KR101845996B1

KR101845996B1 - 자동차의 충격흡수식 조향컬럼

Info

Publication number: KR101845996B1
Application number: KR1020130109248A
Authority: KR
Inventors: 권현비
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2018-04-05
Also published as: KR20150030049A

Abstract

본 발명은 자동차의 충격흡수식 조향컬럼에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 자동차의 충돌시 캡슐이 조향컬럼의 좌,우 어느 일측으로 치우치지 않고 직진성을 가지며 이탈되어 자동차의 충돌 성능이 좋아지는 효과가 있게 된다.

Description

자동차의 충격흡수식 조향컬럼{Collapse Energy Absorbable Steering Column for Vehicle}

본 발명은 자동차의 충격흡수식 조향컬럼에 관한 것이다. 보다 상세하게는 자동차의 충격흡수식 조향컬럼에 있어서, 자동차의 충돌시 캡슐이 조향컬럼의 좌,우 어느 일측으로 치우치지 않고 직진성을 가지며 이탈되어 자동차의 충돌 성능이 좋아지는 자동차의 충격흡수식 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 충돌 에너지를 흡수하기 위한 캡슐과 2차 충돌 에너지를 흡수하기 위한 테어링 플레이트(Tearing Plate)를 구비한 조향장치가 개발되어 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼을 나타내는 측면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 자동차의 충격흡수식 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, 이러한 테어링 플레이트(170)는 일측 상부에 고정홀이 형성되어 고정 부재(160)를 통해 상부 마운팅 브라켓(130)에 결합되고, 타측 단부에는 고정 수단(150)을 통해서 캡슐(140)에 체결되어 있으며, 일정한 깊이의 홈이 형성된 테어링 그루브(Tearing Groove)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 그루브가 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 충돌 에너지를 흡수하게 되는 것이다.

그러나, 전술한 바와 같이 종래 기술에 의한 자동차 조향컬럼의 경우에는 자동차의 충돌시 캡슐이 충돌 초기에 바로 조향컬럼에서 이탈하게 되어 조향컬럼이 컬랩스되면서 좌,우 어느 일측으로 치우치는 현상이 발생되어 충돌 성능이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 캡슐의 이탈 후 조향컬럼이 좌,우 어느 일측으로 치우치는 현상이 지속되어 테어링 플레이트에 의한 2차 하중 흡수 성능도 저하되어 충돌 흡수 하중의 좌우 편차가 발생되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로 자동차의 충격흡수식 조향컬럼에 있어서, 자동차의 충돌시 캡슐이 조향컬럼의 좌,우 어느 일측으로 치우치지 않고 직진성을 가지며 이탈되게 하여 자동차의 충돌 성능을 높이는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는 조향컬럼을 지지하며 자동차의 차체에 결합되는 양측 고정부에 조향휠쪽으로 개구된 체결부와, 상하로 관통된 수개의 고정홀이 형성되어 있는 마운팅 브라켓; 마운팅 브라켓의 고정부와 소정의 간격으로 이격되며 마운팅 브라켓의 고정홀에 결합되는 가이드부재; 양측면에 상하로 이격되며 형성된 상부 지지부와 하부 지지부의 사이로 마운팅 브라켓의 체결부에 결합되되, 상부 지지부와 하부 지지부 중 어느 하나에 축방향으로 연장 형성된 연장부가 가이드부재와 고정부의 사이에 삽입되어 자동차의 충돌시 가이드부재에 지지되며 이탈되는 캡슐을 포함하는 자동차의 충격흡수식 조향컬럼을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 자동차의 충돌시 캡슐이 조향컬럼의 좌,우 어느 일측으로 치우치지 않고 직진성을 가지며 이탈되어 자동차의 충돌 성능이 좋아지는 효과가 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼을 나타내는 측면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼을 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼 일부를 나타내는 분해사시도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼에서 충돌전과 충돌후의 캡슐의 위치를 나타내는 사시도,
도 5와 도 6은 각각 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼 중 가이드부재를 나타내는 정면도와 사시도,
도 7과 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼 중 캡슐의 다양한 실시예를 나타내는 평면도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 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 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼을 나타내는 사시도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼 일부를 나타내는 분해사시도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼에서 충돌전과 충돌후의 캡슐의 위치를 나타내는 사시도, 도 5와 도 6은 각각 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼 중 가이드부재를 나타내는 정면도와 사시도, 도 7과 도 8은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼 중 캡슐의 다양한 실시예를 나타내는 평면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼은, 조향컬럼을 지지하며 자동차의 차체에 결합되는 양측 고정부(219)에 조향휠쪽으로 개구된 체결부(217)와, 상하로 관통된 수개의 고정홀(211)이 형성되어 있는 마운팅 브라켓(210); 마운팅 브라켓(210)의 고정부(219)와 소정의 간격으로 이격되며 마운팅 브라켓(210)의 고정홀(211)에 결합되는 가이드부재(220); 양측면에 상하로 이격되며 형성된 상부 지지부(233a)와 하부 지지부(233b)의 사이로 마운팅 브라켓(210)의 체결부(217)에 결합되되, 상부 지지부(233a)와 하부 지지부(233b) 중 어느 하나에 축방향으로 연장 형성된 연장부(237)가 가이드부재(220)와 고정부(219)의 사이에 삽입되어 자동차의 충돌시 가이드부재(220)에 지지되며 이탈되는 캡슐(230)을 포함한다.

