KR101411244B1 - 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 관한 것이다.
본 발명은 일측에는 조향휠이 결합되고 타측에는 제1 튜브가 결합되며, 외주면에는 제1 걸림턱이 형성되어 있는 샤프트와 상기 샤프트와 상기 제1 튜브를 감싸며 내주면에 제2 걸림턱이 형성된 제2 튜브 및 상기 제1 걸림턱에 지지되는 제1 지지부와, 상기 제2 걸림턱에 지지되는 제2 지지부가 형성된 컬랩스 부시를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼을 제공한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 제1 튜브에 샤프트를 결합한 후 고정홈과 관통홀을 플라스틱 사출물로 고정하고, 샤프트의 제1 걸림턱에 제1 지지부가 지지되고 제2 튜브의 제2 걸림턱에 제2 지지부가 지지되도록 컬랩스 부시를 고정함으로써, 자동차의 충돌시 샤프트가 제1 튜브의 내부로 슬라이딩되어 플라스틱 사출물이 파손됨과 동시에 샤프트와 함께 축 방향으로 컬랩스되는 컬랩스 부시의 변형부가 파손 변형되어 충격을 흡수함으로 종래 기술에 비해 2차 충돌에너지 흡수가 지속되어 충돌 성능이 좋아지고 부품수 감소와 비용을 절감할 수 있으며, 주변 부품과의 간섭에 의한 충돌 에너지 흡수의 좌우 편차를 없앨 수 있는 효과가 있다.

Description

자동차의 충격 흡수식 조향컬럼{Collision Energy Absorbable Steering Column for Vehicle}

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 관한 것이다. 보다 상세하게는 제1 튜브에 샤프트를 결합한 후 고정홈과 관통홀을 플라스틱 사출물로 고정하고, 샤프트의 제1 걸림턱에 제1 지지부가 지지되고 제2 튜브의 제2 걸림턱에 제2 지지부가 지지되도록 컬랩스 부시를 고정함으로써, 자동차의 충돌시 샤프트가 제1 튜브의 내부로 슬라이딩되어 플라스틱 사출물이 파손됨과 동시에 샤프트와 함께 축 방향으로 컬랩스되는 컬랩스 부시의 변형부가 파손 변형되어 충격을 흡수함으로 종래 기술에 비해 2차 충돌에너지 흡수가 지속되어 충돌 성능이 좋아지고 부품수 감소와 비용을 절감할 수 있으며, 주변 부품과의 간섭에 의한 충돌 에너지 흡수의 좌우 편차를 없앨 수 있는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 관한 것이다.

일반적으로 조향컬럼은 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 조향컬럼은 자동차의 충돌 사고 등의 경우에 운전자의 상체가 조향휠에 부딪혀서 큰 부상을 당하는 것을 방지하기 위해 조향컬럼과 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 조향컬럼과 조향축이 수축함으로써 운전자가 받는 충격을 저감시켜 주는 것이다.

그러나, 운전자의 상태와 자동차의 운행 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 벨트의 착용 여부 및 에어백의 작동 여부 등 여러 상황에 따라 조향휠에 가하는 충격량은 다를 것이다.

따라서, 이러한 상황에 대처하기 위해서 1차 충격 에너지를 흡수하기 위한 캡슐과 2차 충격 에너지를 흡수하기 위한 테어링 플레이트(Tearing Plate)를 구비한 조향장치가 개발되어 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼을 나타내는 측면도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 테어링 플레이트를 나타내는 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼(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)를 감싸는 외측 튜브(120), 내측 튜브(110)와 외측 튜브(120)의 사이에 삽입되는 텔레스 부시(125), 외측 튜브(120)의 외주면을 지지하되 캡슐(140)을 통해 차체(104)에 결합되는 상부 마운팅 브라켓(130)과 하부 마운팅 브라켓(180), 하부 마운팅 브라켓(180)과 고정 볼트(185)로 연결되어 컬랩스되는 가이드 역할을 하는 장홀(195)이 형성되어 있는 컬랩스 브라켓(190) 및 일단은 고정 수단(150)에 의해 캡슐(140)에 고정되고 타단은 고정 부재(160)를 통해 상부 마운팅 브라켓(130)에 고정되는 테어링 플레이트(170)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 조향컬럼(100)은 자동차의 전방 충돌시 운전자의 상체가 조향휠에 충격을 가하여 조향컬럼(100)이 충격 이동 방향으로 수축하게 될 경우에 차체(104)에 고정된 캡슐(140)로부터 상부 마운팅 브라켓(130)이 외측 튜브(120)와 함께 컬랩스 방향으로 이동되면서 1차 하중을 흡수하게 된다. 즉, 충격이 가해지면 상부 마운팅 브라켓(130)은 캡슐(140)로부터 분리되며 상부 마운팅 브라켓(130)이 차체(104)로부터 용이하게 이탈되어 충격 이동 방향인 컬랩스 방향으로 움직이면서 조향 컬럼(100)이 컬랩스 브라켓(190)의 장홀(195)을 따라 수축하게 되는 것이다.

