KR20160063472A - 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 컬럼 튜브에 충격흡수구조를 구비하여 컬럼 튜브가 충돌사고시 발생되는 충격 하중을 적절히 흡수할 수 있도록 그 구조가 개선된 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체는, 스티어링 컬럼 튜브의 외측과 틸트 브라켓 사이에 충돌사고시 발생되는 충격에너지를 흡수하기 위한 충격흡수수단을 배치하되, 충격흡수수단은 컬럼 튜브에 내,외측이 연통되도록 길이방향으로 천공 형성되는 슬롯과, 일면이 슬롯에 끼워져 결합되고 타면에 틸트 브라켓과 록킹 결합되도록 다수의 기어이가 형성되는 고정기어와, 상기 슬롯의 상,하측에 적정 거리 이격된 위치에 컬럼 튜브에 대해 길이방향으로 천공 형성되는 보조슬롯을 구비한다.

Description

스티어링 컬럼의 충격흡수구조체{Impact-absorbtion structure of steering column for vehicle}

본 발명은 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체에 관한 것으로, 특히 스티어링 컬럼 튜브에 슬롯과 보조슬롯을 형성시키고 슬롯에 고정기어를 결합시킴으로써, 차량의 충돌사고시 슬롯과 보조슬롯의 변형을 통해 충격 에너지를 적절히 흡수시킬 수 있도록 하여 단순구조로 운전자의 안전성을 대폭 향상시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체에 관한 것이다.

일반적으로 조향컬럼은 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.

기존 자동차의 충돌 사고가 발생하는 경우 운전자가 스티어링 휠과 충돌하여 상체 부위 또는 머리 부위에 충격이 전달되어 심하게는 운전자가 사망하게 되는 경우가 있다.

이와 같은 조향컬럼은 자동차의 충돌 사고 등의 경우에 운전자가 조향휠에 부딪혀서 큰 부상을 당하는 것을 방지하기 위해 조향컬럼과 조향축이 모두 축 방향으로 수축되는 컬랩스(Collapse) 기능이 추가된 충격 흡수식 조향컬럼이 적용되고 있다.

즉, 자동차의 운행 중 충돌 사고가 발생하면 운전자의 상체는 관성에 의해 조향휠에 부딪히게 되고, 운전자의 상체가 조향휠에 부딪히면 조향휠의 하부에 구비되어 있는 조향컬럼과 조향축이 수축함으로써 운전자가 받는 충격을 저감시켜 주는 것이다.

그러나, 운전자의 상태와 자동차의 운행 상태에 따라서 운전자가 조향휠에 가하는 충격은 다를 수밖에 없는데, 예를 들어 자동차의 속도가 빠른 경우에는 충격이 크고, 자동차의 속도가 느린 경우에는 충격이 미약할 수도 있다.

또한, 운전자의 안전 벨트의 착용 여부 및 에어백의 작동 여부 등 여러 상황에 따라 조향휠에 가하는 충격량은 다를 것이다.

따라서, 이러한 상황에 대처하기 위해서 충격흡수구조를 갖는 조향장치가 개발되어 사용되고 있다.

종래 충격흡수구조를 갖는 조향장치와 관련된 선행기술로는 한국 공개특허공보 10-1999-009649호 "자동차 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조"(공개일자 : 1999.02.05)에 개시된 바와 같이, 일단 외주면에 가이드 슬롯홈이 형성되고, 그 슬롯홈의 끝단에서 소정거리만큼 이격되어 소정간격마다 일렬로 구멍이 형성되어 슬롯홈의 끝단에서 최후방 구멍까지 절개되어 형성된 대구경의 중공형 외측 칼럼튜브; 및 상기 외측 칼럼튜브의 내주면을 따라 압입되고 그 일단 외주면에 소정캣수의 돌기부가 형성되어 그 압입되는 연결부가 돌기부로 고정되며, 그 돌기부에서 소정거리만큼 이격 형성되어 차량의 충돌시 가이드 슬롯홈을 거쳐 구멍들을 순차적으로 절단시키는 나사형 돌기를 구비하는 소구경의 중공형 내측 칼럼튜브를 포함하는 것이다.

