KR101032986B1 - 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 관한 것으로, 이는 양측면에 경사지게 형성되는 지지면이 구비되어 있고, 이 지지면에 자동차의 충돌시 컬럼의 컬랩스 방향을 가이드하는 가이드 홀이 형성되어 있는 컬랩스 브라켓과; 상기 컬랩스 브라켓과 조향컬럼의 하부 마운팅 브라켓을 연결시키며 자동차의 충돌시 상기 가이드 홀을 따라 컬럼을 컬랩스시키는 가이드 볼트와; 상기 가이드 볼트에 의해 상기 컬랩스 브라켓의 가이드 홀에 결합되며 자동차의 충돌시 상기 컬랩스 브라켓의 지지면과 압박 마찰되면서 충돌 에너지를 흡수하는 가이드 부시;를 포함하여 구성되는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼을 제공한다.

본 발명에 의하면 자동차의 충돌시 가이드 부시가 컬랩스 브라켓에 압박 마찰 되면서 충격을 흡수함으로써 종래 기술에 비하여 부품수 감소와 비용을 절감할 수 있으며, 변형이 발생되지 않으므로 주변 부품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차를 없앨 수 있다.

조향컬럼, 컬랩스 브라켓, 가이드 부시, 가이드 볼트, 가이드 홀

Description

자동차의 충격 흡수식 조향컬럼{Collision Energy Absorbable Steering Column for Vehicle}

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 관한 것이다. 보다 상세하게는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에서 자동차의 충돌시 가이드 부시가 컬랩스 브라켓에 압박 마찰되면서 충격 에너지를 흡수하도록 하여, 종래 기술에 비하여 부품수 감소와 비용을 절감할 수 있으며, 변형이 발생되지 않으므로 주변 부품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차를 없앨 수 있는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 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.

이와 같은 조향컬럼은 자동차의 충돌 사고 등의 경우에 운전자의 상체가 조향휠에 부딪혀서 큰 부상을 당하는 것을 방지하기 위해 조향컬럼과 조향축이 모두 축 방향으로 수축되는 컬랩스(Collapse) 기능이 추가된 충격 흡수식 조향 컬럼이 적용되고 있다. 즉, 자동차의 운행 중 충돌 사고가 발생하면 운전자의 상체는 관성 에 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 1차 충격 에너지를 흡수하기 위한 캡슐과 2차 충격 에너지를 흡수하기 위한 테어링 플레이트(Tearing Plate)를 구비한 조향장치가 개발되어 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼을 나타내는 측면도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 테어링 플레이트를 나타내는 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼(100)은 상단이 조향휠(미도시)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되는 조향축(102), 조향축(102)을 둘러싸는 내측 튜브(110), 내측 튜브(110)를 감싸는 외측 튜브(120), 외측 튜브(120)의 외주면을 지지하되 캡슐(140)을 통해 차체(104)에 결합되는 상부 마운팅 브라켓(130)과 하부 마운팅 브라켓(180), 하부 마운팅 브라켓(180)과 고정 볼트(185)로 연결되어 컬랩스되는 가이 드 역할을 하는 장홀(195)이 형성되어 있는 컬랩스 브라켓(190) 및 일단은 고정 수단(150)에 의해 캡슐(140)에 고정되고 타단은 고정 부재(160)를 통해 상부 마운팅 브라켓(130)에 고정되는 테어링 플레이트(170)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 조향컬럼(100)은 자동차의 전방 충돌시 운전자의 상체가 조향휠에 충격을 가하여 조향컬럼(100)이 충격 이동 방향으로 수축하게 될 경우에 차체(104)에 고정된 캡슐(140)로부터 상부 마운팅 브라켓(130)이 외측 튜브(120)와 함께 컬랩스 방향으로 이동되면서 1차 하중을 흡수하게 된다. 즉, 충격이 가해지면 상부 마운팅 브라켓(130)은 캡슐(140)로부터 분리되며 상부 마운팅 브라켓(130)이 차체(104)로부터 용이하게 이탈되어 충격 이동 방향인 컬랩스 방향으로 움직이면서 조향 컬럼(100)이 컬랩스 브라켓(190)의 장홀(195)을 따라 수축하게 되는 것이다.

