BR102014010788A2 - Multi-function tilt steering column - Google Patents

Abstract

uma coluna de direção inclinável multifuncional que compreende uma primeira parte móvel do chassi (16) e uma segunda parte fixa subjacente (19) do chassi, um elemento de haste (13), integrado com um manípulo, posicionado no centro de um volante de um veículo estando situado na dita primeira parte do chassi móvel (16), e um eixo (31) conectado a um sistema de direção de energia hidráulica, estando posicionado dentro da dita segunda parte fixa subjacente (19) do chassi, um acoplamento (30) estando interposto para a transmissão do movimento rotativo entre os ditos dois eixos (13, 31) e para o posicionamento inclinado regulado entre a dita primeira parte móvel (16) do chassi e a dita segunda parte fixa subjacente (19) do chassi, em que o elemento de haste (13) está posicionado em um grupo telescópico que compreende um elemento tubular interno ( 14) o qual desliza de maneira interna e de maneira axial com relação a um elemento tubular externo (15) em que um acoplamento poligonal é visualizado entre os ditos dois elementos tubulares (14, 15) em adição a um meio de acoplamento que pode ser expandido forçado (20, 21), posicionado dentro do dito elemento tubular externo (15) e móvel com relação ao elemento tubular externo (15), os quais são movidos pela rotação do dito elemento de haste ( 13) e adequado para o posicionamento firme do mesmo em uma posição de altura com relação à dita primeira parte móvel do chassi (16).

Description

“COLUNA DE DIREÇÃO INCLINÁVEL MULTIFUNCIONAL” [0001] A presente invenção se refere a uma coluna de direção inclinável multifuncional.

[0002] No campo automotivo, vários tipos de colunas de direção são usadas atualmente, que consistem de uma pluralidade de elementos, alguns dos quais obtidos através de operações de montagem e formação complexas.

[0003] Estas colunas visualizam conexões particularmente complexas para efetuar os movimentos necessários e regulações, por exemplo, com relação à altura.

[0004] Adicionalmente, em uma coluna de direção convencional, um grupo telescópico é visualizado, que consiste de uma série de elementos de ranhura macho e fêmea, os quais são quase todos obtidos a partir do processamento de barras subsequentemente sujeitas a mais ou menos tratamento térmico caro, complexo e duradouro.

[0005] Juntas de Cardan são usadas nestas colunas para permitir movimentos de regulagem angular do volante, tendo uma certa amplitude (maior ou menor) nas várias direções ergonomicamente selecionadas, ou na direção de desengate a partir da posição do veículo. Isto de fato permite a transmissão de movimento rotativo entre dois eixos com um certo ângulo de incidência.

[0006] Em uma coluna de direção equipada com regulagem de inclinação, assim chamada “inclinável”, a transmissão do movimento do sistema de direção de energia - volante é exercida por uma junta de Cardan convencional. r [0007] E conhecido que com a presença de uma junta de Cardan, o ângulo potencial máximo não excede 45°. Consequentemente, em algumas colunas de direção, uma série de juntas de Cardan algumas vezes é inserida, de maneira a permitir ângulos de inclinação maiores (inclinável). Esta provisão implica um aumento no custo, uma construção complexa e não resolve problemas adicionais estritamente relacionados ao uso de uma junta de Cardan.

[0008] Ainda, se estas soluções - provisões conhecidas são sujeitadas a tratamento de proteção de superfície específico, elas possuem uma resistência à água inferior e soluções para melhorar esta característica ainda não foram encontradas.

[0009] Em qualquer caso, a interação das características mencionadas acima não permite desempenhos altos e complexos de colunas de direção tradicionais.

[00010] Muitas tentativas foram feitas nos últimos anos para encontrar uma solução para os vários problemas descritos acima, mas nenhuma solução válida ainda foi encontrada.

[00011] O objetivo geral da presente invenção é resolver as desvantagens mencionadas acima da técnica conhecida, de uma maneira extremamente simples, econômica e particularmente funcional.

