JPH04296229A - エネルギー吸収装置 - Google Patents

エネルギー吸収装置

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JPH04296229A
JPH04296229A JP6209791A JP6209791A JPH04296229A JP H04296229 A JPH04296229 A JP H04296229A JP 6209791 A JP6209791 A JP 6209791A JP 6209791 A JP6209791 A JP 6209791A JP H04296229 A JPH04296229 A JP H04296229A
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JP
Japan
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pipe
energy absorbing
energy
expansion
resin
Prior art date
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Pending
Application number
JP6209791A
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English (en)
Inventor
Kiyotaka Nakai
中 井 清 隆
Shiyuuji Iida
飯 田 修 士
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエネルギー吸収部材に関
し、車両用のステアリングコラム、ステアリングシヤフ
ト、ステアリングホイール等のステアリング装置に使用
され、また、バンパステー、シート等にも使用されるエ
ネルギー吸収装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のエネルギー吸収装置とし
ては、特開昭63−140139号公報がある。これは
図11に示すようにカーボンフアイバー、ガラスフアイ
バー等からなるエンドレスの長繊維を熱硬化性樹脂でコ
ーテングした長尺の素材22を用い、該素材22を網目
状に成形して網目開口部23を有する網目構造体を形成
し、該網目構造体で円筒形などの所要の形状に成形した
エネルギー吸収体21があつた。また別の技術として特
開昭63−34286号公報においては、第12図に示
すように鉄製の上部ステアリングコラムチユーブ34と
鉄製の下部ステアリングコラムチユーブ35との間にボ
ール36を介在させて衝突時ステアリングコラムチユー
ブが、相対移動した時、鉄製のパイプを永久変形させる
ことにより、エネルギー吸収させる構造のものがあつた
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
技術のエネルギー吸収の原理としては、網目の交差部2
4、25における界面もしくは層間剥離力を利用してエ
ネルギーの吸収を行い、この交差部24、25にかかる
荷重を網目の一つの片で受け、この片が座屈すると他の
片に荷重が順次かかることにより、エネルギーの吸収量
を多くすると共に均一に行えるようにしたエネルギー吸
収部材であるが、変位量が長くなつていくと荷重は少し
ずつ上昇し一定の荷重を保つためには不適である。
【0004】また、網目状を構成するため複雑な金型が
必要であるという問題点があつた。
【0005】また、後者の技術のステアリングコラムチ
ユーブ34、35は鉄製であるため樹脂製に比べ重量が
あり、部品点数も多く、その組付け工数、溶接工数も多
くなりコスト的にもアツプすることとなる。また、これ
は1度しか使用することができない。
【0006】またこのステアリングコラムチユーブはエ
ネルギー吸収特性もみても初期から一定荷重までの初期
弾性が低く、エネルギー吸収部材として、充分でないと
ころがあつた。
【0007】本発明は、上記問題点を解決しようとする
ものであり、鉄製に比較して部品点数が少なく、軽量化
でき、樹脂製に比較して複雑な金型を必要とせず、エネ
ルギー吸収量が変位量に対して一定であるエネルギー吸
収装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段は、可撓性樹脂を持つた樹脂又はゴムをガ
ラス繊維に含浸させ、該ガラス繊維をフイラメントワイ
ンデイング法によりパイプ状に形成させた引張伸び率8
%以上のエネルギー吸収パイプと、該エネルギー吸収パ
イプの内径より外径が大である拡開部を設けた拡開パイ
プを該エネルギー吸収パイプの内径部に嵌合させ、前記
エネルギー吸収パイプと前記拡開パイプの軸方向の圧縮
により、前記拡開パイプの拡開部が前記エネルギー吸収
パイプを拡開してエネルギーを吸収することを特徴とす
るエネルギー吸収装置であつて、好ましくは、前記拡開
部として前記拡開パイプの外周に凸部を設けたことにあ
り、さらに、好ましくは、前記可撓性樹脂が可撓性エポ
キシ樹脂からなるものである。
【0009】
【実施例】以下本発明の第1の発明について図1〜図7
を参考にして説明する。
【0010】図1に示す通り、芯材1のA点からB点に
後述する樹脂の含浸したガラス繊維2を巻き付け、パイ
プを形成させる。この巻き付ける条件はA−Bに対する
一定の角度Cで、一定のピツチDで芯材1にA点からB
点まで巻き付け、B点まで到達後、またA点に戻つてく
