KR102076010B1 - 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치에 관한 것으로서, 스티어링 컬럼과, 상기 스티어링 컬럼의 외주면에 결합된 틸팅 브라켓과, 상기 틸팅 브라켓에 결합되되, 차체의 소정 위치에 대한 상기 스티어링 컬럼의 결합을 매개하는 마운팅 브라켓과, 상기 마운팅 브라켓에 결합되고, 차량의 충돌사고 발생시, 상기 틸팅 브라켓이 상기 스티어링 컬럼과 함께 상기 차체의 소정 위치로부터 상대 운동하도록 형상 변형되면서 운전자의 충격으로부터 제공되는 핸들 가압력을 흡수하는 충격흡수부재와, 차량의 충돌사고 발생시, 상기 충격흡수부재에 운전자로부터 제공되는 충격 하중을 제어하도록 상기 충격흡수부재에 연결된 하중 제어 수단을 포함함으로써, 안전 성능을 향상시키는 이점을 제공한다.

Description

차량의 충격 흡수식 스티어링 장치{Steering Wheel Apparatus for damping collision type of Vehicles}

본 발명은 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치에 관한 것으로서, 차량의 충돌사고 발생시 에너지 흡수 하중을 일정하게 유지시켜 운전자의 흉부 이동이 종료될때까지 스티어링 컬럼의 함몰이 적절한 저항력을 가지고 일정하게 유지되면서 진행되도록 하는 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 스티어링 컬럼의 충격흡수는 캡슐의 몰딩력과 이너 튜브와 아우터 튜브의 마찰력 및 휠 변형으로 분산되어 인체 상해치를 줄여주게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 스티어링 컬럼의 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 스티어링 컬럼(1)은, 외부의 충격 발생시에 아우터 튜브(3)에 마운팅 브라켓(5)으로 장착되는 캡슐(7)의 마운팅력으로 1차 충격을 흡수한다.

그리고, 이너 튜브(9)와 아우터 튜브(3)의 마찰력을 통해 2차 충격 흡수가 이루어진다.

즉, 기존의 스티어링 컬럼(1)의 충격흡수구조는 충돌 사고 발생 후, 운전자가 관성에 의하여 앞으로 밀려들어가면서 스티어링 휠(미도시)에 충돌하여 충격력이 운전자로부터 스티어링 컬럼(1)을 거쳐 스티어링 휠에 다시 전달되고 그 충격력으로 인해 스티어링 컬럼(1)은 종방향으로 후퇴하게 된다. 이때, 마운팅 브라켓(5)을 통하여 스티어링 컬럼(1)을 고정시켜 주는 역할을 하는 캡슐(7)의 몰딩력과, 이너 튜브(9)가 아우터 튜브(3)로 밀려들어가는 마찰력이 작용하여 충격력을 흡수하게 된다.

여기서, 인체가 스티어링 휠에 충돌하여 상황이 종료될 때까지 인체가 스티어링 휠로부터 받는 충격력은 초기에는 큰 충격력이 인체에 전해지게 되고, 상황 종료에 가까워질수록 인체가 받는 충격력은 적어지게 된다.

그러나, 앞서 설명한 충격흡수 구조들은 충격이 일어나서 충격을 흡수하기 위하여 반응하기까지는 큰 힘이 필요하게 되는데, 그 힘이 인체에 반작용으로 작용하여 인체에 그 만큼의 심각한 충격력을 전달하게 되며, 스티어링 컬럼(1)의 변위는 상대적으로 적은 힘으로도 진행되어 스티어링 컬럼(1)의 이탈 등으로 인해 인체에 2차 손상을 줄 수 있어 충격력 흡수에 있어서 비효율적인 문제점을 내포하고 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 충돌사고 발생시 에너지 흡수 하중을 일정하게 유지시켜 운전자의 흉부 이동이 종료될때까지 스티어링 컬럼의 함몰이 적절한 저항력을 가지고 일정하게 유지되면서 진행되도록 하는 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치의 바람직한 일실시예는, 스티어링 컬럼과, 상기 스티어링 컬럼의 외주면에 결합된 틸팅 브라켓과, 상기 틸팅 브라켓에 결합되되, 차체의 소정 위치에 대한 상기 스티어링 컬럼의 결합을 매개하는 마운팅 브라켓과, 상기 마운팅 브라켓에 결합되고, 차량의 충돌사고 발생시, 상기 틸팅 브라켓이 상기 스티어링 컬럼과 함께 상기 차체의 소정 위치로부터 상대 운동하도록 형상 변형되면서 운전자의 충격으로부터 제공되는 핸들 가압력을 흡수하는 충격흡수부재와, 차량의 충돌사고 발생시, 상기 충격흡수부재에 운전자로부터 제공되는 충격 하중을 제어하도록 상기 충격흡수부재에 연결된 하중 제어 수단을 포함한다.

