KR20160118419A - 자동차의 조향컬럼 - Google Patents

자동차의 조향컬럼 Download PDF

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KR20160118419A
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Abstract

본 발명은 자동차의 조향컬럼에 관한 것으로, 중공형상으로, 외주면에 체결홀이 하나 이상 형성되는 아우터컬럼, 아우터컬럼에 내삽되고 하측 끝단 외주면에는 체결홀에 대응하여 외주면에서 단차지며 끝단방향으로 개구되는 장홈이 형성되어 있는 이너컬럼, 및 체결홀에 몸통부가 나사체결되어 아우터컬럼 내측으로 돌출되며, 자동차의 충돌시 몸통부의 끝단부가 장홈에 압입되는 충격흡수볼트를 포함하여 조향컬럼이 받게 되는 하중이 순간적으로 급격히 증가되는 현상을 없앨 수 있다.

Description

자동차의 조향컬럼{Steering Column for Vehicle}
본 발명은 자동차의 조향컬럼에 관한 것이다. 보다 상세하게는 자동차의 충돌시 발생되는 충격을 흡수하여 자동차의 조향컬럼이 받게되는 하중을 균일하게 하면서 지속적으로 충격을 흡수할 수 있게 되고, 더불어 하중이 순간적으로 급격히 증가되는 현상을 없앨 수 있는 자동차의 조향컬럼에 관한 것이다.
도 1은 종래의 자동차의 조향컬럼을 나타내는 사시도이다.
도 1에서 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 자동차의 조향컬럼은 조향축(101)을 둘러싸되 상대적으로 슬라이딩 가능한 이너컬럼(103) 및 아우터컬럼(105), 틸트 앤 텔레스코프 조향장치(100)를 차체에 고정시키기 위한 마운팅 브라켓(107) 및 하부 브라켓(160), 마운팅 브라켓(107)과 일체로 형성되는 틸트 브라켓(130), 틸트 브라켓(130)과 조절볼트(140)로 결합되는 디스턴스 브라켓(120)을 포함하여 구성된다.
조향축(101)은 상단이 조향휠(미도시)에 연결되어 있으며 운전자가 조향휠을 조작함으로써 발생한 회전력을 하단의 랙-피니언 기구부(미도시)에 전달한다.
이너컬럼(103)은 직경이 일정한 원통 형상으로 형성되며 조향축(101)의 하단을 둘러싼다.
하부 브라켓(160)은 이너컬럼(103)의 하단 외주면에 형성되어 있는데, 하부 브라켓(160)을 자동차의 차체에 고정함으로써 이너컬럼(103)의 위치를 고정할 수 있다.
아우터컬럼(105)은 이너컬럼(103)의 외경보다 큰 내경을 가져서 아우터컬럼(105)이 이너컬럼(103)의 외주면을 따라 축방향으로 슬라이딩 운동한다. 즉, 텔레스코프 작동이 가능하게 되는 것이다. 한편 아우터컬럼(105)은 조향축(101)의 중간부를 둘러싼다.
마운팅 브라켓(107)에는 틸트 브라켓(130)과 디스턴스 브라켓(120)이 일체로 형성되고 양단에는 캡슐(110)이 형성되어 아우터컬럼(105)을 차체에 고정시키는 역할을 한다.
틸트 브라켓(130)의 측면에는 장공(150)이 형성되어 있어서 조절레버(109)의 조작에 따라 틸트 작동이 가능하게 된다.
도 2는 종래 이너컬럼과 아우터컬럼 사이의 충격 에너지 흡수 구조를 도시한 단면도이다.
도 2에서 도시된 바와 같이 종래 이너컬럼(103)과 아우터컬럼(105) 사이의 충격 흡수 구조로 아우터컬럼(105)의 일단부에 컬링(Curling, 도 2에서 "W"로 표시)을 형성하였다.
