KR20020081125A - 파손형 브래킷 - Google Patents

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KR20020081125A
KR20020081125A KR1020020020763A KR20020020763A KR20020081125A KR 20020081125 A KR20020081125 A KR 20020081125A KR 1020020020763 A KR1020020020763 A KR 1020020020763A KR 20020020763 A KR20020020763 A KR 20020020763A KR 20020081125 A KR20020081125 A KR 20020081125A
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KR
South Korea
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bracket
shell
resin material
thermoplastic
resin
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KR1020020020763A
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팔머티모씨에이.
코르손크리스토퍼티.
Original Assignee
바이엘 코포레이션
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R19/00—Wheel guards; Radiator guards, e.g. grilles; Obstruction removers; Fittings damping bouncing force in collisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16—Steering columns
    • B62D1/18—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
    • B62D1/19—Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable incorporating energy-absorbing arrangements, e.g. by being yieldable or collapsible
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Abstract

외향으로 연장되는 플랜지들(126, 129)과 각 플랜지(126, 129)의 적어도 일부분 상으로 연장되는 클립(150, 153)과 브래킷 쉘(111)의 외부(117)에 부착된 복수 개의 외부 강화 수지 리브(180)를 갖는 측벽들(120, 123) 및 중심 도관(132)을 갖는 브래킷 쉘(111)을 포함하는 파손형(break-away) 브래킷(102)이 설명되어 있다. 파손형 브래킷의 각 클립/플랜지 조립체는 하나 이상의 전단변형 가능한 핀(177), 예를 들면, 그를 통과하여 연장되는 전단변형 가능한 수지 핀을 갖는다. 외부 리브(180)는 양호하게는 브래킷 쉘(111)의 외부 표면(117) 상에 수지 재료를 성형, 예를 들면, 사출 성형하여 형성된다. 외부 리브(180)는, 양호하게는 브래킷 쉘 내의 구멍 엣지를 삽입시키고 그를 통과하여 연장되는 수지 상에 성형됨으로써 브래킷 쉘(111)에 부착된다. 파손형 브래킷의 중심 도관 내에 마련되는 조향 칼럼 및 본 발명의 파손형 브래킷을 포함하는 조향 칼럼 조립체가 또한 설명되어 있다.

Description

파손형 브래킷 {Break-away Bracket}
본 발명은 파손형 브래킷, 예를 들면, 파손형 조향 칼럼 브래킷에 관한 것이다. 파손형 브래킷은 외향으로 연장되는 플랜지들과 각 플랜지의 적어도 일부분 상으로 연장되는 클립과 브래킷 쉘의 외부에 부착된 복수 개의 외부 강화 수지 리브를 갖는 측벽들 및 중심 도관을 갖는 브래킷 쉘을 포함한다. 파손형 브래킷의 각 클립 및 플랜지 구성은 하나 이상의 전단변형 가능한 핀, 예를 들면, 그를 통하여 연장되는 전단변형 가능한 수지 핀을 갖는다.
파손형 브래킷은 지지 구조물에 고정된 브래킷(및 브래킷 내에 보유되는 구조물)이 어떤 조건 하에서 분리 또는 파손되는 것이 요구되는 경우에 전형적으로 이용된다. 예를 들면, 자동차의 탑승자 격실 내에서, 조향 핸들은 조향 칼럼 내에서 지지되는 조향 축에 부착된다. 조향 칼럼은 전형적으로 브래킷에 의해 크로스카(cross-car) 지지 빔에 부착된다. 자동차가 전방 단부 충돌을 하게 되면, 조향 핸들과의 충격으로 인해 운전자에게 가해지는 상해를 최소화하기 위해서 브래킷과 조향 칼럼이 크로스카 빔으로부터 분리 또는 파손되고 전방으로 이동되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 자동차 산업에서는 연료 효율을 최대화하기 위한 노력의 일환으로 차량의 중량을 최소화하는 것이 바람직하다. 차량의 전체 중량은 그 부품의 중량을 감소시킴으로써 감소될 수 있다. 그러나, 일반적으로 부품의 중량이 감소됨에 따라 부품의 강도 및 강성이 손상되지 않을 것이 요구된다.
예를 들면 사출 성형에 의해 형성된, 일체로 성형된 수지 구조물을 갖는 부품이 금속으로 제조된 동일한 부품에 비해 중량을 감소시킬 수 있음이 알려져 있다. 그러나, 일체로 성형된 수지 부품들은 금속으로 제조된 동일한 부품들과 비교하여 전형적으로 보다 낮은 강도 및 강성을 갖는다.
중량을 감소시킨 파손형 브래킷을 발전시키는 것이 바람직하다. 파손형 브래킷이 감소된 중량 뿐만 아니라 우수한 강도 및 강성을 갖는 것 또한 바람직하다.
미국특허 제5,190,803호는 높은 강도 및 강성을 갖는 경량 구조 부품을 설명하는데, 이 부품은, 예를 들면, 금속으로 제조된 사발 형상의 쉘과, 그리고 쉘의 내부에 위치하는 사출 성형 부착된 수지 강화 리브를 포함한다. 수지 강화 리브는, 구멍 엣지가 삽입되고 수지가 연장되는 쉘 내의 구멍에 의해, 이산된 연결 포인트에서 쉘에 연결되는 것으로 미국특허 제5,190,803에 설명되어 있다.
미국특허 제6,027,088호는 조향 칼럼 지지 브래킷을 설명하는데, 이 브래킷은 측방향 이간된 한 쌍의 사이드 브레이스(brace)와, 사이드 브레이스의 전방 단부를 상호 연결하는 전방 브레이스와, 사이드 브레이스의 전방 및 후방 단부 사이에 위치하는 중간 브레이스를 갖는 성형된 수지 프레임을 포함한다. 미국 특허 제6,027,088호의 조향 칼럼 지지 브래킷은 또한 사이드 브레이스들 사이에, 그리고 사이드 브레이스의 후방 단부와 중간 브레이스 사이에 대각선으로 연장되는 다리들을 갖는 X자형 트러스를 포함한다.
미국특허 제5,979,860호는 조향 칼럼의 한 쪽에 두 개의 캡슐을 갖는 조향칼럼 지지 장치를 설명한다. 미국 특허 제5,979,860호의 캡슐은 몇 개의 수지 리브를 포함하고, 이 리브는 조향 칼럼이 충돌 상황에서 전방으로 붕괴되도록 하는 것으로 설명되어 있다.
미국특허 제5,944,348호는 붕괴 가능한 조향 칼럼 지지 구조물을 설명한다. 미국 특허 제5,944,348호의 조향 칼럼 지지 구조물은, 상당한 크기의 전방 충격이 있을 경우에 조향 칼럼의 스트로크를 허용하도록 조향 칼럼과 마찰 상태로 또는 활주 가능한 상태로 결합하는 (예를 들면, 나일론으로 제조된) 방출 캡슐을 갖는 브래킷을 포함한다.
본 발명에 따르면,
a) 내부 표면, 외부 표면 및 두 개의 측벽을 구비하고, 각 측벽은 측방향 외향으로 연장되는 플랜지를 갖고, 브래킷 쉘의 내부 표면은 중심 도관을 형성하고, 각 플랜지는 복수 개의 구멍 및 개방 단부 슬롯을 갖는 후방 엣지를 구비하는 브래킷 쉘과,
b) 각 플랜지의 적어도 일부분 상으로 연장되고, 각 클립은 상부 판 및 하부 판을 갖고, 상기 상부 판 및 하부 판 각각은 복수 개의 구멍을 갖고, 각 플랜지의 적어도 일부분은 각 클립의 상부 판과 하부 판 사이에 개재되고, 각 클립의 상부 판 및 하부 판의 구멍과 각 플랜지의 개재된 부분의 구멍 중 적어도 몇 개는 정렬되어 함께 각 클립 및 플랜지에 대한 하나 이상의 전단 핀 통로를 형성하고, 각 클립의 상부 판 및 하부 판 각각은 각 플랜지의 상기 개방 단부 슬롯과 정렬되어 함께 각 클립 및 플랜지에 대한 체결공을 형성하는 개구를 갖는 클립과,
c) 하나 이상의 전단변형 가능한 핀, 예를 들면, 상기 각 클립 및 플랜지의 하나 이상의 전단변형 가능한 핀 통로를 통과하여 연장되는 전단변형 가능한 수지 핀과,
d) 하나 이상의 상기 클립의 적어도 일부분 및 상기 브래킷 쉘의 외부 표면의 적어도 일부분과 접하여 그에 고정 부착되는 수지 재료로 된 복수 개의 외부 강화 리브를 포함하는 파손형 브래킷이 제공된다.