る。これを芯材表面が一層覆われた時を1プライとして
これを2プライ行う。次にA−Bに対する角度Dを角度
を先の角度Cを大きくして、同じようにA−B間を巻き
付けていく。この成形方法は、一般にフイラメントワン
デイング成形という。巻き付けを終了したエネルギー吸
収パイプ3を、恒温室内で、加熱させ樹脂を硬化させた
後、芯材1を引き抜き、図3に示すエネルギー吸収パイ
プ3が形成される。
【0011】上記のガラス繊維としては、連続状のガラ
ス繊維を用い、樹脂としては、本実施例ではエポキシ樹
脂を使用する。この樹脂は、主剤として液状の熱硬化樹
性脂、副剤として可撓性熱硬化性樹脂、さらに前記の硬
化剤を、それぞれ一定の割合で配合したものである。次
にこのエネルギー吸収パイプ3の内径よりも大きい外径
を有する拡開パイプ4の拡開部4aをこのエネルギー吸
収パイプ3の内径部3aに嵌合させる。この拡開部4a
は、拡開パイプ4の外周円状に凸部4aを凸設し、この
凸部4aはエネルギー吸収パイプ3の内径部3aに弾圧
的に押圧されている(図6)。
【0012】このエネルギー吸収パイプ4と拡開パイプ
3からなるエネルギー吸収装置10の軸方向に荷重Pが
負荷してエネルギー吸収装置10を圧縮された場合(図
7)、拡開パイプ4の拡開部つまり凸部4aがエネルギ
ー吸収パイプ3の内部に挿入されていく(図7),(図
8)。この圧縮時、本発明からなる構成のエネルギー吸
収量はそのエネルギー吸収を大幅に大きくすることがで
きる。
【0013】その理由は、可撓性のある樹脂に、フイラ
メントワインデイング成形をすることで、一定の内圧に
は樹脂による弾性的なゴム弾性をもち、ある一定の内径
より大きくするとフイラメントワインデイングで成形さ
れたテンシヨンのついた強化繊維が内圧を押さえようと
するときにおきる摩擦により、エネルギー吸収量を大幅
に大きくすることができるのである。この可撓性を有す
るエネルギー吸収パイプの樹脂は、樹脂の引張伸び率が
8%以上の伸びを示すものが、良好なエネルギー吸収を
示し、8%未満であると良好なエネルギー吸収を示さな
い。なお、本実施例において可撓性樹脂を用いたが、こ
れはゴムでもよい。
【0014】以上本発明は、鉄製に比較して部品点数が
少なく、軽量化でき、樹脂製に比較して複雑な金型を必
要とせず、エネルギー吸収量が変位量に対して一定であ
るエネルギー吸収装置になるのである。
【0015】つぎに本発明の具体的実施例を説明する。
【0016】1)実施例1 図1に示す通り、芯材1のB点から350mmの箇所に
あるA点に樹脂の含浸したガラス繊維2を巻き付ける。 巻き付ける条件はA−Bに対する角度Cを45度、ピツ
チDを90mmで巻き付け、次にA点からB点に行き、
またA点に戻つてくる。これを芯材表面が1層覆われた
時を1プライとしてこれを2プライ行う。次にA−Bに
対する角度Cを88度とし、円周方向に巻き付けていく
。これを図2に示す。A点まで到達したら、巻き付けを
終了し、恒温室内で80度C、5時間、さらに120度
C、12時間で硬化させてエネルギー吸収パイプ3を成
形する。
【0017】このときのエネルギー吸収パイプ3に使用
される材料は、ガラス繊維はEガラスロービング(旭フ
アイバーグラス製,商標名:ER2310)とし、エポ
キシ樹脂として以下の樹脂を使用する。この樹脂は、未
変性の液状のエポキシ樹脂(チバガイギー製,商標名:
アラルダイト  GY260)と可撓性エポキシ樹脂(
チバガイギー製,商品名:XB4122)、芳香族アミ
ン硬化剤(チバガイギー製,商品名:HY932、)を
、それぞれ50:50:25の重量比で配合した。
【0018】上記の可撓性エポキシ樹脂は、内部に可撓
性構造を有するビスフエノールAタイプのエポキシ樹脂
である。その構造を図4に表す。マンドレルは外径45
mmの鉄パイプを使用した。
【0019】次に、このエネルギー吸収パイプ3内をス
ライド可能な製品内径45mm以下の44.5mmのパ
イプ4が嵌め合わせる。このパイプ4の円周上には凸部
4aが配設されている。この凸部4aがエネルギーパイ
プ3の開口部付近に圧入させる。次に、本発明から得ら
れた製品の実験結果について説明する。
【0020】エネルギー吸収パイプ3を内径45mmの
貫通孔5aを有するプレート5に貫入する。これを図5
に示す。このパイプ4の上部にプレート6を置き、軸方
向に圧縮力Pを負荷する。このとき成形したパイプを内
から外へ押し広げながらエネルギーを吸収する。この時
の凸部4aは断面丸形状で、かどがなく、また凸部の外
径高さはエネルギー吸収パイプの内径45mmより大き
く47mmとした。
【0021】この上記の条件から得られた結果を表1に
示す。この凸部4aの高さは所望とするエネルギー量を
得たい場合、自由にでき、例えば、凸部4aの径を大き
くすることにより、エネルギー量を大きくすることがで
きる。
【0022】(2)実施例2 実施例1のエポキシ樹脂の配合を、GY260:XB4
122:HY932=30:50:19の重量比で配合
とし、実施例1と同様に成形したエネルギー吸収パイプ
3を圧縮し同様な実験を行つた。
【0023】(3)実施例3 実施例1のエポキシ樹脂の配合を、GY260:XB4
122:HY932=10:50:13の重量比で配合
とし、実施例1と同様に成形したエネルギー吸収パイプ
3を圧縮し同様な実験を行つた。
【0024】(4)実施例4 実施例1のエポキシ樹脂の配合を、GY260:XB4
122:HY932=1:50:10の重量比で配合と
