JPH042465B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は自動車などに用いられる乗物用衝撃吸
収ハンドルに関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

自動車の操向用ハンドルは乗員の前方に位置し
ており、正面衝突時などにおいて乗員がハンドル
に激突することがある。第１６図に一例を示した
ように一般にハンドル１の中央部にはホーン用の
スイツチ２が内蔵されており、その運転者側には
センターパツト３が配置されている。４はステア
リングシヤフトである。上記センターパツド３は
衝突時の衝撃をある程度緩衝できるが、厚さが不
足しているために緩衝材としてはまた、特公昭49
−10453号公報に見られるように、鼓形のエネル
ギー吸収体をステアリングホイルに組込んだもの
も提案されている。しかしこの先行技術のエネル
ギー吸収性能は、主に１つのエネルギー吸収体の
荷重特性に依存するので、最良のエネルギー吸収
性能を発揮させるように設計することは容易でな
い。しかもこの先行技術のエネルギー吸収体は、
衝突時にその軸線方向中間部が内方に向かつて座
屈するので、仮にこのエネルギー吸収体の内側に
第２のエネルギー吸収体を収容しても、衝突時に
外側のエネルギー吸収体が座屈することによつて
内側のエネルギー吸収体と干渉し合うようにな
り、所望のエネルギー吸収性能が得られなくな
る。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に基づきなされたものでその
目的とするところは、ハンドルと乗員との衝突を
充分に緩衝することのできるような乗物用衝撃吸
収ハンドルを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の要旨とするところは、ステアリングシ
ヤフト側に固定されるシヤフト側の部材と、この
シヤフト側と部材から離れた位置に配される運転
者側の部材と、上記シヤフト側の部材と運転者側
の部材との間の周部に設けられかつ上記ステアリ
ングシヤフト方向に加わる荷重に対して塑性変形
可能な金属製の変形フレームと、上記変形フレー
ムの内側に配されかつ圧縮力を受けることにより
塑性変形ないし弾性変形を伴つてエネルギーを吸
収する高分子材料を主体とする非金属エネルギー
吸収材とを具備し、上記非金属エネルギー吸収材
は衝突時に荷重の大きさに応じて変形が進行する
第１の荷重特性をもち、また上記金属製変形フレ
ームは、ステアリングシヤフト側に位置する端部
に設けられた彎曲部と、ステアリングシヤフトの
軸線に沿う未変形部とを有し、上記彎曲部は、衝
突時において上記非金属エネルギー吸収材と干渉
しないようにステアリングシヤフトの軸線と平行
な方向に突き出るＵ字形に予め曲げられていると
ともに、上記第１の荷重特性とは異なる第２の荷
重特性をもち、これら第１の荷重特性と第２の荷
重特定との組合わせによるエネルギー吸収系を構
成していることを特徴とする。なお上記運転者側
の部材は上記変形フレームと一体に成形してあつ
てもよい。

上記構成によれば、衝突の際にセンターパツド
が前方に押されると上記変形フレームの彎曲部が
塑性変形して衝撃を吸収するとともに、この変形
フレームの内側に配されているエネルギー吸収材
が圧縮されてエネルギーを吸収し、乗員の衝突を
効果的に緩衝することができる。上記彎曲部はス
テアリングシヤフトの軸線と平行な方向に突き出
るようなＵ字形に予め曲げられており、衝突時に
はこの彎曲部が非金属エネルギー吸収材と干渉し
ない方向に変形が進むことが助長される。すなわ
ち変形フレームが外側に膨らんだり内側に座屈す
るといつた変形挙動が抑制され、非金属エネルギ
ー吸収材が金属製変形フレームによつて損傷を受
けるといつた不具合も回避される。このため上記
変形フレームとエネルギー吸収材がそれぞれ所定
のエネルギー吸収特性を発揮でき、これら両部材
の併用によるエネルギー吸収特性も所定のものが
得られる。また変形フレームで囲まれる内側部分
にエネルギー吸収材を配しているからこれらを設
置するに必要なスペースが少なくて済む。しかも
変形フレームに連結されるかまたは変形フレーム
と一体に成形されている上記運転者側の部材によ
つて、例えばセンターパツドやホーンスイツチ等
を支持させるような構造にすることもできる。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の一実施例につき第１図を参照し
て説明する。第１図において図中１０はステアリ
ングシヤフトを示している。このステアリングシ
ヤフト１０の先端部１０ａにはボス１１が固定さ
れ、このボス１１にベースフレームを構成するシ
ヤフト側の部材１２が一体的に固着されている。
ボス１１は、図示しないリング部の中心に位置し
ており、セレーシヨン１３によつて回り止めがな
されている。１４は固定用のナツトである。

