KR101927168B1 - 차량 탑승자 안전을 위한 스티어링 컬럼 시스템 - Google Patents

차량 탑승자 안전을 위한 스티어링 컬럼 시스템 Download PDF

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현대자동차 주식회사
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Abstract

본 발명의 스티어링 컬럼 시스템은 스티어링 휠에 부착된 인접 단부를 갖고 상기 스티어링 휠에서 회전 입력을 상기 차량의 스티어링 랙에게 전달하도록 구성된 회전 가능한 스티어링 샤프트; 상기 차량에 장착되고 상기 스티어링 샤프트를 따라 연장되는 고정된 운전자측 에어백(DAB) 샤프트; 및 에어백을 포함하고 상기 스티어링 휠의 영역 내에서 상기 DAB 샤프트의 인접 단부에 고정 장착된 DAB 모듈을 포함한다. 상기 스티어링 휠 및 상기 스티어링 샤프트는 상기 DAB 모듈 및 상기 DAB 샤프트와 각각 독립적으로 회전하도록 구성될 수 있다.

Description

차량 탑승자 안전을 위한 스티어링 컬럼 시스템{STEERING COLUMN SYSTEM FOR VEHICLE OCCUPANT SAFETY}
본 발명은 일반적으로 차량 안전에 관한 것으로서, 더 상세하게는 강화된 차량 탑승자 안전을 위한 스티어링 컬럼 시스템에 관한 것이다.
충돌 테스트는 주로 차량을 포함하는 다양한 형태의 교통 수단을 위한 안전 설계 기준을 보증하기 위하여 일반적으로 수행되는 일종의 파괴 실험이다. 차량의 충돌안전도의 서로 다른 측면을 평가하기 위하여 서로 다른 유형의 충돌 실험이 있으며, 이는 미국에서 도로교통안전국(NHTSA)에 의해 관리된다. 가장 전통적인 충돌 테스트는 "정면 충격 충돌 테스트"라고 알려져 있고, 차량이 콘크리트 벽과 같은 장벽과 정면 충돌하도록 운전된다. 도 1은 충격의 각도가 상기 차량(100)의 주행 방향과 정반대 방향인 정면 충격 충돌 테스트의 예를 도시한다. 이 경우에, 상기 장벽(110)과 충돌함으로써 발생된 하중은 상기 차량(100)의 전단부 전체를 통해 경험된다. 한편, "오버랩 충돌 테스트"에서는, 차량의 상기 전단부 일부만이 장벽에 영향을 준다. 충격력은 정면 충격 테스트에서의 충격력과 대략 동일하게 유지되지만, 상기 차량의 더 작은 일부가 상기 힘을 흡수하도록 요구된다.
최근, 도로교통안전국(NHTSA)은 상기 차량이 주행하는 방향으로부터 벗어난 각도에서 장벽(예를 들어, 연구용 이동식 변형가능 장벽(Research Movable Deformable Barrier, RMDB)에 부딪히는 새로운 "비스듬한 정면 충돌 테스트"를 제안했다. 예를 들어, 도 2는 비스듬한 정면 충돌 테스트의 예를 도시하는데, 여기서, 장벽(110)(이 경우에, 이동하는 장벽)이 상기 차량(100)이 주행하는 방향에 15° 벗어나 상기 차량(100)과 충돌한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이탈한 차량이 다가오는 교통 수단 방향으로 진로를 틀어 다른 차량과 충돌하는 것과 같은 비스듬한 충돌은, 상기 차량의 주행 방향으로부터 벗어난 각도에서(즉, 비 정면 충격 유형 충돌) 다른 물체와 충돌할 때마다 발생할 수 있다.
특히, 주요 하중이 상기 차량의 전단부 전체에 의해 경험되지 않은 비스듬한 정면 충돌에서, 상기 충돌의 횡방향 가속은 탑승자(예를 들어, 운전자, 승객 등)를 주요 힘의 방향(Principal Direction of Force, PDOF)으로 이동하게 하여, 도 3에 나타난 바와 같이 상기 운전자의 전방향 및 횡방향 운동의 원인이 된다. 상기 PDOF가 중앙에서 충분히 벗어나면, 탑승자는 기존의 정면 억제 수단(예를 들어, 에어백 시스템)을 현재의 규제 실험에서 대표되지 않는 방식으로 로드(load)할 수 있다. 실제로, 최근의 비스듬한 충돌 실험은 상기 운전자의 운동학이 상당한 횡방향 입력을 갖게 되어 운전자를 기존의 운전자 측 에어백과 커튼 에어백(만일 있다면) 사이에 밀어 넣고 상기 운전자가 대시 패널에 위험한 방식으로 부딪히게 함으로써, 기본적인 정면 에어백 시스템만으로는 상기 운전자를 적절히 보호하지 못했음을 보여주었다. 따라서, 기존 정면의 억제 수단은, 비스듬한 정면 충돌의 경우 정면 충돌과 같은 보다 전통적인 규제력을 갖는 로딩(loading) 조건에서 로드된 것과 같은 충분한 수준의 보호를 상기 탑승자에게 제공할 수 없다.
