KR20000006057U - 조향컬럼의 충격흡수 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 조향컬럼의 충격을 흡수할 수 있도록 하는 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 특히 충돌시 상부재킷과 상단부가 상기 상부재킷의 내부로 끼워지는 하부재킷 간의 좌굴을 이용하여 조향컬럼에 전달되는 충격을 흡수하는 구조에 있어서, 원통형으로 이루어져 축방향을 따라 다단 굴곡진 주름형 슬리브가 상기 상부재킷과 하부재킷 사이에 끼워지고, 상기 주름형 슬리브의 하단이 상기 상부재킷의 하단부 내주면에 부착되며, 상기 주름형 슬리브의 상단이 상기 하부재킷 상단부 외주면에 부착되는 특징이 있으며, 이러한 본 고안에 의하면 조립이 용이함은 물론 조립 부품수를 줄일 수 있고, 충격흡수력을 증대시킬 수 있다.

Description

조향컬럼의 충격흡수 구조(impact absorption structure of steering column)

본 고안은 충돌사고시 조향컬럼(steering column)의 충격을 흡수할 수 있도록 하는 자동차 조향컬럼의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주름형 슬리브를 상부재킷과 하부재킷 사이에 설치하는 구조를 이용함으로써 조립이 용이함은 물론 조립 부품수를 줄일 수 있도록 하는 충격흡수 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향장치는 진행방향을 바꾸기 위하여 조작력을 조향기어 및 링크 등에 전달하는 조작기구와, 조향축의 회전을 감속하여 조작력을 증대함과 아울러 조작기구의 운동방향을 바꾸는 기어기구와, 그 기어기구의 작동을 전륜에 전달하고 좌우륜의 관계위치를 바르게 지지하는 링크기구들을 포함하여 이루어지고 있으며, 또한 조작기구의 조향축 및 그 조향축을 감싸는 조향컬럼에는 충돌사고시 조향휠에 의한 운전자의 부상을 막아주는 보호구조 및 장치를 구비하고 있다.

상기한 보호구조는 차체의 충돌시 조향축과 조향컬럼의 변형으로 충격 에너지를 흡수되도록 하는 충격흡수 구조로서, 이는 대체적으로 크게 나누어 그물 모양의 조향컬럼을 이용한 메시식(mesh type)과, 벨로우즈관을 이용한 벨로우즈식(bellows type) 및, 볼과 슬리브를 이용한 볼 슬리브식(ball-sleeve type)으로 구분되어 있으며, 이중에서 볼 슬리브식은 메시식이나 벨로우즈식에 비해 다양한 조건에서 이점을 가지고 있어 가장 널리 사용되고 있다.

그럼, 여기서 상기한 볼 슬리브 방식의 조향컬럼 충격흡수 구조의 전형적인 한 예를 도 1에 도시하였는 바, 이를 간단히 살펴보면 다음과 같다.

도시되는 바와 같이, 볼 슬리브식 조향컬럼 충격흡수 구조는 조향축(110)의 상부축(111)(upper shaft)을 감싸는 조향컬럼(120)의 상부재킷(121)(upper jacket)의 외주면과 하부축(115)(lower shaft)을 감싸는 하부재킷(125)(lower jacket)의 사이에 다수개의 볼들(130)이 삽입되어 있고, 그 볼들(130)은 원통형의 볼 슬리브(135)에 의해 지지되는 구조를 가지고 있으며, 조립시 볼들(130) 및 볼 슬리브(135)를 상부재킷(121) 및 하부재킷(125) 사이에 끼우고 프레스로 상부재킷(121)을 가압시키도록 이루어져 있다.

이에 따라, 충돌사고에 의해 운전자의 인체 상부가 조향휠에 충격력을 전달할 경우, 조향축(110)의 상부축(111)과 하부축(115)의 결합을 유지하는 핀(112)이 1차적으로 파괴되어 상,하부축(111)(115)이 수축되면서 충격력을 흡수하고, 조향컬럼(120)의 상부재킷(121)이 하부재킷(125)으로 중첩 이동되고, 이때의 볼 슬리브(135)에 의해 고정된 볼들(130)은 하부재킷(125)의 외주면과 상부재킷(121)의 내주면을 동시에 긁고 지나가면서 소성변형 즉, 좌굴(buckling)을 일으켜 조향컬럼(120)에 작용하는 충격력을 흡수함으로써 운전자가 조향휠에 충돌함에 따른 상해를 줄일 수 있도록 한다.

그러나, 상기와 같은 볼 슬리브식 조향컬럼 충격흡수 구조는 볼들(130)이 결합되는 복잡한 구조의 볼 슬리브(135)를 사용함으로써 조립작업이 번잡해짐은 물론 조립부품수를 증가시키게 되는 문제점이 있다.