여기서, 상기 충격흡수부재에는, 운전자로부터 제공되는 충격에 의하여 상대 운동하는 공주거리만큼 길게 형성된 슬롯이 형성되고, 상기 하중 제어 수단은, 상기 슬롯에 회전축이 관통되게 결합되고, 상기 마운팅 브라켓과의 사이에 배치된 상기 충격흡수부재를 가압하는 가압 모터일 수 있다.

또한, 상기 가압 모터의 회전축은, 상기 슬롯을 관통한 후 가압 너트에 의하여 상기 슬롯에 체결될 수 있다.

또한, 상기 가압 모터는, 상기 마운팅 브라켓의 체결면에 대하여 평행되게 연장 구비된 모터 브라켓 패널에 설치될 수 있다.

또한, 상기 차량의 충돌 사고 발생시 상기 운전자로부터 상기 스티어링 핸들에 제공되는 충격량을 감지하는 충격 감지부를 더 포함하고, 상기 가압 모터는 상기 충격 감지부에 의하여 감지된 충격량에 따라 가압력이 상이할 수 있다.

본 발명에 따른 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치의 바람직한 일실시예에 따르면, 차량의 충돌사고 발생시 에너지 흡수 하중을 일정하게 유지시켜 운전자의 흉부 이동이 종료될 때까지 스티어링 컬럼의 함몰이 적절한 저항력을 가지고 일정하게 유지되면서 진행되도록 함으로써 운전자의 상해치를 최소화시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 종래 기술에 따른 스티어링 컬럼의 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치의 바람직한 일실시예를 나타낸 사시도이며,
도 3은 도 2의 충격흡수부재 및 하중 제어 수단을 도시한 확대 사시도이고,
도 4는 도 3의 분해 사시도이며,
도 5는 도 2의 구성 중 마운팅 브라켓이 제거된 상태의 하중 제어 수단을 나타낸 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치의 바람직한 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 충격흡수부재 및 하중 제어 수단을 도시한 확대 사시도이며, 도 4는 도 3의 분해 사시도이고, 도 5는 도 2의 구성 중 마운팅 브라켓이 제거된 상태의 하중 제어 수단을 나타낸 사시도이다.

본 발명에 따른 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치(100)의 바람직한 일실시예는, 스티어링 컬럼(110)과, 상기 스티어링 컬럼(110)의 외주면에 결합된 틸팅 브라켓(120)과, 상기 틸팅 브라켓(120)에 결합되되, 차체의 소정 위치에 대한 상기 스티어링 컬럼(110)의 결합을 매개하는 마운팅 브라켓(130)과, 상기 마운팅 브라켓(130)에 결합되고, 차량의 충돌사고 발생시, 상기 틸팅 브라켓(120)이 상기 스티어링 컬럼(110)과 함께 상기 차체의 소정 위치로부터 상대 운동하도록 형상 변형되면서 운전자의 충격으로부터 제공되는 핸들 가압력을 흡수하는 충격흡수부재(170)와, 차량의 충돌사고 발생시, 상기 충격흡수부재(170)에 운전자로부터 제공되는 충격 하중을 제어하도록 상기 충격흡수부재(170)에 연결된 하중 제어 수단(200)을 포함한다.

