(57)【要約】  本発明は、車両、とりわけ乗用車の車両安全性を向上させるための装置であって、車両が障害物に衝突した際にホイール（５）が内側にねじれることを防止するように、車両のシャシと連結できる装置（１）に関する。装置が車両のホイールキャリア（６）に配置されると、改善された受動型の車両安全性が得られる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（２）、とりわけ乗用車の車両安全性を向上させるための装置であって、前記車両（２）が障害物（４）に衝突した際にホイール（５）が内側にねじれることを防止するように、前記車両（２）のシャシ（３）と連結できる装置であって、
前記装置が、前記車両（２）のホイールキャリア（６）に配置されることを特徴とする、装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の装置（１）であって、
前記装置が、衝突の際に前記ホイール（５）の内部構造を支持するように配置されることを特徴とする、装置（１）。
【請求項３】
請求項２に記載の装置（１）であって、
前記装置が、前記内部構造を機械的に強化する支柱を備えることを特徴とする、装置（１）。
【請求項４】
請求項１〜３の一項に記載の装置（１）であって、
前記装置が、前記ホイール（５）の内側へのねじれが予め決められたホイールステアリング角に制限されるように配置されることを特徴とする、装置（１）。
【請求項５】
請求項１〜４の一項に記載の装置（１）であって、
前記装置が、前記ホイールキャリア（６）の領域に配置され、前記領域は走行方向（１０）の内部に位置することを特徴とする、装置（１）。
【請求項６】
請求項１〜５の一項に記載の装置（１）であって、
前記装置が、前記ホイールキャリア（６）に取り付け可能なように形成されることを特徴とする、装置（１）。
【請求項７】
請求項１〜５の一項に記載の装置（１）であって、
前記装置が、前記ホイールキャリア（６）に形成されることを特徴とする、装置（１）。
【請求項８】
請求項１〜７の一項に記載の装置（１）であって、
前記ホイール（５）が、前記車両（２）の動力装置と結合していることを特徴とする、装置。
【請求項９】
請求項１〜７の一項に記載の装置（１）であって、
前記ホイール（５）が、フリーホイールであることを特徴とする、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部の特徴を有する車両、とりわけ乗用車の車両安全性を向上させるための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両は通常、方向を制御するためにステアリング装置を備えている。従来のステアリング装置は、ロッド状またはパイプ状のいわゆるステアリングコラムを介してステアリングロッドに連結しているステアリングホイールを有する。技術者にステアリングアングルとして知られている、ステアリングホイールがその中立位置に向かって回転することにより、ホイールキャリアに収容された、車両の少なくとも２つのホイールは、シャシの立体形状に規定される姿勢をとり、この姿勢は、車両の運転モードで方向転換が起こる姿勢である。その際、車輪平面と直線走行姿勢との間で生じる角度は、車両の構造においてステアリング角と呼ばれる。
【０００３】
ステアリングホイールトルクまたは戻りトルクとして知られている、本質的に車両速度に左右されるトルクは、このステアリング角を逆方向に向けてステアリングコラムに作用し、それによってステアリングにそれ以上作用せずに車両を安定した直線走行にする。この現象は、ステアリングの戻りとして当業者に公知のことである。
【０００４】
特許文献１には、ステアリングの戻りを改善するために、連結アームを介してホイールキャリアに連結している回転ロッド安定装置が提供されており、同装置は、ホイールキャリアのステアリングが動いた際に、安定装置に設けられた柔軟な支持体によって戻り運動トルクが発生し、このトルクは特に、キャスタ角が最大のときにステアリングの戻りを著しく改善できる。
【０００５】
しかし問題は、車両が事故に遭遇した場合のシャシの挙動であり、車両がとりわけ乗用車の場合、車両の乗員にとって危険な運動エネルギーが解放される可能性がある。そのような場合に乗員を保護するために、例えば特許文献２は、請求項１の前提部が依拠する図３および請求項５による実施形態で、特別に配置されたレバー装置を用いてステアリングコラムを走行方向前方にある車両のバンパに連結することを教示している。このレバー装置は、バンパに作用するある程度の衝突エネルギーが過剰な場合に、旋回した車両のホイールを予め決められた位置に整えるように構成されている。提供されている手段は理想的な場合、車両がカーブを走行中に衝突した場合に、衝突エネルギーをできる限り広く時間的に均一な分散を達成するために、車両のタイヤが緩衝器としての役割を果たすことを実現する。この緩和効果により、カーブ走行中に前方で衝突した際に、車両の乗員が走行方向に投げ出される激しさが和らぎ、よって最終的にそれによる怪我のリスクが低減する。
【０００６】
先行技術により知られているこのような手段があってもやはり、障害物にわずかに重なると車両が衝突する特別な危険性が生じる。この特定の状況では、ホイールが過度に内側にねじれてしまうことがあり、それによって、衝突が原因となるシャシの変形が起こり、最悪の場合、ホイールが少なくとも部分的に乗員区画に押し込まれるということが起こる。乗員区画の完全性がこのように損なわれると、相当な慣性力が車両の乗員に影響する危険性があり、よって乗員の健康はきわめて大きく危険にさらされる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＤＥ  ４０１７２１０  Ｃ１
