JPH0134183B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特許請求の範囲第１項の上位概念に
記載の自動車用安全かじ取軸に関する。

かじ取軸は、安全基準に従い、自動車を走行す
る際に発生するかじ取モーメントは出来るだけ損
失なく伝達し、衝突の際には縦方向に変形可能と
するように構成する必要がある。変形の際かじ取
軸により吸収される作用エネルギーは、変形の初
期範囲では可逆にし、ねじ取軸の機能を損じない
ようにする必要がある。縦の変形が大きくなる
と、かじ取軸は破断する必要がある。破断を生じ
る力は、所定の最高値を越えてはならない。その
理由はこの様に形成している場合衝突時に自動車
の運転者が傷害を受けることになるからである。

実用上の安全かじ取軸の構成は主として二つの
原理を基本としている。

先ず第１の原理では、かじ取軸を相互に縦方向
に摺動可能であるが、ねじり方向には相互的補形
を形成する２個の部分から構成されている。衝突
の際、かじ取軸部分には縦方向に働く力が生じ、
両部分を相互に摺動させ、従つて全体としてかじ
取軸が短縮する。所定の長さだけ短くなつた後
は、両部分は相互に分離し、いわば相互の連結が
なくなる。かじ取軸部分は、連結が外れた後入れ
子状に相互に入り込む様に構成される。

この原理の安全かじ取軸は、高価であり又構造
的に複雑である。

第２の原理においては、金属材料の弾性及び塑
性特性を用いる。安全かじ取装置を、少なくとも
衝突した際に短縮する範囲を金属製の格子状又は
波形の管から製造する。格子及び波形管は特に精
度よく製作する必要があるが、その理由は、前述
の安全基準を出来るだけ正確に確保する必要があ
るからである。この種の安全管の製造は、この理
由から非常に困難であり、又高価である。特に格
子状管そのものは非常に重量が重くなり、従つて
かじ取操作時に発生するかじ取力を損失なく伝達
できるようにしている。

本発明は、格子状管として形成した安全確保用
スリーブを備えたかじ取軸を提供し、該かじ取軸
を簡単に製造し、安全基準を簡単でしかも確実に
満足するものとすることを課題とする。

この課題は本発明により特許請求の範囲第１項
の特徴部分の構成により解決する。本発明によれ
ば、かじ取軸又は少なくとも安全確保用スリーブ
として用いて衝突の際短縮する範囲を繊維強化プ
ラスチツクの巻取体とし形成する。安全確保用ス
リーブは周知の方法により巻取軸上に、合成樹脂
を含浸した繊維ストランドを巻付け、硬化し、次
いで巻取軸から取外す。この巻取体を製造するに
は、繊維複合材の有する特性を用い、特に、選択
した巻取り方に対応した巻取体の方向性のある強
度と、所望の特性について巻取方により安全確保
用スリーブを所望の如くできるという特性を利用
したものである。材料に応じて設定した製造方法
との組合せて、前述の基準を正確に満足し、又比
較的軽量であり、更にコスト的に望ましい安全か
じ取軸を製造できる。

個々の繊維ストランドを多数重ねて層として巻
取つた格子状の安全確保用のスリーブの格子状ス
トランドは、安全確保用スリーブの縦軸に対して
指向角度が特に±45゜である。格子状ストランド
の交差点には、＋45゜の配向で延在する格子状スト
ランドの繊維ストランドが、又−45゜の配向で延
在する格子状ストランドの繊維ストランドとが、
交互に上下に層を形成して重なり合つて巻付けら
れ、従つてこの交差点では、個々の格子状ストラ
ンドの盛上りが生じる。

安全かじ取軸の剛性に対する条件は巾広い範囲
で変化できる。即ち、個々の格子状ストランドに
おける繊維ストランドの層の数又は繊維ストラン
ドの巾の選択並びに安全確保用スリーブの縦軸に
対する繊維ストランドの指向乃至配向角度等によ
り剛性乃至強度が決定される。

巻取軸上に巻取られた繊維ストランドの配向は
基本的には自由に選択できるが、ねじり剛性と強
度を最良にし、又出来るだけ縦方向の剛性と強度
とを低くするように選択するとよい。この最良条
件は、±45゜の配向角度にあるが、その理由は交差
点間の個々の格子状ストランドがねじられると、
引張り及び圧縮に、縦方向の力が与えられると曲
げとせん断に作用するからである。ねじり力が与
えられた場合、スリーブは強い剛性を生じ、縦方
向の力が与えられるとその剛性は弱くなる。

