KR20030080479A

KR20030080479A - 진동 저감형 차량의 조향휠

Info

Publication number: KR20030080479A
Application number: KR1020020019126A
Authority: KR
Inventors: 박준모
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2003-10-17
Also published as: KR100471827B1

Abstract

본 발명은 진동 저감형 차량의 조향휠에 관한 것으로, 조향휠의 무게중심을 조향컬럼의 무게중심사이의 간격 조정을 통해 조향휠에서 발생되는 진동주파수 영역을 높여 진동을 줄이고 상품성도 향상함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 카울박스멤버와 마운팅플레이트등으로 이루어진 컬럼지지유니트(3)에 의해 고정되는 조향컬럼(2)의 무게중심(C)에 대해 조향컬럼(2)의 일단에 장착된 조향휠(1)의 무게중심(G)을 낮추어 이들 무게중심(C,G)사이에 형성되는 이격간격(L)을 축소시켜 공진을 발생하는 조향휠(1)의 진동 주파수를 높여 진동을 저감시키는 것을 특징으로 한다.

Description

진동 저감형 차량의 조향휠{Vibration decreasing typed steering wheel in vehicle}

본 발명은 진동 저감형 차량의 조향휠에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조향휠의 무게중심을 카울박스쪽으로 이동시켜 조향컬럼을 타고 전달되는 진동을 저감할 수 있도록 된 진동 저감형 차량의 조향휠에 관한 것이다.

일반적으로, 조향장치(steering system)란 자동차의 진행방향을 변경하기 위해 사용되는 장치로 조향휠과 조향축 및 컬럼 등으로 이루어진 조작기구와, 워엄섹터형을 비롯한 워엄섹터롤러형과 볼너트형, 가변기어비형 및 래크 피니언형 등의 여러 타입을 갖는 조향기어기구 및 피트먼아암과 조향링크 및 조향 너클 등으로 이루어진 링크기구로 구성되어 크게, 운전자가 조작하는 조향휠의 회전을 조향기어를 통하여 구동휠로 전달하는 기계식의 조향장치와, 조작력경감을 위하여 동력실린더를 사용하는 파워스티어링(power steering)방식이 사용되고 있다.

그러나, 차량의 엔진은 작동 시 심한 진동을 발생시키게 되고 또한 주행하는 노면의 상태에 따라 차체에 충격을 가해지게 되어 비록, 현가장치를 통해 그 충격을 흡수·완충하더라도 진동이 발생되어 주행 시 조향 장치를 통해 운전자가 항상 조작하는 조향휠로 전달되는데 이때, 이와 같이 조향휠로 전달된 진동은 차속에 따른 차륜과 현가장치의 공진과 관성모우멘트등에 의해 주로 차속에 영향을 받으며 10-20Hz정도의 주파수를 갖는 쉬미와, 조향장치와 현가장치의 질량과 상·하·좌·우 지지강성에 의한 공진에 영향을 받으며 30Hz - 45Hz정도의 주파수를 갖는 쉐이크로 분류되어진다.

이에 따라, 운전자의 불안정은 물론 장시간의 운전에 따른 운전피로를 가중시키기는 조향휠로 전달되는 진동을 저감하거나 제거하기 위해 여러 가지 방법을 이용하게 되는데, 이러한 방법 중 주로 이용되는 것은 특정 진동수(대개는 상·하 고유주파수)에 맞춰 진폭을 줄일 수 있는 방식으로 즉, 조향휠의 림내에 스프링과 같은 탄성수단과 점성유체와 같은 점성수단에 연계된 질량수단을 갖추고서 대상목적물의 특정 진동수에 맞춰 각 수단의 계수비율 등을 적절히 조절해서 진동을 감쇄시키게 된다.

그러나, 이와 같이 조향휠내로 특정주파수를 갖는 질량수단을 이용하게 되면 그 진동 감쇄 효과는 비교적 크게 발생되지만, 이를 위해 조향휠의 설계를 변경할 뿐만 아니라 질량수단의 장착에 따른 제조비용의 상승등을 초래하는 단점이 있고 이에 따라, 조향휠에서 발생되는 진동을 저감하면서 설계변경이 크지 않고 제조비용도 상승되지 않는 방식의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 조향휠의 무게중심을 조향컬럼의 무게중심사이의 간격 조정을 통해 조향휠에서 발생되는 공진에 의한 진동주파수 영역을 높여 진동을 줄이고 상품성도 향상함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 카울박스멤버와 마운팅플레이트등으로 이루어진 컬럼지지유니트에 의해 고정되는 조향컬럼의 무게중심에 대해조향컬럼의 일단에 장착된 조향휠의 무게중심을 낮추어 이들 무게중심사이에 형성되는 이격간격을 축소시켜 공진을 발생하는 조향휠의 진동 주파수를 높여 진동을 저감시키는 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 차량의 조향장치 구성도

도 2는 종래에 따른 조향휠의 단면 구성도

도 3은 본 발명에 따른 DAB 모듈을 이루는 마운팅브라켓트의 사시도

도 4는 본 발명에 따른 마운팅브라켓트가 장착된 DAB 모듈의 사시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 조향휠2 : 조향컬럼

