KR20150025076A - 록바 점핑 방지 구조를 가지는 전자식 스티어링 칼럼 록 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 전자식 스티어링 칼럼 록 장치에 관한 것으로서, 스티어링 록 상태에서 스티어링 칼럼을 통한 큰 외력 작용시에도 록바의 점핑이 발생하지 않도록 개선한 전자식 스티어링 칼럼 록 장치를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 록바에 의한 스티어링 칼럼의 록 상태에서 스티어링 칼럼에 가해지는 회전방향의 외력에 의해 록바가 언록 방향으로 후진하여 발생하는 록바의 점핑 현상을 방지하기 위한 점핑 방지 구조를 구비한 록바 점핑 방지 구조를 가지는 전자식 스티어링 칼럼 록 장치를 제공한다.

Description

록바 점핑 방지 구조를 가지는 전자식 스티어링 칼럼 록 장치{Electronic steering column lock device provided with structure for preventing lock-bar jumping}
본 발명은 차량의 전자식 스티어링 칼럼 록 장치에 관한 것으로서, 스티어링 록 상태에서 스티어링 칼럼을 통한 큰 외력 작용시에도 록바의 점핑이 발생하지 않도록 개선한 전자식 스티어링 칼럼 록 장치에 관한 것이다.
최근 버튼이나 노브 등으로 시동이 이루어지는 차량에서 전자식 스티어링 칼럼 록(ESCL: Electronic Steering Column Lock) 장치(이하, ESCL이라 함)가 널리 적용되고 있다.
ESCL은 스티어링 칼럼을 회전되지 않도록 록 시키는 장치로서, 록바의 움직임으로 스티어링 칼럼을 록 시켜 조향을 불가능하게 만들어줌으로써 차량 도난을 방지하는 기능을 구현한다.
이러한 ESCL은 전기적인 신호에 의해 스티어링 휠이 잠겨 고정되는 록(lock) 상태와, 스티어링 휠이 자유롭게 회전될 수 있는 언록(unlock) 상태의 두 단계로 구동된다.
ESCL은 시동시 자동으로 스티어링 칼럼의 록을 해제하는데, 예를 들어 운전자가 시동버튼을 누르면 포브(FOB) 키 인증이 완료되어 제어부에 전원이 인가되고, 이어 제어부의 제어하에 액츄에이터가 구동되면서 스티어링 칼럼의 록을 해제하게 된다.
ESCL에 대한 선행특허문헌으로는 예를 들어 등록특허 제10-0697146호(2007.03.13)가 알려져 있다.
한편, 스티어링 칼럼과 ESCL의 매칭 관계에 있어서 스티어링 칼럼을 록 시키는 록바의 점핑 동작으로 인하여 법규 불만족의 문제가 발생하고 있다.
도 1은 ESCL을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 선 'B-B'를 따라 취한 록 상태의 단면도이며, 도 3은 록바의 점핑 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, ESCL(100) 내부에서는 미도시된 전동모터의 구동축(111)이 회전되면서 그로부터 기어수단을 통해 회전력을 전달받는 웜기어(112)가 회전되고, 이 웜기어(112)가 회전되면 이에 치합된 캠(113)이 전후 이동되면서 록바(115)가 록 또는 언록 위치로 전후 이동된다.
전동모터의 구동에 의해 상기 록바(115)가 전진하여 스티어링 칼럼(1)에 일체로 고정된 칼럼 록링(2)의 홈(2a)에 삽입되면 스티어링 칼럼의 회전이 구속되면서 조향이 불가해지는 스티어링 록 상태가 되고, 반대로 록바(115)가 후진하여 칼럼 록링(2)의 홈(2a)으로부터 빠져 나오면 스티어링 언록 상태가 된다.
이때, ESCL(100) 내부에 설치된 록바(115)는 스티어링 칼럼(1)의 록링(2)과 매칭되어, 그 돌출 여부에 따라 스티어링 칼럼 및 록링의 회전을 방지하거나(lock), 회전 가능한 상태가 되도록 만들어준다(unlock).
또한 록바(115)의 원활한 작동을 위해 록링(2)의 홈(2a)에 삽입/분리되는 록바 선단부에는 통상 테이퍼 형상을 이루도록 도 3에서와 같이 경사각도(α)를 적용하는데, 이 경사각도로 인해 점핑 현상이 나타날 수 있다.
즉, 록 상태에서 스티어링 휠에 일정 수준 이상의 토크 외력이 작용할 경우 스프링(114)에 의해 지지되고 있는 록바(115)가 언록 방향으로 후퇴 이동하는 점핑 현상(후퇴 이동 후 록링의 다음 홈에 삽입됨)이 나타날 수 있는 것이며, 법규에 따르면 스티어링 록 상태에서 스티어링 휠에 토크를 가할 경우 규정 토크(예, 300Nm)까지 견딜 수 있어야 한다.
