KR100558858B1

KR100558858B1 - Preventing Apparatus Steering Column Tilt up for Automobile

Info

Publication number: KR100558858B1
Application number: KR1020030059545A
Authority: KR
Inventors: 문성호
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2006-03-10
Also published as: KR20050022926A

Abstract

본 발명은 자동차용 스티어링칼럼의 틸트업 방지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차가 정면충돌하였을 때 후방으로 밀리는 엔진룸의 부품에 의하여 스티어링칼럼이 상부로 소정량만큼 틸트업되어 운전자가 에어백의 보호를 받지 못하는 현상이 발생하는바, 본 발명은 충돌시 틸트업되는 스티어링칼럼을 순간적으로 원래 위치로 복귀시켜 운전자가 운전자용 에어백에 의하여 보호받을 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a tilt-up prevention device of a steering column for a vehicle, and more particularly, the steering column is tilted upward by a predetermined amount by a part of an engine room that is pushed to the rear when the vehicle collides in front and the driver of the airbag The unprotected phenomenon occurs, the present invention relates to a device that allows the driver to be protected by the driver's airbag by returning the tilted up steering column to its original position in a moment.

본 발명은, 일단에는 운전자의 머리와 가슴 쪽을 향하는 스티어링휠이 설치되어 있고, 타단은 대시패널을 관통하여 엔진룸의 하방 쪽으로 연장되는 구조의 스티어링칼럼이 구비된 통상의 자동차에 있어서, 상기 스티어링칼럼의 일측에 설치되는 것으로, 스티어링칼럼이 틸트업될 때 그 스티어링칼럼의 이동변위를 검출하는 변위량검출센서; 상기 변위량검출센서로부터 신호를 입력받아 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 의하여 동작되는 것으로, 상기 스티어링칼럼의 타측에서 틸트업된 스티어링칼럼에 외력을 제공하여 그 스티어링칼럼이 원래의 위치로 복귀되도록 하는 액츄에이터;를 포함하는 자동차용 스티어링칼럼의 틸트업 방지장치이다.In the present invention, a steering wheel facing the driver's head and chest is provided at one end, and the other end is provided with a steering column having a structure extending through the dash panel and extending downward to the engine room. A displacement amount detection sensor installed at one side of the column and detecting a displacement of the steering column when the steering column is tilted up; A control unit for receiving a signal from the displacement detection sensor and outputting a control signal; Tilt up of a steering column for a vehicle, including an actuator which is operated by a control signal of the controller and provides an external force to the steering column tilted up at the other side of the steering column to return the steering column to its original position. It is a prevention device.

Description

Tilt up prevention device for steering column for automobiles {Preventing Apparatus Steering Column Tilt up for Automobile}

도1은 종래 자동차용 스티어링칼럼의 설치구조를 보인 도면,1 is a view showing an installation structure of a conventional steering column for a vehicle;

도2는 정면 충돌시 스티어링칼럼의 거동을 보인 도면,2 is a view showing the behavior of the steering column during the frontal collision,

도3은 본 발명의 구성을 보인 개략도,3 is a schematic view showing the configuration of the present invention;

도4a 및 도4b는 본 발명의 작용 설명도,4A and 4B are explanatory views of the operation of the present invention;

도5는 본 발명에 따른 장치의 제어 흐름도.5 is a control flow diagram of an apparatus according to the present invention.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※

1 : 스티어링칼럼 3 : 대시패널1: steering column 3: dash panel

4 : 스티어링휠 10 : 변위량검출센서4: steering wheel 10: displacement detection sensor

20 : 제어부 30 : 액츄에이터20: control unit 30: actuator

31 : 몸체 32 : 인플레이터31 Body 32 Inflator

33 : 작동로드 A : 에어백33: operating rod A: airbag

일반적으로, 조향장치는 차량이 갖는 기본적인 세가지 기능인 주행, 방향전환, 정지 가운데 방향전환 기능을 담당하는 부분으로, 주로 전륜휠의 방향을 바꾸어 차량의 진행방향을 자유로이 바꾸는 장치이다.In general, the steering device is a part that is in charge of the direction change function among the three basic functions of the vehicle, such as driving, turning, and stopping, and is mainly a device for changing the direction of the front wheel freely.

