JP4387591B2 - かじ取り柱のための衝突システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、請求項１のプリアンブルによるかじ取りシャフトを備える原動機付き車両のためのかじ取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原動機付き車両のためのかじ取り装置は、二つの部分が互いの内部に変位するように設計されることが多く、正面衝突の際には、運転者の身体がハンドルに衝撃するとかじ取り装置が撓んで、衝撃エネルギーが吸収されるので、かじ取り装置によって運転者が危険にさらされることはない。周知の装置では通常、ハンドル側のかじ取りシャフトを受容する変位可能なかじ取りシャフト管が、車両シャシーのあらかじめ定められた位置にねじ連結によってしっかりと固定されたハウジング内に配置される。ねじ連結はここでは、衝撃の際にハンドル側のシャフト端部がねじ連結されたハウジングコンソールと共に、締付けられた状態で軸方向にある一定の路程変位し得るように、固定される。衝撃エネルギは、この締付けによって相応に吸収される。衝撃の際のエネルギ吸収が均一に行われるように、長手方向に変位するシャフト部分と車両のシャシーとの間に、さらにエネルギ吸収エレメントが配置された。破砕し得る板金つまみとして形成されるエネルギ吸収エレメントは、例えば特許ＧＢ１，３９０，８８９によって周知となった。
【０００３】
かじ取り柱のための従来の衝突システムの欠点は、一つにはエネルギ吸収力とは基本的に関わりなく突発解除力を広範囲に規定し得ないことであった。また吸収の様態を精確に再現可能なものとして設定できないことであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、現行技術の欠点を取り除くかじ取り柱配置のための衝突システムを提案することである。その課題は特に、突発解除力およびエネルギ吸収を再現可能なように規定することができる、かじ取り柱のための衝突システムを実現することである。さらに、その配置は高い安定性を有し、容易に組立て可能であり、かつ経済的生産が可能でなければならない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題はこの発明によると、請求項１の特徴を備える配置によって解決する。従属項は、その他の有利な実施形態を定義する。
【０００６】
エネルギ吸収のための衝突システムを備える、極めて低コストかつ省スペースのこの発明によるかじ取り柱配置は、それ自体また保持コンソールとしっかりと連結されたガイドボックス内に、かじ取りシャフトが載置されることによって得られるが、車両のシャシーに例えばねじ連結によってしっかりと固定される保持コンソールはその側部に、フランジ状のすべり表面を有する。衝突の際には、かじ取りシャフトがコンソールとともに撓み、例えば数センチメートル変位し得るように、締付けられる。エネルギ吸収エレメントはシャシーに据付連結される一方、エネルギ吸収が生じる箇所では、コンソールを介してかじ取りシャフトと連結される。吸収エレメントは、破砕連結金具を有する板金部材として実現されるのが好ましく、例えば保持ブラケットとしてＵ形状に形成され、コンソールのフランジとシャシーとの間に取付けられる。この実施形態の大きな利点は、この配置のシャシーへの固定が二つの固定手段、好ましくは二つのねじによってのみ可能であることである。これによってこの配置の実施が格段に容易になり、また速やかな組立てが可能となることによって、コスト全体に好影響が出る。ねじの始動トルクはここでは、１５から３５Ｎｍであるのが有利である。極めて簡単なこの配置の実施形態によって、特に独立したコンソールガイドを用いずただ二つの固定ねじだけで全配置が固定可能であることによってまた、簡単な適用例では前述の特別な突発解除エレメントを用いずとも、利用可能である。しかしながらこの場合、突発解除力とエネルギ吸収との間の厳密な区別があまり明確ではなく、その代わりこの配置は特に低コストで実現可能である。この発明によると、この配置の曲げ強さを高めるために、締付け手段の領域にさらに、把持装置の固定をばね弾性領域において可能にする手段が設けられるよう提案される。この配置の曲げ固定によって、コンソール配置が例えば型抜きや曲げによって例えば簡単な板金構造として製造されるものであっても、わずかな変形でより多くの負荷を受けることが可能となる。吸収エレメントを備えるコンソール配置の曲げ固定によってまた、それぞれコンソールの一側面に装着された例えば二つのねじだけで、十分な安定性を備えた簡単な固定が可能となる。
