KR100820007B1 - 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중공 형상의 1 피스(piece) 구조로 된 칼럼 자켓(20)과; 상기 칼럼 자켓(20)의 하부측 일단 외주면에 구비되는 로워 브라켓(30)으로부터 길이방향으로 소정길이 연장형성된 가이드 관(40)과; 상기 가이드 관(40)의 외주면 소정 위치에 충격흡수를 위해 상호 90°로 이격되도록 체결되는 다수개의 충격흡수 스크류(40a);로 구비되어 이루어지는 스티어링 칼럼(10)은 자동차 충돌시 상기 칼럼 자켓(20)의 외주면에 접촉 및 고정된 상기 다수개의 충격흡수 스크류(40a)가 상기 칼럼 자켓(20)의 외주면과 마찰을 일으켜 충격 에너지를 흡수함으로써 충격흡수 성능을 구현하는 것을 특징으로 한다.

스티어링 칼럼, 로워 자켓, 어퍼 자켓, 로워 브라켓, 충격흡수 스크류

Description

자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조{an Impact Absorption Structure of a Steering Column for a Vehicle}

도 1은 종래 기술에 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1의 "A"를 개략적으로 나타내는 부분 절개 확대사시도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 4는 도 3의 "B"를 개략적으로 나타내는 부분 확대사시도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조를 개략적으로 나타내는 종단면도 및 부분 확대단면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 7은 도 6의 "C"를 개략적으로 나타내는 부분 확대사시도이다.

도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 상세한 설명>

10 : 스티어링 칼럼 20 : 칼럼 자켓

30 : 로워 브라켓 40 : 가이드 관

40a : 충격흡수 스크류 40b, 40c : 돌기

20a : 스트랩 20b : 가이드 홈

본 발명은 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중공 형상의 1 피스(piece) 구조로 된 칼럼 자켓과; 칼럼 자켓의 하부측 일단 외주면에 구비되는 로워 브라켓으로부터 길이방향으로 소정길이 연장형성된 가이드 관과; 가이드 관의 외주면 소정 위치에 충격흡수를 위해 상호 90°로 이격되도록 체결되는 다수개의 충격흡수 스크류;로 구비되어 이루어지는 스티어링 칼럼은 자동차 충돌시 칼럼 자켓의 외주면에 접촉 및 고정된 다수개의 충격흡수 스크류가 칼럼 자켓의 외주면과 마찰을 일으켜 충격 에너지를 흡수함으로써 충격흡수 성능을 구현하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 스티어링 장치(steering system)는 자동차의 진행방향을 바꾸기 위하여 조작력을 스티어링 기어 및 링크 등에 전달하는 조작기구와, 스티어링 샤프트의 회전을 감속하여 조작력을 증대함과 아울러 조작기구의 운동방향을 바꾸어 주는 기어기구와, 상기 기어기구의 작동을 전륜에 전달하고 좌·우륜의 관계위치를 바르게 지지하는 링크기구들을 포함하고 있다.

또한, 상기 조작기구의 스티어링샤프트 및 상기 스티어링샤프트을 감싸는 스티어링 칼럼(steering column)에는 충돌사고시 스티어링 휠(steering wheel)에 의한 운전자의 부상을 방지할 수 있는 충격흡수 구조를 구비하여 이루어진다.

상기한 자동차의 충격흡수 구조는 차체의 충돌시 스티어링샤프트과 스티어링칼럼의 변형으로 충격에너지가 흡수되도록 하는 충격흡수 구조로서, 자동차 충돌 및 사고로 인한 큰 충격 전달시 그물모양의 자켓(Jacket)이 수축하면서 충격을 흡수하는 메시타입(Mesh Type)과, 벨로우즈관을 이용한 벨로우즈타입(Bellows Type)과, 볼과 슬리브를 이용한 볼슬리브타입(Ball - Sleeve Type)으로 구분되어 있다.

