JPS6112467A - 回転モ−メントを伝達するための構造体およびこの構造体を巻取り成形するための芯 - 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】 本発明は、特に曲折するステアリングコラムを備えた安
全ステアリングのための、互に角度を以て設けられてい
る軸間で回転モーメントを伝達するための構造体に関す
る。

自動車にあって衝突事故の際前部部分の変形の結果剛性
のステアリングコラムが車内室内に入シ込むのを避ける
ため、実際にあっては１度曲折し、かつ曲折位置忙カル
ダン継手を有するステアリングコラムが使用される。し
かし、この原理による安全ステアリングコラムは費用の
かかる、従って高価な構造を必要とする。

実　において使用されている他のタイプの安全ステアリ
ングにあっては、ステアリングコラムの部分が格子状の
スリーブとして形成されており、このスリーブは衝突事
故の際所定の力の作用の下に短縮する。この場合、この
格子状スリーブは交差状に巻取られ、合成物質で含浸処
理された繊維ストランドの層から成る格子棒を備えた繊
維で強化した合成物質から成る巻取成形体として形成さ
れている（ドイツ連邦共和国特許出Ｈ第５０４５１４ｆ
　−０２参照。）この場合、巻取成形体の長手軸線に対
する格子棒の配向角度は特に４５°−５５°である、な
ぜなら求められている使用目的にあ？て僅かな曲げ剛性
よシも、むしろ僅かな縦方向剛性があるＩＩうが望まし
いからである。従って、上記の公知の格子状スリーブは
比較的曲げ剛性であｐｌこれによルこのスリーブは製造
公差の範囲内でのみ角度誤差を拘らずことが可能である
に過ぎない。

特許請求の範囲により特徴ずけられる本発明の根底をな
す課題は、僅かな費用で製造可能であシ、シかも高い回
転モーメントを伝達可能であシ、かついかなる場合にあ
ってもこのタイプの安全ステアリングコラムＫｌｌせら
れた要件を充たす、特に曲折される安全ステアリングコ
ラムのための互いに角度を以て設けられている軸間で回
転モーメントを伝達するための構造体を造ることである
。

本発明による構造体は、これを合成物質で含浸処理した
繊維ストランドから成る巻取成形体として形成すること
によシ、従来の巻取機で迅速に造ることが可能である。

−これに加えてこの構造体は重量が僅かである。即ち、
どんな使用状態にあっても曲折される安全ステアリング
コラムのための二つのカルダン継手を有する公知の構造
体よシも著しく重量が僅かである。公知の構造体と異な
り、本発明による構造体は更にその全使用寿命の間遊び
なくかつ摩擦を伴うことがない。これに加えて、この構
造体は縦方向で著しく変形可能であるので、本発明によ
る構造体は例えばこのような安全ステアリングプラム内
へ組み込んだ際衝突時に場合によって生じる軸方向の力
をも吸収することが可能である。

しかし、本発明による構造体は曲折する安全ステアリン
グコラム内への内蔵に限定されるものではなく、互いに
角度を以て設けられている軸間で回転モーメントの伝達
が行われるすべての機構に一般的に使用することが出来
る。即ち、本発明による構造体は、現代的な構造様式に
よ）曲げ剛性を持つ、捻じれに対して柔軟なロータ羽根
接続部を備えたヘリコプタ−〇ロータ羽根の羽根角度制
御のための曲げに対して柔軟なかつ捻じれ剛性を有する
制御軸として使用することが出来る。

以下に添付した図面に図示した実施例につき本発明を詳
説する。

第１図によ）、本発明による構造体１は安全ステアリン
グのステアリングギヤ２とステアリングシャフト３との
間に設けられている。この構造体１は目が開いている格
子状の構造を持つ、繊維で強化された合成物質から成る
曲げ柔軟な巻取成形体４を備えている。

ステアリングギヤの駆動軸５とステアリングシャフト３
は互いに例えば３５°の角度で設けられている。自動車
の前部が変形し、これに伴いクラッシュ−生起の結果ス
テアリングギヤが後ろへと摺動した際、即ち衝突事故の
場合、唯巻取成形体が著しく曲がるに過ぎず、しかも伝
動軸５の長手方向力のステアリングシャフト３への伝達
は行われない。従って、ステアリングシャフト３が自動
車の車室内に入り込むことが阻止される。

格子状の巻取成形体４は、合成樹脂−接着剤で含浸処理
した繊維ストランド或いは粗糸を巻取機の断面が一様な
多角形の或いは環状の巻芯上に公知の方法で巻取るとと
によ）造られる。

