KR102339161B1

KR102339161B1 - 자동차의 조향컬럼

Info

Publication number: KR102339161B1
Application number: KR1020170154313A
Authority: KR
Inventors: 구상철
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2017-11-17
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2021-12-14
Also published as: US20190152512A1; KR20190056903A; US10773747B2

Abstract

본 실시예들은 자동차의 조향컬럼에 관한 것으로, 본 실시예들의 일실시예는 조향축의 외측에 결합되며 일측면에 축방향으로 길게 형성되는 컬랩스장홀이 형성되어 있는 컬럼 튜브; 컬럼 튜브의 외주면에 결합되며 컬랩스장홀과 대응되는 일측면에 축방향으로 길게 형셩되는 텔레스코프장홀이 형성되어 있는 컬럼 하우징; 컬럼 튜브의 내주면에 지지되는 제1지지부재; 일측은 텔레스코프 구동부에 결합되며 타측은 컬럼 하우징의 외측에서 컬랩스장홀과 텔레스코프장홀을 관통하는 체결부재로 제1지지부재와 결합되는 텔레스코프 이동부재를 포함하는 자동차의 조향컬럼을 제공한다.

Description

자동차의 조향컬럼{Steering Column for Vehicle}

본 실시예들은 자동차의 조향컬럼에 관한 것이다. 보다 상세하게는 자동차의 조향컬럼에 있어서, 자동차의 충돌시 컬랩스 슬라이딩되는 부품과 고정되는 부품이 서로 방해받지 않고 매끄럽게 컬랩스 작동되고, 조향컬럼의 컬랩스 하중 조절이 용이해지며 동시에 자동차의 종류별 충돌 특성에 맞추어 컬랩스 하중을 조절함으로써 충돌 성능이 좋아지게 되고, 부품수 감소와 조립 공정 및 비용을 절감할 수 있는 자동차의 조향컬럼에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향컬럼에는 텔레스코프(Telescope) 및 틸트(Tilt) 기능이 포함되는데, 이러한 기능을 통해 운전자는 자신의 신장이나 체형에 맞게 조향휠의 돌출 정도 및 기울임 각도를 조절할 수 있게 되어 원활한 조향 조작을 할 수 있다.

그리고, 이러한 자동차의 조향컬럼에는 자동차의 충돌시 충돌에너지를 흡수할 수 있도록 마운팅 브라켓에 결합되는 캡슐과 같은 충돌에너지 흡수 부품과, 테어링 플레이트나 벤딩 플레이트와 같은 충돌에너지 흡수 부품을 장착하기 위해 별도의 구조와 다수의 부품을 장착해야하는 문제가 있었고, 이들을 별도로 제작하여 조립하기 위한 부품수 증가와 작업 공정의 증가와 같은 문제점이 있었다.

또한, 캡슐의 파단에 의한 1차 하중 흡수 후 테어링 플레이트에 의한 2차 하중 흡수시 일정한 깊이의 홈을 형성하는 테어링 그루브의 파단에 의한 충격 흡수방식은 제품 제작이 복잡하고, 변형이 수직으로 일어나 주변 부품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차가 발생하는 문제점이 있었다.

