KR20110064611A - 자동차의 조향 칼럼 구조 - Google Patents

자동차의 조향 칼럼 구조 Download PDF

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Abstract

자동차의 조향 칼럼 구조가 제공된다. 개시된 자동차의 조향 칼럼 구조는 핸들과 상기 핸들로부터의 회전력이 전달되어지는 기어장치 사이에 배치되며, 상부 컬럼 및 상기 상부 컬럼과 동심축을 형성하며 상대적으로 슬라이딩 운동하는 하부 컬럼으로 이루어지는 컬럼부, 상기 상부 컬럼의 외주면에 대칭적으로 고정체결되는 플레이트 브라켓, 및 상기 플레이트 브라켓과 상기 기어장치에 양 측이 고정되는 공기완충장치를 포함하며, 상기 공기완충장치는 상기 컬럼부의 축과 수직인 임의의 평면 상에 상기 컬럼부를 기준으로 일정 간격으로 배치되어지는 것을 특징으로 한다.
조향, 컬럼, 핸들, 브라켓, 공기, 완충, 수축, 함몰(collapse,컬랩스)

Description

자동차의 조향 칼럼 구조{Steering column structure of vehicle}
본 발명은 자동차의 조향 칼럼 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 외부에서 차량에 대한 충격시에 스티어링 휠이 운전자에게 가해지는 충격을 완화하기 위해 상기 스티어링 휠에 결합되는 컬럼이 안정된 상태로 수측이 가능하게 하는 자동차의 조향 칼럼 구조에 관한 것이다.
자동차의 조향장치는 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸기 위하여 조향을 하는 장치로서 조작기구, 기어장치, 및 링크기구 등으로 구성된다. 이중에서 조작기구는 운전자가 직접 스티어링 휠에 대해 조향 조작을 실시하여 그 조작력을 기어장치와 링크기구에 전달을 하게 된다. 상기 조향장치는 일반적으로 핸들(steering wheel), 조향축(steering shaft), 및 컬럼(column) 등을 구비한다.
컬럼은 운전자의 핸들 조작에 의해 발생한 회전력을 랙-피니언 기구부로 전달하는 조향축을 둘러싸도록 형성되어 조향축의 회전을 지지하는 한편, 브라켓을 통해 차체에 결합됨으로써 조향축의 위치를 고정하는 장치이다. 일반적으로, 자동 차는 충돌 사고 등의 경우에 운전자의 상체가 핸들에 부딪혀서 운전자가 큰 부상을 당하는 것을 방지하기 위해 컬럼 및 조향축이 모두 축 방향으로 수축되는 함몰(Collapse,컬랩스) 기능을 갖는다. 즉, 자동차의 운행 중 충돌 사고가 발생하면 운전자의 상체는 관성에 의해 핸들에 부딪히는데, 운전자의 상체가 핸들에 부딪히면 핸들의 하측부에 형성되어 있는 컬럼과 조향축이 핸들축과 동일한 방향으로 수축함으로써 운전자가 받는 충격을 최소화시켜 주는 것이다.
컬럼이 수축되는 함몰(Collapse) 기능을 수행하는 방식에는 2가지 타입이 있을 수 있는데, 가이드 레일(guide rail) 타입과 캡슐(capsule) 타입이 있게 된다. 가이드 레일 타입은 차량의 충격시에 상부 컬럼이 연결된 플레이트 브라켓이 차체에 고정된 가이드 레일을 따라 이동 가능하게 되는데, 이 경우에 상기 상부 컬럼에 고정된 핸들이 하부 방향으로의 수축이 일어나게 되는 것이다.
캡슐 타입은 차체에 고정된 캡슐과 상부 컬럼에 고정된 플레이트 브라켓이 초기에는 서로 결합되어 있는 상태를 유지하다가, 차량에 충격이 가해지면 서로 반대방향으로 운동하며 충격을 완화하는 구조를 보이게 된다. 이 과정에서 캡슐과 플레이트 브라켓 사이에는 컬럼이 수축하는 경우 소정 방향으로 파단되면서 충격을 흡수하는 테어링 플레이트(tearing plate)가 개재되어져 충격완화에 도움을 주게 된다.
가이드 레일 타입은 부피가 상대적으로 큰 가이드레일 플레이트가 추가되어져야 하므로 전체적인 차량 패키지를 형성하는 과정에서 애로사항이 있게 된다. 그리고, 컬럼의 함몰이 진행되는 경우에 수축되는 길이가 한정되어진다는 한계가 있 다. 캡슐 타입은 가이드 레일 타입에서와 같은 가이드레일 플레이트는 요구되지 않지만 테어링 플레이트(tearing plate), 캡슐 등이 구성요소로 요구되어지고, 간단한 형상과는 별개로 함몰이 제대로 이루어지지 않는다는 단점이 있다. 