여기서, 스티어링 컬럼(110)은, 원통 형상의 아우터 회전축(113)과, 원주 형상의 이너 회전축(111)을 포함하고, 아우터 회전축(113) 내부에 이너 회전축(111)이 삽입 결합되되 세레이션 결합된다.

스티어링 컬럼(110)의 상단부에는 운전자가 조향 조작할 수 있도록 회전되게 구성된 미도시의 스티어링 핸들이 운전석 전방에 노출되게 설치된다.

스티어링 컬럼(110)의 외주면에는 틸팅 브라켓(120)이 결합된다. 틸팅 브라켓(120)은, 차량의 전방 충돌사고 발생시 관성력에 의해 운전자가 스티어링 핸들에 부딪혀 소정의 핸들 가압력을 제공할 때, 스티어링 컬럼(110)과 함께 마운팅 브라켓(130), 즉 차체의 소정 위치에 대하여 상대 운동하도록 구성되어 핸들 가압력을 흡수함으로써 운전자가 상해를 입는 것을 방지하는 역할을 한다.

스티어링 컬럼(110)에 결합된 틸팅 브라켓(120)은, 대략 "ㅠ"자 형상으로 형성되되, 개구된 일측으로 스티어링 컬럼(110)의 외주면이 삽입되고, 일측에 구비된 고정 레버(140)를 이용하여 조여줌으로써 고정시키게 된다.

틸팅 브라켓(120)의 외측면은 마운팅 브라켓(130)과 면접되도록 배치되고, 면접되는 부분은 마운팅 스크류(미도시)에 의하여 상호 체결될 수 있다.

틸팅 브라켓(120)의 양단부는 각각에 설치되는 충격흡수부재(170)를 매개로 마운팅 브라켓(130)의 해당 부위와 결합된다.

충격흡수부재(170)는, 상술한 바와 같이, 차량의 충돌사고 발생시, 틸팅 브라켓(120)이 스티어링 컬럼(110)과 함께 차체의 소정 위치로부터 상대 운동하도록 형상 변형되면서 운전자의 충격으로부터 제공되는 핸들 가압력을 흡수하는 역할을 한다.

보다 상세하게는, 충격흡수부재(170)는, 도 3 내지 도 5에 참조된 바와 같이, 어느 일부가 마운팅 브라켓(130)에 너트 결합될 수 있다.

충격흡수부재(170)는, 판상의 금속 재질로 이루어진 본체(173)와, 본체(173)의 일단에 밴딩되게 연장 형성된 걸림 고정부(172)와, 본체(173)의 타단에 둘둘말린 형태로 형성된 컬링부(175)를 포함한다.

본체(173)의 중간 부분에는 틸팅 브라켓(120)의 상대 운동 방향으로 길게 관통되게 형성된 슬롯(171)이 구비될 수 있다. 본체(173)는 슬롯(171)이 형성된 부분과 평행된 면을 가지되, 일측으로 경사지게 형성된 절곡부(173a)를 포함할 수 있다. 슬롯(171)에는 볼트(220)가 관통하여 마운팅 브라켓(130)에 체결되면서 충격흡수부재(170)를 결합시킨다.

마운팅 브라켓(130)의 일측에는 충격흡수부재(170)의 걸림 고정부(172)가 걸림되는 걸림홈(도면부호 미표기)이 형성되고, 볼트(220)가 체결되는 볼트 체결홀(134)이 형성될 수 있다.

틸팅 브라켓(120)에는 충격흡수부재(170)가 관통하는 관통홀(123)이 형성될 수 있다. 관통홀(123)은, 틸팅 브라켓(120)의 외측에서 충격흡수부재(170)의 걸림 고정부(172)를 삽입함과 아울러, 계속적인 삽입으로 걸림 고정부(172)가 걸림홈에 걸림될 때까지 운동되도록 틸팅 브라켓(120)의 상대 운동 방향으로 관통되게 형성될 수 있다. 관통홀(123)의 외측면은 틸팅 브라켓(120)이 마운팅 브라켓(130)에 대하여 상대 운동할 때 충격흡수부재(170)의 컬링부(175)를 푸는 역할을 한다.

