BR112020018843A2 - Coluna de direção com dispositivo de bloqueio em rotação para um veículo motorizado e método de controle da mesma - Google Patents

Abstract

coluna de direção com dispositivo de bloqueio em rotação para um veículo motorizado e método de controle da mesma . coluna de direção para um veículo motorizado que compreende dois eixos de controle telescópicos (8, 16) ligados em rotação, permitindo o deslizamento axial de um eixo dianteiro (16) suportando um volante, seguindo sucessivamente a partir da posição mais avançada uma primeira faixa de ajuste de profundidade da posição deste volante, e então uma segunda faixa de amortecimento usada no caso de um acidente para amortecer o impacto do motorista no volante, esta coluna compreendendo um motor elétrico (30) de comando deslizante, e um dispositivo de bloqueio antirroubo bloqueando a rotação de um dos eixos (16), que é automaticamente engatado por uma posição axial de bloqueio do eixo dianteiro (16) fornecida pela motorização (30) localizada na segunda faixa de amortecimento.

Description

COLUNA DE DIREÇÃO COM DISPOSITIVO DE BLOQUEIO EM ROTAÇÃO PARA UM VEÍCULO MOTORIZADO E MÉTODO DE CONTROLE DA MESMA

[0001] A presente invenção se refere a uma coluna de direção de um veículo motorizado que compreende um sistema antirroubo de bloqueio em rotação, bem como um método de controle desta coluna de direção.

[0002] Os veículos motorizados incluem uma coluna de direção compreendendo, geralmente, um eixo superior dianteiro que recebe em sua extremidade dianteira um volante rotativamente ligado a um eixo inferior que aciona uma caixa de direção realizando a rotação das rodas direcionais dianteiras do veículo.

[0003] Os dois eixos telescópicos podem deslizar axialmente entre si para fornecer um ajuste em profundidade da posição do volante no interior de uma primeira faixa de ajuste formando um curso axial do volante a partir de sua posição mais avançada.

[0004] O deslizamento também garante, durante um impacto na frente do veículo, a possibilidade de conduzir o eixo superior em uma segunda faixa de amortecimento que vem após a primeira faixa, a fim de atingir uma energia de absorção de amortecimento que limita a força aplicada pelo motorista em um airbag inflável de segurança do volante, denominado airbag em inglês.

[0005] É conhecida a existência de um motor elétrico que proporciona o deslizamento longitudinal de um tubo guia recebendo o eixo dianteiro para guiá-lo, de modo a realizar de forma assistida ou automática o ajuste da posição de profundidade do volante.

[0006] Além disso, as colunas de direção incluem um sistema antirroubo de travamento em rotação, travando um eixo da coluna que é acionado automaticamente quando a chave de ignição é retirada, composto por uma cavilha ligada ao suporte da coluna, que desliza para entrar em uma abertura formada em um anel de bloqueio fixado em torno de um eixo da coluna para garantir seu bloqueio em rotação. Em particular,

a cavilha pode ser acionada por um motor elétrico controlado pelo desligamento da ignição.

[0007] Um sistema de bloqueio conhecido, apresentado em particular pelos documentos FR-A1-2861673 e EP-A1-0918000, compreende um dispositivo de fricção montado entre o alojamento da cavilha e o eixo segundo o primeiro documento, ou entre o suporte de coluna e uma luva deslizante que recebe nervuras axiais de imobilização dispostas no eixo segundo o segundo documento, fornecendo a possibilidade de deslizar em rotação em torno deste eixo acima de um torque predefinido. Em particular, o torque de deslizamento predefinido está compreendido entre 100 Nm e 200 Nm, e é preferenciamente 150 Nm.

[0008] Desta forma, em caso de tentativa de roubo do veículo, caso o operador exerça um alto torque no volante para tentar quebrar seu travamento, o anel de bloqueio acaba girando no eixo antes de obter deformações de elementos mecânicos, ou uma quebra desses elementos. Desta forma, ao limitar a força, evita-se uma ruptura do travamento que permitiria o furto e, sem a obtenção desta ruptura, uma deformação de elementos que tornaria a condução perigosa e demandaria substituição.

[0009] Deve-se notar que o alto torque que permite que o anel de bloqueio deslize requer uma força muito elevada no volante, o que torna o veículo impossível de dirigir quando o bloqueio é mantido.