また上記シヤフト側の部材１２に離間対向し
て、円板状をなす運転者側の部材１５が配されて
いる。この部材１５にはホーンスイツチの一方の
接点１６ａが設けられている。更に上記部材１５
の運転者側にパツドフレーム２０が配され、この
パツドフレーム２０に、比較的柔軟な素材からな
るセンターパツド２１が取付けられている。１６
ｂはホーンスイツチの他方の接点である。上記パ
ツドフレーム２０は支持機構２２によつて、上記
部材１５に対し接離する方向に移動可能に支持さ
れ、接点１６ａ，１６ｂをオン・オフできるよう
になつている。２３はリターンスプリングであ
る。

そしてシヤフト側の部材１２と運転者側の部材
１５との間に形成される空間部の周部に、変形フ
レーム２５…が設けられ、シヤフト側の部材１２
と運転者側の部材１５を互いに連結している。但
し変形フレーム２５…と上記部材１５とは一体に
形成してあつてもよい。これら変形フレーム２５
…は、上記両部材１２，１５と同様に鉄系金属、
あるいはアルミニユーム合金などの金属材からな
り、両部材１２，１５の周方向に複数箇所配置し
ている。また各変形フレーム２５の一端側すなわ
ちステアリングシヤフト１０側に位置する端部に
は、ステアリングシヤフト１０の軸線Ｃ方向に加
わる荷重を受けたときに塑性変形できるようにＵ
字形状に予め曲げた彎曲部２６を設けている。こ
の彎曲部２６はステアリングシヤフト１０の軸線
Ｃと平行な方向に突き出るようなＵ字形に曲げら
れている。

更に、変形フレーム２５の端部側にはＬ字状に
折曲げた取付け部２７を設け、リベツト止め、あ
るいは溶接等により上記部材１５に固定するよう
になつている。また彎曲部２６と取付け部２７と
の間は、ほぼ直線状の未変形部２８としている。
第１図に示されるように、未変形部２８は、ステ
アリングシヤフト１０の軸線Ｃに沿つている。

上記変形フレーム２５の具体的形状としては
種々のものを採用できる。例えば第２図に示され
るように板幅Ｗを全長にわたつて同じにしたも
の、あるいは第３図のように彎曲部２６側の板幅
がテーパ状に漸減するようにしたもの、あるいは
第４図のように彎曲部２６側の板幅がテーパ状に
漸減するとともに、未変形部２８を板幅方向に多
少彎曲させた形状のものなどがある。第３図およ
び第４図の変形フレーム２５のようにテーパ状し
たものであれば、圧縮荷重を受けたとき彎曲部２
６側の幅の狭い箇所から塑性変形が順次進行する
ようにできる。２９は取付け孔を示す。また、第
５図ないし第７図に示ように孔２５ａを開設した
ものであつてもよい。こうすれば、フレームの剛
性を上げるため例えば板厚を増加させるなどした
場合において衝撃吸収能力を高めることができ
る。