또한, 종래 기술에 의한 충격 흡수식 조향 컬럼의 테어링 플레이트(170)는 일측 상부에 고정홀(202)이 형성되어 고정 부재(160)를 통해 상부 마운팅 브라켓(130)에 결합되고, 타측 단부에는 고정 수단(150)을 통해서 캡슐(140)에 체결될 수 있도록 체결공(204)이 형성되어 있으며, 일정한 깊이의 홈이 형성된 테어링 그루브(Tearing Groove: 206)가 구비되어 있다.

자동차의 충돌시 조향 컬럼(100)이 수축하여 상부 마운팅 브라켓(130)과 캡슐(140)이 서로 상대 이동하여 상부 마운팅 브라켓(130)이 하향 이동할 경우, 테어링 플레이트(170)는 캡슐(140)과 상부 마운팅 브라켓(130)으로부터 서로 반대 방향의 힘을 받게 된다. 이에 따라 테어링 플레이트(170)에 형성된 테어링 그루브(206)가 상부 마운팅 브라켓(130)의 이동 방향에 따라 찢어지면서 충격을 흡수하게 되는 것이다. 즉, 상부 마운팅 브라켓(130)에 구비된 고정 부재(160)가 테어링 플레이트(170)를 변형시킴에 따라 2차 충격 에너지를 흡수하게 되는 것이다.

그러나, 전술한 바와 같이 캡슐에 의한 1차 하중 흡수 후 테어링 플레이트에 의한 2차 하중 흡수시 일정한 깊이의 홈을 형성하는 테어링 그루브(206)의 파단에 의한 충격 흡수방식은 제품 제작이 복잡하고 부품수가 많아 작업 공정이 늘어나며 변형이 수직으로 일어나 주변 부품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 있어서, 자동차의 충돌시 종래 기술에 비해 2차 충돌에너지 흡수가 지속되어 충돌 성능이 좋아지고 부품수 감소와 비용을 절감할 수 있으며, 주변 부품과의 간섭에 의한 충돌 에너지 흡수의 좌우 편차를 없애는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 일측에는 조향휠이 결합되고 타측에는 제1 튜브가 결합되며, 외주면에 직경이 축소되어 제1 걸림턱이 형성된 샤프트와, 상기 샤프트와 상기 제1 튜브를 감싸며 내주면이 축경되어 제2 걸림턱이 형성된 제2 튜브 및 상기 제1 걸림턱에 지지되는 제1 지지부와, 상기 제2 걸림턱에 상기 샤프트가 회전 가능하게 지지되는 제2 지지부가 형성된 컬랩스 부시를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 제1 튜브에 샤프트를 결합한 후 고정홈과 관통홀을 플라스틱 사출물로 고정하고, 샤프트의 제1 걸림턱에 제1 지지부가 지지되고 제2 튜브의 제2 걸림턱에 제2 지지부가 지지되도록 컬랩스 부시를 고정함으로써, 자동차의 충돌시 샤프트가 제1 튜브의 내부로 슬라이딩되어 플라스틱 사출물이 파손됨과 동시에 샤프트와 함께 축 방향으로 컬랩스되는 컬랩스 부시의 변형부가 파손 변형되어 충격을 흡수함으로 종래 기술에 비해 2차 충돌에너지 흡수가 지속되어 충돌 성능이 좋아지고 부품수 감소와 비용을 절감할 수 있으며, 주변 부품과의 간섭에 의한 충돌 에너지 흡수의 좌우 편차를 없앨 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼을 나타내는 측면도;
도 2는 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 테어링 플레이트를 나타내는 사시도;
도 3은 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼의 일부를 나타내는 분해 사시도;
도 4는 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼의 일부를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 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 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 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.