[00012] Um objetivo funcional da presente invenção é prover uma coluna de direção inclinável multifuncional a qual possui construção particularmente simplificada que não requer processamentos mecânicos adicionais para adaptar as partes.

[00013] Outro objetivo da presente invenção é prover uma coluna de direção inclinável multifuncional a qual é resistente, à água na sua parte conectada e nas suas partes de conexão.

[00014] Mais um objetivo da presente invenção é prover uma coluna de direção inclinável multifuncional a qual é capaz de suportar e absorver vibrações sem intervenções importantes na junta articulada e com problemas extremamente limitados ou de outra forma não variados.

[00015] Em vista dos objetivos. acima, de acordo com a presente invenção, uma coluna de direção inclinável multifuncional foi concebida, tendo as características especificadas nas reivindicações anexas.

[00016] As características estruturais e funcionais da presente invenção e as suas vantagens com relação à técnica conhecida irão parecer mais evidentes a partir da seguinte descrição, em referência aos desenhos anexos, os quais, inter alia, mostram um esquema de forma de realização de uma coluna de direção inclinável multifuncional produzida de acordo com a invenção. Nos desenhos: - A figura 1 mostra uma vista elevada de uma coluna de direção inclinável produzida de acordo com a invenção; - A figura 2 mostra uma vista na seção inclinada em 90° da coluna de direção mostrada na figura 1; - A figura 3 mostra uma vista de seção transversal da coluna de direção mostrada na figura 1; - As figuras 4 e 5 são seções de acordo com as linhas IV-IV e V-V da figura 3; - A figura 6 mostra um detalhe alargado da figura 2; - As figuras 7 e 8 são vistas explodidas e de perspectiva montada e parcialmente montada de alguns detalhes; - A figura 9 mostra uma vista alargada de uma porção central da seção da figura 2; - A figura 10 é uma seção de acordo com as linhas X-X da figura 9; e - A figura 11 é uma vista de perspectiva com partes explodidas do acoplamento de transmissão mostrado nas figuras 9 e 10.

[00017] Com referência ao conjunto das figuras, estas ilustram uma coluna de direção inclinável multifuncional de acordo com ângulos a, produzida de acordo com a presente invenção, indicada como um todo com o número de referência 11.

[00018] Uma extremidade superior livre 12 de um elemento de haste 13 é feita integrada com um manipulo (não mostrado nos desenhos), posicionada de maneira central em um volante V de um veículo, não mostrado.

[00019] O volante é fixado a um elemento tubular 14 o qual por sua vez está posicionado de maneira coaxial extemamente para conter o elemento de haste interna 13.

[00020] O elemento tubular 14, por sua vez, desliza dentro de um elemento tubular externo 15, formando um grupo telescópico, de acordo com um acoplamento com uma seção poligonal a qual é mostrada nas figuras como prismática com uma seção octogonal, mas a qual pode ter uma forma poligonal similar. Deste modo, o acoplamento é adequado para permitir a transmissão do movimento rotativo a partir do elemento tubular interno 14 para o elemento tubular externo 15, em qualquer caso que permite um deslizamento axial do elemento tubular 14 com relação ao elemento tubular externo 15.

[00021] Os elementos tubulares 14, 15 e 16 são produzidos por revestimento de matriz com uma liga de alumínio leve sem reduzir dramaticamente os processamentos mecânicos das presentes colunas de direção.

[00022] Este elemento tubular externo 15 é suportado em suas extremidades por um elemento de contenção 16, que cerca o mesmo e forma uma primeira parte móvel do chassi, por meio de um par de mancais 17 e 18. Deste modo, o elemento tubular externo 15 está livre para girar, mas é bloqueado de maneira axial com relação a cada movimento axial.

[00023] O elemento de contenção 16, ou primeira parte móvel do chassi, está alinhado e articulado em “O” com relação a um segundo elemento de contenção 19 ou segunda parte inclinável e fixada subjacente do chassi graças à presença de um grupo de mola de gás 24 o qual pode ser regulado na posição desejada por meio de um comando específico de maneira a manter a posição selecionada.