そして上記変形フレーム２５…によつて囲まれ
る空間部の内側に、エネルギー吸収材３０が収容
されている。このエネルギー吸収材３０は、例え
ばゴムや軟質ウレタンのように弾性変形の比較的
大きい高分子材料、あるいはウレタン、ポリエチ
レン、ポリスチレンの硬質または半硬質の発泡体
のように塑性変形の比較的大きい高分子材料、あ
るいはFRP（繊維強化合成樹脂）のような複合材
を使用する。エネルギー吸収材３０の形状は円
柱、円錐台、角錐台およびこれらの組合わせが可
能であり、中空、中実のいずれでもよい。エネル
ギー吸収材３０は変形フレーム２５…で囲まれる
空間の内側に配されるから、これらを設置するに
必要なスペースが比較的少なくてすむものであ
る。

第９図はエネルギー吸収材３０の一例として、
FRPを用いたものを示している。このFRP製エ
ネルギー吸収材３０は、強化繊維を周知のマトリ
ツクス樹脂で固めたものであり、その強化繊維３
１…は圧縮方向ｏ−ｏに対し交叉する方向に配向
している。本発明者らの研究によると、これら強
化繊維３１…を圧縮方向ｏ−ｏに対し45°以上に
配向した場合にエネルギー吸収材として良好な結
果が得られている。すなわち第１０図において、
圧縮方向と直交する方向の線分ｘ−ｘに対し、−
45°≦θ≦＋45°の範囲に強化繊維を配向すること
によつてFRP材が大きな変形を伴つて圧壊され、
大きなエネルギー吸収効果が得られる。θが45°
を超えて圧縮方向ｏ−ｏに近付くと、荷重ばかり
高くなり大きな変形を得ることが難しくなる。上
記のようにエネルギー吸収材３０がFRP製の場
合は中空のものが望ましい。

以上の如く構成された衝撃吸収ハンドルは、第
８図に示されるように衝突によりステアリングシ
ヤフト方向に荷重が加わりセンターパツド２１が
Ｐ方向に押されると、荷重の加わる方向に変形フ
レームの彎曲部２６の塑性変形が進行すると同時
に、エネルギー吸収材３０が強く圧縮され、変形
を伴つてエネルギーを吸収し、これらの相互作用
により衝突の際のエネルギーを効果的に吸収でき
る。また同時にセンターパツド２１およびパツド
フレーム２０なども変形してエネルギーの一部を
吸収する。このように乗員をハンドルとの衝突か
ら保護する上で至つて有効である。なお第１１図
に合成樹脂製エネルギー吸収材の荷重特性すなわ
ち第１の荷重特性の一例を、また第１２図に金属
製変形フレームの荷重特性すなわち第２の荷重特
性の一例を概略的に示している。これら２つの部
材の併用による荷重特性は第１３図のようにな
る。以上の図から分るように、双方の部材の荷重
のピーク値がずれているため、衝撃（減速度）を
低レベルに押えることができ、効率の良いエネル
ギー吸収特性が得られるものである。なお、人間
の頭部を模した重錘の各種高さからの落下試験で
は、従来品の半分以下の加速度（減速度）が得ら
れた。

第１４図は本発明の別の実施例を示している。
この場合、エネルギー吸収材３０をパツド２１お
よびパツドフレーム２０側に固定している。その
他の基本的構成と作用効果は前記実施例と同様で
あるから対応する部位に共通の符号を付して説明
は省略する。なお、部材１５は変形フレーム２５
の一部をフランジ状に一体に形成したものであつ
てもよい。また、第１５図に示すようにシヤフト
側の部材１２の立上り部の外壁に変形フレーム２
５をスポツト溶接２５ｂ…などにより固定しても
よい。