그러나, 스티어링 회전 강도 법규 시험시 록바의 점핑 현상이 발생하면서 법규 불만족 사례가 다수 발생하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 스티어링 록 상태에서 스티어링 칼럼을 통한 큰 외력 작용시에도 록바의 점핑이 발생하지 않도록 개선한 전자식 스티어링 칼럼 록 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 록바에 의한 스티어링 칼럼의 록(lock) 상태에서 스티어링 칼럼에 가해지는 회전방향의 외력에 의해 록바가 언록(unlock) 방향으로 후진하여 발생하는 록바의 점핑 현상을 방지하기 위한 점핑 방지 구조를 구비하고, 상기 점핑 방지 구조는, 록바의 외측면에 형성된 점핑 방지 돌기; 록/언록을 위해 록바가 전후 이동하도록 된 하우징의 통로 내측면에 형성되어 록바의 전후 이동시 상기 점핑 방지 돌기가 삽입된 상태로 안내되는 가이드홈; 상기 록바가 록 위치에 있을 때 점핑 방지 돌기의 위치와 매칭되는 가이드홈 부위에 형성된 록킹홈; 및 상기 록킹홈 내측에 설치되는 패드를 포함하며, 상기 회전방향의 외력 작용시 스티어링 칼럼의 록링에 의해 록바가 밀릴 경우 점핑 방지 돌기가 패드를 압축하면서 록킹홈에 삽입됨으로써 록바의 후진을 방지하도록 된 것을 특징으로 하는 전자식 스티어링 칼럼 록 장치를 제공한다.
바람직한 실시예에서, 상기 패드는 점핑 방지 돌기에 의해 탄성적으로 압축 및 복원될 수 있도록 탄성 소재의 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 스티어링 칼럼의 정역 회전방향 모두에 대해 상기 외력 작용시 점핑 방지 돌기가 패드를 누르면서 록킹홈 내에 삽입될 수 있도록 록바를 중심으로 180°간격으로 위치되는 2개씩의 점핑 방지 돌기와 가이드홈, 록킹홈, 패드가 배치되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 전자식 스티어링 칼럼 록 장치에서는 점핑 방지 돌기, 가이드홈, 록킹홈 및 패드를 포함하여 구성되는 점핑 방지 구조가 구비됨으로써, 회전방향의 외력 작용시 스티어링 칼럼의 록링에 의해 록바가 일정부분 밀리더라도 점핑 방지 돌기가 패드를 압축하면서 록킹홈에 삽입되어 록바의 추가적인 후진을 방지하게 되는바, 록바의 점핑 현상이 효과적으로 방지될 수 있는 있는 이점을 가진다.
도 1은 통상의 ESCL을 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 선 'B-B'를 따라 취한 록 상태의 단면도이다.
도 3은 록바의 점핑 현상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 스티어링 칼럼 록 장치를 도시한 단면도이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 실시예에서 각각 칼럼 록 상태와 언록 상태를 도시한 단면도이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 실시예에서 점핑 현상이 방지되는 상태를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 스티어링 칼럼 록 장치를 도시한 단면도로서, 도시된 실시예는 스티어링 록(칼럼 록) 상태에서 록바(115)의 점핑을 방지해주는 점핑 방지 구조(120)를 가진다.
상기 점핑 방지 구조(120)는 칼럼 록 상태에서 스티어링 칼럼(1)을 통해 과도한 토크 외력이 작용하더라도 록바(115)가 후퇴하지 않도록 막아주어 록바의 점핑을 방지하게 된다.
먼저, 록바(115)의 외측면에 점핑 방지 돌기(115a)가 돌출 형성되어 구비되고, 록바(115)가 전후 이동하도록 된 ESCL 하우징(101)의 통로(102) 내측면에는 록바의 전후 이동시 점핑 방지 돌기(115a)가 삽입된 상태로 안내되는 가이드홈(103)이 형성된다.
또한 가이드홈(103) 내측면에는 록바(115)에 의한 스티어링 칼럼(1)의 록 상태에서 록바의 점핑 방지 돌기(115a)의 위치에 대응되는 부위에 록킹홈(104)이 형성되고, 상기 록킹홈(104)에는 탄성적으로 압축 및 복원될 수 있는 패드(105)가 고정 설치된다.
상기 록킹홈(104)은 록바(115)가 록 위치에 있을 때 점핑 방지 돌기(115a)의 위치와 매칭되는 그 바깥쪽 가이드홈(103) 부위(가이드홈 내측면 부위)에 형성되는 홈으로서, 칼럼 록 상태에서 회전방향의 외력을 받게 된 스티어링 칼럼(1)에 의해 록바(115)가 밀리게 되면 상기 점핑 방지 돌기(115a)가 삽입되어 걸릴 수 있는 위치에 형성된다.
