ES2203277B1 - Sistema de colapso de columnas inteligente. - Google Patents

Abstract

"Sistema de colapso de columnas inteligente". Se trata de un medio explosivo con cualquier tipo de configuración, especialmente diseñado para incorporar en su interior una carga explosiva, con medios electrónicos o electromagnéticos de actuación de dicho medio, a través de unos sensores dispuestos en distintas partes del automóvil, que actúan en caso de choque del mismo, haciendo actuación del airbag después del choque de dicho automóvil, acortando la longitud del árbol o columna de dirección o bien desviando el o la misma del conductor, evitando que lesione al mismo, la combinación de varias uniones explosivas dará lugar a un colapso gradual interrelacionado, tanto con la magnitud del choque como de las características del conductor (talla y peso), complementándose todo lo anterior con un volumen suplementario de la bolsa hinchable formando parte del airbag.

Description

Sistema de colapso de columnas inteligente.

La presente solicitud de Patente de Invención consiste como su título indica en un "Sistema de colapso de columnas inteligente" cuyas nuevas características de construcción, conformación y diseño cumple la misión para la específicamente han sido diseñadas con una seguridad y eficacia máximas.

Existen en el mercado y por tanto pueden considerarse como estado de la técnica distintos tipos de medios de dirección, entendiéndose como tales todos los elementos destinados a dirigir y controlar un automóvil en lo que se refiere a su trayectoria. La dirección de un automóvil se controla en primer lugar a partir de un volante, cuyo giro rige la dirección de las ruedas delanteras, obligando al automóvil a seguir una trayectoria recta, a la derecha o bien a la izquierda.

La transmisión del movimiento obligado por el giro del volante efectuado por el usuario hasta el eje delantero y hasta las ruedas de que esta dotado, se produce generalmente mediante un mecanismo de cremallera o de tornillo sin fin, que provoca la inclinación de las ruedas en el sentido deseado de la marcha.

Los medios de dirección antes citados han sufrido una evolución positiva en cuanto a seguridad se refiere, paralela a la del automóvil en su conjunto y la de los elementos de los que está formado, de manera que la solución convencional de este medio, se ha transformado desde un árbol o columna de longitud fija en sus inicios, a un árbol o columna de longitud variable en la actualidad. La longitud variable del árbol ha sido un medio que permite en caso de choque del automóvil el gozar de un elemento de seguridad suplementario, de forma que absorbe la energía del impacto, acortando su longitud en vez de transmitirla sobre el usuario.

Hasta ahora las columnas se fijan a la carrocería mediante sistemas que se llaman en el sector del automóvil "breakaway" que cuando reciben un impacto de un determinado nivel de fuerza en Newtons se rompen y permiten el colapso, de manera que la columna o árbol de dirección que sujeta el conductor se deslice hacia adentro. El problema que presentan estas columnas, es que si la fijación entre tubos es débil, es ideal para el colapso en sí como acción aislada, pero es malo para la frecuencia natural (la rigidez de la columna) y al revés.

Columnas de dirección de este tipo son como las descritas en la patente W9501582EP, en las que el eje del volante está montado de forma rotativa dentro de un tubo de protección dentro del cual se localiza el generador de gas del airbag, tanto el eje del volante como el del tubo protector son elaborados basándose en secciones que se ajustan telescópicamente una dentro de la otra y pueden ser desplazadas en caso de choque, absorbiendo la energía del impacto y posibilitando que el volante pueda ser diseñado como una unidad ligera de peso.

Otras columnas de dirección son las que se reivindican en la patente española n° 505.047, telescópicamente replegables, merced a estar dotadas de un acoplamiento flexible incluyendo un tubo exterior, dentro del cual va montado un árbol de dirección telescópicamente replegable, que en el caso de que se produzca un impacto en el vehículo y se transmita una fuerza axial sobre la columna, una sección de malla absorbente se puede replegar telescópicamente de manera que se plieguen axialmente las diversas partes de la columna.

