KR101551109B1 - Apparatus for absorbing shock in composite-material steering column - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소섬유 등의 복합소재로 된 스티어링 칼럼에서 축방향의 충격을 흡수하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shock absorber for a steering column, and more particularly, to an apparatus for absorbing axial shock in a steering column made of a composite material such as carbon fiber.
자동차의 스티어링 칼럼은 차량 충돌 등 유사시에 운전자가 스티어링 휠에 충돌하면서 부상 당하는 것을 방지하기 위해 칼럼의 일부가 붕괴(collapse)되도록 되어 있다. 칼럼이 붕괴되는 과정에서 충격량이 감소하는데, 이런 효과의 측면에서 충격 흡수 장치라고 불리기도 한다.The steering column of the vehicle is arranged to collapse a part of the column to prevent the driver from being injured in collision with the steering wheel in the event of a collision such as a vehicle collision. In the process of collapse of the column, the amount of impact decreases. In terms of this effect, it is also called a shock absorber.
도 1은 종래기술에 따른 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치의 일례로서 특허 제10-1021939호에 도시된 도면이다. 스티어링 칼럼은 아웃터 튜브(3)와 이너 튜브(4)를 포함하는데, 직경이 보다 큰 아웃터 튜브(3)가 직경이 보다 작은 이너 튜브(4)의 일부를 수용하는 형태로 결합되어 있다. 아웃터 튜브(3)는 일부가 절개되어 내측으로 절곡된 커링부(8)가 구비되며, 이 커링부(8)는 이너 튜브(4)의 외주면을 압박함으로써 축방향 충격에 의해 이너 튜브(4)가 아웃터 튜브(3) 내측으로 슬라이드되어 들어갈 때 마찰저항을 발생시키고, 그 결과로 충격 에너지를 흡수하게 된다.1 is an example of a shock absorber of a steering column according to the prior art, which is shown in Japanese Patent No. 10-1021939. The steering column includes an
이런 충격 흡수 장치를 흔히 커링 타입(Curring Type)이라고 하는데, 이밖에도 볼부시 타입(Ball Bush Type), 스테킹 타입(Stacking Type)등의 충격 흡수 장치가 알려져 있다.Such a shock absorber is often referred to as a curling type. In addition, shock absorbers such as a ball bush type and a stacking type are known.
그런데, 이들 종래기술은 모두 금속제 스티어링 칼럼에 적용되고 있는 것으로, 금속재료 고유의 경도, 강도 등에 적합하게 설계된 것들이다. 최근 자동차의 경량화, 구조개선 등을 위해 비금속 재료의 활용이 늘고 있는 추세에 따라 복합소재로 된 스티어링 칼럼의 개발이 진행되고 있으나, 재료의 특성이 완전히 다르므로 위와 같은 종래기술을 그대로 적용하기는 어렵다. 예컨대 탄소섬유 강화 플라스틱으로 스티어링 칼럼을 제조하는 경우 소재의 특성상 위 종래기술의 커링부(8)와 같은 형상을 만드는 것은 현실적으로 극히 곤란하며, 그러한 형상을 만들 수 있다 하더라도 표면의 마찰계수가 달라서 금속제 스티어링 칼럼에서와 같은 효과를 기대할 수가 없다.However, all of these conventional techniques are applied to a metal steering column, and those designed to suit the hardness, strength, etc. inherent to the metal material. In recent years, development of a steering column made of a composite material has been progressing in accordance with an increasing use of non-metallic materials for light weight of automobiles, structure improvement, etc. However, since the characteristics of materials are completely different, it is difficult to apply the above- . For example, in the case of manufacturing a steering column using carbon fiber-reinforced plastic, it is practically difficult to make the shape of the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 복합소재로 된 스티어링 칼럽에서도 유효한 충격 흡수 효과를 가질 수 있는 새로운 구성의 충격 흡수 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a shock absorber having a novel structure capable of having an effective shock absorbing effect even in a steering material made of a composite material.
본 발명의 다른 목적은 단순하면서도 신뢰성 있으며 필요에 따라 충격 흡수 효과를 증감할 수 있는 충격 흡수 장치를 제공하는 데에 있다.Another object of the present invention is to provide a shock absorbing device that is simple yet reliable and can increase or decrease the impact absorbing effect as needed.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치는, 원통 형상의 외측튜브와, 상기 외측튜브 내에 슬라이드가능하게 삽입되며 복합소재로 이루어진 내측튜브와, 상기 외측튜브를 관통하여 나사결합되며 상기 내측튜브의 외주면을 압박하는 압입나사를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, a shock absorbing device for a composite material steering column according to the present invention comprises a cylindrical outer tube, an inner tube slidably inserted in the outer tube and made of a composite material, And a press-fitting screw which is threaded and presses the outer circumferential surface of the inner tube.
