KR100848497B1

KR100848497B1 - 와이어 블록 어셈블리를 구비한 자동차의 충격 흡수식조향컬럼

Info

Publication number: KR100848497B1
Application number: KR1020070005941A
Authority: KR
Inventors: 오재문
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2008-07-28
Also published as: DE102008004436A1; US20080174096A1; US7648168B2; KR20080068333A; DE102008004436B4

Abstract

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다.

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 있어서 상단이 조향휠에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부에 연결되는 조향축, 조향축을 감싸는 내측튜브 및 내측튜브를 감싸는 외측튜브, 마운팅 브라켓에 고정되며 자동차의 충돌시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하는 와이어 블록 어셈블리, 외측튜브를 지지하고 차체에 고정되면서 와이어 블록 어셈블리와 체결되도록 와이어가 관통하는 하나 이상의 와이어 체결홀과 사이드 레일을 구비한 마운팅 브라켓 및 마운팅 브라켓에 와이어 블록 어셈블리와 함께 압입에 의하여 결합되는 플레이트 브라켓을 포함하여 구성되는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼 을 제공한다.

본 발명에 의하면 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 있어서 자동차의 충격시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하면서 와이어의 굵기 조절로 초기 하중의 제어를 용이하게 하여 비용을 절감할 수 있으며, 변형이 수평으로 발생되어 상대품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차를 줄일 수 있다.

충격 흡수식 조향 컬럼, 테어링 플레이트, 와이어 블록 어셈블리

Description

와이어 블록 어셈블리를 구비한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼{Collision Energy Absorbable Steering Column for Vehicle Equipped with Wire Block Assembly}

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 3a는 본 발명의 실시예에 의한 와이어 블록 어셈블리를 구비한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 사시도,

도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 와이어 블록 어셈블리가 충격에 의해 변형되는 과정을 나타내는 부분도,

도 4a는 본 발명의 실시예에 의한 와이어 블록 어셈블리의 조립도,

도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 와이어 블록 어셈블리의 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100: 조향 컬럼 170: 테어링 플레이트

210: 테어링 그루브 300: 와이어 블록 어셈블리

305: 와이어 310: 블록

335: 와이어 체결홀 339: 사이드 레일

405: 사이드 홈 410: 가이드 홈

본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 있어서 마운팅 브라켓에 고정되어 자동차의 충돌시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하는 와이어 블록 어셈블리를 포함하여 구성되는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 관한 것이다.

일반적으로 조향 컬럼은 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 조향 컬럼은 자동차의 충돌 사고 등의 경우에 운전자의 상체가 조향휠에 부딪혀서 큰 부상을 당하는 것을 방지하기 위해 조향 컬럼과 조향축이 모두 축 방향으로 수축되는 컬랩스(Collapse) 기능이 추가된 충격 흡수식 조향 컬럼이 적용되고 있다. 즉, 자동차의 운행 중 충돌 사고가 발생하면 운전자의 상체는 관성에 의해 조향휠에 부딪히게 되고, 운전자의 상체가 조향휠에 부딪히면 조향휠의 하부에 구비되어 있는 조향 컬럼과 조향축이 수축함으로써 운전자가 받는 충격을 저감시켜 주는 것이다.

하지만, 운전자의 상태와 자동차의 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 벨트 착용 여부 및 에어백의 작동 여부 등 여러 상황에 따라 조향휠에 가하는 충격량은 다를 것이다. 이러한 상황에 대처하기 위해서 테어링 플레이트(Tearing Plate)를 구비한 조향장치가 개발되었다.

