KR102146754B1 - 자동차의 조향 컬럼장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 자동차의 조향 컬럼장치는 차체에 고정되어 조향 컬럼을 지지하는 마운팅 브라켓과, 상기 조향 컬럼과 일체로 고정되며 틸팅 가이드슬릿이 형성된 틸팅 브라켓과, 상기 틸팅 브라켓의 틸팅 가이드슬릿에 관통되도록 결합되는 틸트 볼트와, 상기 틸트 볼트에 결합되고 조작레버의 회전동작시 상기 틸트 볼트를 전, 후진 시키기 위한 캠부재와, 상기 틸트 볼트의 단부에 체결되고 휠 고정력을 증대시키도록 상기 조작레버의 회전동작시 마찰력을 증대시키는 클러치 조립체를 구비한다.

Description

자동차의 조향 컬럼장치{STEERING COLUMN APPARATUS OF VEHICLE}

본 발명은 자동차의 조향 컬럼장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마찰식 구조의 장점을 갖춤과 동시에 조향휠을 고정하는 유지력을 증대시킬 수 있는 래칫 구조체를 가지는 조향 컬럼장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 진행방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 자동차의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.

이러한 자동차의 조향장치에 있어서, 운전자가 조향휠(Steering Wheel)을 조작함으로써 발생한 조향력은 조향축을 통해 랙 피니언 기구에 전달되고 최종적으로 양쪽 바퀴의 방향을 변화시키게 된다.

이러한 조향장치는 일반적으로 운전자의 신체 조건이나 자세에 맞게 조향휠의 높이 및 전,후 거리를 조절할 수 있도록 텔레스코프(Telescope) 또는 틸트(Tilt) 기능을 추가된다. 이러한 기능에 따라 텔레스코프식 또는 틸트식 조향장치로 나누어지며, 경우에 따라서는 텔레스코프식과 틸트식이 동시에 구현되는 조향장치도 있다. 이러한 기능을 통하여 운전자는 자신의 신장이나 체형에 맞게 조향휠의 돌출 정도 또는 기울임 각도를 조절함으로써 원활한 조향을 할 수 있다.

이러한 틸트 장치는, 조향 컬럼을 지지하는 브라켓과, 브라켓에 구비되는 캠과 조작레버를 구비하고, 조작레버를 작동하여 캠의 동작원리에 의해 조향 컬럼을 가압하여 브라켓에 고정된다.

하지만, 위와 같은 단순 마찰방식의 틸트 장치는 조향 컬럼을 고정하는 마찰력보다 더 큰 충격하중이 사고에 의해 작용한다면 그 충격력으로 인해 조향 컬럼이 위로 젖혀지는 현상(이하, '팝업(Pop-up)현상'이라 한다)이 발생하여 운전자에게 상해를 입히는 문제점이 있었다.

이에 따라, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래의 틸트 장치의 구성에서 한 쌍의 기어를 적용하여 조향 컬럼장치의 기울기를 조절하고 고정할 수 있는 틸트 장치가 개발되었다

종래 기술에 의한 일반적인 틸트식 또는 텔레스코프식 조향 컬럼은 조향축을 수용하는 아우터 튜브와, 아우터 튜브가 인입되는 하우징과, 하우징을 차체에 고정시키는 마운팅 브라켓, 조향휠의 기울임 각도를 조절할 수 있게 조향 컬럼과 일체로 고정되며 틸트 홀이 형성된 틸팅 브라켓, 틸팅 브라켓의 외측면에 형성되는 고정기어, 고정기어에 치합 또는 분리되는 가동기어, 틸트 홀을 관통하는 틸트 볼트, 가동기어와 결합되는 캠, 캠과 조작레버를 고정시키는 부시와 너트를 포함하여 구성된다.

고정기어와 가동기어는 서로 치합될 수 있게 동일한 피치와 산높이로 형성되어 조작레버가 잠긴 상태에서는 고정기어와 가동기어가 치합되어 아우터 튜브와 조향축 등은 고정되지만 조작레버가 풀리면 캠에 의해서 가동기어가 고정기어로부터 분리되어 조향 컬럼은 회전할 수 있게 된다.