[0010] No entanto, por utilizar um motor elétrico para este sistema de bloqueio, este conjunto é volumoso tanto em diâmetro quanto em comprimento axial, e tem uma grande massa e também um alto custo. Além disso, o comando de engate do motor dado pela rede de bordo do veículo, bem como o funcionamento deste motor, deve ser totalmente seguro para evitar bloqueios inadvertidos durante a condução do veículo, o que complica este sistema.

[0011] O objetivo da presente invenção é, em particular, evitar essas desvantagens do estado da técnica.

[0012] A invenção fornece para esse efeito uma coluna de direção para um veículo motorizado composta por dois eixos de controle telescópicos ligados em rotação, permitindo o deslizamento axial de um eixo dianteiro de suporte a um volante, seguindo sucessivamente, a partir da posição mais avançada, uma primeira faixa de ajuste de profundidade da posição deste volante, e em seguida, uma segunda faixa de amortecimento utilizado em caso de acidente para absorver um impacto do condutor sobre o volante, esta coluna compreendendo um motor elétrico de controle do deslizamento e um dispositivo de bloqueio antirroubo que bloqueia a rotação de um dos eixos, sendo notável que o dispositivo de bloqueio por rotação é automaticamente engatado para uma posição axial de bloqueio do eixo dianteiro fornecida pelo motor localizado na segunda faixa de amortecimento.

[0013] Uma vantagem desta coluna de direção é que após desligar a ignição, utilizando o motor existente para realizar o deslizamento axial do eixo dianteiro, a fim de colocá-lo na posição axial de bloqueio que se encontra fora da primeira faixa de ajuste utilizada para a condução do veículo, evita-se a instalação de um segundo motor para acionamento do sistema de travamento, o que permite reduzir o tamanho, a massa e os custos da coluna de direção.

[0014] A coluna de direção de acordo com a invenção também pode compreender uma ou mais das seguintes características, que podem ser combinadas entre si.

[0015] Vantajosamente, a posição axial de bloqueio do eixo dianteiro é disposta antes da posição final da segunda faixa de amortecimento. Desta forma, no caso de um acidente ter provocado o rebaixamento total do eixo dianteiro que chega ao fim desta segunda faixa, o sistema de bloqueio passou pela posição axial de bloqueio sem permanecer nela, o que mantém a direção operacional para continuar a manobrar o veículo se necessário, conforme exigido por certos regulamentos.

[0016] Vantajosamente, o dispositivo de bloqueio em rotação compreende um anel interno com dentes axiais em seu contorno externo, que engatam entre os dentes dispostos em um anel externo. Este sistema de bloqueio é simples de implementar.

[0017] Neste caso, vantajosamente, os dentes axiais do anel interno e do anel externo apresentam axialmente pontas no lado de engate do outro anel.

[0018] Além disso, vantajosamente, o anel interno e o anel externo apresentam axialmente um ponto que se projeta axialmente dos outros pontos no lado do engate no outro anel.

[0019] Vantajosamente, o dispositivo de bloqueio em rotação compreende um sistema de deslizamento em rotação que limita o torque transmitido por este dispositivo.

[0020] Neste caso, o sistema de deslizamento compreende vantajosamente um anel elástico formando nichos, disposto entre um dos anéis e a parte que o suporta.

[0021] Vantajosamente, o dispositivo de bloqueio em rotação compreende um sistema de fusível axial que pode ser quebrado em caso de acidente sob o efeito de uma força axial, quando duas partes do dispositivo de bloqueio em rotação entram em contato durante o deslocamento do eixo dianteiro na segunda faixa de amortecimento.

[0022] Neste caso, o sistema de fusível axial pode incluir clipes elásticos feitos de material plástico que seguram axialmente pelo menos um dos anéis.

[0023] Em particular, o dispositivo de bloqueio em rotação pode compreender um anel interno fixado a um eixo traseiro e um anel externo fixado dentro de um tubo guia fornecendo uma guia para o eixo dianteiro.

[0024] A invenção se refere ainda a um método para controlar uma coluna de direção compreendendo qualquer uma das características anteriores, que controla o de motor elétrico sistematicamente após desligamento da ignição do veículo, a fim de colocar o eixo dianteiro em sua posição axial de bloqueio em rotação.

