KR20060101980A - 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, 스티어링 칼럼튜브(10)와 마운팅 브라켓(40) 중 어느 한 곳에 설치되는 고정핀(80); 상기 고정핀(80)과 대향하도록 배치되는 가동핀(92)을 지니되 이 가동핀(92)은 차량의 센서들로 부터 산출된 정보를 근거로 차량의 충돌상황 따라 스트로크가 가변될 수 있도록 이루어진 액츄에이터(90); 일측단부는 차체에 볼팅 고정되며 그 중앙부는 상기 고정핀(80)과 액츄에이터(90)의 가동핀(92) 사이에 압입토록 설치되어 차량 충돌시 그 충돌관성에 의해 상기 핀들(80,92) 사이를 통과하면서 충격에너지를 흡수토록 마련되는 벤딩플레이트(70)를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

마운팅 브라켓, 충격에너지 가변적 흡수, 벤딩플레이트, 액츄에이터

Description

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

도 1은 종래의 조향장치를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1에 따른 충격흡수구조를 갖는 마운팅 브라켓부를 확대 도시한 사시도.

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

도 4는 도 3에 따른 요부를 발췌한 요부 확대 사시도.

도 5,6은 차량 충돌 또는 추돌시 본 발명의 가변형 충격에너지 흡수구조의 작동과정을 도시한 작동상태도.

도 7은 본 발명에 적용된 액츄에이터 가동핀의 스트로크 가변상태를 나타낸 참고도.

*도면의 주요 부위에 대한 부호 설명*

40...마운팅 브라켓 50...캡슐

70...벤딩플레이트 72...볼팅공

74...벤딩면 80...고정핀

90...액츄에이터 92...가동핀

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 안전도를 가일층 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, 상기 스티어링 컬럼은 한쌍의 어퍼·로워 마운팅 브라켓에 의해 차체에 고정되어 있다.

여기서, 상기와 같은 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.

상기 충격에너지 흡수구조로는, 일반적으로 스티어링 컬럼 튜브의 변형에 의 한 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 이와 같은 종래의 충격에너지 흡수구조를 갖는 조향장치를 나타낸 사시도 로서, 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) 외주면 일측에는 이 스티어링칼럼을(1) 차체에 고정시키기 위한 마운팅 브라켓(4)이 설치되는데, 이와 같은 마운팅 브라켓(4) 역시 차량 충돌 또는 추돌시 발생되는 충격에너지를 흡수할 수 있도록 충격흡수구조를 갖는다.

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

즉, 마운팅 브라켓(4)의 양측에는 이 마운팅 브라켓(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 벤딩부(60)를 갖는 커링 플레이트(Curling plate;6)가 마운팅 볼트를 통해 차체에 볼팅 고정되는데, 이 커링 플레이트(6)의 벤딩부(60)는 마운팅 브라켓(4) 일측에 리벳팅(7) 되어 고정되며 그 내측에는 파단선(62)이 형성되어 있다.

따라서, 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 벤딩되면서 파단선(62)에 의해 찢겨져 추가적인 충격에너지를 흡수할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래 조향장치의 충격에너지 흡수구조는 제품 초기제작 당시 부터 임의의 충격흡수 하중(설정된 벤딩하중 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 안전을 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, 상기 스티어링 칼럼튜브와 마운팅 브라켓에 설치되는 고정핀; 상기 고정핀과 대향하도록 배치되는 가동핀을 지니되 이 가동핀은 차량의 센서들로 부터 산출된 정보를 근거로 차량의 충돌상황 따라 스트로크가 가변될 수 있도록 이루어진 액츄에이터; 일측단부는 차체에 볼팅 고정되며 그 중앙부는 상기 고정핀과 액츄에이터의 가동핀 사이에 압입토록 설치되어 차량 충돌시 그 충돌관성에 의해 상기 핀들 사이를 통과하면서 충격에너지를 흡수토록 마련되는 벤딩플레이를 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 발명에 따른 가변형 충격에너지 흡수구조를 나타낸 장치의 분리 사시도 이며, 도 4는 도 3에 따른 요부를 발췌한 요부 확대 사시도 이다.

도시된 도면을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 적용된 가변형 충격에너지 흡수구조는, 고정핀(80)과, 상기 고정핀(80)과 압연 로울러 형식으로 대향하도록 배치되는 가동핀(92)을 갖는 액츄에이터(90)와, 차량 충돌 또는 추돌시 상기 고정핀(80)과 액츄에이터(90)의 가동핀(92) 사이를 통과하면서 변위가 발생되는 벤딩플레이트(70)를 포함하여 이루어진다. 특히, 본 실시예에서는 고정핀(80)이 마운팅 브라켓(40)에 설치되는 구조로 개시되고 있으나, 스티어링 칼럼튜브(10)에 설치되는 구조로 개시될 수도 있다.