더욱이, 볼 슬리브(135) 사이의 볼들(130)에 의한 상부재킷(111) 및 하부재킷(115)의 소성변형을 이용함으로써 볼의 크기 및 볼의 배치에 의해 충격흡수력이 결정되지만, 볼 슬리브(135) 상에서의 볼의 크기 조절 및 볼의 배치의 변경은 매우 번거로워 사실상 충분한 충격흡수력을 기대할 수 없게 됨은 물론 충격흡수력의 변경이 어려운 문제점이 있다.

또한, 차체에 결합된 조향컬럼(120)의 장착구조상 상부재킷(121)이나 하부재킷(125)으로부터 전달되는 충격하중은 축방향의 중심으로 정확히 전달되지 않고 한쪽으로 편중되게 작용하므로, 충돌시 상부재킷(121)과 하부재킷(125)의 연결부위는 볼 슬리브(135) 및 볼들(130)이 끼워진 간격을 통해 도 2에 도시되는 바와 같이 서로 벤딩되어 충분한 좌굴길이를 확보할 수 없도록 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 제1 목적은 조립이 용이함은 물론 조립 부품수를 줄일 수 있도록 하고 충격흡수력을 증대시킬 수 있도록 하는 조향컬럼의 충격흡수 구조를 제공하는 데 있다.

본 고안의 제2 목적은 충돌시 상부재킷과 하부재킷의 벤딩을 방지하여 충분한 좌굴길이를 확보할 수 있도록 하는 조향컬럼의 충격흡수 구조를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래 볼 슬리브식 조향컬럼의 충격흡수 구조를 보인 단면도

도 2는 도 1에 도시된 볼 슬리브식 충격흡수 구조를 구비한 조향컬럼의 충돌시 벤딩상태를 보인 예시도

도 3은 본 고안의 실시예에 따른 조향컬럼의 충격흡수 구조를 보인 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 조향컬럼 21 : 상부재킷

25 : 하부재킷 30 : 주름형 슬리브

40 : 벤딩 방지용 링

상기와 같은 제1 목적을 달성하기 위한 본 고안은 충돌시 상부재킷과 상기 상부재킷의 내부로 끼워지는 하부재킷 간의 좌굴을 이용하여 조향컬럼에 전달되는 충격을 흡수하는 구조에 있어서, 원통형으로 이루어져 축방향을 따라 다단 굴곡진 주름형 슬리브가 상기 상부재킷과 하부재킷 사이에 끼워지고, 상기 주름형 슬리브의 하단이 상기 상부재킷의 하단부 내주면에 부착되며, 상기 주름형 슬리브의 상단이 상기 하부재킷 상단부 외주면에 부착되는 조향컬럼의 충격흡수 구조를 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 제2 목적을 달성하기 위한 본 고안은 상기 주름형 슬리브가 위치되는 상하단부에 상기 상부재킷의 내주면과 접촉하면서 상기 하부재킷의 외주면과 접촉되는 벤딩방지용 링이 끼워지는 조향컬럼의 충격흡수 구조를 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 실시예에 따른 조향컬럼의 충격흡수 구조는 도 3에 도시되는 바와 같이, 조향축(10)의 하부축(15)을 감싸며 하부 브라켓(50)을 통해 차체에 고정된 조향컬럼(20)의 하부재킷(25)의 상단부가 상부축(11)을 감싸는 상부재킷(21)으로 끼워지며, 그 하부재킷(25)의 외주면과 상부재킷(21)의 내주면 사이에는 주름형 슬리브(30)가 끼워진다.

주름형 슬리브(30)는 원통형 금속체로 이루어지며 자바라 등의 주름관 형태로 축방향을 따라 다단 굴곡 형성된다. 또한, 그 주름형 슬리브(30)의 상단은 상부재킷(21)의 하단부 내주면에 용착되며, 하단은 하부재킷(25) 상단부 외주면에 용착된다.

그리고, 주름형 슬리브(30)는 프레스 작업에 의해 상부재킷(21)의 내주면과 하부재킷(25)의 외주면 사이에 억지 끼워 맞춤(tight fit)식으로 압입된 상태를 유지하게 된다. 이때, 주름형 슬리브(30)에 의한 상부재킷(21)과 하부재킷(25)의 조립하중은 주름형 슬리브(30)의 주름부위가 펴질 때 발생되는 인장하중보다 낮도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 주름형 슬리브(30)가 위치되는 상하단부에는 상부재킷(21)의 내주면과 접촉하면서 하부재킷(25)의 외주면과 접촉되는 벤딩방지용 링(40)이 끼워진다. 이 벤딩방지용 링(40)은 상부재킷(21)과 하부재킷(25) 사이의 틈새에서 스페이서(spacer) 역할을 하게 된다.

