KR20190036170A - 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 컬럼 하우징, 상기 컬럼 하우징의 내부에서 축 방향으로 텔레스 작동되는 이너 튜브, 상기 컬럼 하우징을 감싸면서 마운팅 브라켓을 매개로 차체에 고정되는 조임 블록, 상기 조임 블록에 장착되는 틸트볼트를 포함하는 스티어링 컬럼에 있어서, 상기 이너 튜브에 판재 형상의 컬랩스 플레이트가 결합되고, 상기 컬럼 하우징에는 차량 충돌시 상기 컬랩스 플레이트가 삽입될 수 있도록 축 방향으로 일 단에 개구부가 형성된 가이드 통로가 형성된다.
본 발명에 따른 차량의 충돌시 충격을 흡수하는 컬랩스 플레이트의 구조를 단순화하면서도 컬럼 하우징과 조립 구조도 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 조립 및 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

스티어링 컬럼의 충격흡수 구조{APPARATUS FOR SUCTION IMPACT OF STEERING COLUMN}

본 발명은 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구조가 단순하면서도 조립이 용이하고, 충돌에너지 흡수량 조절이 용이한 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조에 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 안전벨트의 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.

또한, 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 충돌 에너지를 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.

그러나 종래 충격흡수구조를 갖는 조향장치의 선행기술들은 가공이 다소 어렵고, 충격에너지에 대한 충격 하중을 가변 조절하기 어려운 단점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 10-1999-009649호(1999.02.05.) 대한민국 등록특허공보 제10-1181124호(2012.09.03.)

본 발명은 상기와 같은 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 차량의 충돌시 충격을 흡수하는 컬랩스 플레이트의 구조를 단순화하면서도 스티어링 컬럼의 이너 튜브와의 조립 구조도 단순화할 수 있는 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 컬랩스 플레이트를 평면상 사다리꼴 형상으로 형성하면서 내부에는 간격을 두고 다수개의 완충공을 형성하여 차량의 충돌에 따른 가이드 통로와 접촉이 충격을 용이하게 흡수할 수 있는 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 의한 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조는 컬럼 하우징, 상기 컬럼 하우징의 내부에서 축 방향으로 텔레스 작동되는 이너 튜브, 상기 컬럼 하우징을 감싸면서 마운팅 브라켓을 매개로 차체에 고정되는 조임 블록, 상기 조임 블록에 장착되는 틸트볼트를 포함하는 스티어링 컬럼에 있어서, 상기 이너 튜브에 판재 형상의 컬랩스 플레이트가 결합되고, 상기 컬럼 하우징에는 차량 충돌시 상기 컬랩스 플레이트가 삽입될 수 있도록 축 방향으로 일 단에 개구부가 형성된 가이드 통로가 형성된다.

그리고 상기 이너 튜브와의 체결구를 통해 결합되는 체결공을 중심으로 전방 또는 후방 또는 전·후방에 완충공이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.

또한, 상기 완충공은 차량 충돌시의 이동방향을 향해 곡면지게 형성될 수 있다.

여기서, 상기 컬랩스 플레이트는 상기 스티어링 컬럼의 전방을 향해 폭이 넓어지도록 평면상 사다리꼴 형상으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 가이드 통로는 상기 컬랩스 플레이트와의 접촉 마찰력이 컬랩스 초기에 비해 커지도록 하기 위해, 상기 컬럼 하우징의 후방을 향해 단면적이 좁아지도록 양측이 대칭 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 가이드 통로의 개구부 끝단은 곡면 또는 경사지게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 컬랩스 플레이트는 후방에서 전방을 향해 높이가 낮아지는 구조로 될 수 있다.

본 발명에 따른 차량의 충돌시 충격을 흡수하는 컬랩스 플레이트의 구조를 단순화하면서도 컬럼 하우징과 조립 구조도 단순화할 수 있을 뿐만 아니라 그에 따른 조립 및 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 컬랩스 플레이트를 평면상 사다리꼴 형상으로 형성하면서 내부에는 간격을 두고 다수개의 완충공을 형성하여 차량의 충돌에 따른 가이드 통로와 접촉이 충격을 용이하게 흡수할 수 있을 뿐만 아니라 충돌에너지를 변형 및 마찰에너지로 전환시킴으로써 부품의 손상을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조의 적용상태를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조를 구성하는 컬럼 하우징을 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조를 구성하는 컬랩스 플레이트를 나타낸 평면도.
도 4(a) 및 4(c)는 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조를 구성하는 컬랩스 플레이트를 나타낸 배면도 및 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조의 충돌 전과 충돌 후의 상태를 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조를 구성하는 컬랩스 플레이트의 충돌 전과 충돌 후의 상태를 나타낸 사시도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의된다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면, 도 1은 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조의 적용상태를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조를 구성하는 컬럼 하우징을 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조를 구성하는 컬랩스 플레이트를 나타낸 평면도이고, 도 4(a) 및 4(c)는 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조를 구성하는 컬랩스 플레이트를 나타낸 배면도 및 측면도이다.