본 발명은 중앙의 운전자측 에어백(DAB) 샤프트가 차량의 회전 가능한 스티어링 샤프트를 따라 연장되는 스티어링 컬럼 시스템을 제공한다. 상기 운전자측 에어백(DAB) 샤프트는 상기 샤프트가 고정상태에 있도록 상기 차량에 장착된다. 에어백을 포함하는 운전자측 에어백(DAB) 모듈은, 상기 회전 가능한 스티어링 샤프트의 인접단에 연결되는 스티어링 휠의 영역 내에서 상기 DAB 샤프트의 인접단에 연결된다. 상기 스티어링 휠과 DAB 모듈은 서로 분리되어 서로 상호 작용하지 않는다. 결과적으로, 상기 DAB 모듈은 상기 스티어링 휠이 상기 모듈 주위로 회전하더라도 고정된 상태로 유지된다.
본 발명의 실시예에 따른 스티어링 컬럼 시스템은 스티어링 휠에 부착된 인접 단부를 갖고 상기 스티어링 휠에서 회전 입력을 상기 차량의 스티어링 랙에게 전달하도록 구성된 회전 가능한 스티어링 샤프트; 상기 차량에 장착되고 상기 스티어링 샤프트를 따라 연장되는 고정된 운전자측 에어백(DAB) 샤프트; 및 에어백을 포함하고 상기 스티어링 휠의 영역내에서 상기 DAB 샤프트의 인접 단부에 고정 장착된 DAB 모듈을 포함한다. 상기 스티어링 휠 및 상기 스티어링 샤프트는 상기 DAB 모듈 및 상기 DAB 샤프트와 각각 독립적으로 회전하도록 구성될 수 있다.
상기 DAB 모듈은 상기 스티어링 휠이 상기 DAB 모듈 주위를 회전하는 동안 고정된 위치에 유지될 수 있다. 상기 DAB 모듈은 상기 차량의 이용 중에 상기 차량의 운전자 반대쪽에 위치될 수 있다. 상기 스티어링 휠은 상기 DAB 모듈에 부착되지 않을 수 있다.
상기 스티어링 샤프트는 중공이고 상기 DAB 샤프트를 실질적으로 둘러쌀 수 있다. 상기 스티어링 컬럼 시스템은 상기 DAB 샤프트와 상기 스티어링 샤프트 간의 접촉을 방지하기 위하여 상기 스티어링 샤프트의 내부를 따라 배치된 간격 구성요소를 더 포함할 수 있다.
상기 스티어링 컬럼 시스템은 상기 스티어링 샤프트의 말단부에 장착되고 상기 스티어링 휠에서의 상기 회전 입력을 상기 스티어링 랙에 전달하는 한 세트의 헬리컬 기어를 포함하는 기어 어셈블리를 더 포함할 수 있다. 상기 한 세트의 헬리컬 기어 중 제1 기어는 상기 스티어링 샤프트와 일체로 형성되고, 상기 한 세트의 헬리컬 기어 중 제2 기어는 상기 제1 기어에 결합되고 상기 스티어링 샤프트와 일체로 형성되지 않을 수 있다.
상기 스티어링 컬럼 시스템은 상기 스티어링 샤프트 및 상기 DAB 샤프트를 감싸는 외곽 샤프트 어셈블리를 더 포함할 수 있다. 상기 스티어링 컬럼 시스템은 상기 외곽 샤프트 어셈블리와 상기 스티어링 샤프트 또는 상기 DAB 샤프트 사이의 접촉을 방지하기 위하여 상기 외곽 샤프트 어셈블리의 내부를 따라 배치된 간격 구성요소를 더 포함할 수 있다. 상기 외곽 샤프트 어셈블리는 상기 차량의 인스트루먼트 패널에 부착될 수 있다.