도면중 미설명 부호 12는 조향축(10)의 상부축(11)과 하부축(15)을 연결하는 플라스틱 핀이고, W는 용접부위이다.

이와 같이 구성되는 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다.

우선 전방 충돌사고시 운전자의 인체 상부가 관성력에 의해 조향휠로 충격력을 전달하게 될 경우, 조향축(10)의 상부축(11)과 하부축(15)의 결합을 유지하는 플라스틱 핀(12)이 1차적으로 파괴되어 상,하부축(11)(15)이 서로 수축되면서 충격력을 흡수하는 동시에, 조향컬럼(20)의 상부재킷(21)의 차체에 고정된 상부 브라켓에서 분리되면서 하부재킷(25)으로 중첩 이동하게 된다. 이때, 주름형 슬리브(30)의 상단은 하부재킷(25)의 상단에 용착된 상태이므로 고정상태를 유지하게 되고, 하단은 상부재킷(21)의 하단에 용착된 상태이므로 상부재킷(21)과 같이 하강하게 된다. 이에 따라, 주름형 슬리브(30)는 주름부위가 상하로 펴지면서 소성변형을 일으켜 조향컬럼(20)의 상부재킷(21)에 작용하는 충격력을 흡수할 수 있게 되고, 이때의 운전자는 조향휠에 충돌함에 따른 부상을 최소화할 수 있게 된다.

따라서, 본 고안은 주름형 슬리브(30)의 인장에 따른 소성변형을 이용하여 조향컬럼(20)의 충격흡수력을 충분히 발휘할 수 있으며, 주름형 슬리브(30)의 두께, 주름수 및 크기, 금속재질에 따른 인장강도 등을 조절하여 충격력 흡수력을 용이하게 변경할 수 있게 되므로 다양한 환경의 조향컬럼(20)에 장착되어 그 충격흡수기능을 적절히 발휘할 수 있게 된다.

더욱이, 본 고안은 주름형 슬리브(30)를 조향컬럼(20)에 끼워 조립하면서 용착시키는 구조로서, 종래 볼 슬리브에 다수개의 볼들을 끼워 조립하는 구조에 비해 조립이 간편화됨은 물론 조립 부품수를 줄일 수 있게 된다.

또한, 본 고안은 충돌시 벤딩하중이 작용하는 상부재킷(21)의 하단부 및 하부재킷(25)의 상단부에 이들의 축 직각방향 유격을 방지하는 벤딩방지용 링(40)을 끼워 둠으로써, 충돌시 편중되게 작용하는 충격하중에 따른 상부재킷(21)과 하부재킷(25)의 벤딩을 억제할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안은 주름형 슬리브를 이용함으로써 기존 볼 슬리브구조에 비해 조립이 용이함은 물론 조립 부품수를 줄일 수 있게 되며, 주름형 슬리브의 구조 등의 단순변경을 통해 충격력 흡수력을 용이하게 변경할 수 있게 되므로 다양한 환경의 조향컬럼에 장착되어 그 충격흡수기능을 적절히 발휘할 수 있게 됨은 물론 충격흡수력을 증대시킬 수 있게 되어 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 고안은 벤딩방지용 링을 이용하여 충돌시 편중되게 작용하는 충격하중에 따른 상부재킷과 하부재킷의 벤딩을 억제할 수 있게 되므로 상부재킷과 하부재킷의 충분한 좌굴길이를 확보할 수 있게 된다.

본 고안은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 실용신안등록청구범위에 의해 나타난 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 충돌시 상부재킷(21)과 상단부가 상기 상부재킷(21)의 내부로 끼워지는 하부재킷(25) 간의 좌굴을 이용하여 조향컬럼(20)에 전달되는 충격을 흡수하는 구조에 있어서,

   원통형으로 이루어져 축방향을 따라 다단 굴곡진 주름형 슬리브(30)가 상기 상부재킷(21)과 하부재킷(25) 사이에 끼워지고, 상기 주름형 슬리브(30)의 하단이 상기 상부재킷(21)의 하단부 내주면에 부착되며, 상기 주름형 슬리브(30)의 상단이 상기 하부재킷(25) 상단부 외주면에 부착되는 것을 특징으로 하는 조향컬럼의 충격흡수 구조.
2. 제1 항에 있어서, 상기 주름형 슬리브(30)는 상기 상부재킷(21)과 하부재킷(25) 사이에 억지 끼워 맞춤식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 조향컬럼의 충격흡수 구조.
3. 제1 항에 있어서, 상기 주름형 슬리브(30)가 위치되는 상하단부에는 상기 상부재킷(21)의 내주면과 접촉하면서 상기 하부재킷(25)의 외주면과 접촉되는 벤딩방지용 링(40)이 끼워지는 것을 특징으로 하는 조향컬럼의 충격흡수 구조.