KR100449095B1 - 자동차용 조향 장치의 조작기구 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 조향 장치의 조작기구 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 주행중 충돌이나, 추돌사고로 운전자의 머리나 가슴 부위가 조향 핸들에 부딪힐 경우 그 충격을 흡수하거나 차단하기 위한 장치를 구비한 자동차용 조향 장치의 조작기구 조립체에 관한 것이다.

본 발명은, 자동차용 조향장치의 조향핸들과 조향축을 포함하는 조작기구 조립체에 있어서, 상기 조향핸들에 설치된 제1 충격흡수 및 차단수단과, 상기 조향 축에 설치된 제2 충격흡수 및 차단수단을 포함하고, 상기 제1 충격흡수 및 차단수단은 조향핸들 림에 운전자가 충돌하여 가해지는 충격을 탄성변형에 의하여 흡수하도록 스포크에 설치된 핸들충격흡수부와, 상기 조향핸들의 림에 설치된 충격감지 센서의 신호에 의하여 폭발하도록 조향핸들의 허브와 스포크의 결합부위에 설치된 작약통을 포함하고, 상기 제2 충격흡수 및 차단수단은 상기 조향핸들의 허브와 연결되고 하부에 스프라인이 형성된 상부조향축과, 상기 상부 조향축의 하부 스프라인을 수용하기 위한 스프라인이 내부에 형성된 중공 원통형의 하부조향축과, 상기 상부조향축과 하부조향축 사이에 설치된 탄성부재를 포함하는 축충격흡수부와, 상기 하부조향축에 설치되어 에어백 충격감지 센서의 신호에 의하여 폭발하도록 된 작약통을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 조향 장치의 조작기구 조립체{Steering Mechanism Assembly of Steering System Having Impact Absorption Device}

본 발명은 자동차용 조향 장치의 조작기구 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 주행중 충돌이나, 추돌사고로 운전자의 머리나 가슴 부위가 조향 핸들에 부딪힐 경우 그 충격을 흡수하거나 차단하기 위한 장치를 구비한 자동차용 조향 장치의 조작기구 조립체에 관한 것이다.

자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 조절하는 조향핸들과 조향핸들에 연결된 조향축 등으로 구성된 조작기구 조립체와, 상기 조향축의 회전을 감속하고 조향핸들의 조작력을 증대시켜서 바퀴에 연결된 링크기구에 전달하는 기어장치와, 바퀴에 조향력을 전달하는 피트먼 아암, 드래그 아암, 너클 아암, 타이 로드 등으로 구성된 링크 기구로 구성되어 있다.

또한, 상기 조작기구 조립체는 충돌사고가 발생하였을 때, 운전자의 부상을 가볍게 하기 위하여 조향장치가 운전자를 향하여 튀어 나와서 운전자가 부상을 당하는 것(1차 충격)과 동시에 운전자가 관성에 의하여 조향핸들에 부딪혀서 운전자가 부상을 당하는 것(2차 충격)을 경감하기 위한 구조로 되어 있다.

종래의 1차 충격을 완화하기 위한 구조로 조향축 또는 컬럼이 축방향으로 압축 변형 되도록 하여 충격을 흡수하도록 되어 있는 것으로서, 조향축 관이 메쉬 타입(또는 주름관)이나 보올 타입으로 되어 있는 것이 있으며, 2차 충격을 완화하기 위한 구조로 탄성변형이나 소성변형을 할 수 있는 부재를 조향핸들에 추가한 것이 있다.

그러나, 상기와 같은 완충장치는 사고시 운전자가 직접적으로 충돌하게 되는 조향핸들에는 충격을 완화하기 위한 장치가 설치되어 있지 않아서, 사고시 운전자가 상해를 당하게 되는 문제점이 있으며, 이를 보완하기 위하여 조향핸들에 에어백이 장착되어 있으나, 오히려 에어백에 의하여 충격을 받아서 운전자가 다치는 경우도 있다. 또한, 에어백이 불량으로 작동하지 못하게 될 경우에는 더욱 운전자가 다칠 위험이 높아진다.

