JPH02186141A - エネルギ吸収用構造部材及びその使用方法 - Google Patents

エネルギ吸収用構造部材及びその使用方法

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JPH02186141A
JPH02186141A JP1294767A JP29476789A JPH02186141A JP H02186141 A JPH02186141 A JP H02186141A JP 1294767 A JP1294767 A JP 1294767A JP 29476789 A JP29476789 A JP 29476789A JP H02186141 A JPH02186141 A JP H02186141A
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Klaus Drefahl
クラウス・ドリファル
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Kolbenschmidt AG
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エネルギ吸収用構造部材に関する。
〔発明の概要〕
理想的な負荷−変形量特性曲線を得るために、エネルギ
吸収用構造部材はその断面寸法に較べて長手方向に長く
、角柱状かつ真直であると共に、より大きな主慣性モー
メントの軸方向にかつ非弾性的に軸圧縮荷重の下で座屈
する金属製棒状体から成り、上記主慣性モーメントの軸
と直交するこの棒状体の広幅側面の少なくとも１つには
、上記長手方向を横切る直線状歯列が設けられている。
〔従来の技術〕
今日、自動車の乗客の受動的な安全性ついては、例えば
強固に形成された客室、この客室の前後に配された変形
可能な衝撃エネルギ吸収用の車体崩壊部分、および自動
車の輪形ハンドルに配された衝撃防御部材によって一般
的に大きな関心が寄セられている。
衝突時の自動車の急激な制動における人体の物理的な許
容量には一定の制限が定められている。
すなわち自動車の設計者には、頭部、胸部および骨盤の
人体部分に、３ｍｓより長くない時間を超えて上記頭部
に対してはせいぜい８０ｇの制動減速、上記胸部および
上記骨盤に対してはせいぜい６０ｇの制動減速が生じて
もよいというような要求が課されている。自動車の衝突
の全期間は約９０ｍ５に達するから、自動車の設計者は
、出来るだけ大きな変形量を持つ構造部材を車内に使用
して、乗客の上体の回転を伴う前進運動に充分な猶予を
与えることに配慮しなければならない。
このような目的のために、アルミニウム製ハニカム部材
、アルミニウム製フオーム部材、又は充填材を入れた金
属製スポンジから成る変形可能な構造部材が、例えばア
ルミニウム、亜鉛、マグネシウム、ニッケル、銅、鉛又
はこれらの合金の基盤の上に配設される（西独公開公報
第２０４９９１８号）。
ところで圧縮衝撃荷重が上記構造部材に掛ると、この構
造部材に掛る負荷は当初は急激に上昇し、続いて変形量
を示す横軸に対してほぼ水平となる。
またその結果、優れたエネルギ吸収能を示すことになる
。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら負荷−変形量の理想的な特性曲線の場合、
その下方に台形が形成されるような上記負荷と変形量と
の関係は、上述の構造部材では実験で得られる範囲に留
まって、正確な再現性はあり得ない。
衝突時における乗客の特に頭部および胸部の前進運動を
、輪形ハンドルに設けられた衝撃防止具によって和らげ
るため、適当に座屈する部分が輪形ハンドルのスポーク
に、また塑性変形自在なプラスチックフオームから成る
変形物体がバンドルバブの上方で上記輪形ハンドルの中
央に予め設けられる。
しかしながこれらは、圧縮衝撃荷重の場合における充分
な変形量の大きさという要請には合致しない。すなわち
衝撃を受けると、先ず輪形ハンドルに望性変形が生じる
。しかしこの塑性変形は、急上昇する変形抵抗によって
望ましくない弾性変形に変化する。
この発明は上述の点に鑑み、非弾性的な変形によってエ
ネルギを吸収する構造部材を提供することにある。なお
この構造部材の負荷−変形量特性曲線は台形状を示し、
理想的な特性曲線に非常に近い。また再現性をも有する
。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、その断面寸法に較べて長手方向に長く、角柱