즉, 차량의 충돌에 의한 컬럼의 함몰이 진행되는 경우에 축방향으로 수축이 정확히 일어나지 않는다면 상부컬럼과 하부컬럼을 연결하는 부위 측에 존재하는 컬링(curling)으로 인해 장해가 발생하여 원활한 수축을 어렵게 한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서, 외부에서 차량에 대한 충격시에 컬럼의 둘레에 일정 간격으로 배치된 공기완충장치가 충격을 완화하는 동시에 상부 컬럼과 하부 컬럼이 축방향으로 일직선으로 수축할 수 있게 함으로써 핸들이 운전자에게 가해지는 충격을 완화하는 자동차의 조향 칼럼 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 자동차의 조향 칼럼 구조는 핸들과 상기 핸들로부터의 회전력이 전달되어지는 기어장치 사이에 배치되며, 상부 컬럼 및 상기 상부 컬럼과 동심축을 형성하며 상대적으로 슬라이딩 운동하는 하부 컬럼으로 이루어지는 컬럼부, 상기 상부 컬럼의 외주면에 대칭적으 로 고정체결되는 플레이트 브라켓, 및 상기 플레이트 브라켓과 상기 기어장치에 양 측이 고정되는 공기완충장치를 포함하며, 상기 공기완충장치는 상기 컬럼부의 축과 수직인 임의의 평면 상에 상기 컬럼부를 기준으로 일정 간격으로 배치되어지는 것을 특징으로 한다.
상기 공기완충장치는 상기 기어장치에 고정되며 그 외주면에 소정 크기의 공기배출홀이 형성되는 중공의 튜브, 상기 플레이트 브라켓에 고정되며 상기 튜브 내에서 슬라이딩 운동하는 이동 샤프트, 및 상기 튜브 상에서 그 외면의 일부를 구성하며 상기 튜브 내의 압력이 기준값 이상으로 상승할 경우에 파단이 일어나는 압력조절판을 구비할 수 있다.
차량에 가해지는 충격에 의해 상기 상부 컬럼과 상기 하부 컬럼이 상대운동하는 과정에서 상기 이동 샤프트가 상기 튜브 내에 저장된 공기를 압축함에 따라, 상기 압력조절판에 가해지는 압력이 증가하여 파단되는 과정을 거침으로써 상기 튜브 내의 공기가 원활히 배출될 수 있다.
상기 플레이트 브라켓와 차체를 연결하는 테어링 플레이트(tearing plate)가 구비되고, 상기 테어링 플레이트는 상기 상부 컬럼의 급격한 수축을 방지하는 기능을 수행하게 된다.
이상에서 설명한 본 발명의 자동차의 조향 칼럼 구조는 외부에서 차량에 대한 충격시에 컬럼의 둘레에 일정 간격으로 배치된 공기완충장치가 충격을 완화하는 동시에 상부 컬럼과 하부 컬럼이 축방향으로 일직선으로 수축할 수 있게 함으로써 컬럼부에 주어진 함몰(collapse) 길이만큼 충분히 수축되어진 상태가 가능해지므로 핸들이 운전자에게 가해지는 충격을 완화하게 된다.
한편, 종래의 경우에 부피를 많이 차지하는 가이드레일 플레이트 등의 사용없이 간단한 구조의 공기완충장치를 적용함으로써 일체화된 패키지로 개발하는 과정이 용이하다는 장점이 있다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 자동차의 조향 칼럼 구조를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 조향 칼럼 구조에 대한 개념도, 도 2는 본 발명의 구성요소로서의 공기완충장치에 대한 단면 사시도, 및 도 3은 차량에 충격이 가해지는 경우에 공기완충장치 내의 압력조절판이 파단되는 것을 보이는 단면 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
도 1을 참조하여, 본 발명인 자동차의 조향 칼럼 구조(10)에서 전체적인 구성요소 간의 관계에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 설명상의 편의를 위해 조향 칼럼 구조(10)를 측면에서 바라보이도록 배치하고 있다. 조향 칼럼 구조(10)는 상부 컬럼(22) 및 상부 컬럼(22)과 동심축을 형성하며 상대적으로 슬라이딩 운동하는 하부 컬럼(24)으로 이루어지는 컬럼부(20), 상부 컬럼(22)의 외주면에 대칭형상으로 고정체결되는 플레이트 브라켓(30), 및 플레이트 브라켓(30)과 기어장치(40)에 양 측이 고정되는 공기완충장치(50)를 구비한다.
컬럼부(20)는 핸들(11)과 핸들(11)로부터의 회전력이 전달되어지는 기어장치(40) 사이에 배치된다. 상부 컬럼(22)은 상부 조향축(12a)을 통해 핸들(11)에 접속되고, 내부는 하부 컬럼(24)이 슬라이딩 운동 가능하도록 공간이 형성된다. 기어 장치(40)는 차체(1)에 고정되어질 수 있고, 내부에 조향축(12)이 관통함으로써 하부 조향축(12b)이 링크기구(미도시)에 접속되어진다. 상기와 같은 구조하에서 핸들(11)에서의 회전력이 적절히 조절되어져 링크기구에 연결된 타이어의 회전 방향을 조절하게 한다.
