KR102071400B1 - 전동 틸트 구조를 가지는 스티어링 칼럼 어셈블리 - Google Patents

전동 틸트 구조를 가지는 스티어링 칼럼 어셈블리 Download PDF

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정재원
최민영
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Abstract

전동 틸트 구조를 갖는 스티어링 칼럼 어셈블리는, 제1 힌지를 통해 차체에 힌지 가능하게 연결되는 스티어링 칼럼, 상기 스티어링 칼럼의 틸트를 일으키기 위한 힘을 제공하며 제2 힌지를 통해 상기 스티어링 칼럼에 힌지 가능하게 연결되는 액추에이터, 상기 스티어링 칼럼이 통과하도록 형성되며 상기 차체에 고정되는 마운팅 브라켓, 그리고 제3 힌지를 통해 상기 마운팅 브라켓에 힌지 가능하게 연결되는 가동 브라켓을 포함한다. 상기 가동 브라켓은 상기 액추에이터의 구동 샤프트의 직선 거동에 의해 상기 제3 힌지를 중심으로 회전하면서 상기 스티어링 칼럼을 상기 제1 힌지를 중심으로 틸트시킬 수 있도록 제4 힌지를 통해 상기 스티어링 칼럼에 힌지 가능하게 연결되고 제5 힌지를 통해 상기 액추에이터의 구동 샤프트에 힌지 가능하게 연결된다. 상기 제4 힌지는 상기 제3 힌지 보다 상기 스티어링 칼럼의 길이방향으로 더 아래에 위치한다.

Description

전동 틸트 구조를 가지는 스티어링 칼럼 어셈블리{Steering column assembly having electric tilting mechanism}
본 발명은 스티어링 칼럼의 상하 방향의 각도 조절을 가능하게 하는 틸팅 구조를 가지는 스티어링 칼럼 어셈블리에 관한 것이다.
차량의 스티어링 칼럼 어셈블리는 운전자의 조작 편의를 위해 스티어링 칼럼의 상하 방향으로의 각도 조절이 가능하도록 하는 틸트 구조를 통상 가진다. 또한 스티어링 칼럼의 틸팅은 운전자의 조작에 의해 이루어지기도 하나, 모터와 같은 액추에이터의 힘에 의해 틸팅이 이루어지도록 하는 전동식 틸트 기능을 구비하는 스티어링 칼럼 어셈블리도 있다.
기존에 틸트 모터의 회전에 의해 회전하는 틸트 스크류 및 이에 연결되어 있는 틸트 브라켓의 거동에 의해 틸팅이 이루어지도록 하는 전동식 틸트 구조가 소개되었다. 그러나 이러한 방식의 틸트 구조는 틸트 작동 시에 스티어링 칼럼의 길이방향 변위를 동시에 유발하기 때문에 스티어링 칼럼의 틸팅 및 길이방향 이동이 동시에 가능하게 하는 지지 구조가 필요하고, 이로 인해 견고한 지지가 어렵고 지지 구조의 강성이 충분하지 못한 문제가 있었다.
한편, 이러한 문제를 해결하기 위해, 대한민국 등록특허 10-16377-577호에서는 다섯 개의 힌지 축을 가지는 5절 링크 구조를 이용하는 전동식 틸트 구조가 소개된 바 있다. 이 틸트 구조는 스티어링 칼럼을 차체에 연결하는 힌지 축, 모터가 연결되는 힌지 축, 그리고 가동 브라켓에 구비되는 하나의 힌지 축과 두 개의 힌지 축을 포함한다. 브라켓의 힌지 축은 차체에 연결되는 마운팅 브라켓에 연결되며, 나머지 두 개의 힌지 축은 스티어링 칼럼 및 모터에 의해 구동되는 구동 로드에 각각 연결된다. 이때, 가동 브라켓의 힌지 축이 스티어링 칼럼의 길이방향으로 아래에 위치하고 스티어링 칼럼에 연결되는 힌지 축이 힌지 축보다 스티어링 칼럼의 길이방향으로 위에 위치하는 구조를 갖는다. 