상기 스티어링 컬럼 시스템은 충돌하는 동안 에너지를 흡수하기 위해 상기 스티어링 샤프트의 내부에 배치된 하나 이상의 내부 에너지 흡수 구성요소를 더 포함할 수 있다. 상기 스티어링 컬럼 시스템은 충돌하는 동안 에너지를 흡수하기 위해 상기 스티어링 샤프트의 외부에서 상기 차량의 인스트루먼트 패널에 장착된 하나 이상의 외부 에너지 흡수 구성요소를 더 포함할 수 있다.
상기 DAB 샤프트의 말단부는 상기 차량의 차체 또는 상기 차량의 인스트루먼트 패널에 장착될 수 있다.
상기 DAB 샤프트는 실질적으로 중공이고, 상기 DAB 모듈에 포함된 상기 에어백을 팽창시기기 위하여 압축 공기의 통로를 허용할 수 있다. 상기 스티어링 컬럼 시스템은 상기 실질적으로 중공인 DAB 모듈에 압축가스를 공급하도록 구성된 압축가스 어셈블리를 더 포함할 수 있다.
상기 스티어링 샤프트의 인접 단부가 상기 스티어링 휠에 직접 부착될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스티어링 컬럼 시스템은, 기존의 스티어링 컬럼 시스템과 대비하여, 높아진 유연성, 디자인의 단순함 및 향상된 보호 능력을 허용한다. 예를 들어, 상기 DAB 모듈을 고정된 중앙 허브로써 상기 스티어링 휠 상에 마운팅함으로써 특정한 정면 충돌 모드에서 탑승자 보호를 강화하는 새로운 운전자 에어백 구성을 가능하게 한다. 또한, 상기 고정된 허브 디자인은 상기 DAB 모듈 주위에 제어 수단 및 디스플레이 설계를 가능하게 할 수 있다. 또한, 상기 고정된 허브 디자인은 운전자 에어백 팽창을 위한 압축가스를 사용하게 함으로써, 고체 추진제와 관련된 화상 위험을 줄이고 서로 다른 탑승자 조건을 위하여 가스 압력 튜닝을 허용한다.
상기 스티어링 컬럼 시스템은 복잡한 기어, 체인 또는 다른 회전력 전달 메커니즘을 사용하지 않고도 상기 스티어링 휠이 상기 스티어링 어셈블리, 예를 들어 스티어링 샤프트, 스티어링 랙 등에 직접 물리적으로 연결되도록 허용한다. 또한, 에너지 흡수 구성요소들(예를 들어, 내부 에너지 흡수 구성요소 및/또는 외부 에너지 흡수 구성요소)의 사용은 상기 스티어링 어셈블리의 운전자 로딩을 위한 금속 변형 기술 - 탑승자 무게에 기초한 상기 로딩 필요성을 맞추기 위해 역시 튜닝될 수 있음 - 을 대체할 수 있다.
본 명세서에서의 실시예는 동일한 도면 부호가 동일한 또는 기능적으로 유사한 부분을 나타내는 첨부한 도면과 함께 아래의 설명을 참조함으로써 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 예시적인 충돌 실험을 도시한 도면이다.
도 3은 비스듬한 충돌에 따른 차량 탑승자의 운동학의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 강화된 차량 탑승자 안전을 위한 스티어링 컬럼 시스템의 예시적인 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 강화된 차량 탑승자 안전을 위한 스티어링 컬럼 시스템의 내부 구성요소(들)의 예시적인 측면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 강화된 차량 탑승자 안전을 위한 스티어링 컬럼 시스템의 외곽 구성요소의 예시적인 측면도이다.
참조된 도면은 반드시 일정한 비율로 나타낸 것이 아니고, 본 발명의 주요 원리를 나타내는 다양한 바람직한 특징의 다소 단순화된 표현을 제시한 것으로 이해되어야 한다. 특정 치수, 방향, 위치, 및 모양을 포함하는 본 발명의 특정한 설계적 특징은 특별히 의도된 적용 및 사용 환경에 의해 부분적으로 판단될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하는 것으로 의도된 것은 아니다. 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는" 연관된 리스트 항목들의 하나 이상의 어떤 것 및 모든 조합을 포함한다. 용어 "결합(된)"은 2개 구성요소 사이의 물리적인 관계를 나타내는 것으로, 상기 2개 구성요소는 하나 이상의 중간 구성요소를 통해 서로 직접적으로 연결되거나 또는 간접적으로 연결된다.