この場合、格子構造は前進度の無い多重巻取シバターン
に相当する。即ち、繊維ストランドは層状に互いに重ね
られて載置される。

格子棒６、即ち互いに隣接し合っている二つの交差位置
７間の繊維ストランド層の区分体は、本発明による構造
体の場合長手軸線に対して５５°１有利には７０から８
５°の配向角度を有している。

更に本発明による構造体にあっては、格子棒６の高さ、
即ち半径方向でのその延長寸法はその幅よりも大きい、
しかも有利には三倍、特に有利には十倍に成るように構
成されている。

このように大きい配向角度とこのように高い格子棒６は
従来の巻取り芯では造ることは不可能であυ、かったと
え造れたとしても、それには極めて困難を伴う。

従って、本発明による構造体１の巻取成形体４を造るに
は第２図から第４図に図示した巻芯が使用される。

この場合、との巻芯は周囲に型条片９，１０および１１
が設けられている心８から成る。第２図から第４図に図
示した巻芯にょシ断面が規則正しい六角形の形状をした
巻取成形体が造られる。従ってこれに応じて、心８は断
面が六角形に形成されておシ、この場合型条片９〜１１
はそれぞれ周面の六つの面の一つの面において心８０縁
部間に存在する。第２図に図示した芯の平面図にあって
は、勿論六つの型条片のうち上側の三つの型条片９〜１
１のみが見られる。周方向での固定を行うためこれらの
型条片はばね１２を備えておシ、これらのばねは第３図
から見られるように心８の相応する縦溝１３内に係合し
ている。

型条片９〜１１の各々は多数の＃１１４を備えている。

これらの溝１４は心８の長手軸線１５に対して約８０°
の配向角度αで、しかも＃１４の一方の半分が＋８０°
の角度で、他方の半分が一８０°の角度で指向している
。芯の縁部１６と１７においてもしくは型条片９〜１１
の各々の両長手側面において溝１４はＶ−字形に合流し
ておシ、この場合Ｖ−字形の先端は交番して尚該型条片
の一方の長手側面に、そして他方の長手側面にと載って
いる。

巻取成形体４の巻取シの際、合成物質で含浸処理された
繊維ストランドは溝１４内に載置される。このようにし
て、格子棒６に８０°配向角度が与えられる。更に１巻
取成形体４の交差位置７が芯の縁部１６と１７に、即ち
二つの溝１４がＶ−字状に合流している型条片９〜１１
の位置に形成される。

この場合、溝１４は第４図に示すように繊維ストランド
１８の幅に相当する幅を有している。

更に、溝１４の高さはその幅の多重倍である。

゛翰 即ち、結果として幅が＄１４の幅に、その高さが最大＃
１４の深さに相当する格子棒６が得られる。更に、繊維
ストランド１８が比較的薄いので、第４図に示すように
極めて大多数の繊維ストランドａ、ｂ、ｃ等が溝１４内
に載置される。

各々の溝１４は、その幅が溝基底部１９から外方へと、
即ち溝開口２０方向に幾分増大するように形成されてい
る。溝開口２０には部分２１が続いておシ、この部分は
繊維ストランド１８を溝１４内に導入するのを容易にす
るため、第４図に示すように特別著しく外側へと開いて
いる。

繊維ストランド１８を型条片９〜１１の溝１４内に巻込
み、かつ繊維ストランド１８を硬化させた後巻取成形体
４の型外しは、六角形の心８を引き抜き、引き続き型条
片９〜１１を巻取成形体４の内部に押し込み、次いで引
き抜くととＫよって、行われる。この型外しは溝基底部
１９と溝開口２０間の各々の溝１４の幅を幾分増大させ
ることによって容易となる。

幅に比して高さが比較的高く形成されているので、各々
の格子棒６、従ってまた巻取成形体４もこれらが長手方
向に対して横方向で負荷を受けた際相対的に曲がシ柔軟
性を示す。

更に、上記の六角形巻取成形体にあって三つの交差位置
７が半径方向の面内に形成されているのが認められる。

この場合、格子棒６の曲がシ柔軟性の増大は、半径方向
の面内において可能な限り僅かに交差させる、即ち唯１
つの交差位置７のみを形成し、これに相応して隣接し合
っている二つの交差位置７間の格子棒６の長さを増長さ
せることによって達せられる。勿論、格子棒６と巻取成
形体４の曲がり柔軟性の増大はこれらの強度の低減に繋
がる。なぜなら、一方において総体的にせん断荷重を受
容する交差位置７が僅かしか存在しておらず、他方、巻
取成形体４の断面積に関して、繊維で強化した合成物質
材料も僅かしか存在していないからである。