본 발명에 따르면, 상기 설명된 바와 같은 파손형 브래킷에 있어서,
상기 브래킷 쉘은 복수 개의 구멍을 갖고,
상기 외부 강화 리브는 상기 각각의 클립 및 상기 브래킷 쉘의 외부 표면 상에 수지 재료를 성형, 예를 들면, 사출 성형함으로써 형성되고, 상기 외부 강화 리브의 수지 재료의 일부분은 상기 브래킷 쉘의 적어도 몇 개의 상기 구멍을 통과하여 연장되고, 상기 브래킷 쉘의 구멍의 엣지는 그를 통해 연장되는 수지 재료 내에 삽입되어, 이에 의하여 상기 외부 강화 리브를 상기 브래킷 쉘의 외부에 고정 부착하고,
상기 외부 강화 리브의 수지 재료의 일부분은 상기 전단변형 가능한 핀 통로를 통과하여 연장되어 그 통로 내에 상기 전단변형 가능한 수지 핀을 형성하고, 상기 전단변형 가능한 핀 통로의 엣지는 그를 통과하여 연장되는 수지 재료 내에 삽입되고, 이에 의하여 상기 전단변형 가능한 수지 핀을 상기 전단변형 가능한 핀 통로 내에 고정시키고 상기 외부 강화 리브를 각각의 클립 및 플랜지에 고정 부착하는 특징이 더 제공된다.
본 발명의 특징은 이러한 개시 내용의 일부를 형성하는 첨부된 청구항에 특히 적시되어 있다. 본 발명의 이러한 특징 및 여타의 특징, 그 이용에 의해 획득되는 특정 목적 및 그 작동 조건은, 본 발명의 양호한 실시예가 예시되고 설명되어 있는 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 보다 충분히 이해될 것이다.
구조의 치수, 요소들의 양을 표현하기 위해 본 명세서 및 청구항에 사용된 이러한 모든 숫자 또는 표현들은, 달리 표시가 없는 한, 모든 예에서 "대략"이라는 용어로 변형된 것으로 이해된다.
도1은 본 발명에 따른 파손형 브래킷의 부분 분해 사시도.
도2는 브래킷의 종축 주위로 180°회전시킨, 도1의 파손형 브래킷의 사시도.
도3은 도1의 파손형 브래킷이 파손되는 경우의 사시도.
도4는 본 발명에 따른 조향 칼럼 조립체의 사시도.
도5는 지지 구조물에 고정된, 도4의 조향 칼럼 조립체의 사시도.
도6은 구멍 엣지를 통해 연장되는 수지 재료 내에 구멍 엣지가 삽입된 것을 도시하는 부분도.
도7은 수지 재료가 실질적으로 내측이 수지로 된(plastic lined) 개구를 형성하고, 수지 삽입된 구멍 엣지를 도시하는 부분도.
도8은 구멍 엣지를 통해 연장되는 수지 재료 내에 삽입된 변형된 구멍 엣지를 도시하는 부분도.
도9는 구멍 엣지를 통해 연장되는 수지 재료 내에 삽입된 변형된 구멍 엣지를 도시하는 부분도.
도1 내지 도9에서, 동일한 도면 부호는 동일한 부품 및 구조적 특징을 나타낸다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
102 : 파손형 브래킷
111 : 브래킷 쉘
114 : 내부 표면
117 : 외부 표면
120, 123 : 측벽
121 : 기부
126, 129 : 플랜지
132 : 중심 도관
135 : 플랜지 내의 구멍
138, 141 : 후방 엣지
144, 147 : 슬롯
150, 153 : 클립
156 : 상부 판
159 : 하부 판
162 : 상부 판 내의 구멍
163 : 하부 판 내의 구멍
166, 172 : 체결공
177 : 전단변형 가능한 수지 핀
180 : 외부 수지 강화 리브
도1 및 도2를 참조하면, 측벽(120, 123) 및 기부(121)를 갖는 브래킷 쉘(111)을 포함하는 파손형 브래킷(102)이 도시되어 있다. 측벽(120, 123)은 양호하게는 서로 실질적으로 대향된다. 브래킷 쉘(111)은 브래킷 쉘 내에 중심 도관(132)을 형성하는 내부 표면(114) 및 외부 표면(117)을 갖는다. 측벽(120, 123) 각각은 측방향 외향으로 연장되는 플랜지(126, 129)를 각각 갖는다. 측방향 외향으로 연장되는 플랜지 각각은 (도1의 부분 분해도에 도시된 바와 같은) 플랜지(126) 내에 구멍(135)으로 도시된 바와 같은 복수 개의 구멍을 갖는다. 각각의 플랜지(126, 129)는 각각의 후방 엣지(138, 141)와 각각의 개방 단부 슬롯(144, 147)을 갖는다. 측방향 외향으로 연장되는 플랜지들(126, 129)은 양호하게는 서로 실질적으로 평행하다.
분리된 클립(150, 153)은 각각의 플랜지(126, 129) 상으로 적어도 부분적으로 연장된다. 각 클립은 클립(150)의 상부 판(156) 및 하부 판(159)으로 도시된 바와 같은 상부 판 및 하부 판을 갖는다. 각 클립의 상부 판 및 하부 판은 그 안에 (도1의 부분 분해도에 도시된 바와 같은) 클립(150)의 하부 판(159) 내의 부분적으로 보이는 구멍(163) 및 상부 판(156) 내의 구멍(162)으로 도시된 바와 같은 복수 개의 구멍을 갖는다. 클립(150)이 플랜지(126) 상을 활주할 때, 플랜지(126)의 일부분은 상부 판(156)과 하부 판(159) 사이에 개재되고, 플랜지(126) 내의 구멍(135)은 상부 판(156) 내의 구멍(162) 및 하부 판(159) 내의 구멍(163)과 정렬된다. 플랜지/클립 조립체의 정렬된 구멍은 전단변형 가능한 핀 통로(도시되지 않음)를 형성하고, 플랜지(129)/클립(153) 조립체의 전단변형 가능한 핀(177)으로 도시된 바와 같은 하나 이상의 전단변형 가능한 핀, 예를 들면, 전단변형 가능한 수지 핀은 그를 통과하여 연장된다.
클립(150)이 플랜지(126) 상을 활주할 때, 상부 판(156) 내의 개구(165) 및 하부판(159) 내의 개구(168)는 플랜지(126)의 개방 단부 슬롯(144)과 정렬되고, 이들 모두는 함께 체결공(166)을 형성한다. 클립(153)/플랜지(129) 조립체와 유사하게, 상부 판(154) 내의 개구(171)와 하부 판(155) 내의 개구(174) 및 플랜지(129)의 개방 단부 슬롯(147)은 함께 체결공(172)을 형성한다. 체결공(166, 172)은 분리된 지지 구조물에 파손형 브래킷을 고정하기 위해 사용되는데, 이는 본 명세서에 보다 상세히 설명될 것이다.
파손형 브래킷(102)은 또한 복수 개의 외부 수지 강화 리브(180)를 포함한다. 외부 수지 강화 리브(180)는, 브래킷 쉘(111)의 외부 표면(117)의 적어도 일부분 및 하나 이상의 클립(150, 153)의 적어도 일부분과 접하고 고정 부착된다. 클립(150, 153)에 대하여, 보다 구체적으로는 외부 강화 리브(180)는 클립(150 및/또는 153)의 하나 이상의 하부 판(159 및/또는 155)과 각각 접하고 고정 부착된다.