이에 본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로 자동차의 조향컬럼에 있어서, 자동차의 충돌시 컬랩스 슬라이딩되는 부품과 고정되는 부품이 서로 방해받지 않고 매끄럽게 컬랩스 작동되도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 실시예들은 자동차 충돌시 조향컬럼의 컬랩스 하중 조절이 용이해지며 동시에 자동차의 종류별 충돌 특성에 맞추어 컬랩스 하중을 조절함으로써 충돌 성능이 좋아지게 되고, 부품수 감소와 조립 공정 및 비용을 절감하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 실시예들의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 실시예들은 조향축의 외측에 결합되며 일측면에 축방향으로 길게 형성되는 컬랩스장홀이 형성되어 있는 컬럼 튜브, 컬럼 튜브의 외주면에 결합되며 컬랩스장홀과 대응되는 일측면에 축방향으로 길게 형셩되는 텔레스코프장홀이 형성되어 있는 컬럼 하우징, 컬럼 튜브와 컬럼 하우징의 사이에 결합되며 컬럼 하우징의 외측에서 텔레스코프장홀과 컬랩스장홀을 관통하는 삽입부재가 삽입되는 삽입홀과 축방향으로 관통된 지지홀이 형성되어 있는 지지부재, 일측단은 컬럼 튜브의 내주면에 고정되고 타측단은 절곡되어 지지부재의 단부를 감싸면서 지지홀에 삽입되어, 자동차의 충돌시 소성 변형되면서 컬럼 튜브와 함께 축방향으로 이동되는 벤딩부재를 포함하는 자동차의 조향컬럼을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예들에 의하면 자동차의 충돌시 컬랩스 슬라이딩되는 부품과 고정되는 부품이 서로 방해받지 않고 매끄럽게 컬랩스 작동되는 효과가 있게 된다.

또한, 본 실시예들에 의하면 자동차 충돌시 조향컬럼의 컬랩스 하중 조절이 용이해지며 동시에 자동차의 종류별 충돌 특성에 맞추어 컬랩스 하중을 조절함으로써 충돌 성능이 좋아지게 되고, 부품수 감소와 조립 공정 및 비용을 절감할 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향컬럼을 나타내는 사시도,
도 2는 도 1의 분해사시도,
도 3은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향컬럼 중 일부를 나타내는 분해사시도,
도 4는 도 3의 정면도,
도 5와 도 6은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향컬럼 중 일부를 나타내는 사시도,
도 7은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향컬럼 중 일부를 나타내는 정면도,
도 8은 도 7의 측면도,
도 9와 도 10은 본 실시예들에 의한 자동차의 조향컬럼이 컬랩스 슬라이딩되는 상태를 나타내는 단면도이다.

이하, 본 실시예들의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 실시예들의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 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.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 실시예들에 의한 자동차의 조향컬럼은, 조향축(101)의 외측에 결합되며 일측면에 축방향으로 길게 형성되는 컬랩스장홀(121)이 형성되어 있는 컬럼 튜브(120), 컬럼 튜브(120)의 외주면에 결합되며 컬랩스장홀(121)과 대응되는 일측면에 축방향으로 길게 형셩되는 텔레스코프장홀(111)이 형성되어 있는 컬럼 하우징(110), 컬럼 튜브(120)와 컬럼 하우징(110)의 사이에 결합되며 컬럼 하우징(110)의 외측에서 텔레스코프장홀(111)과 컬랩스장홀(121)을 관통하는 삽입부재(140)가 삽입되는 삽입홀(132)과 축방향으로 관통된 지지홀(131)이 형성되어 있는 지지부재(130), 일측단은 컬럼 튜브(120)의 내주면에 고정되고 타측단은 절곡되어 지지부재(130)의 단부를 감싸면서 지지홀(131)에 삽입되어, 자동차의 충돌시 소성 변형되면서 컬럼 튜브(120)와 함께 축방향으로 이동되는 벤딩부재(160)를 포함한다.

본 실시예들에 의한 자동차의 조향컬럼은 컬럼 하우징(110)에 삽입 결합된 컬럼 튜브(120)가 축방향으로 텔레스코프 운동이 가능한 전동식 조향컬럼으로, 자동차의 충돌시 컬럼 튜브(120)가 컬럼 하우징(110)쪽으로 컬랩스되면서 충돌에너지를 흡수하는 구조를 구비하고 있다.

컬럼 튜브(120)는 운전자의 조향휠 조작시 조향력을 전달하는 조향축(101)을 감싸며 조향축(101)의 외측에 결합되어 자동차의 충돌시 컬럼 하우징(110)쪽으로 슬라이딩되는 컬랩스 작동이 될 수 있도록 컬럼 하우징(110)에 삽입되어 있고, 컬럼 튜브(120)가 내측에 삽입되는 컬럼 하우징(110)은 마운팅 브라켓(103)에 의해 자동차의 차체에 고정된다.

