JPH02186140A - エネルギ吸収用組込み部材 - Google Patents

エネルギ吸収用組込み部材

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JPH02186140A
JPH02186140A JP1294766A JP29476689A JPH02186140A JP H02186140 A JPH02186140 A JP H02186140A JP 1294766 A JP1294766 A JP 1294766A JP 29476689 A JP29476689 A JP 29476689A JP H02186140 A JPH02186140 A JP H02186140A
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JP
Japan
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built
shaped body
wide side
tooth row
metal rod
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JP1294766A
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English (en)
Inventor
Klaus Drefahl
クラウス・ドリファル
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Kolbenschmidt AG
Original Assignee
Kolbenschmidt AG
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Publication date
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    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/04Hand wheels
    • B62D1/11Hand wheels incorporating energy-absorbing arrangements, e.g. by being yieldable or collapsible
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/12Vibration-dampers; Shock-absorbers using plastic deformation of members

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Steering Controls (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は一円周上に共軸的に設けられかつ各端がそれ
ぞれ金属製のフランジを介して相互に堅く結合されると
共に、非弾性的に変形が可能な複数の金属製真直棒状体
から成るエネルギ吸収用組込み部材に関し、特にハンド
ルリムと相対しこのハンドルリムよりも落ち込んだ位置
にあるハンドルハブを備えた自動車の輪形ハンドルに適
用することが可能な組込み部材である。なおこの適用の
場合に上記組込み部材は、変形可能な合成樹脂製の衝撃
板によって運転者側を被われると共に、上記ハンドルハ
ブに結合されることになる。
〔発明の概要〕
ハンドルリムと直交するハンドルハブを備えた自動車の
輪形ハンドルに使用されるエネルギ吸収用の組込み部材
は、一円周上に共軸的に設けられかつ各端がそれぞれ金
属製のフランジを介して堅く結合された変形可能な複数
の金属製棒状体から成る。そして軸圧縮力の下で、より
大きな主慣性モーメントの方向に座屈の可能な上記金属
製棒状体にはエネルギ吸収能を改善するため、上記主慣
性モーメントの軸と直交しかつ上記組込み材の半径方向
と直交する上記金属製棒状体の広幅側面の少なくとも1
つに、その長手方向を横切る直線状歯列が設けられてい
る。
〔従来の技術〕
構造物を強圧で変形させる原理によって自動車の操縦装