우선 상기 고정핀(80)은, 차량 충돌 또는 추돌시 후술하는 벤딩플레이트의 변위를 유도할 수 있도록 하기 위해 마련된 것으로 변위 유도를 위해 충분한 강성을 지니며, 통상 원형 단면을 갖는 봉 형태로 스티어링 칼럼튜브(10)를 차체에 고정하는 마운팅 브라켓(40)의 저면에 설치된다.

다음으로 액츄에이터(90)는, 외부로 부터 입력된 작동명령에 따라 모터, 유압장치, 공압장치 또는 솔레노이드를 이용해 가동핀(92)이 인출될 수 있도록 구성된 것으로서, 상기 가동핀(92)이 인출될 경우에는 상기한 고정핀(80)과 압연 로울 러 형식으로 대향하도록 상,하방향 배치되어 그 사이에 벤딩플레이트(70)가 압입될 수 있도록 마운팅 브라켓(40)에 볼트 등을 통해 고정된다.

특히, 이와 같은 액츄에이터(90)는 충돌상황에 따라 가동핀(92)의 인출 스트로크가 제어되어 그 상황에 적합한 충격에너지를 흡수할 수 있도록 차량의 각종 센서들(차속센서, 시트벨트착용유무 감지센서, 하중센서, 기타 등) 및 ECU(전자 제어 유닛)와 연계되어 있다.

한편, 본원 발명의 구성요소 중 벤딩플레이트(70)는, 고정핀(80)과 액츄에이터(90)의 가동핀(92) 사이에 압입토록 설치되어 차량 충돌시 그 충돌관성에 의해 상기 핀들(80,92) 사이를 통과하면서 변위되어 충격에너지를 흡수할 수 있도록 마련된 것으로서 장방형의 긴 플레이트 형상을 지닌다.

특히, 상기 벤딩플레이트(70)의 일측단부에는 캡슐(50)과 함께 차제에 볼팅 고정될 수 있도록 볼팅공(72)이 천공되어 있으며, 그 길이방향 중앙부에는 일정구간에 걸쳐 폭방향 양단 일부가 소정의 각도로 절곡된 벤딩면(74)이 마련되어 있어, 차량 충돌 또는 추돌시 그 충돌관성에 의해 상기 벤딩면(74)이 핀들(80,92) 사이를 통과하면서 변위가 이루어질 수 있도록 구성된다.

이와 같은 구성의 본 발명인 가변형 충격에너지 흡수구조는, 첨부된 도면 도 3을 통해 알 수 있는 바와 같이, 마운팅 브라켓(4) 일측에 분리 가능하게 조립된 캡슐(50) 저면에 벤딩플레이트(70)의 일측 즉, 볼팅공(72)이 천공된 부분이 밀착된 상태에서 볼트 등을 통해 차체에 고정된다. 이때, 상기 캡슐(50)의 전방에는 고정핀(80)과 액츄에이터의 가동핀(92)이 벤딩플레이트(70)를 사이에 두고 상·하 방향 압연 로울러 형식으로 배치되어 마운팅 브라켓(4) 상에 조립되어 차량 충돌 또는 추돌시 벤딩플레이트(70)가 이탈될 때 이 벤딩플레이트의 변위발생을 유도한다.

위와 같은 조립구성을 갖는 본 발명의 작동 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 도 5내지 도 6은 차량 충돌 또는 추돌시 본 발명의 가변형 충격에너지 흡수구조의 작동과정을 도시한 도면이다.

이에 도시된 바와 같이, 차량 충돌 또는 추돌이 발생했을 때 우선 조향축(미도시)이 내설되는 스티어링 칼럼튜브(10)가 상대운동(축 방향으로 컬랩싱)함과 동시에 이 스티어링 칼럼튜브(10)을 차체에 지지하고 있는 마운팅 브라켓(40)이 그 충돌관성에 의해 차체에 볼팅 고정된 캡슐(50)로 부터 도면에 도시된 화살표방향으로 이탈되면서 충격에너지의 흡수가 이루어지게 된다.

이때, 상기 캡슐(50)과 함께 차체에 볼팅고정된 벤딩플레이트(70)는 이탈되는 마운팅 브라켓(40)에 설치된 고정핀(80) 및 액츄에이터(90)의 가동핀(92) 사이에 압입된 상태에서 이들의 진행에 의해 변위되어 그 충돌상황에 적합한 저항에너지를 발생시키게 된다.