즉, 아우터컬럼(105)의 일단부 일부분을 안쪽으로 말아넣어 그 직경이 이너컬럼(103)의 외경보다 다소 작은 컬링(W)을 형성한 후, 이너컬럼(103)을 컬링(W)에 압입함으로써 자동차의 충돌시 이너컬럼(103)이 아우터컬럼(105) 내로 컬랩스될 때 컬링(W)과 이너컬럼(103)의 외주면 사이 마찰력에 의해 충격을 흡수하는 구조로 형성되었다.
그러나, 이러한 종래의 충격 흡수 구조는 컬링과 이너컬럼 외주면 사이의 마찰력 변동이 심하게 작용하므로 자동차의 충돌시 이너컬럼이 아우터컬럼 안으로 컬랩스되어 충격을 흡수하는 과정에서 충격을 지속적으로 흡수할 수 없으며 오히려 하중이 순간적으로 급격히 증가되는 현상이 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 자동차의 충돌시 발생되는 충격을 흡수하여 자동차의 조향컬럼이 받게되는 하중을 균일하게 하면서 지속적으로 충격을 흡수할 수 있게되고, 더불어 하중이 순간적으로 급격히 증가되는 현상을 없앨 수 있는 자동차의 조향컬럼을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 목적을 성취하기 위하여 본 발명은, 중공형상으로, 외주면에 체결홀이 하나 이상 형성되는 아우터컬럼, 아우터컬럼에 내삽되고 하측 끝단 외주면에는 체결홀에 대응하여 외주면에서 단차지며 끝단방향으로 개구되는 장홈이 형성되어 있는 이너컬럼, 및 체결홀에 몸통부가 나사체결되어 아우터컬럼 내측으로 돌출되며, 자동차의 충돌시 몸통부의 끝단부가 장홈에 압입되는 충격흡수볼트를 포함하는 자동차의 조향컬럼이 제공될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 충격흡수볼트의 끝단부의 모서리가 라운드지거나 둥근형상으로 형성됨으로써, 자동차의 충돌시 발생되는 충격을 흡수하여 자동차의 조향컬럼이 받게되는 하중을 균일하게 하면서 지속적으로 충격을 흡수해줄 수 있게 되고, 더불어 하중이 순간적으로 급격히 증가되는 현상을 없앨 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 자동차의 조향컬럼을 나타내는 사시도;
도 2는 종래 이너컬럼과 아우터컬럼 사이의 충격 흡수 구조를 도시한 단면도;
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 조향컬럼을 나타내는 사시도;
도 4는 도 3의 일부에 대한 단면도; 및
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차의 조향컬럼의 일부 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 자동차의 조향컬럼을 나타내는 사시도이며, 도 4는 도 3의 일부에 대한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 자동차의 조향컬럼의 일부 단면도이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 조향컬럼은, 중공형상으로, 외주면에 체결홀(431)이 하나 이상 형성되는 아우터컬럼(330), 아우터컬럼(330)에 내삽되고 하측 끝단 외주면에는 체결홀(431)에 대응하여 외주면에서 단차지며 끝단방향으로 개구되는 장홈(415)이 형성되어 있는 이너컬럼(310), 및 체결홀(431)에 몸통부(451)가 나사체결되어 아우터컬럼(330) 내측으로 돌출되며, 자동차의 충돌시 몸통부(451)의 끝단부가 장홈(415)에 압입되는 충격흡수볼트(350)를 포함한다.
조향축(301)은 상단이 조향휠(미도시)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되며, 조향축(301) 상측을 둘러싸는 이너컬럼(310)과 조향축(301)과 이너컬럼(310) 하측을 감싸는 아우터컬럼(330)이 결합된다.
이러한 아우터컬럼(330)은 외주면 양측이 틸트브라켓(308)으로 지지되어 틸트브라켓(308)이 마운팅브라켓(307)을 매개로 차체에 결합됨으로써 조향축(301)이 차체에 고정되게 된다.