置にエネルギを吸収させるべく取付けられる構造物は、
衝突の際、ハンドルに打当る運転者の体に掛る衝撃を吸
収するものでなければならない。すなわち運転音の運動
エネルギは、出来るだけ大きな変位で吸収するべきであ
る。かくして運転者に掛る力は「小さく」なり、運転者
の重い径長は避けられる。
西独公告特許第1912528号には、事故の際衝撃面
として働らく部材が、エネルギを吸収するためハンドル
ハブに取付けられた筒状の組込み部材と協働する自動車
の輪形ハンドルが記載されている。
上記組込み部材は、共通の点から出る複数の帯状体の組
から成る格子状構造を有し、また上記帯状体の組は同じ
勾配でかつ相反する向きに螺旋状に巻かれている。かく
して上記帯状体の組の交差位置は、外周に対称的に配さ
れることになる。
このような組込み部材の場合は、変形量の本質的な部分
が上記帯状体の組と交差位置とで消失する。何故ならこ
れらの帯状体の組や交差位置は、圧1ii荷重下で相互
に積重なって横わり、その結果、上記変形量を軽減する
からである。
次に西独公開公報第2623521号に記載された筒状
のエネルギ吸収用組込み部材も組i的に配された沢山の
切れ目を有することで上述例と同様な欠点を有する。な
おその際、変形時に働らく壁部の切片は、はぼ同一の大
きさであることが望まれている。
さらにエネルギ吸収用組込み部材は、西独公開公報第2
614041号にも記載されている。この組込み部材の
場合には、相互に円形に並ぶように配された例えば棒、
支柱、柱等のごとき支持要素で組込み部材が形成される
と共に、この組込み部材は弾性的、又は塑性的に変形が
可能な金属体から成っている。そして操縦ハンドルに圧
縮荷重が掛ると、外方に座屈するように設計された上記
支持要素に外方への座屈が発生するものである。
ところでこの種の上記組込み部材の欠点は、部分的な非
常に高い圧縮力の集中に基いた変形を生じるために、エ
ネルギの吸収が余りにも少ないということである。そし
てこの欠点は、筒状形をした前述のエネルギ吸収用組込
み部材の全てについて一般的に言えることである。
〔発明が解決しようとする課題〕
したがってこの発明の課題は、上記組込み部材を変形さ
せる力が、衝突時にはじめは比例的に急上昇し、それか
ら変形の長期間に亘って一定に保持されるようにして働
らくエネルギ吸収用組込み部材を提供することにある。
かくして負荷−変形量特性曲線は、その曲線の下方が台
形を作ることになる。またこの台形によって理想的なエ
ネルギ吸収能を持つ組込み部材が特性づけられることに
なる。
〔課題を解決するための手段〕
かくして上記課題は、組込み部材を次のごとく構成する
ことによって解決される。すなわち角柱状をした上記金
属製棒状体の断面寸法はその長さに較べて小とすると共
に、この棒状体は軸圧縮力の下で、より大きな主慣性モ
ーメントの方向に座屈可能であるようにし、上記主慣性
モーメントの軸と直交しかつ上記組込み部材の半径方向
と直交する上記棒状体の広幅側面の少なくとも1つにそ
の長手方向を横切る直線状歯列を設けるようにすること
である。
このように構成した組込み部材は、静的並びに動的圧縮
荷重の下で理想的なエネルギ吸収能を備える。何故なら
負荷−変形量の関係を示す特性曲線が、上記両荷重の場
合にほぼ台形形状を示すからである。
ところで上記組込み部材が軸方向圧縮荷重を受けると、
組込み部材を構成する個々の金属製棒状体の座屈は小さ
な正弦曲線のたわみをその座屈長さの範囲内に生じる。
またその際、負荷である上記圧縮荷重は、当初には比例
的に急上昇し、それから変形の長期間に亘って一定に保
持される。何故なら上記直線状歯列の歯が、先ず座屈の
最大位置で、次にその位置の両側で相互に次々と支え合
うようになるからである。
金属製棒状体のそれぞれにかつそのより大きな主慣性モ
ーメントの方向に生じるこの棒状体の座屈は、所定の座
屈方向と向き合う広幅側面、とり分けその座屈長さの範
囲に、上記直線状歯列がこの発明の特徴に従って設けら
れることによって規定される。
若し金属製棒状体の上記直線状歯列が所定の座屈方向と
向き合う広幅側面にかつその座屈長さの範囲に設けられ
、さらに所望の座屈方向に向く広幅側面にかつフランジ
に固定される固定部分と、座屈の反曲点との間の範囲に