状でかつ真直であると共に、より大きな主慣性モーメン
トの軸方向にかつ非弾性的に軸圧縮荷重の下で座屈する
金属製棒状体が、上記主慣性モーメントの軸と直交する
この棒状体の広幅側面の少なくとも１つに、棒状体の上
記長手方向を横切る直線状歯列を具備するようにエネル
ギ吸収用構造部材を構成した。
圧縮軸荷重下の上記金属製棒状体の座屈は、その座屈長
さの範囲内に、小さな正弦曲線の任意のたわみの形で生
じる。その際、上記座屈長さの範囲における上記直線状
歯列は、先ず座屈の最大位置で、次にその位置の両側で
相互に次々と支え合うようになるから、負荷−変形量特
性曲線は始めに比較的急勾配で立−Ｅす、その後はほぼ
水平となる。
２つの主慣性モーメントのうち、より大きな主慣性モー
メントの軸方向に生じる座屈の方向を予定することは可
能である。すなわちこの発明のその他の特徴によれば、
所望の上記座屈方向と向き合う上記金属製棒状体の広幅
側面、とりわけ座屈長さの範囲内に上記直線状歯列が設
けられることによって可能となるのである。
若し上記直線状歯列が、予定された座屈方向と向き合う
金属製棒状体の上記広幅側面上でかつ座屈長さの範囲内
に設けられ、さらに広幅側面上の上記金属製棒状体の固
定部分と、上記座屈の反曲点との間に設けられるならば
、極めて良好なエネルギの吸収を達成できるであろう。
なお−船釣には、上記直線状歯列は金属製棒状体の全て
の広幅側面上に設けられる。
ところで２つの主慣性モーメントの軸を含む面に平行な
上記金属製棒状体の狭幅側面から延びる直線状歯列を用
意して、上記金属製棒状体の負担できる圧縮荷重を高め
ることができる。この場合には、上記直線状歯列の歯は
それぞれ上記広幅側面の幅の５０％よりも短か（、好ま
しくは２０〜４０％の範囲にある。
この発明の特別な態様としては、金属製棒状体の上記狭
幅側面の片方又は両方に、これと一体に結合させた歯列
が櫛状に設けられる。またこの態様においては、上記歯
列は上記広幅側面上に折曲げられる。なお上記直線状歯
列の形態の下では、上記歯列は金属製棒状体の上記広幅
側面と９０゜の角をなすように構成することもできる。
この金属製棒状体のその他の形態としては、上記直線状
歯列の歯がインボリュート形状、サイクロイド形状、円
弧形状、又は垂直歯面あるいは傾斜歯面を持つＵ字形状
であることである。
この発明に係る上記金属製棒状体は、特に自動車用緩衝
器の保持具、自動車客室前後の崩壊部分内の構造部材、
並びに自動車用輪形ハンドルのスポーク内構造部材に使
用される。
〔実施例〕
以下本発明の実施例につき、第１図〜第９図を参照しな
がら説明する。
第１図に第１の実施例として示す金属製棒状体１は５ｔ
３７鋼から成り、上下の固定部分３間の広幅の両側面に
は矩形状歯を持った直線状歯列４が設けられている（第
２図参照）。なお第３図には、衝撃的に圧縮荷重が作用
する時、上記金属製棒状体１に座屈で生じる変形を示し
た。
次に第４図および第５図に第２の実施例として示す金属
製棒状体５は５ｔ６０鋼から成り、この構造部材の座屈
長さ６の範囲内には、座屈方向と向き合う広幅側面上に
矩形状の歯を持つ直線状歯列７が設けられている。また
金属製棒状体５の固定部分８と、座屈反曲点９との間の
範囲には、座屈方向に向く広幅側面上に直線状歯列７が
設けられている。なお第６図には、衝撃的に圧縮荷重が
作用する時、上記金属製棒状体５に座屈で生じる変形の
状態が示されている。
次に第７図に示すエネルギ吸収用金属製棒状体の第３の
実施例では、上記直線状歯列は、上記棒状体１０の狭幅
な両側面にそれぞれ櫛歯状に設けられかつこの棒状体ｌ
Ｏの広幅側面上に折曲げられた歯１１を有する。
次に第８図に示すエネルギ吸収用金属製棒状体の第４の
実施例では、上記直線状歯列は、上記狭幅側面に櫛歯状
に設けられかつ上記広幅側面と９０°の角度をなす歯１
３を有する。
この発明に係る金属製棒状体１．５、ＩＯおよび１２の
負荷−変形量特性曲線は沢山の試片について調査された
。同曲線で比較的高い圧縮負荷は、短い変形量に基くも
のである。またこの負荷がオイラーの座屈荷重に達する
と、負荷は比較的長い変形の間、第９図の負荷−変形量
特性曲線に示すようにほぼ一定に保たれる（第９図の実
線で示す）。すなわちこの発明に係るエネルギ吸収用構
造部材は、理想的なエネルギ吸収能（第９図の１点鎖線