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

도시된 바와 같이 종래 기술에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼(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 마운팅 브라켓(130) 및 일단은 고정 수단(150)에 의해 캡슐(140)에 고정되고 타단은 고정 부재(160)를 통해 마운팅 브라켓(130)에 고정되는 테어링 플레이트(170)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 조향 컬럼(100)은 자동차의 전방 충돌시 운전자의 상체가 조향휠에 충격을 가하여 조향 컬럼(100)이 충격 이동 방향으로 수축하게 될 경우에 차체(104)에 고정된 캡슐(140)로부터 마운팅 브라켓(130)이 외측 튜브(120)와 함께 컬랩스 방향으로 이동된다. 즉, 충격이 가해지면 마운팅 브라켓(130)은 캡슐(140)로부터 분리되며 마운팅 브라켓(130)이 차체(104)로부터 용이하게 이탈되어 충격 이동 방향인 컬랩스 방향으로 움직이면서 조향 컬럼(100)이 수축되는 것이다.

종래 기술에 의한 충격 흡수식 조향 컬럼의 테어링 플레이트(170)는 일측 상부에 고정홀(202)이 형성되어 고정 부재(160)를 통해 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.

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

하지만, 전술한 바와 같이 일정한 깊이의 홈을 형성하는 테어링 그루브(210)의 파단에 의한 충격 흡수는 여러 상황에 따라 달라지는 충격량 및 초기 하중의 크기에 따라 충격 흡수량을 조절할 수 없고 변형이 수직으로 일어나 주변 상대품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차가 발생하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 있어서 자동차의 충격시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하면서 와이어의 굵기 조절로 초기 하중의 제어를 용이하게 하여 비용을 절감하며, 변형이 수평으로 발생되어 상대품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차를 줄이는 것이 그 목적이다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 있어서 상단이 조향휠에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부에 연결되는 조향축; 조향축을 감싸는 내측튜브 및 내측튜브를 감싸는 외측튜브; 마운팅 브라켓에 고정되며 자동차의 충돌시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하는 와이어 블록 어셈블리; 외측튜브를 지지하며 차체에 고정되는 고정홀이 형성되어 있는 면과 수직인 면 사이에 형성되어 있는 다수의 리브에 와이어가 관통되는 와이어 체결홀과, 상기 와이어 블록 어셈블리가 결합되는 안쪽면에 자동차의 충돌시 와이어 체결홀에 삽입된 와이어가 일자로 펴지면서 변형되는 가이드 역할을 하는 사이드 레일을 구비한 마운팅 브라켓; 및 마운팅 브라켓에 와이어 블록 어셈블리와 함께 압입에 의하여 결합되는 플레이트 브라켓;을 포함하여 구성되는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 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 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3a은 본 발명의 실시예에 의한 와이어 블록 어셈블리를 구비한 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼을 나타내는 사시도이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 의한 와이어 블록 어셈블리가 충격에 의해 변형되는 과정을 나타내는 부분도이다.

도시하는 바와 같이 본 발명에 의한 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼은 상단이 조향휠(미도시)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되는 조향축(102); 조향축을 감싸는 내측튜브(110) 및 내측튜브를 감싸는 외측튜브(120); 마운팅 브라켓(330)에 고정되며 자동차의 충돌시 와이어(305)의 변형에 의하여 충격을 흡수하는 와이어 블록 어셈블리(300); 외측튜브(120)를 지지하며 차체에 고정되는 고정홀(337)이 형성되어 있는 면과 수직인 면 사이에 형성되어 있는 다수의 리브(332)에 와이어가 관통되는 와이어 체결홀(335)과, 상기 와이어 블록 어셈블리(300)가 결합되는 안쪽면에 자동차의 충돌시 와이어 체결홀(335)에 삽입된 와이어(305)가 일자로 펴지면서 변형되는 가이드 역할을 하는 사이드 레일(339)을 구비한 마운팅 브라켓(330); 및 마운팅 브라켓에 와이어 블록 어셈블리(300)와 함께 압입에 의하여 결합되는 플레이트 브라켓(320);을 포함하여 구성된다.