이러한 조향장치를 기능적으로 보면, 방향전환을 하기 위한 타이어 힘의 방향과 크기를 조정하는 장치라고 할 수 있고, 또한 조향반력을 통하여 차량의 운동상황과 타이어의 노면접지 상태를 운전자에게 전달하는 중요한 기능도 갖고 있다.Functionally, the steering device is a device that adjusts the direction and magnitude of the tire force for the change of direction, and also provides an important function of transmitting the vehicle's movement state and the tire road ground state to the driver through the steering reaction force. Also have.

이와 같은 조향장치는 스티어링휠과 스티어링칼럼, 그리고 조향기어 어셈블리, 조향 섹터축 아암, 드래그 링크, 스핀들 아암과 각종 로드링크로 구성되어 있다.Such steering device is composed of steering wheel, steering column, steering gear assembly, steering sector axis arm, drag link, spindle arm and various road links.

한편, 최근에는 스티어링휠에 운전자용 에어백(Driver Air Bag)이 보편적으로 많이 설치되는바, 운전자용 에어백은 차량이 정면으로 충돌될 때 운전자가 스티어링휠과 직접 충돌하는 것을 완화하여 운전자의 상해치를 최소화한다.On the other hand, in recent years, driver air bags are generally installed on the steering wheel. The driver air bag minimizes the driver's injury by mitigating the driver's direct collision with the steering wheel when the vehicle collides with the front. do.

도1은 종래 자동차용 스티어링칼럼의 설치구조를 보인 도면이고, 도2는 정면 충돌시 스티어링칼럼의 거동을 보인 도면이다.1 is a view showing an installation structure of a steering column for a vehicle in the prior art, Figure 2 is a view showing the behavior of the steering column during a frontal collision.

먼저, 도1을 참조하여 보면, 조향장치의 스티어링칼럼(1)이 브래킷(2)을 통 해 대시패널(3)에 고정 설치되어 있고, 그 스티어링칼럼(1)의 일단에는 운전자의 머리와 가슴 쪽을 향하는 스티어링휠(4)이 설치된다.First, referring to Figure 1, the steering column (1) of the steering device is fixed to the dash panel (3) through the bracket (2), the driver's head and chest at one end of the steering column (1) The steering wheel 4 facing the side is installed.

운전자용 에어백이 장착된 차량에서는 상기 스티어링휠(4)에 통상적으로 에어백(A)이 설치된다.In a vehicle equipped with a driver's airbag, an airbag A is typically installed in the steering wheel 4.

또한, 상기 스티어링칼럼(1)의 타단은 엔진룸과 차실을 구획 분리하는 대시패널(3)을 관통하여 엔진룸의 하방으로 연장되는데, 그 스티어링칼럼(1)의 타단에는 도면에서 자세하게 나타내지는 않았지만 조향기어 박스가 장착된다.In addition, the other end of the steering column (1) extends downward through the dash panel (3) that separates the engine compartment and the vehicle compartment, but the other end of the steering column (1) is not shown in detail in the drawings. The steering gear box is mounted.

여기서, 상기 스티어링칼럼(1)을 전체적으로 살펴보면, 스티어링휠(4)이 설치된 일단측은 운전자의 머리와 가슴 부위를 향하고 있고, 타단측은 엔진룸의 하방 측을 향하고 있어 비스듬하게 경사지게 배치된다.Here, looking at the steering column (1) as a whole, one side of the steering wheel (4) is installed facing the driver's head and chest portion, the other end is facing the lower side of the engine room is arranged obliquely obliquely.

이러한 구조로 설치된 스티어링칼럼(1)을 갖는 자동차가 불가피하게 전방 충돌을 하게 되면, 차량의 전방에 가해진 충격에너지에 의하여 엔진룸 내의 부품들이 후방을 밀리게 된다.When a vehicle having a steering column 1 installed in such a structure inevitably collides with the front, parts in the engine room push the rear by the impact energy applied to the front of the vehicle.

