JPH03209008A - ロッド - Google Patents

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） 本発明は特別の慣性モーメン１１−有するロッドに関し
，且つ特に座屈に対する能力を強化する所定の慣性モー
メントヲ少なくとも局部的に備えたロッドに関し，且つ
そのようなロッドを特に自動車両のかじ取柱で使用する
ことに関する。

（従来の技術） 知られるように，ロッドがその軸線方向に圧縮力金受け
ると、圧縮力が一定の閾値を越えた時に負荷によって撓
むことがらシ，換言すれはロッドは座屈現象の作用を受
ける。そのようなロッドは同質であシ且ク一定の横断面
を有し、それがとろうとする形状は正弦波曲線である。

通常、この座屈現象を防止する試みがなされているが，
それに反して、ロッドを強化することが望まれる場合が
ある。

例えば，座屈に対して強化された能力を有するロッドが
相当な産業的利益を有する１つの例は自動車両のかじ取
柱のロッドであ９，自動車両がかなシの軸線方向成分を
有する比較的激しい衝撃の作用を受けた時に安全運転状
態を改善する。そのような状況では，一万で，車両の前
部隔室の変形、及び機関歯車箱ユニットの後方への変位
がかじ取柱，軸及びハンドルへ伝達される傾向があり，
それらが搭乗者室中へ押入って運転者の方へ移動するこ
とがあシ，他方で，運転者は運転者をハンドルの方へ投
げ出す戻シ衝撃を経験する。もし特別の予防措置がとら
れていなければ，運転者が安全ベルトで座席にベルト締
めされている時でさえ，運転者はかじ取柱が搭乗者室中
へ貫入して運転者の胸部及び／又は腹部を打つ結果とし
て重大な傷又は挫傷を受けることがあり得る。この理由
で，当局は規則を規定し且つ技術的基準を公布している
。

運転者をこの種類の危険から保護するために，通常は数
箇所で自在継手によって結合された軸が特別の安全装置
を装備し，該安全装置が特定され且つ所定の正面の衝撃
によるかじ取柱の後方への変位の許容し得る移動量を最
大値まで制限するように設計されて釦シ，且つ／又はか
じ取柱がエネルギ乙吸収装置を装備しているかじ取柱が
既に提案されている。

種々の形式の安全装置が既に提案されている。

これら装置の全ての原理はかじ取柱の初期長さが軸線方
向力が所定の閾値を越える衝撃の場合に減少されるよう
に作用することである。これらの装置は例えば不可逆性
の機械的変形を利用し，又は代替的にジャッキ又はコイ
ルばねのような入れ子式要素，又は分離可能な継手を用
いて得られる形式の抵抗性のある滑シ運動全利用する。

そのような安全装置の本質的な作用ばかじ取柱の軸と引
棒との間に挿入されたかじ取箱の変位のハンドルへの伝
達を防止すること，及び可能な場合にはエネルギ乙を吸
収し且つそうすることで衝撃の総合的吸収に寄与するこ
とである。

従来技術のこれらの種々の形式の解決策は，例えば米国
特許第２，１　１　４，６　６　３号，同第３，　３　
７　３，９６５号，同第３，　３　９　６，　５　９　
９号、同第３，　４　６　８，１８２号，同第３，７７
１，３７９号及び同第３，　８　０　３，　９　５　８
号並びにフランス特許第２，　０　９　５，６７４号で
例示されている。

摩擦級触及び／又は変形を利用する形式の装置では，一
定の閾値が超越されることが必要であク、それより上で
装置が動作する。この閾値は例えば最初に剪断によって
破断されねばならないビンによって決定され．その後よ
シ小さい力が残りの移動のために加えられることを必要
とする。そのような解決策はしばしば比較的多数の構或
部品を利用し，その若干は仕様簀で規定されない温度ピ
ーク又はトルクに特に敏感な合或材料から全部又は一部
作られる。これはそのような装置の作用が再生され得る
ことを保証するために多数のパラメータが制御されねば
ならないことを意味する。多数の脆い構成部品の使用が
製作及び取付コストにかなシの負担をかけることを理解
することは容易である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は高いトルクの伝達及びかなシの長手方向
変形の両方を可能とするように特別の形状を有する好ま
しくは単体構造のロッドを，及びそのようなロッド全特
に自動車両のかじ取柱に利用することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明によるロッドは，それが軸線方向圧縮力の作用を
受けている時にこの力が与えられた閾値を越える時に座
屈し且つ次に相当に低い強さの力のもとて変形を継続す
るようになっている。