[00024] Por meio da aplicação de um torque extremamente leve para o manipulo mencionado acima (não mostrado), a haste 13 gira e é aparafusada dentro de um primeiro elemento de bloqueio 20 que atua como um grampo inferior. O primeiro elemento de bloqueio 20 possui um perfil do perímetro externo complementar à seção interna do elemento tubular poligonal externo 15, neste caso octogonal, dentro do qual ela pode ser movida. Um segundo elemento de bloqueio 21, o qual atua como um grampo superior possui um perímetro externo o qual também é complementar à seção interna do elemento tubular poligonal externo mencionado acima 15 dentro do qual ele também pode ser movido.

[00025] O segundo elemento de bloqueio 21 pode deslizar livremente na haste 13, de forma a ser colocado em contato com o primeiro elemento de bloqueio 20 e com o elemento tubular de deslizamento interno 14, e atua como um grampo inferior. Os elementos de bloqueio 20, 21 nas superfícies de faceamento compreendem: o primeiro elemento 20, uma porção chanfrada 25, e o outro elemento 21, uma porção chanfrada 26 que possui uma forma complementar.

[00026] Estas porções 25 e 26 atuam como planos de expansão dos dois elementos de bloqueio 20, 21. As porções chanfradas 25 e 26, de fato, quando acopladas, deslizam, uma sobre a outra de forma a causar um deslizamento transversal uma entre a outra, e são bloqueadas com relação à parede interna do elemento tubular 15. De maneira mais específica, algumas figuras mostram uma situação exagerada e conformação a qual, na realidade, está na ordem de algumas dezenas, de maneira a clarificar a estrutura, o arranjo e o funcionamento das partes.

[00027] De maneira a produzir este arranjo forçado dos elementos de bloqueio 20, 21, a haste 13 passa por uma leve curvatura com relação ao seu eixo geométrico e se move dentro do elemento de bloqueio 21o qual, como já foi mencionado, desliza na mesma haste 13. Deste modo, a haste 13 é deformada de maneira elástica transversalmente, oscilando e seguindo o movimento transversal do primeiro elemento de bloqueio 20. Com este movimento, os elementos de bloqueio 20 e 21 produzem um acoplamento frontal com o elemento tubular externo 14. Quando a haste 13 gira em uma direção, de fato, o primeiro elemento de bloqueio 20 é compelido para reascender dentro do elemento tubular 15, que se entrelaça com o mesmo o segundo elemento de bloqueio 21, criando meios de acoplamento que podem ser expandidos forçados entre o elemento tubular interno 14 e o elemento tubular externo 15.

[00028] Devido à rotação da haste 13, o primeiro elemento de bloqueio 20 e o segundo elemento de bloqueio 21 se expandem de maneira transversal.

[00029] Isto ocorre, pois eles estão reciprocamente em contato de acordo com paredes laterais que faceiam inclinadas adequadas, ou frontais oblíquas. Isto leva a uma força dos dois elementos de bloqueio 20, 21 nas paredes internas do elemento tubular externo 15.

[00030] Deste modo, o bloqueio entre as partes é imediato e seguro. Consequentemente, não apenas é a manutenção da regulagem axial efetuada garantida, mas também o bloqueio entre as partes é altamente estabilizante com relação às liberações transversais que podem existir entre o elemento tubular 14 e o elemento tubular externo 15. Deste modo, estas liberações são canceladas e o elemento tubular 14 e o elemento tubular externo 15 se tomam integrados entre si (como se fossem soldados).

[00031] Esta posição estável também é obtida graças à presença de uma centralização entre os dois elementos de bloqueio 20, 21, a haste 13 e os elementos tubulares 14, 15. Esta centralização é obtida por uma extensão axial anular cônica 27 desejada no segundo elemento de bloqueio 21 na parte oposta a aquela na qual existe a porção chanfrada 26. Esta extensão axial anular cônica 27 é de fato engatada dentro de um alojamento complementar 28 posicionado de maneira axial e interna com relação à extremidade que faceia do elemento tubular sobrejacente 14.