또한, 종래의 완충장치는 사고시 충격을 완화하는 기능만을 하고, 충격을 차단할 수 없어서, 충격이 큰 경우에는 여전히 조향축이나 조향핸들에 운전자가 충돌하여 2차 충격을 받아 다칠 위험이 있는 결점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자동차가 외부 물체와 충돌할 경우의 1차 충격과 운전자가 조향핸들에 충돌할 경우의 2차 충격을 흡수 및 차단할 수 있는 장비를 구비한 자동차용 조향장치의 조작기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 충격 흡수 및 차단 수단은 탄성변형에 의하여 충격을 흡수하고 충격이 규정치 이상인 경우에는 조향축과 조향핸들을 화약에 의하여 파괴시켜서 충격을 차단할 수 있는 장비를 구비한 조향장치의 조작기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 조향핸들에 설치된 제1 충격 흡수 및 차단수단과 조향축에 설치된 제2 충격흡수 및 차단수단을 제공하고, 조향핸들에 설치된 제1 충격 흡수 및 차단수단은 조향축에 설치된 제2 충격흡수 및 차단수단보다 작은 충격에서도 작동되도록 하여 운전자를 보다 효과적으로 충격으로 부터 보호할 수 있는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 일반적인 조향장치의 구조를 도시하는 개략 전개 사시도

도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 충격흡수 및 차단 수단을 구비하는 조향장치의 조작기구 조립체의 개략 사시도

도3은 본 발명에 의한 제1 충격흡수 및 차단 수단을 구비한 조향 핸들의 개략도

도4는 본 발명에 의한 제1 충격흡수 및 차단 수단을 구비한 조향 핸들의 부분 확대도

도5는 본 발명에 의한 제1 충격흡수 및 차단 수단을 구비한 조향 핸들의 다른 실시예의 개략도

도6은 본 발명에 의한 제1 충격흡수 및 차단 수단을 구비한 조향 핸들의 다른 실시예의 부분 확대도

도7은 본 발명에 의한 제2 충격흡수 및 차단 수단을 구비한 조향축의 개략 단면도

<부호의 간단한 설명>

110 림 120 스포크

130 허브(hub) 125 작약통

210 상부조향축 220 하부조향축

230 브라켓샤프트 260 작약통

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 자동차용 조향장치의 조향핸들과 조향축을 포함하는 조작기구 조립체에 있어서, 상기 조향핸들에 설치된 제1 충격흡수 및 차단수단과, 상기 조향축에 설치된 제2 충격흡수 및 차단수단을 포함하고, 상기 제1 충격흡수 및 차단수단은 조향핸들 림에 운전자가 충돌하여 가해지는 충격을 탄성변형에 의하여 흡수하도록 스포크에 설치된 핸들충격흡수부와, 상기 조향핸들의 림에 설치된 충격감지 센서의 신호에 의하여 폭발하도록 조향핸들의 허브와 스포크의 결합부위에 설치된 작약통을 포함하고, 상기 제2 충격흡수 및 차단수단은 상기 조향핸들의 허브와 연결되고 하부에 스프라인이 형성된 상부조향축과, 상기 상부조향축의 스프라인을 수용하기 위한 스프라인이 내부에 형성된 중공 원통형의 하부조향축과, 상기 상부조향축과 하부조향축 사이에 설치된 탄성부재를 포함하는 축충격흡수부와, 상기 하부조향축에 설치되어 에어백 충격감지 센서의 신호에 의하여 폭발하도록 된 작약통을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 핸들충격흡수부는 일단이 림에 연결된 복수의 로드와, 이 각각의 로드에 대응하여 일단에서 상기 로드를 수용하고 타단은 허브에 결합된 실린더와, 상기 실린더의 내부에 수용된 스프링으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 핸들충격흡수부는 일단이 림에 고정된 복수의 제1스포크와, 상기 각각의 스포크의 타단에 일단이 외력에 의하여 회동가능하게 결합된 복수의 제2스포크와, 상기 제1스포크에 일단이 연결되고 타단은 상기 제2스포크에 고정된 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 핸들충격흡수부의 스프링강성은 상기 축충격흡수부의 스프링의 강성보다 작은 것을 특징으로 한다.

상기 제1 충격흡수 및 차단수단의 작약통이 설치된 부위의 스포크의 재질은 합성수지로 된 것을 특징으로 한다.상기 제2 충격흡수 및 차단수단의 작약통이 설치된 부위의 스포크의 재질은 합성수지로 된 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도1은 일반적인 조향장치의 구조를 도시하는 개략 전개 사시도이고, 도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 제1 충격흡수 및 차단 수단을 구비하는 조향장치의 조작기구 조립체의 개략 사시도이다.

