JPH11173357A - 衝撃吸収機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内管と外管とを連結して衝撃を吸収する機構
において、その衝撃開始時の変形荷重を低減するととも
に全体として理想の変形荷重特性に近づける。 【解決手段】 内管１の端部を外側に折り返して反転さ
せ、該反転部１ｂと外管２を同軸に接続固定する。反転
部１ｂの外面と外管２の内面との間に空隙Ｄ₂ を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衝撃吸収機構に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の衝突時においてステアリ
ングハンドルへの衝撃を吸収する機構として、例えば図
８に示すように、ステアリングコラムチューブを構成す
る内管１００の一端を半円状に折り返してこの折り返し
部１０１から先の反転部１０２の外周面を外管１０３の
端部内周面に接触させるとともにこれらの端面を溶接１
０４で固着し、車体に固着した外管１０３に図８の矢印
Ｐのように衝撃荷重が作用すると、その衝撃力を内管１
００の連続的な座屈変形の仕事に置き換えて吸収する衝
撃吸収機構が、例えば特開昭４９−６７３号公報に開示
されている。

【０００３】また、図９に示すように、上記図８に示す
構造における内管１００に、軸方向に長尺なコントロー
ル穴１０５を周方向に複数並列的に形成したものが、例
えば実開平１−９０６６７号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図８に
示すように内管の一端を半円状に折り返したものにおい
ては、上記のような衝撃荷重を受けると図１０に示すよ
うに、その折り返し部１０１が外方へ膨出するという変
形特性を持っている。

【０００５】そのため、上記図８のように、内管１００
の折り返し部１０１の外周面を含む反転部１０２の外周
面を外管１０３に接触させたものにおいては、折り返し
部１０１の変形開始時においてその折り返し部１０１が
外管１０３と干渉し、変形開始時の変形荷重がピーク的
に増大する。つまり、衝撃荷重が大きくないと塑性変形
によるエネルギー吸収ができない。

【０００６】そのため、自動車の衝突時において、運転
者がハンドルから受ける衝撃力が大きくなるという問題
がある。また、上記図９に示す従来の技術においては、
その複数のコントロール穴１０５によってエネルギー吸
収量を加減できるが、図１１に示すように変形開始荷重
Ａと途中の変形荷重Ｂとの落差が大きくなりすぎて衝撃
吸収機構としては不適当である。

【０００７】すなわち、上記コントロール穴１０５の長
手方向長を６０ｍｍとし、穴１０５の周方向の相互間の
間隔を６ｍｍとし、穴１０５を周方向に６個等間隔に設
定して実験した結果、図１１の特性を示し、変形開始荷
重のＡ点が７７６ｋｇで途中のＢ点の座屈荷重が２５０
ｋｇであった。

【０００８】これは、折り返し部１０１の変形時には上
記図８の構造のものと同様に変形開始荷重が大きくな
り、反面、コントロール穴１０５部の座屈変形時には変
形荷重が小さくなるからである。

【０００９】なお、図１１は、変形速度（クロスヘッド
スピード）が５０ｍｍ／ｍｉｎでチャートスピードを５
０ｍｍ／ｍｉｎとした特性図である。そこで本発明は、
上記の問題を解決する衝撃吸収機構を提供することを目
的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１記載の第１の発明は、内管の端部を外側
に折り返して反転させ、該反転部と外管を同軸に接続固
定するものにおいて、反転部の外面と外管の内面との間
に空隙を設けたことを特徴とするものである。

【００１１】本発明においては、管軸方向に衝撃力が作
用した場合における変形開始時において、内管の折り返
し部が外周方向へ膨出するが、該折り返し部から続く反
転部と外管との間に空隙を有することにより、その折り
返し部は外管と干渉しない。

【００１２】そのため、変形開始荷重がピーク状に増大
せずに衝撃吸収が開始される。請求項２記載の第２の発
明は、上記第１の発明において、内管に複数の穴を形成
したものである。

【００１３】本発明においては、内管における複数の穴
を形成した部分が軸方向の衝撃荷重によって座屈変形し
やすい。したがって、変形開始後の変形荷重を低減させ
ることができる。更に、上記穴の形状や配置を所望に選
択することにより、変形荷重を所望に設定できる。そし
て、上記第１の発明による変形開始荷重と相まって、全
体として理想の衝撃荷重吸収特性に一層近づけることが
できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１乃至図７に示す実施例に基づ
いて本発明の実施の形態について説明する。図１は第１
実施例を示す。