힌지 축과 힌지 축의 이러한 배치로 인해 상단 지지부가 하방으로 후퇴해 위치하기 때문에 강성이 약하고 유격 성능에 취약한 문제가 있으며, 또한 도난 방지를 위한 스티어링 칼럼 잠금 구조가 스티어링 칼럼에 적용되는 경우 차량 충돌에 의한 스티어링 칼럼의 붕괴 시에 스티어링 칼럼 잠금 구조와 스티어링 칼럼의 길이방향의 상단에 위치하는 힌지 축이 간섭을 일으키는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 10-1637577 (등록일자: 2016년 07월 01일)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전동 틸트 구조의 힌지 구조의 개선을 통해 마운팅 브라켓의 지지 강성을 높일 수 있고 전자식 스티어링 잠금 장치가 설치되는 경우에도 부품간 간섭을 배제할 수 있는 스티어링 어셈블리를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 전동 틸트 구조를 갖는 스티어링 칼럼 어셈블리는, 제1 힌지를 통해 차체에 힌지 가능하게 연결되는 스티어링 칼럼, 상기 스티어링 칼럼의 틸트를 일으키기 위한 힘을 제공하며 제2 힌지를 통해 상기 스티어링 칼럼에 힌지 가능하게 연결되는 액추에이터, 상기 스티어링 칼럼이 통과하도록 형성되며 상기 차체에 고정되는 마운팅 브라켓, 그리고 제3 힌지를 통해 상기 마운팅 브라켓에 힌지 가능하게 연결되는 가동 브라켓을 포함한다. 상기 가동 브라켓은 상기 액추에이터의 구동 샤프트의 직선 거동에 의해 상기 제3 힌지를 중심으로 회전하면서 상기 스티어링 칼럼을 상기 제1 힌지를 중심으로 틸트시킬 수 있도록 제4 힌지를 통해 상기 스티어링 칼럼에 힌지 가능하게 연결되고 제5 힌지를 통해 상기 액추에이터의 구동 샤프트에 힌지 가능하게 연결된다. 상기 제4 힌지는 상기 제3 힌지 보다 상기 스티어링 칼럼의 길이방향으로 더 아래에 위치한다.
상기 가동 브라켓은 상기 마운팅 브라켓의 측면 외측에서 볼 때 상기 제3 힌지를 중심으로 반시계 방향으로 회전하여 상기 스티어링 칼럼을 틸트 다운 시키고 상기 제3 힌지를 중심으로 시계 방향으로 회전하여 상기 스티어링 칼럼을 틸트 업 시키도록 구성될 수 있다.
상기 제4 힌지는 상기 마운팅 브라켓의 상기 스티어링 칼럼의 길이방향과 나란한 방향으로의 양측 단 중 상기 스티어링 칼럼의 길이방향의 아래 쪽에 위치하는 단의 외측에 배치될 수 있다.
상기 가동 브라켓은 상기 스티어링 칼럼의 틸트 거동 시의 변위를 흡수할 수 있도록 상기 제4 힌지와 체결되는 삽입공이 장공 형상으로 형성될 수 있다.
상기 스티어링 칼럼에 체결되는 전자식 스티어링 잠금 구조를 더 포함할 수 있으며, 상기 전자식 스티어링 잠금 구조는 상기 스티어링 칼럼의 길이방향으로 상기 마운팅 브라켓보다 위 쪽에 배치될 수 있다.
상기 전자식 스티어링 잠금 구조는 상기 스티어링 칼럼의 붕괴 시에 상기 스티어링 칼럼과 함께 이동하도록 상기 스티어링 칼럼에 체결될 수 있다.
본 발명에 의하면, 가동 브라켓에 구비되는 스티어링 칼럼에 체결되는 힌지를 마운팅 브라켓에 체결되는 힌지보다 스티어링 칼럼의 길이방향으로 아래 쪽에 위치시킴으로써, 마운팅 브라켓을 상단으로 보다 더 이동시킬 수 있으며 마운팅 브라켓의 폭을 증가시킬 수 있어 지지 강성이 향상되며 나아가 전자식 스티어링 잠금 구조가 구비되는 경우에도 스티어링 칼럼의 붕괴 시 부품간 간섭이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스티어링 칼럼 어셈블리의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스티어링 칼럼 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스티어링 칼럼 어셈블리의 전동 틸트 구조가 중립 상태에 있는 경우를 보여주는 측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스티어링 칼럼 어셈블리의 전동 틸트 구조가 틸트 다운(tilt-down) 상태에 있는 경우를 보여주는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스티어링 칼럼 어셈블리의 전동 틸트 구조가 틸트 업(tilt-up) 상태에 있는 경우를 보여주는 측면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스티어링 칼럼 어셈블리의 사시도이다.