본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 충격흡수식 조향컬럼은 자동차의 충돌시 캡슐(230)의 연장부(237)가 가이드부재(220)에 지지되며 이탈되어 조향컬럼의 컬랩스 운동이 좌우로 비틀리지 않고 직진성을 유지할 수 있게 됨으로써, 자동차의 충돌 성능을 개선하는 구조를 구비하고 있다.

로워튜브(202)는 운전자의 조향휠 조작시 조향력을 전달하는 조향축(201)을 감싸며 조향축(201)의 외측에 결합되어 자동차의 충돌시 컬럼어퍼(203)와 함께 컬랩스 작동이 될 수 있도록 컬럼어퍼(203)에 삽입되어 있고, 로워튜브(202)가 내측에 삽입되는 컬럼어퍼(203)는 틸트 브라켓(205)을 매개로 마운팅 브라켓(210)에 의해 자동차의 차체에 고정된다.

로워튜브(202)는 중공 형상으로 형성되며 컬럼어퍼(203)의 내주면에 삽입되어 컬랩스 작동시 조향컬럼이 축방향으로 슬라이딩하게 된다.

중공 형상으로 형성되는 컬럼어퍼(203)는 자동차의 충돌시에 로워튜브(202)와 함께 컬랩스 운동을 하면서 충돌에너지를 흡수할 수 있도록 충돌에너지 흡수 구조를 구비하고 있다.

즉, 컬럼어퍼(203)는 내측에 삽입된 로워튜브(202)를 감싸며 그 외주면에 결합되고, 컬럼어퍼(203)는 틸트 브라켓(205)을 매개로 마운팅 브라켓(210)과 결합되어 조향컬럼이 자동차의 차체에 지지되며 결합된다.

그리고, 틸트 브라켓(205)에는 운전자의 편의를 위해 조향컬럼의 셋팅 각도를 조절할 수 있게 컬럼을 조이고 해제하는 조정레버(207)가 결합되어 있다.

마운팅 브라켓(210)은 조향컬럼을 지지하며 자동차의 차체에 결합되는 양측 고정부(219)에 조향휠쪽으로 개구된 체결부(217)가 구비되어 자동차의 충돌시 이탈되며 조향컬럼의 컬랩스 운동을 부여하는 캡슐(230)이 결합된다.

또한, 마운팅 브라켓(210)의 고정부(219)에는 상하로 관통된 수개의 고정홀(211)이 형성되어 있어서, 조향컬럼의 컬랩스 운동시 캡슐(230)의 이탈을 좌우로 지지하여 직진성을 부여하는 가이드부재(220)가 결합된다.

가이드부재(220)는 고정홀(211)에 결합되는데, 마운팅 브라켓(210)의 고정부(219)와 대향되는 방향으로 소정의 간격을 갖게 이격되며 결합되어, 캡슐(230)이 가이드부재(220)와 고정부(219)와의 사이로 슬라이딩 결합될 수 있게 되어 있다.

그리고, 가이드부재(220)의 중심부에는 캡슐(230)이 슬라이딩되며 결합될 때 캡슐(230)의 결합부가 삽입되는 삽입홈(223)이 형성되어 있으며, 양측 단부의 내측에는 각각 캡슐(230)의 이탈시 지지되는 지지면(221)이 형성되어 있다.