[00032] Um elemento de extremidade de execução de amortização ou amortecimento também é desejado, também conformado de maneira poligonal, que é livre para deslizar de maneira axial com relação ao elemento tubular 14 e está contido de maneira axial entre o segundo elemento de bloqueio 21 (grampo superior) e o elemento tubular externo 15. O elemento tubular 14 alcança a extração axial máxima quando a altura da intercâmara entre o segundo elemento de bloqueio 21 (grampo superior) e o elemento externo tubular 15 é reduzido se tomando igual à altura do elemento de amortecimento 22. O elemento de amortecimento 22 (que possui características de amortecimento adequadas) se toma a interrupção de extremidade de execução quando o volante é extraído, que também é “suave” na presença de movimentos axiais de extremidade de execução rápidos e súbitos do grupo telescópico + volante, graças à presença de um recorte anular 23 dentro do elemento tubular 15.

[00033] De maneira a exercer sua função, a coluna de direção da invenção também deve ter um acoplamento 30 entre a primeira parte móvel do chassi 16 e a segunda parte fixa subjacente do chassi 19.

[00034] Em uma forma de realização, o acoplamento é fixado ao elemento tubular externo 15 e é um acoplamento de transmissão com um eixo completo para transmitir o movimento rotativo para uma bomba de direção de energia (não mostrada) e que permite uma articulação em tomo de uma articulação em “O” para regular a inclinação.

[00035] Em uma versão adicionalmente motorizada da coluna (não mostrada) um atuador elétrico pode ser desejado, o qual auxilia/produz/estabiliza o movimento da função de inclinação.

[00036] Como também pode ser visto nas figuras 9, 10, 11, este é um . acoplamento, indicado como um todo com 30, para transmitir o movimento rotativo entre dois eixos, indicado neste caso com 15 e 31 nas figuras, tendo um certo ângulo de incidência. Neste caso é usado para transmitir o movimento rotativo a partir do volante conectado ao eixo 13 (eixo acionado) para um sistema de direção (não mostrado), em uma coluna de direção equipada com um movimento de inclinação.

[00037] O acoplamento de transmissão 30 compreende uma primeira metade de acoplamento superior 32 acoplada com a extremidade do eixo 15 e uma segunda metade de acoplamento inferior 33, mostrada na figura como sendo integrada com o eixo 31, a qual forma um acoplamento conformado em bulbo esférico completo. A primeira metade de acoplamento superior 32 é envolvida (isolada completamente) com relação aos outros componentes, por meio de um elemento de invólucro 34 o qual envelopa a mesma em uma das suas porções de acoplamento para a segunda metade de acoplamento inferior 33.

[00038] O elemento de invólucro 34 é um elemento de amortecimento de borracha (adequadamente dimensionado em espessura, na dureza Shore, nas áreas de troca das forças tangenciais geradas pelo torque de rotação). O elemento de invólucro 34 por sua vez é coberto por uma camisa antifficção 35 a qual o exterior é acoplado em um acoplamento esférico de deslizamento com uma cavidade 36 da segunda metade de acoplamento inferior 33 (metade de acoplamento inferior na qual o movimento rotativo que vem a partir da primeira metade de acoplamento superior 32 é transferido).

[00039] Duas buchas cilíndricas 38 são ajustadas, com interferência adequada, no elemento de invólucro de amortecimento 34, no qual duas corrediças 37 são articuladas.

[00040] Lados conformados opostos 40 que possuem porções moídas 41, em protrusão a partir de cada corrediça 37 e são acoplados lateralmente nos assentos apropriados 39 situados na cavidade esférica 36 da segunda metade de acoplamento inferior 33.

[00041] A transferência de torque a partir da primeira metade de acoplamento superior 32 para a segunda metade de acoplamento inferior 33 ocorre através de contato entre porções moldas 41 dos lados conformados 40 das corrediças 37 e os flancos dos assentos 39 da segunda metade de acoplamento inferior 33.