먼저, 본원발명인 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조는 컬럼 하우징(200), 상기 컬럼 하우징(200)의 내부에서 축 방향으로 텔레스 작동되는 이너 튜브(300), 상기 이너 튜브(300)를 감싸면서 차체에 고정되는 조임 블록(400), 상기 조임 블록(400)에 장착되는 틸트볼트(500)를 포함하는 스티어링 컬럼(100)에 적용된다.

여기서, 상기 스티어링 컬럼(100)을 구성하는 이너 튜브(300), 조임 블록(400), 틸트볼트(500), 조작 레버(600)는 종래의 스티어링 컬럼과 대응하므로 별도의 설명은 생략하기로 하고, 상기 컬럼 하우징(200)은 변형된 부분을 중심으로 설명하기로 한다.

다음으로, 본원발명의 특징인 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조는 상기 이너 튜브(300)에 결합되는 판재 형상의 컬랩스 플레이트(700)와 상기 컬럼 하우징(200)의 형상 변경을 통해 이루어진다.

즉, 상기 이너 튜브(300)에 컬랩스 플레이트(700)를 결합하고, 상기 컬럼 하우징(200)에 가이드 통로를 형성하여, 차량 충돌시 상기 컬럼 하우징(200)의 가이드 통로가 컬랩스 플레이트(700)를 따라 삽입되면서 컬랩스 플레이트(700)를 통해 충격을 흡수하게 된다.

상기 컬럼 하우징(200)은 축 방향으로 일 단에 개구부(220)가 형성되고 타 단에는 마감홈(230)이 형성된 가이드 통로(210)가 형성된다.

즉, 상기 컬럼 하우징(200)은 틸트볼트(500)가 장착되는 중앙 부분에 축 방향으로 가이드 통로(210)를 형성하여, 차량 충돌시 컬랩스 플레이트(700)가 삽입되게 된다.

그리고 상기 가이드 통로(210)는 차량 충돌에 따른 컬랩스 플레이트(700)의 변형 및 마찰을 유도할 수 있도록 하부를 향해 단면적이 좁아지도록 양측이 대칭 경사지게 형성된다.

즉, 상기 가이드 통로(210)는 하부를 향할수록 단면이 좁아지면서 상기 컬랩스 플레이트(700)를 가압하게 된다.

또한, 상기 가이드 통로(210)를 구성하는 개구부(220)의 끝단은 차량 충돌에 따른 컬랩스 플레이트(700)와 충돌 경로가 이탈되지 않도록 곡면 또는 경사지게 형성된다.

상기 컬랩스 플레이트(700)는 판재 형상으로 형성되고 이너 튜브(300)에 볼트, 나사 등과 같은 체결구를 통해 고정결합된다.

이때, 상기 이너 튜브(300)에 체결구를 통해 고정결합되는 컬랩스 플레이트(700)의 위치는 컬럼 하우징(200)과 원활한 작동을 위해, 일부가 상기 컬럼 하우징(200)의 가이드 통로(210)에 삽입되는 위치에 고정결합되는 것이 효과적이다.

그리고 상기 컬랩스 플레이트(700)는 컬럼 하우징(200)의 가이드 통로(210)를 따라 원활하게 이동할 수 있도록 전방에서 후방을 향할수록 높이(H)가 낮아지도록 형성된다.

또한, 상기 컬랩스 플레이트(700)는 이너 튜브(300)와 체결구를 통해 결합되는 체결공(710)을 중심으로 전방 또는 후방 또는 전·후방에 완충공이 적어도 하나 이상 형성된다.

여기서, 상기 컬랩스 플레이트(700)는 체결공(710)을 중심으로 후방에 하나의 후방 완충공(720)이 형성되고 전방에는 다수개의 전방 완충공(730)이 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 전방 완충공(720)과 후방 완충공(730)은 컬럼 하우징(200)의 가이드 통로(210)와 접촉시 충격을 용이하게 흡수할 수 있도록 이동방향을 향해 곡면지게 형성된다.