이렇게 후방으로 밀리는 외력은 도2에 나타낸 바와 같이 스티어링칼럼(1)의 타단에 그 힘을 전달하게 되는데, 상기 스티어링칼럼(1)의 타단에 외력이 가해지면 그 스티어링칼럼(1)을 지지하고 있는 대시패널(3)의 접촉부위가 힌지 역할을 하게 된다.This external force pushed backwards transmits the force to the other end of the steering column 1 as shown in FIG. 2, and when the external force is applied to the other end of the steering column 1, the steering column 1 is supported. The contact portion of the dash panel 3 serves as a hinge.

그 결과, 상기 스티어링칼럼(1)은 대시패널(3) 접촉부위를 중심으로 회전 운동하게 되어 스티어링칼럼(1)의 일단에 설치된 스티어링휠(4)은 소정량만큼 상부로 틸트업되고, 그와 동시에 스티어링휠(4)에 설치된 운전자용 에어백(A)이 작동되어 도2와 같이 에어백(A)이 팽창된다.As a result, the steering column 1 rotates about the contact portion of the dash panel 3 so that the steering wheel 4 installed at one end of the steering column 1 is tilted upward by a predetermined amount. At the same time, the driver's airbag A installed in the steering wheel 4 is operated to inflate the airbag A as shown in FIG.

여기서, 틸트업(Tilt Up)이라고 하는 것은 스티어링휠(4)이 어느 한 점을 중심으로 상부로 회전되는 것을 말하는 것인데, 도2와 같이 충돌의 영향으로 스티어링휠(4)이 틸트업되면 스티어링휠(4)에 장착된 에어백(A)이 운전자의 머리와 가슴부위를 정확하게 겨냥하지 못하고 운전자를 보호하기 위한 보호범위에서 벗어나 운전자가 매우 위험해질 뿐만 아니라 정면 충돌시의 관성력에 의해 운전자가 앞으로 쓰러지면서 스티어링휠(4)의 림 부위(4a)에 가슴을 부딪혀 치명상을 입게 되는 문제점이 있다.Here, the tilt up means that the steering wheel 4 is rotated upwards about a point. When the steering wheel 4 is tilted up due to the impact as shown in FIG. 2, the steering wheel is tilted up. The airbag (A) mounted in (4) is not aimed precisely at the driver's head and chest and is out of the protection range to protect the driver, which makes the driver very dangerous and the driver falls forward due to inertia during a frontal collision. There is a problem in that the rim portion 4a of the steering wheel 4 hits the chest and suffers a fatal injury.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 차량이 전방 충돌하게 되어 스티어링칼럼이 틸트업되면, 그 순간에 틸트업된 스티어링칼럼에 다시 외력을 제공하여 스티어링칼럼이 원래의 위치로 복귀되도록 함으로써 운전자가 에어백에 의하여 보호받을 수 있도록 하기 위한 스티어링칼럼의 틸트업 방지장치를 제공함에 있다.The present invention has been proposed in order to solve the problems as described above, the object is that when the vehicle collides forward and the steering column is tilted up, at that moment by providing an external force to the tilted steering column again, the steering column is originally It is to provide a tilt-up prevention device of the steering column for allowing the driver to be protected by the air bag by returning to the position of.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일단에는 운전자의 머리와 가슴 쪽을 향하는 스티어링휠이 설치되어 있고, 타단은 대시패널을 관통하여 엔진룸의 하방 쪽으로 연장되는 구조의 스티어링칼럼이 구비된 통상의 자동차에 있어서, 상기 스티어링칼럼의 일측에 설치되는 것으로, 스티어링칼럼이 틸트업될 때 그 스티어링칼럼의 이동변위를 검출하는 변위량검출센서; 상기 변위량검출센서로부터 신호를 입력받아 제어신호를 출력하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 의하여 동작되는 것으로, 상기 스티어링칼럼의 타측에서 틸트업된 스티어링칼럼에 외력을 제공하여 그 스티어링칼럼이 원래의 위치로 복귀되도록 하는 액츄에이터;를 포함하는 자동차용 스티어링칼럼의 틸트업 방지장치이다.The present invention for achieving the above object, the steering wheel facing the driver's head and chest side is installed at one end, the other end is usually provided with a steering column of the structure extending through the dash panel to the lower side of the engine room An automobile, comprising: a displacement amount detecting sensor installed at one side of the steering column and detecting a displacement of the steering column when the steering column is tilted up; A control unit for receiving a signal from the displacement detection sensor and outputting a control signal; Tilt up of a steering column for a vehicle, including an actuator which is operated by a control signal of the controller and provides an external force to the steering column tilted up at the other side of the steering column to return the steering column to its original position. It is a prevention device.