여기서, 충격흡수부재(170)에 형성된 슬롯(171)은 운전자로부터 제공되는 충격에 의하여 상대 운동하는 공주거리만큼 길게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 충격흡수부재(170)는 운전자의 제공 충격에 의하여 틸팅 브라켓(120)이 마운팅 브라켓(130)에 대하여 상대 운동할 때 상술한 슬롯(171)의 공주거리만큼 상대 운동하도록 한정지음으로써 충격량을 흡수하게 된다.

한편, 하중 제어 수단(200)은, 도 3 내지 5에 참조된 바와 같이, 슬롯(171)에 회전축(미도시)이 관통되게 결합되고, 마운팅 브라켓(130)과의 사이에 배치된 충격흡수부재(170)를 가압하는 가압 모터(210)일 수 있다.

여기서, 슬롯(171)에 반드시 가압 모터(210)의 회전축이 관통되게 결합되어야 하는 것은 아니고, 상술한 볼트(220)가 관통되게 결합되고, 가압 모터(210)의 회전축이 볼트(220)와 동일한 회전축을 갖도록 연결되는 것도 가능하다.

볼트(220)의 머리부에는 십자형 또는 일자형의 드라이버 홈(221)이 형성될 수 있고, 가압 모터(210)의 회전축은 볼트(220)의 머리부에 형성된 드라이버 홈(221)에 삽입되어 볼트(220)를 회전시키는 회전수단일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 의하여 한정되는 것은 아니고, 볼트(220)를 회전시킬 수 있는 구조이면 여하한 구성으로 채용되어도 무방하다.

한편, 가압 모터(210)의 회전축 또는 볼트(220)의 단부는, 슬롯(171)을 관통한 후 가압 너트(230)에 의하여 슬롯(171)에 체결될 수 있다. 가압 너트(230)가 체결되는 슬롯(171)의 반대면에는 가압 와셔(240)가 개재될 수 있고, 볼트(220)가 가압 모터(210)에 의하여 회전되면서 가압 너트(230)에 체결되는 동안 가압 너트(230)와 가압 와셔(240) 사이의 체결력에 의하여 마운팅 브라켓(130)에 충격흡수부재(170)를 더욱 밀착시켜 소정의 저항력을 형성하게 되는 것이다.

여기서, 가압 모터(210)는, 마운팅 브라켓(130)의 체결면에 대하여 평행되게 연장 구비된 모터 브라켓 패널(250)에 설치될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치(100)의 바람직한 일실시에는, 차량의 충돌 사고 발생시 운전자로부터 스티어링 핸들에 제공되는 충격량을 감지하는 충격 감지부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

충격 감지부에 의하여 감지된 충격량은 미도시의 전자제어장치용 컴퓨터에 전송되고, 이를 입력받은 전자제어장치용 컴퓨터는 감지된 충격량의 값에 따라 가압 모터(210)의 회전력을 제어함으로써 상술한 마운팅 브라켓(130)에 대한 충격흡수부재(170)의 저항력을 제어하도록 하는 역할을 한다. 여기서, 감지된 충격량에 따라 가압 모터(210)가 생성하는 가압력이 상이함은 당연하다고 할 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치(100)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량의 충돌사고가 발생되면, 운전자는 관성력에 의하여 스티어링 핸들에 충돌하면서 핸들 가압력을 제공하게 된다.

이때, 스티어링 핸들에 운전자가 제공하는 핸들 가압력은 소정의 충격량으로써, 충격 감지부가 이를 감지하여 전자제어장치용 컴퓨터에 전송하고, 이를 입력받은 전자제어장치용 컴퓨터는 감지된 충격량이 설정값을 초과할 경우 초과된 값만큼 비례하게 가압 모터(210)의 회전력을 제어하여 상술한 저항력의 값을 상이하게 할 수 있다.