마운팅 브라켓(330)은 고정홀(337)이 형성되어 있어서 고정부재(미도시)에 의해 차체에 고정되며 고정홀(337)이 형성되어 있는 면과 수직인 면 사이에 다수의 리브(332)가 정렬되어 형성되어 있고, 리브(332)에는 와이어가 관통되는 와이어 체결홀(335)이 뚫려 있어서 와이어 블록 어셈블리(300)를 마운팅 브라켓(330)과 고정 시킨다.

와이어 체결홀(335)이 형성되어 있는 리브(332)는 와이어(305)를 지지해주는 역할을 하는 것으로 도 3a와 3b에서는 다수개의 리브가 정렬되어 형성되어 있는 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 마운팅 브라켓의 무게 감소, 와이어 체결홀의 가공상의 원가 절감등을 고려하여 2~3개로 구성할 수 있으며 경우에 따라서는 일체형의 리브를 형성할 수도 있을 것이다.

또한, 와이어 블록 어셈블리(300)가 결합되는 안쪽면에는 단면 형상이 반원형인 사이드 레일(339)이 형성되어 있어서 자동차의 충격시 와이어(305)가 일자로 펴지면서 변형하는 가이드 역할을 하게 된다.

즉, 자동차의 충격시 플레이트 브라켓(320)과 고정되어 있는 블록(310)이 컬랩스 방향으로 밀려갈때, 컬랩스 방향과 같은 방향으로 형성되어 있는 블록의 사이드 홈과 마운팅 브라켓의 사이드 레일(339)을 따라 일체로 연결되어 있는 와이어(305)를 컬랩스 방향으로 잡아 당기게 되고 이때 와이어의 걸림부가 일자로 변형되면서 충격 에너지를 흡수하게 되는 것이다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 의한 와이어 블록 어셈블리의 조립도이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 와이어 블록 어셈블리의 단면도이다.

도 4a와 4b에서 도시하는 바와 같이 본 발명에 의한 와이어 블록 어셈블리(300)는 양측면에 와이어(305)가 안착되는 하나 이상의 사이드 홈(405)이 형성되어 있고 플레이트 브라켓(320)과의 체결을 위한 가이드 홈(410)을 구비한 블록(310); 및 상기 사이드홈(405)에 안착되는 고정부(415)와, 고정부의 끝단과 연결되어 마운팅 브라켓(330)의 와이어 체결홀(335)에 삽입되는 걸림부(420)가 형성되어 있고, 자동차의 충돌시 상기 블록이 컬랩스 방향으로 이동할 때 걸림부(420)가 일자로 퍼지면서 변형하여 충격을 흡수하는 하나 이상의 와이어(305);로 구성된다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 와이어(305)는 일자로 변형되면서 자동차의 충격을 흡수하는 역할을 하고 초기 하중을 받을때 일정 하중(자동차의 충돌에 의한 컬랩스가 아닌 일반적인 조향휠 조작시 발생하는 컬랩스 방향의 하중)이상에서 변형이 발생되어야 하므로 일정 하중을 지탱하면서 변형을 유도하기 위해 "U" 형상의 걸림부(420)를 구비하고 있으며, 장착시에는 걸림부(420)가 마운팅 브라켓의 끝단에서 더이상 밀려들어 가지 않고 마운팅 브라켓에 고정시키는 역할을 한다.

와이어의 단면 형상은 원형이 바람직 하나 초기 하중, 부품비, 조립성등의 조건에 따라서 타원형, 사각형등 다양한 형상이 가능할 것이다.

즉, 와이어(305)는 블록(310)의 사이드 홈(405)에 안착되는 "ㄷ" 형상의 고정부(415)와 고정부의 양 끝단과 연결되어 마운팅 브라켓의 와이어 체결홀에 삽입되는 "U" 형상의 걸림부(420)가 형성되어 있고, 자동차의 충격시 블록(310)이 컬랩스 방향으로 이동할때 와이어(305)의 걸림부(420)가 점차 일자로 펴지면서 변형하며 충격을 흡수하게 되고, 이때 컬럼의 컬랩스시에 초기 하중 및 충격 흡수량의 제어는 와이어(305)의 굵기를 조절하여 조정할 수 있으므로 초기 하중의 제어를 용이하게 하여 비용을 절감할 수 있다.