상세하게는, 차량 속도, 운전자 조건, 충돌 조건 등을 고려했을 때 보다 큰 충격흡수가 요구되는 상황일 경우에 차량에 설치된 각종 센서들로 부터 산출된 정 보를 근거로 차량의 ECU는 액츄에이터(90)에 작동명령을 인가하여 가동핀(92)을 인출시키고, 이와 같이 가동핀(92)이 인출되면 고정핀(80)과의 사이에 위치한 벤딩플레이트(70)가 상기 핀들(80,92)사이에서 압연로울러 방식과 같이 가압되게 된다.

따라서, 이와 같은 상황에서 상기 액츄에이터(90)의 가동핀(92) 및 고정핀(80)이 마운팅 브라켓(40)과 함께 충돌 관성방향으로 이탈하면, 도 6과 같이 핀들(80,92)에 의해 벤딩플레이트(70)의 벤딩면(74)이 펴지면서 충격력에 저항하는 저항력을 배가 시키게 된다.

특히, 상기와 같은 액츄에이터(90)는 충돌 상황에 따라 가동(92)핀의 인출 스트로크가 조절될 수 있도록 구성된다. 때문에, 인출된 가동핀(92)의 위치에 따라서 0~2개소의 벤딩면(74)이 선택적으로 펴져 에너지 흡수량을 가변시킬 수 있게 된다.

부연설명하면, 첨부된 도면 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 액츄에이터(90)의 가동핀(92)은 그 신호에 따라 A,B,C와 같이 그 스트로크가 달라지는데, 각각의 위치에 따라 A와 같이 완전 인출됐을 경우에는 인출된 가동핀(92)에 2개소의 벤딩면(74)이 접촉되어 펴지게 되고, B와 같이 절반정도 인출됐을 경우에는 벤딩면(74)이 1개소만 접촉되어 펴지게 되며, C와 같이 전혀 인출되지 않을 경우에는 벤딩플레이트(70)와 가동핀(92)이 접촉하지 않아 통상의 스티어링 컬럼튜브의 변위에 의해서만 충격 에너지를 흡수하게 된다.

즉, A의 경우에는 운전자 및 차량 등의 주행조건 등을 종합적으로 고려했을 때 보다 큰 충격흡수가 요구되는 상황에서 가장 큰 에너지를, B의 경우는 중간, C 의 경우는 가장 작은 에너지를 흡수하게 된다.

따라서, 이와 같은 본 발명은 충돌상황에 따른 ECU의 정보를 근거로 작동되는 액츄에이터(90)의 가동핀(92) 스트로크에 따라 벤딩플레이트(70)의 변위량이 달라지므로 충격에너지 흡수범위를 보다 폭넓게 구현할 수 있게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명인 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조에 의하면, 차량의 각 센서들로 부터 얻은 정보를 근거로 산출된 작동명령에 따라 구동이 이루어지는 액츄에이터의 가동핀에 의해 차량 충돌 또는 추돌시 그 충돌하중에 저항하는 저항하중 값이 충돌상황에 따라 가변되고, 이로 인해 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 가진자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims (4)

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

   상기 스티어링 칼럼튜브(10)와 상기 마운팅 브라켓(40) 중 어느 한 곳에 설치되는 고정핀(80);

   상기 고정핀(80)과 대향하도록 배치되는 가동핀(92)을 지니되 이 가동핀(92)은 차량의 센서들로 부터 산출된 정보를 근거로 차량의 충돌상황 따라 스트로크가 가변될 수 있도록 이루어진 액츄에이터(90);

   일측단부는 차체에 볼팅 고정되며 그 중앙부는 상기 고정핀(80)과 액츄에이터(90)의 가동핀(92) 사이에 압입토록 설치되어 차량 충돌시 그 충돌관성에 의해 상기 핀들(80,92) 사이를 통과하면서 충격에너지를 흡수토록 마련되는 벤딩플레이트(70)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 벤딩플레이트(70)는 차량 충돌 또는 추돌시 상기 핀들(80,92) 사이를 통과하면서 변위가 발생될 수 있도록 그 길이방향 중앙부 일정구간에 걸쳐 폭방향 양단 일부가 절곡된 벤딩면(74)이 형성된 것을 특징으로 하는 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 액츄에이터(90)의 가동핀(92)은 그 충돌상황에 따라 인출 스트로크가 조정되는 것을 특징으로 하는 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기 액츄에이터(90)는 솔레노이드, 모터, 유압장치, 공압장치 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 조향장치의 가변형 충격에너지 흡수구조.

Images