여기에서, 상부 컬럼(22)과 하부 컬럼(24)이 상대 운동하는 과정을 보면, 차량에 가해지는 충격을 완화하기 위해 상부 컬럼(22)이 기어장치(40) 측으로 이동함에 따라 기어장치(40)에 고정된 하부 컬럼(24)이 상부 컬럼(22) 내로 삽입된다. 이와 같은 과정을 통하여 상부 컬럼(22)에 고정된 핸들(11)이 운전자(미도시)로부터 멀어질 수 있게 된다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 공기완충장치(50)의 구조 및 특성을 설명한다. 공기완충장치(50)는 기어장치(40)에 고정되며 그 외주면에 소정 크기의 공기배출홀(56)이 형성되는 중공의 튜브(53), 플레이트 브라켓(30)에 고정되며 튜브(53) 내에서 슬라이딩 운동하는 이동 샤프트(51), 및 튜브(53) 상에서 그 외면의 일부를 구성하며 튜브(53) 내의 압력이 기준값 이상으로 상승할 경우에 파단이 일어나는 압력조절판(55)을 구비한다. 상기 압력조절판(55)은 튜브(53) 내의 압력이 과도하게 높아짐으로써 발생할 수 있는 상기 튜브(53)의 파손을 방지하기 위해 기능하게 된다. 압력조절판(55)은 압력 상승시 공기배출홀(56)을 통한 공기의 배출이 원활하지 않을 경우에 기능하는 부재이므로 공기배출홀(56)에 연결되어 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 이동 샤프트(51)의 끝단에는 수밀부재(52)가 구비되고, 상기 수밀부재(52)가 튜브(53)의 내주면에 밀착되도록 배치된다.
공기완충장치(50)는 컬럼부(20)의 축과 수직인 임의의 평면 상에 컬럼부(20)의 중심축을 기준으로 일정 간격으로 배치된다. 즉, 컬럼부(20)의 중심축을 중심으로 하는 가상의 원주 상에 복수의 공기완충장치(50)가 일정한 간격으로 배치되는 것이 바람직하게 된다. 상기와 같은 구조에서는 컬럼부(20)가 함몰(collapse)되어 수축이 일어나는 경우에 상부 컬럼(22)과 하부 컬럼(24)의 슬라이딩 방향이 컬럼부(20)의 중심축을 따라 이동할 수 있게 하는 효과가 있다.
차량에 가해지는 충격에 의해 상부 컬럼(22)과 하부 컬럼(24)이 상대운동하는 과정에서 이동 샤프트(51)가 수밀부재(52)를 통해 튜브(53) 내의 압축공간(54)에 저장된 공기를 압축함에 따라, 압력조절판(55)에 가해지는 압력이 증가하여 파단되는 과정을 거침으로써 압축공간(54)의 공기가 튜브(53) 외부로 원활히 배출된다. 상기 압력조절판(55)은 튜브(53) 내의 압력이 일정한 기준값에 도달하는 경우에 파단될 수 있도록 적절한 부착 강도를 가질 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 플레이트 브라켓(30)와 차체(1)를 연결하는 테어링 플레이트(15,tearing plate)가 구비될 수 있다. 여기에서, 테어링 플레이트(15)와 차체(1)는 캡슐(미도시)을 통해 연결이 될 수 있다. 테어링 플레이트(15)는 그 내부에 일정한 간격으로 파단선(미도시)이 형성되어진 판재 형상일 수 있고, 상부 컬럼(22)의 급격한 수축을 방지하는 기능을 수행하게 된다. 즉, 컬럼부(20)의 함몰이 발생하는 경우에 차체(1)에 고정된 캡슐과 플레이트 브라켓(30)이 서로 상대운동하는 경우에 테어링 플레이트(15)는 플레이트 브라켓(30)와 차체(1)로부터 서로 반대 방향의 힘을 받게 된다. 상기 반대 방향의 힘에 의해서 테어링 플레이트(15)는 파 단선을 따라 파단을 일으키면서 충격을 흡수한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 자동차의 조향 칼럼 구조는 외부에서 차량에 대한 충격시에 컬럼부의 둘레에 일정 간격으로 배치된 공기완충장치가 충격을 완화하는 동시에 상부 컬럼과 하부 컬럼이 축방향으로 일직선으로 수축할 수 있게 함으로써 핸들이 운전자에게 가해지는 충격을 완화하게 된다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 조향 칼럼 구조에 대한 개념도,
도 2는 본 발명의 구성요소로서의 공기완충장치에 대한 단면 사시도, 및
도 3은 차량에 충격이 가해지는 경우에 공기완충장치 내의 압력조절판이 파단되는 것을 보이는 단면 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 차체 10 : 조향 칼럼 구조
11 : 핸들 12 : 조향축
15 : 테어링 플레이트 20 : 컬럼부
22 : 상부 컬럼 24 : 하부 컬럼
30 : 플레이트 브라켓 40 : 기어장치
50 : 공기완충장치 51 : 이동 샤프트
52 : 기밀부재 53 : 튜브
55 : 압력조절판 56 : 배출홀