設けられるなら、非常に良好なエネルギ吸収能が得られ
る。
一般に金属製棒状体の上記直線状歯列は上記広幅側面上
の幅全体にわたって設けられる。
2つの主慣性モーメントの軸を含む面に平行な狭幅側面
から延びる直線状歯列を設けて、上記金属製棒状体を変
形させる負荷の増加に対応させるようにすることができ
る。なお上記直線状歯列は、それぞれ広幅側面の50%
以下、好ましくは20〜40%の範囲に収める。
この発明の好ましい実施態様では、金属製棒状体に一体
結合された歯がこの棒状体の狭幅側面の片方又は両方に
櫛歯状に設けられ、直線状歯列の形態で上記広幅側面上
に折曲げられている。
上記実施態様の変形例としては、直線状歯列を形成する
ため櫛歯状に配列された上記歯が、金属型棒状体の広幅
側面と直交するようにすることもできる。
さらに直線状歯列の上記歯は、インボリュート形状、サ
イクロイド形状又は垂直歯面あるいは傾斜歯面を備えた
U字形状であることができる。
〔実施例〕
以下にこの発明を自動車の輪形ハンドルに適用した実施
例につき、第1図〜第11図を参照しながら説明する。
第1図および第2図に示す組込み部材lは、非弾性的に
変形が可能でかつ一円周上に共軸的に設けられた複数の
金属製棒状体2から成る。またこの金属製棒状体2は5
t37鋼で作られると共に、これら棒状体2の各端は、
それぞれ鋼製フランジ3.4を介して相互に堅く結合さ
れている。さらにハンドルリム5に結合されたハンドル
のスポーク6は、運転者側のフランジ3に固定されてい
る。
また操縦軸7に嵌入されたハンドルハブ8は、操縦軸側
のフランジ4に固定されている。
次に第3図に示すごとく、金属製棒状体9の主慣性モー
メント軸と直交して延びる2つの広幅側面は、フランジ
3および4に結合されるべき上下の固定部分10の間の
領域に矩形状の歯を持つ直線状歯列11を備えている(
第4図も参照)。なお第5図には、上記金属製棒状体9
が圧縮荷重を受けて座屈した状態を示す。
次に第6図および第7図に示す第1の変形例の金属製棒
状体12には、座屈方向と向き合う広幅側面の座屈長さ
13の範囲に、矩形状の歯を持った直線状歯列14を有
する。また金属製棒状体12は、フランジ3および4に
結合されるべき固定部分15と座屈の反曲点16との間
のかつ座屈方向に向く広幅側面の領域に矩形状の歯を持
った直線状歯列14を有する。なお第8図は、金属製棒
状体12が圧縮荷重を受けて座屈した状態を示す。
次に第9図に示す第2の変形例において直線状歯列は、
金属製棒状体17の両方の狭幅側面に櫛歯状に設けられ
て、各歯18が広幅側面上に折曲げられている。
また第10図に示す第3の変形例の金属製棒状体19の
場合には、上記狭幅側面に櫛歯状に設けられた直線状歯
列の歯20が、上記広幅側面と90°の角度をなしてい
る。
次に第11図は、負荷と変形量との関係を示す負荷−変
形量特性曲線である。なお図中の1点鎖線は理想状態の
変形挙動を示すものであり、また図中の実線は、この発
明を適用したエネルギ吸収用組込み部材の変形挙動を示
すものである。図によれば、本発明を適用した組込み部
材1のエネルギ吸収能が、その理想的な状態から余り外
れていないことがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第11図は、この発明を自動車の輪形ハンドル
に適用した実施例を示すもので、第1図はエネルギ吸収
用組込み部材が装着されたハンドルの操縦軸に平行な縦
断面図、第2図は変形発生後の上記組込み部材の側面図
、第3図はより大きな主慣性モーメントの軸方向から見
た金属製棒状体の正面図、第4図は上記主慣性モーメン
トの軸と直交する方向から見た金属製棒状体の側面図、
第5図は圧縮荷重により座屈した上記金属製棒状体の側
面図、第6図はより大きな主慣性モーメントの軸方向か
ら見た金属製棒状体の第1の変形例の正面図、第7図は
上記主慣性モーメントの軸に直交する方向から見た金属
製棒状体の上記第1の変形例の側面図、第8図は圧縮荷
重により座屈した金属製棒状体の上記第1の変形例の側
面図、第9図はその狭幅側面に直線状歯列を設けた金属
製棒状体の第2の変形例の部分斜視図、第1θ図はその
狭幅側面に直線状歯列を設けた金属製棒状体の第3の変
形例の部分斜視図、第11図は組込み部材に働ら(負荷