이하, 본 발명의 기술구성을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도3은 본 발명의 구성을 보인 개략도이고, 도4a 및 도4b는 본 발명의 작용 설명도이며, 도5는 본 발명에 따른 장치의 제어 흐름도이다.Figure 3 is a schematic diagram showing the configuration of the present invention, Figures 4a and 4b is an explanatory view of the operation of the present invention, Figure 5 is a control flowchart of the device according to the present invention.

도3 및 도5를 참조하여 보면, 스티어링칼럼(1)의 일단에는 운전자의 머리와 가슴 쪽을 향하는 스티어링휠(4)이 설치되어 있고, 타단은 엔진룸과 차실을 구획 분리하는 대시패널(3)을 관통하여 엔진룸의 하부 측으로 연장되어 있다.3 and 5, one end of the steering column (1) is provided with a steering wheel (4) facing the driver's head and chest, the other end dash panel (3) that separates the engine compartment and the compartment. And extends to the lower side of the engine compartment.

한편, 상기 스티어링칼럼(1)의 일측에는 변위량검출센서(10)가 설치되는데, 상기 변위량검출센서(10)는 종래기술에서 설명한 바와 같이 차량이 정면충돌되어 상기 스티어링칼럼(1)이 틸트업될 때, 그 스티어링칼럼(1)의 이동변위를 검출하여 소정의 출력값을 출력하게 된다.On the other hand, the displacement amount detection sensor 10 is installed on one side of the steering column 1, the displacement amount detection sensor 10, as described in the prior art, the vehicle collides with the front and the steering column 1 is tilted up At this time, the displacement of the steering column 1 is detected and a predetermined output value is output.

또한, 상기 변위량검출센서(10)의 출력값은 제어부(20)로 입력되어, 제어부(20)에서 스티어링칼럼(1)의 틸트업을 판단하게 된다.In addition, the output value of the displacement detection sensor 10 is input to the control unit 20, the control unit 20 determines the tilt up of the steering column (1).

즉, 상기 제어부(20)는 상기 변위량검출센서(10)로부터의 신호를 입력받아 스티어링칼럼(1)의 틸트업을 판단하며, 스티어링칼럼(1)이 틸트업된 상태에서는 후술할 액츄에이터(30)를 동작시켜 스티어링칼럼(1)을 원위치로 틸트다운시킨다.That is, the control unit 20 receives the signal from the displacement detection sensor 10 to determine the tilt up of the steering column 1, the actuator 30 to be described later in the state in which the steering column 1 is tilted up Tilt down the steering column (1) to its original position by operating.

여기서, 상기 제어부(20)는 별도로 마련되어도 무방하지만, 통상적으로 차량에 마련되어 있는 전자제어유닛(ECU)을 사용하여도 된다.The control unit 20 may be provided separately, but an electronic control unit (ECU) provided in a vehicle may be used.

한편, 상기 제어부(20)의 제어신호에 의하여 동작되는 액츄에이터(30)는 상기 스티어링칼럼(1)의 타측에서 틸트업된 스티어링칼럼(1)에 외력을 제공하여 그 스티어링칼럼(1)이 원래의 위치로 복귀되도록 한다.Meanwhile, the actuator 30 operated by the control signal of the control unit 20 provides an external force to the steering column 1 tilted up at the other side of the steering column 1 so that the steering column 1 is original. To return to position.