본 발명에 따른 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치에 있어서, 상기 압입나사는 복수 개가 방사상 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다.In the shock absorbing device for a composite material steering column according to the present invention, it is preferable that a plurality of the press-fitting screws are arranged at equal radial intervals.
또한, 상기 압입나사는 무두볼트인 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the press-in screw is a flat head bolt.
한편, 상기 외측튜브는 복합소재로 이루어지고, 상기 외측튜브의 상기 압입나사가 관통되는 단부의 외주면에 끼워지고 상기 압입나사가 관통하여 나사결합되는 보강부시를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 외측튜브는 상기 보강부시가 끼워지는 부분의 직경이 나머지 부분의 직경보다 더 작은 것이 더 바람직하다. 여기서 상기 보강부시는 금속재질로 된 것일 수 있다.It is preferable that the outer tube further comprises a reinforcing bush made of a composite material and fitted to the outer peripheral surface of an end portion of the outer tube through which the press-fitting screw passes, and the press-fitting screw is threadedly engaged therewith. In this case, it is preferable that a diameter of a portion of the outer tube where the reinforcing bush is fitted is smaller than a diameter of a remaining portion of the outer tube. Here, the reinforcing bush may be made of a metal material.
본 발명에 따른 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치에 있어서, 상기 복합소재는 탄소섬유 강화 플라스틱일 수 있다.In the shock absorber for a composite material steering column according to the present invention, the composite material may be carbon fiber-reinforced plastic.
본 발명에 따른 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치는, 상기 압입나사의 수와 상기 개개의 압입나사가 내측튜브를 압박하는 정도는 반비례적인 관계로 미리 정해지는 것이 바람직하다.It is preferable that the shock absorbing device of the composite material steering column according to the present invention is determined in advance in a relationship in which the number of the press-fitting screws and the degree to which the respective press-fitting screws press the inner tube are inversely proportional to each other.
본 발명에 따르면 커링과 같은 구조를 만들 수 없는 복합소재를 사용하여 스티어링 칼럼을 제조하면서도 압입나사의 작용으로 인해 외부로부터의 충격을 유효하게 흡수할 수 있다. 또한 보강부시를 구비한 경우 외측튜브의 찢어짐을 억제하면서 압입나사의 내측튜브에 대한 압박력을 안정적으로 지지할 수 있다. 나아가서 압입나사의 수 또는 내측튜브를 압박하는 정도를 조절함으로써 충격 흡수 효과를 증감할 수 있다.According to the present invention, it is possible to effectively absorb shock from the outside due to the action of the press-fitting screw while manufacturing the steering column by using a composite material which can not make a structure such as curling. In addition, when the reinforcing bush is provided, the pressing force against the inner tube of the press-fitting screw can be stably supported while suppressing the tear of the outer tube. Furthermore, by adjusting the number of the press-fitting screws or the degree of pressing the inner tube, the impact absorbing effect can be increased or decreased.
도 1은 종래기술에 따른 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치의 일례를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치의 일실시예의 분해사시도,
도 3은 도 2의 실시예의 결합사시도,
도 4는 도 3의 A-A선에서 바라본 단면도,
도 5는 도 2의 실시예의 내측튜브의 사용상태도이다.1 is a perspective view showing an example of a shock absorbing device for a steering column according to the prior art,
2 is an exploded perspective view of an embodiment of a shock absorbing device for a composite material steering column according to the present invention,
3 is an assembled perspective view of the embodiment of FIG. 2,
4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3,
Fig. 5 is a use state view of the inner tube of the embodiment of Fig. 2;
이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a shock absorber for a composite material steering column according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치의 일실시예의 분해사시도이고, 도 3은 도 2의 실시예의 결합사시도이며, 도 4는 도 3의 A-A선에서 바라본 단면도이고, 도 5는 도 2의 실시예의 내측튜브의 사용상태도이다.FIG. 2 is an exploded perspective view of an embodiment of a shock absorber of a composite material steering column according to the present invention, FIG. 3 is an assembled perspective view of the embodiment of FIG. 2, FIG. 4 is a cross- Is a view showing the state of use of the inner tube of the embodiment of Fig.