종래 충격흡수구조의 조향장치와 관련된 다른 선행기술로는 한국 등록특허공보 제10-1181124호 "자동차의 충격 흡수식 조향컬럼"(등록일자 : 2012.09.03)에 개시된 바와 같이, 조향축 방향으로 슬라이딩되는 텔레스코프 작동이 가능하도록 제1 튜브와 제2 튜브가 서로 삽입 결합되되, 상기 제1 튜브는 외주면 일측에 요홈으로 형성되는 수용부를 구비하고, 상기 제2 튜브에는 상기 수용부에 삽입되는 스토퍼가 결합되며, 상기 수용부는 텔레스코프 작동시 상기 제1 튜브가 상기 스토퍼에 지지되면서 슬라이딩 되도록 일정한 폭으로 형성되는 제1 가이드부와, 상기 제1 가이드부와 연결 형성되어, 자동차의 충돌시 상기 스토퍼에 의해 일측면 또는 양측면이 변형되며 충돌에너지를 흡수하도록 상기 제1 가이드부의 폭보다 좁게 형성되는 제1 변형부로 이루어지고, 상기 제1 변형부는 상기 제1 가이드부와의 연결 부위로부터 반대쪽 단부로 갈수록 점차적으로 폭이 좁아지게 형성되며, 상기 수용부는 상기 제1 튜브의 외주면과 내주면을 절개하여 관통홀로 형성되고, 상기 수용부에는 에너지 흡수수단이 삽입 결합되되, 상기 에너지 흡수수단은 상기 가이드부가 상기 스토퍼에 지지되면서 슬라이딩 되도록 일정한 폭으로 형성되는 제2 가이드부와, 상기 제2 가이드부와 연결 형성되며, 상기 제2 가이드부의 폭보다 좁게 형성되는 제2 변형부로 이루어진 것이다.

종래 충격흡수구조를 갖는 조향장치의 선행기술들은 가공이 다소 어렵고, 충격에너지에 대한 충격 하중을 가변조절하기 어려운 단점이 있다.

한국 공개특허공보 10-1999-009649호 "자동차 스티어링 칼럼의 충격 흡수구조"(공개일자 : 1999.02.05) 한국 등록특허공보 제10-1181124호 "자동차의 충격 흡수식 조향컬럼"(등록일자 : 2012.09.03)

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 스티어링 컬럼 튜브에 충격흡수구조를 구비하여 컬럼 튜브가 충돌사고시 발생되는 충격 하중을 적절히 흡수할 수 있도록 그 구조가 개선된 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스티어링 컬럼 튜브에 충격흡수수단을 구비하되, 상기 충격흡수수단은 컬럼 튜브에 내,외측이 연통되도록 길이방향으로 형성되는 슬롯과, 일면이 슬롯에 끼워져 결합되고 타면에 틸트 브라켓과 록킹 결합되도록 다수의 기어이가 형성되는 고정기어를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 슬롯의 상,하측에 컬럼튜브에 대해 길이방향으로 각각 형성되어 충격 하중에 대한 변형으로 충격을 흡수하기 위한 보조슬롯을 구비한다.

상기 슬롯은 상기 고정기어의 일측 부위보다 폭이 좁은 소폭부가 형성된 것이다.

상기 슬롯은 상기 고정기어가 결합된 일측으로부터 타측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 테이퍼진 구조로 형성된다.

상기 보조슬롯은 타측단이 상기 슬롯의 타측단보다 더 외측으로 연장되도록 형성된 것이다.

상기 보조슬롯은 타측단이 상기 슬롯의 타측단보다 더 짧게 형성된다.