【００１５】図は衝撃吸収機構部を示し、その内管１の
管端は外周側へ半円状に折り返され、その折り返し部１
ａの先部には、内管１と同軸でかつ内管１との間に所定
寸法の空隙Ｄ₁ を有する筒状の反転部１ｂが一体形成さ
れている。該反転部１ｂの先端には外側へ折曲したフラ
ンジ部１ｃが一体形成されている。

【００１６】上記内管１に接続される外管２の接続側端
部２ａは、その内面と上記内管１における反転部１ｂの
外面との間に所定寸法の空隙Ｄ₂ が形成される径に形成
されている。

【００１７】そして、上記外管２の接続側端部２ａの先
端と上記内管１側のフランジ１ｃとが溶接３にて連結さ
れている。上記の構成により、内管１と外管２が同軸上
に連結され、空隙Ｄ₁ とＤ₂ が内管１と同軸の円環状に
形成されている。

【００１８】上記の構造において、軸方向に矢印Ｐのよ
うに衝撃荷重を受けると、その衝撃開始時に、内管１の
折り返し部１ａに前記図１０に示すような外側へ座屈変
形力が作用する。このとき、該折り返し部１ａ及びこれ
に続く反転部１ｂと外管２との間には空隙Ｄ₂ が存在す
るため、折り返し部１ａは、その外周面が外管１と干渉
することなく容易に外側へ座屈変形し、その変形荷重
（衝撃開始荷重）は前記従来の構造に比べて小さい値と
なって衝撃吸収が開始される。

【００１９】そして、更に座屈変形が内管１部において
連続的に行われ、上記の変形開始荷重と略同荷重によっ
て衝撃エネルギーが吸収される。上記実施例の構造にお
いて、内管として、その直径が３８．１ｍｍ、板厚が
１．２ｍｍのＳＴＫＭ１１材を使用し、外管２としてそ
の直径が５０．８ｍｍ、板厚が１．０ｍｍのＳＵＳ４３
６材を使用して衝撃荷重を加えたところ、図５の変形荷
重特性が得られた。なお、図５は変形速度を５０ｍｍ／
ｍｉｎとしチャートスピードを１２５ｍｍ／ｍｉｎとし
た場合の特性図である。

【００２０】この図５におけるＡ部が上記の変形開始荷
重であり、Ｂ部が変形開始後における内管１部の変形荷
重である。この特性からも分かるように、衝撃開始時の
変形荷重Ａとその後の変形荷重Ｂは略一定となり、前記
図１１のように衝撃開始時の変形荷重がピーク的に大き
く増大することがない。

【００２１】したがって、衝撃開始からその終了まで変
形荷重に大きな差がなく安定的に衝撃エネルギーを吸収
することができる。図２は第２実施例を示す。

【００２２】本第２実施例は、上記図１の構造における
内管１に複数の穴４を穿設したものである。このように
穴４を穿設することにより、該穴４の部分の内管１が軸
方向荷重によって座屈変形し易くなり、つまり、変形荷
重を小さくできるので、該穴４の形状や配置を選択する
ことで目標とする変形荷重を容易に設定（チューニン
グ）できる。

【００２３】内外管１，２として上記第１実施例と同一
のものを使用するとともに内管１に穴４を形成し、その
穴４の軸方向長をａとし、穴４の周方向長をｂとし、軸
方向の穴形成間隔をｃとして、これらの穴の寸法や分布
を種々選定して実験した結果の変形荷重特性を図６
（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す。

【００２４】図６（Ａ）は、ａ＝８ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、
ｃ＝２ｍｍで周方向に６個の穴４を形成した場合であ
る。図６（Ｂ）は、ａ＝８ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、ｃ＝０で
周方向に６個の穴４を形成した場合である。

【００２５】図６（Ｃ）は、ａ＝８ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、
ｃ＝−２ｍｍで周方向に６個の穴４を形成した場合であ
る。これらの荷重特性より、穴４の存在は単に変形荷重
を低減させるだけではなく、変形荷重の変化傾向にも影
響する。図６の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）の場合、変形荷重は
いずれも波状変化するが、図６（Ａ）のｃ＝２と図６
（Ｂ）のｃ＝０の場合には変形荷重が増大し、図６
（Ｃ）のｃ＝−２ｍｍの場合は変形荷重が減少するとと
もに変動量も小さい。なお、一定変形以降の荷重Ｃが急
激に増大するのは、最終変形時に内管１が外管２と干渉
することによると考えられる。