본 발명의 파손형 브래킷의 브래킷 쉘 및 클립 각각은 금속, 열경화성 수지, 열가소성 수지 및 이들의 조합으로부터 독립적으로 선택된 재료로 제조될 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 브래킷 쉘, 예를 들면, 브래킷 쉘(111)과 클립, 예를 들면, 클립(150, 153) 각각은 금속으로 제조된다. 브래킷 쉘(111) 및 클립(150, 153)을 각각 독립적으로 제조할 수도 있는 금속은 철 합금, 알루미늄 합금 및 티타늄 합금을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서 및 청구항에 사용되는 "열경화성 수지 재료"라는 용어는 화학적 반응기, 예를 들면, 활성 수소기 및 프리 이소시아네이트기(free isocyanate groups) 사이의 공유 결합 형성으로 인해 생기는 3차원의 교차결합된 네트워크를 갖는 수지 재료를 의미한다. 브래킷 쉘(111) 및 클립(150, 153)을 각각 독립적으로 제조할 수도 있는 열경화성 수지 재료는 숙련공에게 알려진 것들, 예를 들면, 교차결합된 폴리우레탄, 교차결합된 폴리에폭시 및 교차결합된 폴리에스테르를 포함한다. 열경화성 수지 재료 중에서, 교차결합된 폴리우레탄이 양호하다. 쉘(111) 및 클립(150, 153) 각각은 당해 기술 분야에 인지된 반응 사출 성형 공정에 의해 독립적으로 제조될 수도 있다. 반응 사출 성형은 전형적으로, 숙련공에게 알려진 바와 같이, 활성 수소 기능 성분(예를 들면, 폴리올 및/또는 폴리아민)과 이소시아네이트 기능 성분(예를 들면, 톨루엔 다이이소시아네이트와 같은 다이이소시아네이트, 및/또는 톨루엔 다이이소시아네이트와 같은 다이이소시아네이트의 이량체 및 삼량체)을 몰드 내로 따로 그리고 양호하게는 동시에 사출시키는 것을 포함한다. 충전된 몰드는 사출된 성분의 완전한 반응을 보장 및/또는 재촉하기 위해 선택적으로 가열될 수도 있다. 사출된 성분이 완전히 반응되었을 때, 몰드는 개방되고 성형된 물품(예를 들면, 브래킷 쉘(111), 또는 클립(150, 153))이 제거된다.
본 명세서 및 청구항에 사용되는 "열가소성 수지 재료"라는 용어는 연화점 또는 융화점을 갖는 수지 재료를 의미하고, 실질적으로 화학적 반응기, 예를 들면 활성 수소기 및 프리 이소시아네이트기 사이의 공유 결합 형성으로 인해 생기는 3차원의 교차결합된 네트워트를 갖지 않는다. 브래킷 쉘(111) 및 클립(150, 153)을 각각 독립적으로 제조할 수도 있는 열가소성 재료의 예는 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레아, 열가소성 폴리이미드, 열가소성 폴리아미드, 열가소성 폴리아미드이미드, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 폴리카보네이트, 열가소성 폴리설포운, 열가소성 폴리케톤, 열가소성 폴리프로필렌, 열가소성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 및 이들 중 하나 이상을 함유하는 열가소성 조성물 또는 혼합물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 브래킷 쉘(111) 및 클립(150, 153)을 각각 독립적으로 제조할 수 있는 열가소성 재료 중에서, 열가소성 폴리아미드가 양호하다. 브래킷 쉘(111) 및 클립(150, 153) 각각은 당해 기술 분야에 인지된 사출 성형 공정에 의해 열가소성 재료로부터 독립적으로 제조될 수도 있는데, 이 공정에서는 열가소성 재료의 용융 스트림, 예를 들면, 용융된 열가소성 폴리아미드가 몰드, 예를 들면, 선택적으로 가열된 몰드 내로 사출된다. 충전된 몰드를 냉각시켰을 때, 성형된 물품(예를 들면, 브래킷 쉘(111) 또는 클립(150, 153))이 제거된다. 브래킷 쉘(111) 및 클립(150, 153)을 각각 독립적으로 제조할 수 있는 양호한 열가소성 재료는 열가소성 폴리아미드, 예를 들면, 상업적으로 이용 가능한 바이엘 사(社)의 듀레탄(DURETHAN) 열가소성 폴리아미드이다.
브래킷 쉘(111) 및 클립(150, 153)을 각각 독립적으로 제조할 수도 있는 열경화성 수지 재료 및/또는 열가소성 수지 재료는, 유리 섬유, 탄소 섬유, 보론 섬유, 금속 섬유 및 이들의 혼합물로부터 선택된 재료에 의해 선택적으로 강화될 수도 있다. 강화 섬유, 특히 유리 섬유는, 숙련공에게 알려진 바와 같이 이들이 결합되어 있는 수지에 대한 혼화성 및/또는 접착성을 향상시키기 위해 이들 표면 상에 사이징(sizing)을 가질 수도 있다. 유리 섬유는 본 발명에서 양호한 강화 재료이다. 사용된다면, 강화 재료, 예를 들면, 유리 섬유는 전형적으로 브래킷 쉘(111) 및/또는 클립(150, 153)의 열가소성 수지 재료 및/또는 열경화성 수지 재료 내에 어떤 강화량으로, 예를 들면, 각각의 수지 성분의 총중량을 기초로 하여 5%의 중량 퍼센트 내지 60%의 중량 퍼센트의 양으로 존재한다.
본 발명의 파손형 브래킷의 전단변형 가능한 핀을 제조하는 재료는, 예를 들면, 수지 재료(예를 들면, 열경화성 수지 재료 및/또는 열가소성 수지 재료), 금속(예를 들면, 무르게 된 금속), 실리카 기재 유리, 세라믹 재료 및 이들의 조합으로부터 선택될 수도 있다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 파손형 브래킷의 전단변형 가능한 핀은 전단변형 가능한 수지 핀, 예를 들면, 전단변형 가능한 열가소성 수지 핀이다.
파손형 브래킷(102)의 전단변형 가능한 핀(177) 및 외부 강화 리브(180)의 수지 재료는 열경화성 수지 재료, 열가소성 수지 재료 및 이들의 조합으로부터 독립적으로 선택될 수도 있다. 외부 강화 리브(180) 및 전단변형 가능한 수지 핀(177) 각각을 독립적으로 제조할 수도 있는 열경화성 수지 재료는 본 명세서에서 앞서 설명된 것들, 예를 들면, 교차연결된 폴리우레탄을 포함한다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 전단변형 가능한 수지 핀(177) 및 외부 강화 리브(180)의 수지는 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레아, 열가소성 폴리이미드, 열가소성 폴리아미드, 열가소성 폴리아미드이미드, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 폴리카보네이트, 열가소성 폴리설포운, 열가소성 폴리케톤, 열가소성 폴리프로필렌, 열가소성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 및 이들 중 하나 이상을 함유하는 열가소성 조성물 또는 혼합물로부터 독립적으로 선택된다. 외부 강화 리브(180) 및 전단변형 가능한 수지 핀(177) 각각을 독립적으로 제조할 수도 있는 양호한 열가소성 재료는 열가소성 폴리아미드, 예를 들면, 상업적으로 이용 가능한 바이엘 사(社)의 듀레탄(DURETHAN) 열가소성 폴리아미드이다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 외부 강화 리브(180) 및 전단변형 가능한 수지 핀(177)은 동일한 열가소성 재료, 예를 들면, 동일한 열가소성 폴리아미드로부터 제조된다.
