KR20070047582A - 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다.

본 발명은, 조향축을 둘러싸는 내측 튜브 및 외측 튜브와, 상기 외측 튜브의 외주면 중간측을 지지하되 캡슐을 통해 차체에 고정되는 상부 브라켓을 포함하는 자동차의 조향 컬럼에 있어서, 상기 상부 브라켓의 하측으로 연장되는 가이드부; 상기 가이드부의 길이 방향으로 소정 거리 이격되어 있는 상부 슬릿 및 하부 슬릿으로 이루어진 가이드 슬릿; 및 상기 가이드 슬릿을 통과하는 U 자 형상을 가지되 상판이 상기 캡슐에 결합되는 벤딩 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공한다.

본 발명에 의하면, 상부 브라켓의 하측에 형성되는 가이드부에 가이드 슬릿을 형성하고 벤딩 플레이트가 가이드 슬릿을 통과하면서 펴지도록 함으로써 자동차의 충돌 사고 등의 경우에 충격을 흡수하는 효과가 있다.

충격 흡수, 조향 컬럼, 벤딩 플레이트

Description

자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼{Collision Energy Absorbing Steering Column for Motor Vehicle}

도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 저면부 사시도,

도 2는 테어링 플레이트의 파단 과정을 나타내는 부분 사시도,

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 저면부 사시도,

도 4a는 가이드부 및 벤딩 플레이트를 나타내는 부분 사시도,

도 4b는 가이드부 및 벤딩 플레이트를 나타내는 측단면도,

도 5a는 조향 컬럼의 컬랩스가 일어나기 전의 벤딩 플레이트의 모습을 나타내는 측단면도,

도 5b는 조향 컬럼의 컬랩스가 일어난 후의 벤딩 플레이트의 모습을 나타내는 측단면도,

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 저면부 부분 사시도,

도 7은 가이드 롤러 및 벤딩 플레이트를 나타내는 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

107: 캡슐109: 상부 브라켓

301: 가이드 슬릿302: 상판

303: 가이드부305: 벤딩 플레이트

306: 하판401: 가이드 턱

403: 상부 슬릿404: 하부 슬릿

405: 만곡부501: 차체

601: 가이드 롤러 결합부603: 가이드 롤러

701: 상측 내주면703: 하측 내주면

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 상부 브라켓의 하측에 형성되는 가이드부에 가이드 슬릿을 형성하고 벤딩 플레이트가 가이드 슬릿을 통과하면서 펴지도록 함으로써 자동차의 충돌 사고 등의 경우에 충격을 흡수할 수 있는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다.

조향 컬럼은 운전자의 조향휠 조작에 의해 발생한 회전력을 랙-피니언 기구부로 전달하는 조향축을 둘러싸도록 형성되어 조향축의 회전을 지지하는 한편 브라켓을 통해 차체에 결합됨으로써 조향축의 위치를 고정하는 장치이다.

일반적으로 자동차의 충돌 사고 등의 경우에 운전자의 상체가 조향휠에 부딪혀서 큰 부상을 당하는 것을 방지하기 위해 조향 컬럼과 조향축은 모두 축 방향으로 수축되는 컬랩스(Collapse) 기능을 갖는다. 즉, 자동차의 운행 중 충돌 사고가 발생하면 운전자의 상체는 관성에 의해 조향휠에 부딪히는데, 운전자의 상체가 조향휠에 부딪히면 조향휠의 하측에 형성되어 있는 조향 컬럼과 조향축이 수축함으로써 운전자가 받는 충격을 최소화시켜 주는 것이다.

또한 이러한 조향 컬럼을 개량하여 조향 컬럼이 수축하는 경우 소정 방향으로 파단되면서 충격을 흡수하는 테어링 플레이트(Tearing Plate)가 포함되기도 하였다.

도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 저면부 사시도이고, 도 2는 테어링 플레이트의 파단 과정을 나타내는 부분 사시도이다.

도 1에서 도시하는 바와 같이 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼은 조향축(101)을 둘러싸는 내측 튜브(103) 및 외측 튜브(105)와, 외측 튜브(105)의 외주면 중간측을 지지하되 캡슐(107)을 통해 차체에 결합되는 상부 브라켓(109)과, 일단은 캡슐(107)에 고정되고 타단은 상부 브라켓(109)에 고정되는 테어링 플레이트(111)를 포함하여 구성된다.

조향축(101)은 상단이 조향휠(113)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되어 있어서 운전자가 조향휠(113)을 조작함으로써 발생한 회전력을 하단의 랙-피니언 기구부(미도시)에 전달하는 장치이다.