なお、上記各実施例ではエネルギー吸収用の変
形フレーム２５によつてパツドフレーム等を支持
する構造を採用しているので、エネルギー吸収特
性を考慮して変形フレム２５の強度をあまり低く
するとフレーム剛性が不足して撓みが生じたり、
振動系を構成して各種の振動を生じる原因となる
ことも考えられる。そこでその対策として、変形
フレーム２５の内面に密着させて硬質あるいは半
硬質の合成樹脂を、変形フレーム２５の全長にわ
たつて、あるいは彎曲部２６の内面側にのみ設け
るとよい。こうすることによつて変形フレーム２
５を補強でき、上述したような撓みあるいは振動
の発生を防止でき、しかも衝突時に変形フレーム
２５の変形を損なうこともない。なお振動面から
考えると上記合成樹脂を粘弾性の接着剤で変形フ
レーム２５に固定するのが望ましい。

〔発明の効果〕

前述したように本発明によれば、変形フレーム
とエネルギー吸収材などによつて大きなエネルギ
ー吸収が可能となり、乗員の保護が従来のものよ
りも向上する。しかも本発明は、互いに荷重特性
の異なる金属製変形フレームと非金属エネルギー
吸収材の荷重特性を組合わせることによつて、最
良のエネルギー吸収性能を発揮させることができ
るとともに、衝突時に金属製変形フレームが変形
しても、この変形フレームは、その内側に位置す
る非金属エネルギー吸収材と干渉し合うことがな
いから、所望のエネルギー吸収効果を発揮でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すハンドルの一
部の断面図、第２図ないし第７図はそれぞれ変形
フレームの異なる態様を示す斜視図、第８図は衝
突時の状態を示す断面図、第９図はエネルギー吸
収材の一例を示す斜視図、第１０図は同エネルギ
ー吸収材の強化繊維の方向を示す概略図である。
第１１図はエネルギー吸収材の荷重特性を示す
図、第１２図は変形フレームの荷重特性を示す
図、第１３図はエネルギー吸収材と変形フレーム
を併用した荷重特性を示す図、第１４図は本発明
の別の実施例を示す断面図、第１５図は変形フレ
ームの固定部の別の態様を示す側面図、第１６図
は従来のハンドルの一例を示す断面図である。 １０……ステアリングシヤフト、１２……シヤ
フト側の部材、１５……運転者側のフレーム部、
２１……センターパツド、２５……変形フレー
ム、２６……彎曲部、３０……エネルギー吸収
材、３１……強化繊維。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ステアリングシヤフト１０側に固定されるシ
   ヤフト側の部材１２と、このシヤフト側の部材１
   ２から離れた位置に配される運転者側の部材１５
   と、上記シヤフト側の部材１２と運転者側の部材
   １５との間の周部に設けられかつ衝突時に上記ス
   テアリングシヤフト１０の軸線Ｃ方向に加わる荷
   重によつて塑性変形する金属製の変形フレーム２
   ５と、上記変形フレーム２５の内側に配されかつ
   衝突時に圧縮力を受けることにより塑性変形ない
   し弾性変形を伴つてエネルギーを吸収する高分子
   材を主体とする非金属エネルギー吸収材３０とを
   具備し、 上記非金属エネルギー吸収材３０は衝突時に荷
   重の大きさに応じて変形が進行する第１の荷重特
   性をもち、 また上記金属製変形フレーム２５は、ステアリ
   ングシヤフト１０側に位置する端部に設けられた
   彎曲部２６と、ステアリングシヤフト１０の軸線
   Ｃに沿う未変形部２８とを有し、上記彎曲部２６
   は、衝突時において上記非金属エネルギー吸収材
   ３０と干渉しないようにステアリングシヤフト１
   ０の軸線Ｃと平行な方向に突き出るＵ字形に予め
   曲げられているとともに、上記第１の荷重特性と
   は異なる第２の荷重特性をもち、 これら第１の荷重特性と第２の荷重特定との組
   合わせによるエネルギー吸収系を構成しているこ
   とを特徴とする乗物用衝撃吸収ハンドル。 ２ 上記非金属エネルギー吸収材にウレタンが用
   いられている特許請求の範囲第１項記載の乗物用
   衝撃吸収ハンドル。