도1에 도시된 것과 같이, 자동차용 조향장치의 조작기구조립체는 자동차의 진행 방향을 조절하는 조향핸들부(100)와, 이 조향핸들부에 연결된 조향축부(200)로 구성된다.

도2 내지 도4에 도시된 본 발명의 일실시예에 의한 조작기구 조립체에 있어서, 조향핸들부(100)는 림(110)과 복수의 스포크(120) 및 허브(130)로 구성되고, 조향축부(200)는 상부조향축(210)과 하부조향축(220)을 지지시키기 위한 브라켓샤프트(230)로 구성된다. 또한 스포크(120)는 허브(130)로 부터 일정각도 경사져서 확장되면서 림(110)에 결합 고정되어 있다.

본 실시예의 조작기구 조립체는 조향핸들부 및 조향축부 각각에 자동차의 충돌시 충격을 흡수 및 차단할 수 있는 제1 및 제2 충격흡수 및 차단 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 제1 충격흡수 및 차단 수단은 조향핸들부(100)에 설치되어 있고, 제2 충격흡수 및 차단수단은 조향축부(200)에 설치되어 있다.

제1 충격흡수 및 차단수단은 자동차의 충돌시 운전자가 관성에 의하여 2차로 조향핸들부(100)에 머리나 가슴이 부딪혀서 부상을 당하는 것을 방지 하기 위한 것이다. 상기의 제1 충격흡수 및 차단수단은 조향핸들의 림(110)에 운전자가 충돌할 경우 가해지는 충격을 탄성변형에 의하여 흡수하도록 스포크(120)에 설치된 핸들충격흡수부와 조향핸들의 림에 설치된 충격감지 센서(140)의 신호에 의하여 폭발하도록 조향핸들의 허브와 스포크의 결합부위에 설치된 작약통(125)을 포함한다.

도3은 본 발명에 의한 제1 충격흡수 및 차단 수단을 구비한 조향 핸들의 개략도이고, 도4는 본 발명에 의한 제1 충격흡수 및 차단 수단을 구비한 조향 핸들의 부분 확대도이다.

도3 및 도4에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 있어서 상기 스포크에 설치된 핸들충격흡수부는 일단이 림(110)에 연결된 복수의 로드(122)와, 각각의 로드에 대응하여 일단에서 상기 로드를 수용하고 타단은 허브에 결합된 실린더(121)와, 상기 실린더의 내부에 수용된 스프링(123)으로 구성된다. 그러나 실린더(121)의 내부에는 설치된 스프링(123) 대신에 충격을 흡수할 수 있는 재료로 유체를 밀봉 충진하여 댐퍼의 역활을 하게 할 수도 있다.

도4에 도시된 것과 같이, 제1 충격흡수 및 차단수단의 충격 차단수단은 상기 실린더(121)가 허브와 결합되는 부위에 설치된 작약통(125)과, 상기 작약통에 전기적으로 연결된 림에 설치된 복수의 센서(140)로 구성된다. 도시하지는 않았으나, 상기 센서는 자동차의 전자제어장치 입력단자에 연결되고, 상기 복수의 센서(140)중 어느것이 일정 강도 이상의 충격을 감지한 경우 상기 작약통(125)이 순간적으로 점화되도록 상기 전자제어장치의 출력단은 상기 작약통과 전기적으로 연결되어 있다. 따라서, 자동차가 외부 물체와 충돌하여 운전자가 조향핸들에 부딪히게 되면, 먼저 스포크(120)의 스프링(123)이 압축변형하여 충격에너지를 일부 흡수하여 충격을 완화하게 되고, 동시에 충격이 센서에 규정된 강도 이상인 경우에는 센서가 동작하여 작약통의 화약이 점화되도록 하여 화약의 폭발력으로 스포크를 절단하게 됨으로서 충격을 완전히 차단하게 된다.

도5는 본 발명에 의한 제1 충격흡수 및 차단수단을 구비한 조향 핸들의 다른 실시예의 개략도이고, 도6은 본 발명에 의한 제1 충격흡수 및 차단수단을 구비한 조향 핸들의 다른 실시예의 부분 확대도이다.