한편, 스티어링 칼럼의 외곽 부에는 상술한 바와 같은 메시타입, 벨로우즈타입 및 볼슬리브타입에서와 같이 수축을 통한 좌굴을 이용하는 것과는 달리, 외곽부에 설치되는 브라켓을 이용한 충격흡수 구조가 구비되어 있으며, 이러한 브라켓식 충격흡수 장치는, 대부분 볼슬리브타입에 적용되어 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 2는 도 1의 "A"를 개략적으로 나타내는 부분 절개 확대사시도이다.

이러한 종래기술에 따른 볼슬리브를 적용한 충격흡수 구조로 구비되어 이루어지는 스티어링 장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스티어링칼럼(steering column, 100)과, 상호 일부 오버랩(overlap)된 로워 자켓(lower jacket,110) 및 어퍼 자켓(upper jacket,120)과, 스티어링 칼럼(100)을 자동차에 고정하기 위해 로워 자켓(110)의 일측 외주면에 구비되는 로워 브라켓(lower bracket,130)과, 로워 자켓(110)의 내주면과 어퍼 자켓(120)의 외주면에 압입되어 고정되도록 구비되는 볼슬리브(ball - sleeve, 140)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 볼슬리브(140)는, 다수개의 스틸 볼(steel ball)이 일측 및 타측 외주면에 삽입되어 이루어지는 플라스틱 재질의 원통형상의 슬리브이다.

즉, 조립시 다수의 볼(141)이 삽입된 볼슬리브(140)를 어퍼 자켓(120) 및 로워 자켓(110) 사이에 끼우고 프레서(presser)로 로워 자켓(110)을 가압하여 조립하게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 종래의 스티어링 칼럼(100)은 자동차 충돌시 볼슬리브(140)가 어퍼 자켓(120)과 로워 자켓(110)에 압입되면서 소성변형을 일으켜 추가적인 충격흡수가 요구될 때 충격 흡수성능을 만족시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

이를 더욱 구체적으로 설명하면, 자동차의 충돌사고 등에 의해 충격력(impact)이 스티어링 칼럼(100)의 상부로부터 전달될 경우, 상기 어퍼 자켓(120)은 충격력에 의해 로워 자켓(110)의 내주면을 따라 내부로 이동된다.

이 때, 로워 자켓(110)과 어퍼 자켓(120)사이에 구비된 볼슬리브(140)에 의해 소성변형을 일으켜 충격력을 흡수하게 됨으로써 운전자의 상해를 줄일 수 있도록 충격흡수 성능을 구현하게 되는 것이다.

하지만, 이러한 볼 슬리브(140)가 적용된 스티어링 칼럼(100)의 충격흡수 구조는 볼의 사이즈(size)에 따라 좌굴 하중을 조절할 수 있는 용이한 점이 있으나, 충분한 스트로크(stroke, 좌굴 길이)를 확보해야 하는 단점이 있을 뿐만 아니라, 추가적인 비용으로 원가 상승의 원인이 되며 그에 따른 공정수의 증가를 가져오는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 보완하기 위한 본 발명의 목적은, 중공 형상의 1 피스(piece) 구조로 된 칼럼 자켓과; 칼럼 자켓의 하부측 일단 외주면에 구비되는 로워 브라켓으로부터 길이방향으로 소정길이 연장형성된 가이드 관과; 가이드 관의 외주면 소정 위치에 충격흡수를 위해 상호 90°로 이격되도록 체결되는 다수개의 충격흡수 스크류;로 구비되어 이루어지는 스티어링 칼럼은 자동차 충돌시 칼럼 자켓의 외주면에 접촉 및 고정된 다수개의 충격흡수 스크류가 칼럼 자켓의 외주면과 마찰을 일으켜 충격 에너지를 흡수함으로써 충격흡수 성능을 구현하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조를 제공하는 데 있다.

본 발명은 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중공 형상의 1 피스 구조로 된 칼럼 자켓과; 칼럼 자켓의 하부측 일단 외주면에 구비되는 로워 브라켓으로부터 길이방향으로 소정길이 연장형성된 가이드 관과; 가이드 관의 외주면 소정 위치에 충격흡수를 위해 상호 90°로 이격되도록 체결되는 다수개의 충격흡수 스크류;로 구비되어 이루어지는 스티어링 칼럼은 자동차 충돌시 칼럼 자켓의 외주면에 접촉 및 고정된 다수개의 충격흡수 스크류가 칼럼 자켓의 외주면과 마찰을 일으켜 충격 에너지를 흡수함으로써 충격흡수 성능을 구현하는 것을 특징으로 한다.