또한, 조향축(101)은 조향휠(113)에 가까운 상부 축(101a)과 그 반대편의 하부 축(101b)으로 나뉘는데 상부 축(101a)과 하부 축(101b)은 유니버설 조인트(미도시)를 매개로 하여 서로 연결되어 있기 때문에 소정 각도로 굴절된 상태에서 랙-피니언 기구부(미도시)에 회전력을 전달한다.

내측 튜브(103)는 직경이 일정한 원통 형상으로 형성되며 하부축(101b)을 둘러싼다. 내측 튜브(103)의 하단 외주면에는 하부 브라켓(115)이 형성되어 있는데, 하부 브라켓(115)이 자동차의 차체에 고정됨으로써 내측 튜브(103)의 위치가 고정된다. 한편 외측 튜브(105)는 내측 튜브(103)보다 큰 직경을 가지는 원통 형상으로 형성됨으로써 외측 튜브(105)와 내측 튜브(103)는 상대적으로 슬라이딩 운동한다. 따라서 자동차의 충돌 사고시 조향 컬럼이 수축하는 컬랩스 기능이 이루어지는 것이다.

상부 브라켓(109)은 외측 튜브(105)의 외주면 중간측에서 외측 튜브(105)를 지지하는 한편 양단에 결합되는 캡슐(107)을 통해 자동차의 차체에 고정된다. 또한 조향 컬럼의 수축이 일어나는 경우에는 상부 브라켓(109)으로부터 캡슐(107)이 이탈하여 상부 브라켓(109)과 캡슐이 서로 상대 이동하게 된다.

테어링 플레이트(111)는 판 형상으로 이루어지되 일단은 캡슐(107)에 나사(미도시)로 고정되고 타단은 상부 브라켓(109)에 리벳(119)을 통해 고정된다.

따라서 도 2에서 도시하는 바와 같이 조향 컬럼이 수축하여 상부 브라켓(109)과 캡슐(107)이 서로 상대 이동하는 경우 테어링 플레이트(111)는 캡슐(107)과 상부 브라켓(109)으로부터 서로 반대 방향의 힘을 받게 된다. 그리고 그 힘에 의해 테어링 플레이트(111)는 파단선(117)을 따라 파단을 일으키면서 충격을 흡수하는 것이다.

그런데 이와 같은 종래 기술에 의하는 경우 테어링 플레이트의 성형 불량 등으로 인해 테어링 플레이트가 파단선을 따라 파단을 일으키지 않는 경우도 있어서 충격 흡수 기능이 불충분한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 상부 브라켓의 하측에 형성되는 가이드부에 가이드 슬릿을 형성하고 벤딩 플레이트가 가이드 슬릿을 통과하면서 펴지도록 함으로써 자동차의 충돌 사고 등의 경우에 충격을 흡수할 수 있는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공하는 데 그 주된 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 조향축을 둘러싸는 내측 튜브 및 외측 튜브와, 상기 외측 튜브의 외주면 중간측을 지지하되 캡슐을 통해 차체에 고정되는 상부 브라켓을 포함하는 자동차의 조향 컬럼에 있어서, 상기 상부 브라켓의 하측으로 연장되는 가이드부; 상기 가이드부의 길이 방향으로 소정 거리 이격되어 있는 상부 슬릿 및 하부 슬릿으로 이루어진 가이드 슬릿; 및 상기 가이드 슬릿을 통과하는 U 자 형상을 가지되 상판이 상기 캡슐에 결합되는 벤딩 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공한다.

또한 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 조향축을 둘러싸는 내측 튜브 및 외측 튜브와, 상기 외측 튜브의 외주면 중간측을 지지하되 캡슐을 통해 차체에 고정되는 상부 브라켓을 포함하는 자동차의 조향 컬럼에 있어서, 상기 상부 브라켓의 하측으로 연장되되 일측에 가이드 롤러 결합부가 형성되어 있고 상기 가이드 롤러 결합부의 좌우측 내주면에 결합되어 회전하는 가이드 롤러를 구비하는 가이드부; 상기 가이드 롤러에 감기는 U 자 형상을 가지되 상판이 상기 캡슐에 결합되는 벤딩 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 저면부 사시도이고, 도 4a 및 4b는 각각 가이드부 및 벤딩 플레이트를 나타내는 부분 사시도 및 측단면도이다.

도 3 및 도 4b에서 각각 도시하는 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼은 조향축(101)을 둘러싸는 내측 튜브(103) 및 외측 튜브(105)와, 외측 튜브(105)의 외주면 중간측을 지지하되 캡슐(107)을 통해 차체에 결합되는 상부 브라켓(109)과, 상부 브라켓(109)의 하측으로 연장되되 일측에 가이드 슬릿(301)이 형성되어 있는 가이드부(303)와, 가이드 슬릿(301)을 통과하는 U 자 형상을 가지되 상판(302)이 캡슐(107)에 결합되는 벤딩 플레이트(Bending Plate: 305)를 포함하여 구성된다.

