KR20060101626A - 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조 - Google Patents

Abstract

개시된 본 발명은 차량의 충돌 및 추돌 사고시 충돌전 차량속도, 운전자조건, 충돌조건 등의 여러가지 충돌상황에 따라 그 충돌상황에 적합한 충격에너지의 흡수가 이루어 질 수 있도록 한 차량용 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조에 관한 것이다.

그 기술적인 구성은, 차량용 조향장치의 충격에너지 흡수구조에 있어서, 말단부에는 이를 차제에 고정토록 볼팅공(72)이 천공되며 중앙부에는 폭방향 양단 일부가 내향 절곡된 변형유도홈(74)이 형성되어 차량 충돌시 상기 변형유도홈(74)으로 부터 시작된 변형에 의해 충격에너지를 흡수할 수 있도록 마련되는 밴딩 플레이트(70)와, 마운팅브라켓(40)상에서 수직방향으로 승강되도록 서포터로서 지지되어 상기 밴딩 플레이트(70)의 변형을 유도하는 U형 가동핀(80)과, 차량의 각종 센서들의 수집정보를 기준으로 한 ECU의 동작명령에 따라 작동로드(92)가 인출되어 상기 U형 가동핀(80)의 승강을 제어하는 액츄에이터(90)를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

충격에너지 가변적 흡수, 밴딩 플레이트, 액츄에이터, U형 가동핀

Description

조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조{Variable shock-absorption structure of steering system}

도 1은 종래의 조향장치를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1에 따른 충격에너지 흡수구조를 갖는 마운팅브라켓부를 확대 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 가변형 충격에너지 흡수구조를 나타낸 장치의 분리 사시도.

도 4는 도 3의 결합상태를 나타낸 장치의 결합 사시도.

도 5는 본 발명인 가변형 충격에너지 흡수구조가 적용된 조향장치의 충격흡수 과정을 도시한 작동 상태도.

도 6은 본 발명인 가변형 충격에너지 흡수구조에 따른 다른 실시예.

<도면의 주요 부위에 대한 부호 설명>

40...마운팅브라켓 50...캡슐

70...밴딩플레이트 72...볼팅공

74...변형유도홈 80...고정핀

82...서포터 84...절곡단

90...액츄에이터 92...작동로드

94...경사면

본 발명은 차량용 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조에 관한 것으로, 이는 특히, 차량의 충돌 및 추돌 사고시 충돌상황 즉, 충돌전 차량속도, 운전자 조건, 충돌조건에 따라 다르게 발생되는 충격하중을 효과적으로 흡수하여 차량 충돌사고로 부터의 운전자 안전을 향상시킬 수 있도록 한 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 운전석에는 운전자가 차량의 진행방향을 임의로 변경할 수 있도록 하기 위한 스티어링 장치가 구비된다.

이와 같은 스티어링 장치는 통상적으로 조향장치와 스티어링 기어 및 링크기구로 이루어지는데, 특히 상기 조향장치는 운전자로 부터 회전토크를 전달받는 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠과 연결된 샤프트와, 상기 샤프트가 삽입된 상태에서 이를 자체에 고정하기 위한 스티어링 컬럼으로 이루어 지며, 이 스티어링 컬럼은 한쌍의 어퍼·로워 마운팅 브라켓에 의해 차체에 고정되어 있다.

한편, 이러한 스티어링 장치에는 차량 충돌 또는 추돌시 충돌 관성으로 인해 운전자가 조향장치에 부딪혔을때 그 충격력을 흡수, 완화하여 운전자의 상해를 최소화 하도록 하기 위한 충격에너지 흡수구조가 다양하게 마련되어 있다.

이와 같은 충격에너지의 흡수구조로는, 스티어링 컬럼 튜브의 변형에 의한 충격을 흡수하는 구조와, 상기 스티어링 컬럼 튜브 내측에 삽입된 스티어링 샤프트의 충격 변형에 의한 충격 흡수구조가 병행되어 사용되고 있으며, 최근에는 가일층 효과적인 충격 흡수를 위해 상기 스티어링 컬럼을 차체에 고정토록 하는 마운팅 브라켓에까지 충격 흡수장치를 마련하여 운전자에게 가해지는 상해를 최소화 하도록 하고 있다.

도 1은 종래의 충격에너지 흡수구조가 구비된 조향장치를 나타낸 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 중공관 형상의 아우터튜브(1a) 단부 내측에 이너튜브(1b) 일단부가 삽입되어 수축가능한 스티어링칼럼(1)이 구비되고, 상기 스티어링칼럼(1)내부에는 스티어링휠(미도시)과 연결되는 스티어링 샤프트(2)가 설치되는데, 이와 같은 스티어링 샤프트(2) 역시 스티어링칼럼(1)과 같이 축방향으로 수축 가능하게 마련된다.