이와 같은 자동차의 조향컬럼은 자동차의 전방 충돌시 운전자의 상체가 조향휠(미도시)에 충격을 가하여 자동차의 조향컬럼이 컬랩스 방향으로 수축하게 될 경우에 이너컬럼(310)이 아우터컬럼(330)에 컬랩스 방향으로 슬라이딩됨으로써 충격을 흡수하게 된다. 즉, 충격이 가해지면 자동차의 조향컬럼이 컬랩스 방향으로 수축하게 되는 것이다.
아우터컬럼(330)은 중공형상으로, 내측에 이너컬럼(310)이 압입되어 아우터컬럼(330)의 내주면과 이너컬럼(310)의 외주면이 마찰지지되며, 아우터컬럼(330)은 후술할 충격흡수볼트(350)가 관통하여 체결홀(431)이 형성되고 체결홀(431)에 충격흡수볼트(350)의 몸통부(451)가 나사결합된다.
체결홀(431)은 아우터컬럼(330)에 하나 이상 형성되는데, 복수개로 형성되는 경우 아우터컬럼(330)의 원주방향으로 등간격을 이루도록 형성되어 후술할 충격흡수볼트(350)가 각 체결홀(431)에 대응하여 나사결합됨에 따라, 자동차의 충돌시 아우터컬럼(330)에 이너컬럼(310)이 컬랩스 방향으로 슬라이딩될 때 이너컬럼(310)이 아우터컬럼(330) 내측에서 상대회전 하지 않으면서 충격을 효과적으로 흡수할 수 있게 되고, 일예로 도면에서는 아우터컬럼(330)의 외주면에 두개의 체결홀(431)이 형성되며 두개의 충격흡수볼트(350)가 구비되는 예로 도시하였다.
이러한 충격흡수볼트(350)는 체결홀(431)에 대응하여 구비되며, 차종별 충돌특성에 맞춰 몸통부(451)가 체결홀(431)에 나사결합되면서 아우터컬럼(330)의 내주면으로부터 몸통부(451)의 끝단부가 돌출되는 정도를 조절하게 되고, 자동차의 충돌시 몸통부(451)의 끝단부가 후술할 장홈(415)과 이너컬럼(310)에 압입되면서 장홈(415)과 이너컬럼(310)을 변형시킴에 따라 충격을 흡수하게 된다.
이때, 이너컬럼(310)은 중공형상으로, 하측 끝단의 외주면에 축방향으로 길게 형성되되 끝단방향으로 개구되어 있는 장홈(415)이 형성되는데, 장홈(415)은 이너컬럼(310)에서 함몰되어 형성될 수도 있으며, 또는, 이너컬럼(310) 일측이 절곡 변형되어 형성될 수도 있고, 도면에는 이너컬럼(310) 일측이 변형되어 형성되는 예로 도시하였다.
이러한 장홈(415)은 각 차종별 충돌 특성에 따라 그 길이가 변경될 수 있으며, 외주면에서 단차지게 형성되는 단차부(413)와 축방향으로 길게 형성되어 충격흡수볼트(350)를 가이드하는 가이드부(411)로 이루어진다.
또한, 가이드부(411)의 단면은 충격흡수볼트(350)의 몸통부(451)의 끝단부 형상과 대응되게 형성함으로써 가이드부(411)와 몸통부(451)의 끝단면와 면접촉되어 결합되면서 마찰력을 높여 충격 흡수가 원활하게 이루어지도록 한다.
이처럼 자동차의 조향컬럼은 충격흡수볼트(350)와 장홈(415)이 구비되어, 자동차의 충돌시 충격흡수볼트(350)가 가이드부(411)를 압입하면서 단차부(413)를 변형시켜 충격을 흡수하게 된다.