외측튜브(120)는 속이 빈 원통의 파이프 형상으로서, 금속소재를 포함한 다양한 재질로 만들어질 수 있지만 복합소재로 만들어진 것이 바람직하다. 예컨대 탄소섬유 강화 플라스틱으로 제조하는 경우 탄소섬유 강화 플라스틱으로 된 시트(sheet)를 맨드릴(mandrel) 둘레에 여러 겹 감은 다음 열처리하여 경화시키고, 경화된 시트를 맨드릴로부터 탈형시키는 이른 바 시트 롤링(Sheet Rollling) 방식으로 제조할 수 있다.The
내측튜브(110)는 외측튜브(120)와 마찬가지로 원통 형상으로서, 적어도 그 일부가 외측튜브(120) 내부로 슬라이드 가능하게 삽입된다. 내측튜브(110)는 복합소재로 이루어져 있으며, 특히 탄소섬유 강화 플라스틱으로 된 것이 바람직하다. 이 경우 내측튜브(110)의 제조 역시 시트 롤링 방식에 의할 수 있다.The
외측튜브(120)의 일단부에는 나사구멍이 형성되어 있으며, 압입나사(140)는 이 나사구멍을 통해 외측튜브(120)를 관통하여 나사결합되며, 그 일단이 내측튜브(110)의 외주면에 맞닿아 내측튜브(110)를 압박하게 된다. 이때 내측튜브(110)의 경도가 스틸 등의 재질로 된 파이프에 비해서는 낮으므로, 압입나사(140)의 끝단 일부는 내측튜브(110)의 외주면을 파고 들어가 압입될 수 있다. 그러면 내측튜브(110)는 외측튜브(120)에 대해 임시적으로 고정된 상태가 되는데, 압입나사(140)가 내측튜브(110)와 외측튜브(120)가 상대적으로 움직이지 못하게 하고 있으므로 외력에 대해 저항으로 작용할 수 있고, 이 외력에 대한 저항이 충격시에 충격을 흡수하는 구조가 된다. 한편, 외력에 대한 저항의 정도는 압입나사(140)의 수가 많을수록 높아지며, 개개의 압입나사(140)가 내측튜브(110)의 외주면에 깊이 압입되어 있을수록 높아진다. 따라서 목표로 하는 충격 흡수 효과에 따라 압입나사(140)의 수나 개개의 압입나사(140)사 내측튜브(110)를 압박하는 정도를 조절할 수 있다. 어느 경우이든 압입나사(140)가 복수 개 사용된 경우 각 압입나사(140)는 방사상 등간격으로 배치되는 것이 균일한 마찰저항을 나타내기에 유리하다. 도 2 내지 도 5에서는 4개의 압입나사(140)가 외측튜브(120)의 중심축을 중심으로 90도의 중심각을 갖도록 배치된 것으로 예시하고 있는데, 각 압입나사(140) 사이의 중심각은 그 갯수에 따라 적절히 조절할 수 있다. 예컨대, 압입나사를 3개 사용하는 경우 각 압입나사의 위치 사이의 중심각은 120도가 되는 식이다.A screw hole is formed in one end of the
보강부시(130)는 외측튜브(120)의 압입나사(140)가 삽입되는 단부측에서 외측튜브(120)의 외주면에 끼워져 있는 금속제 링 형상 부재이다. 외측튜브(120)에서 압입나사(140) 나사결합되는 단부측은 압입나사(140)가 내측튜브(110)를 압박할 때 압입나사(140)를 지지해주는 역할을 하는데, 복합소재의 특성상 나사산이 뭉개지거나 외측튜브(120) 자체가 찢어지는 등의 문제가 생길 수 있으므로 이를 보강해주는 역할을 하는 것이 보강부시(130)이다. 따라서 보강부시(130)는 특히 외측튜브(120)가 복합소재로 이루어져 있을 경우에 보강효과를 극대화할 수 있으며, 복합소재보다 연성이 높은 금속재질로 이루어진 것이 바람직하다.The reinforcing
스티어링 칼럼은 협소한 공간에 배치되며 다른 부품들과의 배치관계상 공간적인 제약이 크다. 따라서 외부로 돌출되는 부위를 최소화할 필요가 있다. 보강부시(130)가 구비된 경우 보강부시(130)가 외측튜브(120)보다 직경이 큰 것은 바람직하지 않으므로, 외측튜브(120)의 압입나사(140)가 삽입되는 단부에는 그 외경이 나머지 부분보다 작은 소직경부(121)를 형성하고, 이 소직경부(121)에 보강부시(130)를 끼우는 것이 바람직하다. 같은 맥락에서 압입나사(140)는 무두볼트로 하여 외측튜브(120)의 외주면 바깥으로 돌출되는 부위를 최소화하는 것이 바람직하다. 압입나사(140)로서 무두볼트를 사용하는 경우에는 사용자가 의도적으로 압입나사(140)를 회전시키지 않는 이상 다른 부품과의 마찰 등에 의해 의도하지 않게 압입나사(140)가 회전되는 일이 없으므로, 사용자가 미리 설정한 압입력을 유지할 수 있다는 장점도 있다.The steering column is arranged in a narrow space and there is a large spatial restriction due to the arrangement relation with other parts. Therefore, it is necessary to minimize the protruding portion. It is not preferable that the reinforcing
이와 같은 구성에서 도 3 및 도 4에서 화살표 B로 표시한 방향으로 외력이 가해질 때, 일정 크기 이하의 외력에 대해서는 압입나사(140)가 외측튜브(120)와 내측튜브(110)를 상호 고정시키고 있으므로 변형이 없지만, 그 마찰저항을 넘어서는 외력이 가해지면 압입나사(140)에 대해 내측튜브(110)가 미끄러지면서 외측튜브(120) 내부로 슬라이드되어 들어간다. 이 과정에서 내측튜브(110)의 외주면에는 도 5에 예시한 바와 같이 압입나사(140)에 의해 긁힌 마찰흔(140a)이 나타나게 된다. 마찰흔(140a)은 얕고 길쭉한 홈형태로 나타나는데, 그 깊이는 압입나사(140)가 압입된 정도에 의해 결정되며, 그 길이는 내측튜브(110)가 외측튜브(120)에 대해 슬라이드 이동한 거리에 의해 결정된다. 물론 마찰흔(140a)이 형성되는 과정에서 압입나사(140)와 내측튜브(110) 사이에 작용하는 마찰이 외력, 즉 충격을 감쇄시키는 충격 감소 효과를 가져다 준다. 또한 보강부시(130)는 압입나사(140)와 내측튜브(110) 사이에 마찰이 일어나는 동안 압입나사(140)를 안정적으로 지지해주며, 외측튜브(120)가 찢어지는 등의 문제를 억제한다.When an external force is applied in the direction indicated by the arrow B in FIGS. 3 and 4, the press-fitting
