KR20190068152A - 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치 - Google Patents

자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 스티어링 휠과 연결된 스티어링 샤프트를 텔레스코핑시키며 길이 조절한 후, 치차를 이용하여 텔레스코핑 조절 후의 스티어링 샤프트를 견고하게 고정시킬 수 있고, 차량의 충돌 발생시 스티어링 컬럼쪽에 작용하는 충격에너지를 치차에 의하여 잠금된 치차플레이트의 말림부위가 펼쳐지면서 용이하게 흡수할 수 있도록 한 새로운 구조의 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치{TELESCOPE DEVICE FOR STEERING COLUMN OF VEHICLE}
본 발명은 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스티어링 휠의 텔레스코핑 길이 조절과 스티어링 컬럼쪽에 작용하는 충격에너지 흡수 기능이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 한 새로운 구조의 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 조향장치에는 운전자와 스티어링 휠 간의 거리를 조절하기 위한 텔레스코픽 장치와, 스티어링 휠의 상하 틸팅각도를 조절하기 위한 틸팅 장치 등이 포함되어 있다.
상기 텔레스코픽 장치는 스티어링 휠과 연결된 스티어링 샤프트의 전후 길이를 조절하여, 운전자와 스티어링 휠 간의 거리를 운전자의 체형에 맞는 원하는 거리로 조절할 수 있도록 한 일종의 편의 장치 중 하나이다.
이러한 텔레스코픽 장치는 운전자가 직접 스티어링 휠과 스티어링 샤프트를 축 방향으로 전후 이송시키는 수동 방식과, 운전자 편의성 향상을 위하여 모터 동력을 이용한 전동식 방식이 있다.
종래 기술의 일례로서, 한국 공개특허 공개번호 제10-2014-0065844호(2014.05.30) 등에는 스티어링 휠의 길이 조절 및 충돌시 완충 기능을 갖는 스티어링 컬럼용 텔레스코픽 장치가 개시되어 있으며, 스티어링 컬럼부의 구성을 보면 스티어링 휠과 연결된 스티어링 샤프트와, 스티어링 샤프트의 외경부에 연결된 아우터 튜브와, 아우터 튜브가 전후진 가능하게 삽입되는 중공 구조로 구비되어 차체와 연결되는 컬럼 하우징과, 차체와 연결되는 브라켓에 각회전 가능하게 연결되어 아우터 튜브에 조임시 락킹력을 제공하는 레버와, 아우터 튜브와 컬럼 하우징 간에 펼쳐짐 가능하게 연결되는 컬링 플레이트 등을 포함하여 구성되어 있다.
따라서, 상기 레버를 잠금 해제시킨 다음, 운전자가 본인의 신체에 맞게 스티어링 휠을 전방으로 밀거나 후방으로 당겨주면, 스티어링 휠과 연결된 스티어링 샤프트 및 스티어링 샤프트와 연결된 아우터 튜브가 전진 또는 후진하여 스티어링 휠의 전후 길이를 조절할 수 있고, 조절 완료된 위치에서 레버를 잠금시키면 스티어링 휠을 비롯하여 스티어링 샤프트 및 아우터 튜브가 고정되는 상태가 된다.
또한, 차량의 충돌 발생시 운전자가 스티어링 휠에 부딪치는 동시에 스티어링 컬럼부 쪽에 충격력이 전달되면, 일종의 완충 기능을 하는 컬링플레이트(평상시에는 한쪽 끝이 말려 있음)가 펼쳐지면서 스티어링 컬럼부에 작용하는 충격력을 완충시키게 된다.
그러나, 상기 컬링 플레이트의 완충력을 조절하기 위한 별도의 하중 조정 플레이트 및 이를 고정시키기 위한 기타 부품(가이드 및 몰딩 핀 등) 등이 소요되어 종래의 텔레스코프 타입의 스티어링 컬럼부를 구성하는 부품수가 많이 들어 제조원가 및 조립 공수를 증가시키는 문제점이 있다.