즉, 자동차의 조향컬럼은, 평상시에, 이너컬럼(310)이 아우터컬럼(330)에 내삽되어 이너컬럼(310)의 외주면과 아우터컬럼(330)의 내주면 사이의 마찰로 지지되는데, 자동차의 충돌이 일어나면, 먼저, 이너컬럼(310)이 아우터컬럼(330) 내측으로 슬라이딩되면서 이너컬럼(310)과 아우터컬럼(330) 사이의 마찰로 충격을 흡수하게 된다.
그후, 이너컬럼(310)이 아우터컬럼(330)에 슬라이딩되어 아우터컬럼(330)의 체결홀(431)에 나사결합되어 있는 충격흡수볼트(350)에 이너컬럼(310)의 장홈(415)의 개구되는 끝단이 접촉되고, 충격흡수볼트(350)가 장홈(415)에 압입되면서 몸통부(451)의 끝단부와 가이드부(411) 사이의 마찰과 가이드부(411)의 변형으로 충격을 흡수하게 되어 자동차의 조향컬럼이 받게되는 하중을 감소시킨다.
이때, 충격흡수볼트(350)는 가이드부(411)에 가이드되어 아우터컬럼(330)과 이너컬럼(310) 사이의 상대 회전을 방지하게 된다.
이어서, 아우터컬럼(330)에 이너컬럼(310)이 컬랩스 방향으로 점차 더 슬라이딩되면서 충격흡수볼트(350)는 단차부(413)와 이너컬럼(310)의 외주면을 변형시킴에 따라 충격을 지속적으로 흡수할 수 있게 된다.
이처럼, 자동차의 충돌시 아우터컬럼(330)에 이너컬럼(310)이 슬라이딩 되면서 충격을 지속적으로 흡수할 수 있어서 자동차의 조향컬럼이 받게되는 하중을 균일하게 할 수 있게 된다.
또한, 아우터컬럼(330)에 충격흡수볼트(350)를 단순조립하여 자동차의 충돌시 충격흡수볼트(350)와 이너컬럼(310) 사이의 마찰과 변형으로 충격을 흡수하는 충격 흡수 구조는 아우터컬럼(330) 외측에서 충격흡수볼트(350)를 단순조립하는 구조로, 조립이 용이할 뿐만 아니라 각 차종별 충돌특성에 따라 몸통부(451)의 끝단부 돌출량을 조정할 수 있게 된다.
여기서, 자동차의 충돌시 아우터컬럼(330)에 이너컬럼(310)이 슬라이딩될 때 충격흡수볼트(350)가 가이드부(411)에 압입되면서 몸통부(451)의 끝단부 진행을 방해하는 가이드부(411)와의 마찰 또는 거친표면과의 걸림으로 자동차의 조향컬럼이 받게되는 하중이 순간 급격히 커지게 되는데, 몸통부(451)의 끝단부는 모서리를 라운드지게 형성하거나, 몸통부(451)의 끝단부를 둥근형상으로 형성함에 따라, 자동차의 조향컬럼이 받게되는 하중이 순간 급격히 커지는 현상을 없앨 수 있게 되어 자동차의 조향컬럼이 받게되는 하중을 균일하게 할 수 있게 된다.
즉, 자동차의 충돌시 아우터컬럼(330)에 이너컬럼(310)이 슬라이딩되면서 충격흡수볼트(350)가 가이드부(411)에 압입된 후 가이드부(411)에 슬라이딩되어 단차부(413)와 이너컬럼(310)의 외주면을 변형시킴에 있어서, 몸통부(451)의 끝단부 모서리가 라운드지게 형성되거나 몸통부(451)의 끝단부가 둥근형상으로 형성됨으로써 몸통부(451)의 끝단부 모서리가 장홈(415)에 부딪쳐 하중이 순간 급격히 커지는 현상을 없앨 수 있게 된다.
또한, 장홈(415)에는 개구되어 있는 단부의 모서리가 경사지는 경사부(417)가 형성되어 자동차의 충돌시 아우터컬럼(330)에 이너컬럼(310)이 슬라이딩될 때 충격흡수볼트(350)에 부딪쳐 충격흡수볼트(350)가 장홈(415)에 압입되기 용이하게 된다.