파손형 브래킷(102)의 전단변형 가능한 수지 핀(177) 및 외부 수지 강화 리브(180)는 유리 섬유, 탄소 섬유, 보론 섬유, 금속 섬유 및 이들의 혼합물에 의해 선택적으로 강화될 수도 있다. 본 명세서에서 앞서 설명된 바와 같이, 강화 섬유는 전단변형 가능한 수지 핀 및/또는 강화 리브의 수지 재료 내로 결합되기 전에표면처리, 예를 들면, 사이징을 갖도록 될 수도 있다. 본 발명의 전단변형 가능한 수지 핀 및/또는 외부 강화 리브에 사용되기에 양호한 강화 재료는 유리 섬유이다. 사용된다면, 강화 재료, 예를 들면, 유리 섬유는 전형적으로 외부 강화 리브(180) 및/또는 전단변형 가능한 수지 핀(177)의 열가소성 수지 재료 및/또는 열경화성 수지 재료 내에 어떤 강화량으로, 예를 들면, 각각의 수지 성분의 총중량을 기초로 하여 5%의 중량 퍼센트 내지 60%의 중량 퍼센트의 양으로 존재한다.
브래킷 쉘(111)의 수지 재료, 외부 강화 리브(180), 클립(150, 153) 및 전단변형 가능한 수지 핀(177) 각각은 강화 재료에 추가하여 또는 강화 재료 이외의 다른 어떤 기능 첨가제를 하나 이상 더 함유한다. 브래킷 쉘, 외부 강화 리브, 클립 및 파손형 브래킷의 전단변형 가능한 수지 핀의 수지 재료 내에 존재할 수도 있는 첨가제는 산화 방지제, 착색제, 예를 들면, 안료 및/또는 염료, 몰드 방출제, 충전제, 예를 들면, 탄화 칼슘, 자외선 흡수제, 화염 억제제 및 이들의 혼합을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 첨가제는 브래킷 쉘, 외부 강화 리브, 클립 및 전단변형 가능한 수지 핀의 수지 재료 내에 기능적으로 충분한 양으로, 예를 들면, 각각의 수지 성분의 총중량을 기초로 하여 0.1%의 중량 퍼센트 내지 10%의 중량 퍼센트의 독립적인 양으로 존재할 수도 있다.
파손형 브래킷의 외부 강화 리브는, 본 명세서에 앞서 설명된 바와 같이 당해 기술 분야에 인지된 공정인 반응 사출 성형(열경화성 수지 재료의 경우에) 및 사출 성형(열가소성 재료의 경우에)에 의해 준비된다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 외부 강화 리브(180)는 브래킷 쉘(111) 및 클립(150, 153)의 외부 표면 상에연속적인 일체의 구조물을 형성한다. 연속적인 일체의 구조물을 갖는 외부 강화 리브(180)는 전형적으로 단일한 몰드 내에서 형성된다. 외부 강화 리브(180)는 연속적인 일체의 구조물 내로 성형될 수도 있고, 그리고 나서 브래킷 쉘(111)의 외부 표면(117) 및 클립(150 및/또는 153)의 외부 표면에 부착된다. 다르게는, 외부 강화 리브(180)는, 본 명세서에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 브래킷 쉘(111)의 외부 표면(117) 및 클립(150 및/또는 153) 상에 직접 수지 재료를 사출 성형하여 연속적인 일체의 구조물로 형성될 수도 있다.
전단변형 가능한 핀(177)은 외부 강화 리브(180)와 별개로 제조, 예를 들면, 성형되어 클립/플랜지 조립체의 전단변형 가능한 핀 통로 내로 삽입될 수도 있다. 전단변형 가능한 핀은 예를 들면, 접착제에 의해 전단변형 가능한 핀 통로 내에 보유될 수도 있다. 또는 다르게는, 전단변형 가능한 핀의 적어도 일부분에 나사산을 형성하여 핀이 전단변형 가능한 핀 통로에 단단히 나사결합 되도록 할 수도 있다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 전단변형 가능한 핀은 전단변형 가능한 수지 핀이고, 이는 클립과 접하는 외부 강화 리브와 연속되어 있다. 외부 강화 리브와 연속될 때, 전단변형 가능한 수지 핀은 전형적으로 외부 강화 리브의 몰드 형성과 동시에 형성되고, 또한 선택적으로 외부 리브를 클립/플랜지 조립체에 고정 부착하거나 또는 고정시킬 수도 있다.
외부 강화 리브(180)는 체결구, 접착제, 스냅 연결부 및 이들의 조합으로부터 선택된 부착 수단에 의해 브래킷 쉘(111) 및 하나 이상의 클립(150, 153)/플랜지(126, 129) 조립체에 고정 부착될 수도 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 체결구의 예는 나사, 예를 들면, 시트 금속 나사, 너트 및 볼트, 그리고 금속 리벳을 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 사용될 수 있는 접착제는 숙련공에게 알려진 것들, 예를 들면, 에폭시 레진 기재 접착제를 포함한다. 스냅 연결부는 전형적으로 브래킷 쉘(111)(도시되지 않음) 내의 짝이 되는 가요성 구멍을 통해, 외부 강화 리브(180)로부터 연장되는 원통형 연장부의 확대된 둥근 헤드(도시되지 않음)를 밀어 넣음으로써 형성된다. 원통형 연장부의 둥근 헤드는 짝이 되는 구멍의 직경보다 더 큰 직경을 갖고, 연장부의 원통형 축은 전형적으로 구멍의 직경과 동일한 직경을 갖는다. 짝이 되는 구멍을 통해 연장부의 확대된 둥근 헤드를 밀어 넣었을 때, 구멍은 연장부의 축 주위를 다시 폐쇄하여, 브래킷 쉘(111)에 외부 강화 리브(180)를 고정 부착한다.
본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 파손형 브래킷의 브래킷 쉘은 엣지를 갖는 복수 개의 구멍을 갖는다. 외부 강화 리브(180)는 양호하게는 브래킷 쉘(111)의 외부 표면(117) 상에 수지 재료를 성형, 예를 들면, 사출 성형하여 형성되고, 외부 강화 리브(180)의 수지 재료의 일부분은 브래킷 쉘(111)의 적어도 몇 개의 구멍을 통과하여 연장된다(도1의 부착 헤드(183)에 의해 도시되는 바와 같다). 구멍의 엣지는 그를 통과하여 연장되는 수지 재료 내에 삽입되고, 이에 의하여 외부 강화 리브(180)를 브래킷 쉘(111)에 고정 부착한다.
브래킷 쉘(111) 내의 구멍을 통과하여 수지가 사출된 통로에 의해 형성된 부착 포인트 또는 요소들의 부분이 도6 내지 도9에 도시되어 있다. 도6의 부착 요소(3)는 브래킷 쉘(111)의 측벽(120)의 외부 표면(117)과 접하는 외부 강화리브(180)를 포함한다. 외부 리브(180)의 접하는 수지 재료의 일부분은 측벽(120)의 구멍(80)을 통과하여 연장되고, 부착 헤드(183)와 연속되고, 그를 통과하여 연장되는 수지 재료 내에 구멍(80)의 엣지 부분(83)을 삽입시킨다. 측벽(120)의 구멍(80)은 어떤 요구되는 구조, 예를 들면, 둥근형, 직사각형, 타원형 또는 슬롯형 구조를 갖는다.
브래킷 쉘, 플랜지 및/또는 클립 내의 적어도 몇 개의 구멍, 그리고 선택적으로 파손형 브래킷의 전단변형 가능한 핀 통로의 적어도 몇 개의 구멍은 변형된 엣지 부분을 가질 수도 있고, 본 발명의 실시예에서, 이 엣지 부분은 그를 통과하여 연장되는 수지 재료 내에 삽입된다. 구멍의 변형된 엣지 부분은 구멍을 형성하는 동안 또는 형성한 후에 형성될 수도 있다. 예를 들면, 브래킷 쉘이 수지 재료로 제조될 때, 구멍의 변형된 엣지는 브래킷 쉘을 성형하는 동안 형성될 수도 있다. 브래킷 쉘이 금속으로 제조될 때, 구멍의 변형된 엣지는 숙련공에게 알려져 있는 금속 펀치와 같은 금속 제조 기술에 의해 형성되는 것이 전형적이다.