【０００７】
この曲げ固定は、締付け固定の際には曲げ固定を引き起こす間隔エレメントが、例えばすべり表面の間に、締付け固定装置からは距離をおいて設けられることによって、可能となる。そのような隆起部は１０分の２、３ｍｍから２、３ｍｍであり得る。これらの隆起部はシャフト軸方向に、または固定エレメントの側部に設けられ得る。
【０００８】
さらなる好ましい実施形態においては、衝突の際、衝撃によってかじ取りシャフトが変位すると、突発解除力がエネルギ吸収力から切り離されるよう、配置される。
【０００９】
したがって衝突の際には、締付け固定が直ぐに解除されねばならず、そのためには、いわゆる突発解除エレメントが働いて、締付け固定が外れた後の衝撃エネルギは基本的にエネルギ吸収エレメントに与えられる。これによって、規定された変位路程を介したエネルギ吸収が基本的に不明確な締付け力によって影響を受けることはもはやなく、吸収エレメントを備えることによって吸収効果を適切に設定することが可能となる。
【００１０】
突発解除エレメントの実施形態についてはさらに、ハウジングコンソールと固定されたシャシー部分との間に大きな締付け力が生じる締付け固定領域においては、締付けによって互いに押し付けられる表面部分がすべり方向に対してわずかに傾き、したがってある一定のＶ字角度で、わずかな変位路程だけで、Ｖ字表面部分の双方が傾斜角度に依存して互いに離れることによって、本来の締付けがすぐに軽減されるよう配置される。このようにして、衝撃が加わると１０分の２、３ｍｍ変位するだけで締付け固定が解除され、さらなる変位が不明確な締付け力によって規定されることはもはやない。かじ取りシャフト管を固定するハウジングコンソールは、破砕ベルトを介してシャシーと接続される。この破砕ベルトの実施形態が基本的に、エネルギ吸収の程度および経過を規定する。この破砕連結金具の適切な寸法決めによって、エネルギ吸収の様態は運転者を相応に最適保護するよう設計可能である。
【００１１】
さらに好ましい実施形態では、押しあてられるすべり表面領域の両側面に、互いに短い距離を介して支えあう隆起部が配置される。したがって、すべり表面は基本的にこれら隆起部のわずかな接触区域において形成され、変位の際、すなわち突発的に外れる際には、一方の隆起部がわずかな路程、例えば２、３ミリメータ他方の隆起部からすべり落ち、衝突の際には望ましい突発的解除が行われる。この実施形態においては、締付け固定の際は弾性変形によって、必要とあれば互いに向き合う、締付けられた部分がはっきりとぶつかるまで、固定されるので、すべり表面部分を相応に寸法決めすることによって容易に曲げ固定が可能である。
【００１２】
突発解除エレメントのさらなる、極めて簡単で好ましい実施形態では、締付けられる表面部分の少なくとも一部の部分領域に、わずかな路程の変位後、締付け力が解消するよう、前記相対する締付け表面が段階状に形成される。
【００１３】
次に以下において、概略図に示された実施例を参考に、この発明のより詳細な説明がなされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
かじ取りシャフト軸１を備えるかじ取りシャフトがハンドル２と接続され、図１に示されたように、コンソール６にしっかりと、例えば締付けられて連結されるガイドボックス３内に載置される。ガイドボックス３はさらに、高さおよび／または長手方向に調整可能なように配置され得る。コンソール６はさらに、車両のシャシー１８に固定される。シャフト１は衝突に備えて互いに内側に変位可能なように形成され、したがってコンソール６もまた衝突に備えて、例えば５０ｍｍまでの範囲でシャシー１８に対して長手方向に変位可能なように載置されねばならない。コンソール６は好ましくはＵ字に形成され、受容すべきガイドボックス３を少なくとも部分的に取り囲む。ベアリングガイド部分４は例えば、保持装置５によってコンソール６の間に固定される。コンソール６の側部には例えば、長手スリット２０を受容するすべり表面８が両側に配置される。このスリットは走行スリットとして形成され、ボルト、また好ましくは締付けねじ１７のような固定エレメント１３、１６、１７を受容する。