본 명세서에서 사용된 "차량", "차", "차량의", "자동차", "자동차의" 또는 다른 유사한 용어들은 스포츠 실용차(sports utility vehicles; SUV), 버스, 트럭, 다양한 상용차를 포함하는 승용차, 다양한 종류의 보트나 선박을 포함하는 배, 항공기 및 이와 유사한 것을 포함하는 자동차를 포함하며, 하이브리드 차량, 전기 차량, 플러그 인 하이브리드 전기 차량, 수소연료 차량 및 다른 대체 연료(예를 들어, 석유 외의 자원으로부터 얻어지는 연료) 차량(자동차)를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 언급되는 전기 자동차(EV)는, 이동 성능의 일부로서, 충전식 에너지 저장 장치(예를 들어, 하나 이상의 재충전용 전기화학 셀 또는 다른 타입의 배터리)에서 유래된 전력을 갖춘 자동차이다. 전기 자동차는 자동차에 한정되지 않고, 오토바이, 카트, 스쿠터 등을 포함할 수 있다. 또한, 하이브리드 자동차는 예로써 가솔린-기반 전력 및 전기-기반 전력의 두 전력 이상을 갖춘 자동차(예를 들어, 하이브리드 전기 자동차(HEV))이다.
이제 본 발명의 실시예를 참조하면, 차량은 스티어링 컬럼 시스템을 포함할 수 있는데, 그 내에서 스티어링 휠이 상기 차량의 회전 가능한 스티어링 샤프트에 연결되고, 중앙의 운전자측 에어백(DAB) 샤프트가 상기 스티어링 샤프트를 따라 연장된다. 상기 운전자측 에어백(DAB) 샤프트는 상기 샤프트가 고정상태에 있도록 상기 차량에 장착된다. 에어백을 포함하는 DAB 모듈은 상기 스티어링 휠의 영역 내의 상기 DAB 샤프트의 인접 단부에 연결된다. 상기 스티어링 휠과 DAB 모듈은 상호 작용하는 구성요소들이 아니지만, 스티어링 휠이 상기 DAB 모듈 주변에서 회전하는 동안에도 상기 DAB가 고정된 위치에 유지되도록 한다. 상기 DAB가 설치된 상태에서, 상기 스티어링 휠에 고정된 중앙 허브를 사용하는 것은, 이하에서 상세하게 설명하는 바와 같이, 여러가지 안전에 대한 이점 및 설계적인 이점을 허용한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 강화된 차량 탑승자 안전을 위한 스티어링 컬럼 시스템의 예시적인 측면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스티어링 컬럼 시스템(200)은 스티어링 휠(220)에 부착된 인접 단부를 갖는 회전 가능한 스티어링 샤프트(210)를 포함할 수 있다. 상기 스티어링 샤프트(210)의 인접 단부는 상기 스티어링 휠(220)에 직접 부착될 수 있다. 상기 스티어링 샤프트(210)는 상기 스티어링 휠(220)에서의 회전 입력을 상기 차량의 스티어링 랙(도시하지 않음)에 전달하도록 구성될 수 있다. 당 업계에 일반적으로 알려진 바와 같이, 상기 스티어링 휠(220)은 상기 차량의 운전자에 의해 자유롭게 회전됨으로써, 상기 스티어링 샤프트(210)를 그에 상응하게 회전시킬 수 있다.
상기 스티어링 컬럼 시스템은 상기 차량에 장착되는 DAB 샤프트(230)를 포함할 수 있고, 이 DAB 샤프트(230)는 움직이지 않고(즉, 회전하지 않고) 상기 스티어링 샤프트(210)를 따라 연장된다. 상기 DAB 샤프트(230)는 움직임 또는 회전을 방지하기 위하여 상기 차량의 말단부, 예를 들어 상기 차량의 차체 또는 상기 차량의 인스트루먼트 패널에 단단히 장착될 수 있다. 또한, 상기 스티어링 샤프트(210)는 속이 빈 상태로 형성되고 실질적으로 상기 DAB 샤프트(230)를 둘러쌀 수 있다. 즉, 상기 DAB 샤프트(230)는 중공의 스티어링 샤프트(210)의 내부에 위치할 수 있다. 니들 베어링 등과 같은 하나 이상의 간격 구성요소(들)(도시하지 않음)은, 상기 스티어링 샤프트(210)로부터 상기 DAB 샤프트(230)를 분리하고 상기 두개의 샤프트 사이의 접촉 마찰을 방지하기 위하여 상기 스티어링 샤프트(210)의 내부를 따라 배치될 수 있다.