또한, 종래 기술에 의한 충격 흡수식 조향 컬럼의 테어링 플레이트(170)는 일측 상부에 고정홀(202)이 형성되어 고정 부재(160)를 통해 상부 마운팅 브라켓(130)에 결합되고, 타측 단부에는 고정 수단(150)을 통해서 캡슐(140)에 체결될 수 있도록 체결공(204)이 형성되어 있으며, 일정한 깊이의 홈이 형성된 테어링 그루브(Tearing Groove: 210)가 구비되어 있다.

자동차의 충돌시 조향 컬럼(100)이 수축하여 상부 마운팅 브라켓(130)과 캡슐(140)이 서로 상대 이동하여 상부 마운팅 브라켓(130)이 하향 이동할 경우, 테어링 플레이트(170)는 캡슐(140)과 상부 마운팅 브라켓(130)으로부터 서로 반대 방향의 힘을 받게 된다. 이에 따라 테어링 플레이트(170)에 형성된 테어링 그루브(210)가 상부 마운팅 브라켓(130)의 이동 방향에 따라 찢어지면서 충격을 흡수하게 되는 것이다. 즉, 상부 마운팅 브라켓(130)에 구비된 고정 부재(160)가 테어링 플레이트(170)를 변형시킴에 따라 2차 충격 에너지를 흡수하게 되는 것이다.

그러나, 전술한 바와 같이 캡슐에 의한 1차 하중 흡수 후 테어링 플레이트에 의한 2차 하중 흡수시 일정한 깊이의 홈을 형성하는 테어링 그루브(210)의 파단에 의한 충격 흡수방식은 제품 제작이 복잡하고 부품수가 많아 작업 공정이 늘어나며 변형이 수직으로 일어나 주변 부품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차가 발생하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 있어서, 자동차의 충돌시 가이드 부시가 컬랩스 브라켓에 압박 마찰 되면서 충격을 흡수하도록 함으로써 종래 기술에 비하여 부품수 감소와 비용을 절감할 수 있으며, 변형이 발생되지 않아 주변 부품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차를 없앨 수 있는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼은, 양측면에 경사지게 형성되는 지지면이 구비되어 있고, 이 지지면에 자동차의 충돌시 컬럼의 컬랩스 방향을 가이드하는 가이드 홀이 형성되어 있는 컬랩스 브라켓과, 상기 컬랩스 브라켓과 조향컬럼의 하부 마운팅 브라켓을 연결시키며 자동차의 충돌시 상기 가이드 홀을 따라 컬럼을 컬랩스시키는 가이드 볼트와, 상기 가이드 볼트에 의해 상기 컬랩스 브라켓의 지지면에 결합되는 가이드 부시를 포함하며 구성되되, 상기 가이드 홀에는 슬롯 일측에 수개의 결합홈이 형성되어 있고, 상기 가이드 부시에는 상기 결합홈에 압입되는 수개의 보스가 형성되어 있어서, 상기 가이드 부시를 컬랩스 브라켓에 조립할 때 초기 위치를 정해줌과 더불어, 자동차의 충돌에 의한 컬럼의 컬랩스시 상기 가이드 홀의 결합홈에 압입되어 있던 보스가 이탈되면서 초기 1차 충격 에너지를 흡수하고, 자동차의 충돌시 상기 가이드 부시가 상기 컬랩스 브라켓의 경사진 지지면과 압박 마찰되면서 2차 충격 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼을 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼의 일부 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼은 상단이 조향휠(303)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되는 조향축(102), 조향축을 감싸는 내측튜브와 내측튜브를 감싸는 외측튜브(120), 차체에 고정되며 외측튜브(120)를 감싸는 상부 마운팅 브라켓(130)과 하부 마운팅 브라켓(180)이 구비된다.