【００２６】また、上記の穴４の周方向の数を増加すれ
ば図７に示すように、初期最大荷重が低減するか、初期
減衰量が増加する傾向がある。なお、図７は変形速度が
５０ｍｍ／ｍｉｎでチャートスピードを５０ｍｍ／ｍｉ
ｎとした特性図である。

【００２７】以上の結果により、上記穴４の各値の中で
は、長円形の穴４を上記図６（Ｃ）に示した値にすると
初期減衰量６を２２５ｋｇにすることができ、かつ、理
想の衝撃荷重吸収特性Ｄに極めて近づけることができ
る。

【００２８】図３は第３実施例を示す。本第３実施例
は、上記第１実施例のように折り返した反転部１ｂの先
部を更に拡径して、その拡径部１ｄの先端を切断し、ま
た外管２の端部２ａを上記拡径部１ｄの外面に嵌合する
内径に形成して、該外管２の先端と拡径部１ｄの先端を
溶接３により連結したものである。なお、この連結方法
は、抵抗溶接、カシメ等で連結する。

【００２９】本第３実施例においても、上記第１実施例
と同様の空隙Ｄ₁ ，Ｄ₂ が形成され、上記第１実施例と
同様の作用、効果を発揮できる。図４は第４実施例を示
す。

【００３０】本第４実施例は、上記第１実施例のように
折り返した反転部１ｂの先端を切断し、外管２の先端部
２ｃを縮径して、その縮径部２ａを上記反転部１ｂの先
部外面に嵌合し、その縮径部２ａの先端と反転部１ｂの
先端を溶接３により連結したものである。なお、この連
結方法は、抵抗溶接、カシメ等で連結する。

【００３１】本第４実施例においても上記第１実施例と
同様の空隙Ｄ₁ ，Ｄ₂ が形成され、上記第１実施例と同
様の作用、効果を発揮できる。また、上記第３及び第４
実施例においても、その内管１に、上記第２実施例と同
様の穴４を形成してもよい。これにより、上記穴４によ
る作用、効果を発揮させることができる。

【００３２】なお、本発明の衝撃吸収機構は、自動車の
ステアリングコラムチューブにおけるステアリングハン
ドルに固定される第１コラムチューブとして上記内管１
を使用し、車体に固定される第２コラムチューブとして
外管２を使用して、ステアリングコラムチューブの衝撃
吸収機構に用いてもよい。

【００３３】更に、このようなステアリングコラムチュ
ーブの衝撃吸収機構以外の衝撃吸収機構として使用して
もよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のようであるから、請求項１記載の
発明によれば、変形開始荷重をピーク状に増大させずに
低減して衝撃吸収を開始できる。

【００３５】請求項２記載の発明によれば、変形開始後
の変形荷重を穴によって低減し、上記第１の発明と相ま
って安定的に衝撃エネルギーを吸収でき、しかも穴の形
状や個数によって理想的な荷重吸収特性に一層近づける
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す側断面図。

【図２】本発明の第２実施例を示す側断面図。

【図３】本発明の第３実施例を示す側断面図。

【図４】本発明の第４実施例を示す側断面図。

【図５】図１の実施例による変形荷重特性を示す図。

【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は図２の実施例において、穴の
軸方向間隔を換えた場合の各変形荷重特性図。

【図７】図２の実施例において、穴の数を増加した場合
の変形荷重特性を示す図。

【図８】従来の構造を示す側断面図。

【図９】従来の他の構造を示す側断面図。

【図１０】変形開始荷重時における内管の初期変形状態
を示す図。

【図１１】図９に示す構造による変形荷重特性を示す
図。

【符号の説明】

１…内管 １ａ…折り返し部 １ｂ…反転部 ２…外管 Ｄ₂ …空隙

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内管の端部を外側に折り返して反転さ
   せ、該反転部と外管を同軸に接続固定するものにおい
   て、反転部の外面と外管の内面との間に空隙を設けたこ
   とを特徴とする衝撃吸収機構。
2. 【請求項２】 内管に複数の穴を形成した請求項１記載
   の衝撃吸収機構。