상기 패드(105)는 탄성 소재로 제작될 수 있는데, 칼럼(1)의 록(lock)/언록(unlock)을 수행하는 일반 사용 모드에서는 록바(115)가 원활히 전후진 이동될 수 있도록 소정 경도 이상의 고무 소재로 제작된 패드, 바람직하게는 경도 80 이상의 고무 패드가 사용될 수 있다.
도 5와 도 6은 본 발명의 실시예에서 각각 칼럼 록 상태와 언록(록 해제) 상태를 도시한 단면도로서, 일반 사용 모드에서 록바의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
제어부의 제어하에 스티어링 칼럼(1)의 록/언록을 위한 기능을 수행하는 ESCL(100)의 장치 구성, 록바(115)의 전후 구동을 위한 장치 구성 등은 종래와 비교하여 차이가 없으며, 전동모터의 구동으로 웜기어(112)가 회전될 때 캠(113) 및 스프링(114), 록바(115)가 일체로 전후진 동작된다.
먼저, 시동 오프(off) 상태에서는 록바(115)가 전진하여 ESCL(100)의 하우징(101)으로부터 돌출된 상태로 있게 되고(도 1과 같은 상태), 이때 록바(115)의 선단부가 스티어링 칼럼(1)의 록링(2)에 형성된 홈(2a)에 삽입된 상태로 있게 된다.
이로써 록바(115)가 록링(2)의 회전방향에 대해 걸림작용을 하게 되어 록링 및 스티어링 칼럼(1)의 회전을 방지하는 칼럼 록 상태가 된다.
이어 시동이 온(on) 되면 록바(115)가 후퇴하여 ESCL(100)의 하우징(101) 내부로 삽입되는데, 이 상태에서는 록바(115)의 선단부가 록링(2)의 홈(2a)으로부터 나와 분리되므로 록링과 스티어링 칼럼(1)이 자유롭게 회전될 수 있고, 차량의 조향이 가능해진다.
상기와 같이 칼럼 록 상태 및 언록 상태 간의 전환을 위해 록바(115)가 전후로 이동할 때 점핑 방지 돌기(115a)는 ESCL 하우징(101)의 가이드홈(103) 내에 삽입된 상태로 안내되며, 이때 점핑 방지 돌기(115a)가 록킹홈(104)에 걸리지 않으면서 록바(115)가 원활히 전후진 이동할 수 있게 된다.
한편, 도 7과 도 8은 본 발명의 실시예에서 점핑 현상이 방지되는 상태를 나타내는 단면도로서, 이를 참조로 칼럼 록 상태에서 점핑 방지 구조에 의해 록바의 점핑이 방지되는 과정에 대해 설명하기로 한다.
도 5와 같은 칼럼 록 상태에서 스티어링 칼럼에 과도한 토크 외력이 비정상적으로 가해지면, 이 힘이 록링(2)의 홈(2a)에 삽입된 록바(115)에 작용하게 된다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 스티어링 칼럼에 도면상 시계방향의 토크가 가해질 경우 록링(2)이 록바(115)에 힘을 가하게 되고, 이렇게 록바(115)가 힘을 받으면 하중이 부여되는 방향의 반대방향으로 록바 또한 적은 양이지만 회전을 하게 된다.
즉, 전단력에 의해 록바(115)가 경사방향으로 밀리면서 회전하게 되는데, 이때 패드(105)가 록바의 점핑 방지 돌기(115a)에 의해 눌리면서 압축 변형을 하게 되고, 특히 점핑 방지 돌기(115a)가 패드(105)를 누르면서 록킹홈(104) 안쪽으로 삽입되는바, 록바(115)가 점핑을 위해 후진되려 할 때 점핑 방지 돌기(115a)와 록킹홈(104) 간의 걸림작용으로 록바의 추가적인 밀림 및 후진이 방지된다.
이와 같은 작동원리로 록바의 점핑이 방지될 수 있고, 록바의 점핑에 의한 법규 불만족 문제가 근본적으로 해결될 수 있다.
또한 도 8에 나타낸 바와 같이, 스티어링 칼럼에 반대방향, 즉 도면상 반시계방향의 토크가 가해질 경우에도 동일한 작동원리로 록바(115)의 점핑이 방지될 수 있으며, 이렇게 스티어링 칼럼이 어느 방향으로 회전되려 하더라도 록바의 점핑 현상은 모두 방지될 수 있게 된다.