[0025] A invenção será melhor compreendida e outras características e vantagens aparecerão mais claramente ao ler a descrição abaixo dada a título de exemplo, com referência às figuras anexas nas quais: as Figuras 1 e 2 mostram, respectivamente, em perspectiva com corte parcial e em seção axial ao longo de um plano vertical, uma coluna de direção de acordo com a invenção; a Figura 3 é uma ampliação parcial desta seção axial; a Figura 4 é uma ampliação parcial desta vista em perspectiva; a Figura 5 é uma vista explodida do eixo traseiro com o anel interno de bloqueio; a Figura 6 detalha o anel interno e o anel externo de bloqueio; e as Figuras 7a, 7b, 7c e 7d mostram em seção axial esta coluna de direção disposta sucessivamente na posição dianteiro de ajuste, na posição traseira de ajuste, na posição de travamento e na posição de depressão completa após um acidente.

[0026] As Figuras 1 e 2 mostram um suporte fixo 4 para a coluna de direção equipado com abas superiores fornecidas para fixação sob um eixo transversal do painel do veículo, ligado a um suporte móvel 2 por um pivô do eixo transversal 26 para permitir um ajuste na altura do volante. O suporte móvel 2 forma um invólucro fechado compreendendo no interior, no lado traseiro indicado pela seta AR, um rolamento de esferas traseiro 6 para guiar um eixo traseiro 8 disposto ao longo de um eixo principal formando uma direção longitudinal.

[0027] O eixo traseiro 8 axialmente cravado no suporte móvel 2 pelo rolamento de esferas traseiro 6 compreende em sua extremidade traseira uma junta cardan 10 para conexão a um eixo da coluna de direção, conectando-o a uma caixa de direção do veículo.

[0028] Um tubo deslizante dianteiro 12 guiado em um orifício do suporte móvel 2 que permite o deslizamento axial compreende em sua extremidade dianteiro um rolamento de guia dianteiro 14 que recebe um eixo dianteiro 16 da coluna de direção, que é axialmente cravado no tubo deslizante por este rolamento dianteiro.

[0029] Desta forma, o eixo dianteiro 16 está livre para girar no tubo deslizante 12, mas aciona este tubo quando ele desliza ao longo de seu eixo.

[0030] O eixo dianteiro 16 é formado por um tubo que compreende em sua extremidade estrias externas 18 de fixação de um volante, e, em um comprimento traseiro, estrias internas 20 nas estrias externas 22 formadas em torno do eixo traseiro 8 para garantir a conexão em rotação.

[0031] Um motor elétrico 30 apresentando um eixo perpendicular ao eixo longitudinal aciona um redutor de engrenagem 32 formando uma transmissão em ângulo, que por sua vez aciona um parafuso 34 disposto sob o suporte móvel 2, paralelamente ao eixo principal. Um carro 36 compreendendo uma porca engatada no parafuso 34 aciona por uma lâmina metálica curva 28 o tubo deslizante 12 que é fixado a esta lâmina pelos parafusos 24.

[0032] A lâmina metálica curva 28 disposta paralelamente ao eixo longitudinal, tem uma curvatura de 180° de modo a apresentar suas duas extremidades uma abaixo da outra, que estão ligadas uma ao carro 36 e a outra ao tubo deslizante 12. Uma ligação axial rígida é assim obtida entre o carro 36 e o tubo deslizante 12, a fim de fazer os ajustes de profundidade do volante.

[0033] Em particular, a conexão parafuso-porca do parafuso 34 e da porca do carro 36 apresenta uma cinemática irreversível, um impulso axial nesta porca que não causa rotação do parafuso graças a um passo suficientemente reduzido deste parafuso a fim de ''evitar um desajuste da posição em profundidade do volante caso o motorista aplique uma força axial neste. Para tal, vantajosamente, é efetuada uma inclinação da rosca em relação ao eixo do parafuso 34 compreendida entre 8 e 20 graus, que é preferencialmente de 12 graus.

[0034] No entanto, no caso de um impacto na frente do veículo causando a inflação do airbag do volante, o torso do motorista aplica uma força significativa no volante, transmitida pelo eixo dianteiro 18 ao tubo deslizante 12 que é retido pela lâmina metálica 28. Para uma força suficientemente alta, a curvatura da lâmina metálica 28 ocorre progressivamente, deixando o tubo deslizante 12 se mover para trás com uma absorção de energia, para chegar à posição final na parte inferior do suporte móvel 2, como mostrado na figura 7d.