所定の角度、最大10゜の角度だけ±45゜の配向角
度を変えると、縦方向の力に対する剛性を更に低
下でき、その際ねじり剛性は本質的に低下しな
い。この理由から場合により、この程度の角度の
変更は意味がある。個々の格子状のストランドの
強度並びに剛性は、縦方向に力がかかるとき、曲
げの力がかかる場合よりも非常に大きい。この縦
方向に所望の破断を生ぜしめる性質は、スリーブ
を開放した網状巻取りの際押し面が＋45゜の配向
と−45゜の配向の格子状ストランド間で強く低下
し、従つて縦に力がかかると交差点で所望の破断
が生じるようにすることにより、更に強化され
る。

個々の格子状のストランドの高さと巾の割合
は、所望の条件、例えば巻取り層の数との組合せ
で相異つた巾の繊維ストランドを選択することに
より変化できる。このようにして、安全確保用ス
リーブの縦剛性を変化でき、その際ねじり剛性乃
至強度には何らの影響を与えることはない。その
理由は、引張り及び圧縮に対する個々の格子状ス
トランドの縦方向の強度がその横断面形のみに応
じていて、即ち巾に対する高さの割合とは無関係
であるからである。

安全確保用スリーブは例えば円形の横断面形を
有し、即ち、個々の繊維ストランドが丸い巻取軸
で巻取られる。スリーブの個々の格子状ストラン
ドは、わずかにわん曲し、従つてねじり力は個々
の格子状ストランドの縦方向のみならず、格子棒
に対する直角成分を有するようになる。ねじり力
が極端に大きいときに、個々の格子状ストランド
が屈曲（坐屈）するようなことをなくすために、
巻取る際ストランドの寸法を対応して決定する。

特に、スリーブが正多角形の横断面形の軸に巻
取られると、スリーブは正多角形の横断面形とな
る。巻取る際、繊維ストランドの交差点が巻取軸
の角に配置され、即ち製造されたスリーブが多角
形の角部に位置するようにする。このようにして
巻取られたスリーブでは、２個の交差点間のスト
ランドが直線の棒となり、この棒は、ねじり力が
作用すると、略々縦軸方向に応力を生じ、ねじり
力がより高くなると、円形横断面形の安全確保用
スリーブのわずかにわん曲した棒よりも坐屈しに
くい。次に図示の実施例により本発明を詳細に説
明する。

第１図に示したかじ取装置の一部は安全かじ取
軸１からなり、その上端はハンドルホイール２に
連結され、その下端は図示していないかじ取装置
に接続されている。かじ取軸は、その中央範囲
に、格子状管として形成した繊維強化プラスチツ
クからなる安全確保用スリーブ３を有している。
かじ取軸の他の部分は従来の構造様式であり、図
示していない手段で安全確保用スリーブ３（以下
スリーブと称す）に同心に接続されている。

第２図には円形の横断面形のスリーブ３₁を示
している。このスリーブは合成樹脂を含浸した繊
維ストランド乃至ロービングを周知の技術によ
り、横断面形が円形の巻取軸上に巻取つて製造さ
れる。スリーブの両端は、繊維で強化したプラス
チツクからなる縁部４を備え、その間に、格子管
の形の開放形網状構造を有している。この格子管
は巻取りモデルに対応している。第４図には、十
字に交差する繊維ストランドからなる格子状模様
の一部の展開図である。それぞれ２個の交差点間
の格子管の構成部分は、格子状ストランド５とし
て表示している。第６Ａ及び６Ｂ図には、それぞ
れの格子状ストランドは、この場合重ね合せた平
らな含浸繊維ストランドの四つの層からなるもの
を示している。安全基準に対応して、スリーブの
縦方向の剛性は、格子状ストランドの横断面形を
変えることにより変化でき、その際スリーブのね
じり剛性は本質的に変化しない。第６Ａ図では、
平らな繊維ストランド６を四つ層状にした格子状
ストランド５を、第６Ｂ図では比較的巾が狭いが
強い繊維ストランド６′を四つの層状にした格子
状ストランド５′を示している。