3 : 컬럼지지유니트10 : DAB 모듈

11·12 : 어퍼·로워브라켓트13 : 에어백모듈

14 : 인플레이터15 : 마운팅브라켓트

15a : 안착면15b : 확장플랜지

A,B : 제1·2설정간격

a' : 마운팅브라켓트설정간격

C : 컬럼지지유니트무게중심G,G' : 조향휠무게중심

L,L' : 이격간격K : 돌출간격

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 차량의 조향장치 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 카울박스멤버와 마운팅플레이트등으로 이루어진 컬럼지지유니트(3)에 의해 고정되는 조향컬럼(2)의 무게중심(C)에 대해 조향컬럼(2)의 일단에 장착된 조향휠(1)의 무게중심(G)을 낮추어 이들 무게중심(C,G)사이에 형성되는 이격간격(L)을 축소시켜 공진을 발생하는 조향휠(1)의 진동 주파수를 높여 진동을 저감시키게 된다.

여기서, 상기 조향휠(1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 조향컬럼(2)의 일단이 삽입·결합되면서 내장된 에어백과 혼(Horn)등을 가려주는 어퍼·로워브라켓트(11,12)로 이루어진 DAB모듈(10)을 외주를 이루는 림의 중심부위로 구비하되, 상기 DAB모듈(10)의 내부에는 에어백을 점화용 인플레이터(14)를 그 중앙부위로 장착하면서 그 간격이 고정된 인플레이터(14)의 제1설정간격(A)을 벗어나 어퍼·로워브라켓트(11,12)가 형성하는 제2설정간격(B)쪽으로 위치되도록 그 측면 부위를 돌출시켜 공간을 점유하면서 상대적으로 낮추어진 조향휠(1)의 무게중심(G')을 갖게 하는 마운팅브라켓트(15)가 구비되어진다.

이때, 상기 제1·2설정간격(A,B)은 조향휠(1)의 구조에서 반드시 일정한 즉,변할 수 없는 간격임은 물론이다.

이에 따라, 상기 로워브라켓트(12)에 결합되면서 그 내부로 에어백과 혼등을 내장한 어퍼브라켓트(11)의 하부부위에 결합되는 마운팅브라켓트(15)는 도 3에 도시된 바와 같이, 그 중앙부위로 인플레이터(14)가 수용된 안착면(15a)과, 이 안착면(15a)의 주변부위를 이루면서 수용된 인플레이터(14)를 가릴 수 있도록 돌출된 확장플랜지(15b)로 이루어지게 된다.

여기서, 상기 마운팅브라켓트(15)는 DAB모듈(10) 자체의 무게중심을 조향컬럼(2)쪽으로 접근시켜 조향휠(1)의 무게중심(G)이 카울박스쪽으로 더 접근되는 무게중심(G')을 갖도록 마그네슘이나 강 재질로 이루어지게 된다.

또한, 상기 마운팅브라켓트(15)의 안착면(15a)으로부터 돌출된 확장플랜지(15b)의 돌출간격(K)은 약 5mm - 10mm 정도의 범위를 갖는데 이는, 제1설정간격(A)으로부터 약 5mm 정도 돌출 되는 경우 실험적으로 조향휠(1)의 공진 진동주파수가 약 1Hz 정도 상승되기 때문임은 물론이다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 컬럼지지유니트(3)에 의해 고정되는 조향컬럼(2)의 무게중심(C)에 대해 조향휠(1)의 무게중심(G)사이에 형성되는 이격간격(L)을 줄여 즉, 상대적으로 조향휠(1)의 무게중심이 카울박스쪽으로 더 접근되는 무게중심(G')을 갖도록 하여 도 2에 도시된 바와 같이, 이동된 조향휠(1)의 무게중심(G')에 의해 조향컬럼(2)의 무게중심(C)사이의 간격을 줄인 이격간격(L')을 형성하게 된다.

즉, 본 발명은 조향휠(1)에 장착된 DAB모듈(10)의 로워브라켓트(12)와 결합된 어퍼브라켓트(11)의 하부부위로 고정되는 마운팅브라켓트(15)는 도 4에 도시된 바와 같이, 안착면(15a)으로 에어백을 점화시키는 인플레이터(14)를 수용해 변경이 불가능한 제1설정간격(A)을 만족하면서 안착면(15a)으로부터 돌출된 확장플랜지(15b)의 돌출간격(K)에 따라 제2설정간격(B)쪽으로 위치되는 마운팅브라켓트설정간격(a')을 형성하게 된다.

이때, 상기 마운팅브라켓트(15)의 돌출간격(K)에 따라 형성되는 마운팅브라켓트설정간격(a')은 제2설정간격(B)에서 제1설정간격(A)을 뺀 간격내에 위치되면서 그 공간상의 간섭을 일으키지 않는 범위(약 5mm에서 10mm)내에서 형성되고, 이와 같이 마운팅브라켓트(15)를 제2설정간격(B)쪽으로 위치시키는 돌출간격(K)은 마운팅브라켓트(15)의 재질(마그네슘이나 또는 강)특성에 의해 비교적 큰 자중 증가를 가져와 DAB모듈(10)자체의 무게중심을 낮추어 결국, 조향휠(1)의 무게중심이 조향컬럼(2)쪽으로 좀더 이동된 무게중심(G')을 형성하게 된다.