또한, 스티어링 휠 및 스티어링 샤프트의 위치 고정을 위한 레버의 락킹시 레버와 연동하는 조임 브라켓이 쉽게 변형됨에 따라, 결국 레버의 락킹력이 약화되어 강한 충격에 락킹력이 풀리면서 스티어링 휠 및 스티어링 샤프트가 제 위치로부터 벗어나는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 스티어링 휠과 연결된 스티어링 샤프트를 텔레스코핑시키며 길이 조절한 후, 치차를 이용하여 텔레스코핑 조절 후의 스티어링 샤프트를 견고하게 고정시킬 수 있고, 차량의 충돌 발생시 스티어링 컬럼쪽에 작용하는 충격에너지를 치차에 의하여 잠금된 치차플레이트의 말림부위가 펼쳐지면서 용이하게 흡수할 수 있도록 한 새로운 구조의 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 스티어링 휠 쪽의 스티어링 샤프트와 결합되는 아우터 튜브; 차체에 고정되며, 상기 아우터 튜브의 하단부가 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 컬럼 하우징; 상기 아우터 튜브의 저부에 형성되어 컬럼 하우징의 저부에 형성된 절개부를 따라 노출되는 충격에너지 흡수용 블럭; 다수의 치차홈이 일렬로 형성된 상단부는 충격에너지 흡수용 블럭의 외표면에 밀착되고, 충격흡수단인 하단부는 반대로 절곡되어 충격에너지 흡수용 블럭내의 마찰 유도 채널에 삽입되며, 상단부와 하단부 사이 지점은 상기 컬럼 하우징에 고정되는 치차 플레이트; 상기 컬럼 하우징의 일측부에 위치되는 스티어링 컬럼 위치 조절용 레버와 연결되면서 컬럼 하우징의 저부에 각회전 가능하게 장착되는 치차 샤프트; 및 상기 치차 샤프트에 장착되어 치차 플레이트의 치차홈에 잠금 삽입되거나 치차홈으로부터 잠금 해제되는 치차; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 치차 플레이트의 상단부와 하단부 사이 지점에서 그 양측단부에는 날개단이 일체로 더 형성되고, 이 날개단에는 컬럼 하우징에 밀착되는 텔레스코핑 안내커버가 장착된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 치차 플레이트의 치차홈 인접 위치에는 충격에너지 흡수용 블럭과 연결되는 파단용 리벳이 리벳팅된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 치차의 상면에 형성된 스프링 경유홈에 삽입되어 치차에 잠금방향 탄성복원력을 제공하는 코일스프링이 치차 샤프트에 장착된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 컬럼 하우징의 저면 양측부에는 치차 샤프트의 회전 지지를 위한 지지블럭이 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 지지블럭의 외측면에 조임 브라켓이 배치되고, 이 조임 브라켓의 외측에는 레버가 적층 배치되어, 레버의 잠금 회전시 레버의 경사 단차면에 의하여 조임 브라켓이 가압되거나, 레버의 잠금 해제 회전시 레버의 경사 단차면에 의한 조임 브라켓의 가압이 해제되는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 스티어링 휠과 연결된 스티어링 샤프트를 텔레스코핑시키며 길이 조절한 후, 1차로 레버의 잠금력으로 스티어링 샤프트를 원하는 위치에서 고정시킬 수 있고, 2차로 치차의 잠금력에 의하여 스티어링 샤프트를 원하는 위치에서 견고하게 고정시킬 수 있으므로, 결국 스티어링 휠과 연결된 스티어링 샤프트의 길이 조절 후 위치 고정이 견고한 상태로 유지될 수 있다.
둘째, 차량의 충돌 발생시 운전자가 스티어링 휠에 부딪치는 동시에 스티어링 샤프트 및 아우터 튜브에 충격력이 전달될 때, 치차플레이트의 전단부가 치차에 의하여 잠금된 상태에서 치차플레이트의 후단부 절곡부위(말림부위)가 펼쳐지면서 충격력을 용이하게 흡수할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치를 저부에서 바라본 사시도 및 저면도,
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치의 요부를 도시한 단면도,
도 4은 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치의 치차 및 치차플레이트를 나타낸 확대도,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치의 작동 흐름을 도시한 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치의 치차플레이트에 작용하는 충격하중 대비 스트로크를 도시한 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치를 도시한 사시도 및 저면도로서, 도면부호 10은 스티어링 샤프트를 지시한다.
상기 스티어링 샤프트(10)의 전단부는 조향을 위하여 스티어링 휠(미도시됨)과 연결되며, 후단부는 조타를 위하여 타이로드쪽으로 연장된 타이로드쪽 제2스티어링 샤프트(11)와 스플라인 결합된다.