그러나, 이러한 종래의 틸트식 또는 텔레스코프식 조향 컬럼의 경우에는 조작레버 작동시 오버런이 발생되거나, 가동기어가 원래의 틸트 작동 거리를 초과하는 오버런이 발생되는 경우, 가동기어가 고정기어와 서로 치합이 이루어지지 않아 조향 컬럼이 고정되지 않는 치걸림 현상이 발생되어 조향 컬럼장치이 운전자 쪽으로 튀어 오르는 팝업현상이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

한국 등록특허공보 제10-1083938호 (등록일자 : 2011.11.09)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마찰식 구조의 단점인 휠 고정력을 높일 수 있는 조향 컬럼장치를 제공한다.

또한, 기어 맞물림 구조에서 발생하는 치걸림 현상이 없는 조향 컬럼장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따른 자동차의 조향 컬럼장치는 차체에 고정되어 조향 컬럼을 지지하는 마운팅 브라켓과, 상기 조향 컬럼과 일체로 고정되며 틸팅 가이드슬릿이 형성된 틸팅 브라켓과, 상기 틸팅 브라켓의 틸팅 가이드슬릿에 관통되도록 결합되는 틸트 볼트와, 상기 틸트 볼트에 결합되고 조작레버의 회전동작시 상기 틸트 볼트를 전, 후진 시키기 위한 캠부재와, 상기 틸트 볼트의 단부에 체결되고 휠 고정력을 증대시키도록 상기 조작레버의 회전동작시 마찰력을 증대시키는 클러치 조립체를 구비할 수 있다.

또한, 상기 클러치 조립체는 상기 틸팅 브라켓의 측면과 밀착하여 마찰력을 발생시키는 내부 클러치와, 상기 틸트 볼트가 관통하며 상기 내부 클러치에 안내되어 상하로 이동하는 중앙 클러치와, 상기 내부 클러치에 수용되고 상기 중앙 클러치를 가압하는 외부 클러치를 구비할 수 있다.

또한, 상기 내부 클러치는 상기 틸트 볼트가 관통하도록 세로로 긴 관통홀을 구비하며 상기 틸팅 브라켓의 측면에 치합되는 치합부와, 상기 중앙 클러치를 수용하며 중앙부가 가장자리에 비해 두께가 얇은 라운드진 형상을 가져 중앙 클러치의 이동을 안내하는 안내부와, 상기 안내부의 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 중앙 클러치의 이동을 제한하는 제한부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 중앙 클러치는 상기 틸트 볼트가 관통하는 관통홀을 구비하며 상기 안내부와 이격되는 홀형성부와, 상기 홀형성부에서 돌출되어 상기 내부 클러치의 안내부와 마찰하는 마찰부와, 상기 마찰부보다 외측에 구비되어 상기 외부 클러치와 밀착되는 밀착부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 외부 클러치는 상기 틸트 볼트가 관통하도록 세로로 긴 관통홀을 구비하며 상기 밀착부에 밀착되도록 중앙이 볼록하게 돌출된 가압부와, 상기 가압부의 양측면에서 세로방향으로 돌출되도록 형성되는 리브부를 구비할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 자동차의 조향 컬럼장치에 의하면, 마찰식 구조의 단점인 휠 고정력을 높일 수 있다.

또한, 기어 맞물림 구조에서 발생하는 치걸림 현상이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 컬럼장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 조향 컬럼장치에서 클러치 조립체 부분을 분해하여 나타낸 사시도.
도 3은 도 1에서 A부분의 확대도.
도 4는 도 1에서 A부분의 단면도.
도 5는 조향휠이 틸팅된 상태에서 클러치 조립체의 동작을 나타낸 동작도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀 더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.