도5 및 도6에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 있어서 핸들충격흡수부는 일단이 림(110)에 고정된 복수의 제1스포크(127)와, 상기 각각의 제1스포크(127)의 타단에 일단이 외력에 의하여 회동가능하게 결합된 복수의 제2스포크(126)와, 일단이 상기 제1스포크(127)에 연결되고 타단은 상기 제2스포크(126)에 고정된 스프링(128)을 포함한다. 상기 제1스포크와 제2스포크는 회동가능하도록 결합부위가 요철곡면(121a, 122a)으로 형성되어 있으며, 상기 제1,2스포크(127,126)의 요철곡면(121a, 122a)으로 끼워진 결합핀(129)으로 연결되어 있다. 특히, 상기 스프링(128)은 적당한 강성을 가지고 있어서 평소 운전중에 걸리는 외력에 의하여는 견고하게 유지되고 있으나, 충돌시의 강한 외력이 순간적으로 작동할 경우 도3의 실시예와 반대로 스프링이 인장되면서 충격을 흡수할 수 있도록 되어 있다.

또한, 도6에 도시된 것과 같이, 제2스포크(126)의 하부에는 충격을 차단하기 위한 작약통이 설치되어 있다. 도4 및 도6에 도시된 것과 같이, 작약통이 설치된 부분은 화약의 폭발에 의하여 보다 용이하게 절단되도록 합성수지 재질(125a)로 설치할 수도 있음은 물론이고, 상기 로드(122)와 제1스포크(127)는 상기 림(110)을 구성하는 금속림프레임(110a)에 연결되고, 이 금속림프레임(110a)은 합성수지에 의해 감싸여 있다.미설명부호(121b)는 상기 제2스포크(126)에 결합핀(129)이 끼워지도록 형성된 구멍이다.

도7은 본 발명에 의한 제2 충격흡수 및 차단수단을 구비한 조향축부의 일실시예의 개략 단면도이다.

도7에 도시된 것과 같이, 본 실시예에 있어서 제2 충격흡수 및 차단수단은 상기 조향핸들의 허브(130)와 연결되고 하부에 스프라인(211b)이 형성된 상부조향축(210)과, 상기 상부조향축(210)의 스프라인(211b)을 수용하기 위한 스프라인이 내부에 형성된 중공 원통형의 하부조향축(220)과, 상기 상부조향축과 하부조향축 사이에 설치된 탄성부재(250)를 포함한다.

본 실시예에 있어서, 상기 상부조향축(210)은 일단부에 허브(130)와 체결하기 위한 볼트형성부(211a)를 가지고 있으며, 스프라인이 형성된 타단부는 하부조향축(220)에 수용되어 스프링에 의한 압력으로 이탈되지 않도록 직경이 확장된 디스크부(211c)가 형성되어 있다. 상기 하부조향축(220)의 내부공간은 상기 상부조향축(211)을 수용하고 내면에 스프라인이 형성된 제1공간과 스프링을 수용하기위한 제2공간으로 구분된다. 자동차가 외부 물체와 충돌한 경우, 상부 조향축(210)이 하부조향축(220)의 내부로 스프링(탄성부재;250)을 압축하면서 들어가도록 되어 있어서, 충돌시의 충격을 스프링(250)이 흡수하게 되어 충격을 완화하게 된다.

또한 하부조향축(220)의 브라켓샤프트(230)가 설치된 부위는 스프링을 가압하기 위하여 내부가 막혀 있으며, 그 하부에는 작약통(260)이 설치되어 있다. 도면에 도시하지 않았으나, 작약통(260)의 내부에는 화약과 점화장치가 내장되어 있고, 점화장치는 자동차의 전자제어장치의 출력단과 전기적으로 연결되어 있다. 그리고 자동차가 충돌한 경우, 에어백을 동작시키기 위한 충돌감지센서의 신호에 따라 상기 작약통(260)이 폭발하도록 되어 있다. 작약통이 폭발하면 조향축을 절단하게 되고 따라서 조향축이 운전자의 좌석측으로 진행하여 운전자를 압박하지 못하게 함으로서 충격을 완전히 차단할 수 있게 된다.