とその変形量の関係を示す特性曲線である。 なお図面に用いられた符号において、 1 ・・−・・・・・・−・−−−−−一・−・・−・
組込み部材2.9,12.17.19 −−・−金属製
棒状体3.4・・・・−・・・・・・・−・−・−・・
・−・・・フランジ5−・・−一−−−−・−・・−−
−−−−・・・−・ハンドルリム8−・・・・−−一−
・・・・−・−・・・・・−10,15・・−・−一−
−−−・−・・・−11,14,18,20−−−−・
・−13−・−・・−−一一一−・・−・・−・・・−
・−・16 ・−・−・−−−−・−・・−・・・−・
・である。 代 ハンドルハブ 固定部分 直線状歯列 座屈長さ 反曲点 理 人 土 一2′ 固定e寸 剖 Fig、9 金属製オシ4プユイAき 含為製棒状体

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一円周上に共軸的に設けられかつ各端がそれぞれ金
    属製のフランジを介して相互に堅く結合されると共に、
    非弾性的に変形が可能な複数の金属製真直棒状体から成
    るエネルギ吸収用組込み部材であって、 ハンドルリムと相対しこのハンドルリムよりも落ち込ん
    だ位置にあるハンドルハブを備えた自動車の輪形ハンド
    ルに特に適用可能であり、その際上記組込み部材が変形
    可能な合成樹脂製の衝撃板によって運転者側で被われる
    と共に、上記ハンドルハブと結合されるように構成され
    るエネルギ吸収用組込み部材において、 角柱状をした上記金属製棒状体2、9、12、17又は
    19の断面寸法はその長さに較べて小でありかつこの棒
    状体は軸圧縮力下でより大きな主慣性モーメントの方向
    に座屈可能であると共に、上記主慣性モーメントの軸と
    直交しかつ上記組込み部材1の半径方向と直交するその
    広幅側面の少なくとも1つにその長手方向を横切る直線
    状歯列11、14、18又は20が設けられているエネ
    ルギ吸収用組込み部材。 2、金属製棒状体12、17又は19の上記直線状歯列
    14、18又は20は所望の座屈方向と向き合う上記広
    幅側面に設けられている請求項1記載の組込み部材。 3、金属製棒状体12の上記直線状歯列14は上記広幅
    側面における座屈長さ13の範囲内に設けられている請
    求項1又は2記載の組込み部材。 4、金属製棒状体12の上記直線状歯列14はこの棒状
    体の固定部分15と座屈反曲点16との間でかつ所望の
    座屈方向に向く上記広幅側面に設けられている請求項2
    又は3記載の組込み部材。 5、金属製棒状体9又は12の上記直線状歯列11又は
    14は上記広幅側面上の幅全体にわたって設けられてい
    る請求項1、2、3又は4記載の組込み部材。 6、2つの主慣性モーメントの軸を含む面に平行な上記
    金属製棒状体17の狭幅側面から延びる上記直線状歯列
    18は上記広幅側面の幅の50%以下、好ましくは20
    %から40%の間にあることを特徴とする請求項1、2
    、3又は4記載の組込み部材。 7、上記金属製棒状体17の狭幅な一側面又は両側面と
    一体に形成されかつ櫛歯状に設けられると共に、上記広
    幅側面上に折曲げられた直線状歯列18を有する請求項
    1、2、3、4、5又は6記載の組込み部材。 8、上記金属製棒状体19の狭幅な一側面又は両側面と
    一体に形成されかつ櫛歯状に設けられると共に、上記広
    幅側面と直交して延びる直線状歯列20を有する請求項
    1、2、3、4、5又は6記載の組込み部材。 9、金属製棒状体の上記直線状歯列の歯形はインボリュ
    ート形状、サイクロイド形状、円弧形状又は垂直あるい
    は傾斜した歯面を持つU字形状であることを特徴とする
    請求項1、2、3、4、5、6、7又は8記載の組込み
    部材。
JP1294766A 1988-11-15 1989-11-13 エネルギ吸収用組込み部材 Pending JPH02186140A (ja)

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