[00042] A funcionalidade particular do acoplamento descrito garante que na presença de um ângulo incidente entre o eixo geométrico de acionamento 15 e o eixo geométrico acionado 31, a rotação destes eixos geométricos é mantida estável em tomo do ponto de interseção relativo, graças ao acoplamento conformado em bulbo esférico entre a primeira metade de acoplamento superior 32 e a segunda metade de acoplamento inferior 33 com a interposição do elemento de invólucro 34 e a camisa antifricção.

[00043] As equações de movimento mostram um comportamento não homocinético do acoplamento com relação tanto a velocidade quanto aos torques de acionamento e acionado, do mesmo modo que uma junta de Cardan normal. No entanto, o que está ocorrendo de fato é a eliminação da junta de Cardan cruzada, com uma simplificação considerável das partes.

[00044] Cada contato ou transferência das forças ou torques a partir da primeira metade de acoplamento superior 32 (conectada à coluna de direção) para a segunda metade de acoplamento inferior 33 (conectada no sistema de direção, considerado como estando isolado com blocos de silêncio comuns com relação à coluna e veículo/cabine na qual esta é fixada) é mediada pelo elemento de invólucro de amortecimento 34.

[00045] Portanto existe uma integração funcional, dentro do mesmo acoplamento conformado em bulbo esférico, de um elemento de amortecimento adequado capaz de amortecer o sinal vibroacústico que ainda vem a partir do sistema de direção de energia. Este sinal vibroacústico, através de contato rígido entre o sistema de direção de energia e a segunda metade de acoplamento inferior 33, é transportado pelo mesmo o qual, se toma energizado, transmite o mesmo alcançando o elemento de invólucro de amortecimento mencionado acima 34 o qual transmite o mesmo para a coluna, amortecendo a mesma. Portanto existe uma atenuação importante do ruído o qual pode de outra maneira ser reverberado na cabine. Esta segunda metade de acoplamento inferior 33 obviamente é suportada em uma extremidade pelo sistema de direção de energia em si, em que a outra extremidade é o acoplamento mencionado acima.

[00046] Nenhum elemento de suporte intermediário pode ser adicionado em uma segunda metade de acoplamento inferior 33, sem o perigo de curto-circuito do isolamento do sistema de direção de energia com relação à coluna de direção. O presente acoplamento (em termos de torques de reação lateral tolerável) permite a ausência destes elementos de suporte intermediários, como uma junta de Cardan.

[00047] O acoplamento conformado em bulbo esférico acima pode, se necessário, ser sem a segunda metade de acoplamento inferior 33, simplesmente aumentando a espessura da camisa antifricção 35, criando assim uma certa versatilidade em direção a aplicações que demandam menos nas quais desempenhos de redução de som não são necessários (por exemplo, carros de leito plano ou veículos, etc).

[00048] De maneira a melhorar o desempenho mecânico do acoplamento conformado em bulbo esférico, as corrediças 37 podem ser substituídas por elementos de rolagem, capaz de rolar ao longo das laterais do assento de entrelaçamento situado na cavidade esférica da segunda metade de acoplamento inferior 33.

[00049] De maneira alternativa, uma junta CV, não ilustrada no presente pedido de patente, também pode ser usada.

[00050] O objetivo mencionado no preâmbulo da descrição, portanto foi alcançado.

[00051] As formas da estrutura para produzir uma coluna de direção da invenção, como também os materiais e modos de montagem, podem diferir obviamente a partir daqueles mostrados para propósitos puramente ilustrativos e não limitantes nos desenhos.

