KR20080008010A - 차량용 스티어링 컬럼의 충격흡수구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 스티어링 휠로 전달되는 충격을 흡수하는 스티어링 컬럼에 있어서, 중공관 형상으로 커터가 구비되는 아우터튜브, 상기 아우터튜브에 인입되며 상기 커터에 대응하는 위치에 레일이 형성된 이너튜브로 구성됨을 특징으로 한다. 본 발명은 커터와 제거 조형물을 이용하여 컬링 플레이트(curling plate) 캡슐(capsule)의 보완 및 대체가 가능하여 공간 확보면에서 유리하고, 원가 및 중량절감에도 유리한 효과를 제공한다. 또한, 커터와 제거조형물의 제거를 위한 설정방향이 의도한 방향으로 일정하게 유지하여 충돌 에너지 흡수효과를 높일 수 있어 스티어링 샤프트의 차내 돌출을 최소화할 수 있어 안전사고에 대한 운전자의 피해를 저감시킬 수 있는 효과를 제공한다.

스티어링 컬럼, 아우터튜브, 이너튜브, 커터, 제거 조형물

Description

차량용 스티어링 컬럼의 충격흡수구조 {Impact-absorbtion structure of steering column forvehicle}

도 1은 종래의 스티어링 컬럼의 충격흡수구조를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수구조를 도시한 사시도이다.

도 3은 도 2의 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수구조를 도시한 평면도이다.

도 4는 도 3의 A-A'부 단면도이다.

도 5는 도 3의 B-B'부 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 스티어링 칼럼의 작동상태를 도시한 단면도이다.

*도면중 주요부분에 관한 부호의 설명*

100 - 스티어링 컬럼 110 - 아우터튜브

111 - 커터 120 - 이너튜브

121 - 레일 122 - 제거 조형물

200 - 마운팅 브라켓

본 발명은 차량의 충돌 또는 추돌 사고시 운전자의 안전을 도모하기 위하여 조향 핸들의 충격을 흡수하는 차량용 스티어링 컬럼의 충격흡수구조에 관한 것으로, 이는 특히, 충돌 및 추돌 사고시 발생되는 충격 에너지를 1,2차에 걸쳐 효과적으로 흡수할 수 있도록 한 스티어링 컬럼의 충격흡수구조에 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 운전자로부터 회전토크를 전달받는 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠과 연결된 샤프트와, 상기 샤프트가 내부로 삽입되며 조향장치를 자체에 고정토록 하기 위한 스티어링 컬럼으로 구성되며, 상기 스티어링 컬럼은 한쌍의 어퍼·로워 마운팅 브라켓에 의해 차체에 고정된다.

여기서, 상기와 같은 스티어링 장치에는 차량 충돌 또는 추돌시 충돌 관성으로 인해 운전자가 조향장치에 부딪혔을 때 그 충격력을 흡수, 완화하여 운전자의 상해를 최소화 하도록 하기 위한 충격에너지 흡수구조가 다양하게 마련되어 있다. 이와 같은 충격에너지 흡수구조는 일반적으로, 스티어링 컬럼 튜브의 변형에 의해 충격을 흡수하는 구조와, 상기 스티어링 컬럼 튜브 내측에 삽입된 스티어링 샤프트의 충격 변형에 의한 충격 흡수구조가 병행되어 사용되고 있으며, 최근에는 한층 효과적인 충격 흡수를 위해 상기 스티어링 컬럼을 차체에 고정토록 하는 마운팅 브라켓에까지 충격 흡수구조를 마련하여 운전자에게 가해지는 상해를 최소화 하도록 하고 있다.

이하, 종래의 스티어링 컬럼의 각 구성부와 이들 구성부가 갖는 단점을 도면을 참조로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 스티어링 컬럼의 충격흡수구조를 도시한 사시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 중공관 형상의 아우터튜브(1a) 단부 내측에 이너튜브(1b) 일단부가 삽입되어 외부 충격 전달시 축방향으로 컬랩싱(Collapsing)이 이루어 지는 스티어링 컬럼(1)이 구비되고, 상기 스티어링 컬럼(1) 내부에는 스티어링휠(미도시)과 연결되는 스티어링 샤프트(2)가 설치되는데, 이와 같은 스티어링 샤프트(2) 역시 스티어링 컬럼(1)과 같이 축방향으로 수축 가능하게 마련된다.

그리고, 상기 스티어링 컬럼(1) 외주면 일측에는 이 스티어링 컬럼을(1) 차체에 고정시키는 마운팅브라켓(4)이 설치되되, 이와 같은 마운팅브라켓(4) 역시 차량 충돌 또는 추돌시 발생되는 충격에너지를 흡수할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 마운팅브라켓(4)의 양측에는 이 마운팅브라켓(4)을 차체에 고정토록하는 캡슐(5)이 분리 가능토록 핀결합 되고, 상기 캡슐 저면에는 차량 충돌시 2차적인 충격 에너지를 흡수할 수 있도록 파단부(6a)가 형성된 커링 플레이트(Curling plate;6)가 마련되는데, 이 커링 플레이트(6)의 일측은 마운팅 볼트(미도시)를 통해 상기 캡슐과 함께 차제에 볼팅고정 되며, 타측은 마운팅 브라켓(4) 일측에 리벳팅(7) 되어 고정되는 구성으로 이루어져 있다.