도8을 참조하면, 부착 요소(4)는 브래킷 쉘(111)의 측벽(120)의 외부 표면(117)과 접하는 외부 강화 리브(180)의 일부분을 포함한다. 외부 강화 리브(180)의 수지 재료의 일부분은 측벽(120)의 구멍(89)을 통과하여 연장되고 (도1 내지 도5에는 도시되어 있지 않고, 측벽(120)의 외부 표면(117)과 실질적으로 동일 평면 상에 있는) 부착 헤드(77)와 연속된다. 구멍(89)은 변형된 엣지 부분(86)을 갖고, 이 엣지는 구멍을 통과하여 연장되는 수지 재료 내에 삽입된다. 구멍(89)의 변형된 엣지 부분(86)은 브래킷 쉘의 외부 쪽으로 지향되어 있다. 구멍(89)와 같은 변형된 엣지 부분을 갖는 구멍은 어떤 요구되는 구조, 예를 들면, 둥근형, 정사각형, 직사각형, 타원형 또는 슬롯형 구조를 가질 수도 있다.
도9의 부착 요소(5)는 브래킷 쉘(111)의 측벽(120)의 외부 표면(117)과 접하는 외부 강화 리브(180)의 일부분을 포함한다. 외부 강화 리브(180)의 수지 재료의 일부분은 측벽(120)의 구멍(78)을 통과하여 연장되고, 부착 헤드(183)와 연속된다. 구멍(78)은 변형된 엣지 부분(87)을 갖고, 이 엣지 부분은 그를 통과하여 연장되는 수지 재료 내에 삽입된다. 구멍(78)의 변형된 엣지 부분(87)은 브래킷 쉘(111)의 중심 도관(132) 쪽으로 내향 지향되어 있다.
본 발명의 실시예에서, 구멍을 통과하여 연장되고 구멍의 엣지를 삽입시키는 수지 재료는 또한 파손형 브래킷의 브래킷 쉘 내에 실질적으로 내측이 수지로 된 개구를 형성한다. 내측이 수지로 된 개구는 어떤 요구되는 형상, 예를 들면, 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형 또는 슬롯형으로 될 수도 있다. 도7을 참조하면, 부착 요소(6)는 브래킷 쉘(111) 내의 원래 개구(58)를 통과하여 연장되는 외부 강화 리브(180)를 포함하고 개방된 부착 헤드(62)와 연속된다. 원래의 개구(58)는 구멍을 통과하여 연장되는 수지 재료 내에 삽입되는 엣지 부분(86)을 갖는다. 원래의 개구(58)를 통과하여 연장되는 수지 재료는 내측이 수지로 된 개구(59)를 형성한다. 도1 내지 도5의 파손형 브래킷(102)에는 내측이 수지로 된 개구가 도시되어 있지 않다.
파손형 브래킷의 브래킷 쉘의 외부 표면 및 클립 상에 열경화성 수지 재료를 반응 사출하거나 또는 열가소성 수지 재료를 사출하는 공정은 브래킷 쉘과 클립을외부 강화 리브가 형성되는 몰드의 일부분으로 이용하는 것을 포함한다. 브래킷 쉘 및 클립의 내부 및/또는 외부 표면 상에 성형된 수지 재료는 본 명세서 및 청구항에서 "수지 재료로 성형된" 및 이와 유사한 용어로 언급된다.
도1 및 도2를 참조하면, 클립(150, 153)은 플랜지(126, 129) 상을 활주하여 플랜지 및 클립 내의 구멍이 정렬되어 전단변형 가능한 핀 통로 및 체결공(166, 172)을 형성한다. 플랜지(126, 129) 상에 정렬되도록 위치설정되는 클립(150, 153)과 브래킷 쉘(111)은 제1 몰드 부분(도시되지 않음) 내로 삽입되는 것이 전형적이다. 브래킷 쉘(111)의 외부 표면(117), 클립 표면 및 제1 몰드 부분의 내부 표면은 함께 외부 강화 리브(180) 및 전단변형 가능한 수지 핀(177)을 형성하기 위해 수지 재료, 예를 들면, 용융 열가소성 수지 재료가 사출되는 연속된 공동을 형성한다. 선택적으로, 제2 몰드 부분(도시되지 않음)은 부착 헤드(183)를 형성하기 위해 브래킷 쉘(111) 내의 구멍 상에 그리고 내부 표면(114)과 접하는 관계로 놓여질 수도 있다. 또한 선택적으로, 제3 몰드 부분(도시되지 않음)은 클립의 상부판을 지나서 선택적으로 연장될 수도 있는 전단변형 가능한 수지 핀(177)의 그러한 부분을 형성하기 위해 전단변형 가능한 핀 통로 상에, 예를 들면, 클립(153)의 상부 판(154) 상에 놓여질 수도 있다.
수지 재료의 사출 성형에 의해 브래킷 쉘의 외부 표면 및 클립 상에 외부 리브와 전단변형 가능한 수지 핀을 동시에 형성하는 것은 외부 리브와 연속된 전단변형 가능한 수지 핀을 만드는 양호한 방법이다. 전단변형 가능한 수지 핀은 외부 수지 리브와 연속된 수지 연장부로부터 그리고/또는 클립/플랜지 조립체의 전단변형 가능한 핀 통로를 통해 외부 리브로부터 바로 연장될 수도 있다. 도2를 참조하면, 클립(153)/플랜지(129) 조립체의 여섯 개의 전단변형 가능한 수지 핀(177) 중 다섯 개가, 외부 강화 리브(180)와 연속된 수지 연장부(203, 205)로부터 연장된다. 클립(153)/플랜지(129) 조립체의 여섯 개의 전단변형 가능한 수지 핀(177) 중 한 개가 외부 강화 리브(180)(도시되지 않음)로부터 바로 연장된다. 본 명세서에 앞서 설명된 바와 같이, 외부 리브와 연속될 때, 전단변형 가능한 수지 핀은 또한 외부 리브가 클립에, 보다 구체적으로는 클립/플랜지 조립체에 고정 부착되거나 또는 고정되도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 파손형 브래킷의 브래킷 쉘의 내부 및/또는 외부 표면의 적어도 일부분은 수지 재료, 예를 들면, 열경화성 수지 재료 및/또는 열가소성 수지 재료, 양호하게는 열가소성 수지 폴리아미드와 같은 열가소성 수지 재료 로 성형된 층으로 덮여진다. 수지 재료로 성형된 덮개는, 예를 들면, 브래킷 쉘이 금속으로 제조되는 경우에 브래킷 쉘을 부식으로부터 보호하기 위한 것일 수 있다.
브래킷 쉘 및 클립 내의 구멍을 통과하여 연장되는 수지로 성형됨으로써 외부 강화 리브가 파손형 브래킷의 브래킷 쉘 및 클립에 고정 부착될 때, 추가적인 부착 수단이 선택적으로 이용될 수도 있다. 이러한 추가적 선택적 부착 수단은 (본 명세서에 앞서 설명된 바와 같이) 체결구, 접착제, 스냅 연결부 및 이들의 조합으로부터 선택될 수도 있다.
본 발명에 따른 브래킷의 파손 작용은 도3을 참조하여 설명될 수 있다. 파손은 전형적으로 파손형 브래킷이 장착된 구조물 또는 차량의 갑작스런 또는 거의순간적인 감속, 예를 들면, 자동차의 전방 단부 충돌과 같은 충돌에서 발생하게 되는 감속에 기인한다. 파손에서, 클립(150, 153)은 체결구, 예를 들면, 절결선(188, 191)으로 도시되는 바와 같이 클립 개구(168, 165, 174 및 171)를 관통하는 볼트에 의해 원래의 위치에 보유된다. 전단변형 가능한 핀(도3에 도시되지 않음)은 전단변형되고, 브래킷 쉘(111)은 도관(132) 내에 보유되는 임의의 구조물(예를 들면, 조향 칼럼) 및 외부 리브(180)를 따라 화살표(185)로 도시된 바와 같이, 운동 방향의 전방으로 계속 이동한다.