그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 충격 흡수식 스티어링 장치를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 컬럼장치의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 조향컬럼 장치에서 클러치 조립체 부분을 분해하여 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1에서 A부분의 확대도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 컬럼장치는 조향축(100)을 감싸는 중공형상의 아우터 튜브(200)와, 아우터 튜브(200)가 삽입되도록 중공으로 형성되는 하우징(300)과, 하우징(300)의 일측에 구비되어 자체에 고정부착되는 마운팅 브라켓(400)과, 각각의 일단이 마운팅 브라켓(400)에 고정되며 틸팅 가이드슬릿(510)이 형성되는 한쌍의 틸팅 브라켓(500)과, 한쌍의 틸팅 브라켓을 관통하며 조향 장치의 텔레스코프 또는 틸트 작동이 이루어지도록 조임과 해제 동작을 수행하는 래칫 구조체(600)를 구비한다.

아우터 튜브(200)는 조향휠과 결합되는 조향축(100)을 감싸 조향축(100)의 회전을 지지한다. 이와 같은 아우터 튜브(200)는 하우징(300)과의 상대운동으로 인해 텔레스코프 기능을 구현할 수 있다.

한편, 래칫 구조체(600)의 조작에 따라 하우징(300)과 아우터 튜브(200)의 조임과 해제 및 하우징(300)과 마운팅 브라켓(500)의 조임과 해제를 수행하게 된다. 래칫 구조체(600)의 회전에 따라 조임이 해제되면 조향 컴럼장치는 텔레스코프(Telescope) 기능과 틸트(Tilt) 기능을 행할 수 있다.

이하에서는 텔레스코프(Telescope) 기능과 틸트(Tilt) 기능을 수행할 수 있게하는 래칫 구조체(600)에 대해 설명한다.

도 2를 참조하면, 래칫 구조체(600)는 회전할 수 있는 조작레버(610)와, 일단은 조작레버(610)와 결합되어 있고 타단은 틸팅 브라켓(500)에 형성된 틸팅 가이드슬릿(510)을 관통하는 틸트 볼트(620)와, 조작레버(610)의 회전동작시 틸트 볼트(620)를 전,후진 시키기 위한 캠부재(630)와, 틸트 볼트(620)의 단부에 체결되고 휠 고정력을 증대시키도록 조작레버(610)의 회전동작시 마찰력을 증대시키는 클러치 조립체(700)와, 틸트 볼트(620)의 단부에 결합되어 클러치 조립체(700)의 이탈을 방지하는 고정부재(630)를 구비한다. 한편, 클러치 조립체(700)와 고정부재(630) 사이에는 와셔(640)가 구비된다.

클러치 조립체(700)는 틸팅 브라켓(500)의 측면과 밀착하여 마찰력을 발생시키는 내부 클러치(710)와, 틸트 볼트(620)가 관통하며 내부 클러치(710)에 안내되어 상하로 이동하는 중앙 클러치(720)와, 내부 클러치(710)에 수용되고 중앙 클러치(720)를 가압하는 외부 클러치(730)를 구비한다.

이하 내부 클러치(710), 중앙 클러치(720), 외부 클러치(730)의 구조에 대해 보다 상세히 설명한다.

내부 클러치(710)는 틸트 볼트(620)가 관통하도록 세로로 긴 관통홀(711a)을 구비하며 틸팅 브라켓(500)의 측면에 형성된 개구부(510)에 치합되는 치합부(711)와, 중앙 클러치(720)를 수용하며 중앙부가 가장자리에 비해 두께가 얇은 라운드진 형상을 가져 중앙 클러치(720)를 안내하는 안내부(712)와, 안내부(712)의 상부와 하부에 각각 구비되어 외부 클러치(730)의 이동을 제한하는 제한부(713)를 구비한다.

치합부(711)는 세로로 긴 형상의 관통홀(711a)을 구비하므로, 틸트 볼트(620)가 치합부(711)에 형성된 관통홀(711a)을 통과한 상태에서 상하 방향으로 이동할 수 있다. 안내부(712)에서 중앙 클러치(720)가 닿는 부분은 중앙이 오목하여 일정한 곡률을 가지는 라운드 형상을 가진다. 이에 따라 중앙 클러치(720)가 안내부(712)에 밀착된 상태에서 상하방향으로 이동할 수 있게 안내하게 된다. 제한부(713)는 중앙 클러치(720)가 상하방향으로 이동할 때 중앙 클러치(720)의 단부를 지지함으로써 중앙 클러치(720)가 이동할 수 있는 범위를 제한한다.