DAB 모듈(240)은 상기 DAB 샤프트(230)의 인접 단부에 고정 장착되어, 상기 모듈(240)이 상기 스티어링 휠(220)의 영역 내에 위치하도록 할 수 있다. 당 업계에 일반적으로 알려진 바와 같이, 상기 DAB 모듈(240)은 상기 차량에서 충돌이 감지될 때 전개되는 에어백을 포함할 수 있다. 상기 DAB 모듈(240)은 상기 차량을 사용하는 동안 상기 차량의 운전자와 대향하도록 위치함으로써, 충돌할 경우 상기 DAB 모듈(240)에 포함된 상기 에어백이 상기 운전자를 충격으로부터 효과적으로 보호하게 할 수 있다.
특히, 상기 스티어링 휠(220) 및 상기 DAB 모듈(240)은 서로 상호작용하지 않는 분리된 구성요소들일 수 있다. 즉, 상기 스티어링 휠(220)은 상기 DAB 모듈(240)에 부착되지 않을 수 있다. 결과적으로, 상기 DAB 모듈(240)은 상기 스티어링 휠(220)이 상기 DAB 모듈(240) 주위를 회전하는 동안 고정된 위치에 있을 수 있다. 추가적으로, 상기 스티어링 샤프트(210) 및 상기 DAB 샤프트는 서로 상호작용하지 않는 분리된 구성요소들일 수 있다. 따라서, 상기 스티어링 휠(220) 및 상기 스티어링 샤프트(210)는 각각 상기 DAB 모듈(240) 및 상기 DAB 샤프트(220)와 독립적으로 회전할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 스티어링 컬럼 시스템(200)은 상기 스티어링 샤프트(210)의 말단부에 장착된 기어 어셈블리(250)를 더 포함하여 상기 스티어링 휠(220)에서 회전 입력을 상기 스티어링 랙(도시하지 않음)에게 전달할 수 있다. 상기 기어 어셈블리(250)는 한 세트의 헬리컬 기어를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 한 세트의 헬리컬 기어 중 제1 기어는 상기 스티어링 샤프트(210)와 일체로 형성될 수 있고, 상기 한 세트의 헬리컬 기어 중 제2 기어는 상기 제1 기어에 결합되고 상기 스티어링 샤프트(210)와 일체로 형성되지 않을 수 있다.
상기 스티어링 컬럼 시스템(200)은 상기 스티어링 샤프트(210) 및 상기 DAB 샤프트(230)를 감싸는 외곽 샤프트 어셈블리(260)를 더 포함할 수 있다. 상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)는 상기 스티어링 샤프트(210) 및 상기 DAB 샤프트(230)을 위한 하우징으로 기능할 수 있다. 상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)는 상기 차량, 예를 들어, 상기 차량의 차체 또는 상기 차량의 인스트루먼트 패널에 장착될 수 있다. 또한, 니들 베어링 등과 같은 하나 이상의 간격 구성요소들(도시하지 않음)은 상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)의 내부를 따라 배치되어, 상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)를 상기 DAB 샤프트(230) 및/또는 상기 스티어링 샤프트(210)로부터 분리시키고 또한 상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)와 상기 DAB 샤프트(230) 및/또는 상기 스티어링 샤프트(210) 사이의 접촉 마찰을 방지할 수 있다.
추가적으로, 하나 이상의 에너지 흡수 구성요소는 충돌하는 동안 에너지를 흡수하기 위한 상기 스티어링 컬럼 시스템(200) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 내부 에너지 흡수 구성요소(270)는 상기 스티어링 샤프트(210)의 내부에 배치될 수 있다. 추가적으로, 또는 이와 달리, 하나 이상의 외부 에너지 흡수 구성요소(280)는 상기 스티어링 샤프트(210)의 외부, 예를 들어 상기 차량의 차체 또는 상기 차량의 인스트루먼트 패널에 장착될 수 있다. 일 예로서, 유압/공기 에너지 업소버 또는 압축 가능한 금속 폼(foam)이 에너지 흡수 구성요소로서 이용될 수 있다. 상기 에너지 흡수 구성요소는 충돌 이벤트의 로딩(loading) 조건 동안 상기 탑승자를 위한 추가적인 보호를 제공하도록 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 강화된 차량 탑승자 안전을 위한 스티어링 컬럼 시스템의 내부 구성요소의 예시적인 측면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 스티어링 컬럼 시스템(200)의 내부 구성요소들은, 예를 들어 상기 스티어링 휠(220)에 연결되는 스티어링 샤프트(210) 및 상기 DAB 모듈(240)에 연결되는 DAB 샤프트(230)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 상기 DAB 샤프트(230)는 상기 DAB 모듈(240)을 고정되고회전하지 않는 위치에 유지시키기 위하여 상기 차량에 고정될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 DAB 샤프트(230)의 말단부는 상기 차체 또는 상기 인스트루먼트 패널의 하부에 고정될 수 있다. 상기 DAB 샤프트(230)의 인접 단부는 상기 DAB 모듈(240)에 부착될 수 있다.