본 발명에 따르면,
a) 본 명세서에 앞서 설명된 바와 같은 본 발명의 파손형 브래킷과,
b) 조향 칼럼을 관통하는 회전 가능한 조향 축을 회전할 수 있게 지지하고, 일부분이 파손형 브래킷의 중심 도관 내에 위치되어 파손형 브래킷에 부착되는 조향 칼럼을 포함하며,
파손형 브래킷은 브래킷의 각각의 체결공을 관통하는 체결구에 의해 지지 구조물에 부착되고, 지지 구조물은 파손형 브래킷 및 조향 칼럼과 별개로 되어 있는 조향 칼럼 조립체가 제공된다.
도4 및 도5를 참조하면, 조향 칼럼 조립체(104)가 도시되는데, 이는 파손형 브래킷(102) 및 조향 칼럼(106)을 포함한다. 조향 칼럼(106)은 기술 분야에 인지된 부착 수단, 예를 들면, 하나 이상의 볼트(도시되지 않음)에 의해 파손형 브래킷(102)의 도관(132) 내에 부착 및 보유될 수도 있다. 조향 칼럼 조립체(104)는 파손형 브래킷(102)의 체결공(166, 172)을 관통하는 볼트(197, 200)에 의해 크로스카 빔(194)에 부착된다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 조향 칼럼 조립체의 조향 칼럼은 중공 내부를 형성하는 내부 표면을 갖는 신장된 쉘과, 신장된 쉘의 중공 내부 내에 위치되는 수지 재료로 된 복수 개의 내부 강화 리브를 포함한다. 내부 강화 리브의 적어도 일부분은 신장된 쉘의 내부 표면과 접하는 관계에 있고, 내부 강화 리브는 회전 가능한 조향 축을 수용하여 회전할 수 있게 지지하기 위해 신장된 쉘을 통해 종방향 통로를 형성한다. 내부 강화 리브는 신장된 쉘에 고정 부착된다. 신장된 쉘에 고정 부착되면서, 내부 강화 리브는 신장된 쉘과 연속되지 않는다(즉, 조향 칼럼의 신장된 쉘과 내부 강화 리브는 별개의 구조이다).
도4 및 도5를 참조하면, 조향 칼럼(106)은 실질적으로 대향된 측벽(26, 27) 및 기재(28)를 갖는 신장된 쉘(11)을 포함한다. 신장된 쉘(11)은 중공 내부(17)를 형성하는 내부 표면(14)을 갖는다. 보다 구체적으로 설명하면, 중공 내부(17)를 형성하는 것은 기재(28) 및 측벽(26, 27)의 내부 표면이다. 복수 개의 강화 리브(20)는 신장된 쉘(11)의 중공 내부(17) 내에 위치된다. 내부 강화 리브(20)의 일부분(23)은 신장된 쉘(11)의 내부 표면(14)과 접한다(즉, 내부 강화 리브(20)는 쉘(11)과 연속되어 있지 않다). 내부 강화 리브(20)는 신장된 쉘(11)의 내부(17)를 통과하는 종방향 축(44)을 갖는 종방향 통로(41)를 형성한다.
조향 칼럼(106)은 또한 그 안에 개구(66)를 갖는 제1 수지 강화 단부 판(65) 및 그 안에 개구(67)를 갖는 제2 수지 강화 단부 판(68)을 포함한다. 개구(66, 67)는 실질상 축방향으로 정렬되어 있고 또한 종방향 통로(41)를 형성하기 위한 것이다. 단부 판(65, 68)은 실질적으로 서로 대향되어 있고, 각각의 적어도 일부분은 신장된 쉘(11)의 내부 표면(14)과 접한다.
회전 가능한 축(47)은 종방향 통로(41) 내에 수용된다. 축(47)은 내부 강화 리브(20), 부싱(bushing), 예를 들면, 수지 부싱(도시되지 않음) 및 구름 베어링 수단 중 적어도 어느 하나에 의해 종방향 통로(41) 내에 회전 가능하게 지지될 수도 있다. 제1 단부 판(65)의 개구(66)는 그 안에, 축(47)을 회전 가능하게 지지하는 구름 베어링 수단(74)을 갖는다. 조향 칼럼(106)은 추가적인 구름 베어링 수단(74)을, 예를 들면, 제2 단부 판(68)의 개구(67) 및 종방향 통로(41) 내에 포함할 수도 있다. 본 발명에 이용될 수도 있는 구름 베어링 수단은 숙련공에게 알려진 것들을 포함하고, 전형적으로 축(47)과 회전 가능하게 결합하는 금속 볼 베어링(도시되지 않음) 및 하우징, 예를 들면, 수지 하우징을 포함한다.
조향 칼럼(106)의 신장된 쉘(11)은 금속, 열경화성 수지 재료, 열가소성 수지 재료 및 이들의 조합으로부터 제조될 수도 있다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 신장된 쉘(11)은 금속으로 제조된다. 신장된 쉘(11)을 제조할 수도 있는 금속은 철 합금, 알루미늄 합금 및 티타늄 합금을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 신장된 쉘(11)을 제조할 수도 있는 열경화성 수지 및 열가소성 수지 재료는 앞서 본 명세서에 설명되고 인용된 것들을 포함한다.
조향 칼럼(106)의 내부 강화 리브(20)의 수지 재료는 열경화성 수지 재료, 열가소성 수지 재료 및 이들의 조합으로부터 선택될 수도 있다. 내부 강화 리브(20)를 제조할 수도 있는 열경화성 수지 및 열가소성 수지 재료는 앞서 본 명세서에 설명되고 인용된 것들을 포함한다. 양호하게는, 내부 강화 리브(20)는 열가소성 수지 재료, 예를 들면, 열가소성 수지 폴리아미드로 제조된다.
조향 칼럼(106)의 신장된 쉘(11) 및 내부 수지 강화 리브(20)의 수지는 유리 섬유, 탄소 섬유, 보론 섬유, 금속 섬유 및 이들의 조합으로부터 선택된 재료에 의해 선택적으로 강화될 수도 있다. 조향 칼럼의 내부 강화 리브에 이용하기 위한 양호한 강화 재료는 유리 섬유이다. 사용된다면, 강화 재료, 예를 들면, 유리 섬유는 전형적으로 연장된 쉘(11) 및/또는 내부 리브(20)의 열가소성 수지 재료 및/또는 열경화성 수지 재료 내에 어떤 강화량으로, 예를 들면, 각각의 수지 성분의 총중량을 기초로 하여 5%의 중량 퍼센트 내지 60%의 중량 퍼센트의 양으로 존재한다.
쉘(11)의 수지 재료, 내부 강화 리브(20) 각각은 독립적으로 강화 재료에 추가하여 또는 강화 재료 이외의 다른 어떤 기능 첨가제를 하나 이상 더 함유한다. 조향 칼럼의 내부 강화 리브 및/또는 신장된 쉘의 수지 재료 내에 존재할 수도 있는 첨가제는 산화 방지제, 착색제, 예를 들면, 안료 및/또는 염료, 몰드 방출제, 충전제, 예를 들면, 탄화 칼슘, 자외선 흡수제, 화염 억제제 및 이들의 혼합을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 첨가제는 내부 강화 리브 및/또는 신장된 쉘의 수지 재료 내에 기능적으로 충분한 양으로, 예를 들면, 각각의 수지 성분의 총중량을 기초로 하여 0.1%의 중량 퍼센트 내지 10%의 중량 퍼센트의 독립적인 양으로 존재할 수도 있다.
