자동차의 충격 흡수식 조향컬럼 document_id A220623069379

일반적으로 조향컬럼은 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 조향컬럼은 자동차의 충돌 사고 등으로 운전자의 상체가 조향휠에 부딪혀서 큰 부상을 당하는 것을 방지하기 위해 조향컬럼과 조향축은 축 방향으로 수축되는 컬랩스(Collapse) 기능을 갖는다. 즉, 자동차의 운행 중 충돌 사고가 발생하면 운전자의 상체는 관성에 의해 조향휠에 부딪히게 되고, 운전자의 상체가 조향휠에 부딪히면 조향휠의 하부에 구비되어 있는 조향컬럼과 조향축이 수축함으로써 운전자가 받는 충격을 저감시켜 주는 것이다. 하지만, 운전자의 상태와 자동차의 상태에 따라서 운전자가 조향휠에 가하는 충격은 다를 수밖에 없다. 예를 들어, 자동차의 속도가 빠른 경우에는 충격이 크고, 자동차의 속도가 느린 경우에는 충격이 미약할 수도 있다. 또한, 운전자의 안전 벨트 착용 여부나 에어백의 작동 여부 등 여러 상황에 따라 조향휠에 가하는 충격량은 다를 것이다. 이와 같은 상황에 대처하기 위해서 테어링 플레이트(Tearing Plate)를 구비한 조향장치가 개발되었다. 도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼을 나타낸 개략도이다. 이에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 자동차의 충격 흡수식 조향컬럼은 상단이 조향휠(미도시)에 연결되고 하단이 랙-피니언 기구부(미도시)에 연결되는 조향축(102), 이 조향축(102)을 둘러싸는 내측 튜브(110) 및 이 내측 튜브(110)보다 큰 직경을 가지는 외측 튜브(120), 이 외측 튜브(120)의 외주면을 지지하되 캡슐(140)을 통해 차체에 결합되는 상부 브라켓(130), 일단은 고정 수단(150)을 통해 캡슐(140)에 고정되고 타단은 상부 브라켓(130)에 구비되는 고정 수단(132)을 통해 고정되는 테어링 플레이트(160)를 포함하여 구성된다. 이와 같은 조향컬럼은 자동차의 충돌시 운전자의 상체가 조향휠에 충격을 가하여 조향컬럼이 충격 방향으로 수축하게 될 경우에, 차체에 고정된 캡슐(140)로부터 상부 브라켓(130)이 외측 튜브(120)와 함께 하향으로 이동된다. 즉, 충격이 가해지면 상부 브라켓(130)은 캡슐(140)로부터 분리되며 상부 브라켓(130)이 차체로부터 용이하게 이탈되어 충격 방향으로 움직이면서 조향컬럼이 수축되게 된다. 도 2는 도 1에 도시된 테어링 플레이트를 나타낸 사시도로서, 도시된 바와 같이 테어링 플레이트(160)는 일측에 고정홀(204)이 형성되어 고정 수단(150)을 통해 캡슐(140)과 결합되며, 타측에는 삽입홈(202)이 형성되어 상부 브라켓(130)에 구비된 고정 수단(132)에 삽입되어 고정된다. 그리고 테어링 플레이트(160)에는 테어링 그루브(Tearing Groove: 210)가 구비되는데, 이와 같은 테어링 그루브(210)는 충돌시 충격 흡수가 시작되는 초입부터 끝까지 일정한 깊이의 홈을 형성하고 있다. 조향컬럼이 수축하여 상부 브라켓(130)과 캡슐(140)이 서로 상대 이동하여 상부 브라켓(130)이 하향으로 이동할 경우, 테어링 플레이트(160)는 캡슐(140)과 상부 브라켓(130)으로부터 서로 반대 방향의 힘을 받게 된다. 이에 따라 테어링 플레이트(160)에 형성된 테어링 그루브(210)가 상부 브라켓(130)의 이동 방향을 따라 찢어지면서 충격을 흡수하는 것이다. 즉, 상부 브라켓(130)에 구비된 고정 수단(132)이 테어링 플레이트(160)를 변형시키게 되고, 변형된 테어링 플레이트(160)는 변형되는 정도에 따라 충격 에너지를 흡수하게 되는 것이다. 하지만, 여러 상황에 따라 달라지는 충격량 및 초기 하중의 증대로 인하여 테어링 플레이트(160)의 테어링 그루브(210)가 원활하게 찢어지지 못하여 충격 흡수가 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있었다. 자동차의 충돌에 의해 조향컬럼의 컬랩스가 일어날 때 이러한 컬랩스가 잘 일어나기 위해서는 초기 하중이 작아야 하나, 캡슐(140)의 설치로 인해 초기 하중이 증대되고 이러한 초기 하중을 낮추는 데에는 한계가 있었다. 또한, 조향컬럼의 컬랩스가 축방향만으로 이루어지지 않고 충돌의 특성상 좌우 방향의 외력에 의해 키셋 등과 같은 조향컬럼 주변의 부품과 간섭이 일어나서, 조향컬럼의 충격 흡수 기능이 저하되거나 충돌 성능의 보장이 어렵게 되는 문제점이 있었다.