이때, 상기 스티어링 샤프트(10)의 외경부에는 아우터 튜브(20)가 배치되는데, 이 아우터 튜브(20)와 스티어링 샤프트(10)는 베어링(미도시됨) 등을 매개로 체결되어 함께 전후방향으로 길이 조절 가능하게 이동될 수 있다.
또한, 상기 아우터 튜브(20)의 하단부가 전후 길이 조절 가능하게 컬럼 아우징(30)내에 삽입 배치되는데, 이 컬럼 하우징(30)은 차체 소정 위치에 고정 장착된다.
본 발명에 따르면, 상기 아우터 튜브(20)의 저부에는 컬럼 하우징(30)의 저부에 형성된 절개부(32)를 따라 외부로 노출되는 충격에너지 흡수용 블럭(22)이 일체로 형성된다.
첨부한 도 3에서 잘 볼 수 있듯이, 상기 충격에너지 흡수용 블럭(22)의 내부에는 전후로 길다란 직사각 단면 경로이면서 후부가 개방된 마찰 유도 채널(24)이 형성된다.
특히, 상기 충격에너지 흡수용 블럭(22)과 컬럼 하우징(30)에 걸쳐 치차 플레이트(40)가 장착된다.
보다 상세하게는, 상기 치차 플레이트(40)는 길다란 스트립 형상으로서, 상단부에는 다수의 치차홈(42)이 등간격을 이루며 일렬로 형성되고, 하단부는 상단부에 대하여 180°로 절곡된 충격흡수단(44)으로 형성된다.
이에, 상기 치차 플레이트(40)의 치차홈(42)이 형성된 상단부는 충격에너지 흡수용 블럭(22)의 외표면(저면)에 밀착되고, 하단부인 충격흡수단(44)은 충격에너지 흡수용 블럭(22)의 마찰 유도 채널(24)내에 삽입 배치된다.
또한, 상기 치차 플레이트(40)의 상단부와 하단부 사이 지점에는 날개단(46)이 일체로 형성되고, 이 날개단(46)에는 고무 재질로 된 텔레스코핑 안내커버(48)가 부착된다.
이에, 스티어링 휠의 전후 길이 조절을 위한 텔레스코핑 동작시, 상기 날개단(46)에 부착된 텔레스코핑 안내커버(48)가 컬럼 하우징(30)의 저면에 밀착된 상태에서 슬라이드 접촉 운동을 하게 되며, 이러한 텔레스코핑 동작시 안내커버(48)는 고무재이므로 치차 플레이트(40)가 컬럼 하우징(30)에 직접 접촉하는 것을 차단하는 동시에 슬라이드 접촉에 따른 이음이 발생하는 것을 방지하는 기능을 하게 된다.
또한, 상기 치차 플레이트(40)의 치차홈(42) 인접 위치 즉, 고정 날개단(46)의 인접 위치에는 충격에너지 흡수용 블럭(22)과 연결되는 파단용 리벳(47)이 리벳팅된다.
한편, 상기 컬럼 하우징(30)의 저면 양측부에는 치차 샤프트의 회전 지지를 위한 지지블럭(34)이 일체로 형성되는 바, 이 지지블럭(34)에 치차 샤프트(50)가 각회전 가능하게 삽입 지지된다.
이때, 상기 치차 샤프트(50)는 컬럼 하우징(30)의 일측부에 위치되는 스티어링 컬럼 위치 조절용 레버(12)와 연결되어, 이 레버(12)의 각회전 조작시 함께 각회전을 하게 된다.
특히, 도 4에서 잘 볼 수 있듯이 상기 치차 샤프트(50)에는 치차 플레이트(40)의 치차홈(42)에 잠금 삽입되거나 치차홈(42)으로부터 잠금 해제되는 치차(60)가 함께 각회전 가능하게 장착된다.
이를 위해, 상기 치차(60)의 저부에는 치차홈(42)에 삽입되는 복수개의 톱니(62)가 일체로 형성된다.
또한, 상기 치차샤프트(50)에는 코일스프링(66)이 삽입되는 바, 이 코일스프링(66)의 권선 일부는 상기 치차(60)의 상면에 형성된 스프링 경유홈(64)에 끼워지게 되며, 이에 상기 코일스프링(66)은 치차(60)의 잠금방향 탄성복원력 즉, 치차(60)가 항상 치차홈(42)을 향하는 탄성복원력을 제공하는 역할을 하게 된다.