하부 마운팅 브라켓(180)은 가이드 볼트(430)와 너트(460)에 의해 컬랩스 브라켓(305)과 연결되어 조향컬럼을 차체에 고정시키며, 컬랩스 브라켓(305)의 양측면에는 조향휠 쪽으로 폭이 넓어지도록 경사지게 형성되는 지지면(410)과, 이 지지면(410)에 자동차의 충돌시 컬럼의 컬랩스 방향을 가이드하는 가이드 홀(415)이 형성되어 있다.

따라서, 자동차의 충돌시 조향컬럼은 가이드 볼트(430)에 의해 컬랩스 브라켓(305)의 가이드 홀(415)을 따라 컬랩스되는데, 이때 가이드 볼트(430)와 너트(460)에 의해 컬랩스 브라켓(305)에 밀착되는 가이드 부시(440)가 컬랩스 브라켓(305)과 압박 마찰되면서 충돌 에너지를 흡수하게 되는 것이다.

컬랩스 브라켓(305)은 컬럼과 연결되어 컬럼을 차체에 고정시키는 하부 마운팅 브라켓(180)에 가이드 볼트(430)와 너트(460) 및 가이드 부시(440)에 의해 체결되며, 자동차의 충돌시 컬랩스 방향을 가이드하는 가이드 홀(415)은 가이드 볼 트(430)가 관통되어 컬럼을 지지하면서 컬랩스될 수 있도록 긴 슬롯의 형상을 가지면서, 컬랩스 브라켓(305)의 양 측면에 형성되어 있는 부시 지지면(410)에 형성된다.

지지면(410)은 가이드 볼트(430)와 너트(460)의 조임에 의해 가이드 부시(440)가 밀착 압박되는 면으로 컬랩스 브라켓(305)의 양측면에 형성되는데, 양측면의 지지면(410)이 조향휠쪽(상부 마운팅 브라켓쪽)으로 갈수록 그 폭(일측 지지면과 타측 지지면 사이의 거리)이 점점 넓어지도록 형성된다.

즉 컬랩스 브라켓(305)의 양측면에 지지면(410)을 형성할 때 조향휠 쪽으로 넓어지는 경사면을 형성하게 되는 것이다.

따라서, 초기에 조향컬럼을 차체에 고정시키는 하부 마운팅 브라켓(180)과 컬랩스 브라켓(305)을 조립할 때 가이드 홀(415)의 슬롯 하단부(도면상 좌측)에서 가이드 볼트(430)와 너트(460)를 체결하게 되면, 그 체결력에 의해 컬랩스 브라켓(305)의 양 지지면(410)에 조립된 부시(440) 사이의 폭이 고정되게 된다. 또한, 차체에 결합되어 있는 하부 마운팅 브라켓(180)도 그 위치에 고정되므로, 상대적으로 자동차의 충돌시 조향컬럼은 조향휠의 반대쪽으로 관성력을 받게 될 때 가이드 볼트(430)와 너트(460)의 체결력에 의해 지지면(410)과 밀착되어 있는 가이드 부시(440)가 점차 폭이 넓어지는 지지면(410)과 맞닿으며 컬럼이 하측(조향휠의 반대쪽)으로 컬랩스 되므로, 점차 압박력이 늘어나게 되고, 결국 가이드 부시(440)가 지지면(410)과의 압박 마찰에 의해 2차 충돌 에너지를 흡수하게 되는 것이다.

도 5는 본 발명에 의한 컬랩스 브라켓의 측면도와 평면도이고, 도 6은 본 발 명에 의한 가이드 부시의 정면도와 측면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 가이드 부시(440)는 원형의 디스크 형상으로 중심에는 가이드 볼트(430)가 관통되도록 원형의 홀이 뚫려 있고 일측면에는 수개의 원기둥 형상의 보스(605)가 형성되어 있다.