【特許文献２】ＤＥ  ４３２６６６８  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そのため、本発明は、一般的な装置に対して改良した実施形態を提示し、とりわけわずかに重なる衝突事故が起きた場合に受動型の車両安全性が向上することを特徴とする実施形態で問題に対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、この問題は、独立請求項の主題によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【００１０】
本発明は、装置を車両のホイールキャリアに直接配置するという普遍的な構想に基づいている。このように構造を決定的に簡易化することにより、複雑で信頼性に欠けるおそれのあるレバー配置や、さらに離れた位置にあるバンパのような車両の部品と連結するためのその他のリンケージを使用する必要がない。記載した慣性力、とりわけわずかに重なって衝突した際にホイールとホイールキャリアとに作用することがある慣性力を、このようにして本装置によって容易かつ効果的に吸収できる。
【００１１】
有利な実施形態では、本装置を、衝突時にホイールの内部構造を支持でき、よって衝突エネルギーによって変形したホイールが破壊される危険性が著しく低減するように配置できる。装置の全体構造を保持することによって、ホイールは、有利には、エネルギーの大部分を車両のボディの外側領域にそらすことができ、そのとき装置によって、乗員区画の完全性が危険にさらされる程度が遙かに少なくなる。
【００１２】
好適な実施態様によれば、装置は、このようにするために１つの支柱を備え、この支柱は、その形状に基づいて内部構造を機械的に強化する。衝突エネルギーによって起こった弾性変形に対する内部構造の抵抗力およびそれに伴う全ホイールの抵抗力は、その設計が際立っている場合に高まる。記載したような事故が起きた際に特に、極めて高い荷重がかかることを考慮して、装置を補強材の形態に仕上げることを提案する。
【００１３】
次に、１つの構成が特別な利点を提供し、その構成では、装置がその配置により、ホイールの内側へのねじれが予め決められたホイールステアリング角を超えられないように制限する。この制限により、走行方向とは逆にボディに向かって押し込まれたときに、ホイール自体が最大限に内側にねじれてもなお下枠に当たっているようにする。一方、下枠の方は、当業者に公知の方法で適切な荷重経路を受け入れるように構想され、その経路に導かれた衝突エネルギーを標的にして弱めることができ、入り込む危険性を少なくできる。
【００１４】
有利には、本装置をさらに、ホイールキャリアの領域に配置することができ、この領域は、車両の走行方向に、向かい合う軸端部の方を向いたホイールキャリアの内側にある。このような配置で、衝突時に本装置がホイールキャリアの他の部分よりも先に障害物と接触するようにし、その結果、装置は、その支持効果を最適な形でできる限り早い時点に発揮できる。
【００１５】
このようにするためには、実際の製造を考慮して、装置を工場側ですでにホイールキャリア内に形成するのがよく、これによってホイールキャリアを取り付けるための新たな組み立て工程が通常は不要になる。しかし、代替的な実施形態では、装置は、適切なホイールキャリアに後から組み立てるようになっていてもよく、これによって場合によっては、受動型の車両安全性を向上させるために市販の車両にそれ自体を追加装備することが可能である。
【００１６】
本発明のその他の重要な特徴および利点は、従属請求項、図面およびその図面に基づいた図面の説明から明らかになる。
【００１７】
前述した特徴および後に説明する特徴は、本発明の範囲を逸脱しないかぎり、その都度述べた組み合わせだけでなく、それ以外の組み合わせまたは単独でも適用できることは明らかである。
【００１８】
本発明の好適な実施形態を図面に示し、後述する説明でさらに詳細に説明し、同じ構成要素または同様の構成要素または機能的に同じ構成要素には、同じ符号を付している。
各図は以下の通り概略的に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ホイールキャリアに取り付けられた本発明による装置の斜視図である。
【図２】図１の装置を装備した車両が障害物に衝突した際の部分断面図である。
【図３】衝突直後の状態である図２の断面図である。
【図４】車両が最大限に変形した状態である図２および図３の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、ホイールベアリングを用いてステアリングナックルまたはホイールキャリア６に収容されたホイール５を示しており、圧延鋼から形成されるか軽金属から鋳造または鍛造されたホイールのリムが、トレッド領域に溝のあるタイヤと組み合わせてある。この図１では、ホイール５は、ホイールキャリア６が組み立てられた状態で、適切に装備された車両２（図１には図示せず）の運転位置に対応する視線の方向から示されており、ホイール５の内面が動作している状態に相当する。ホイールキャリア６は、独立懸架式サスペンションを備え、このサスペンションは、ホイール５を、ステアリングアームおよびばねと油圧式ショックアブソーバとで構成されたストラット式サスペンション９を介して車両２のボディに連結できる。ホイール５をさらにボディに連結するには、図１に示していないタイロッド８を用いて行うことができ、このタイロッドは、ホイールキャリア６のピボット点７に配置される。
