KR20080088857A - 충격 흡수장치를 구비한 자동차의 조향컬럼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼에 관한 것이다.
본 발명은 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼에 있어서, 내부에 조향축이 구비되는 중공 형상의 튜브; 상기 튜브의 외주면을 감싸도록 형성되되 상부에 수용부가 형성되는 플레이트 브라켓; 상기 튜브와 결합되며 상기 플레이트 브라켓의 내측에 구비되어 상기 플레이트 브라켓을 지지하는 강성 지지부재; 및 상기 수용부에 삽입되는 흡수 부재가 형성되며 양측면에 차체와 결합하는 고정홀이 형성된 마운팅 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼을 제공한다.
본 발명에 의하면, 마운팅 브라켓의 일측면에 밴딩 부재를 결합하고, 하부에 흡수 부재를 형성하되 흡수 부재가 슬라이딩되게 결합되는 수용부가 형성된 플레이트 브라켓을 구비하여 자동차의 충돌시 흡수 부재와 수용부의 마찰 및 밴딩 부재의 밴딩에 의해 충격을 흡수함으로써, 더욱 많은 충격을 흡수할 수 있음은 물론, 캡슐 및 테어링 플레이트의 생산이 불필요하여 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
조향 컬럼, 충격 흡수, 컬랩스, 흡수 돌기, 슬라이딩

Description

충격 흡수장치를 구비한 자동차의 조향컬럼{Steering Column for Motor Vehicle Having Collision Energy Absorbing Apparatus}
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격 흡수장치가 구비된 조향 컬럼를 나타낸 요부 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격 흡수장치가 구비된 조향 컬럼를 나타낸 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격 흡수장치가 구비된 조향 컬럼의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 조향 컬럼 202: 고정 수단
210: 조향축 220: 튜브
222: 외측 튜브 224: 내측 튜브
230: 플레이트 브라켓 232: 수용부
234: 장공 236: 돌기 수용홈
240: 강성 지지부재 250: 마운팅 브라켓
252: 흡수 부재 254: 밴딩 고정홈
256: 흡수 돌기 258: 고정홀
260: 밴딩 부재 262: 밴딩 고정부
본 발명은 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 마운팅 브라켓의 일측면에 밴딩 부재를 결합하고, 하부에 흡수 부재를 형성하되 흡수 부재가 슬라이딩되게 결합되는 수용부가 형성된 플레이트 브라켓을 구비하여 자동차의 충돌시 흡수 부재와 수용부의 마찰 및 밴딩 부재의 밴딩에 의해 충격을 흡수함으로써, 더욱 많은 충격을 흡수할 수 있음은 물론, 캡슐 및 테어링 플레이트의 생산이 불필요하여 원가를 절감할 수 있는 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼에 관한 것이다.
일반적으로, 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. 이와 같은 조향 컬럼은 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 부딪히게 되고, 운전자의 상체가 조향휠에 부딪히면 조향휠의 하부에 구비되어 있는 조향 컬럼과 조향축이 수 축함으로써 운전자가 받는 충격을 저감시켜 주는 것이다.