[00052] O escopo de proteção da presente invenção, portanto é delimitado pelas reivindicações anexas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (9)

1. Coluna de direção inclinável multifuncional, caracterizada pelo fato de que compreende uma primeira parte móvel do chassi (16) e uma segunda parte fixa subjacente (19) do chassi, um elemento de haste (13), integrado com um manipulo, posicionado no centro de um volante de um veículo estando situado na dita primeira parte do chassi móvel (16), e um eixo (31) conectado a um sistema de direção de energia hidráulica, estando posicionado dentro da dita segunda parte fixa subjacente (19) do chassi, um acoplamento (30) estando interposto para a transmissão do movimento rotativo entre os ditos dois eixos (13, 31) e para o posicionamento inclinado regulado entre a dita primeira parte móvel (16) do chassi e a dita segunda parte fixa subjacente (19) do chassi, distinguida pelo dito elemento de haste (13) está posicionado em um grupo telescópico que compreende um elemento tubular interno (14) o qual desliza de maneira interna e de maneira axial com relação a um elemento tubular externo (15) em que um acoplamento poligonal é visualizado entre os ditos dois elementos tubulares (14, 15) em adição a um meio de acoplamento que pode ser expandido forçado (20, 21), posicionado dentro do dito elemento tubular externo (15) e móvel com relação ao elemento tubular externo (15), os quais são movidos pela rotação do dito elemento de haste (13) e adequado para o posicionamento firme do mesmo em uma posição de altura com relação à dita primeira parte móvel do chassi (16).

2. Coluna de direção de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o meio de acoplamento que pode ser expandido forçado compreende um primeiro elemento de bloqueio (20) e um segundo elemento de bloqueio (21), ambos tendo uma forma do perímetro externo complementar à seção interna do elemento tubular poligonal externo (15).

3. Coluna de direção de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o dito primeiro elemento de bloqueio (20) e o dito segundo elemento de bloqueio (21) compreendem, nas superfícies que faceiam entre si: o primeiro elemento (20), uma posição chanfrada (25), e o outro elemento (21), uma porção chanfrada (26) que possui uma forma complementar, a qual atua como planos de expansão dos dois elementos de bloqueio (20, 21).

4. Coluna de direção de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que o dito segundo elemento de bloqueio (21) pode deslizar livremente na haste (13), de forma a ser colocado em contato com o dito primeiro elemento de bloqueio (20) e com o dito elemento tubular de deslizamento interno (14).

5. Coluna de direção de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que uma extensão axial anular cônica (27) é visualizada no dito segundo elemento de bloqueio (21), na parte oposta àquela na qual existe a dita porção chanfrada (26), e a qual engatada dentro de um alojamento complementar (28) posicionado de maneira axial com relação a uma extremidade de faceamento do dito elemento tubular (14).

6. Coluna de direção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o dito acoplamento (30) compreende uma primeira metade de acoplamento superior (32) acoplada com a extremidade do dito elemento tubular externo (15) e uma segunda metade de acoplamento inferior (33) integrada com o eixo (31), que formam um acoplamento conformado em bulbo esférico completo no qual a dita primeira metade de acoplamento superior (32) é envolvida por meio de um elemento de invólucro (34) o qual envelopa a mesma em uma das suas porções de acoplamento para a segunda metade de acoplamento superior (33), o dito elemento de invólucro (34) sendo um elemento de amortecimento de borracha.

7. Coluna de direção de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o dito elemento de invólucro (34) por sua vez é coberto por uma camisa antifricção (35) cujo exterior é acoplado em um acoplamento esférico deslizante com uma cavidade (36) da segunda metade de acoplamento superior (33).

8. Coluna de direção de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizada pelo fato de que duas buchas cilíndricas (38) são encaixadas com interferência no dito elemento de invólucro (34), no qual duas corrediças (37) inseridas na dita segunda metade de acoplamento inferior (33) são articuladas.

9. Coluna de direção de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que as ditas corrediças (37) possuem lados conformados opostos (40) que possuem porções moídas (41), as quais estão em protrusão a partir de cada corrediça (37) e as quais estão acopladas de maneira lateral nos assentos complementares (39) situados na dita cavidade (36) da segunda metade de acoplamento inferior (33) a qual é conformada de maneira esférica.