중앙 클러치(720)는 틸트 볼트(620)가 관통하는 관통홀(721a)을 구비하며 내부 클러치(710)의 안내부(712)와 이격되는 홀형성부(721)와, 홀형성부(721)에서 돌출되어 내부 클러치(710)의 안내부(712)와 마찰하는 마찰부(722)와, 마찰부(722)보다 외측에 구비되어 외부 클러치(730)와 밀착되는 밀착부(723)를 구비한다. 중앙 클러치(720)는 내부 클러치(710)에 비해 크기가 작으며, 틸트 볼트(620)가 관통하는 관통홀(721a)의 크기도 틸트 볼트(620)가 겨우 통과할 수 있을 정도의 크기를 가진다.

외부 클러치(730)는 틸트 볼트(620)가 관통하도록 세로로 긴 관통홀(731a)을 구비하며 중앙 클러치(720)의 밀착부(723)에 밀착되도록 중앙이 볼록하게 돌출된 가압부(731)와, 가압부(731)의 양측면에서 세로방향으로 돌출되도록 형성되는 리브부(732)를 구비한다. 가압부(731)는 세로로 긴 형상의 관통홀(731a)을 구비하므로, 틸트 볼트(620)가 가압부(731)에 형성된 관통홀(731a)을 통과한 상태에서 상하 방향으로 이동할 수 있다.

틸트 볼트(620)는 내부 클러치(710)에 형성된 관통홀(711a), 중앙 클러치(720)에 형성된 관통홀(721a), 외부 클러치(730)에 형성된 관통홀(731a)를 차례로 관통한 후 와셔(640)가 끼워진 후, 단부에 고정부재(630)가 체결됨으로써 클러치 조립체(700)가 틸트 볼트(620)에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 도 1에서 A부분의 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 틸트 볼트(620)에 내부 클러치(710), 중앙 클러치(720), 외부 클러치(730)가 순차적으로 끼워지며 결합된다.

사용자가 조향휠을 중앙부에 둔 상태에서 래칫 구조체(600)를 작동시키게 되면 중앙 클러치(720)는 내부 클러치(710)의 중앙에 위치한 상태에서 틸트 볼트(620)가 중앙 클러치(720)를 누르게 되고, 중앙 클러치(720)의 마찰부(722)는 내부 클러치(710)에 밀착되고, 중앙 클러치(720)의 밀착부(723)는 외부 클러치(730)에 밀착된다. 이때 중앙 클러치(720)의 홀형성부(721)는 내부 클러치(710)의 안내부(712)와 이격되고, 외부 클러치(730)의 가압부(731)와도 이격되므로 마찰부(722) 및 밀착부(723)에 누르는 힘이 집중된다. 따라서 래칫 구조체(600)의 마찰력을 증가시킬 수 있어 스티어링 휠을 안정적으로 고정시킬 수 있다.

도 5는 조향휠이 틸팅된 상태에서 클러치 조립체의 동작을 나타낸 동작도이다.

도 5를 참조하면, 사용자가 조향휠을 틸팅시키기 위해 래칫 구조체(600)를 해제시킨 상태에서 조향휠을 아래로 잡아 당기면 틸트 볼트(620)는 아래쪽으로 이동하게 된다.

이때, 틸트 볼트(620)는 내부 클러치(710)에 형성된 관통홀(711a)과 외부 클러치(730)의 관통홀(731a)의 하부측으로 이동하게 된다. 그러나 중앙 클러치(720)의 관통홀(721a)은 그 크기가 틸트 볼트(620)가 겨우 통과할 크기를 가지기 때문에 중앙 클러치(720)는 틸트 볼트(620)와 함께 하부측으로 이동하게 된다.