따라서, 상기와 같은 종래의 충격흡수 구조는, 차량 충돌 또는 추돌시 그 충돌관성에 의해 스티어링 컬럼을 지지하고 있는 마운팅 브라켓(4)이 캡슐(5)로 부터 이탈되면서 이들을 상호 연결하는 핀의 전단에 의해 1차적인 충격흡수가 이루어 지고, 동시에 마운팅 브라켓에 리벳팅된 커링 플레이트(6)의 파단부(6a)가 찢겨지면서 2차적인 충격을 흡수하게 된다.

그러나, 종래에는 상기와 같이 커링 플레이트(6)가 마운팅 브라켓(4)에 리벳팅된 리벳팅점을 기점으로 파단부(6a)의 단순절개에 따른 찢겨지는 힘을 이용하여 충격을 흡수할 수 있도록 구성되므로서, 충돌시 급작스런 충격하중에 대항하는 저항하중이 약해 충돌 흡수성능이 떨어졌으며, 상기와 같이 리벳팅점을 기준으로 밴딩과 동시에 찢겨지므로서, 2차 충격에너지 흡수시 충격흡수방향이 일정치 않아 효과적인 충격흡수가 이루어 지지 못하는 문제가 있었다.

또한, 차량의 충돌시 충분한 충돌에너지를 흡수하지 못하게 되며, 충돌에너지를 전부 흡수하기 이전 스티어링 컬럼의 충격흡수가 완전히 발생하여 승객과 스티어링 휠과 강하게 충돌하게 되므로 충돌 성능이 떨어지게 된다.

또한, 스티어링 컬럼의 충격흡수부가 100%기능을 발휘하기 위해서는 스티어링 컬럼의 충격흡수방향이 중요하나, 종래의 스티어링 컬럼의 충격흡수시 밴딩(bending) 및 부가적인 외부 힘의 작용으로 최대 효과를 기대할 수 있는 충격흡수구조 방향의 설정이 힘들다.

또한, 스티어링 컬럼에서 충돌 에너지 흡수 기능을 보조하기 위하여 컬링 플레이트와 캡슐 등을 적용하였으나, 그에 따른 중량과 원가의 증가가 있게 된다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 커터를 구비한 아우터튜브에 제거조형물을 구비한 이너튜브를 구현하여 커터로 제거조형물을 제거함에 따라 충격흡수 성능을 개선한 스티어링 컬럼을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 스티어링 휠로 전달되는 충격을 흡수하는 스티어링 컬럼에 있어서, 중공형의 형상으로 커터가 구비되는 아우터튜브, 상기 아우터튜브에 인입되며 상기 커터에 대응하는 위치에 레일이 형성된 이너튜브로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 레일에는, 상기 커터에 의해 제거되는 제거 조형물이 삽입설치되며, 상기 제거 조형물의 재질은 커터의 재질보다 연성을 가지는 재질이다.

또한, 상기 아우터튜브의 내주면과 이너튜브의 외주면은 하나 이상의 평면을 가진다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수구조를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수구조를 도시한 평면도이며, 도 4는 도 3의 A-A'부 단면도이고, 도 5는 도 3의 B-B'부 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 스티어링 칼럼의 작동상태를 도시한 단면도이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수구조는, 중공관 형상의 아우터튜브(110) 단부 내측에 이너튜브(120)의 일단부가 삽입되어 외부 충격 전달시 축방향으로 컬랩싱(Collapsing)이 이루어 지는 스티어링 컬럼(100)이 구비되고, 상기 스티어링 컬럼(100)내부에는 스티어링휠(미도시)과 연결되는 스티어링 샤프트(미도시)가 설치되는데, 이와 같은 스티어링 샤프트(미도시) 역시 스티어링 칼럼(100)과 같이 축방향으로 수축 가능하게 마련된다.

그리고, 상기 스티어링 컬럼(100) 외주면 일측에는 이 스티어링 컬럼을(100) 차체에 고정시키는 마운팅브라켓(200)이 마련되는데, 이와 같은 마운팅브라켓(200) 역시 차량 충돌 또는 추돌시 발생되는 충격에너지를 흡수할 수 있도록 충격 흡수구조가 마련되어 있다. 또한, 마운팅브라켓(200)은 마운팅 볼트(미되시)에 의해 차체에 고정된다.

이러한, 충격에 의해 충격흡수가 가능하도록 구성되는 스티어링 컬럼의 충격흡수구조는 이미 종래에 많이 사용되고 있는 것이므로, 이에 대한 내부 구조 및 동작에 관한 상세한 설명은 생략하며 본 발명의 개선된 구성을 이하로 설명한다.