또한, 상기 DAB 샤프트(230)는 실질적으로 속이 비어 있을 수 있고 상기 DAB 모듈(240)에 포함된 상기 에어백의 팽창을 위해 압축 공기의 경로를 허용할 수 있다. 이를 위해, 상기 스티어링 컬럼 시스템(200)은 이하에서 더 상세히 설명하는 바와 같이 상기 실질적으로 속이 비어 있는 DAB 샤프트(230)에 압축가스를 공급하도록 구성된 압축가스 어셈블리(290)를 더 포함할 수 있다. 그 결과, 충돌할 경우에는 압축가스는 상기 에어백을 전개시기기 위하여 상기 DAB 샤프트(230)를 통해 상기 DAB 모듈(240)로 직접 공급될 수 있다.
한편, 상기 스티어링 샤프트(210)는 상기 스티어링 휠(220)에 연결되고 상기 운전자로부터의 회전 입력을 하단 기어, 즉 기어 어셈블리(250) 및 상기 스티어링 랙에 중계할 수 있다. 상기 스티어링 샤프트(210) 및 상기 DAB 샤프트(230)는 서로 평행한 방향으로 연장될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 스티어링 샤프트(210)는 속이 비어 있어 상기 DAB 샤프트(230)가 이를 통해 연장되도록 허용함으로써, 상기 스티어링 샤프트(210)가 상기 DAB 샤프트(230)를 실질적으로 둘러쌀 수 있다. 니들 베어링 또는 다른 유사한 구성요소와 같은 하나 이상의 간격 구성요소(도시하지 않음)는 상기 스티어링 샤프트(210)를 상기 DAB 샤프트(230)로부터 분리시키고 이들 사이의 접촉 마찰을 줄이기 위해 사용될 수 있다.
상기 스티어링 휠(220)에 연결되는 상기 스티어링 샤프트(210)와 상기 DAB 모듈(240)에 연결되는 상기 DAB 샤프트(230)는 서로 상호 작용하지 않으므로, 즉 상기 스티어링 샤프트(210) 및 상기 DAB 샤프트(230)가 연결된 구성요소들이 아니므로, 상기 스티어링 샤프트(210)의 회전이 상기 고정된 DAB 샤프트(230)에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 상기 스티어링 휠(220)과 DAB 모듈(240)도 역시 상호 작용하는 구성요소들이 아니므로, 상기 차량이 운행되는 동안 상기 스티어링 휠(220)이 회전하더라도 DAB 모듈(240)이 고정된 위치에 유지되도록 한다. 유리하게도, 상기 스티어링 컬럼 시스템(200)의 디자인은 기존의 스티어링 컬럼 시스템과 비교하여 점점 더 유연해지고, 차량 탑승자 안전은 강화될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 강화된 차량 탑승자 안전을 위한 스티어링 컬럼 시스템의 외곽 구성요소의 예시적인 측면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 스티어링 컬럼 시스템(200)의 외곽 구성요소는, 예를 들어, 기어 어셈블리(250), 외곽 샤프트 어셈블리(260), 에너지 흡수 구성요소들 (예를 들어, 내부 에너지 흡수 구성요소(270) 및/또는 외부 에너지 흡수 구성요소(280)), 및 압축 가스 어셈블리(290)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 한 세트의 헬리컬 구동 기어를 구비할 수 있는 상기 기어 어셈블리(250)는 상기 스티어링 휠(220)에서의 회전 입력을 상기 차량의 운전자로부터 상기 스티어링 랙(도시하지 않음)에 전달하도록 동작할 수 있다. 상기 한 세트의 헬리컬 기어 중 제1 기어는 상기 회전 스티어링 샤프트(210)에 또는 상기 회전 스티어링 샤프트(210)의 일부분에 장착될 수 있다. 상기 한 세트의 헬리컬 기어 중 제2 기어는 상기 제1 기어에 결합될 수 있고 상기 스티어링 샤프트(210)와 분리되어 장착될 수 있다.