또한, 도2와 도7에서 상기 제2 충격흡수 및 차단수단의 작약통(260)이 설치된 부위(240)는 재질이 합성수지로 되어, 작약통이 폭발할 경우 용이하게 파괴되어 효과적으로 충격을 차단할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

특히 본 발명에 있어서, 상기 제1 충격흡수 및 차단수단을 구성하는 핸들충격흡수부에 구비된 스프링(123)의 강성은 상기 제2 충격흡수 및 차단수단의 스프링강성보다 작게되어 있다. 따라서 자동차가 충돌한 경우, 먼저 핸들충격흡수부는 운전가가 핸들에 충돌하는 충격을 흡수하게 된다. 이 경우 복수의 핸들충격흡수부의 스프링 계수는 10 kg중 정도의 힘이 작용할 경우에 조향핸들의 스프링이 1차적으로 눌려서 충격을 일차적으로 흡수하고, 그 이상의 힘이 작용할 경우에 2차적으로 눌려서 충격을 흡수할 수 있도록 되어 있는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 자동차가 외부 물체와 충돌할 경우의 1차 충격과 운전자가 조향핸들에 충돌할 경우의 2차 충격을 흡수 및 차단할 수 있게 되어, 운전자를 효과적으로 보호할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 충격 흡수 및 차단 수단은 탄성변형에 의하여 충격을 흡수하고 충격이 규정치 이상인 경우에는 조향축과 조향핸들을 화약에 의하여 파괴시켜서 충격을 차단할 수 있게 되어, 보다 완벽하게 운전자를 보호할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 조향핸들에 설치된 제1 충격흡수 및 차단수단은 조향축에 설치된 제2 충격흡수 및 차단수단 보다 작은 충격에서도 작동되도록 하여 운전자를 보다 효과적으로 충격으로 부터 보호할 수 있게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (6)

1. 자동차용 조향장치의 조향핸들과 조향축을 포함하는 조작기구 조립체에 있어서,

   상기 조향핸들에 설치된 제1 충격흡수 및 차단수단과, 상기 조향축에 설치된 제2 충격흡수 및 차단수단을 포함하고,

   상기 제1 충격흡수 및 차단수단은 조향핸들 림에 운전자가 충돌하여 가해지는 충격을 탄성변형에 의하여 흡수하도록 스포크에 설치된 핸들충격흡수부와,

   상기 조향핸들의 림에 설치된 충격감지 센서의 신호에 의하여 폭발하도록 조향핸들의 허브와 스포크의 결합부위에 설치된 작약통을 포함하고,

   상기 제2 충격흡수 및 차단수단은 상기 조향핸들의 허브와 연결되고 하부에 스프라인이 형성된 상부조향축과, 상기 상부조향축의 스프라인을 수용하기 위한 스프라인이 내부에 형성된 중공 원통형의 하부조향축과, 상기 상부조향축과 하부조향축 사이에 설치된 탄성부재를 포함하는 축충격흡수부와,

   상기 하부조향축에 설치되어 에어백 충격감지 센서의 신호에 의하여 폭발하도록 된 작약통을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치의 조작기구 조립체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 핸들충격흡수부는 일단이 림에 연결된 복수의 로드와, 이 각각의 로드에 대응하여 일단에서 상기 로드를 수용하고 타단은 허브에 결합된 실린더와, 상기 실린더의 내부에 수용된 스프링으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치의 조작기구 조립체.
3. 제1항에 있어서,

   상기 핸들충격흡수부는 일단이 림에 고정된 복수의 제1스포크와, 상기 각각의 스포크의 타단에 일단이 외력에 의하여 회동가능하게 결합된 복수의 제2스포크와, 상기 제1스포크에 일단이 연결되고 타단은 상기 제2스포크에 고정된 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치의 조작기구 조립체.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 핸들충격흡수부의 스프링강성은 상기 축충격흡수부의 스프링의 강성보다 작은 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치의 조작기구 조립체.
5. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 충격흡수 및 차단수단의 작약통이 설치된 부위의 스포크의 재질은 합성수지로 된 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치의 조작기구 조립체.
6. 제1항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2 충격흡수 및 차단수단의 작약통이 설치된 부위의 스포크의 재질은 합성수지로 된 것을 특징으로 하는 자동차용 조향장치의 조작기구 조립체.