한편, 상기 컬럼 하우징(30)에 형성된 지지블럭(34)의 외측면에 조임 브라켓(14)이 배치되고, 이 조임 브라켓(14)의 외측에는 상기한 스티어링 컬럼 위치 조절용 레버(12)가 적층 배치된다.
이때, 상기 레버(12)의 내면에는 조임 브라켓(14)을 가압시키기 위한 경사 단차면(13)이 형성된다.
이에, 상기 레버(12)의 잠금 회전시 레버(12)의 경사 단차면(13)에 의하여 조임 브라켓(14)이 가압되면서 레버(12)가 잠금 위치에 고정될 수 있고, 반면 레버(12)의 잠금 해제 회전시 레버(12)의 경사 단차면(13)에 의한 조임 브라켓(14)의 가압이 해제되는 동시에 레버(12)가 잠금 위치로부터 벗어날 수 있게 된다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
스티어링 휠의 길이 조절 동작
스티어링 휠의 길이 조절은 운전자와 스티어링 휠 간의 전후 간 거리를 운전자 신체에 맞게 원하는 수준으로 조절하는 것을 말한다.
이를 위해, 운전자가 상기 레버(12)를 잠금 해제 위치로 각회전 조작시킨다.
상기 레버(12)가 잠금 해제 위치로 각회전하게 되면, 레버(12)의 경사 단차면(13)에 의한 조임 브라켓(14)의 가압이 해제되는 동시에 레버(12)가 잠금 위치로부터 벗어나게 되고, 이와 동시에 레버(12)와 연결된 치차샤프트(50)가 치차(60)를 들어올리는 방향으로 각회전을 하게 된다.
연이어, 상기 치차(60)의 톱니(62)가 치차 플레이트(40)의 치차홈(42)으로부터 벗어나 치차 플레이트(40)에 대한 잠금이 해제된다.
이어서, 운전자가 스티어링 휠을 전후로 이동시키는 텔레스코핑 조작시, 스티어링 휠과 연결된 스티어링 샤프트(10) 및 스티어링 샤프트(10)와 체결된 아우터 튜브(20)가 함께 전후방향으로 이동 조절된다.
또한, 상기 아우터 튜브(20)의 충격에너지 흡수용 블럭(22)에 리벳팅으로 연결된 치차 플레이트(40)도 치차(60)에 의한 잠금이 해제된 상태이므로, 아우터 튜브(20)와 함께 전후방향으로 이동된다.
이때, 상기 치차플레이트(40)의 날개단(46)에 부착된 고무재인 텔레스코핑 안내커버(48)가 컬럼 하우징(30)의 저면에 밀착된 상태에서 슬라이드 접촉 운동을 하게 되므로, 치차플레이트의 슬라이드 이동에 따른 소음을 흡수하여 소음 발생을 방지하게 된다.
상기 스티어링 휠이 운전자가 원하는 위치로 조절된 후 상기 레버(12)를 잠금 방향으로 다시 각회전시키면, 레버(12)의 경사 단차면(13)이 조임 브라켓(14)을 가압하는 위치에 도달하여 레버(12)가 고정되는 상태가 되고, 동시에 레버(12)와 연결된 치차샤프트(50)가 치차(60)를 잠금방향으로 각회전시키게 된다.
이에, 상기 치차(60)의 톱니(62)가 다시 치차 플레이트(40)의 치차홈(42)에 잠금 삽입된다.
충격에너지 흡수 동작
첨부한 도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치의 충격에너지 흡수 동작을 나타내고, 도 6은 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치의 치차플레이트에 작용하는 충격하중 대비 스트로크를 도시한 그래프이다.
차량의 충돌 사고시 운전자의 신체가 스티어링 휠에 부딪치게 되면, 스티어링 휠과 연결된 스티어링 샤프트(10) 및 스티어링 샤프트(10)와 체결된 아우터 튜브(20)에 충격에너지가 전달된다.
이때의 충격에너지에 의하여 상기 아우터 튜브(20)가 하방향으로 향하는 동시에 아우터 튜브(20)의 충격에너지 흡수용 블럭(22)과 연결된 파단용 리벳(47)이 1차로 절단되면서 1차로 충격에너지를 흡수하게 된다.