상기 다수개의 충격흡수 스크류는 서로 90°이외의 각도로 이격되도록 체결가능하며, 상기 로워 브라켓의 가이드관의 외주면에 체결되는 다수개의 충격흡수 스크류는 하나 이상 다수개를 바람직하게 더 체결가능하다.

상기 칼럼 자켓의 외주면에 체결 및 접촉되는 되는 상기 충격흡수 스크류의 끝단면의 형상은 상기 칼럼 자켓의 외주면과의 접촉면적을 크게 하여 충격흡수 성능을 높이기 위해 상기 칼럼 자켓의 외주면에 대응되는 형상이며, 충격흡수 스크류의 끝단에 반구형상의 돌기 또는 원추형상의 돌기를 더 형성하여 충격흡수 성능을 조절할 수 있다.

상기 가이드 관의 외주면에 상기 충격흡수 스크류를 체결할 때 충격흡수 스크류의 체결 토크(torque)는 가변가능하여 충격흡수 성능을 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예로, 상기 칼럼 자켓의 하부측 일단 외주면의 일부를 길이방향으로 절개 및 벤딩하여 형성된 스트랩을 가이드 관에 고정함으로써 추가적인 충격흡수가 가능하다.

상기 스트랩을 가이드 관에 고정하기 위해 상기 스트랩을 가이드 관의 외주면 소정위치에 웰딩(welding)하여 고정하며, 자동차 충돌시 상기 로워 브라켓에 고정된 스트랩가 원활하게 충돌방향으로 찢어지도록 가이드하는 가이드 홈을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또다른 실시예로, 상기 칼럼 자켓의 중앙의 소정위치 외주면을 확관형성하여 단차지게 형성된 확관부를 형성하여 추가적인 충격흡수가 가능하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 "B"를 개략적으로 나타내는 부분 확대사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조를 개략적으로 나타내는 종단면도 및 부분 확대단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 7은 도 6의 "C"를 개략적으로 나타내는 부분 확대사시도이고, 그리고 도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

본 발명에 따른 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 중공 형상의 1 피스 구조로 된 칼럼 자켓(20)과; 상기 칼럼 자켓(20)의 하부측 일단 외주면에 구비되는 로워 브라켓(30)으로부터 길이방향으로 소정길이 연장형성된 가이드 관(40)과; 상기 가이드 관(40)의 외주면 소정 위치에 충격흡수를 위해 상호 90°로 이격되도록 체결되는 다수개의 충격흡수 스크류(40a);로 구비되어 이루어진다.

이러한 본 발명의 스티어링 칼럼(10)의 충격흡수 구조는 자동차 충돌시 상기 칼럼 자켓(20)의 외주면에 접촉 및 고정된 상기 다수개의 충격흡수 스크류(40a)가 상기 칼럼 자켓(20)의 외주면과 마찰을 일으켜 충격 에너지를 흡수함으로써 충격흡수 성능을 구현할 수 있다.

이는 로워 자켓 및 어퍼 자켓 사이에 종래의 볼 슬리브(ball-sleev)를 적용하여 이루어지는 충격흡수 구조에 비해 볼 슬리브를 삭제할 수 있으며, 2 피스(pieces)에서 1 피스로 이루어지는 자켓으로 인해 추가적인 비용의 상승이 없어 원가 절감의 이점이 있으며, 그에 따른 작업 공정수를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

이때, 상기 다수개의 충격흡수 스크류(40a)는 서로 90°이외의 각도로 이격되도록 체결가능하여 바람직하게 충격흡수 성능을 조절할 수 있다.