本発明の主題は，座屈に対して強化された能力を有する
ロッドであって、それがその両端間に中間領域を含み．
その横断面が釦よそ「毛糸の玉」又は「蝶ネクタイ」の
形状，又は代替的に数学の記号「ω（無限大）」の形状
を有する輪郭を有し，それが中央コアによって結合され
た２つの横方向の丸い突出部から作られ且つ矩形内に内
接され，該矩形の長さがその幅の少なくとも２倍に等し
く、且つこの矩形の中心及び長軸線回シの慣性係数の比
率が少なくとも４に等しいことを特徴とする。

１た，本発明の主題はそのようなロッドをそれが軸を形
成する自動車両のかじ取柱の製作に応用することである
。

本発明の他の特徴は単に例として与えられた以下の説明
を読むこと及び添付図面を検討することによって明らか
になろう。

（実　施　例） 一方でロッドの形の及び他方で自動車両のかじ取柱の材
料の作用は従来技術からよく知られているので，本発明
に直接又は間接に関係することだけが以下において説明
される。残シのことについては、当業者は当業者が直面
する特別の問題を処理するために当業者に利用可能な現
存する伝統的な解決策に頼る。

同じ参照数字は実施例にかかわシなく同じ要素を常に表
す。

以下に釦いて２本発明によるロッドは特にそれを自動車
両のかじ取柱に応用した例で説明される。

本発明は本発明による座屈に対して強化された能力を有
するロッドのこの特別の応用例に制限されないことは明
らかである。

知られるように、自動車両のかじ取柱は通常はとりわけ
搭乗者室中にあるノ・ンドルと，前部隔室中にあるかじ
取箱とを含み，これらはしばしば自在継手によって通常
結合された異なる部分から作られた軸によって互いに連
結される。両端部１１のそれぞれに自在継手２０を担持
する本発明によるロッド１０によって形底されたものは
これらの部分の１つである。これらの自在継手２０は通
常のもののようにコア２１と，ヨーク２２と，ヨクと連
結するトラ二オン２３とを含む。これは全て標準的であ
り，本発明の部分を構成しない。

長手方向軸線△（デルタ）を有する円筒形のロッド１０
は半径Ｒ又は直径Ｄを有する。該ロッドは初期長さＬｏ
　　（第１図）を有し，且つ座屈現象を受けた後に長さ
Ｌ（第２図）を有する。

両端部１１の間に，該ロッド１０は中間領域１２を有す
る。特に第３図で理解され得るように，この中間領域は
矩形内に内接された横断面１２０を有し，該矩形の長軸
線はＸ−Ｘで示され且つその短軸線はＹ−Ｙで示され，
これら２つの軸線は中心０で交差する。特に第５図で理
解され得るように，この横断面１２０は，特別の形状，
「毛糸の玉」又は「蝶ネクタイ」の形状，又は数学の記
号「ＣＤ（無限大）」に似た形状を有する輪郭１２１に
よって画定される。この横断面は中央コア１２３によっ
て結合された２つの横方向の丸い突出部１２２を有する
。この横断面１２０の輪郭はこの輪郭が内接される矩形
の中心Ｏと一致する対称中心を有する。

本発明によれば，この横断面はその「毛糸の玉」又は「
蝶ネクタイ」形状、又は数学の記号「■（無限大）」の
形状の輪郭が矩形内に内接され、該矩形の長さは幅の少
なくとも２倍に等しく、この矩形の中心０及び長軸線Ｘ
−Ｘにそれぞれ対する断面係数は少なくとも４に等しい
。この輪郭は好ましくは少なくとも８０％がこの矩形の
対角線と幅との間に含憬れる表面を画定する。該表面の
該少なくとも８０％ｉｊ第３図にハンチングで例示され
る。