그리고, 상기 스티어링칼럼(1)의 중앙 외주부에는 이 스티어링칼럼을(1) 차체에 고정시키기 위한 마운팅브라켓(4)이 설치되는데, 이 마운팅브라켓(4) 역시 차량 충돌 또는 추돌시 발생되는 충격에너지를 흡수할 수 있도록 충격흡수구조를 구비하고 있다.

상기와 같은 종래 마운팅 충격 흡수구조의 대표적인 일례는 도 2에 도시된 바와 같은 구성을 갖는다.

즉, 마운팅브라켓(4)의 양측에는 이 마운팅브라켓(4)을 차체에 고정토록하는 캡슐(5)이 분리 가능토록 핀 또는 돌기결합 되고, 상기 캡슐(5) 하면에는 차량 충돌시 2차적인 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 밴딩부(60)를 갖는 커링 플레이트(Curling plate;6)가 마운팅 볼트를 통해 차체에 볼팅 고정되는데, 이 커링 플레이트(6)의 밴딩부(60)는 마운팅 브라켓(4) 일측에 리벳팅(7)되며 그 내측에는 파단선(62)이 형성되어 있다.

따라서, 상기한 구성의 종래 마운팅 충격 흡수구조는, 차량 충돌 또는 추돌시 그 충돌관성에 의해 스티어링칼럼(1)을 지지하고 있는 마운팅 브라켓(4)이 캡슐(5)로 부터 이탈되면서 1차적인 충격흡수가 이루어 지고, 이와 함께 캡슐(5) 저면에 고정된 커링플레이트(6)가 리벳팅점을 기준으로 밴딩되면서 파단선(62)에 의해 찢겨져 추가적으로 충격에너지를 흡수하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 조향장치의 충격에너지 흡수구조는 제품 초기제작 당시 부터 임의의 충격흡수 하중(설정된 밴딩하중 또는 찢겨지는 파단하중)이 설정되어 있기 때문에 운전자의 특성과는 무관하게 다양한 충돌상황에서 항상 동일한 충격하중만을 흡수할 수 밖에 없었다. 때문에, 속도가 큰 충돌 상황이나 운전자의 중량이 큰 경우, 또는 운전자가 시트벨트를 미 착용한 경우 등의 여러가지 충돌상황에서 그 상황에 적합한 충격에너지의 흡수가 효과적으로 이루어 지지 못 해 운전자의 안전도 향상을 도모하는 데는 무리가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 이를 개선시키고자 안출한 것으로서, 차량의 각 센서들로 부터 얻은 정보를 근거로 산출된 작동명령에 따라 구동이 이루어지는 액츄에이터를 이용하여 차량 충돌 또는 추돌시 그 충돌하중에 저항하는 저항하중 값을 충돌상황에 따라 적절하게 가변시킬 수 있도록 구성함으로써, 차량의 충돌 및 추돌 사고시 충돌전 차량속도, 운전자조건, 충돌조건 등의 여러가지 충돌상황에서 그 상황에 알맞는 최적의 충격에너지 흡수성능을 발휘하여 운전자의 상해치를 최소화 할 수 있는 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 차량용 조향장치의 충격에너지 흡수구조에 있어서, 말단부에는 이를 차제에 고정토록 볼팅공이 천공되며, 중앙부에는 폭방향 양단 일부가 내향 절곡된 변형유도홈이 형성되어 차량 충돌시 상기 변형유도홈으로 부터 시작된 변형에 의해 충격에너지를 흡수할 수 있도록 마련되는 밴딩 플레이트와, 마운팅브라켓상에서 수직방향으로 승강되도록 서포터로서 지지되어 상기 밴딩 플레이트의 변형을 유도하는 U형 가동핀과, 차량의 각종 센서들의 수집정보를 기준으로한 ECU의 동작명령에 따라 작동되어 상기 U형 가동핀의 승강을 제어하는 액츄에이터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조를 마련함에 의한다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면을 간략히 설명하면, 도 3은 본 발명의 일 실시예 따른 가변형 충격에너지 흡수구조를 나타낸 장치의 분리 사시도 이며, 도 4는 도 3의 결합상태를 나타낸 장치의 결합 사시도 이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변형 충격에너지 흡수구조를 나타낸 장치의 결합 사시도를 나타낸다.

도시된 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 적용된 가변형 충격에너지 흡수구조는, 충격에너지를 흡수할 수 있도록 마련되는 밴딩 플레이트(70)와, 상기 밴딩 플레이트(70)의 변형을 유도하는 U형 가동핀(80)과, 상기 U형 가동핀(80)의 승강을 제어하는 액츄에이터(90)를 포함하여 이루어 진다.