본 발명에 따른 개선된 아우터튜브(110)와 이너튜브(120)를 더욱 상세히 설명하면, 아우터튜브(110)는 차체에 고정되는 마운팅 브라켓(200)에 연결되며, 중공 형으로 내부에 공간부가 형성된 관 형태로 구성된다. 또한, 내부로 이너튜브가 인입되는 방향으로 커터(111)가 구비되는데, 상기 커터(111)는 아우터튜브(110)의 일단에 용접되어 고정된다.

이너튜브(120)는 중공형으로 내부에 공간부가 형성되어 스티어링 샤프트가 삽입될 공간부가 형성되는 관 형태로 구성된다. 또한, 이너튜브(120)의 외주면으로 커터(111)와 대응되는 부분에 홈형태의 레일(121)이 구비되며, 상기 레일(121)의 내부에 제거 조형물(122)이 구비된다. 그리고, 상기 제거 조형물(122)은 상기 커터(111)보다 무른 재질로 형성됨이 바람직하며, 상기 커터(111)와 접촉되는 제거 조형물(122)의 초기부분은 구부려 구성된다. 또한, 제거 조형물(122)의 재질과 두께 등을 조정하여 충돌성능의 보완도 가능하다.

한편, 상기 커터(111)와 레일(121)이 일정한 방향으로 힘을 받을 수 있도록 아우터튜브(110)의 내주면과 이너튜브(120)의 외주면은 하나 이상의 평면을 이루어 회전하지 않고 인출입이 가능하게 구성되는데, 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이 6각형, 8각형의 형상으로 서로 맞닿는 면이 평면이므로 슬라이딩할 수 있지만 회전을 제한하는 형태로 구성된다.

따라서, 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 아우터튜브(110)와 이너튜브(120)의 작동상태를 살펴보면, 아우터튜브(110)의 내부로 이너튜브(120)가 인입됨과 동시에 커터(111)와 제거 조형물(122)이 설치된 레일(121)이 결합되며, 이때 제거 조형물(122)과 커터(111)가 상호 맞닿는 부분이 구부러져 커 터(111)의 상단부에 접촉시키게 된다. 또한, 레일(121)과 결합된 커터(111)는 보통 이너튜브(120) 레일(121)의 내측으로 5mm가 숨겨지며, 레일(120)의 외측으로 5mm높이로 돌출되어 본 발명의 충격흡수구조가 구성된다. 상기와 같이 구성된 아우터튜브(110)와 이너튜브(120)에 충격이 가해지면 1차적으로 아우터튜브(110)와 이너튜브(120)의 마찰에 의해 충격흡수가 이루어 지게 되며, 2차적으로 도 6에 도시된 바와 같이 아우터튜브(110)의 커터(111)가 이너튜브(120)의 제거 조형물(122)을 설정방향에 따라 제거함에 충격을 흡수하게 된다.

여기서, 본 발명은 전술한 바와 같이 아우터튜브(110)가 마운팅 브라켓(200)에 지지된 상태에서 충격흡수가 이루어지므로 충격발생시 그 충격흡수 방향을 일정하게 유지시킬수 있어 한층 효과적인 충격흡수성능 발휘할 수도 있게 된다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스티어링 컬럼(100)은 차량의 충돌 또는 추돌시 커터(111)가 제거 조형물(122)을 제거하여 충격을 흡수하고, 상기 제거 조형물(122)은 커터에 의해 밀림과 동시에 커팅됨으로 운전자에게 가하는 충격을 줄여준다. 한편, 차량의 충돌 또는 추돌시 제거된 제거 조형물(122)은 추후에 레일(121)에 재삽입되어 사용된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 스티어링 컬럼의 충격흡수구조는, 커터와 제거 조형물을 이용하여 컬링 플레이트(curling plate) 캡슐(capsule)의 보완 및 대체가 가능하여 공간 확보면에서 유리하고, 원가 및 중량절감에도 유리한 효과를 제공한다.

또한, 커터와 제거조형물의 제거를 위한 설정방향이 의도한 방향으로 일정하게 유지하여 충돌 에너지 흡수효과를 높일 수 있어 스티어링 샤프트의 차내 돌출을 최소화할 수 있어 안전사고에 대한 운전자의 피해를 저감시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 차량의 스티어링 휠로 전달되는 충격을 흡수하는 스티어링 컬럼에 있어서,

   중공관 형상으로 커터가 구비되는 아우터튜브;

   상기 아우터튜브에 인입되며 상기 커터에 대응하는 위치에 레일이 형성된 이너튜브;

   로 구성됨을 특징으로 하는 차량용 스티어링 컬럼의 충격흡수구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 레일에는,

   상기 커터에 의해 제거되는 제거 조형물이 삽입설치됨을 특징으로 하는 차량용 스티어링 컬럼의 충격흡수구조.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제거 조형물의 재질은 커터의 재질보다 연성을 가지는 재질임을 특징으로 하는 차량용 스티어링 컬럼의 충격흡수구조.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 아우터튜브의 내주면과 이너튜브의 외주면은 하나 이상의 평면을 가짐을 특징으로 하는 차량용 스티어링 컬럼의 충격흡수구조.

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