컬럼 튜브(120)는 중공 형상으로 형성되며 컬럼 하우징(110)의 내주면에 삽입되어 컬랩스 작동시 컬럼 하우징(110)의 안쪽으로 축방향의 슬라이딩 운동을 하게 된다.

이러한 컬럼 튜브(120)는 일측면에 축방향으로 길게 형성되는 컬랩스장홀(121)이 형성되어 있어서 컬랩스장홀(121)의 축방향 즉, 컬랩스방향의 길이만큼 컬랩스 운동이 가능하게 되어 있다.

중공 형상으로 형성되는 컬럼 하우징(110)은 자동차의 충돌시 컬럼 튜브(120)와 컬랩스 운동을 하면서 충돌에너지를 흡수할 수 있도록 충돌에너지 흡수 구조를 구비하고 있다.

즉, 컬럼 하우징(110)은 내측에 삽입된 컬럼 튜브(120)를 감싸며 그 외주면에 결합되는데, 컬럼 튜브(120)가 삽입되는 일측 단부에 컬럼 튜브(120)의 컬랩스장홀(121)과 대응되는 일측면에 축방향으로 길게 형성된 텔레스코프장홀(111)이 구비되어 있다.

컬럼 하우징(110)의 측면에는 조향컬럼의 틸트 작동을 위한 틸트 구동부(105)와 텔레스코프 작동을 위한 텔레스코프 구동부(107)가 구비된다.

한편, 이러한 조향컬럼에는 컬럼 튜브(120)와 컬럼 하우징(110) 사이에 결합되며 컬럼 하우징(110)의 외측에서 텔레스코프장홀(111)과 컬랩스장홀(121)을 관통하는 삽입부재(140)가 삽입되는 삽입홀(132)과 축방향으로 관통된 지지홀(131)이 형성되어 있는 지지부재(130)가 구비된다.

그리고, 조향컬럼에는 일측단이 컬럼 튜브(120)의 내주면에 고정되고 타측단은 절곡되어 지지부재(130)의 단부를 감싸면서 지지홀(131)에 삽입되어, 자동차의 충돌시 소성 변형되면서 컬럼 튜브(120)와 함께 축방향으로 이동되는 벤딩부재(160)가 구비된다.

지지부재(130)는, 축방향의 일측단에 조향축(101)이 관통되는 조향축 관통홀(137)이 형성된 단부격벽(133)이 구비되어 있고, 단부격벽(133)에서 축방향으로 연장되어 외주면을 형성하며 삽입홀(132)이 형성되어 있는 외주격벽(138)을 구비하고 있다.

또한, 지지부재(130)는 외주격벽(138)의 내주면 일측에 경방향 내측으로 돌출된 돌출내벽(134)이 구비되고 돌출내벽(134)에 삽입부재(140)가 삽입되는 삽입홀(132)이 형성되어 있으며, 삽입부재(140)는 텔레스코프 구동부(107)에 고정 브라켓(150)을 매개로 결합된다.

또한, 지지부재(130)는 단부격벽(133)에 지지홀(131)이 양측으로 길게 형성되며 조향축 관통홀(137)에서 경방향으로 지지홀(131)과 대응되는 위치의 외주격벽(138)에 지지홀(131)과 평행한 평면부(136)가 구비되어 있다.

즉, 대략 원통형으로 형성되는 지지부재(130)의 축방향 일측단은 단부격벽(133)이 구비되어 중심부에 조향축(101) 관통홀이 형성되어 있고, 단부격벽(133)의 외곽부에는 벤딩부재(160)가 삽입되는 지지홀(131)이 양측으로 긴 슬릿으로 형성된다.

그리고, 지지홀(131)과 인접된 외주격벽(138)에는 지지홀(131)과 평행한 평면부(136)가 구비되어 평면부(136)와 컬럼 튜브(120)의 사이로 벤딩부재(160)의 일측단이 배치된다.