우선, 상기 밴딩 플레이트(70)는 차량 충돌 또는 추돌에 따른 조향장치의 스티어링 칼럼튜브 변형시 이 스티어링 칼럼튜브의 변형과 함께 차량의 충격에너지를 흡수할 수 있도록 마련된 것으로서, 일측단부에는 캡슐(50)과 함께 차제에 볼팅 고정될 수 있도록 볼팅공(72)이 천공되어 있으며, 그 길이방향 중앙부에는 폭방향 양단 일부가 내향 절곡된 변형유도홈(74)이 형성되어 차량 충돌시 이 변형유도홈(74)으로 부터 시작되는 플레이트의 변형에 의해 충격에너지를 흡수할 수 있도록 구성된다.

다음으로, U형 가동핀(80)은 상기 밴딩 플레이트(70)의 변형을 유도하기 위해 봉체가 U자 형상으로 절곡되어 이루어진 것으로, U자형으로 절곡된 이 가동핀의 양 절곡단(84)은 마운팅브라켓(40)상에서 수직방향으로 승강되도록 복수개의 서포터(82)로서 지지되는데, 조립시 이 절곡단(84)은 상기 밴딩 플레이트(70)의 변형유도홈(74)에 위치하여 변형을 가이드하게 된다.

한편, 본 발명의 구성요소 중 액츄에이터(90)는 상기 U형 가동핀(80)의 승강을 제어하여 그 충돌상황에 적합한 충격에너지를 흡수할 수 있도록 하기 위해 마련된 것으로, 차량의 각종 센서들(차속센서, 시트벨트착용유무 감지센서, 하중센서, 기타 등)의 수집정보를 근거로한 ECU(전자 제어 유닛)의 동작명령에 따라 작동로드(92)가 슬라이딩 인출되도록 이루어져 이 작동로드(92)의 동작에 의해 상기 U형 가동핀(80)의 승강을 제어할 수 있도록 구성된다.

특히, 이와 같은 액츄에이터(90)는 U형 가동핀(80)과 직교토록 설치되어 이 U형 가동핀(80)의 승강을 제어할 수 있도록 하되, 액츄에이터(90)의 작동에 의해 슬라이딩 인출되는 작동로드(92)의 말단부에는 일방향으로 테이퍼진 경사면(94)을 형성하여 상기 U형 가동핀(80)이 경사면(94)을 따라 이동하면서 승강이 유도될 수 있도록 구성함이 바람직하다.

이하에서는 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 조립관계에 대해 설명 하기로 한다.

첨부도면 도 3을 참조하면, 볼팅공(72)이 형성된 밴딩 플레이트(70)의 일측단부는 마운팅브라켓(40) 상에 분리,이탈가능하게 설치되는 캡슐(50)과 함께 차체에 볼트 등을 통해 고정되며, 변형유도홈(74)이 형성된 중앙부에는 이 변형유도홈 (74) 양측에 U형 가동핀(80)의 절곡단(84)이 위치할 수 있도록 U형 가동핀(80)을 마운팅브라켓(40) 상에 조립하되, 이 U형 가동핀(80)은 마운팅브라켓(40) 저면에서 상면방향으로 서포터(82)에 의해 지지된 채로 관통되도록 하여 상·하 방향 슬라이딩 가능하도록 조립된다.

그리고, 액츄에이터(90)는 상기 U형 가동핀(80)과 직교토록 마운팅브라켓(40) 저면에 볼팅시켜 U형 가동핀(80)의 승강을 제어하도록 하되, 도 4의 일 실시예에서와 같이 액츄에이터(90)의 작동로드(92)가 U형 가동핀(80)의 저면에 위치하여 이를 승강시키도록 구성할 수도 있으며, 이와는 다르게 도 6의 다른 실시예에서와 같이 경사면을 갖는 작동로드(92) 끝단이 U형 가동핀(80)의 사이에 위치하도록 설치하여 상황에 따라 U형 가동핀(80)을 승강 시킬 수 있도록 조립할 수 도 있다.

따라서, 상기와 같이 조립구성을 갖는 본 발명의 작동 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 충격에너지 흡수구조의 충격에너지 흡수과정을 도시한 도면으로서, 차량 충돌 또는 추돌이 발생했을 때 우선, 조향축(미도시)이 내설되는 스티어링 칼럼튜브(10)가 상대운동(축 방향으 로 컬랩싱)함과 동시에 이 스티어링 칼럼튜브(10)을 차체에 지지하고 있는 마운팅브라켓(40)이 그 충돌관성에 의해 차체에 볼팅 고정된 캡슐(50)로 부터 도면에 도시된 화살표방향으로 이탈되면서 충격에너지의 흡수가 이루어지게 된다.