輪郭１２１によって画定されたこの表面の大部分は横方
向の丸い突出部に配置され、この表面の残りは製作に必
要とされる最小限度まで縮小された中央コア１２３に含
１れる。原理的に，もしそれが物理的に可能であるなら
ば，この中央コア１２３は中心０だけからなる。

好適実施クリ（第１図及び第２図参照）に釦いて，この
中間領域１２は長手方向軸線Δ（デルタ）に対して値ｄ
だけ軸線方向へ偏在されている。例えば，この中間領域
は湾曲されて釦リ、且つその両端部のそれぞれに釦いて
エルポー１２６によってロッドの端部１１へ結合された
オメガ形状又はリラ（竪琴）形状にされたべ／ド１２５
に似ている。

この輪郭はオメガ形状又はリラ形状に限定されず，他の
形状でもよい。これらのエルポー１２６間で計測される
この湾曲した中間部分１２の幅はａに等しく且つ軸線Δ
（デルタ）と特に第１図に描かれたベンド１２５の最上
点に釦ける中立軸線の位置との間で計測された量ｄだけ
軸線方向へ偏在されている。

かなりのトルクを伝達すると同時に軸線方向負荷によっ
て容易に折曲するロッドの能力を特徴付，けるために、
我々は次の比を用いる。

Ｋ＝　（　Ｉｏ／ｒ　）　（　Ｉｘｘ／ｖ　）ここで，
工。は中心０回りの慣性極モーメントを表し、 ＩＸＸは軸線Ｘ−Ｘ回りの慣性モーメントを表し， ｒは中心Ｏから最も遠い点までの距離を表し，■は軸線
Ｘ−Ｘから最も遠い点までの距離を表し， Ｉｏ／ｒ　　は中心Ｏの慣性極モーメントを表し，Ｉｘ
ｘ／ｖ　　は軸線Ｚ−Ｚ回りの断面係数を表す。

このような比は従来の丸いロッドではＩ。＝Ｄ／３２−
　Ｉｘｘ　＝Ｄ’／６４及びｒ＝Ｄ／２であるので２に
等しいが，本発明によるロッドでは４のオーダーの値を
得ることが可能であや，それは１０まで上げることがで
き又は１０を越えることができる。

この比について１０又は１１のオーダーの値を得るため
に，中間領域１２の横断面１２０は長さが幅の約４倍で
ある矩形内に内接される。

横断面は矩形の対角線と幅との間に含１れる。

製造上の理由で，コアは零でない最小限の厚さを与えら
れる。また，製作を容易にするため且つ回転中の寸法を
小さくするために，例えば特に中間領域の外方縁部を面
取りすることは可能である（例えば第７Ｃ図参照）。ま
た，他の方策が材料を除去することなくとられることが
できることは明らかである。この方法で縁部を面取シす
ることによって縁部を破壊することは，中間領域の横断
面が内接されるが修正が実際に小さい矩形の最初の幅が
本発明によるロッドの実際の挙動に重大な結果をもたな
い程度まで修正することができる。

１０を越え且つ１１まで上げることができるこの比の値
を得るために，中間領域１２の横断面１２０は矩形に内
接され，該矩形の長さはその幅の少なくとも４倍であり
且つ中央コア１２６は例えば横断面が内接される方向と
同じ方向に細長くされた矩形に近似する形状を与えられ
る。中央コアの細長い矩形の特別の長さは好ましくはそ
の特別の幅の約３倍であシ，横方向の丸い突出部１２２
は約１５　の傾角をもって中央コア１２３の細長い矩形
の長さへ連結される。そのような実施例において，横断
面１２０が内接される矩形の長さは中央コア１２６の細
長い矩形の特別の長さの約５倍である（第９Ａ図参照）
。

このコアの形状が異なる形状を有することができること
は明らかである。例えば，第６図に例示したように，長
い側面は湾曲されることができ，この図でハンチングさ
れた三角形の外側，又は頂点Ｏの方へ湾曲した該長い側
面の凹みは菱形又はそれに近い形状のコアを得るように
１つの側面が他の側面の方へ軸線Ｘ−Ｘに沿って並進的
に移動されることによって相互貫入することができる。