그리고, 상기 로워 브라켓(30)의 가이드관(40)의 외주면에 체결되는 상기 다수개의 충격흡수 스크류(40a)는 하나 이상 다수개를 더 체결가능하며, 상기 가이드 관(40)의 외주면에 상기 충격흡수 스크류(40a)를 체결할 때 상기 충격흡수 스크류(40a)의 체결 토크(torque)는 상기 충격흡수 스크류(40a)의 나사산의 크기를 조절함에 따라 가변가능하여 충격흡수 성능을 조절할 수 있다.

상기 칼럼 자켓(20)의 외주면에 체결 및 접촉되는 되는 상기 충격흡수 스크류(40a)의 끝단면의 형상은 상기 칼럼 자켓(20)의 외주면과의 접촉면적을 크게 하여 충격흡수 성능을 높이기 위해 상기 칼럼 자켓(20)의 외주면에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 충격흡수 스크류(40a)의 끝단에 반구형상의 돌기(40b) 또는 원추형상의 돌기(40c)를 추가적으로 형성함으로써 충격흡수 성능을 조절할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 칼럼 자켓(20)의 하부측 일단 외주면의 일부를 길이방향으로 절개 및 벤딩하여 형성된 스트랩(20a)을 상기 가이드 관(40)에 고정함으로써 상기 충격흡수 스크류(40a)에 의한 일차적인 충격흡수 외에도 추가적인 충격흡수가 가능하도록 이루어지는 것이 특징이다.

이때, 상기 스트랩(20a)을 상기 가이드 관(40)에 고정하기 위해 상기 스트랩(20a)을 상기 가이드 관(40)의 외주면 소정위치에 웰딩(welding) 공정에 의해 고정하는 것이 바람직하다.

또한, 자동차 충돌시 상기 로워 브라켓(30)에 고정된 상기 스트랩(20a)가 원활하게 충격흡수가 이루어질 수 있게 충돌방향으로 찢어지도록 가이드하는 가이드 홈(20b)을 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조는 로 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 칼럼 자켓(20)의 중앙의 소정위치의 외주면을 확관형성하여 단차지게 형성된 확관부(20c)를 통해 자동차 충돌시 상기 스티어링 칼럼(10)이 하부로 밀려들어오면서 일차적으로 상기 충격흡수 스크류(40a)과 칼럼 자켓(20)과의 마찰에 의한 충격흡수가 이루어지며, 상기 확관부(20c)가 상기 로워 브라켓(30)과 접하게되면서 추가적인 충격흡수가 가능하도록 이루어지는 것이 특징이다.

따라서, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조는 중공 형상의 1 피스 구조로 된 칼럼 자켓과; 칼럼 자켓의 하부측 일단 외주면에 구비되는 로워 브라켓으로부터 길이방향으로 소정길이 연장형성된 가이드 관과; 가이드 관의 외주면 소정 위치에 충격흡수를 위해 상호 90°로 이격되도록 체결되는 다수개의 충격흡수 스크류;로 구비되어 이루어져, 자동차 충돌시 칼럼 자켓의 외주면에 접촉 및 고정된 다수개의 충격흡수 스크류가 칼럼 자켓의 외주면과 마찰을 일으켜 충격 에너지를 흡수함으로써 충격흡수 성능을 구현하여 로워 자켓 및 어퍼 자켓 사이에 종래의 볼 슬리브(ball-sleev)를 적용하여 이루어지는 충격흡수 구조에 비해 볼 슬리브를 삭제할 수 있으며, 2 피스(pieces)에서 1 피스로 이루어지는 자켓으로 인해 추가적인 비용의 상승이 없어 원가 절감의 이점이 있으며, 그에 따른 작업 공정수를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예로, 칼럼 자켓의 하부측 일단 외주면의 일부를 길이방향으로 절개 및 벤딩하여 형성된 스트랩을 가이드 관에 고정함으로써 추가적인 충격흡수가 가능한 이점이 있다.