또한, 지지부재(130)는 삽입홀(132)과 지지홀(131)이 중심축을 기준으로 경방향의 양측으로 대향되는 위치에 구비되어 있어서, 자동차 충돌시 양측에서 각각 삽입부재(140)와 벤딩부재(160)의 힘이 균형을 이루게 되어 있다.

이러한 지지부재(130)는 지지홀(131)이 원주방향으로 이격되며 둘 이상이 구비될 수 있으며, 이 지지홀(131) 중 적어도 하나는 삽입홀(132)과 경방향으로 대향되는 위치에 구비될 수 있다.

또한, 지지부재(130)는 단부격벽(133)과 평면부(136)가 연결되는 모서리에 축방향으로 돌출되며 곡면으로 형성되는 안착부(135)가 구비되어 있어서, 자동차의 충돌시 벤딩부재(160)의 절곡부(165)가 안착부(135)에 지지되면서 소성변형이 이루어지게 되어 벤딩부재(160)의 절곡부(165)가 펼쳐지는 소성변형시 걸림감없이 매끄럽게 변형이 이루어지게 되어 있다.

또한, 벤딩부재(160)는 절곡부(165)가 안착부(135)를 감싸며 지지홀(131)에 삽입되어 컬럼 튜브(120)와 함께 컬랩스 이동시 절곡부(165)에 지지되면서 소성변형이 이루어지게 됨과 동시에 지지홀(131)에 지지되며 위치 이동이 이루어지게 된다.

또한, 지지부재(130)는 삽입홀(132)이 형성된 위치의 외주격벽(138)에 외주면이 외측으로 돌출되어 컬럼 튜브(120)의 내주면에 지지되는 제1지지부(134a)가 구비되고, 삽입홀(132)과 경방향으로 대향되는 위치의 평면부(136) 양측의 외주격벽(138)에 외주면이 외측으로 돌출되어 컬럼 튜브(120)의 내주면에 지지되는 제2지지부(139)가 구비되어 있다.

따라서, 자동차의 충돌시 제1지지부(134a)와 제2지지부(139)가 컬럼 튜브(120)의 내주면에 지지되면서 지지부재(130)의 회전력 발생으로 인한 컬럼 튜브(120)의 컬랩스 슬라이딩의 방해가 발생되지 않게 된다.

즉, 자동차의 충돌시에 조향축(101)과 조향컬럼의 자동차 차체의 설치각도로 인해 회전 모멘트가 발생되고 이로 인해 고정되어 있는 지지부재(130)와 슬라이딩하는 컬럼 튜브(120)가 서로 끼이는 현상이 발생될 수 있는데, 비록 충돌로 인한 회전 모멘트가 발생되더라도 지지부재(130)의 제1지지부(134a)와 제2지지부(139)가 컬럼 튜브(120)의 내주면을 지지함으로써 컬럼 튜브(120)의 슬라이딩이 방해받지 않고 컬랩스될 수 있게 된다.

이렇게 지지부재(130)에 벤딩부재(160)가 지지되고, 컬럼 튜브(120)와 벤딩부재(160)가 결합됨으로써, 자동차의 충돌시 컬럼 튜브(120)가 컬랩스될 때 지지부재(130)가 컬럼 튜브의 내주면에 지지되면서 컬랩스되어 충돌에너지를 흡수하게 되고, 이때 벤딩부재(160)의 소성변형이 이루어지면서 컬랩스 하중을 높여주어 충돌에너지를 더 흡수할 수 있게 된다.

또한, 자동차의 충돌 특성이나 하중에 따라서 벤딩부재(160)의 두께나 재질을 바꾸면 자동차의 종류별 충돌 특성에 맞추어 별도의 부품 개발없이 충돌 성능을 높일 수도 있게 된다.

이와 같은 구조와 형상을 갖는 본 실시예들에 의하면 자동차의 충돌시 컬랩스 슬라이딩되는 부품과 고정되는 부품이 서로 방해받지 않고 매끄럽게 컬랩스 작동되는 효과가 있게 된다.