가이드 홀(415)의 슬롯 일측(조향휠 반대측)에는 가이드 부시의 보스가 압입되는 수개의 결합홈(505)이 형성되어 있는데, 이는 가이드 부시(440)를 컬랩스 브라켓(305)에 조립할 때 초기 위치를 정해줌과 더불어, 자동차의 충돌에 의한 컬럼의 컬랩스시 가이드 홀(415)의 결합홈(505)에 압입되어 있던 보스(605)가 이탈되면서 초기 1차 충격 에너지를 흡수하는 역할도 하게 되는 것이다.

다만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 가이드 부시와 가이드 홀의 제작상의 여건 및 제조원가와 자동차의 충돌시 가해지는 초기 하중에 따라 가이드 부시의 보스 및 가이드 홀의 결합홈의 갯수 및 형상을 다르게 할 수 있다.

즉, 가이드 부시의 보스와 가이드 홀의 결합홈의 역할이 초기 조립시의 위치 선정과 자동차 충돌시의 초기 하중 흡수에 있으므로, 이러한 역할을 하는 한 그 갯수는 하나 이상 형성할 수 있고, 그 단면 형상도 원형이 아닌 다각형의 형상을 구비할 수 있을 것이므로 본 발명의 도면과 상세한 설명에서는 대표적으로 가이드 부시의 보스와 가이드 홀의 홈이 두개이고 단면 형상이 원형인 것만을 설명하였다.

위와 같은 구성과 형상을 갖는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼을 이용하는 경우 충격에 의한 초기 하중이 가해진 후에도 계속 가이드 부시가 컬랩스 브라켓을 밀착 압박하면서 컬럼이 컬랩스 되기 때문에 종래의 충격 흡수식 조향컬럼에 비하 여 부품수 감소와 비용을 절감할 수 있으며, 변형이 발생되지 않으므로 주변 부품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동일한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 측면도;

도 2는 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼의 테어링 플레이트를 나타내는 사시도;

도 3은 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼의 사시도;

도 4는 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼의 일부 사시도;

도 5는 본 발명에 의한 컬랩스 브라켓의 측면도와 평면도;

도 6은 본 발명에 의한 가이드 부시의 정면도와 측면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 조향컬럼 102: 조향축

130: 상부 마운팅 브라켓 140: 캡슐

150: 고정 수단 170: 테어링 플레이트

180: 하부 마운팅 브라켓 190: 종래의 컬랩스 브라켓

202: 고정홀 204: 체결공

210: 테어링 그루브 303: 조향휠

305: 본 발명의 컬랩스 브라켓 410: 지지면

415: 가이드 홀 420: 결합홈

430: 가이드 볼트 440: 가이드 부시

505: 결합홈 605: 보스

Claims (2)

1. 양측면에 경사지게 형성되는 지지면이 구비되어 있고, 이 지지면에 자동차의 충돌시 컬럼의 컬랩스 방향을 가이드하는 가이드 홀이 형성되어 있는 컬랩스 브라켓과, 상기 컬랩스 브라켓과 조향컬럼의 하부 마운팅 브라켓을 연결시키며 자동차의 충돌시 상기 가이드 홀을 따라 컬럼을 컬랩스시키는 가이드 볼트와, 상기 가이드 볼트에 의해 상기 컬랩스 브라켓의 지지면에 결합되는 가이드 부시를 포함하며 구성되되,

   상기 가이드 홀에는 슬롯 일측에 수개의 결합홈이 형성되어 있고, 상기 가이드 부시에는 상기 결합홈에 압입되는 수개의 보스가 형성되어 있어서, 상기 가이드 부시를 컬랩스 브라켓에 조립할 때 초기 위치를 정해줌과 더불어, 자동차의 충돌에 의한 컬럼의 컬랩스시 상기 가이드 홀의 결합홈에 압입되어 있던 보스가 이탈되면서 초기 1차 충격 에너지를 흡수하고,

   자동차의 충돌시 상기 가이드 부시가 상기 컬랩스 브라켓의 경사진 지지면과 압박 마찰되면서 2차 충격 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼.
2. 삭제

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