또한, 본 발명의 또다른 실시예로, 칼럼 자켓의 중앙의 소정위치 외주면을 확관형성하여 단차지게 형성된 확관부에 의해 추가적인 충격흡수가 가능한 이점이 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중공 형상의 1 피스 구조로 된 칼럼 자켓과; 칼럼 자켓의 하부측 일단 외주면에 구비되는 로워 브라켓으로부터 길이방향으로 소정길이 연장형성된 가이드 관과; 가이드 관의 외주면 소정 위치에 충격흡수를 위해 상호 90°로 이격되도록 체결되는 다수개의 충격흡수 스크류;로 구비되어 이루어지는 스티어링 칼럼은 자동차 충돌시 칼럼 자켓의 외주면에 접촉 및 고정된 다수개의 충격흡수 스크류가 칼럼 자켓의 외주면과 마찰을 일으켜 충격 에너지를 흡수함으로써 충격흡수 성능을 구현하여 로워 자켓 및 어퍼 자켓 사이에 종래의 볼 슬리브(ball-sleev)를 적용하여 이루어지는 충격흡수 구조에 비해 볼 슬리브를 삭제할 수 있으며, 2 피스(pieces)에서 1 피스로 이루어지는 자켓으로 인해 추가적인 비용의 상승이 없어 원가 절감의 이점이 있으며, 그에 따른 작업 공정수를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 다른 실시예로, 칼럼 자켓의 하부측 일단 외주면의 일부를 길이방향으로 절개 및 벤딩하여 형성된 스트랩을 가이드 관에 고정함으로써 추가적인 충격흡수가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 또다른 실시예로, 칼럼 자켓의 중앙의 소정위치 외주면을 확관형성하여 단차지게 형성된 확관부에 의해 추가적인 충격흡수가 가능한 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며 해당분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위내에 기재된 범주내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

Claims (11)

1. 자동차용 스티어링 칼럼(10)의 충격흡수 구조에 있어서,

   중공 형상의 1 피스 구조로 된 칼럼 자켓(20);

   상기 칼럼 자켓(20)의 하부측 일단 외주면에 구비되는 로워 브라켓(30)으로부터 길이방향을 따라 연장형성된 가이드 관(40); 및

   상기 가이드 관(40)의 외주면에 관통 체결되되 상기 칼럼 자켓(20)의 외주면에 접촉 고정되고, 상기 칼럼 자켓(20)의 외주면에 접촉 고정된 끝단에 반구형상의 돌기(40b) 또는 원추형상의 돌기(40c)가 형성된 충격흡수 스크류(40a);

   를 포함하여 이루어지고, 상기 스티어링 칼럼(10)은 자동차 충돌시 상기 칼럼 자켓(20)의 외주면에 접촉 및 고정된 상기 다수개의 충격흡수 스크류(40a)가 상기 칼럼 자켓(20)의 외주면과 마찰을 일으켜 충격 에너지를 흡수하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 충격흡수 스크류(40a)는 다수개가 서로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 충격흡수 스크류(40a)는 서로 90°의 각도로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 가이드 관(40)의 외주면에 상기 충격흡수 스크류(40a) 를 체결할 때 상기 충격흡수 스크류(40a)의 체결 토크는 가변가능하여 충격흡수 성능을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조.
8. 제1항에 있어서, 상기 칼럼 자켓(20)의 하부측 일단 외주면의 일부를 길이방향으로 절개 및 벤딩하여 형성된 스트랩(20a)을 상기 가이드 관(40)에 고정함으로써 추가적인 충격흡수가 가능하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조.
9. 제8항에 있어서, 상기 스트랩(20a)을 상기 가이드 관(40)에 고정하기 위해 상기 스트랩(20a)을 상기 가이드 관(40)의 외주면에 웰딩하여 고정하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조.
10. 제9항에 있어서, 자동차 충돌시 상기 로워 브라켓(30)에 고정된 상기 스트랩(20a)이 길이방향으로 원활하게 찢어지도록 가이드하는 가이드 홈(20b)을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조.
11. 제1항에 있어서, 상기 칼럼 자켓(20)의 중앙의 외주면을 확관형성하여 단차지게 형성된 확관부(20c)를 더 형성하여 추가적인 충격흡수가 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 스티어링 칼럼의 충격흡수 구조.

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