Otras variantes entre otras muchas todas ellas distintas pero que giran alrededor del mismo principio de modificación de la longitud del árbol de dirección en caso de choque del automóvil, son las que se reflejan en la patente EP n° 849.141 en la que el conjunto de columna de dirección retráctil consta de una estructura de fijación estando el cuerpo de la misma solidarizada por medios de fijación controlada en caso de impacto para permitir la retirada del conjunto.

La presente invención tiene por objeto un nuevo sistema de dirección para vehículos automóviles, además de los coches, tal como se indica en la 1ª reivindicación caracterizado en el cambio de sistema para permitir el colapso del conjunto de dirección, entendiéndose como tal todos los que forman el sistema comúnmente denominado columna de dirección uno de los cuales, pero no el único está construido por un tubo exterior en cuyo extremo superior se monta un volante provisto o no de airbag, y en cuyo interior el del tubo exterior se acopia un tubo interior, solidarizándose ambos tubos, el interior y el exterior, mediante un "medio explosivo", el cual se activará en caso de choque mediante sensores adecuados, posibilitando el que la distancia fija del árbol de la dirección en situación normal se acorte en caso de choque del vehículo.

Otra finalidad de la invención es la de modular la carga del colapso en caso de choque al peso del ocupante del vehículo, mediante el mismo sistema, pero proveyendo medios explosivos progresivos, es decir más de una carga explosiva, de manera que esté en combinación con los airbag, cinturones de seguridad y cualquier otro sistema de protección activa y su ordenador.

En caso de choque se producirían unas explosiones progresivas que soltarían de forma sucesiva los medios de retención, variando la carga de colapso según decidiera el ordenador, que a su vez estaría recibiendo información del peso que hay en el asiento o la posición del conductor, (airbags inteligentes de última generación), que se podrían ajustar interrelacionando el peso del conductor a la carga de colapso.

El medio explosivo podrá ser un perfil cualquiera, tal como un vástago cilíndrico, cónico, poliédrico o de cualquier forma adecuada al caso tal como una esfera, pudiéndose materializar, por ejemplo, en un tornillo explosivo, es decir un tornillo especialmente diseñado para incorporar en su interior una carga explosiva, con sus medios de activación en caso de choque, de potencia suficiente para su destrucción de manera que al desintegrarse, su estructura mecánica el tubo exterior permanecería inmóvil y el tubo interior podría moverse respecto a él acortando la longitud del árbol de dirección, y evitando sus efectos no deseados sobre el usuario o bien en el caso de ser otro el sistema de dirección distinto permita el colapso del mismo.

Otra finalidad de la invención es que la "unión explosiva" que trabajaría en esta ejecución de la invención como "colapso inteligente", se gestionaría dentro o desde el modulo del airbag, de manera que se destruiría por una señal generada desde el módulo del airbag, de forma que, por ejemplo, explotaría unos milisegundos después del airbag (aproximadamente entre 2 a 5), para soportar el impacto de la explosión del mismo a modo de alta resistencia al choque de características profundamente elásticas, y liberaría la columna o árbol después. Esto permitiría diseñar unas "uniones explosivas" muy resistentes con lo que la unión sería muy rígida, pero como en caso de choque se rompe sin la fuerza del conductor sobre el árbol o columna, la carga que el mismo notaría sería mínima y reglada por una carga de colapso obtenida por los medios convencionales conocidos.

Otra finalidad de la presente invención es prescindir de la carga de colapso mínima obtenida por los medios convencionales, como medio adicional al descrito en la presente invención, es decir, en caso de choque solo actuarían la unión o uniones explosivas secuenciales, sustituyendo esta carga de colapso mínima alcanzada por los medios convencionales conocidos, redimensionando el airbag y aumentando su volumen de protección de manera que al explotar la "unión explosiva" la dirección se colapse por si misma sin la ayuda de la fuerza del usuario, y dicha carga de colapso mínima.

La idea que subyace en la presente invención es pues la de una "unión explosiva" sea cual fuere la forma física que adopte, ya que en función del tipo de automóvil, coche, camión, autobús, y otros, cuando reciba un pulso de corriente en caso de choque explote liberando el elemento móvil o colapsado de la parte fija o viceversa, suprimiendo la unión y dejando una carga de colapso mínima, la cual se alcanzaría por cualquiera de los medios hasta ahora conocidos.