도 7은 도 6의 스티어링 칼럼 어셈블리에서 스티어링 칼럼이 붕괴된 상태를 보여주는 도면이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 스티어링 칼럼 어셈블리는 전동 방식에 의해 스티어링 칼럼의 틸트를 일으키는 전동 틸트 구조를 가진다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 스티어링 칼럼(10)은 제1 힌지(1)를 통해 차체(도시되지 않음)에 힌지 가능하게 연결된다. 제1 힌지(1)를 중심으로 하는 힌지 거동에 의해 스티어링 칼럼(10)의 틸트가 일어난다.
스티어링 칼럼(10)은 운전자가 조작하는 스티어링 휠(steering wheel)에 연결되어 스티어링 휠과 함께 회전하도록 구성된다. 예를 들어, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스티어링 칼럼(10)은 상부 자켓(11), 하부 자켓(12), 상부 스티어링 샤프트(13), 그리고 하부 스티어링 샤프트(14)를 포함할 수 있다. 상부 자켓(11)은 그 하단 부분이 하부 자켓(12)에 삽입되도록 배치되며, 상부 스티어링 칼럼(13)과 하부 스티어링 칼럼(14)은 상부 및 하부 자켓(11, 12)을 관통하도록 설치된다. 하부 자켓(12)은 위에서 설명한 바와 같이 제1 힌지(1)에 의해 힌지 거동, 즉 틸트 거동이 일어날 수 있도록 구성되며, 하부 자켓(12)의 틸트 거동 시에 상부 자켓(11), 상부 및 하부 스티어링 샤프트(13, 14)가 함께 틸트 되도록 구성된다. 한편, 상부 스티어링 샤프트(13)와 하부 스티어링 샤프트(14)는 스티어링 휠의 회전 시에 함께 회전하도록 서로 체결되며, 텔레스코픽 거동을 위해 서로에 대해 축 방향으로 상대 이동 가능하도록 체결될 수 있다. 상부 및 하부 스티어링 샤프트(13, 14)는 베어링에 지지되는 상태로 상부 및 하부 자켓(11, 12) 내에 배치됨으로써 회전 가능하게 상부 및 하부 자켓(11, 12) 내에 배치된다. 이때 상부 및 하부 자켓(11, 12)은 회전하지 않도록 구성된다. 하부 자켓(12)에 연결 부재(15)가 결합되고 연결 부재(15)가 제1 힌지(1)를 통해 차체에 고정될 수 있다.
액추에이터(20)는 스티어링 칼럼(10)의 틸트를 일으키기 위한 힘을 제공한다. 액추에이터(20)는 왕복 직선 이동을 할 수 있는 구동 샤프트(21)를 포함한다. 예를 들어, 액추에이터(20)는 모터일 수 있으며, 구동 샤프트(21)는 모터의 출력축의 회전에 대응하여 왕복 직선 이동을 하도록 구성되는 스핀들 샤프트일 수 있다. 모터와 스핀들 샤프트의 연결 및 구동은 위해 기어, 나사 결합 구조 등에 의해 이루어질 수 있으며, 이러한 동력 전달 구조는 본 발명이 속하는 기술분야의 일반적인 기술자에게 자명하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
액추에이터(20)는 제2 힌지(2)를 통해 스티어링 칼럼(10), 구체적으로는 하부 자켓(12)에 힌지 가능하게 연결될 수 있다.
마운팅 브라켓(30)은 스티어링 칼럼(10)이 통과할 수 있도록 형성되며 차체에 고정될 수 있다. 예를 들어, 마운팅 브라켓(30)은 스티어링 칼럼(10)을 둘러쌀 수 있는 고리 형상을 가질 수 있으며 스티어링 칼럼(10)은 마운팅 브라켓(30)에 의해 형성되는 공간을 통과하도록 설치될 수 있다.
가동 브라켓(40)이 제3 힌지(3)를 통해 마운팅 브라켓(30)에 힌지 가능하게 연결된다. 또한 가동 브라켓(40)은 제4 힌지(4)를 통해 스티어링 칼럼(10), 구체적으로 하부 자켓(12)에 힌지 가능하게 연결되고 제5 힌지(5)를 통해 액추에이터(20)의 구동 샤프트(21)에 힌지 가능하게 연결된다. 이러한 연결 구조에 의해 액추에이터(20)의 구동 샤프트(21)의 직선 이동이 발생하면 이에 제5 힌지(5)를 통해 연결된 가동 브라켓(40)이 제3 힌지(3)를 중심으로 회전하고, 다시 가동 브라켓(40)에 제4 힌지(4)를 통해 연결된 스티어링 칼럼(10)이 회전하게 된다.