ロッドを座屈させるために必要とされる力を軸線方向偏
在量ｄの大きさを選択することによって特定することは
可能である。

示したように，本発明によるロッドの座屈は，それが中
間領域１２の断面係数と中間領域の材料の軸線方向偏在
量ｄとにだけ依存する与えられた値Ｆｓよりも大きい軸
線方向圧縮力の作用を受けている時に誘発される。この
閾値Ｆｓが越えられると，ロッドを変形させる力は移動
の部分ｂ（ｂ＝Ｌｏ−Ｌ）　　の全部の間急速に減少す
る（第４図、第５図及び第６図参照）。この部分的移動
ｂは中間の湾曲した領域１２の幅ａだけの関数である。

それ故、この距離ａの選択は設計によって移動が調節さ
れることを可能にする。座屈中，２つのエルポー１２６
は第２図に例示されたように接触するようになシ且つ最
初の幅ａは零になる。

ロッド１０を更に短くするために必要とされる力は次に
増加し且つＦｓ　　よりも小さい値Ｆｔをとｂ，該値は
ロッド１０の両端部１１のエルポー１２６の断面積の慣
性とロッド１０の２つの端部１１をそのエルポー１２６
から分離する残留距離ｄ１　　とにだけ依存する（第５
図及び第６図参照）。

この距離ｄ１　　は幅ａと軸線方向偏在量ｄとロッドの
最小の長さＬ。とだけの関数であることは認められよう
。実際＋　ｃｉ，は（Ｌ−ａ）＊ｃｏｓ　ｔＬ　　（ア
ルファ）に等しいことはＲＯ座に理解されることができ
，ここでｃｃ，（アルフｙ　）　＝　ａｒｃｔａｎ　ａ
／　２ｄである。短くする移動についての完全な値は２
つの端部１１が互いに接触する時、換言すればＬが最小
になる時に得られる。

それ故，もしロッドの最初の長さＬ。が一定であるなら
ば，単一の圧縮曲線は値ＦＢ　，　Ｆｔ　．　（ａ）及
びＬ。の谷「四重項」に対応する。

本発明の別実施例を第７図又は第８図の種々の図を参照
して説明する。

ここで特に第７Ｂ図又は第８Ｂ図から理解され得るよう
に．この実施例はその主な特徴において第１図に描かれ
た実施例と同様である。しかしながら、第７Ａ図又は第
８Ａ図を詳細に観察するならば，中間領域１２は長手方
向軸線Δ（デルタ）に関して与えられた角度β（ベータ
）だけ傾斜されている。

本発明によるロッドの中間領域のそのような傾斜は第１
図の実施例で達成されたものよりも長い変形移動を座屈
中に得ることを可能にする。実際，変形の終わジにエル
ポー１２６は阻いに避け」，「互いに通り過ぎて滑り」
且つ或る状態では自在継手のヨークは接することができ
ない。それ故，そのような状態ではこの変形移動の幅は
端部１１が或る程度「交叉する」のでロッドの最初の長
さＬ０　より大きくなることがある。

本発明のそのようなロッドを得るために，中間領域１２
は変化する横断面を与えられる。

第７Ｃ図及び第８Ｃ図の実施例について注目されるよう
に，この横断面ぱあ・よそ毛糸の玉一蝶ネクタイ又は「
無限大」の記号の形状をもつ輪郭１２１からロッドの輪
郭まで漸進的に変化する。

これは第７図及び第８図で図Ａ．Ｂ及びＣの例示から明
らかである。

第９Ａ図及び第９Ｂ図は代替的実施例の細部を例示する
。これらの図は第７Ｃ図及び第８Ｃ図で符号Ｉを付けた
断面について例示した断面図と同様な断面図である。

本発明によるロッドの製作は，例えば好１しくは良好な
再生産性が保証されること及び圧縮曲線の長期間の安定
性が規定時間を越えて得られることを可能にする単一の
操作での塑性変形によって行われる。

本発明によるロッドを製作するために，例えばポンチ３
１とダイス３２とから作られた工具３口が使用され，そ
のそれぞれは特に得られる中間領域１２の横断面１２０
の輪郭１２１のプロフィルに対応する凹１され且つ高め
られたくぼみをもつ。