한편, 자동차의 충돌시 마운팅 브라켓(210)에서 이탈되어 조향컬럼의 컬랩스 운동을 가능하게 해주는 캡슐(230)은 크게 자동차의 차체에 체결부재로 결합되는 결합부(231)와, 충돌시 가이드부재(220)에 지지되며 슬라이딩되는 연장부(237)로 구성된다.

결합부(231)에는 체결부재가 관통되는 결합홀(231a)이 형성되어 있고, 결합부(231)의 양측면에는 상하로 이격된 상부 지지부(233a)와 하부 지지부(233b)가 구비되어 마운팅 브라켓(210)의 체결부(217)에 삽입 결합된다.

그리고, 상부 지지부(233a)에는 상하로 관통된 몰딩홀(235)이 구비되어 마운팅 브라켓(210)에 구비된 몰딩홀(213)과 함께 수지 용융물로 메워져 고정되며, 자동차의 충돌시 충격에 의해 수지 용융물이 파손되면서 캡슐(230)이 마운팅 브라켓(210)에서 이탈되게 되어 있다.

또한, 상부 지지부(233a)와 하부 지지부(233b) 중 어느 하나에는 축방향으로 연장 형성된 연장부(237)가 형성되어 있어서, 연장부(237)가 가이드부재(220)와 고정부(219)의 사이에 삽입되어 자동차의 충돌시 가이드부재(220)에 지지되며 이탈되도록 되어 있다.

더불어 연장부(237)의 끝단에는 조향컬럼의 2차 충돌 하중을 지지하는 테어링 플레이트(209)가 마운팅 브라켓(210)의 결합홀(215)에 결합될 수 있도록 절개부(239)가 형성되어 있다.

가이드부재(220)는 마운팅 브라켓(210)의 고정홀(211)에 결합시 고정부(219)의 상측 또는 하측에 결합될 수 있는데, 가이드부재(220)의 결합 위치에 따라서 연장부(237)가 상부 지지부(233a)에 형성되거나 하부 지지부(233b)에 형성될 수 있다.

즉, 본 발명의 설명에 있어서, 도 2 내지 도 4에는 가이드부재(220)가 고정부(219)의 상측에 결합된 실시예를 도시하였으나, 가이드부재(220)가 고정부(219)의 하측에 결합되어도 무방하다.

또한, 도면에는 도시하지 않았지만 가이드부재(220)가 고정부(219)의 하측에 결합되는 경우에는 캡슐(230)의 연장부(237)가 하부 지지부(233b)에 형성되어 고정부(219)의 하측과 가이드부재(220)의 사이에 삽입되어 슬라이딩되게 결합될 수 있다.

한편, 캡슐(230)의 연장부(237)는 자동차의 종류, 충돌 방향 등에 따라서 달라지는 충돌 특성에 맞추어 형상이 다르게 형성될 수 있으며, 도 7에 도시된 것처럼 끝단 양측면(237a)이 외측으로 돌출되게 형성되거나, 도 8에 도시된 것처럼 연장부(237)의 끝단 양측면(237a)이 내측으로 경사지게 형성될 수 있다.

즉, 조향컬럼에 전가되는 컬랩스 하중이 주로 조향축(201)과 평행한 방향으로 전달되는 경우에는 캡슐(230)의 이탈이 구속력 없이 이루어지게 되므로, 도 7에 도시된 것처럼 연장부(237)의 양측면(237a)이 외측으로 돌출되게 형성됨으로써 캡슐(230)의 이탈에 소정의 구속력을 부가하여 이탈 하중을 증대시킴으로써 충돌 성능을 높일 수 있게 된다.

반면에, 조향컬럼에 전가되는 컬랩스 하중이 조향축(201)과 소정의 각도로 치우친 좌,우 방향으로 전달되는 경우에는 캡슐(230)의 연장부(237)가 가이드부재(220)의 어느 일측으로 치우쳐서 지지되므로 캡슐(230)의 끼임 현상이 발생될 수 있는데, 도 8에 도시된 것처럼 연장부(237)의 양측면(237a)이 내측으로 경사지게 형성됨으로써 끼임 현상을 방지하여 충돌 성능을 높일 수 있게 된다.