가이드부(303)는 상부 브라켓(109)의 하측으로 연장되어 형성되며 가이드 슬릿(301) 및 가이드 턱(401)을 포함하여 형성된다. 가이드부(303)는 상부 브라켓(109)과 일체로 성형될 수도 있고 용접 등에 의해 상부 브라켓(109)에 고정될 수도 있다.

가이드 슬릿(301)에는 벤딩 플레이트(305)가 끼워져 있으며 자동차의 충돌 사고 등의 경우 조향 컬럼의 컬랩스가 일어나면 벤딩 플레이트(305)가 가이드 슬릿(301)의 내주면과 마찰을 일으키면서 가이드 슬릿(301)을 통과함으로써 충격을 흡수하게 된다.

한편 가이드 슬릿(301)은 가이드부(303)의 길이 방향으로 소정 거리 이격되는 상부 슬릿(403) 및 하부 슬릿(404)으로 나누어진다. 캡슐(107)에 고정되는 상판(302)으로부터 상부 브라켓(109)의 저면을 따라 연장되는 벤딩 플레이트(305)는 상부 슬릿(403)을 관통하고 U 자 형으로 만곡하여 하부 슬릿(404)을 관통한다.

가이드 턱(401)은 조향 컬럼의 컬랩스가 일어날 때 벤딩 플레이트(305)에 압력을 가하는 동시에 벤딩 플레이트(305)가 원활하게 펴지면서 가이드 슬릿(301)을 통과하도록 하는 역할을 한다.

가이드 턱(401)은 상부 슬릿(403)과 하부 슬릿(404) 사이에 형성되되 가이드부(303)의 전면으로부터 소정 거리 돌출된다.

또한 가이드 턱(401)의 전면에는 소정의 곡률 반경을 가지는 만곡부(405)가 형성되어 있는데, 조향 컬럼의 컬랩스가 일어날 때 만곡부(405)는 벤딩 플레이트(305)가 만곡부(405)로부터 압력을 받는 동시에 만곡부(405)의 외주면을 따라 원활하게 펴지도록 함으로써 충격 흡수가 가능하도록 한다. 한편 가이드 턱(401)의 외주면에는 소정 깊이를 가지는 가이드 홈을 형성하여 벤딩 플레이트(305)가 가이드 홈에 밀착한 채 펴지도록 할 수도 있다.

벤딩 플레이트(305)는 조향 컬럼의 컬랩스가 일어나는 경우 가이드 슬릿(301)을 통과하면서 펴짐으로써 충격을 흡수하는 기능을 한다. 벤딩 플레이트(305)는 가이드 슬릿(301)을 통과하는 U 자 형상을 가지되 상판(302)은 상부 브라켓(109)의 캡슐(107)에 나사(미도시)로 결합되며 상판(302)에 대향하는 하판(306)은 자유단으로 남아 있다.

도 5a 및 5b는 각각 조향 컬럼의 컬랩스가 일어나기 전과 후의 벤딩 플레이트의 모습을 나타내는 측단면도이다.

도 5a에서 도시하는 바와 같이 조향 컬럼의 컬랩스가 일어나기 전에는 벤딩 플레이트(305)의 상판(302)은 캡슐(107)에 고정되어 있으며 캡슐(107)은 상부 브라켓(109)과 연결된 채 차체(501)에 고정되어 있다.

그런데 자동차의 충돌 사고 등으로 인해 조향 컬럼의 컬랩스가 일어나면 도 5b에서 도시하는 바와 같이 캡슐(107)이 상부 브라켓(109)으로부터 분리되어 캡슐(107)과 상부 브라켓(109)이 서로 반대 방향으로 상대 운동을 하게 된다.

따라서 이 경우 벤딩 플레이트(305)의 상판(302)과 하판(306)도 서로 반대 방향으로 상대 운동을 일으키는데, 벤딩 플레이트(305)의 하판(306)이 가이드부(303)의 하부 슬릿(404) 및 상부 슬릿(405)을 통과하면서 펴진다.

또한 가이드부(303)의 가이드 턱(401)은 만곡부(405)에 접하는 벤딩 플레이트(305)에 압력을 가함으로써 벤딩 플레이트(305)의 두께가 얇아지는 소성 변형을 일으키도록 하여 충격 흡수가 더욱 용이하도록 하여 준다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 저면부 부분 사시도이고, 도 7은 가이드 롤러 및 벤딩 플레이트를 나타내는 측단면도이다.