여기서, 상기 액츄에이터(30)는 유압이나 공압을 이용하여 상기 스티어링칼럼(1)에 외력을 제공할 수도 있고, 솔레노이드와 같은 전자기력에 의하여 스티어링칼럼에 외력을 제공할 수도 있지만, 유압이나 공압을 이용하게 되면 기구적 응답성의 한계로 인하여 틸트업된 스티어링칼럼을 신속하게 틸트다운시킬 수 없는 문제점이 있고, 솔레노이드를 이용하면 상기 시티어링칼럼에 가할 수 있는 힘에 한계가 있으므로 바람직하지 않다.Here, the actuator 30 may provide external force to the steering column 1 using hydraulic pressure or pneumatic pressure, or may provide external force to the steering column by electromagnetic force such as solenoid, but to use hydraulic pressure or pneumatic pressure. If there is a problem that can not tilt down the tilted steering column quickly due to the limitation of mechanical response, it is not preferable to use a solenoid because there is a limit to the force that can be applied to the citying column.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 상기 액츄에이터(30)를 에어백의 작동원리와 비슷하게 제어부(20)의 작동신호에 의하여 내부에 충입된 가스가 폭발할 때 발생하는 폭발력을 이용하여 큰 힘을 신속하게 스티어링칼럼에 제공하고자 한다.Therefore, in the exemplary embodiment of the present invention, the actuator 30 is steered with a large force by using the explosive force generated when the gas charged therein explodes by the operation signal of the control unit 20, similar to the operating principle of the airbag. We want to provide it to the column.

즉, 본 발명의 액츄에이터(30)는 소정의 수용공간을 갖는 몸체(31)와, 상기 몸체(31) 내부에 전기 신호에 의하여 폭발 가능하게 설치되는 인플레이터(32)와, 상기 인플레이터(32)의 폭발에 의하여 몸체(31)의 일단에서 상기 스티어링칼럼(1) 쪽으로 외력을 제공하기 위한 작동로드(33)로 이루어진다.That is, the actuator 30 of the present invention includes a body 31 having a predetermined accommodation space, an inflator 32 installed explosively by an electric signal inside the body 31, and the inflator 32. It consists of an actuating rod 33 for providing an external force toward the steering column 1 at one end of the body 31 by the explosion.

따라서, 상기 제어부(20)가 상기 액츄에이터(30)에 제어신호를 보내면 몸체(31)의 내부에 설치된 인플레이터(32)가 폭발하면서 내부에 충입된 가스가 순 간적으로 팽창되어 상기 작동로드(33)를 밀게되고, 그 가스압력에 의하여 작동로드(33)는 몸체(31)에서 스티어링칼럼(1) 방향으로 외력을 가하여 스티어링칼럼(1)을 밀게된다.Therefore, when the control unit 20 sends a control signal to the actuator 30, the inflator 32 installed inside the body 31 explodes, and the gas filled therein is instantaneously expanded so that the operating rod 33 The pressure of the operation rod 33 is pushed by the gas pressure in the direction of the steering column (1) in the body 31 to push the steering column (1).

그 결과, 상기 스티어링칼럼(1)은 상기 액츄에이터(30)의 작동로드(33)에 의하여 하부 방향으로 밀려서 원래의 위치로 틸트다운된다.As a result, the steering column 1 is pushed downward by the operating rod 33 of the actuator 30 to tilt down to its original position.

이상의 구성을 갖는 본 발명의 작용을 첨부된 도4a 및 도4b를 참조하여 설명한다.The operation of the present invention having the above configuration will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.

도4a에 나타낸 바와 같이, 차량이 정면충돌하게 되면, 스티어링칼럼(1)의 타단에 충격에너지가 전달되어 스티어링휠(4)이 설치된 일단은 상부로 일정량만큼 회전하는 틸트업 상태가 된다.As shown in FIG. 4A, when the vehicle collides in front, impact energy is transmitted to the other end of the steering column 1, and one end in which the steering wheel 4 is installed is in a tilted up state by which a certain amount is rotated upward.