【００１５】
コンソール６は好ましくは、押出し成型によって、または曲げ部材として形成されると極めて低コストで製造可能な板金部材として形成される。これには、コスト上の利点の他にも、例えば溶接構造の場合よりもより高い曲げ強さが得られるという利点がある。
【００１６】
コンソール６は、衝撃を受けるとかじ取りシャフトがガイドボックス３と共に走行スリット内を長手方向に変位するように、締付けねじ１７によってシャシー１８にしっかりと固定される。わずかな変位路程であっても締付けがすぐさま解除されるように、走行スリット２０の端部領域には初期締付け位置に、有利なことに、くさび角度１５で傾斜するくさびシュー１４としてコンソール側の締付け表面２２が形成される。ねじ側の他方のくさび表面２２はすべりシュー１３として、同様にくさび角度１５傾斜して形成される。すべりシュー１３は好ましくは、変位の際には走行路２０内をすべるよう形成される。一方、締付け表面は締付け方向に対してもはや９０°ではないので、わずかな変位路程であっても締付け力の即時解除が可能である。適切なくさび角度は２°から１５°、好ましくは３°から８°である。
【００１７】
コンソール６はシャシー１８に例えば直接ねじ１７によってねじ止めされ、その際、すべりシュー１３の好ましくはねじ頭側には座金２１が配置される。図２ａ、図２ｂにはその配置の横断面が示されるが、その中で好ましい固定方法はシャシー１８におけるシャフト軸１の両側に示される。くさびシュー１４は、例えばそのくさび表面が直接コンソール６内に組み込まれ得る。しかしながら、くさびシューが独立した円盤状部材として製造されコンソール６に固定される場合、より簡単かつ精確な製造が可能である。
【００１８】
エネルギ吸収様態を明確に定めるためにはさらに、好ましくは破砕ベルトと固定連結金具とを備える板金部材として形成されるエネルギ吸収体としての破砕連結金具９が設けられる。板金部材は、Ｕ形状のコンソールの上部領域を取り囲み、かつコンソール６の締付け装置によってシャシー１８に初期位置のまま据付固定される、保持ブラケット７として形成されるのが有利である。破砕連結金具９は有利なことに、保持ブラケット７のＵ形状に形成された上部の平らな板金部材に設けられる。ここで破砕連結金具９は保持ブラケット７の一部として、破砕連結金具９がコンソールに対して、例えば締付けによって、または溶接接合１１によって固定可能なように、コンソール６に対して曲げられる。固定連結金具を有する破砕ベルトは切欠き路程の間にあり、保持ブラケット７の板金の材料の厚さによって、材料の剛性によって、ならびにローラ幅およびそれに対応するローラ半径によって調整される。場合によっては、例えばローラ幅を変化させることによって、路程における吸収力の特性を変化させることができるのが望ましい。
【００１９】
すべり表面１２を備える保持ブラケット７がコンソール６のフランジ状のすべり表面８とシャシー１８との間に締付けられる、全固定配置の構造の前記実施形態はまた、特殊な突発解除エレメント１３，１４，２２，２６，２７，２９を共に使用せずとも、特別な利点を有する。この配置は、好ましくは二つのねじ１７だけでシャシー１８に固定される場合特に、低コスト仕上げで、操作様態も優れており、さらに高い安定性を示しながら、組立てが容易である。
【００２０】
図３ａに示されたように、すべりシュー１３は、コンソール６が変位する際に走行スリット２０内をその一部が旋回せず滑走し得るように、形成される。くさびシュー１４とすべりシュー１３との間のくさび表面２２はここでは、これらが突発解除エレメントとして形成される場合、互いに離れるように移動し、締付けが外れるが、その際の固定力ないしエネルギ吸収は破砕ベルトによって決まる。
【００２１】