更に、巻取成形体４がステアリングギヤ２とステアリン
グシャフト３との間に設けられている場合、必要な曲が
り柔軟性が、巻取成形体４の長手軸線に対比して配向角
度を可能な限夛大きい値に選択した際にのみ達せられる
ことが明瞭である。即ち、配向角度が５５°或いはそれ
以下の場合断面の増大によって大きな変形の下に剛性が
生じるが、他方配向角度がそれ以上に大きい場合、例え
ば８０’の場合もはや殆ど断面増大は行われない。

更に、巻取成形体４が目を有する格子構造体であること
によ）格子棒６が、この巻取成形体が捻じれ負荷を受け
た際純粋に圧縮棒としておよび引つ張シ棒として働くこ
と、即ちせん断荷重を被ることがないことが明らかであ
る。せん断荷重はむしろ交差位置７においてのみ働くに
すぎず、しかも本質的に格子棒６が巻取成形体４の長手
軸線に対してどの程度の配向角度で位置を占めているか
に左右されることなく働く。

即ち、このような格子構造は、公知のように繊維ストラ
ンドの流れが管長手軸線に対して４５゜であ夛かつ最大
の捻じれ荷重を受容するととが可能であり、他方繊維ス
トランドの角度が比較的大きいことからせん断荷重の作
用が増す、目を形成することなく巻取シによって成形さ
れた管体と異なる挙動を示す。

比較的大きい捻じシ荷重を受けた際、即ち比較的大きい
回転モーメントを伝達する場合、巻取成形体４が相対的
に大きい曲がシ柔軟性を持っているので、巻取成形体４
が側方への逃避を行う傾向を示す。この傾向は本質的に
、線材或いはホースが捻じられた際にループが形成する
と同じく原因に基ずく。

この傾向に対して拮抗作用を与えるため、巻取成形体４
の長手軸線方向で棒状２２が設けられ、この神体は、第
５図から明瞭であるように、接続部分２３．２４に固定
されている。この場合、これらの棒体２３と２４はスリ
ットを備えたそれぞれ一つの孔２３を有しておシ、これ
によりステアリングギヤ２の駆動軸５もしくはステアリ
ングシャフト３との接続部分２３と２４０同軸状の連結
が可能となる（第６図参照）。

棒体２２上には互いに間隔をもって円板状の支持体２６
が設けられており、この支持体は第５図には図示してい
ない巻取成形体４の側面に当接している。この場合棒体
２２の寸邦は、これが曲がシを必要とする際はその内部
に生じる張力によって損傷されず、しかし他方巻取成形
体４が不安定になり始めた際横力向の力に対して充分に
剛性を示すように設定されている。棒体２の曲がシに対
する強度は、この棒体を一方向性を以てガラス繊維で補
強された合成物質で造ることによって増大される。

接続部２３と２４が固定されている巻取成形体４の両端
部において巻取成形体４は、この巻取成形体４の端部に
繊維ストランドを巻付けることによって形成されている
貫通した縁部を備えている。巻取成形体４の縁部と金属
、例えばアルミニウムから成る接続部分２３もしくは２
４との間にはエラストマー物質、例えばペルブナン（Ｐ
ｅｒｂｕｎａｎ）　　のような合成ゴムから成る層２７
が設けられている。このエラストマー一層２７により回
転モーメントが小さい領域内において非線状の捻じれ剛
性が達せられる。この捻じれ剛性は上記の安全ステアリ
ングコラムに使用した場合振動の緩衝もしくは吸収にと
って有利である。この場合、巻取成形体４と接続部分２
３と２４間の相対運動が小さいのでエラストマ一層２７
はせん断負荷を受けるに過ぎない。この相対運動が大き
い際は、巻取成形体４を六角形に形成しかつこれに相応
して接続部分２３と２４を六角形に形成することにより
形成される形状一体的性はエラストマ一層２７の附加的
な圧縮、従ってまた捻じれ剛性の増大を可能にする。

この構造体１は使用目的および求められた回転モーメン
トと曲がシ角度の値に応じて多様に変形可能であり、か
つ種々異なる使用に適合させることが出来る。例えば、
巻取成形体４の合成物質を補強する繊維としてグラスフ
ァイバー、アラミド繊維、炭素繊維或いは金属繊維を使
用する仁とが可能であシ、他方合成物質マトリックスを
エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂或いはポリアミド樹脂
から形成することが出来る。

更に、巻取成形体４の長手方向に対する格子棒６の配向
角度は一格子状の構造体に与え得るかぎシー５５°！Ｄ
以上の角度から約９０°までの角度で変更可能である。

この場合曲がシ柔軟性は配向角度が大きくなれば浸るほ
ど大きくなる。

また、巻取成形体４の断面形状も変えることが可能であ
シ、この場合断面が多角形（八角形、六角形、五角形、
四角形、三角形）である場合接続部分２３と２４との上
記の形状一体性、更に第２図から第４図とＩ関連して上
に述べ九巻芯の比較的簡単な構成にとって有利である。

