상기 스토퍼 브라켓의 안착부 빈공간에 삽입되어 결합부재가 상기 결합홀을 통해 체결되어, 상기 마운팅 브라켓과 플레이트 브라켓을 결합시켜 상기 스토퍼 브라켓이 회전되지 않게 지지하는 연결부재;
    를 포함하여 구성되는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부재의 외주면과 상기 스토퍼 브라켓의 안착부 내주면은 타원 또는 다각형상으로 형성되어 서로 대응되도록 밀착 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 스토퍼 브라켓과 상기 마운팅 브라켓의 사이에는 상기 체결부재와 고정부재가 관통되며, 자동차의 충돌시 컬랩스 방향의 반대 방향으로 마찰력을 작용시키는 슬리퍼 플레이트가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
  5. 삭제
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