【００２１】
本装置１は、さらに、弓状の支柱の形態であり、図１に示したホイール５の内面では、車両２の走行方向１０に向かうある範囲で、ホイール５の対称軸が円弧状におよそ１００°の中心角で回転する。衝撃に対する機械的な補強として、隆起のように厚く膨らんだ弓状部の面をホイールの中心軸の高さに形成し、この面は、到達目標とするホイール５の支えをさらに向上させる。ストラット９に隣接している装置上端の領域では、装置１は、やや細くなって十分な隙間を有し、タイヤのフリーホイール周りを損傷しない。このようにして、ホイールとタイヤに対する最短距離が維持される。適切なクリアランスが下部の、ピボット点７の領域に配置された装置１の端部にも設けられ、そのように設置した状態で適切な距離を置いてブレーキカバープレートと衝突するのを防止する。装置１とブレーキカバープレートとの間の距離をこれとは別にまたはこれに加えて最適化するために、もう１つの実施形態ではブレーキカバープレートの輪郭を適切に切削してよい。
【００２２】
追加の中間ホルダが、ねじ連結で弓状部に配置されるとともに、ホイールキャリア６との接触面の中心に配置され、弓状部をねじで連結するために、直角に向けたねじ連結部を、タイロッド８（図１には示していない）を用いてホイールキャリア６に固定する。中間ホルダと一致するホイールキャリア６の接触面は、このようにするために適切な方法で加工されるか、他の方法で適合される。高速で衝突した場合に弓状部がホイールキャリアまたはステアリングナックルに機械的に支持されるように、弓状部は、その最も近い点でホイールキャリアまたはステアリングナックルからわずかな距離を置いて配置される。製造技術は、例えば鋼板製の中間ホルダの製品を湾曲部として提供する。タイロッドジョイントを取り付けるためにホイールキャリア６に設けられたピボットは、いわゆるプレート厚を大きくするため、かつタイロッドジョイントを取り付けた状態でロックナット用にピボットに設けた締め付け範囲の突出部を確保するために適していて、その結果、弓状部とホイールキャリア６との間の確実なねじ連結を達成できる。
【００２３】
本発明に従って装備した車両２を配線接続する際に狭窄部が形成されるのを防止するために、弓状部に例えば電気配線用の通路を設けることができる。ここでも適切な設定間隔を、ホイールキャリア６の全体的なばねのたわみおよび切れ角によって保持し、最終的に組み立てる際に必要に応じて車両２を点検する必要がある。
【００２４】
その材料に関しては、装置１の弓状部は、適切な鋳造技術を用いてアルミニウムから作製されるほか、鋼または複合材料を使用してもよい。ストラットと連結するために、さらに１つのねじおよび１つのナットを備え、タイロッドのねじ連結部に固定するために、ピボット点の領域でさらに別のねじおよびナットをそれぞれ備える。とりわけ弓状部をこれとは別にさらに短く形成すると、装置の総質量が減る可能性がある。さらに別の固定部材、例えば適切なプレートホルダやクランプなどを、ストラットに固定したねじに接続するために使用してもよい。
【００２５】
これとは別の図示していない実施形態では、既存のステアリングナックルによる操舵の代わりに、別の操舵技術で運転するか、あるいは本発明による装置を操縦されない車軸に配置する可能性がある。当業者はさらに、記載した手法を駆動車軸のホイールキャリアに応じて変化させてよいことを認識しており、この車軸は、本発明の範囲を逸脱せずに、操縦されないか（例えば四輪駆動の場合に）操縦されるように設計される可能性がある。
【００２６】
図２から図４は、本発明によるシャシ３を装備した車両２が、走行方向１０の車両２の車道の左側でわずかに重なる固定されている障害物４に衝突する様々な段階を時系列順に示している。この図から、図２の衝突直後の状態でホイール５のわずかな内側へのねじれがどのように増大して進行し、それによって走行方向１０の逆方向にホイール５の接触面に対して障害物４がホイール５の外側領域の方向にかけた圧縮力によってずれるのが明確にわかる。この力のずれは、再び大きくなりながらステアリング軸に作用するねじれモーメントを伴うため、力の平均的な作用点はピボット点からますます遠ざかり、これによって絶えず長くなるてこの腕が形成される。
【００２７】
このような背景で、本発明の有利な作用の仕方が明らかになり、これによってすでに図２で明確に認識できる締め付けが、障害物４によって弾性変形したホイール５の領域とホイールキャリア６との間でホイールの内側へのねじれを予め決められた最大角度に制限する。このように制限した結果、上記の意味でのわずかな力のずれのみが起こり、そのことによってステアリング軸に対するトルクの増大がそれほど起こらないようにすることができる。この特定の運動の結果、図４の衝突の最終状態でその運動自体によって乗員区画にホイール５が入り込むことはまったく起きない。その代わりに、ホイール５は主に下枠１１に衝突し、この場所では、衝突によって引き起こされた慣性力を的確に逃がすことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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