これに対比して、巻取成形体４が環状の断面を有してい
る場合、多角形の断面と異なシある一定の多重−パター
ンで、即ち巻取成形体４もしくは芯が六角形の断面場合
は三重−パターンで、八角形の断面の場合は四重−パタ
ーンでの巻きの形成に束縛されることなく、それどころ
か任意のパターンで巻取りを行うことが出来ると言う利
点がある。

更に１曲がシ柔軟性は、格子棒６の寸法設定によって、
特にその幅に対して高さを多重倍の寸法に設定すること
によって、しかも他の寸法パラメータ、例えば巻取成形
体４の長さおよび直径の設定によってその都度の使用目
的忙適合させることが可能である。巻取成形体の品質に
関して繊維ストランド８の層の数は一般に可能な限り大
きく設定されなければならない。なぜなら、これによっ
て個々の繊維ストランド層間の交差位置７内の□せん断
面の数が増大し、従って製造時間が許す限シ、可能な限
り僅かな単一繊維数を有する繊維ストランドを選択する
のが有利であるからである。

【図面の簡単な説明】

第１図はステアリングコラムのステアリングギヤとステ
アリングシャフトとの間に設けられた構造体の図、 第２図は構造体を巻取成形体に巻取シ成形するための芯
の平面図、 第３図は第２図の線■−■に清った断面図、Ｍ４閣は第
３図の部分Ａの拡大図、 第５図は巻取成形体を組み込んでいない構造体の断面図
、 第６図は第５図のａＶ−Ｖ＜沿った、しかし構造体を組
み込んだ断面図。 図中符号は ４・・・巻取成形体 ６・・・格子棒 １８・・・繊維ストランド α・・・配向角度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、特に曲折されるステアリングコラムを有する安全ス
   テアリングのための、互いに角度をもつて設けられてい
   る軸間で回転モーメントを伝達するための構造体におい
   て、交差状に巻取られかつ合成物質で含浸処理された繊
   維ストランド（１８）の層から成る格子棒を有する繊維
   で強化した合成物質から成る巻取成形体（４）より成り
   、この場合格子棒（６）の高さがその幅より大きくかつ
   格子棒（６）の配向角度（α）が巻取成形体（４）の長
   手軸線に対して５５°より以上であることを特徴とす、
   構造体。 ２、格子棒（６）の高さがその幅の少なくとも三倍であ
   る、特許請求の範囲第１項に記載の構造体。 ３、格子棒（６）の配向角度が７０〜８５°である、特
   許請求の範囲第１項或いは第２項に記載の構造体。 ４、巻取成形体（４）内に、この巻取成形体（４）の長
   手軸線の方向で互いに間隔をおいて設けられていてかつ
   巻取成形体（４）の内側に取り付いている一つ或いは多
   数の支持部（２６）を有する曲げ弾性な棒（２２）が設
   けられている、特許請求の範囲第１項から第３項のいず
   れか一つに記載の構造体。 ５、棒（２２）一方向性をもつて繊維で強化された合成
   物質から成る、特許請求の範囲第４項に記載の構造体。 ６、巻取成形体（４）の両端部が、軸もしくはステアリ
   ングギヤ（駆動軸５）とステアリングシャフト（５）の
   ための接続部分（２３と２４）を固定可能な貫通した縁
   部を備えている、特許請求の範囲第１項から第４項まで
   のいずれか一つに記載の構造体。 ７、巻取成形体（４）が少なくとも接続部分（２３と２
   ４）の領域内で一様に多角形の断面を有している、特許
   請求の範囲第６項に記載の構造体。 ８、巻取成形体（４）の縁部と接続部分（２３と２４）
   との間にエラストマー材料から成る層（２７）が設けら
   れている、特許請求の範囲第６項或いは第７項に記載の
   構造体。 ９、繊維ストランドの幅に相当する溝幅を有する繊維ス
   トランド（１８）を収容するための、芯を中心にして交
   差して指向している溝（１４）が設けられている、構造
   体を巻取り成形するための芯。 １０、溝（１４）の幅が溝基底（１９）から溝開口（２
   ０）方向で増大している、特許請求の範囲第９項に記載
   の芯。 １１、芯が心（８）および芯の周囲に設けられた多数の
   型条片（９〜１１）から成りこの場合上記型条片（９〜
   １１）が芯を中心にして交差状に指向している溝の部分
   を形成している溝（１４）を備えている、特許請求の範
   囲第１項或いは第１０項に記載の芯。