で示す）にほぼ近い特性を示している。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第９図は本発明の実施例を示すもので、第１図
はより大きな主慣性モーメントの軸方向から見たエネル
ギ吸収用金属製棒状体の第１の実施例を示す正面図、第
２図は第１図に示す金属製棒状体の側面図、第３図は座
屈した同上金属製棒状体の側面図、第４図はより大きな
主慣性モーメントの軸方向から見たエネルギ吸収用金属
製棒状体の第２の実施例を示す正面図、第５図は第４図
に示す金属製棒状体の側面図、第６図は座屈した同上金
属製棒状体の側面図、第７図はエネルギ吸収用金属製棒
状体の第３の実施例を示す部分斜視図、第８図はエネル
ギ吸収用金属製棒状体の第４の実施例を示す部分斜視図
、第９図はエネルギ吸収用金属製棒状体の負荷−変形量
特性曲線である。 なお図面に用いられた符号において、 １．５．１０．１２・−・−−−−−−−−−一金属製
棒状体４　、７　、　ｌ　ｌ　、　ｌ　３−−−一−−
−−−−−−−直線状歯列６　−−−一−−＝−・−・
・−−−−・−座屈長さ８　−−−−−−−−−−一・
−固定部分である。 Ｆｉｇ、１ Ｆｉｇ、２ Ｆｉｇ、　３

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、その断面寸法に較べて長手方向に長く、角柱状でか
    つ真直であると共に、より大きな主慣性モーメントの軸
    方向にかつ非弾性的に軸圧縮荷重の下で座屈する金属製
    棒状体１、５、１０又は１２は上記主慣性モーメントの
    軸と直交するこの棒状体の広幅側面の少なくとも１つに
    上記長手方向を横切る直線状歯列４、７、１１又は１３
    を有するエネルギ吸収用構造部材。 ２、上記直線状歯列７、１１又は１３は所望の座屈方向
    と向き合う金属製棒状体５、１０又は１２の広幅側面上
    に設けられている請求項１記載の構造部材。 ３、上記直線状歯列７は上記金属製棒状体５の座屈長さ
    ６の範囲内に設けられている請求項１又は２記載の構造
    部材。 ４、上記直線状歯列７は上記金属製棒状体５の固定部分
    ８と座屈反曲点９との間でかつ所望の座屈方向に向く上
    記広幅側面上に設けられている請求項３記載の構造部材
    。 ５、上記直線状歯列４又は７は金属製棒状体１又は５の
    上記広幅側面の全てに設けられている請求項１、２、３
    又は４記載の構造部材。 ６、より小さい主慣性モーメントの軸と、より大きい主
    慣性モーメントの軸とを含む面に平行な上記金属製棒状
    体の狭幅側面から延びる上記直線状歯列はそれぞれ上記
    広幅側面の幅の５０％よりも短かく、好ましくは２０％
    〜４０％の範囲にあることを特徴とする請求項１、２、
    ３又は４に記載の構造部材。 ７、上記直線状歯列は上記金属製棒状体１０の狭幅側面
    の片方又は両方にかつ上記棒状体と一体に設けられると
    共に、櫛歯状でかつ上記広幅側面上に折曲げられた歯１
    １から成る請求項１、２、３、４、５又は６記載の構造
    部材。 ８、上記直線状歯列は上記金属製棒状体１２の狭幅側面
    の片方又は両方にかつ上記棒状体と一体に設けられると
    共に、櫛歯状でかつ上記広幅側面と９０°の角度を持つ
    歯１３から成る請求項１、２、３、４、５又は６記載の
    構造部材。 ９、金属製棒状体の上記直線状歯列の歯はインボリュー
    ト形状、サイクロイド形状、円弧形状又は垂直歯面ある
    いは傾斜歯面を持つＵ字形状を具備する請求項１、２、
    ３、４、５、６、７又は８記載の構造部材。 １０、自動車の緩衝器用保持具として用いる請求項１、
    ２、３、４、５、６、７、８又は９記載の構造部材の使
    用方法。 １１、自動車客室の前後の崩壊部分内に組込み材として
    用いる請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記
    載の構造部材の使用方法。 １２、輪形ハンドルのスポークに用いる請求項１、２、
    ３、４、５、６、７、８又は９記載の構造部材の使用方
    法。
JP1294767A 1988-11-15 1989-11-13 エネルギ吸収用構造部材及びその使用方法 Pending JPH02186141A (ja)

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