예컨대, 감지된 충격량이 설정값을 과다하게 초과할 경우에는 마운팅 브라켓(130)에 대한 틸팅브라켓(120)의 상대 운동이 매우 빠르게 진행될 것이므로, 이 때에는 설정값보다 초과된 충격량에 비례하도록 가압 모터(210)가 소정의 저항력을 생성하도록 가압 모터(210)를 제어한다면 보다 효율적인 안전 제어를 구현할 수 있다.

또한, 감지된 충격량이 설정값을 초과하지 않을 경우에는 굳이 가압 모터(210)를 작동시킬 필요가 없는 것이므로, 이 경우에는 충격흡수부재(170) 자체가 가지고 있는 안전 제어 기능을 수행할 수 있도록 방치하면 될 것이다.

즉, 본 발명에 따른 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치(100)의 바람직한 일실시예는, 에너지 흡수 하중을 일정하게 유지시켜 운전자의 흉부 이동이 종료될때까지 스티어링 컬럼(110)의 함몰이 적절한 저항력을 가지고 일정하게 유지되면서 진행되도록 함으로써 운전자의 안전을 보장하는 역할을 수행할 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 반드시 상술한 일실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 및 균등한 범위에서의 실시가 가능함은 당연하다고 할 것이다. 그러므로, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해진다고 할 것이다.

100: 충격 흡수식 스티어링 장치 110: 스티어링 컬럼
120: 틸팅 브라켓 130: 마운팅 브라켓
140: 고정 레버 170: 충격흡수부재
200: 하중 제어 수단 210: 가압 모터
220: 볼트 230: 가압 너트
240: 가압 와셔 250: 모터 브라켓 패널

Claims (5)

1. 스티어링 컬럼과;
   상기 스티어링 컬럼의 외주면에 결합된 틸팅 브라켓과;
   상기 틸팅 브라켓에 결합되되, 차체의 소정 위치에 대한 상기 스티어링 컬럼의 결합을 매개하는 마운팅 브라켓과;
   상기 마운팅 브라켓에 결합되고, 차량의 충돌사고 발생시, 상기 틸팅 브라켓이 상기 스티어링 컬럼과 함께 상기 차체의 소정 위치로부터 상대 운동하도록 형상 변형되면서 운전자의 충격으로부터 제공되는 핸들 가압력을 흡수하는 충격흡수부재와;
   차량의 충돌사고 발생시, 상기 충격흡수부재에 운전자로부터 제공되는 충격 하중을 제어하도록 상기 충격흡수부재에 연결된 하중 제어 수단과;
   상기 차량의 충돌사고 발생시 상기 운전자로부터 스티어링 핸들에 제공되는 충격량을 감지하는 충격 감지부; 를 포함하고,
   상기 충격흡수부재에는, 운전자로부터 제공되는 충격에 의하여 상대 운동하는 공주거리만큼 길게 형성된 슬롯이 형성되며,
   상기 하중 제어 수단은, 상기 슬롯에 회전축이 관통되게 결합되고, 상기 마운팅 브라켓과의 사이에 배치된 상기 충격흡수부재를 가압하는 가압 모터로서,
   상기 충격 감지부가 이를 감지하여 전자제어장치용 컴퓨터에 전송하고, 이를 입력받은 컴퓨터는 감지된 충격량이 설정값을 초과할 경우 초과된 값만큼 비례하게 상기 가압 모터의 회전력을 제어하고, 감지된 충격량이 설정값을 초과하지 않을 경우에는 상기 가압 모터를 제외한 충격흡수부재 자체 저항력만으로 제어하도록 상이하게 제어하는, 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 가압 모터의 회전축은, 상기 슬롯을 관통한 후 가압 너트에 의하여 상기 슬롯에 체결되는 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 가압 모터는, 상기 마운팅 브라켓의 체결면에 대하여 평행되게 연장 구비된 모터 브라켓 패널에 설치되는 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치.
5. 삭제

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