따라서, 자동차의 충돌시 조향컬럼이 좌우 어느 한쪽으로 치우치지 않으면서 소정의 이탈력으로 캡슐(230)이 이탈되어 조향컬럼 전체의 충돌 성능을 개선할 수 있게 되어 있다.

또한, 가이드부재(220)는 자동차의 충돌시 이탈되지 않고 캡슐(230)의 슬라이딩 운동을 지지할 수 있도록 마운팅 브라켓(210)의 고정홀(211)에 탄성 변형되며 결합되어 이탈을 방지하는 탄성지지부(220a)가 구비되어 있다.

즉, 도 5에 도시된 것처럼 탄성지지부(220a)는 고정홀(211)에 삽입시에는 오므라들고 삽입이 완료된 후에는 양측으로 벌어지면서 고정홀(211)로부터의 이탈이 방지되게 되어 있는데, 삽입시 중심부로 오므라드는 탄성 변형이 가능하도록 중심부가 절개된 양측 지지부가 구비되고, 양측 지지부의 끝단에는 외측으로 돌출된 걸림부가 형성되어 있다.

또한, 가이드부재(220)는 도 6에 도시된 것처럼 고정홀(211) 중 적어도 하나에 압입되는 압입부(220b)와, 고정홀(211)의 나머지와 대응되는 위치에 수지 용융물로 고정홀(211)의 나머지와 융착 고정되는 관통홀(225)이 구비될 수 있다.

다만, 도면에 도시하지는 않았지만 가이드부재(220)는 마운팅 브라켓(210)의 고정홀(211)에 압입되는 압입부만 구비되어 고정홀(211)에 압입 결할될 수 있으며, 반대로 고정홀(211)의 대응되는 위치에 수지 용융물로 고정홀(211)과 융착 고정되는 관통홀만 구비되어 수지 용융물로 메워져 고정될 수도 있다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면 자동차의 충돌시 캡슐이 조향컬럼의 좌,우 어느 일측으로 치우치지 않고 직진성을 가지며 이탈되어 자동차의 충돌 성능이 좋아지는 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. 또한, 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.

201: 조향축 210: 마운팅 브라켓
211: 고정홀 213: 몰딩홀
215: 결합홀 217: 체결부
219: 고정부 220: 가이드부재
220a: 탄성지지부 221: 지지면
230: 캡슐 231: 결합부
237: 연장부

Claims

조향컬럼을 지지하며 자동차의 차체에 결합되는 양측 고정부에 조향휠쪽으로 개구된 체결부와, 상하로 관통된 수개의 고정홀이 형성되어 있는 마운팅 브라켓;
상기 마운팅 브라켓의 고정부와 소정의 간격으로 이격되며 상기 고정홀에 결합되는 가이드부재;
양측면에 상하로 이격되며 형성된 상부 지지부와 하부 지지부의 사이로 상기 체결부에 결합되되, 상기 상부 지지부와 하부 지지부 중 어느 하나에 축방향으로 연장 형성된 연장부가 상기 가이드부재와 고정부의 사이에 삽입되어 자동차의 충돌시 상기 가이드부재에 지지되며 이탈되는 캡슐;
을 포함하는 자동차의 충격흡수식 조향컬럼.
제 1 항에 있어서,
상기 캡슐은 상기 연장부의 끝단 양측면이 외측으로 돌출되게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격흡수식 조향컬럼.
제 1 항에 있어서,
상기 캡슐은 상기 연장부의 끝단 양측면이 내측으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격흡수식 조향컬럼.
제 1 항에 있어서,
상기 가이드부재는 상기 마운팅 브라켓의 고정홀에 탄성 변형되며 결합되어 이탈을 방지하는 탄성지지부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격흡수식 조향컬럼.
제 4 항에 있어서,
상기 탄성지지부는 중심부로 오므라드는 탄성 변형이 가능하도록 중심부가 절개된 양측 지지부가 구비되고, 상기 지지부의 끝단에는 걸림부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격흡수식 조향컬럼.
제 1 항에 있어서,
상기 가이드부재는 상기 마운팅 브라켓의 고정홀에 압입되는 압입부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격흡수식 조향컬럼.
제 1 항에 있어서,
상기 가이드부재는 상기 고정홀의 대응되는 위치에, 수지 용융물로 상기 고정홀과 융착 고정되는 관통홀이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격흡수식 조향컬럼.