이와 같이 중앙 클러치(720)는 그 크기가 내부 클러치(710)와 외부 클러치(730)에 비해 크기가 작기 때문에 중앙 클러치(720)의 하단부는 내부 클러치(710)의 제한부(713)에 지지된다. 이는 내부 클러치(710)의 안내부(712)가 가운데가 오목한 라운드 형상을 가지기 때문이다. 이와 같이 중앙 클러치(720)가 내부 클러치(710)의 하단에 위치한 상태에서 래칫 구조체(600)를 작동시키게 되면 중앙 클러치(720)는 내부 클러치(710)의 하단에 위치한 상태에서 틸트 볼트(620)가 중앙 클러치(720)를 누르게 된다. 이때 중앙 클러치(720)가 라운드 진 형상을 가지고 있기 때문에, 중앙 클러치(720)의 마찰부(722)는 내부 클러치(710)에 밀착되고, 중앙 클러치(720)의 밀착부(723)는 외부 클러치(730)에 밀착된다.

이와 같이, 중앙 클러치(720)가 라운드 진 형상을 가지고 있으므로 조향휠이 틸팅된 경우에도 마찰력을 증가시킬 수 있어 조향휠을 안정적으로 고정시킬 수 있다. 따라서 조향 컬럼이 위로 젖혀지는 현상이나, 기어 맞물림 구조를 사용할 때 발생하는 치걸림 현상을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 조향 컬럼장치에 대해 설명하였다. 하지만, 상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 아우터 튜브 200: 아우터 튜브
300: 하우징 400: 마운팅 브라켓
500: 틸팅 브라켓 600: 래칫 구조체

Claims (5)

1. 차체에 고정되어 조향 컬럼을 지지하는 마운팅 브라켓과,
   상기 조향 컬럼과 일체로 고정되며 틸팅 가이드슬릿이 형성된 틸팅 브라켓과,
   상기 틸팅 브라켓의 틸팅 가이드슬릿에 관통되도록 결합되는 틸트 볼트와,
   상기 틸트 볼트에 결합되고 조작레버의 회전동작시 상기 틸트 볼트를 전, 후진 시키기 위한 캠부재와,
   상기 틸트 볼트의 단부에 체결되고 휠 고정력을 증대시키도록 상기 조작레버의 회전동작시 마찰력을 증대시키는 클러치 조립체를 구비하고,
   상기 클러치 조립체는 상기 틸팅 브라켓의 측면과 밀착하여 마찰력을 발생시키는 내부 클러치와, 상기 틸트 볼트가 관통하며 상기 내부 클러치에 안내되어 상하로 이동하는 중앙 클러치와, 상기 내부 클러치에 수용되고 상기 중앙 클러치를 가압하는 외부 클러치를 구비하고,
   상기 내부 클러치는 상기 틸트 볼트가 관통하도록 세로로 긴 관통홀을 구비하며 상기 틸팅 브라켓의 측면에 치합되는 치합부와, 상기 중앙 클러치를 수용하며 중앙부가 가장자리에 비해 두께가 얇은 라운드진 형상을 가져 중앙 클러치의 이동을 안내하는 안내부와, 상기 안내부의 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 중앙 클러치의 이동을 제한하는 제한부를 구비하고,
   상기 중앙 클러치는 상기 틸트 볼트가 관통하는 관통홀을 구비하며 상기 안내부와 이격되는 홀형성부와, 상기 홀형성부에서 돌출되어 상기 내부 클러치의 안내부와 마찰하는 마찰부와, 상기 마찰부보다 외측에 구비되어 상기 외부 클러치와 밀착되는 밀착부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향 컬럼장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 외부 클러치는
   상기 틸트 볼트가 관통하도록 세로로 긴 관통홀을 구비하며 상기 밀착부에 밀착되도록 중앙이 볼록하게 돌출된 가압부와,
   상기 가압부의 양측면에서 세로방향으로 돌출되도록 형성되는 리브부를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향 컬럼장치.

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