保持ブラケット７は有利なことに、固定領域において両側が板金つまみとして形成され、このつまみはシャシー１８と、コンソール６のフランジ状のすべり表面８との間にあり、シャシー１８に対してねじ連結１７によって同様にしっかりと締付けられて据付固定される。したがって衝撃を受けると、コンソール６は最大、走行スリット２０の長さに応じてくさびシュー１４と共に変位し、くさびシュー１４はしたがって固定したすべりシュー１３から離れるが、その際保持ブラケット７は同様に固定したままで、コンソール６の一部に固定された破砕連結金具９は破砕される。すべりシュー１３と保持ブラケット７との間に遊びがないように接合するには、図２ｂからもわかるように、すべりシュー１３が共に導かれるように、フランジ１６を保持ブラケット７内の穿孔に設けるのが有利である。この配置の上面図は図３ｂに示されるが、そこには走行スリット２０が見える。図３ａに示されたように、すべり表面８，１２の間に隆起部２６，２７が設けられると、これらの表面は間隔を保たれ、締付け領域においては共に押し付けられ、その結果これらの部材は弾性曲げ固定される。この曲げ固定によって、この配置の安定性がはるかに高まる。これによって、材料の節減およびより小型化が可能となる。隆起部２６，２７はコンソール６側、または保持ブラケット７側の一方に設けられるか、あるいはまた中間層として設けられ得る。これら隆起部は、締付け装置１７に対しては、ばね状固定が可能なように距離をおかれねばならない。隆起部２６，２７は例えばネップ状に形成され得る。曲げ固定の方法はまた、前記突発解除エレメント２２，２６，２７を用いない配置においても有利に利用可能である。しかしながら、それらの組み合わせによって極めて経済的な実現が可能となる。
【００２２】
締付け表面２２、すなわち傾斜したすべりシュー表面１３およびくさびシュー表面１４が一定の表面処理を施されることによって、突発解除様態の再現性がさらに一層改善され得る。これは例えば、表面に適切な凹凸が付けられ、かつ／または被覆および／または塗擦によって、可能である。
【００２３】
締付けねじの始動トルクは、駆動トルクを１５から３５Ｎｍの範囲内で管理することによって有利に調整される。図４には、突発解除グラフに４５ｍｍの路程について測定された突発解除力の様態が示されるが、その際のねじ連結は２５Ｎｍの駆動トルクで行われた。この図から、突発解除力は９０００Ｎより大きく、約５ｍｍの長めの路程を経てようやく降下するが、４５ｍｍの路程がつきるまで約６０００Ｎの比較的大きく、不安定な残留締付け力効果が残ることがわかる。図５では同じ測定条件下において、図１の配置によるこの発明の様態が示される。ねじ連結は同様に２５Ｎｍの駆動トルクで調整された。突破解除力は６０００Ｎに達し、約１ｍｍの路程を経ると直ちに急勾配で降下し、その後、傾斜表面を有する突発解除エレメントによって４５ｍｍの全路程に亘って均一な２０００Ｎより低い水準に留まる。したがってこの発明の配置においては、短時間で突発解除が行われた後のエネルギ吸収が、明確で再現可能、かつあらかじめ設定可能なように、好ましくは破砕連結金具のような吸収エレメントによって規定され、例えば１２００から５５００Ｎのエネルギ吸収力に設定される。
【００２４】
突発解除エレメントを実現する、極めて適切なさらなる方法では、図６に示されたように、例えばすべり表面８，１２の間に隆起部２６，２７が配置され、すべり表面は初期位置において１０分の２、３ｍｍから約３ｍｍまでのわずかな間隔に保たれる。隆起部２６，２７はすべり表面の両側に基本的に左右対称に配置されるので、隆起部が共に挟まれて重なる箇所にわずかなすべり表面１２が成立し、変位の際、すなわち衝突の際にはそれらすべり表面が互いからすべり落ちて、ｍｍ領域のわずかな間隔で締付け効果を解除し、その結果、エネルギ吸収はエネルギ吸収エレメント７，９，１１によって完全に引き継がれる。そのような隆起部は例えばネップ状に形成され、シャフト軸長手方向においてねじ固定装置１７の両側に配置され得る。しかしながらまた、締付け力、摩擦力、変位路程ないし全配置の寸法の要求に応じてそれぞれ、複数のネップ形状隆起部が横並びに、または前後して、さらには階段状に、あるいはまた傾斜平面上に配置され得る。上述の例では、すべりシュー１３は例えば簡単なシムとして実現される。しかしながらまた、これらのネップ形状の隆起部をすべりシュー１３の領域に設けることも可能である。この突発解除エレメントの配置は、図６に示されたように曲げ固定によって装着され得るように、簡単に寸法決め可能である。