본 발명은 틸트 브라켓에 록킹 결합된 고정기어가 컬럼 튜브의 슬롯에 결합된 상태에서 차량 충돌사고가 일어날 경우, 충돌사고의 충격력에 의해 컬럼 튜브가 조향축의 단부를 향해 이송되고, 이로 인해 컬럼 튜브와 고정기어의 고정상태가 해제되면서 고정기어가 슬롯 내부로 슬라이딩되면서 슬롯이 상,하로 벌어지는 변형이 발생하게 되고 보조슬롯에서 슬롯의 변형을 보조하면서 충격 하중을 적절히 흡수하여 운전자를 보호할 수 있는 이점을 갖는다.

또한, 본 발명은 컬럼 튜브에 마련된 슬롯과 보조슬롯의 치수 변경 및 형상을 다양하게 변경함에 따라 다양한 하중 변화를 유도할 수 있으므로, 충돌사고시 운전자에게 가해지는 충격 하중을 적절히 흡수하여 충돌시 안전성을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체를 나타낸 사시도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도.
도 4는 본 발명의 충격흡수수단이 적용된 스티어링 컬럼을 나타낸 사시도.
도 5 및 도 6은 본 발명 충격흡수수단의 제1실시예를 나타낸 구성도 및 이에 따른 하중 변화를 나타낸 그래프.
도 7 및 도 8은 본 발명 충격흡수수단의 제2실시예를 나타낸 구성도 및 이에 따른 하중 변화를 나타낸 그래프.
도 9 및 도 10은 본 발명 충격흡수수단의 제3실시예를 나타낸 구성도 및 이에 따른 하중 변화를 나타낸 그래프.
도 11 및 도 12는 본 발명 충격흡수수단의 제4실시예를 나타낸 구성도 및 이에 따른 하중 변화를 나타낸 그래프.

본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체는, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 스티어링 컬럼 튜브(10)의 외측과 틸트 브라켓(20) 사이에 충돌사고시 발생되는 충격에너지를 흡수하기 위한 충격흡수수단을 배치하되, 충격흡수수단은 컬럼 튜브(10)에 내,외측이 연통되도록 길이방향으로 천공 형성되는 슬롯(110)과, 일면이 슬롯(110)에 끼워져 결합되고 타면에 틸트 브라켓(20)과 록킹 결합되도록 다수의 기어이(152)가 형성되는 고정기어(150)와, 상기 슬롯(110)의 상,하측에 적정 거리 이격된 위치에 컬럼 튜브(10)에 대해 길이방향으로 천공 형성되는 보조슬롯(120)을 구비한 것이다.

컬럼 튜브(10)는 내,외측 컬럼 튜브로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 슬롯(110)은 컬럼 튜브(10)의 일측에 길이방향으로 천공 형성되는 구조를 가지며, 일측단에 고정기어(150)의 일측면이 끼워져 결합되는 구조를 갖는다.

고정기어(150)는 일면이 슬롯(110)의 일측단에 끼워지도록 결합되는 끼움부(151)가 형성되고 타면에 다수의 기어이(152)가 좌,우 양측에 형성되는 직사각형 구조를 갖는다.

그리고 고정기어(150)는 기어이(152)가 틸트 브라켓(20)에 결합된 볼트부재에 지지되는 록킹기어에 고정된다.

또한 슬롯(110)은 고정기어(150)의 일측 부위보다 폭이 좁은 소폭부(112)가 중간 부위 또는 타측 부위에 형성될 수 있으며, 이 소폭부(112)는 고정기어(150)의 슬롯(110) 내 슬라이딩 이동을 차단하는 스톱퍼의 기능을 수행하게 된다.

또 소폭부(112)는 충돌사고시 발생되는 충격에너지가 고정기어(150)에 전달될 경우 이동되는 컬럼 튜브(10)와 틸트 브라켓(20)에 고정된 고정기어(150)가 간섭되어 충격에너지를 감쇄시키는 기능을 수행하게 된다.

소폭부(112)가 일측과 근접된 위치에 형성될 경우, 초기 피크 하중이 높아지게 된다.