도 6 및 도 7에서 각각 도시하는 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼은 조향축(101)을 둘러싸는 내측 튜브(103) 및 외측 튜브(105)와, 외측 튜브(105)의 외주면 중간측을 지지하되 캡슐(107)을 통해 차체에 결합되는 상부 브라켓(109)과, 상부 브라켓(109)의 하측으로 연장되되 일측에 가이드 롤러 결합부(601)가 형성되어 있고 가이드 롤러 결합부(601)의 좌우측 내주면에 결합되어 회전하는 가이드 롤러(603)를 구비하는 가이드부(303)와, 가이드 롤러(603)에 감기는 U 자 형상을 가지되 상판(302)이 캡슐(107)에 결합되는 벤딩 플레이트(305)를 포함하여 구성된다.

가이드 롤러 결합부(601)는 가이드부(303)의 일측이 벤딩 플레이트(305)의 폭보다 큰 폭을 가지도록 장방형으로 개방되며 좌우측 내주면에 가이드 롤러(603)가 결합된다.

가이드 롤러(603)는 직경(D)이 일정한 원통 형상을 가지되 가이드 롤러 결합부(601)에 회전 가능하게 결합되며 외주면에 벤딩 플레이트(305)가 감겨진다. 한편 가이드 롤러(603)의 직경(D)은 벤딩 플레이트(305)가 흡수해야 하는 충격의 크기에 따라 달라진다. 또한 가이드 롤러(603)의 외주면에는 소정 깊이의 가이드 홈을 형성하여 벤딩 플레이트(305)가 가이드 홈에 밀착한 채 펴지도록 할 수도 있다.

한편, 가이드 롤러 결합부(601)의 상측 내주면(701) 및 하측 내주면(703)은 내측을 향해 돌출되어 있고 그 표면은 만곡되어 있다. 그리고 가이드 롤러(603)가 가이드 롤러 결합부(601)의 좌우측 내주면에 회전 가능하도록 결합되고 가이드 롤러(603)에 벤딩 플레이트(305)가 감겨지게 되면 벤딩 플레이트(305)가 상측 내주면(701) 및 하측 내주면(703)에 밀착하게 된다.

따라서 조향 컬럼의 컬랩스가 일어나면 벤딩 플레이트(305)는 상측 내주면(701), 하측 내주면(703) 및 가이드 롤러(603)로부터 압력을 받게 되어 두께가 얇아지면서 펴지므로 충격 흡수가 더욱 용이해질 수 있다.

기타의 구성 및 작용은 본 발명의 제 1 실시예와 동일하기 때문에 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명 및 작용의 설명은 생략한다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상부 브라켓의 하측에 형성되는 가이드부에 가이드 슬릿을 형성하고 벤딩 플레이트가 가이드 슬릿을 통과하면서 펴지도록 함으로써 자동차의 충돌 사고 등의 경우에 충격을 흡수하는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 조향축을 둘러싸는 내측 튜브 및 외측 튜브와, 상기 외측 튜브의 외주면 중간측을 지지하되 캡슐을 통해 차체에 고정되는 상부 브라켓을 포함하는 자동차의 조향 컬럼에 있어서,

   상기 상부 브라켓의 하측으로 연장되는 가이드부;

   상기 가이드부의 길이 방향으로 소정 거리 이격되어 있는 상부 슬릿 및 하부 슬릿으로 이루어진 가이드 슬릿; 및

   상기 가이드 슬릿을 통과하는 U 자 형상을 가지되 상판이 상기 캡슐에 결합되는 벤딩 플레이트

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수식 조향 컬럼.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부 슬릿과 상기 하부 슬릿 사이에는 상기 가이드부의 앞 쪽으로 소정 거리 돌출되는 가이드 턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 충격 흡수식 조향 컬럼.
3. 조향축을 둘러싸는 내측 튜브 및 외측 튜브와, 상기 외측 튜브의 외주면 중간측을 지지하되 캡슐을 통해 차체에 고정되는 상부 브라켓을 포함하는 자동차의 조향 컬럼에 있어서,

   상기 상부 브라켓의 하측으로 연장되되 일측에 가이드 롤러 결합부가 형성되어 있고 상기 가이드 롤러 결합부의 좌우측 내주면에 결합되어 회전하는 가이드 롤러를 구비하는 가이드부;

   상기 가이드 롤러에 감기는 U 자 형상을 가지되 상판이 상기 캡슐에 결합되는 벤딩 플레이트

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수식 조향 컬럼.

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