이와 같이, DAB모듈(10)을 이루는 마운팅브라켓트(15)의 무게를 증가시켜 조향컬럼(2)쪽으로 조향휠(1)의 무게중심(G')을 이동시키게 되면 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 컬럼지지유니트(3)에 의해 고정되는 조향컬럼(2)의 무게중심(C)에 대해 조향컬럼(2)의 일단에 장착된 조향휠(1)의 무게중심(G')사이에 형성되는 이격간격(L')이 상대적으로 짧아지게 되고 이에 따라, 상기 이격간격(L')이 짧으면 짧을수록 조향휠(1)과 조향컬럼(2)이 갖는 강성이 강화됨은 물론 증가된 강성으로 인해 조향컬럼(2)을 타고 전달되는 진동에 대해 조향휠(1)에서 발생되는 공진주파수가 높아져 조향휠(1)의 떨림을 저감할 수 있게 된다.

즉, 본 발명에 따른 DAB모듈(10)을 사용하지 않을 때 조향휠(1)이 갖는 무게중심(G)과 조향컬럼(2)의 무게중심(C)사이에 형성된 이격간격(L)이 도 1과 같을 때 일반적으로, 조향휠(1)에서 공진에 의해 발생되는 진동주파수가 약 10-20Hz 내지 30Hz - 45Hz 영역을 갖게되는데 이때, 본 발명에 따른 DAB모듈(10)을 사용해 조향휠(1)의 무게중심(G')을 낮추어 상대적으로 더 짧은 이격간격(L')을 갖게 되면, 상기 마운팅브라켓트(15)의 돌출간격(K)에 따라 좌우되지만 실험적으로 돌출되지 않을 때 보다 약 5mm 정도 돌출 될 때 조향휠(1)의 공진 진동주파수가 약 1Hz 정도 상승됨에 따라 결국, 동일한 조건에서 조향휠(1)의 진동주파수 영역이 최소한 약 11-20Hz 내지 31Hz - 45Hz 로 높아질 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 조향휠에 장착된 DAB모듈을 이루는 마운팅브라켓트를 조향컬럼쪽으로 연장시켜 조향휠의 무게중심이 카울박스쪽으로 더 접근 되도록 해 카울박스멤버와 마운팅플레이트등으로 이루어진 컬럼지지유니트에 의해 고정되는 조향컬럼의 무게중심에 대한 조향휠의 무게중심사이의 이격간격을 축소시키고 이에 따라, 조향컬럼과 조향휠의 강성을 증가시키면서 조향휠에서 발생되는 공진에 의한 진동주파수 영역을 높여 진동을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 조향휠에 장착된 DAB모듈을 이루는 마운팅브라켓트의 형상만을 다소 변경하므로 설계변경이 크지 않고 제조비용도 크게 상승되지 않으면서조향장치의 강성 증가는 물론 조향휠의 진동을 저감할 수 있는 효과가 있음은 물론이다.

Claims

카울박스멤버와 마운팅플레이트등으로 이루어진 컬럼지지유니트(3)에 의해 고정되는 조향컬럼(2)의 무게중심(C)에 대해 조향컬럼(2)의 일단에 장착된 조향휠(1)의 무게중심(G)을 낮추어 이들 무게중심(C,G)사이에 형성되는 이격간격(L)을 축소시켜 공진을 발생하는 조향휠(1)의 진동 주파수를 높여 진동을 저감시키도록 된 진동저감형 차량의 조향휠.
제 1항에 있어서, 상기 조향휠(1)은 조향컬럼(2)의 일단이 삽입·결합되면서 내장된 에어백과 혼등을 가려주는 어퍼·로워브라켓트(11,12)로 이루어진 DAB모듈(10)을 외주를 이루는 림의 중심부위로 구비하되, 상기 DAB모듈(10)의 어퍼브라켓트(11)에는 에어백 점화용 인플레이터(14)장착부위의 측면 부위를 돌출시켜 조향휠(1)의 무게중심(G')을 낮추는 마운팅브라켓트(15)가 구비되어진 것을 특징으로 하는 진동저감형 차량의 조향휠.
제 2항에 있어서, 상기 마운팅브라켓트(15)는 마그네슘이나 강 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 진동저감형 차량의 조향휠.
제 2항에 있어서, 상기 마운팅브라켓트(15)는 그 중앙부위로 인플레이터(14)가 수용된 안착면(15a)과, 이 안착면(15a)의 주변부위를 이루면서 수용된 인플레이터(14)를 가릴 수 있도록 돌출된 확장플랜지(15b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 진동저감형 차량의 조향휠.
제 4항에 있어서, 상기 확장플랜지(15b)는 약 5mm - 10mm 정도로 돌출된 돌출간격(K)을 갖는 것을 특징으로 하는 진동저감형 차량의 조향휠.