En cualquier caso, la invención recae en una unión explosiva que se materializa en un medio que solidariza o fija la parte móvil del sistema columna de dirección a la parte fija es "explosiva" o que se puede fracturar de manera intencionada mediante una unión que se destruye mediante una acción distinta de la derivada del impacto del conductor contra una parte del sistema de dirección. Dicha acción puede ser además electromagnética, por motores eléctricos, en el caso de retención inteligente, haciendo que el motor trabaje de freno en función de la contracorriente que se aplique. Ello permite:

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Diseñar y realizar uniones "breakaway" de alta resistencia, ya que su rotura no depende de la carga del impacto que está condicionada por la legislación actual en gran extensión. Ello permitirá fijaciones de alta eficacia para la resistencia de la columna (frecuencia natural, vida, etc.).

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Manejar mediante un sistema inteligente la separación/liberación/rotura de esta/s fijaciones de forma que, por ejemplo se adapten al conductor (su peso) al impacto (frontal, offset, con velocidad distinta).

Se entiende por carga de colapso mínima, por ejemplo, a través de lo que es el objeto de la Patente de Invención española del mismo titular n° 9202654, que se obtiene al estar formada la columna de dirección por dos tubos solidarizados en giro y retenidos en una determinada posición relativa, uno exterior que rodea a otra interior, dotados el uno o el otro de una embutición que asegura en caso de choque un medio de absorción de la energía generada en dicho choque.

Otros detalles y características de la actual solicitud de patente de invención se irán poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción que a continuación se da, en el que se hace referencia a los dibujos que a esta memoria se acompañan, en la que de manera un tanto esquemática, se representan, los detalles preferidos. Estos detalles se dan a título de ejemplo, haciendo referencia a un caso posible de realización práctica, pero no queda limitado a los detalles que ahí se exponen; por tanto esta descripción debe ser considerada desde un punto de vista ilustrativo y sin limitaciones de ninguna clase.

La figura n° 1 es una vista esquemática de una forma de ejecución del objeto de la invención, adaptado a un sistema de dirección tal y como se reivindica en la Patente de Invención española n° 9202654.

La figura n° 2 es una vista en planta de una de las formas posibles de ejecución de "unión explosiva" (21).

La figura n° 3 es una perspectiva de un coche en la que se muestra una distribución de sensores.

La figura n° 4 es una vista de otra forma distinta a la representada en la figura n° 1 de ejecución de la invención.

La figura n° 5 es una vista de otra forma distinta a la representada en la figura n° 1 y 4 de ejecución de la invención.

En la descripción que sigue los distintos elementos que forman parte de la presente invención, viene señalados identificados mediante números cuyo detalle es el siguiente:

(10)

Árbol o columna de dirección.

(11)

Tubo exterior.

(12)

Tubo interior.

(13)

Unión explosiva, figura n° 4.

(14)

Embutición.

(15)

Superficie de (11).

(16)

Superficie de (12).

(17)

Zona estriada.

(18)

Volante.

(19)

Airbag.

(20)

Sensor.

(21)

Unión explosiva, figura n° 1.

(22)

Zona de debilitamiento de la unión explosiva (21).

(23)

Agujeros.

(24)

Conductor.

(27)

Extensiones.

En una de las realizaciones preferidas de lo que es el objeto de la presente invención, el colapso de columnas está formado por la unión explosiva (21), véase figura n° 2, dotado de zonas de debilitamiento (22) fronterizas, según puede verse en la figura n° 1, con el tubo exterior (11) y el interior (12), alineados por uno o más agujeros (23), de forma que en situación normal, el árbol (10) está compuesto por ambos tubos (11-12), rodeando (11) a (12) y estando afectado cualquiera de sus dos en su superficie por una o más embuticiones (14) previsto en ellas como medio de disponer de una carga de colapso mínimo en caso de choque, de manera que en cuanto el mismo se produzca se pongan en práctica las operaciones siguientes:

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A través de los sensores (20) colocados en distintos puntos del automóvil, véase figura n° 3, se detecta el choque.

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Por medio del conductor eléctrico (24), véase figura n° 1, el ordenador del airbag remite una señal eléctrica a la carga explosiva instalada en (21).