し、実施例1と同様に成形したエネルギー吸収パイプ3
を圧縮し同様な実験を行つた。
【0025】(5)実施例5 実施例1と同様な方法で成形されたエネルギーパイプ1
3を、図9に示すテーパ部14a付きの拡開パイプ14
にセツトし、上に圧縮用のプレート6をのせて、圧縮さ
せる。テーパ部14a付きパイプの最大径は17は直径
47mmとする。
【0026】(6)比較例1 実施例1のエポキシ樹脂の配合を、GY260:XB4
122:HY932=1:50:10の重量比で配合と
し、実施例1と同様に成形したエネルギー吸収パイプ3
を圧縮し同様な実験を行つた。
【0027】(7)比較例2 実施例1のエポキシ樹脂の配合を、GY260:XB4
122:HY932=100:35:35の重量比で配
合とし、実施例1と同様に成形したエネルギー吸収パイ
プ3を圧縮し同様な実験を行つた。上記、実施例1〜4
、比較例1〜2の樹脂材料をJISK7113に準拠し
、1号型試験片にて引張試験を行い、その結果を表1に
示す。表1で最大変位荷重とは、変位量10mmから3
0mmまでの最大荷重から最小荷重を引いた荷重でその
変位量が小さいほど一定のエネルギー吸収が得られる。
【0028】以上の構成からなる本発明は、表1に示す
ごとく、実施例1〜実施例5の可撓性の樹脂を熱硬化性
樹脂に混合させた引張伸び率8%以上を有するエネルギ
ー吸収パイプの場合は、最大変位荷重が小さくエネルギ
ーの吸収が一定になつており、エネルギー吸収装置とし
て最適なものである。また、図10の荷重たわみ線図に
おいて、初期変位量においての初期弾性が高く、理想の
荷重−変位グラフに近く、一定の吸収特性を示している
。一方比較例1は初期弾性が低く、また比較例2は初期
時での立ち上がり変動が大きい。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】以上本発明は、鉄製に比較して部品点数
が少なく、軽量化でき、樹脂製に比較して複雑な金型を
必要とせず、エネルギー吸収量が変位量に対して一定で
あるエネルギー吸収装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】芯材にガラス繊維が45度の角度で巻きつけら
れている状態図。
【図2】芯材にガラス繊維が88度の角度で巻きつけら
れている状態図。
【図3】エネルギー吸収パイプの斜視図。
【図4】可撓性樹脂内の可撓性構造を有する化学構造式
【図5】エネルギー吸収装置を圧縮する装置の断面図。
【図6】図5のイの部分の拡大図。
【図7】エネルギー吸収装置が圧縮されている作用断面
図。
【図8】エネルギー吸収装置が図7よりさらに圧縮され
ている作用断面図。
【図9】本発明の別の実施例の断面図。
【図10】実施例と比較例の荷重  たわみ線図。
【図11】従来の網目構造体のエネルギー吸収体を表す
図。
【図12】従来の鉄製のステアリングを表す図。
【符号の説明】 1    芯材、 2    ガラス繊維、 3    エネルギー吸収パイプ、 3a  内径部、 4    拡開パイプ、 4a,14a    拡開部(凸部、テーパ部)、10
  エネルギー吸収装置。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  可撓性を持った樹脂又はゴムをガラス
    繊維に含浸させ該ガラス繊維をフイラメントワインデイ
    ング法によりパイプ状に形成させた引張伸び率が8%以
    上のエネルギー吸収パイプと、該エネルギー吸収パイプ
    の内径より外径が大である拡開部を設けた拡開パイプを
    該エネルギー吸収パイプの内径部に嵌合させ、前記エネ
    ルギー吸収パイプと前記拡開パイプの軸方向の圧縮によ
    り、前記拡開パイプの拡開部が前記エネルギー吸収パイ
    プを拡開してエネルギーを吸収することを特徴とするエ
    ネルギー吸収装置。
  2. 【請求項2】  前記拡開部として前記拡開パイプの外
    周に凸部を設けたことを特徴とする請求項1記載のエネ
    ルギー吸収装置。
  3. 【請求項3】  前記可撓性樹脂が可撓性エポキシ樹脂
    からなることを特徴とする請求項2記載のエネルギー吸
    収装置。
JP6209791A 1991-03-26 1991-03-26 エネルギー吸収装置 Pending JPH04296229A (ja)

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JP6209791A JPH04296229A (ja) 1991-03-26 1991-03-26 エネルギー吸収装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5464251A (en) * 1992-12-30 1995-11-07 Daumal Castellon; Melchor Telescopic shaft
JP2001322531A (ja) * 2000-05-15 2001-11-20 Takata Corp バックル装置
KR100911542B1 (ko) * 2007-11-23 2009-08-10 현대자동차주식회사 자동차용 배력식 유압제동장치
JP2010264813A (ja) * 2009-05-13 2010-11-25 Nsk Ltd ラックアンドピニオン式電動パワーステアリング装置の製造方法

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