연이어, 상기 아우터 튜브(20)가 계속 하방향으로 이동하면서 치차 플레이트(40)의 충격흡수단(44)을 펼쳐지게 한다.
보다 상세하게는, 상기 치차 플레이트(40)의 치차홈(42)이 형성된 상단부는 치차(60)에 의하여 잠금된 상태이고, 아우터 튜브(20)의 충격에너지 흡수용 블럭(22)이 하방향으로 이동하면서 그 내부의 마찰 유도 채널(24)에 삽입된 충격흡수단(44)을 채널(24) 밖으로 밀어내므로, 180°로 절곡되어 있던 충격흡수단(44)이 마찰 유도 채널(24)의 내벽과 마찰하는 동시에 수평으로 펼쳐지면서 2차로 충격에너지를 흡수하게 된다.
이와 같이, 차량의 충돌 발생시 운전자가 스티어링 휠에 부딪치는 동시에 스티어링 샤프트 및 아우터 튜브(20)에 충격력이 전달될 때, 치차 플레이트(40)의 전단부가 치차(60)에 의하여 고정된 상태에서 치차 플레이트(40)의 후단부 절곡부위인 충격흡수단(44)이 수평으로 펼쳐지면서 충격에너지를 용이하게 흡수하여 운전자 상해치를 줄일 수 있다.
10 : 스티어링 샤프트
11 : 제2스티어링 샤프트
12 : 레버
13 : 경사 단차면
14 : 조임 브라켓
20 : 아우터 튜브
22 : 충격에너지 흡수용 블럭
24 : 마찰 유도 채널
30 : 컬럼 아우징
32 : 절개부
34 : 지지블럭
40 : 치차 플레이트
42 : 치차홈
44 : 충격흡수단
46 : 날개단
47 : 리벳
48 : 안내커버
50 : 치차 샤프트
60 : 치차
62 : 톱니
64 : 스프링 경유홈
66 : 코일스프링

Claims (6)

  1. 스티어링 휠 쪽의 스티어링 샤프트와 결합되는 아우터 튜브;
    차체에 고정되며, 상기 아우터 튜브의 하단부가 슬라이드 이동 가능하게 삽입되는 컬럼 하우징;
    상기 아우터 튜브의 저부에 형성되어 컬럼 하우징의 저부에 형성된 절개부를 따라 노출되는 충격에너지 흡수용 블럭;
    다수의 치차홈이 일렬로 형성된 상단부는 충격에너지 흡수용 블럭의 외표면에 밀착되고, 충격흡수단인 하단부는 반대로 절곡되어 충격에너지 흡수용 블럭내의 마찰 유도 채널에 삽입되며, 상단부와 하단부 사이 지점은 상기 컬럼 하우징에 고정되는 치차 플레이트;
    상기 컬럼 하우징의 일측부에 위치되는 스티어링 컬럼 위치 조절용 레버와 연결되면서 컬럼 하우징의 저부에 각회전 가능하게 장착되는 치차 샤프트; 및
    상기 치차 샤프트에 장착되어 치차 플레이트의 치차홈에 잠금 삽입되거나 치차홈으로부터 잠금 해제되는 치차;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 치차 플레이트의 상단부와 하단부 사이 지점에서 그 양측단부에는 날개단이 일체로 더 형성되고, 이 날개단에는 컬럼 하우징에 밀착되는 텔레스코핑 안내커버가 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 치차 플레이트의 치차홈 인접 위치에는 충격에너지 흡수용 블럭과 연결되는 파단용 리벳이 리벳팅된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 치차의 상면에 형성된 스프링 경유홈에 삽입되어 치차에 잠금방향 탄성복원력을 제공하는 코일스프링이 치차 샤프트에 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 컬럼 하우징의 저면 양측부에는 치차 샤프트의 회전 지지를 위한 지지블럭이 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 지지블럭의 외측면에 조임 브라켓이 배치되고, 이 조임 브라켓의 외측에는 레버가 적층 배치되어, 레버의 잠금 회전시 레버의 경사 단차면에 의하여 조임 브라켓이 가압되거나, 레버의 잠금 해제 회전시 레버의 경사 단차면에 의한 조임 브라켓의 가압이 해제되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 컬럼의 텔레스코프 장치.
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