[0035] O eixo traseiro 8 suporta um anel interno de bloqueio 40 equipado em seu contorno com dentes axiais, e o tubo deslizante 12 suporta um anel externo de bloqueio 50 equipado em seu interior com dentes axiais correspondentes, que em uma posição axial definida deste tubo como mostrado na Figura 7c, estão engatados um no outro a fim de realizar um bloqueio em rotação antirroubo da direção.

[0036] As Figuras 3, 4, 5 e 6 mostram o anel externo 50 rigidamente fixado na parte traseira do tubo deslizante 12, compreendendo em seu interior uma sucessão de dentes axiais cada um terminando em uma ponta 48 voltada para trás.

[0037] O anel interno 40, fixado de maneira flexível no eixo traseiro 8, compreende em seu exterior uma sucessão de dentes axiais, cada um terminando em uma ponta 48 voltada para a frente, de modo a ser capaz de engatar nos dentes do anel externo 50 por um deslizamento axial.

[0038] Um anel elástico 42 feito de elastômero apresenta um contorno formando uma sucessão de nichos, compreendendo, no lado interno, cavidades que recebem os conjuntos de dentes axiais correspondentes 60 formados em torno do eixo traseiro 8, e no lado externo das cavidades que recebem os conjuntos de dentes axiais correspondentes 46 formados no anel interno 40. O diâmetro interno dos dentes do anel externo 50 é maior do que o diâmetro externo dos dentes do anel interno 40.

[0039] Desta forma, obtém-se um conjunto travado em rotação do anel interno 40 sobre o eixo 8, compreendendo uma pequena flexibilidade que permite evitar ruídos quando as tensões são aplicadas a este anel interno.

[0040] Vantajosamente, o anel elástico 42 é feito de um elastômero que apresenta uma temperatura de transição vítrea entre -80° C e + 30° C, que é preferencialmente próxima a -40° C. Para isso, é possível utilizar em particular um material do tipo elastômero termoplástico, um monômero de etileno-propileno-dieno "EPDM", um butadieno-acrilonitrila "NBR", um butadieno-acrilonitrila hidrogenado "HBNR", ou um silicone.

[0041] As pontas traseiras 48 nos conjuntos de dentes axiais do anel externo 50 e as pontas dianteiras do anel interno 40 facilitam a introdução dos dentes deste anel externo entre aqueles do anel interno quando o eixo dianteiro 8 recua.

[0042] Além disso, vantajosamente é produzido em cada anel 40, 50 um dente mais longo que apresenta uma extensão voltada para o outro anel de cerca de 0,5 a 3 mm, preferencialmente de 1 mm, que é ligeiramente desviado angularmente, de modo a preparar um engate do resto dos dentes por uma pequena rotação angular, se necessário. Esta pequena rotação é possibilitada pela natureza deformável do anel elástico 42, que permite uma pequena rotação do anel interno 40 em torno do eixo traseiro 8 de modo que os dentes dos dois anéis 40, 50 possam cooperar em conjunto sem travarem uns aos outros.

[0043] Um grampo elástico aberto 44 é fixado em uma ranhura do eixo traseiro 8 em cada lado do anel interno 40, para manter a posição axial deste anel e do anel elástico 42.

[0044] As Figuras 7a e 7b mostram, respectivamente, a posição dianteira máxima A e a posição traseira máxima B de ajuste da profundidade do volante, produzida pelo motor 30 como parte da condução normal do veículo, com uma faixa de ajuste PR entre essas duas posições máximas, que geralmente é de 30 a 50 mm.

[0045] A FIG. 7c mostra uma posição de travamento C sistematicamente disposta a cada parada do veículo pela motorização 30,

após o motorista ter desligado a ignição, ao recuar o tubo guia 12 de modo a alinhar o anel externo 50 no anel interno 40 depois de ter engatado seus conjuntos de dentes entre eles.

[0046] O travamento da direção é feito de forma simples e econômica, com pouquíssimos componentes agregados, utilizando a motorização 30 e seu circuito de controle já existentes para ajuste de profundidade do volante.

[0047] Nota-se que a posição de travamento C sendo claramente afastada da faixa de ajuste de profundidade PR do volante, libera um espaço na frente deste volante que torna mais fácil para o motorista entrar ou sair do veículo.

[0048] A FIG. 7d mostra uma posição após um acidente D obtida a partir de uma posição na faixa de ajuste PR, onde o motorista aplicou uma força significativa no volante que deforma ao desenrolar completamente a lâmina metálica curva 28, para posicionar o tubo de guia 12 no batente traseiro depois de percorrer a faixa de amortecimento PA que vem após esta faixa de ajuste.