본 발명에 의한 블록(310)은 양 측면에 와이어(305)와 결합되도록 단면 형상이 반원형인 사이드 홈(405)이 형성되어 있고, 플레이트 브라켓(320)과의 결합을 위한 "ㄴ" 형상의 가이드 홈(410)이 형성되어 있다. 즉, 블록(310)의 양 측면에 구비된 사이드 홈(405)에 와이어(305)를 안착시켜 결합한 후 와이어(305)를 마운팅 브라켓의 와이어 체결홀(335)에 관통시키고, 블록의 가이드 홈(410)을 따라 플레이트 브라켓(320)의 "ㄴ" 형상의 플렌지 부분을 밀어 넣어 결합시킨다.(결합 상태는 도 3a참고)

또한, 본 발명에 의하면 기존의 테어링 플레이트(도 1의 170)가 수직으로 찢어지는 변형을 함에 비하여, 와이어(305)가 블록의 사이드 홈(405)과 마운팅 브라 켓의 사이드 레일(339)을 따라서 일자로 변형하게 되므로 와이어(305)가 수평으로 변형되어 주변에 있는 상대품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차도 줄일 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 도면과 설명에 있어서 하나의 와이어가 구비된 것으로 설명하였으나 이는 도면 작성과 설명의 편의를 위한 것으로 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라 하나 이상의 와이어가 구비될 수 있고 이에 따라서 마운팅 브라켓에 형성되는 와이어 체결홀과 사이드 레일 및 블록에 형성되는 사이드 홈도 하나 이상 구비될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 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.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼에 있어서 자동차의 충격시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하면서 와이어의 굵기 조절로 초기 하중의 제어를 용이하게 하여 비용을 절감할 수 있으며, 변형이 수평으로 발생되어 상대품과의 간섭에 의한 하중의 좌우 편차를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims

자동차의 충격 흡수식 조향컬럼에 있어서,

상단이 조향휠에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부에 연결되는 조향축;

조향축을 감싸는 내측튜브 및 내측튜브를 감싸는 외측튜브;

마운팅 브라켓에 고정되며 자동차의 충돌시 와이어의 변형에 의하여 충격을 흡수하는 와이어 블록 어셈블리;

외측튜브를 지지하며 차체에 고정되는 고정홀이 형성되어 있는 면과 수직인 면 사이에 형성되어 있는 다수의 리브에 와이어가 관통되는 와이어 체결홀과, 상기 와이어 블록 어셈블리가 결합되는 안쪽면에 자동차의 충돌시 와이어 체결홀에 삽입된 와이어가 일자로 펴지면서 변형되는 가이드 역할을 하는 사이드 레일을 구비한 마운팅 브라켓; 및

마운팅 브라켓에 와이어 블록 어셈블리와 함께 압입에 의하여 결합되는 플레이트 브라켓;

을 포함하여 구성되는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.
제 1 항에 있어서,

상기 와이어 블록 어셈블리는

양측면에 와이어가 안착되는 하나 이상의 사이드 홈이 형성되어 있고 플레이트 브라켓과의 체결을 위한 가이드 홈을 구비한 블록; 및

상기 블록의 사이드 홈에 안착되는 고정부와, 상기 고정부의 끝단과 연결되어 상기 마운팅 브라켓의 와이어 체결홀에 삽입되는 걸림부가 형성되어 있고, 자동차의 충돌시 상기 블록이 컬랩스 방향으로 이동할 때 걸림부가 일자로 펴지면서 변형하여 충격을 흡수하는 하나 이상의 와이어;

로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차의 충격 흡수식 조향 컬럼.