상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)는 상기 고정된 DAB 샤프트(230) 및 상기 회전 가능한 스티어링 샤프트(210)를 수용할 수 있다. 니들 베어링 등과 같은 하나 이상의 간격 구성요소(도시하지 않음)는 상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)의 내부를 따라 배치되어, 상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)를 상기 DAB 샤프트(230) 및/또는 상기 스티어링 샤프트(210)로부터 분리시키고 또한 상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)와 상기 DAB 샤프트(230) 및/또는 상기 스티어링 샤프트(210) 사이의 접촉 마찰을 방지할 수 있다. 상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)는 상기 차량, 예를 들어, 상기 차량의 차체 또는 하부 인스트루먼트 패널에 부착될 수 있고, 요구되는 스티어링 컬럼 부하와 상기 스티어링 샤프트(210) 및 상기 스티어링 휠(220)의 틸트 또는 텔레스코프(tilt or telescoping) 요구사항을 책임질 수 있다.
내부 및/또는 외부 에너지 흡수 구성요소들(예를 들어, 내부 에너지 흡수 구성요소(270), 외부 에너지 흡수 구성요소(280))은 충돌 이벤트의 로딩 조건 동안 차량 탑승자를 추가로 보호하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 내부 에너지 흡수 구성요소(270)는 상기 스티어링 샤프트(210) 및 상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)(적용 가능한 경우)의 내부에 배치될 수 있다. 하나 이상의 외부 에너지 흡수 구성요소(280)는 상기 스티어링 샤프트(210) 및 상기 외곽 샤프트 어셈블리(260)(적용 가능한 경우)의 외부, 예를 들어, 상기 차량의 차체 또는 인스트루먼트 패널에 부가적으로 또는 택일적으로 장착될 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 상기 압축 가스 어셈블리(290)와 같은 압축 가스 시스템은 DAB 모듈(240)의 팽창을 위해 사용될 수 있다. 상기 압축 가스 어셈블리(290)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 DAB 샤프트(230)와 떨어져서 장착될 수 있고, 튜브 또는 다른 유사한 커플링 부재를 경유해 상기 DAB 샤프트(230)에 연결될 수 있다. 이때, 상기 DAB 샤프트(230)는 상기 압축 가스 어셈블리에서 상기 DAB 모듈(240)로 공급되는 압축 공기의 경로를 허용하도록 실질적으로 중공일 수 있다. 따라서, 압축 가스는 충돌 사고 시에 상기 에어백을 전개하기 위해 상기 DAB 샤프트(230)를 통해 상기 DAB 모듈(240)에 직접 공급될 수 있다.
따라서, 여기에서 설명한 상기 스티어링 컬럼 시스템은, 기존의 스티어링 컬럼 시스템과 대비하여, 높아진 유연성, 디자인의 단순함 및 향상된 보호 능력을 허용한다. 예를 들어, 상기 DAB 모듈(240)을 고정된 중앙 허브로써 상기 스티어링 휠(220) 상에 마운팅함으로써 특정한 정면 충돌 모드에서 탑승자 보호를 강화하는 새로운 운전자 에어백 구성을 가능하게 한다. 또한, 상기 고정된 허브 디자인은 상기 DAB 모듈(240) 주위의 제어 수단 및 디스플레이 설계를 가능하게 할 수 있다. 또한, 상기 고정된 허브 디자인은 운전자 에어백 팽창을 위한 압축가스를 사용하게 함으로써, 고체 추진제와 관련된 화상 위험을 줄이고 서로 다른 탑승자 조건을 위하여 가스 압력 튜닝을 허용한다.
여기에서 설명한 상기 스티어링 컬럼 시스템은, 또한 복잡한 기어, 체인 또는 다른 회전력 전달 메커니즘을 사용하지 않고도 상기 스티어링 휠(220)이 상기 스티어링 어셈블리, 예를 들어 스티어링 샤프트(210), 스티어링 랙 등에 직접 물리적으로 연결되도록 허용한다. 또한, 여기에서 설명한 에너지 흡수 구성요소들(예를 들어, 내부 에너지 흡수 구성요소 (270) 및/또는 외부 에너지 흡수 구성요소(280))의 사용은 상기 스티어링 어셈블리의 운전자 로딩을 위한 금속 변형 기술 - 탑승자 무게에 기초한 상기 로딩 필요성을 맞추기 위해 역시 튜닝될 수 있음 - 을 대체할 수 있다.