특히 본 발명에서는, 차량 속도, 운전자 조건, 충돌 조건 등을 고려했을 때 보다 큰 충격흡수가 요구되는 상황일 경우, 차량에 설치된 각종 센서들로 부터 산출된 정보를 근거로한 ECU의 동작명령에 따라 액츄에이터(90)가 작동하여 U형 가동핀(80)에 의한 밴딩 플레이트(70)의 변형을 유도하여 보다 큰 충격에너지를 흡수하게 된다.

상세하게는, 보다 큰 충격흡수 하중이 필요한 경우에 액츄에이터가 작동하여 작동로드(92)가 전진하게 되면, U형 가동핀(80)은 상기 작동로드(92)의 끝단 경사면(94)을 따라서 상향으로 이동하여 밴딩 플레이트(70)의 변형유도홈(74)상에 위치하게 된다. 이와 같은 상태에서 마운팅브라켓(40)상에 설치된 상기 U형 가동핀(80)이 상기 마운팅브라켓(40)과 함께 충돌 관성방향으로 이탈하면, U형 가동핀(80)의 절곡단(84)에 의해 밴딩 플레이트(70)가 미리 굽혀 놓은 모양을 따라 변형되면서 저항이 발생되므로 보다 큰 충격 에너지를 흡수할 수 있게 되는 것이다.

따라서, 이와 같은 본 발명의 일 실시예는 차량의 충돌 상황에 따른 액츄에이터의 작동유무에 따라 충격에너지의 흡수량을 조절하여 운전자의 상해치를 낮출 수 있게 된다.

한편, 도 6의 다른 실시예와 같은 구조의 경우, 상기 일 실시예와는 반대로 최초부터 U형 가동핀(80)이 밴딩 플레이트(70)의 변형유도홈(74)에 접해있기 때문에 충돌 발생시 보다 큰 에너지를 흡수할 수 있게 되고, 상황에 따라서 액츄에이터의 작동로드(92)가 전진하면 경사면(94)을 따라 U형 가동핀(80)이 하강하여 밴딩 플레이트(70)와 간섭하지 않게 됨으로써, 충돌시 상기 밴딩 플레이트(70)의 변형에 영향을 주지 않게 된다.

따라서, 이와 같은 실시예의 경우 역시 차량의 충돌상황에 따른 액츄에이터(90)의 작동유무에 따라 충격에너지 흡수량이 조절되어 그 충돌상황에서 최적의 충격흡수효과를 기대할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조에 의하면, 액츄에이터 및 이 액츄에이터와 연계된 U형 가동핀의 작동에 따라 차량 충돌 또는 추돌시 충격에너지의 흡수량이 그 충돌상황에 따라 가변됨으로써, 차량의 충돌 및 추돌 사고시 충돌전 차량속도, 운전자조건, 충돌조건 등의 여러가지 충돌상황에서 그 상황에 알맞는 최적의 충격에너지 흡수성능을 발휘할 수 있어 사고로 부터 운전자의 안전도를 가일층 향상시킬 수 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구의 범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (4)

1. 차량 충돌 또는 추돌시 그 충돌관성에 의한 스티어링 칼럼튜브의 변위와, 상기 스티어링 칼럼튜브를 자체에 지지고정하는 마운팅브라켓의 차체로 부터 이탈에 의한 저항력에 의해 충격에너지의 흡수가 이루어질 수 있도록 구성된 차량용 조향장치의 충격에너지 흡수구조에 있어서,

   말단부에는 이를 차제에 고정토록 볼팅공(72)이 천공되며 중앙부에는 폭방향 양단 일부가 내향 절곡된 변형유도홈(74)이 형성되어 차량 충돌시 상기 변형유도홈(74)으로 부터 시작된 변형에 의해 충격에너지를 흡수할 수 있도록 마련되는 밴딩 플레이트(70);

   마운팅브라켓(40)상에서 수직방향으로 승강되도록 서포터(82)로서 지지되어 상기 밴딩 플레이트(70)의 변형을 유도하는 U형 가동핀(80);

   차량의 각종 센서들의 수집정보를 기준으로한 ECU의 동작명령에 따라 작동로드(92)가 인출되어 상기 U형 가동핀(80)의 승강을 제어하는 액츄에이터(90);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 액츄에이터(90)는 U형 가동핀(80)과 직교토록 설치되어 이 U형 가동핀(80)의 승강을 제어하되, 액츄에이터(90)의 작동에 의해 슬라이딩 인출되는 상기 작동로드(92)의 말단부에는 일방향으로 테이퍼진 경사면(94)이 형성되어 상기 U형 가동핀(80)의 승강을 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 액츄에이터(90)의 작동로드(92)는 U형 가동핀(80)의 하단에 설치되어 이를 승강시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 상기 액츄에이터(90)의 작동로드(92)는 U형 가동핀(80)의 내측에 설치되어 이를 승강시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조.

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