本発明を実行するための特別の工具はロッドのリラ形状
又はオメガ形状にされたプロフィル、及び特別の横断面
１２０が単一の加工で得られることを可能にする。その
特別の本質は，オメガ形状又はリラ形状を成形するため
に当該ロッドの延伸が横断面１２０の初めの円形横断面
に対して狭くすることによって与えられることである。

横断面１２０、その距離ｄ（及び後述するその可能な傾
角）だけが，適当なところではエルポー１２６の横断面
であるように、本発明の特徴である。また，円形の円弧
でアシ得るベンド２５は．例えば多少広げられ．多少深
く及び多少鋭角にされているが製作の仕方に関連したお
よそＶ又ｆｄＵ形状（図面では逆さにされている）のよ
うな別の形をとることができる。

そのような工具は例えば第１０図に概略的に例示されて
いる。理解され得るように、もし直径Ｄのロッドが使用
されるならば、湾曲した中間領域１２を得ることを可能
にする工具の長さはこの直径の約７倍である。ベノド１
２５は，釦よそ１５だけ軸線△（デルタ）に対して傾斜
された面を凹面側に有するエルポー１２６と連続する前
にこの直径の釦よそ半分に等しい各側における直線部分
によって延ばされたおよそ四分円で展開する。これは第
１０図から明白である。

第１１図はそのような工具の別の実施例を例示する。

他の工具及び／又は他の技術が本発明によるロッドを製
作するために使用され得ることは言う！でもない。

必要ならば，例えば中間領域の局部的熱処理は本発明に
よるロッドの相対的曲げ／捩じり特性が調節されること
を可能にする。

１た，対称的でな−横断面と別の中心合わせされ甘たは
中心合わせされないエルポー１２６（７）横断面とを用
いることによって一層複雑な変形曲線を得ることが可能
であることは認められよう。