보조슬롯(120)은 컬럼 튜브(10)의 이동시 고정기어(150)의 슬롯(110) 내 슬라이딩 이동되는 과정에서 발생되는 충격 하중에 의해 변형되고, 변형됨에 따라 충격에너지를 흡수할 수 있는 공간의 기능을 수행하게 된다.

즉, 보조슬롯(120)은 고정기어(150)의 일면이 슬롯(110)내에서 이동할 때 길이방향에 대해 직교하는 방향(상,하 방향)으로 전달되는 하중에 의해 변형되어 슬롯(110)의 변형이 원활하게 이루어지도록 보조함과 아울러, 충격에너지를 흡수하는 기능을 수행하게 된다.

본 발명은 틸트 브라켓(20)에 록킹 결합된 고정기어(150)가 컬럼 튜브(10)의 슬롯(110)에 결합된 상태에서 차량 충돌사고가 일어날 경우, 충돌사고의 충격력에 의해 컬럼 튜브(10)가 조향축(30)의 단부를 향해 이송되고, 이로 인해 컬럼 튜브(10)와 고정기어(150)의 고정상태가 해제되면서 고정기어(150)가 슬롯(110) 내부로 슬라이딩되면서 슬롯(110)이 상,하로 벌어지는 변형이 발생하게 되고 보조슬롯(120)에서 슬롯(110)의 변형을 보조하면서 충격 하중을 적절히 흡수하여 운전자를 보호할 수 있는 이점을 갖는다.

도 5는 본 발명의 충격흡수구조체의 제1실시예를 보인 도면으로서, 슬롯(110)은 고정기어(150)의 끼움부(151)가 결합된 일측의 폭보다 폭이 좁은 소폭부(112)가 타측에 형성되고, 보조슬롯(120)의 타측단이 슬롯(110)의 타측단보다 내측에 위치하도록 짧은 길이를 갖도록 형성된다.

충돌 사고시 컬럼 튜브(10)가 조향축(30)의 단부를 향해 이동하게 되며, 컬럼튜브의 이동시 슬롯(110)과 결합된 고정기어(150)의 고정력을 초과하는 힘이 전달됨에 따라 고정기어(150)가 슬롯(110)의 일측(결합되어 있는 위치)에서 타측으로 슬라이딩된다.

본 발명 제1실시예의 하중 변화는, 도 6에 도시된 바와 같이, 고정기어(150)의 끼움부(151)가 소폭부(112)를 통과하는 과정에서 초기 피크 하중이 상승하지만 동일한 폭의 소폭부(112)와 보조슬롯(120)이 있는 구간에서는 동일한 러닝하중을 유지하게 되고, 보조슬롯(120)이 끝나는 부분에서 보조슬롯(120)의 변형이 끝나게 됨에 따라 러닝하중이 다시 상승하게 된다.

도 7은 본 발명 충격흡수구조체의 제2실시예를 보인 도면으로서, 소폭부(112)는 초기 하중을 대폭 증가시킬 수 있도록 소폭부(112)보다 더 폭이 좁은 병목부(115)가 형성되고, 보조슬롯(120)의 타측단이 슬롯(110)의 타측단보다 내측에 위치하도록 짧은 길이를 갖도록 형성된다.

이 병목부(115)는 충격에너지에 의한 고정기어(150)의 슬롯(110) 내 이동시 초기 피크 하중을 높일 수 있다.

이러한 구성의 본 발명 제2실시예는, 제1실시예와 동일하게 충돌 사고시 컬럼 튜브(10)가 조향축(30)의 단부를 향해 이동하게 되며, 컬럼 튜브(10)의 이동시 슬롯(110)과 결합된 고정기어(150)의 고정력을 초과하는 힘이 전달됨에 따라 고정기어(150)가 슬롯(110)의 일측(결합되어 있는 위치)에서 타측으로 슬라이딩된다.