도 2를 참조하면, 제3 힌지(3)는 가동 브라켓(40)에 형성되는 삽입공(41) 및 마운팅 브라켓(30)에 형성되는 삽입공(31)에 차례로 삽입되어 설치될 수 있으며, 제4 힌지(4)는 가동 브라켓(40)에 형성되는 삽입공(42) 및 하부 자켓(12)에 형성되는 삽입공(121)에 차례로 삽입되어 설치될 수 있다. 그리고 제5 힌지(5)는 가동 브라켓(40)에 형성되는 삽입공(43)에 삽입되어 설치될 수 있다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 제4 힌지(4)가 제3 힌지(3)보다 스티어링 칼럼(10)의 길이방향으로 더 아래에 위치하도록 배치된다. 제4 힌지(4)가 제3 힌지(3)보다 스티어링 칼럼(10)의 길이방향으로 더 아래에 위치하도록 배치되기 때문에, 제4 힌지(4)와 마운팅 브라켓(30)의 상단 측에 위치하는 구조물과의 방해가 제거되고 그에 따라 마운팅 브라켓(30)을 스티어링 칼럼(10)의 상단 측으로 더 전진시킬 수 있다. 이에 의해 지지 강성이 향상될 수 있고 유격 특성이 개선될 수 있다.
이하에서 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스티어링 칼럼 어셈블리의 틸트 작동에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 3은 전동 틸트 구조가 중립 상태에 있는 경우를 보여준다. 한편, 도 4는 도 3의 상태에서 액추에이터(20)의 구동 샤프트(21)가 우측으로 이동하여 가동 브라켓(40)이 반시계 방향으로 회전하여 틸트 다운된 상태를 보여주고, 도 5는 도 3의 상태에서 액추에이터(20)의 구동 샤프트(21)가 좌측으로 이동하여 가동 브라켓(40)이 시계 방향으로 회전하여 틸트 업된 상태를 보여준다.
중립 상태에서 틸트 다운 상태로의 변화를 좀 더 구체적으로 살펴보면, 가동 브라켓(40)은 위치가 고정된 마운팅 브라켓(30)의 제3 힌지(3)를 중심으로 반시계 방향으로 회전하며, 이 과정에서 가동 브라켓(40)이 제4 힌지(4)를 통해 스티어링 칼럼(10)을 틸트 다운 시킨다. 중립 상태에서 틸트 업 상태로의 변화를 좀 더 구체적으로 살펴보면, 가동 브라켓(40)은 위치가 고정된 마운팅 브라켓(30)의 제3 힌지(3)를 중심으로 시계 방향으로 회전하며, 이 과정에서 가동 브라켓(40)이 제4 힌지(4)를 통해 스티어링 칼럼(10)을 틸트 업 시킨다.