【００２５】
図７には、きわめて有利かつ簡単に実現され得る、突発解除エレメントのさらなる実施例が示される。この実施例では、すべりシュー１３と本来のくさびシュー１４の互いに隣接して締付けられた表面がくさび形状ではなく、階段状に形成される。ここでは、階段状に形成された段の幅が突発解除路程を規定する。この実施例は極めて容易かつ低コストで実現可能である。上述の様々なタイプの突発解除エレメントはまた、互いに組み合わされた形でも使用可能である。この配置もまた、曲げ固定のための間隔エレメント２６，２７と有利に組み合わせ可能である。
【００２６】
かじ取り柱２５は、この発明による曲げ固定された固定配置によって、より大きな力Ｆ_Vを受容することができ、あるいはハンドル２に相応の力が作用した場合の横方向の偏向ｆ₁、ｆ₂はよりわずかである。図１ａには、当該測定車体のためのかじ取り柱配置２５が示される。かじ取り柱２５はここでは二箇所２３，２４でシャシー１８に固定される。
【００２７】
指向性テストで、ハンドル２において６００Ｎの垂直な力Ｆ_Vがシャフトにかかると、現行技術の実施例では、図８に示されたように±２ｍｍの偏向ｆ₁、ｆ₂が測定される。曲げ固定装置を備える、この発明による固定配置では、板金構造であっても、同じ条件下で±２ｍｍより小さい偏向値が容易に達成可能であり、これは今日求められる厳しいスペック指定に応えるものである。図９は、同じ力作用があった場合の、この発明による曲げ固定を備える実施例で、±１．８ｍｍより小さい偏向値を示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるかじ取り柱のための保持配置の側面図である。
【図１ａ】 変形テストのために取付けられた状態で示された、かじ取り柱のための保持配置の側面図である。
【図２ａ】 図１による保持配置の横断面図である。
【図２ｂ】 締付け固定装置の横断面図を示す詳細図である。
【図３ａ】 傾斜した締付け表面を備える、曲げ固定された締付け表面配置の縦断面を示す詳細図である。
【図３ｂ】 図３ａによる締付け配置の詳細を示す上面図である。
【図４】 現行技術による様態を示す、衝突力測定図である。
【図５】 突発解除エレメントを備えた場合の様態を示す、衝突力測定図である。
【図６】 すべり表面間に間隔エレメントとして隆起部を備える、曲げ固定された、さらなる締付け表面配置の縦断面を示す、詳細図である。
【図７】 締付け領域に階段部を備える、さらなる締付け表面配置の縦断面を示す詳細図である。
【図８】 現行技術による変形様態を示す、指向性テスト測定図である。
【図９】 曲げ固定された保持配置を用いた際の様態を示す、指向性テスト測定図である。

Claims (23)

1. コンソール（６）と締付けられて接合されるガイドボックス（３）に導かれるかじ取りシャフトを備える、原動機付き車両のためのかじ取り装置であり、
   コンソール（６）は、衝突の際にシャシー（１８）に対し変位路程（２０）に沿った変位を許容する少なくとも一つのすべり表面（８）をシャフト軸（１）に沿って有し、
   かつコンソール（６）をシャシー（１８）に、変位路程（２０）の初期位置において把持するための締付け手段（１３，１６，１７）が設けられ、
   さらに、締付け手段（１３，１６，１７）の領域にさらなる手段（２６，２７）が、コンソール（６）がこれらおよびシャシー（１８）に対して弾性的に予めテンションをかけられるように設けられる装置であって、
   さらに前記さらなる手段は、コンソール（６）のすべり表面（８）とこれに対向するすべり表面（１２）との間に配置された間隔エレメント（２６，２７）を備え、かつ、前記間隔エレメントは、コンソール（６）が締付け領域において屈曲曲げにより弾性的に予めテンションをかけられるように、変位路程に平行な平面において締付け手段（１３，１６，１７）から距離をおかれている、装置。