이상에서 강화된 차량 탑승자 보호를 위한 스티어링 컬럼 시스템을 위하여 제공된 예시적인 실시예를 예시하고 설명하였지만, 다양한 다른 개조 및 변형도 여기에서 개시된 상기 실시예의 권리범위에 속함을 이해할 것이다. 따라서, 상기 개시된 실시예는 본 특허 청구의 범위에 따라 어떠한 적절한 방식으로도 변형될 수 있다.
전술한 설명은 본 발명의 실시예에 지향되어 있다. 하지만, 다른 변형 및 수정이 일부 또는 모든 장점을 달성하여 상기 설명된 실시예에 대해 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 이러한 설명은 단지 예시의 방법을 취할 뿐이고 이와 다르게 본 명세서의 실시예의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 따라서, 상기 첨부된 청구항의 목적은 실시예의 진정한 보호범위 내에 있는 그러한 모든 변형 및 수정을 포함하는 것이다.

Claims (18)

  1. 차량의 스티어링 컬럼 시스템으로서,
    스티어링 휠에 부착된 인접 단부를 갖고 상기 스티어링 휠에서 회전 입력을 상기 차량의 스티어링 랙에게 전달하도록 구성된 회전 가능한 스티어링 샤프트;
    상기 차량에 장착되고 상기 스티어링 샤프트를 따라 연장되는 고정된 운전자측 에어백(DAB) 샤프트; 및
    에어백을 포함하고 상기 스티어링 휠의 영역 내에서 상기 DAB 샤프트의 인접 단부에 고정 장착된 DAB 모듈;
    을 포함하고,
    상기 스티어링 휠 및 상기 스티어링 샤프트는 상기 DAB 모듈 및 상기 DAB 샤프트와 각각 독립적으로 회전하도록 구성되며,
    상기 DAB 샤프트는 실질적으로 중공이고 상기 DAB 모듈에 포함된 상기 에어백을 팽창시기기 위하여 압축 공기의 통로를 허용하고,
    상기 실질적으로 중공인 DAB 모듈에 압축가스를 공급하도록 구성된 압축가스 어셈블리를 더 포함하며,
    충돌하는 동안 에너지를 흡수하기 위해 상기 스티어링 샤프트의 내부에 배치된 하나 이상의 내부 에너지 흡수 구성요소를 더 포함하고,
    충돌하는 동안 에너지를 흡수하기 위해 상기 스티어링 샤프트 또는 외곽 샤프트 어셈블리와 상기 차량의 인스트루먼트 패널 사이에 장착된 하나 이상의 외부 에너지 흡수 구성요소를 더 포함하는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 DAB 모듈은 상기 스티어링 휠이 상기 DAB 모듈 주위를 회전하는 동안 고정된 위치에 유지되는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 DAB 모듈은 상기 차량의 이용 중에 상기 차량의 운전자 반대쪽에 위치되는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 스티어링 휠은 상기 DAB 모듈에 부착되지 않는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 스티어링 샤프트는 중공이고 상기 DAB 샤프트를 실질적으로 둘러싸는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 DAB 샤프트와 상기 스티어링 샤프트 간의 접촉을 방지하기 위하여 상기 스티어링 샤프트의 내부를 따라 배치된 간격 구성요소를 더 포함하는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 스티어링 휠에서의 상기 회전 입력을 상기 스티어링 랙에 전달하도록 상기 스티어링 샤프트의 말단부에 장착되는 기어 어셈블리를 더 포함하는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 기어 어셈블리는 한 세트의 헬리컬 기어를 포함하는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 한 세트의 헬리컬 기어 중 제1 기어는 상기 스티어링 샤프트와 일체로 형성되고, 상기 한 세트의 헬리컬 기어 중 제2 기어는 상기 제1 기어에 결합되고 상기 스티어링 샤프트와 일체로 형성되지 않는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 스티어링 샤프트 및 상기 DAB 샤프트를 감싸는 외곽 샤프트 어셈블리를 더 포함하는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 외곽 샤프트 어셈블리와 상기 스티어링 샤프트 또는 상기 DAB 샤프트 사이의 접촉을 방지하기 위하여 상기 외곽 샤프트 어셈블리의 내부를 따라 배치된 간격 구성요소를 더 포함하는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  12. 제10 항에 있어서,
    상기 외곽 샤프트 어셈블리는 상기 차량의 인스트루먼트 패널에 부착되는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 DAB 샤프트의 말단부는 상기 차량의 차체 또는 상기 차량의 인스트루먼트 패널에 장착되는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제1 항에 있어서,
    상기 스티어링 샤프트의 인접 단부가 상기 스티어링 휠에 직접 부착되는 차량의 스티어링 컬럼 시스템.
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