本発明によるロッドを得るために、中実の金属製品から
始めることが可能である。本発明の利益全部は．非常に
特別な形状の単一のロッドを用いることによって、特性
及び組立を制御するに困難な多数の複雑な構成要素を用
いる必要なく，軸線方向圧縮下にふ・けるトルク伝達及
び座屈特性を容易に制御することができる要素を実質的
に単一の加工によって得ることが可能であるので即座に
理解されることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は座屈前の正規の状態にかける，自動車両かじ坂
系へ適用された本発明によるロッドの実施例の立面図で
あり，第２図はロッドの座屈を誘発した軸線方向圧縮力
によって生じた変形後にロッドが占める位置に示した第
１図のロッドの図であり、第５図は本発明によるロッド
の実施例の中間領域の断面部であってその特別の形状を
示す図であシ、第４図は本発明によるロッドから作られ
たかじ取柱部分の挙動を例示するグラフであって，ロッ
ドの最初の長さの移動又は短縮に対する値が横軸にプロ
ットされ且つ座屈及び髪形を生じる軸線方向圧縮力の値
が縦軸にプロットされたグラフであり，第５図ばかじ取
柱部分の別の実施例がそれを安全条件に適合できるよう
にするために従わねばならない理論的挙動を例示するグ
ラフであって，ロッドの最初の長さの移動又は短縮に対
する値が横軸にプロットされ且つ座屈及び変形を生じる
軸線方向圧縮力の値が縦軸にプロットされたグラフであ
シ，第６図は第５図と同様なグラフで′あつで，本発明
によるかじ取柱部分に用いられた本発明によるロッドの
実際の挙動のグラフであり，第７図は本発明によるロッ
ドの別の実施例の説明図であって，部分的上面図がＡ′
″′ｃ例示され，第１図の立面図と同様な部分的な図が
Ｂで例示され、且つ図Ａ及びＢの符号と同じ符号をもつ
面に対応する符号ＩからＶによって参照された種々の横
断面がＣで例示されて釦リ，第８Ａ図乃至第８Ｃ図は、
第７図に類似の図で別実施例を示し，第９Ａ図及び第９
Ｂ図は図７Ｃ及び８Ｃで符号ｌを持つ断面図と同様な他
の代替的実施例の詳細な断面図であり、第１０図及び第
１１図は本発明によるロッドが作られることを可能にす
る機械装置の概略的な断面図である。 １１・・・ロッド端部、１２・・・ロッド中間領域，１
２０・・・横断面，１２１・・・横断面輪郭，１２２横
方向の丸い突出部、１２３・・・中央コア，１２５・・
・中央ベンド、１２６・・・エルボ−Ｃ 一己一 手 続 書（方式）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、座屈に対して強化された能力を有するロッドであっ
   て、端部間に中実な横断面（１２０）を有する中間領域
   （１２）を含み、該横断面が「毛糸の玉」、「蝶ネクタ
   イ」又は数学の「無限大を示す記号」に似た形状を有す
   る輪郭（１２１）を有し、中央コア（１２５）によつて
   連結された２つの横方向の丸い突出部（１２２）から作
   られ且つ矩形内に内接され、該矩形の長さが少なくとも
   幅の２倍に等しく、この矩形の中心（Ｏ）及び長軸線（
   Ｘ−Ｘ）回りの断面係数が少なくとも４に等しいことを
   特徴とするロッド。 ２、この輪郭（１２１）が表面を画定し、その大部分が
   横方向の丸い突出部（１２２）からなり、中央コア（１
   ２５）は製作のために必要とされる最小限まで縮小され
   ていることを特徴とする請求項１に記載されたロッド。 ３、この輪郭（１２１）が表面を画定し、その約８０％
   以上がこの矩形の対角線及び幅の間に含まれることを特
   徴とする請求項１及び２のいずれか一項に記載されたロ
   ッド。 ４、前記矩形はその長さが幅の約４倍で、前記コア（１
   ２３）は前記横断面（１２０）が内接され且つ矩形の特
   別の長さがその幅の約３倍で且つこの横断面（１２０）
   が内接される矩形の長さがこのコア（１２５）の細長い
   矩形の特別の長さの約５倍でそれによりこれらの断面係
   数が１０よりも大きい矩形として同じ方向へ細長くされ
   たおよそ矩形の形をしていることを特徴とする請求項１
   から３までのいずれか一項に記載されたロッド。 ５、前記横断面（１２０）がそれが内接される矩形の中
   心（Ｏ）と一致する対称中心を有する請求項１から４ま
   でのいずれか一項に記載されたロッド。 ６、長手方向軸線（Δデルタ）を有し、この中間領域（
   １２）がこの長手方向軸線（Δデルタ）に対して与えら
   れた値（ｄ）だけ軸線方向へ偏在されていることを特徴
   とする請求項１から５までのいずれか一項に記載された
   ロッド。 ７、この中間領域（１２）が琴又はオメガの形状に湾曲
   され且つエルポー（１２６）によってロッドの端部（１
   １）へ結合された中央ベンド（１２５）を有することを
   特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載さ
   れたロッド。 ８、この中間領域（１２）がこの長手方向軸線（Δデル
   タ）に対して与えられた角度（βベータ）だけ傾けられ
   ていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか
   一項に記載されたロッド。 ９、中間領域（１２）の横断面（１２０）はそれが中間
   領域（１２）からこれらの端部（１１）の方へ移動する
   時におよそ毛糸の玉、蝶ネクタイ又は「無限大」記号の
   形状を有する輪郭（１２１、）から端部（１１）の輪郭
   に近似する輪郭まで変化することを特徴とする請求項１
   から８までのいずれか一項に記載されたロッド。 １０、中間領域（１２）の外方縁部が面取りされている
   ことを特徴とする請求項１から９までのいずれか一項に
   記載されたロッド。 １１、ロッドが金属ロッドの塑性変形によって得られる
   ことを特徴とする請求項１から１０までのいずれか一項
   に記載されたロッド。 １２、ロッドがその相対的曲げ／捩じり特性を調節する
   ために局部的に熱処理されたことを特徴とする請求項１
   １に記載されたロッド。 １３、請求項１乃至１２項のいずれか一項に記載のロッ
   ドを含んで成る自動車両のかじ取柱。