2. 締付け手段（７，１７，２１）がねじ連結（１７）を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記締付け手段（７，１７，２１）はかじ取りシャフト軸（１）の両側にねじ連結（１７）をそれぞれ一つずつ有する、請求項１に記載の装置。
4. 前記ねじ連結（１７）は始動トルクが２０から３０Ｎｍである、請求項２または３に記載の装置。
5. 間隔エレメント（２６，２７）が、かじ取りシャフト軸方向（１）においてねじ連結（１７）の両側に、設けられている、請求項２から４のいずれかに記載の装置。
6. 間隔エレメント（２６，２７）が、かじ取りシャフト軸方向（１）において少なくとも一つ長手方向に、かつ／またはかじ取りシャフト軸方向（１）においてねじ連結（１７）を挟む両側のそれぞれに複数、設けられている、請求項５に記載の装置。
7. 間隔エレメント（２６，２７）が隆起部として形成されている、請求項５または６に記載の装置。
8. 初期位置の少なくとも一部領域において、締付け手段（１３，１６，１７）が、締付け表面（２２）を備える突発解除エレメント（１３，１４，２９，３０）を含み、コンソールがかじ取りシャフト軸方向（１９）に変位すると締付け力が軽減される、請求項１から７のいずれかに記載の装置。
9. 前記突発解除エレメント（１３，１４，２９，３０）が、少なくとも二つの段（２９）を備える階段状の締付け表面（２９，２２）を有する、請求項８に記載の装置。
10. すべり表面（８）とシャシー（１８）との間の突発解除エレメント（１３，１４，２９，３０）が、初期位置において対を成して上下に重なる隆起部（２６，２６′，２７，２７′）を有し、変位の際にはコンソール側の隆起部（２６，２７）がシャシー側の隆起部（２６′，２７′）からすべり落ちる、請求項８に記載の装置。
11. 少なくとも２組の隆起の対（２６，２６′，２７，２７′）が設けられ、かつかじ取りシャフト軸方向（１）においては締付け手段（１７）がその間にある、請求項７に記載の装置。
12. 前記隆起部の間の表面（１２）は、傾斜して形成される、請求項１１に記載の装置。
13. コンソール（６）が、シャシー（１８）に対して据付固定されたエネルギ吸収体を介して接続される、請求項１から７、１１および１２のいずれかに記載の装置。
14. 前記コンソール（６）が、シャシー（１８）に対して据付固定された破砕連結金具（９，１０）と接続される、請求項１３に記載の装置。
15. コンソール（６）がガイドボックス（３）を締付け、両側にすべり表面（８）と、シャシー（１８）に締付け固定するための手段（１３，１６，１７）とを有する、請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
16. 前記締付け固定するための手段（１３，１６，１７）はねじ止めである、請求項１５に記載の装置。
17. 前記すべり表面はシャシー（１８）とコンソールすべり表面（６，８）との間にある、請求項１から１６のいずれかに記載の装置。
18. 締付け表面（２２）が円盤状部材として形成されることを特徴とし、上部円盤（１４）はコンソール（６）に固定され、下部円盤（１３）はすべりシュー（１３）として締付け手段によってシャシー（１８）に据付固定される、請求項１から１７のいずれかに記載の装置。
19. コンソール（６）内のすべり表面（８）が、導かれた締付け手段の一部（１６，１７，１３）を受容するための走行スリット（２０）を有することを特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
20. コンソール（６）が板金部材として形成されている、請求項１から１９のいずれかに記載の装置。
21. コンソール（６）が曲げ部材または型抜き部材として形成されている、請求項２０に記載の装置。
22. エネルギ吸収体が保持ブラケット（７）として形成されている、請求項１から２１のいずれかに記載の装置。
23. エネルギ吸収体が直接シャシー（１８）に締付け手段（１７）によって据付固定され、連結しつつ強く押し当てられることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。

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