이상에서, 본 실시예들의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 실시예들이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 실시예들의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 실시예들에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 실시예들의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들에 개시된 실시예들은 본 실시예들의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예들의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예들의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예들의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

101: 조향축 110: 컬럼 하우징
111: 텔레스코프장홀 120: 컬럼 튜브
121: 컬랩스장홀 130: 지지부재
131: 지지홀 132: 삽입홀
134: 돌출내벽 134a: 제1지지부
135: 안착부 136: 평면부
137: 조향축 관통홀 138: 외주격벽
139: 제2지지부

Claims

조향축의 외측에 결합되며 일측면에 축방향으로 길게 형성되는 컬랩스장홀이 형성되어 있는 컬럼 튜브;
상기 컬럼 튜브의 외주면에 결합되며 상기 컬랩스장홀과 대응되는 일측면에 축방향으로 길게 형셩되는 텔레스코프장홀이 형성되어 있는 컬럼 하우징;
상기 컬럼 튜브와 컬럼 하우징의 사이에 결합되며 상기 컬럼 하우징의 외측에서 상기 텔레스코프장홀과 컬랩스장홀을 관통하는 삽입부재가 삽입되는 삽입홀과 축방향으로 관통된 지지홀이 형성되어 있는 지지부재;
일측단은 상기 컬럼 튜브의 내주면에 고정되고 타측단은 절곡되어 상기 지지부재의 단부를 감싸면서 상기 지지홀에 삽입되어, 자동차의 충돌시 소성 변형되면서 상기 컬럼 튜브와 함께 축방향으로 이동되는 벤딩부재;
를 포함하는 자동차의 조향컬럼.
제 1 항에 있어서,
상기 지지부재는,
축방향의 일측단에 상기 조향축이 관통되는 조향축 관통홀이 형성된 단부격벽이 구비되고, 상기 단부격벽에서 축방향으로 연장되어 외주면을 형성하며 상기 삽입홀이 형성되어 있는 외주격벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 조향컬럼.
제 2 항에 있어서,
상기 지지부재는 상기 외주격벽의 내주면 일측에 경방향 내측으로 돌출된 돌출내벽이 구비되고 상기 돌출내벽에 상기 삽입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향컬럼.
제 2 항에 있어서,
상기 지지부재는 상기 단부격벽에 상기 지지홀이 양측으로 길게 형성되며 상기 조향축 관통홀에서 경방향으로 상기 지지홀과 대응되는 위치의 외주격벽에 상기 지지홀과 평행한 평면부가 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향컬럼.
제 4 항에 있어서,
상기 지지부재는 상기 삽입홀과 지지홀이 경방향의 양측으로 대향되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향컬럼.
제 4 항에 있어서,
상기 지지부재는 상기 지지홀이 원주방향으로 이격되며 둘 이상이 구비되되, 상기 지지홀 중 적어도 하나는 상기 삽입홀과 경방향으로 대향되는 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향컬럼.
제 4 항에 있어서,
상기 지지부재는 상기 단부격벽과 평면부가 연결되는 모서리에 축방향으로 돌출되며 곡면으로 형성되는 안착부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향컬럼.
◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 7 항에 있어서,
상기 벤딩부재는 절곡부가 상기 안착부를 감싸며 상기 지지홀에 삽입되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향컬럼.
◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 6 항에 있어서,
상기 지지부재는 상기 삽입홀이 형성된 위치의 외주격벽에 외주면이 외측으로 돌출되어 상기 컬럼 튜브의 내주면에 지지되는 제1지지부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향컬럼.
◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 9 항에 있어서,
상기 지지부재는 상기 삽입홀과 경방향으로 대향되는 위치의 평면부 양측의 외주격벽에 외주면이 외측으로 돌출되어 상기 컬럼 튜브의 내주면에 지지되는 제2지지부가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 조향컬럼.