第４図に示しているように、格子状ストランド
５の半分はスリーブの縦軸７に対して＋45゜の角
度αで配向され、他方もう一方の半分は−45゜の
角度で配向されている。正の角度の配向を有する
格子状ストランドと負の角度の配向を有する格子
状ストランドとの交差点８では安全確保用スリー
ブは次の様に巻かれている。即ち第５Ａ図及び第
５Ｂ図に６₊で表した正の角度の配向の繊維スト
ランドが負の角度の配向の６_-で表した繊維スト
ランドと交互に重ね合わされる様に巻かれてい
る。又交差点において、スリーブ、即ち安全かじ
取軸の剛性は、繊維ストランドの層の数と横断面
形に応じて決定される。第５Ａ図によれば、格子
状ストランドには、それぞれ４個の平らで巾広い
繊維ストランド６を用いていて、又第５Ｂ図では
比較的巾狭い厚みのある繊維ストランド６′を４
つ用いている。第５Ａ図による構成では、比較的
大きな押し面を、第５Ｂ図の構成ではこの図に点
線で表した比較的小さい押し面を有する。

第３図によれば、本発明のスリーブ３₂の第２
実施例を示していて、これ３₂は正多角形、即ち
８角形の横断面形を有している。スリーブは、８
角形の横断面形の巻取軸上で巻取つた繊維ストラ
ンドからなり、格子状ストランド５の交差点は巻
取軸の角に配置されている。スリーブを製造する
と、格子ストランドの交差点８は、多角形スリー
ブの角部に対応する直線上に配置されることにな
る。それぞれ隣接した２個の交差点間の格子状ス
トランドは直線であり、一つの平面にある棒を形
成している。

第４図には通常の運転時に生じる力Ｆを示して
いる。この力Ｆは格子状ストランドの縦方向に作
用する。第３図の実施例においては、この力はほ
ぼ保持されるので、この力は直線状の格子ストラ
ンドの縦軸に負荷する。第２図の実施例において
は、力Ｆは、格子状ストランド５がわずかにわん
曲いているので、このストランドの縦軸に対して
直角な成分をも有する。

第４図に、自動車が衝突した際に格子状ストラ
ンドが変形するのを点線で示している。

本発明による安全かじ取軸は、それぞれ要求さ
れる安全基準に対応して繊維強化プラスチツクの
構造とその繊維の大きさ並びに配向角度を撰択す
ることによりどの様な基準にも適合できる。本発
明によるかじ取軸の装置は、簡単でコスト安くで
き、更にかじ取軸を繊維強化プラスチツクで製造
しているので、軽量にすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるかじ取軸とハンドルを含
むかじ取装置の一部を示し、第２図は、本発明の
かじ取軸の第１実施例を示し、第３図は第２実施
例を示し、第４図はスリーブの展開図であり、第
５Ａ及び第５Ｂ図は第４図の断面線―を示
し、第６Ａ及び第６Ｂ図は第４図の断面線―
を示す。 １……かじ取軸、３₁，３₂……スリーブ、５…
…格子状ストランド、６……繊維ストランド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 衝突した際に所定の力の作用で短縮し、短縮
   する範囲においては格子状の管として形成した安
   全確保用スリーブだけからなる、自動車用安全か
   じ取軸において、安全確保用スリーブ３が繊維強
   化プラスチツク製の巻取り体として形成されてお
   り、その巻取り体は複数の格子状ストランド５を
   有し、それら格子状ストランド５は交差状態に巻
   かれた合成樹脂含浸の繊維ストランド６からな
   り、そして２方向の格子状ストランド５の交差点
   ８の範囲では各方向の繊維ストランド６₊，６_-が
   交互に上下に重なり合つていることを特徴とする
   安全かじ取軸。 ２ 安全確保用スリーブ３の縦軸７に対する格子
   状ストランドの配向角度αがほぼ±45゜であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の安
   全かじ取軸。 ３ 安全確保用スリーブ３₁が円形の横断面形を
   有していることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載の安全かじ取軸。 ４ 安全確保用スリーブ３₂が正多角形の横断面
   形を有し、格子状ストランドの交差点８がそれぞ
   れ安全確保用スリーブの多角形の角に配置されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項から
   第３項のうちの１項に記載の安全かじ取軸。