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La unión explosiva (21) se destruye por las zonas de debilitamiento (22), liberando los tubos (11-12).

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El tubo (12) se desliza por el interior de (11).

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La embutición (14) penetra en la zona estriada (17).

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El volante (18) se desplaza hacia delante.

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El airbag (19) entra en acción hinchando el saco y ocupando su volumen, el espacio entre el volante (18) desplazado hacia delante y el conductor.

Otra realización equivalente de la invención consiste en la colocación de más de una unión explosiva (21) a lo largo de los tubos (11-12) en cuyo caso se mecanizarán sendos agujeros (23) a lo largo de los mismos para la colocación de (21), explosionándose las mismas mediante las operaciones anteriormente enunciadas, siendo el ordenador del airbag (19) quien elegiría el número de uniones o explosiones en función de la intensidad del choque.

Otra realización equivalente de la invención consiste en suprimir la carga de colapso mínima alcanzada por medios convencionales, compensando su falta con un mayor volumen del saco del airbag (19), desplazándose el árbol de la dirección en cualquier sentido, derecha izquierda, hacia arriba o hacia abajo, véase figura n° 4.

Otra realización equivalente es la que se contempla en la figura n° 5, en la que la unión explosiva (13) está colocada entre dos extensiones (27) de los tubos exterior (11) e interior (12), en caso de choque al destruirse (13), la distancia entre extensiones se reduciría hasta "0", al deslizar el tubo (12) por el interior de (11), hinchándose el airbag (19) en el volante (18) a continuación.

Descrito suficientemente en que consiste la presente solicitud de patente de invención en correspondencia con los planos adjuntos, se comprende que podrá introducirse en la misma cualesquiera modificaciones de detalle que se estimen convenientes, siempre y cuando no altere la esencia de la presente patente adicional que queda resumida en las siguientes reivindicaciones.

Claims (6)

1. Sistema de colapso de columnas inteligente de las que están formadas por un árbol o columna (10) o bien de un sistema de dirección compuesto por dos tubos uno exterior (11) y uno interior (12), cuyas superficies se ven afectadas por al menos una embutición y/o rehundido (14) como medio de previsión de carga de colapso en caso de choque, unido el tubo (11) por su extremo superior a un volante (18), y el extremo inferior del tubo (12) a una unión cardán o similar, caracterizado en que el tubo exterior (11) que rodea el tubo interior (12) se encuentra solidarizado a dicho tubo (12) mediante una unión explosiva (21), que se destruye en caso de choque del automóvil con el auxilio de una señal eléctrica generada por unos sensores (20), que activan la carga de la unión explosiva (21), liberando el tubo (11) respecto al (12) o viceversa, acortándose la longitud del árbol o columna (10).

2. Sistema de colapso de columnas inteligente según la anterior reivindicación caracterizado en que la unión explosiva (21) puede estar formada por una o más cargas explosivas situadas en distintos puntos de unión entre el tubo (11) y el tubo (12), cuya actuación determinará sendos acortamientos del árbol o columna (10).

3. Sistema de colapso de columnas inteligente según la 1ª reivindicación caracterizado en que en otra realización equivalente de árbol o columna (10) monotubo, la activación de la unión explosiva (13) y su destrucción liberará (10) en cualquier sentido, derecho, izquierdo, arriba o abajo.

4. Sistema de colapso de columnas inteligente según la 1ª reivindicación caracterizado en que en otra realización equivalente la destrucción de la unión explosiva (13) por cualquier medio determinará la reducción de la distancia entre dos extensiones (27), solidarias a un tubo exterior (11) y a otro interior a ésta (12).

5. Sistema de colapso de columnas inteligente según la 1ª reivindicación caracterizado en que cuando el árbol o columna (10) de dirección no incorpora medios de prevención de carga de colapso mínima, se dotará a la bolsa del airbag (19) de un volumen suplementario.

6. Sistema de colapso de columnas inteligente según la 1ª reivindicación caracterizado en que la destrucción de la unión explosiva (21) en caso de choque podrá ser ejecutada por medios eléctricos, electrónicos, eletromagnéticos, con auxilio de sensores (20).