[0049] Neste caso, o anel externo 50 é passado por cima do anel interno 40 para ir atrás dele sem ser bloqueado por dito anel interno, o que torna a direção totalmente livre para poder atender a certos requisitos regulamentares que, neste caso, impõem uma manobra possível da direção com o volante.

[0050] Como variante, a montagem do anel interno 40 pode compreender um fusível de força axial, compreendendo, por exemplo, grampos elásticos 44 feitos de material plástico, permitindo, através de uma ruptura sob o efeito de um impacto em caso de acidente, um recuo completo do eixo dianteiro 16 no caso de os conjuntos de dentes dos dois anéis 40, 50 encostarem uns nos outros sem serem capazes de se alinhar angularmente para permitir a passagem.

[0051] Como variante, qualquer outro arranjo dos anéis 40, 50 pode ser usado. Em particular, é possível fornecer um sistema de deslizamento em rotação do anel externo 50 em relação ao tubo guia 12, para um limite de torque 10 suficientemente alto, preferencialmente na faixa de 150Nm, a fim de evitar danos à coluna de direção no caso de uma pessoa mal intencionada aplicar alto torque ao volante na tentativa de quebrar seu travamento.

Também é possível dispor axialmente os anéis 40, 50 em outros locais do suporte móvel 2.

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES

1. Coluna de direção para um veículo motorizado, que compreende dois eixos de controle telescópicos (8,16) ligados em rotação, permitindo um deslizamento axial de um eixo dianteiro (16) que suporta um volante, seguindo sucessivamente a partir da posição mais avançada a uma primeira faixa de ajuste de profundidade (PR) da posição deste volante, em seguida, uma segunda faixa de amortecimento (PA) usada no caso de um acidente para amortecer o impacto do motorista no volante, esta coluna compreendendo um motor elétrico (30) para controlar o deslizamento, e um dispositivo de bloqueio antifurto bloqueando a rotação de um dos eixos (16), caracterizada pelo fato de que o dispositivo de bloqueio em rotação é automaticamente engatado para uma posição axial de bloqueio do eixo dianteiro (16) fornecida pela motorização (30) localizada na segunda faixa de amortecimento (PA).

2. Coluna de direção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a posição axial de bloqueio do eixo dianteiro (16) está disposta antes da posição final da segunda faixa de amortecimento (PA).

3. Coluna de direção, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de bloqueio em rotação apresenta um anel interno (40) tendo dentes axiais em seu contorno externo, que se engatam entre dentes dispostos em um anel externo (50).

4. Coluna de direção, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que os dentes axiais do anel interno (40) e do anel externo (50) apresentam axialmemte pontas (48) no lado de engate do outro anel.

5. Coluna de direção, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o anel interno (40) e o anel externo (50) apresentam axialmente uma ponta (48) que se projeta axialmente das demais pontas do lado de engate no outro anel.

6. Coluna de direção, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de bloqueio em rotação compreende um sistema de deslizamento rotacional que limita o torque transmitido por este dispositivo.

7. Coluna de direção, de acordo com as reivindicações 3 e 6, caracterizada pelo fato de que o sistema de deslizamento compreende um anel elástico (42) formando fendas, disposto entre um dos anéis (40, 50) e a parte que o suporta.

8. Coluna de direção, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de bloqueio em rotação compreende um sistema de fusível axial que pode quebrar em caso de acidente por efeito de uma força axial na implementação de contato de duas partes do dispositivo de bloqueio em rotação, durante o movimento do eixo dianteiro (16) na segunda faixa de amortecimento (PA).

9. Coluna de direção, de acordo com as reivindicações 3 e 8, caracterizada pelo fato de que o sistema de fusível axial compreende clipes elásticos (44) feitos de material plástico, mantendo axialmente pelo menos um dos anéis (40, 50).

10. Coluna de direção, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de bloqueio em rotação compreende um anel interno (40) fixado a um eixo traseiro (8), e um anel externo (50) fixado no interior de um tubo guia (12) guiando o eixo dianteiro (16).

11. Método de controle de uma coluna de direção, conforme qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de controlar o motor elétrico (30) sistematicamente após desligar a ignição do veículo para posicionar o eixo dianteiro (16) em sua posição axial de bloqueio em rotação.