본 발명에 따르면, 틸트 거동 시에 스티어링 칼럼(10)의 틸트와 함께 길이방향으로의 변위가 발생하는데, 이를 흡수하기 위해 가동 브라켓(40)은 제4 힌지(4)와 체결되는 삽입공(42)이 장공으로 형성된다. 틸트 거동 시에 제4 힌지(4)의 체결부의 장공 형태의 삽입공(42) 내에서의 상대 위치가 변하면서 스티어링 칼럼(10)의 변위가 흡수될 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스티어링 칼럼 어셈블리는 전자식 스티어링 잠금 구조(70)를 더 포함한다. 전자식 스티어링 잠금 구조(70)은 차량의 도난을 방지하게 위해 스티어링 휠의 회전을 잠글 수 있도록 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이, 전자식 스티어링 잠금 구조(70)는 스티어링 칼럼(10)에 설치되어 스티어링 칼럼(10)의 회전을 선택적으로 잠글 수 있도록 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이러한 전자식 스티어링 잠금 구조(70)가 스티어링 칼럼(10)의 길이방향으로 마운팅 브라켓(30) 보다 위 쪽에 배치된다. 전자식 스티어링 잠금 구조(70)는 스티어링 칼럼(10)의 붕괴 시, 즉 상부 스티어링 샤프트(13)와 상부 자켓(11)이 하부 자켓(12) 내로 함몰될 시에 스티어링 칼럼(10), 구체적으로 상부 자켓(11)과 함께 이동하도록 상부 자켓(11)에 체결된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제4 힌지(4)가 제3 힌지(3)보다 스티어링 칼럼(10)의 길이방향으로 더 아래에 위치하도록 배치되기 때문에, 충돌에 의한 스티어링 칼럼의 붕괴 시에 제4 힌지(4)와 전자식 스티어링 잠금 구조(70)의 간섭이 배제된다. 이에 의해 마운팅 브라켓(30)을 스티어링 칼럼(10)의 상단 측으로 더 전진시킬 수 있으며, 이에 의해 지지 강성이 향상될 수 있고 유격 특성이 개선될 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
10: 스티어링 칼럼
11: 상부 자켓
12: 하부 자켓
13: 상부 스티어링 샤프트
14: 하부 스티어링 샤프트
20: 액추에이터
30: 마운팅 브라켓
40: 가동 브라켓
1, 2, 3, 4, 5: 힌지
70: 전자식 스티어링 잠금 구조

Claims (6)

  1. 전동 틸트 구조를 갖는 스티어링 칼럼 어셈블리로서,
    제1 힌지를 통해 차체에 힌지 가능하게 연결되는 스티어링 칼럼,
    상기 스티어링 칼럼의 틸트를 일으키기 위한 힘을 제공하며 제2 힌지를 통해 상기 스티어링 칼럼에 힌지 가능하게 연결되는 액추에이터,
    상기 스티어링 칼럼이 통과하도록 형성되며 상기 차체에 고정되는 마운팅 브라켓,
    제3 힌지를 통해 상기 마운팅 브라켓에 힌지 가능하게 연결되는 가동 브라켓, 그리고
    상기 스티어링 칼럼에 체결되는 전자식 스티어링 잠금 구조
    를 포함하고,
    상기 가동 브라켓은 상기 액추에이터의 구동 샤프트의 직선 거동에 의해 상기 제3 힌지를 중심으로 회전하면서 상기 스티어링 칼럼을 상기 제1 힌지를 중심으로 틸트시킬 수 있도록 제4 힌지를 통해 상기 스티어링 칼럼에 힌지 가능하게 연결되고 제5 힌지를 통해 상기 액추에이터의 구동 샤프트에 힌지 가능하게 연결되며,
    상기 제4 힌지는 상기 제3 힌지 보다 상기 스티어링 칼럼의 길이방향으로 더 아래에 위치하고,
    상기 제4 힌지는 상기 마운팅 브라켓의 상기 스티어링 칼럼의 길이방향과 나란한 방향으로의 양측 단 중 상기 스티어링 칼럼의 길이방향의 아래 쪽에 위치하는 단의 외측에 배치되며,
    상기 전자식 스티어링 잠금 구조는 상기 스티어링 칼럼의 길이방향으로 상기 마운팅 브라켓보다 위 쪽에 배치되는
    스티어링 칼럼 어셈블리.
  2. 제1항에서,
    상기 가동 브라켓은 상기 마운팅 브라켓의 측면 외측에서 볼 때 상기 제3 힌지를 중심으로 반시계 방향으로 회전하여 상기 스티어링 칼럼을 틸트 다운 시키고 상기 제3 힌지를 중심으로 시계 방향으로 회전하여 상기 스티어링 칼럼을 틸트 업 시키도록 구성되는 스티어링 칼럼 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 제1항에서,
    상기 가동 브라켓은 상기 스티어링 칼럼의 틸트 거동 시의 변위를 흡수할 수 있도록 상기 제4 힌지와 체결되는 삽입공이 장공 형상으로 형성되는 스티어링 칼럼 어셈블리.
  5. 삭제
  6. 제1항에서,
    상기 전자식 스티어링 잠금 구조는 상기 스티어링 칼럼의 붕괴 시에 상기 스티어링 칼럼과 함께 이동하도록 상기 스티어링 칼럼에 체결되는 스티어링 칼럼 어셈블리.
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KR1020180087422A KR102071400B1 (ko) 2018-07-26 2018-07-26 전동 틸트 구조를 가지는 스티어링 칼럼 어셈블리

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