Claims (4)

  1. 핸들과 상기 핸들로부터의 회전력이 전달되어지는 기어장치 사이에 배치되며, 상부 컬럼 및 상기 상부 컬럼과 동심축을 형성하며 상대적으로 슬라이딩 운동하는 하부 컬럼으로 이루어지는 컬럼부;
    상기 상부 컬럼의 외주면에 대칭적으로 고정체결되는 플레이트 브라켓; 및
    상기 플레이트 브라켓과 상기 기어장치에 양 측이 고정되는 공기완충장치;
    를 포함하며,
    상기 공기완충장치는 상기 컬럼부의 축과 수직인 임의의 평면 상에 상기 컬럼부를 기준으로 일정 간격으로 배치되어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향 칼럼 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공기완충장치는 상기 기어장치에 고정되며 그 외주면에 소정 크기의 공기배출홀이 형성되는 중공의 튜브, 상기 플레이트 브라켓에 고정되며 상기 튜브 내에서 슬라이딩 운동하는 이동 샤프트, 및 상기 튜브 상에서 그 외면의 일부를 구성하며 상기 튜브 내의 압력이 기준값 이상으로 상승할 경우에 파단이 일어나는 압력조절판을 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향 칼럼 구조.
  3. 제 2항에 있어서,
    차량에 가해지는 충격에 의해 상기 상부 컬럼과 상기 하부 컬럼이 상대운동하는 과정에서 상기 이동 샤프트가 상기 튜브 내에 저장된 공기를 압축함에 따라, 상기 압력조절판에 가해지는 압력이 증가하여 파단되는 과정을 거침으로써 상기 튜브 내의 공기가 원활히 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향 칼럼 구조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 플레이트 브라켓와 차체를 연결하는 테어링 플레이트(tearing plate)가 구비되고, 상기 테어링 플레이트는 상기 상부 컬럼의 급격한 수축을 방지하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향 칼럼 구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021200597A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 日本精工株式会社 ステアリング装置

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