이와 같이 스티어링칼럼(1)이 틸트업되는 순간에 변위량검출센서(10)가 그 스티어링칼럼(1)의 이동변위를 검출하여 제어부(20)에 보내게 되면, 상기 제어부(20)는 그 변위량검출센서(10)의 신호값을 기준으로 스티어링칼럼(1)의 틸트업을 감지하여 상기 액츄에이터(30)에 제어신호를 보내게 된다.As described above, when the displacement detection sensor 10 detects the displacement of the steering column 1 and sends it to the control unit 20 at the moment when the steering column 1 is tilted up, the control unit 20 detects the displacement amount. The tilt signal of the steering column 1 is sensed based on the signal value of the sensor 10 to send a control signal to the actuator 30.

상기 제어부(20)로부터 제어신호를 받은 액츄에이터(30)는 내부에 설치된 인플레이터(32)에 전기적 신호를 보내어 폭발되도록 함으로써 작동로드(33)가 스티어링칼럼(1)을 하부로 밀어 스티어링칼럼(1)이 원래의 위치로 복귀되도록 하여 도4b와 같은 상태가 되도록 한다.The actuator 30 receiving the control signal from the controller 20 sends an electrical signal to the inflator 32 installed therein so that the actuator rod can be exploded, so that the operating rod 33 pushes the steering column 1 downward and the steering column 1. This state is returned to its original position so as to be in the state as shown in Fig. 4B.

이때, 도4a에서 도4b를 거치는 일련의 과정은 매우 빠르게 진행되어 운전자가 스티어링휠(4) 쪽으로 움직이기 전에 동작이 완료된다.At this time, a series of processes from FIG. 4A to FIG. 4B proceed very quickly so that the operation is completed before the driver moves toward the steering wheel 4.

따라서, 도4b와 같이 틸트업되었던 스티어링칼럼(1)이 다시 원래 위치로 틸트다운된 상태에서 스티어링휠(4)에 내장된 에어백(A)은 그 충격정도에 따라 동작된다.Therefore, the airbag A incorporated in the steering wheel 4 is operated according to the degree of impact while the steering column 1 that was tilted up as shown in FIG. 4B is tilted down to its original position.

만약, 전방 충돌에 의한 충격량이 에어백(A)이 전개될 정도로 매우 크다면 도4b와 같이 에어백(A)은 스티어링휠(4)에서 전개되어 스티어링휠(4) 쪽으로 넘어지는 운전자를 보호하게 될 것이다.If the impact amount due to the front collision is so large that the airbag A is deployed, as shown in FIG. 4B, the airbag A will be deployed at the steering wheel 4 to protect the driver from falling toward the steering wheel 4. .

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차용 스티어링칼럼의 틸트업 방지장치에 의하면, 전방 충격력에 의하여 스티어링칼럼이 틸트업되는 순간에 곧바로 다시 스티어링칼럼의 원래 위치로 복귀되도록 함으로써 스티어링휠에 장착된 운전자용 에어백이 정확하게 운전자를 보호할 수 있도록 하고, 운전자가 스티어링휠의 림 부위에 부딪혀 상해를 입는 종래의 문제점이 완전하게 해결되는 특유의 효과가 있다.As described above, according to the tilt-up prevention device of a steering column for a vehicle according to the present invention, the driver is mounted on the steering wheel by returning to the original position of the steering column immediately after the steering column is tilted up by the front impact force. There is a unique effect that the airbag can accurately protect the driver, and the conventional problem that the driver hits the rim of the steering wheel and is injured completely is completely solved.

Claims

At one end, a steering wheel (4) is provided facing the driver's head and chest, and the other end is provided with a steering column (1) having a structure extending through the dash panel (3) to the lower side of the engine room. To

A displacement amount detection sensor 10 installed at one side of the steering column 1 and detecting a displacement of the steering column 1 when the steering column 1 is tilted up;

A control unit 20 which receives a signal from the displacement detection sensor 10 and outputs a control signal;

It is operated by a control signal of the control unit 20, and provides an external force to the steering column (1) tilted up from the other side of the steering column (1) so that the steering column (1) returns to its original position. The steering column (1) at one end of the body 31 by the explosion of the body 31, the inflator 32 is installed to be exploded in the body 31 and the inflator 32 of the body 31 having a size of Actuator (30) consisting of an actuating rod 33 for applying an external force toward the tilt-up device of the steering column for a vehicle comprising a.

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