본 발명의 상세한 설명에 있어서, 방향 설명의 편의상 조향휠이 결합되는 방향인 도면상 우측은 상측, 도면상 좌측은 하측으로 명칭하여 사용하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼의 일부를 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼의 일부를 나타내는 단면도이다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼은 제1 튜브(330)에 샤프트(320)를 결합한 후 고정홈(324)과 관통홀(332)을 플라스틱 사출물(400)로 고정하고, 샤프트(320)의 제1 걸림턱(322)에 제1 지지부(351)가 지지되고 제2 튜브(310)의 제2 걸림턱(312)에 제2 지지부(352)가 지지되도록 컬랩스 부시(350)를 고정함으로써, 자동차의 충돌시 샤프트(320)가 제1 튜브(330)의 내부로 슬라이딩되어 플라스틱 사출물(400)이 파손됨과 동시에 샤프트(320)와 함께 축 방향으로 컬랩스되는 컬랩스 부시(350)의 변형부(356)가 파손 변형되어 충격을 흡수하도록한 것이 그 특징이다.

샤프트(320)는 일측에 조향휠이 결합되고 외주면에 제1 걸림턱(322)이 형성되며, 타측 외주면에 하나 이상의 고정홈(324)이 형성된다.

상기 제1 걸림턱(322)은 샤프트(320)의 외주면에 직경이 축소되도록 하여 단턱지게 형성되며, 고정홈(324)은 샤프트(320)의 타측 외주면에 형성된다.

상기 고정홈(324)은 샤프트(320)의 타측 끝단에서 일정거리 떨어진 위치에 형성되는 것이 바람직 하며, 길이방향으로 일정간격을 두고 하나 이상 축 중심에 대칭되도록 형성되거나 방사형으로 등간격 하나 이상 형성될 수 있다.

제1 튜브(330)는 일측에 상기 고정홈(324)과 대응되게 하나 이상의 관통홀(332)이 형성되며, 상기 샤프트(320)가 제1 튜브(330)의 일측에 압입 결합 되도록 형성된다.

상기 관통홀(332)은 상기 고정홈(324)의 직경보다 작게 형성되는 것이 바람직하고, 상기 관통홀(332)이 형성되는 위치는 제1 튜브(330)에 샤프트(320)가 끼워진 상태에서 고정홈(324)과 일치할 수 있는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

제2 튜브(310)는 상기 샤프트(320)와 상기 제1 튜브(330)를 감싸며 내주면에 단턱지게 제2 걸림턱(312)이 형성되며, 상기 제2 튜브(310)와 샤프트(320)의 사이에 컬랩스 부시(350)가 위치하게 된다.

상기 컬랩스 부시(350)는 일측에 제1 지지부(351)와 제1 지지부(351)로부터 외경이 커지는 변형부(356)와 변형부(356)의 단부로부터 직경이 일정하게 형성되는 가이드부(354) 및 가이드부(354)의 끝단부인 제2 지지부(352)로 형성된다.

이러한 상기 컬랩스 부시(350)는 변형부(356)에 제1 지지부(351)로부터 축방향 슬릿(Slit)(358) 또는 홈이 하나 이상 수개 구비될 수 있는데, 자동차의 충돌 특성에 따라서 슬릿(358) 또는 홈의 갯수를 조정하여 구비할 수 있으며, 원주방향으로 등간격 3개 이상 형성된 것이 가장 바람직하다.

본 발명은 조향컬럼의 구성부품인 샤프트(320)와 제1 튜브(330), 제2 튜브(310) 및 컬랩스 부시(350)를 이용하여 자동차의 2차 충돌에너지를 흡수하는 구조로 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1 튜브(330)에 상기 샤프트(320)를 억지끼움 결합한 후 상기 고정홈(324)과 상기 관통홀(332)을 플라스틱 사출물(400)로 고정하고, 상기 샤프트(320)의 제1 걸림턱(322)에 상기 컬랩스 부시(350)의 제1 지지부(351)가 지지되고, 상기 제2 튜브(310)에 상기 컬랩스 부시(350)의 가이드부(354)가 제2 튜브(310)의 내주면을 따라 삽입 고정되어 상기 제2 튜브(310)의 제2 걸림턱(312)에 상기 컬랩스 부시(350)의 제2 지지부(352)가 지지되도록 상기 샤프트(320)의 외측과 상기 제2 튜브(310)의 내측에 상기 컬랩스 부시(350)를 고정한다.