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예들은, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above and shown in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art will be able to modify the technical idea of the present invention in various forms. Accordingly, such improvements and modifications will fall within the scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.
Claims (8)
상기 외측튜브 내에 슬라이드 가능하게 삽입되며 복합소재로 이루어진 내측튜브; 및
상기 외측튜브를 관통하여 나사결합되며 상기 내측튜브의 외주면을 압박하는 압입나사를 포함하며,
상기 외측튜브는,
상기 외측튜브의 상기 압입나사가 관통되는 단부의 외주면에 끼워지고 상기 압입나사가 관통하여 나사결합되는 보강부시를 더 포함하는 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치.
An outer tube made of a composite material of a cylindrical shape;
An inner tube slidably inserted into the outer tube and made of a composite material; And
And a press-fitting screw threaded through the outer tube and pressing the outer circumferential surface of the inner tube,
Wherein the outer tube comprises:
Further comprising: a reinforcing bush which is fitted to an outer peripheral surface of an end portion of the outer tube through which the press-fitting screw passes, and the press-fitting screw penetrates and is threadedly engaged.
상기 압입나사는 복수 개가 방사상 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the press-fitting screws are arranged at equal radial intervals.
상기 압입나사는 무두볼트인 것을 특징으로 하는 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치.The method according to claim 1,
Wherein the press-fitting screw is a tongue bolt.
상기 외측튜브는 상기 보강부시가 끼워지는 부분의 직경이 나머지 부분의 직경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the diameter of the portion of the outer tube where the reinforcing bush is fitted is smaller than the diameter of the remaining portion of the outer tube.
상기 보강부시는 금속재질로 된 것을 특징으로 하는 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the reinforcing bush is made of a metal material.
상기 복합소재는 탄소섬유 강화 플라스틱인 것을 특징으로 하는 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the composite material is a carbon fiber reinforced plastic.
상기 압입나사의 수와 상기 개개의 압입나사가 내측튜브를 압박하는 정도를 각각 조절하여 목표하는 충격 흡수량을 조절하는 것을 특징으로 하는 복합소재 스티어링 칼럼의 충격 흡수 장치.The method according to claim 1,
Wherein the target shock absorption amount is adjusted by adjusting the number of the press-fitting screws and the degree of pressing the individual press-fitting screws to the inner tube.
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