이때, 본 발명 제2실시예의 하중 변화는, 도 8에 도시된 바와 같이, 고정기어(150)의 끼움부(151)가 병목부(115)를 통과하는 과정에서 제1실시예보다 초기 피크 하중이 높고 병목부(115)를 통과한 후에 동일한 러닝하중을 유지하게 되고, 보조슬롯(120)이 끝나는 부분에서 보조슬롯(120)의 변형이 끝나게 됨에 따라 러닝하중이 다시 상승하게 된다.

도 9는 본 발명 충격흡수구조체의 제3실시예를 보인 도면으로서, 소폭부(112)는 앞서 설명한 제1실시예와 동일한 구조이며, 보조슬롯(120)의 치수가 제1,2실시예보다 더 길게 형성되어 보조슬롯(120)의 타측단이 슬롯(110)의 타측단보다 더 외측에 위치하도록 형성된 구조를 갖는다.

이러한 구성을 갖는 본 발명 제3실시예의 하중 변화는 도 10에 도시된 바와 같이, 초기 피크 하중이 제2실시예보다 낮고 보조슬롯(120)의 타측단이 슬롯(110)의 타측단보다 더 외측에 위치하도록 길게 형성되어 있으므로, 슬롯(110)의 타측단까지 도달하기 전까지 일정한 하중을 유지하게 된다.

도 11은 본 발명 충격흡수구조체의 제4실시예를 보인 도면으로서, 슬롯(110)의 소폭부(112)가 일측에서 타측으로 갈수록 폭이 점차 좁아지도록 테이퍼진 구조를 가지며, 보조슬롯(120)의 치수가 제1,2실시예보다 더 길게 형성되어 보조슬롯(120)의 타측단이 슬롯(110)의 타측단보다 더 외측에 위치하도록 형성된 구조를 갖는다.

상기한 제4실시예의 하중 변화는 도 12에 도시된 바와 같이, 초기 피크 하중이 제2실시예보다 낮지만 테이퍼진 슬롯(110)의 구조상 보조슬롯(120)의 타측단에 도달하기 전까지 러닝 하중이 상승되는 특성을 갖는다.

상기한 본 발명의 실시예들은 슬롯(110)과 보조슬롯(120)의 형상과 치수의 변화에 따라 다양한 하중 변화 특성을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 컬럼 튜브(10)에 마련된 슬롯(110)과 보조슬롯(120)의 치수 변경 및 형상을 다양하게 변경할 수 있으므로, 충돌사고시 운전자에게 가해지는 충격 하중을 적절히 흡수하여 충돌시 안전성을 향상시킬 수 있는 이점을 갖는다.

10 : 컬럼 튜브 20 : 틸트 브라켓
30 : 조향축 110 : 슬롯
112 : 소폭부 115 : 병목부
120 : 보조슬롯 150 : 고정기어
151 : 끼움부 152 : 기어이

Claims (6)

1. 스티어링 컬럼 튜브(10)에 충격흡수수단을 구비하되,
   상기 충격흡수수단은 컬럼 튜브(10)에 내,외측이 연통되도록 길이방향으로 형성되는 슬롯(110)과,
   일측이 슬롯(110)에 끼워져 결합되고 타측면에 틸트 브라켓(20)과 록킹 결합되도록 다수의 기어이(152)가 형성되는 고정기어(150)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬롯(110)의 상,하측에 컬럼튜브에 대해 길이방향으로 각각 형성되어 충격 하중에 대한 변형으로 충격을 흡수하기 위한 보조슬롯(120)을 구비한 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬롯(110)은 상기 고정기어(150)의 일측 부위보다 폭이 좁은 소폭부(112)가 형성된 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 슬롯(110)은 상기 고정기어(150)가 결합된 일측으로부터 타측으로 갈수록 폭이 좁아지도록 테이퍼진 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체.
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 보조슬롯(120)은 타측단이 상기 슬롯(110)의 타측단보다 더 외측으로 연장되도록 형성된 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 보조슬롯(120)은 타측단이 상기 슬롯(110)의 타측단보다 더 짧게 형성된 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수구조체.

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