하지만, 운전자의 상태와 자동차의 상태에 따라서 운전자가 조향휠에 가하는 충격은 다를 수밖에 없다. 예를 들어, 자동차의 속도가 빠른 경우에는 충격이 크고, 자동차의 속도가 느린 경우에는 충격이 미약할 수도 있다. 또한, 운전자의 안전 벨트 착용 여부 및 에어백의 작동 여부 등 여러 상황에 따라 조향휠에 가하는 충격량은 다를 것이다. 이에 따라 다양한 조건에 대처하기 위해서 테어링 플레이트(Tearing Plate)를 구비한 조향 장치가 개발되었다.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼(100)은 상단이 조향휠(미도시)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되는 조향축(102), 조향축(102)을 둘러싸는 내측 튜브(110) 및 내측 튜브(110)보다 큰 직경을 가지는 외측 튜브(120), 외측 튜브(120)의 외주면을 지지하되 캡슐(140)을 통해 차체에 결합되는 상부 브라켓(130), 일단은 고정 수단(150)에 의해 캡슐(140)에 고정되고 타단은 고정 부재(160)를 통해 상부 브라켓(130)에 고정되는 테어링 플레이트(170)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 조향 컬럼(100)은 자동차의 전방 충돌시 운전자의 상체가 조향휠에 충격을 가하여 조향 컬럼(100)이 충격 이동 방향으로 수축하게 될 경우에 차체에 고정된 캡슐(140)로부터 상부 브라켓(130)이 외측 튜브(120)와 함께 하향으로 이동된다. 즉, 충격이 가해지면 상부 브라켓(130)은 캡슐(140)로부터 분리되며 상부 브라켓(130)이 차체로부터 용이하게 이탈되어 충격 이동 방향으로 움직이면서 조향 컬럼(100)이 수축되는 것이다.
또한, 조향 컬럼(100)이 수축하여 상부 브라켓(130)과 캡슐(140)이 서로 상대 이동하여 상부 브라켓(130)이 하향으로 이동할 경우, 테어링 플레이트(160)는 캡슐(140)과 상부 브라켓(130)으로부터 서로 반대 방향의 힘을 받으면서 테어링 플레이트(160)는 상부 브라켓(130)의 이동 방향을 따라 찢어지면서 충격을 흡수하는 것이다.
하지만, 전술한 바와 같이, 종래 기술에 의하는 경우 상부 브라켓(130)에 캡슐(140) 및 테어링 플레이트(170)를 결합하기 위해서는 상부 브라켓(130)의 캡슐(140)이 결합되는 부분 및 테어링 플레이트(170)가 고정되는 부분을 정밀 가공해야만 했으며, 다양한 형상을 가지는 캡슐(140) 및 테어링 플레이트(170)에 의해 상부 브라켓(130) 역시 그 형상에 따라 캡슐(140) 및 테어링 플레이트(170)가 결합되는 부분의 형상이 달라져 많은 작업 시간이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 캡슐(140) 및 테어링 플레이트(170)의 추가적인 생산에 의해 원가가 상승하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 마운팅 브라켓의 일측면에 밴딩 부재를 결합하고, 하부에 흡수 부재를 형성하되 흡수 부재가 슬라이딩되게 결합되는 수용부가 형성된 플레이트 브라켓을 구비하여 자동차의 충돌시 흡수 부재와 수용부의 마찰 및 밴딩 부재의 밴딩에 의해 충격을 흡수함으로써, 더욱 많은 충격을 흡수할 수 있음은 물론, 캡슐 및 테어링 플레이트의 생산이 불필요하여 원가를 절 감하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼에 있어서, 내부에 조향축이 구비되는 중공 형상의 튜브; 상기 튜브의 외주면을 감싸도록 형성되되 상부에 수용부가 형성되는 플레이트 브라켓; 상기 튜브와 결합되며 상기 플레이트 브라켓의 내측에 구비되어 상기 플레이트 브라켓을 지지하는 강성 지지부재; 및 상기 수용부에 삽입되는 흡수 부재가 형성되며 양측면에 차체와 결합하는 고정홀이 형성된 마운팅 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 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 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격 흡수장치가 구비된 조향 컬럼를 나타낸 요부 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격 흡수장치가 구비된 조향 컬럼를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격 흡수장치가 구비된 조향 컬럼(200)은 내부에 조향축(210)이 구비되는 튜브(220), 튜브(220)의 외주 양측에 구비되되 상부에 축 방향으로 길게 수용부(232)가 형성되는 플레이트 브라켓(230), 튜브(220)의 상부에 구비되되 플레이트 브라켓(230)의 내측면을 지지하는 강성 지지부재(240), 플레이트 브라켓(230)의 수용부(232)에 삽입되는 흡수 부재(252)가 형성되며 차체에 고정되는 마운팅 브라켓(250) 및 일단이 마운팅 브라켓(250)과 결합되어 자동차의 충돌시 밴딩에 의해 충격을 흡수하는 밴딩 부재(260)를 포함하여 구성된다.