조향 칼럼의 내부 강화 리브는, 본 명세서에 앞서 설명된 바와 같이 당해 기술 분야에 인지된 공정인 반응 사출 성형(열경화성 수지 재료의 경우에) 및 사출 성형(열가소성 재료의 경우에)에 의해 준비된다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 내부 강화 리브(20)는 신장된 쉘(11)의 중공 내부(17) 내에 연속된 일체의 구조물을 형성한다. 연속된 일체의 구조물을 갖는 내부 강화 리브(20)는 전형적으로 단일한 몰드 내에서 형성된다. 내부 강화 리브(20)는 연속된 일체의 구조물 내로 성형될 수도 있고, 그리고 나서 중공 내부(17) 내로 삽입되고 신장된 쉘(11)에 부착된다. 다르게는, 그리고 양호하게는 내부 강화 리브(20)가, 앞서 본 명세서에 설명되는 바와 같은 수지 상에 사출 성형하는 공정에 따라, 신장된 쉘(11)의 내부 표면(14) 상에 직접 수지 재료를 사출 성형하여 연속된 일체의 구조물로 형성될 수도 있다. 본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 제1 강화 단부 판(65) 및 제2 강화 단부 판(68)과 내부 강화 리브(20)는 함께 쉘(11)의 중공 내부(17) 내에 연속된 일체의 구조물을 형성한다.
내부 강화 리브(20)는 체결구, 접착제, 스냅 연결부 및 이들의 조합으로부터 선택된 부착 수단에 의해 신장된 쉘(11)에 고정 부착될 수도 있다. 체결구, 접착제 및 스냅 연결부의 예는 앞서 본 명세서에 설명된 것들을 포함한다.
본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 조향 칼럼(106)의 신장된 쉘(11)은 엣지를 갖는 복수 개의 구멍을 갖는다. 내부 강화 리브(20)는 양호하게는 신장된 쉘(11)의 내부 표면(14) 상에 수지 재료를 성형, 예를 들면, 사출 성형하여 형성되고, 내부 강화 리브(20)의 수지 재료의 일부분은 신장된 쉘(11)의 적어도 몇 개의 구멍을 통해 연장된다(도4 및 도5의 부착 헤드(53)에 의해 표현되는 바와 같다).구멍 엣지는 구멍을 통과하여 연장되는 수지 재료 내에 삽입되고, 이에 의하여 내부 강화 리브(20)를 신장된 쉘(111)에 고정 부착한다.
조향 칼럼(106)의 수지 삽입된 구멍 엣지는 앞서 본 명세서에 인용된 바와 같이, 파손형 브래킷(102)의 수지 삽입된 구멍 엣지와 유사한 방식으로 설명될 수 있다. 예를 들면, 도6, 도8 및 도9와 같다. 브래킷 쉘(111)의 외부(117) 상에 수지 재료를 사출 성형하기 보다는 오히려, 수지 재료가 신장된 쉘(11)의 내부 표면(14) 상에 사출되고, 이는 신장된 쉘(11) 내의 구멍을 통해 내부 리브(20)로부터 신장된 쉘(11)의 외부 상의 부착 헤드(53)까지 연장된다.
본 발명의 실시예에서, 구멍을 통과하여 연장되고 신장된 쉘(11)의 구멍 엣지를 삽입시키는 수지 재료(211)는 또한, 조향 칼럼(106)의 신장된 쉘(11) 내에 실질적으로 내측이 수지로 된 개구(208)를 형성한다(도5 참조). 조향 칼럼(106)의 내측이 수지로 된 개구(208)는, 예를 들면, 앞서 본 명세서에서 도7를 참조하여 설명된 바와 같이 파손형 브래킷의 수지로 된 내면을 갖는 개구의 설명과 유사하게 설명될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 조향 칼럼(106)의 신장된 쉘(11)의 외부 표면의 일부분은 내부 강화 리브(20)와 연속된 수지로 성형된 외부에 의해 덮이고, 또한 내부 리브를 (신장된 쉘 내의 구멍을 통과하여 연장되는 수지 재료로 성형된 부분 뿐만 아니라) 신장된 쉘에 고정 부착한다. 또한 도4 및 도5를 참조하면, 신장된 쉘(11)의 측벽(26, 27) 각각은 측방향 외향으로 연장되는 플랜지(32, 39)를 각각 갖는다. 수지 재료는 각각의 플랜지(29, 32) 상으로 그리고 주위로연장된다(도4 및 도5에서 부착 요소(35, 36)에 의해 도시되는 바와 같다). 부착 요소(35, 36)의 수지 재료는 내부 강화 리브(20) 및 단부 판(35, 36)과 연속되고, 또한 강화 단부 판(65, 68)을 따라 내부 강화 리브(20)를 신장된 쉘(11)에 고정 부착하기 위한 것이다. 또한 도5를 참조하면, 부착 요소(35, 36)는 플랜지(29) 주위를 둘러 싸고, 인접한 족부(12, 15)에 의해서 측벽(27)의 외부와 각각 접한다.
내부 강화 리브가 신장된 쉘 내의 구멍을 통과하여 연장되는 수지로 성형됨으로써 조향 칼럼의 신장된 쉘에 고정 부착될 때, 추가적인 부착 수단이 선택적으로 이용될 수도 있다. 이러한 추가적 선택적 부착 수단은 체결구, 접착제, 스냅 연결부 및 이들의 조합으로부터 선택될 수도 있다(앞서 본 명세서에 설명된 바와 같다).
조향 칼럼의 적어도 일부분은 선택적으로 비가역적인 종방향 붕괴가 가능하다. 이는 조향 칼럼이 자동차에 이용될 때 특히 바람직하다. 자동차가 전방 단부 충돌을 하는 경우에, 조향 핸들과 운전자 간의 충격을 최소화하기 위해서는 조향 칼럼이 그 종축을 따라 비가역적으로 전향 붕괴되는 것이 양호하다. 조향 칼럼의 붕괴 가능한 부분은, 예를 들면, 시너(thinner) 쉘 벽부, 슬롯 또는 구멍이 있는 쉘 벽부, 망상 또는 아코디언형 쉘 벽부, 시너 수지 강화 리브, 및 유리 섬유와 같은 강화 재료를 함유하지 않는 수지 강화 리브 중 적어도 어느 하나를 포함할 수도 있다.
도4 및 도5의 조향 칼럼(102)은 종방향의 비가역적 붕괴가 가능한 부분(71)을 갖는다. 붕괴 가능한 부분(71)은 신장된 쉘(11)의 측벽(26, 27) 내에 큰개구(56)를 포함한다. 측벽(26, 27) 내의 큰 개구(56)는 실질적으로 축(44)을 따라 지향되는 심한 충격에 대하여 조향 칼럼(102)이 그 종축을 따라 비가역적으로 붕괴되도록 하기 위한 것이다.
본 발명은 특정 실시예의 구체적인 세부 사항을 참조하여 설명되어 있다. 이러한 세부 사항이 본 발명의 범위에 대한 제한으로 간주될 것을 의도하는 것은 아니므로, 본 발명의 범위는 상기 세부 사항을 포함하는 청구항에 한정되지 않는다.
상기 설명된 바와 같은 구성을 갖는 파손형 브래킷 및 파손형 브래킷의 중심 도관 내에 마련되는 조향 칼럼을 포함하는 조향 칼럼 조립체에 따르면, 자동차의 전방단부 충돌과 같은 경우에 브래킷과 조향 칼럼이 크로스카 빔으로부터 분리 또는 파손되고 전방으로 붕괴되어 운전자에 대한 조향 핸들의 충격을 최소화할 수 있고, 부품의 강도 및 강성을 손상시키지 않으면서 부품의 중량을 감소시켜 차량의 전체 중량을 최소화하고, 따라서 연료 효율을 최대화할 수 있다.