더불어, 상기 컬랩스 플레이트(700)는 차량 충돌에 따른 컬럼 하우징(200)의 가이드 통로(210)와 접촉시 충격을 균일하게 분배 또는 전달할 수 있도록 상기 스티어링 컬럼의 전방을 향해 폭이 넓어지도록 사다리꼴 형상으로 형성된다.

상기와 같이 구성되는 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조의 실시 예를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 소정의 두께를 가지며 사다리꼴 형상으로 형성되고, 전방에서 후방을 향할수록 높이(H)가 낮아지도록 형성되며, 체결공(710)을 기준으로 후방에 하나의 후방 완충공(720)이 곡면지게 형성되고, 전방에는 다수개의 전방 완충공(730)이 곡면지게 형성되는 컬랩스 플레이트(700)를 형성한다.

그리고 상기 컬럼 하우징(200)의 일 단에 개구부(220)가 형성되고, 타단에는 마감홈(230)이 형성되며, 내부는 하부를 향할수록 단면적이 좁아지는 가이드 통로(210)를 형성한다.

다음으로, 상기 컬럼 하우징(200)을 구성하는 가이드 통로(210)의 개구부(220)가 형성되는 이너 튜브(200)에 컬랩스 플레이트(700)를 배치한 후, 상기 컬랩스 플레이트(700)의 체결공(710)에 체결구를 결합하여, 상기 컬랩스 플레이트(700)를 고정결합하면 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조의 설치 작업은 완료된다.

여기서, 상기 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조의 조립순서는 상기와 다르게 이루어질 수 있음을 밝힌다.

상기와 같은 상태에서, 운전자는 스티어링을 전·후 이동시키는 동작('텔레스코픽 동작'이라 함) 및 상·하 이동시키는 동작을 통해 스티어링의 위치를 알맞게 조절하고, 조작 레버(600)를 회전시켜 스티어링의 위치를 고정시킨다.

다음으로, 운전자는 차량의 주행을 통해 목적지로 이동하면 되고, 이 과정에서 차량의 충돌이 발생하게 되면, 상기 컬럼 하우징(200)은 하부 축 방향으로 이동하게 된다.

이때, 상기 컬럼 하우징(200)은 이너 튜브(200)에 장착되는 컬랩스 플레이트(700)를 통해 위치 이탈 없이 하부 축 방향으로 이동하게 된다.

더불어, 상기 컬럼 하우징(200)의 가이드 통로(210)에 컬랩스 플레이트(700)가 하부 방향으로 이동되면서 양측면이 가압되고, 상기 컬랩스 플레이트(700)는 가이드 통로(210)를 따라 압축되면서 내부에 형성되는 전·후방 완충공(720, 730)을 통해 충격을 흡수하게 된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 본질적 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명에 표현된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등하거나, 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 스티어링 컬럼 200 : 컬럼 하우징
210 : 가이드 통로 220 : 개구부
230 : 마감홈 300 : 이너 튜브
400 : 조임 블록 500 : 틸트볼트
600 : 조작 레버 700 : 컬랩스 플레이트
710 : 체결공 720 : 후방 완충공
730 : 전방 완충공

Claims (7)

1. 컬럼 하우징, 상기 컬럼 하우징의 내부에서 축 방향으로 텔레스 작동되는 이너 튜브, 상기 컬럼 하우징을 감싸면서 마운팅 브라켓을 매개로 차체에 고정되는 조임 블록, 상기 조임 블록에 장착되는 틸트볼트를 포함하는 스티어링 컬럼에 있어서,
   상기 이너 튜브에 판재 형상의 컬랩스 플레이트가 결합되고,
   상기 컬럼 하우징에는 차량 충돌시 상기 컬랩스 플레이트가 삽입될 수 있도록 축 방향으로 일 단에 개구부가 형성된 가이드 통로가 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 이너 튜브와의 체결구를 통해 결합되는 체결공을 중심으로 전방 또는 후방 또는 전·후방에 완충공이 적어도 하나 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 완충공은 차량 충돌시의 이동방향을 향해 곡면지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 컬랩스 플레이트는 상기 스티어링 컬럼의 전방을 향해 폭이 넓어지도록 평면상 사다리꼴 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드 통로는 상기 컬랩스 플레이트와의 접촉 마찰력이 컬랩스 초기에 비해 커지도록 하기 위해, 상기 컬럼 하우징의 후방을 향해 단면적이 좁아지도록 양측이 대칭 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 가이드 통로의 개구부 끝단은 곡면 또는 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조.
   
7. 청구항 1항에 있어서,
   상기 컬랩스 플레이트는 전방에서 후방을 향해 높이가 낮아지는 구조로 된 것을 특징으로 하는 스티어링 컬럼의 충격흡수 구조.
   

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