튜브(220)는 중공의 형상으로 내부에 조향휠(미도시)과 연결된 조향축(210)이 구비되며, 마운팅 브라켓(250)에 의해 차체에 고정되는 외측 튜브(222)와 외측 튜브(222)보다 작은 직경을 가지며 외측 튜브(222)의 내부에 삽입되고 별도의 로워 브라켓(미도시) 등에 의해서 차체에 고정되는 내측 튜브(224)를 포함하여 구성된다.
플레이트 브라켓(230)은 대략적으로 뒤집어진 "U" 자 형상으로 절곡 형성되어 양측면이 외측 튜브(222)의 외주에 구비되며, 틸트 작동을 위해 장공(234)이 형성되어 있어서 이 장공(234)으로 고정 수단(202)이 체결된다. 또한, 플레이트 브라켓(230)의 상부에는 축 방향으로 길게 형성되는 수용부(232)가 형성되어 있는데 이 수용부(232)에는 후술하게 될 마운팅 브라켓(250)의 흡수 부재(252)가 삽입된다.
여기서, 수용부(232)는 하부 양측에는 돌기 수용홈(236)이 형성되는데, 돌기 수용홈(236)은 수용부(232)와 마찬가지로 축 방향으로 길게 형성되는 것이 바람직하며, 이러한 돌기 수용홈(236)의 형상은 흡수 부재(252)에 형성되는 흡수 돌기(256)의 형상에 따라 원형, 타원형, 반구형, 다각형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있을 것이다. 이와 같은 돌기 수용홈(236)은 수용부(232)와 흡수 부재(252) 간의 접촉 면적을 증대시켜 자동차의 충돌시 더욱 많은 충격을 흡수할 수 있다.
또한, 플레이트 브라켓(230)의 내측 하단면에는 후술하게 될 밴딩 부재(260)의 상부면이 구비된다.
강성 지지부재(240)는 튜브(220)의 상부에 구비되되 튜브(220)와 용접과 같은 방법으로 결합되는 브라켓으로서, 플레이트 브라켓(230)의 내측면을 지지하여 플레이트 브라켓(230)에 대한 강성을 보강하는 역할을 한다. 이러한 강성 지지부재(240)에는 플레이트 브라켓(230)의 장공(234)에 체결된 고정 수단(202)이 관통하는 관통공이 형성되어 있다.
또한, 강성 지지부재(240)의 상부 상측면에는 후술하게 될 밴딩 부재(260)가 배치된다. 즉, 자동차의 충돌시 밴딩되는 밴딩 부재(260)에 있어서 플레이트 브라켓(230)의 내측 하단면과 강성 지지부재(240)의 상부 상측면이 가이드 역할을 하는 것이다.
여기서, 고정 수단(202)은 통상적으로 사용하는 고정 볼트를 사용함이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
마운팅 브라켓(250)은 플레이트 브라켓(230)의 상부에 구비되되 플레이트 브라켓(230)과 결합하여 외측 튜브(222)를 차체에 고정시키는 것으로서, 플레이트 브라켓(230)에 형성된 수용부(232)에 삽입되는 흡수 부재(252)가 하측으로 하향 돌출되게 형성된다. 또한, 마운팅 브라켓(250)의 일면 다시 말해, 마운팅 브라켓(250)의 후면부에는 후술하게 될 밴딩 부재(260)가 삽입 및 고정되는 밴딩 고정홈(254) 이 형성된다.