다시 말해서, 자동차의 충돌시 충격흡수볼트(350)가 장홈(415)에 압입될 때 장홈(415)의 모서리에 걸리지 않고 경사부(417)에 압입되면서 서서히 가이드부(411)에 압입될 수 있어서 자동차의 조향컬럼이 받는 하중이 순간 급격히 커지는 현상을 없앨 수 있게 된다.
또한, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 이너컬럼(310)의 외주면에서 단차져 형성되는 단차부(413)의 모서리를 라운드지게 형성하거나 경사지게 형성하여 자동차의 충돌시 충격흡수볼트(350)가 단차부(413)를 부드럽게 압입하여 변형시키므로, 몸통부(451)의 끝단부가 단차부(413)에 부딪쳐 자동차의 조향컬럼이 받는 하중이 순간 급격히 커지는 현상을 없앨 수 있게 된다.
또한, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 장홈(415)은 컬랩스 반대방향으로 갈수록 외주면으로부터의 깊이가 점차 낮아지게 형성하여 자동차의 충돌시 가이드부(411)가 충격흡수볼트(350)의 슬라이딩 이동을 압박함에 따라 충격흡수볼트(350)가 장홈(415)을 마찰지지하며 지속적으로 충격을 흡수하게 되고 자동차의 조향컬럼이 받는 하중이 순간 급격히 커지는 현상을 없앨 수 있게 된다.
이러한 형상과 구조를 갖는 본 발명에 의하면, 충격흡수볼트의 끝단부 모서리가 라운드지게 형성되거나 둥근형상으로 형성됨으로써, 자동차의 충돌시 발생되는 충격을 흡수하여 자동차의 조향컬럼이 받게되는 하중을 균일하게 하면서 지속적으로 충격을 흡수해줄 수 있게 되고, 더불어 하중이 순간적으로 급격히 증가되는 현상을 없앨 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
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.
301: 조향축 307: 마운팅브라켓
308: 틸트브라켓 310: 이너컬럼
330: 아우터컬럼 350: 충격흡수볼트
411: 가이드부 413: 단차부
415: 장홈 417: 경사부
431: 체결홀 451: 몸통부

Claims (6)

  1. 중공형상으로, 외주면에 체결홀이 하나 이상 형성되는 아우터컬럼;
    상기 아우터컬럼에 내삽되고 하측 끝단 외주면에는 상기 체결홀에 대응하여 외주면에서 단차지며 끝단방향으로 개구되는 장홈이 형성되어 있는 이너컬럼; 및
    상기 체결홀에 몸통부가 나사체결되어 상기 아우터컬럼 내측으로 돌출되며, 자동차의 충돌시 상기 몸통부의 끝단부가 상기 장홈에 압입되는 충격흡수볼트;
    를 포함하는 자동차의 조향컬럼.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 몸통부의 끝단부는 모서리가 라운드지게 형성되거나 둥근형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향컬럼.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 장홈은 상기 몸통부의 끝단부 형상에 대응되게 형성되어 상기 몸통부의 끝단부와 면접촉되며 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향컬럼.
  4. 제 1항에 있어서,
    자동차의 충돌시 상기 충격흡수볼트가 상기 장홈에 용이하게 압입되도록, 상기 장홈의 개구되어 있는 단부의 모서리가 경사지는 경사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향컬럼.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 장홈은 상기 이너컬럼에서 단차지는 단차부와 축방향으로 길게 형성되는 가이드부로 이루어지며, 상기 단차부의 모서리가 라운드지게 형성되거나 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향컬럼.
  6. 제 5항에 있어서,
    자동차의 충돌시 상기 충격흡수볼트가 상기 장홈을 마찰지지하며 지속적으로 충격을 흡수하도록, 상기 장홈은 컬랩스 반대방향으로 갈수록 외주면으로부터의 깊이가 점차 낮아지는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향컬럼.
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