Claims (22)

  1. a) 내부 표면, 외부 표면 및 두 개의 측벽을 구비하고, 각 측벽은 측방향 외향으로 연장되는 플랜지를 갖고, 브래킷 쉘의 내부 표면은 중심 도관을 형성하고, 각 플랜지는 복수 개의 구멍 및 개방 단부 슬롯을 갖는 후방 엣지를 구비하는 브래킷 쉘과,
    b) 각 플랜지의 적어도 일부분 상으로 연장되고, 각 클립은 상부 판 및 하부 판을 갖고, 상기 상부 판 및 하부 판 각각은 복수 개의 구멍을 갖고, 각 플랜지의 적어도 일부분은 각 클립의 상부 판과 하부 판 사이에 개재되고, 각 클립의 상부 판 및 하부 판의 구멍과 각 플랜지의 개재된 부분의 구멍 중 적어도 몇 개는 정렬되어 함께 각 클립 및 플랜지에 대한 하나 이상의 전단 핀 통로를 형성하고, 각 클립의 상부 판 및 하부 판 각각은 각 플랜지의 상기 개방 단부 슬롯과 정렬되어 함께 각 클립 및 플랜지에 대한 체결공을 형성하는 개구를 갖는 클립과,
    c) 상기 각 클립 및 플랜지의 하나 이상의 전단변형 가능한 핀 통로를 통과하여 연장되는 하나 이상의 전단변형 가능한 핀과,
    d) 하나 이상의 상기 클립의 적어도 일부분 및 상기 브래킷 쉘의 외부 표면의 적어도 일부분과 접하여 그에 고정 부착되는 수지 재료로 된 복수 개의 외부 강화 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  2. 제1항에 있어서, 상기 브래킷 쉘 및 상기 클립 각각은 금속, 열경화성 수지재료, 열가소성 수지 재료 및 이들의 조합으로부터 독립적으로 선택된 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  3. 제2항에 있어서, 상기 브래킷 쉘 및 상기 클립 각각은 금속으로 제조되는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전단변형 가능한 핀은 전단변형 가능한 수지 핀인 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  5. 제4항에 있어서, 상기 외부 강화 리브의 수지 재료 및 상기 전단변형 가능한 수지 핀의 수지 재료 각각은 열경화성 수지 재료, 열가소성 수지 재료 및 이들의 조합으로부터 독립적으로 선택되는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  6. 제5항에 있어서, 상기 외부 강화 리브 및 상기 전단변형 가능한 수지 핀 각각의 수지 재료는 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레아, 열가소성 폴리이미드, 열가소성 폴리아미드, 열가소성 폴리아미드이미드, 열가소성 폴리에스테르, 열가소성 폴리카보네이트, 열가소성 폴리설포운, 열가소성 폴리케톤, 열가소성 폴리프로필렌, 열가소성 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 및 이들 중 하나 이상을 함유하는 열가소성 조성물로부터 독립적으로 선택된 열가소성 재료인 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  7. 제4항에 있어서, 상기 외부 강화 리브 및 상기 전단변형 가능한 수지 핀 각각의 수지 재료는 유리 섬유, 탄소 섬유, 보론 섬유, 금속 섬유 및 이들의 혼합물로부터 독립적으로 선택된 재료에 의해 강화되는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  8. 제1항에 있어서, 상기 외부 강화 리브는 체결구, 접착제, 스냅 연결부 및 이들의 조합으로부터 독립적으로 선택된 부착 수단에 의해 상기 쉘의 외부에 그리고 하나 이상의 상기 클립에 고정 부착되는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  9. 제1항에 있어서, 상기 외부 강화 리브는 상기 클립 및 상기 브래킷 쉘의 외부 상에 연속된 일체의 구조물을 형성하는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  10. 제4항에 있어서, 상기 전단변형 가능한 수지 핀은 상기 각각의 클립과 접하는 상기 외부 강화 리브와 연속된 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  11. 제1항에 있어서, 상기 측벽은 실질적으로 대향 측벽인 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  12. 제10항에 있어서, 측방향 외향으로 연장되는 브래킷들은 실질적으로 서로 평행한 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  13. 제4항에 있어서,
    상기 브래킷 쉘은 복수 개의 구멍을 갖고,
    상기 외부 강화 리브는 상기 각각의 클립 및 상기 브래킷 쉘의 외부 표면 상에 수지 재료를 성형함으로써 형성되고, 상기 외부 강화 리브의 수지 재료의 일부분은 상기 브래킷 쉘의 적어도 몇 개의 상기 구멍을 통과하여 연장되고, 상기 브래킷 쉘의 구멍의 엣지는 그를 통해 연장되는 수지 재료 내에 삽입되어, 이에 의하여 상기 외부 강화 리브를 상기 브래킷 쉘의 외부에 고정 부착하고,
    상기 외부 강화 리브의 수지 재료의 일부분은 상기 전단변형 가능한 핀 통로를 통과하여 연장되어 상기 전단변형 가능한 수지 핀을 형성하고, 상기 전단변형 가능한 핀 통로의 엣지는 그를 통과하여 연장되는 수지 재료 내에 삽입되고, 이에 의하여 상기 전단변형 가능한 수지 핀을 상기 전단변형 가능한 핀 통로 내에 고정시키고 상기 외부 강화 리브를 각각의 클립 및 플랜지에 고정 부착하는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  14. 제13항에 있어서, 상기 전단변형 가능한 핀 통로 및 상기 브래킷 쉘의 구멍의 적어도 몇몇은 변형된 엣지 부분을 각각 독립적으로 갖고, 상기 변형된 엣지 부분은 그를 통과하여 연장되는 수지 재료 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  15. 제13항에 있어서, 통과하여 연장되고 상기 구멍의 상기 엣지를 삽입시키는 수지 재료는 상기 브래킷 쉘 내에 실질적으로 내측이 수지로 된(plastic lined) 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  16. 제13항에 있어서, 상기 브래킷 쉘의 내부 및 외부 표면 중 적어도 하나의 적어도 일부분은 수지 재료로 성형된 층으로 덮이는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  17. 제13항에 있어서, 상기 외부 강화 리브는 체결구, 접착제, 스냅 연결부 및 이들의 조합으로부터 독립적으로 선택된 부착 수단에 의해 상기 브래킷 쉘에 그리고 상기 각각의 클립에 더 고정되도록 부착되는 것을 특징으로 하는 파손형 브래킷.
  18. a) 제1항 또는 제13항의 파손형 브래킷과, b) 조향 칼럼을 관통하는 회전 가능한 조향 축을 회전할 수 있게 지지하고, 일부분이 상기 파손형 브래킷의 중심 도관 내에 위치되어 상기 파손형 브래킷에 부착되는 조향 칼럼을 포함하며,
    상기 파손형 브래킷은 상기 각각의 체결공을 관통하는 체결구에 의해 지지 구조물에 부착되고, 상기 지지 구조물은 상기 파손형 브래킷 및 상기 조향 칼럼과 별개인 것을 특징으로 하는 조향 칼럼 조립체.
  19. 제18항에 있어서, 상기 지지 구조물은 크로스카(cross-car) 빔인 것을 특징으로 하는 조향 칼럼 조립체.
  20. 제18항에 있어서, 상기 조향 칼럼은, 중공 내부를 형성하는 내부 표면을 갖는 신장된 쉘과, 상기 신장된 쉘의 중공 내부 내에 위치되는 수지 재료로 된 복수 개의 내부 강화 리브를 포함하고,
    상기 내부 강화 리브의 적어도 일부분은 상기 신장된 쉘의 내부 표면과 접하는 관계에 있고, 상기 내부 강화 리브는 회전 가능한 조향 축을 수용하여 회전할 수 있게 지지하기 위해 신장된 쉘을 통해 종방향 통로를 형성하고, 상기 내부 강화 리브는 상기 신장된 쉘에 고정 부착되는 것을 특징으로 하는 조향 칼럼 조립체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 내부 강화 리브는 체결구, 접착제, 스냅 연결부 및 이들의 조합으로부터 선택된 부착 수단에 의해 상기 신장된 쉘에 고정 부착되는 것을 특징으로 하는 조향 칼럼 조립체.
  22. 제20항에 있어서, 상기 신장된 쉘은 복수 개의 구멍을 갖고,
    상기 내부 강화 리브는 상기 신장된 쉘의 내부 표면 상에 수지 재료를 성형하여 형성되고, 상기 내부 강화 리브의 수지 재료의 일부분은 상기 신장된 쉘의 적어도 몇 개의 상기 구멍을 통과하여 연장되고, 상기 구멍의 엣지는 그를 통과하여연장되는 수지 재료 내에 삽입되고, 이에 의하여 상기 내부 강화 리브를 상기 신장된 쉘에 고정 부착하는 것을 특징으로 하는 조향 칼럼 조립체.
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