이러한 마운팅 브라켓(250)의 양측에는 고정홀(258)이 형성되어 있어서 별도의 고정 부재(미도시)를 통해서 차체와 결합된다. 여기서, 고정 부재는 통상적으로 사용하는 고정 볼트를 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 마운팅 브라켓(250)과 플레이트 브라켓(230)은 압출 공법을 이용하여 성형되는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 마운팅 브라켓(250)에 형성되는 흡수 부재(252)는 마운팅 브라켓(250)의 하부에 하향 돌출되게 형성되며 플레이트 브라켓(230)의 수용부(232)에 삽입되어 마운팅 브라켓(250)과 플레이트 브라켓(230)을 결합시키는 결합 수단 및 자동차의 충돌시 플레이트 브라켓(230)의 수용부(232)가 마운팅 브라켓(250)의 흡수 부재(252)를 이탈하면서 발생하는 마찰력에 의해 충격을 흡수하는 충격 흡수수단을 주된 목적으로 한다.
이와 같은 흡수 부재(252)의 양측에는 수용부(232)에 형성된 돌기 수용홈(236)에 삽입되는 흡수 돌기(256)가 형성된다.
흡수 돌기(256)는 원형, 타원형, 반 구형, 다각형 등 플레이트 브라켓(230)의 수용부(232)와 흡수 부재(252) 간의 접촉 면적을 증대시킴으로써, 마운팅 브라켓(250)과 플레이트 브라켓(230)의 결합력 및 수용부(232)와 흡수 부재(252)의 충격 흡수량을 증가시키는 것이다.
이러한 흡수 부재(252)는 플레이트 브라켓(230)의 수용부(232)와 압입되는 방식으로 결합하는 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 마운팅 브라 켓(250)과 플레이트 브라켓(230)의 결합력을 유지함과 동시에 자동차의 충돌시 마찰력이 발생하면서 충격을 흡수할 수만 있다면 어떠한 방법을 통해서 결합하여도 무방하다.
밴딩 고정홈(254)은 밴딩 부재(260)가 마운팅 브라켓(250)에 완전하게 고정될 수 있도록 서로 다른 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 마운팅 브라켓(250)의 단부측은 밴딩 부재(260)의 폭만큼 홈을 형성하고, 이 마운팅 브라켓(250)의 단부측에 형성되는 홈의 선단부 다시말해, 마운팅 브라켓(250)의 전방부측은 마운팅 브라켓(250)의 단부측에 형성된 홈보다 큰 폭을 가지는 홈으로 형성하여 서로 다른 폭을 가지는 밴딩 고정홈(254)을 통해 밴딩 부재(260)를 삽입함으로써, 별도의 고정 부재 또는, 고정 방법이 필요없이 단순하게 삽입하는 과정을 통해서 결합하기 때문에 작업 시단의 단축으로 인한 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
이때, 밴딩 부재(260)의 단부에는 마운팅 브라켓(250)에 형성된 밴딩 고정홈(254)의 형상과 같이 서로 다른 폭을 가지는 밴딩 고정부(262)를 형성하는 것이 바람직하다. 아울러, 밴딩 부재(260)와 마운팅 브라켓(250)은 압입을 통해서 결합시키는 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
밴딩 부재(260)는 일단이 마운팅 브라켓(250)과 결합되고 타단이 플레이트 브라켓(230)과 강성 지지부재(240) 사이에 구비되어 자동차의 충돌시 밴딩에 의해 충격을 흡수하는 것이다.
이러한 밴딩 부재(260)는 마운팅 브라켓(250)에 형성된 밴딩 고정홈(254)과 결합하기 위해 일측 단부에 밴딩 부재(260)의 폭보다 큰 폭을 가지는 밴딩 고정 부(262)를 형성하고, 타측 단부가 플레이트 브라켓(230)의 하부와 강성 지지부재(240)의 상부 사이에 구비될 수 있도록 절곡시켜 자동차의 충돌시 차체로부터 이탈하는 조향 컬럼(200)에 의해서 밴딩 부재(260)가 펴지는 밴딩이 발생하고 이 펴지는 정도에 따라 충격을 흡수하는 것이다.