도 7 및 도 8과 같이 스티어링 칼럼의 양방향 회전 모두에 대해서 점핑 방지 돌기(115a)의 걸림이 이루어지기 위해서는 칼럼 록 상태에서 스티어링 칼럼의 정역 회전방향 모두에 대해 점핑 방지 돌기가 패드(105)를 누르면서 록킹홈(104) 내에 삽입될 수 있는 180°간격의 위치에 각각 점핑 방지 돌기(115a), 가이드홈(103), 록킹홈(104), 패드(105)가 위치되어야 한다.
즉, 록바(115)를 중심으로 180°간격으로 위치되는 각각 2개씩의 점핑 방지 돌기(115a), 가이드홈(103), 록킹홈(104), 패드(105)가 구비되어야 하는 것이다.
또한 도 5 및 도 6의 일반 사용 모드에서 록바(115)의 끼임 및 미돌출/미삽입을 방지하기 위해서는 일반 사용 모드에서의 록바 이동시 점핑 방지 돌기(115a)가 록킹홈(104)에 걸리지 않아야 하고, 이를 위해 일반 사용 모드에서의 록바 이동시에는 점핑 방지 돌기(115a가 접촉하더라도 패드(105)가 변형되지 않아야 하는바, 패드가 상기와 같이 일정 수준 이상의 경도를 가지는 것이 사용되어야 한다.
또한 록킹홈(104) 내에 설치된 패드(105)는 가이드홈(103) 내측면에서 돌출되지 않도록 설치되어야 하며, 이때 가이드홈(103) 쪽으로 노출된 패드(105)의 면이 가압되지 않은 상태에서 록킹홈(104)의 안쪽으로 들어가 있지 않은 상태, 즉 상기 패드(105)의 면이 가이드홈(103)의 내측면과 동일 평면을 이루는 상태가 될 수 있도록 패드를 설치하여, 패드(105)의 면 또한 가이드홈(103)의 내측면과 함께 점핑 방지 돌기(115a)를 안내할 수 있도록 함이 더욱 바람직하다.
더불어, 스티어링 칼럼 록 상태에서 스티어링 휠을 강하게 회전시킬 때 그 힘에 의해 칼럼 및 록링이 회전되면서 록바(115)가 회전되었다 하더라도(록바가 록링의 홈에 걸린 상태로 힘을 받아 회전됨), 이후 그 힘이 제거되면, 점핑 방지 돌기(115a)가 록킹홈(104)에 삽입된 상태가 되지 않도록 함과 더불어 칼럼 록 해제 상태에서 다시 록바(115)가 원활히 후진 이동될 수 있도록 하기 위해, 상기 패드(105)는 압축 상태로부터 다시 록킹홈(104)이 드러나지 않도록 복원될 수 있는(록킹홈을 메울 수 있는) 탄성의 소재로 제작됨이 바람직하다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
2 : 록링 2a : 홈
100 : ESCL(전자식 스티어링 칼럼 록 장치)
101 : 하우징 102 : 통로
103 : 가이드홈 104 : 록킹홈
105 : 패드 115 : 록바
115a : 점핑 방지 돌기 120 : 점핑 방지 구조

Claims (3)

  1. 록바에 의한 스티어링 칼럼의 록(lock) 상태에서 스티어링 칼럼에 가해지는 회전방향의 외력에 의해 록바가 언록(unlock) 방향으로 후진하여 발생하는 록바의 점핑 현상을 방지하기 위한 점핑 방지 구조를 구비하고,
    상기 점핑 방지 구조는
    록바의 외측면에 형성된 점핑 방지 돌기;
    록/언록을 위해 록바가 전후 이동하도록 된 하우징의 통로 내측면에 형성되어 록바의 전후 이동시 상기 점핑 방지 돌기가 삽입된 상태로 안내되는 가이드홈;
    상기 록바가 록 위치에 있을 때 점핑 방지 돌기의 위치와 매칭되는 가이드홈 부위에 형성된 록킹홈; 및
    상기 록킹홈 내측에 설치되는 패드;
    를 포함하며, 상기 회전방향의 외력 작용시 스티어링 칼럼의 록링에 의해 록바가 밀릴 경우 점핑 방지 돌기가 패드를 압축하면서 록킹홈에 삽입됨으로써 록바의 후진을 방지하도록 된 것을 특징으로 하는 전자식 스티어링 칼럼 록 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패드는 점핑 방지 돌기에 의해 탄성적으로 압축 및 복원될 수 있도록 탄성 소재의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자식 스티어링 칼럼 록 장치.
  3. 청구항 1에 있어서
    상기 스티어링 칼럼의 정역 회전방향 모두에 대해 상기 외력 작용시 점핑 방지 돌기가 패드를 누르면서 록킹홈 내에 삽입될 수 있도록 록바를 중심으로 180°간격으로 위치되는 2개씩의 점핑 방지 돌기와 가이드홈, 록킹홈, 패드가 배치되는 것을 특징으로 하는 전자식 스티어링 칼럼 록 장치.
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