샤프트(320)의 일측에는 조향휠(미도시)이 설치되고 하측에 랙-피니언 기구부(미도시)를 연결 설치한 상태에서 자동차가 주행중 충돌시 충격에너지가 전달되면 샤프트(320)의 타측과 제1 튜브(330)의 일측이 고정되게 사출된 플라스틱 사출물(400)이 파단되면서 샤프트(320)가 제1 튜브(330) 내부로 슬라이딩 압축되어 충격에너지가 흡수됨과 동시에 상기 샤프트(320)의 제1 걸림턱(322)과 제2 튜브(310)의 제2 걸림턱(312)에 지지된 컬랩스 부시(350)의 변형부(356)가 파손 변형 되므로 하측으로 밀리면서 충격에너지가 흡수되는 것이다.

즉, 자동차의 전방 충돌시 운전자의 상체가 조향휠에 충격을 가하여 샤프트(320)의 타측과 제1 튜브(330)의 일측이 고정되게 사출된 플라스틱 사출물(400)이 파단되면서 샤프트(320)가 제1 튜브(330) 내부로 슬라이딩 압축되어 충격에너지가 흡수됨과 동시에 제2 튜브(310)에 컬랩스 부시(350)가 고정되어 제2 지지부(352)에 지지된 상태에서 샤프트(320)가 충격 이동 방향인 컬랩스 방향으로 움직이면서 제1 걸림턱(322)에 지지된 제1 지지부(351)가 밀리게 되고, 변형이 용이 하도록 슬릿(358)이 형성된 컬랩스 부시(350)의 변형부(356)가 파손 또는 변형되므로 충격에너지가 흡수되는 것이다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 제1 튜브에 샤프트를 결합한 후 고정홈과 관통홀을 플라스틱 사출물로 고정하고, 샤프트의 제1 걸림턱에 제1 지지부가 지지되고 제2 튜브의 제2 걸림턱에 제2 지지부가 지지되도록 컬랩스 부시를 고정함으로써, 자동차의 충돌시 샤프트가 제1 튜브의 내부로 슬라이딩되어 플라스틱 사출물이 파손됨과 동시에 샤프트와 함께 축 방향으로 컬랩스되는 컬랩스 부시의 변형부가 파손 변형되어 충격을 흡수함으로 종래 기술에 비해 2차 충돌에너지 흡수가 지속되어 충돌 성능이 좋아지고 부품수 감소와 비용을 절감할 수 있으며, 주변 부품과의 간섭에 의한 충돌 에너지 흡수의 좌우 편차를 없앨 수 있는 효과가 있다.

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 것이므로, 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.

310 : 제2 튜브 312 : 제2 걸림턱
320 : 샤프트 322 : 제1 걸림턱
324 : 고정홈 330 : 제1 튜브
332 : 관통홀 350 : 컬랩스 부시
351 : 제1 지지부 352 : 제2 지지부
354 : 가이드부 356 : 변형부
358 : 슬릿

Claims (4)

1. 일측에는 조향휠이 결합되고 타측에는 제1 튜브가 결합되며, 외주면에 직경이 축소되어 제1 걸림턱이 형성된 샤프트;
   상기 샤프트와 상기 제1 튜브를 감싸며 내주면이 축경되어 제2 걸림턱이 형성된 제2 튜브; 및
   상기 제1 걸림턱에 지지되는 제1 지지부와, 상기 제2 걸림턱에 상기 샤프트가 회전 가능하게 지지되는 제2 지지부가 형성된 컬랩스 부시;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 컬랩스 부시는 상기 제1 지지부로부터 외경이 커지는 변형부와 상기 제1 지지부의 반대편 끝단부에 직경이 일정하게 형성되는 가이드부가 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 변형부는 상기 제1 지지부로부터 하나 이상의 축방향 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼.
4. 삭제

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