이하에서는 본 발명의 충격 흡수장치가 자동차의 충돌시 진행되는 과정을 설명하기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격 흡수장치가 구비된 조향 컬럼의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 충격 흡수장치가 구비된 조향 컬럼(200)은 마운팅 브라켓(250)이 차체에 고정되어 있기 때문에 자동차의 충돌시 운전자의 상해치를 줄이기 위해 플레이트 브라켓(230)이 수용부(232)에 삽입된 흡수 부재(252)를 따라 이동하고, 이에 따라 흡수 부재(252)와 수용부(232) 사이에 마찰력이 발생하여 이 마찰력으로 인해서 충격을 흡수하는 것이다.
여기서, 플레이트 브라켓(230)은 튜브(220)와 결합되어 있기 때문에 튜브(220) 역시 플레이트 브라켓(230)과 함께 이동하는 것이다. 다시말해, 강성 지지부재(240)가 튜브(220)와 결합되어 있고, 이 강성 지지부재(240)가 고정 수단(202)을 통해서 플레이트 브라켓(230)과 연결되어 있기 때문에 결국, 자동차의 충돌시 플레이트 브라켓(230)이 이동할 때 튜브(220)도 함께 이동하면서 컬랩스 되는 것이다.
또한, 밴딩 부재(260)는 일단이 마운팅 브라켓(250)에 고정되어 있고 타단이 플레이트 브라켓(230)과 강성 지지부재(240) 사이에 절곡된 상태로 구비되어 있기 때문에, 자동차의 충돌시 마운팅 브라켓(250)을 이탈하면서 마찰력을 발생시키는 플레이트 브라켓(230)의 단부가 밴딩 부재(260)의 절곡된 부분을 밀면서 마운팅 브라켓(250)으로부터 이탈을 하게 되고, 이에 따라 밴딩 부재(260)는 플레이트 브라켓(230)의 단부에 의해서 절곡된 부분이 펴지는 밴딩이 발생하여 밴딩 부재(260)가 펴지는 양만큼 충격을 흡수할 수 있는 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 마운팅 브라켓의 일측면에 밴딩 부재를 결합하고, 하부에 흡수 부재를 형성하되 흡수 부재가 슬라이딩되게 결합되는 수용부가 형성된 플레이트 브라켓을 구비하여 자동차의 충돌시 흡수 부재와 수용부의 마찰 및 밴딩 부재의 밴딩에 의해 충격을 흡수함으로써, 더욱 많은 충격을 흡수할 수 있음은 물론, 캡슐 및 테어링 플레이트의 생산이 불필요하여 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼에 있어서,
    내부에 조향축이 구비되는 중공 형상의 튜브;
    상기 튜브의 외주면을 감싸도록 형성되되 상부에 수용부가 형성되는 플레이트 브라켓;
    상기 튜브와 결합되며 상기 플레이트 브라켓의 내측에 구비되어 상기 플레이트 브라켓을 지지하는 강성 지지부재; 및
    상기 수용부에 삽입되는 흡수 부재가 형성되며 양측면에 차체와 결합하는 고정홀이 형성된 마운팅 브라켓
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    일단이 상기 마운팅 브라켓에 고정되며, 타단이 상기 플레이트 브라켓 및 상기 강성 지지부재 사이에 구비되어 자동차의 충돌시 밴딩이 일어나는 밴딩 부재를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 마운팅 브라켓의 일단에는 상기 밴딩 부재가 고정되는 밴딩 고정홈이 형성되며, 상기 밴딩 부재의 단부에는 상기 밴딩 고정홈이 삽입되는 밴딩 고정부가 형성되는 것을 특징으로 하는 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수 부재의 양측면에는 외측으로 돌출되는 흡수 돌기가 형성되고, 상기 수용부의 내부에는 상기 흡수 돌기가 삽입되는 돌기 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 흡수 돌기 및 상기 돌기 수용홈은 원형, 타원형, 반 구형, 다각형 중 어느 하나의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 충격 흡수장치가 구비된 자동차의 조향 컬럼.
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