ES2235019T3 - Modulo de columna de direccion. - Google Patents
Modulo de columna de direccion.Info
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Abstract
Módulo de columna de dirección (1) para un vehículo de motor que presenta varias unidades funcionales (F1 ... F7) dispuestas adyacentes, cada una de las cuales suministra o requiere al menos una señal eléctrica de salida o de control, y una unidad electrónica (3) que procesa las señales de salida de las unidades funcionales y/o las une entre sí y/o suministra las señales de control, conectada con el sistema de alimentación de a bordo, en el que al menos una unidad funcional (F2 - F6) se puede unir a través de unos elementos eléctricos de unión por enchufe existentes en ella con unos elementos de unión por enchufe opuestos correspondientes situados en la unidad electrónica (3), en el que al menos una de las unidades funcionales (F1, F7) está agrupada con la unidad electrónica (3) para formar una unidad constructiva (2) inseparable, y en el que los componentes eléctricos de esta unidad funcional (F1, F7) están asignados sin interrupciones y de forma inseparable con los componentes de la unidad electrónica (3) que operan conjuntamente con ellos a través de una red de circuitos eléctricos impresos existente en un substrato (4), caracterizado porque la unidad constructiva (2) está conformada en forma de L, estando asignados los componentes de la unidad electrónica (3) a uno de los lados y los componentes de la unidad funcional (F1) al otro lado, y extendiéndose el substrato tanto por un lado como por el otro lado.
Description
Módulo de columna de dirección.
La invención parte de un módulo de columna de
dirección que presenta las características del preámbulo de las
reivindicaciones independientes 1 y 2.
De la publicación del modelo de utilidad alemán
DE-U-298 05 002 se conoce un
dispositivo genérico, en el que se dan a conocer, como posibles
unidades funcionales convertidores microinterruptores
mecanoeléctricos, un sensor del ángulo de giro, un sensor de par,
un bloqueo de arranque o el receptor de un control remoto de alta
frecuencia.
Asimismo, de la patente alemana
DE-C-199 14 653 se conoce un volante
que presenta un módulo electrónico así como varios módulos de mando
y/o funcionales.
Este tipo de módulos de columna de dirección está
previsto en los vehículos de motor para disparar o realizar
diferentes funciones -tales como los intermitentes o procesos de
limpia-lavaparabrisas o transmisiones de señal o la
determinación del ángulo de giro de la dirección.
En una configuración tradicional, las diferentes
unidades funcionales están conformadas como módulos electrónicos o
electromecánicos independientes, que se encuentran dispuestos en
diferentes planos axiales a lo largo del eje de la dirección,
pudiendo además envolver los módulos a la columna de dirección de
forma concéntrica.
Las unidades funcionales comprenden, por ejemplo,
un cassette con resorte cónico en espiral para la alimentación de
corriente y transmisión de señal hacia el volante, un sensor de
ángulo de giro de la dirección para la determinación del ángulo de
giro del volante, así como diferentes componentes de conmutadores
colocados en la columna de dirección, asignados a las diferentes
funciones de mando, tales como, por ejemplo, los intermitentes, la
función de limpiaparabrisas, etc.
A su vez, para las diferentes unidades
funcionales se encuentra asignada una unidad electrónica que
contiene una placa conductora sobre la que se encuentra dispuesta,
entre otros, la electrónica de potencia, valoración y, dado el caso,
de control de las unidades funcionales, y que conecta las
diferentes unidades funcionales con el sistema de alimentación de a
bordo. Para las conexiones de las diferentes unidades funcionales
con la unidad electrónica están previstos unos conectores de
enchufe liberables.
La unidad electrónica forma en una configuración
ya conocida, como se conoce, por ejemplo, del documento EP 0 853 022
A1, un plano propio en la configuración del módulo de columna de
dirección y se encuentra de este modo integrada en la configuración
por capas del módulo de columna de dirección. En esta configuración
ya conocida, la unidad electrónica forma un plano inferior sobre el
que se encuentran dispuestos en un primer plano superpuesto varios
conmutadores colocados en la columna de dirección que forman una
unidad funcional. El contacto directo entre los conmutadores y la
unidad electrónica se puede realizar fácilmente debido a la
disposición adyacente. En otro plano situado por encima del plano
de los conmutadores colocados en la columna de dirección se
encuentra dispuesto un cassette con resorte cónico en espiral que
representa igualmente una unidad funcional. Para que ésta también se
pueda conectar a la unidad electrónica, ésta presenta un saliente
longitudinal que pasa por la disposición de los conmutadores
colocados en la columna de dirección hasta llegar al plano de la
unidad electrónica, para poder introducirse en un elemento de
conexión de enchufe situado en esta última.
Si bien en este módulo de columna de dirección ya
conocido se pueden situar, en principio, varias unidades funcionales
y conectar eléctricamente en diferentes planos, se requiere el paso
de las unidades funcionales no directamente adyacentes al módulo
electrónico a través de las otras.
Esta disposición por capas de las unidades
funcionales condiciona por lo tanto unos recorridos de conducciones
de diferentes longitudes hasta los diferentes módulos.
Particularmente en módulos de columna de dirección que contienen
muchas capas funcionales, la unidad funcional más alejada de la
unidad electrónica se conecta a la unidad electrónica a través de
unas líneas de contacto comparativamente largas. Para unidades
funcionales en las que se transmiten, por ejemplo, señales muy
bajas en lo que respecta a su nivel de tensión o de corriente -este
es el caso, por ejemplo, del sensor de ángulo de giro del volante-
las perturbaciones electromagnéticas pueden provocar fallos en los
circuitos impresos y de este modo perjudicar a la seguridad
funcional de la unidad.
La seguridad de funcionamiento de las unidades
funcionales contactadas a través del conector de enchufe se puede
ver negativamente perjudicada, particularmente después de muchos
años de funcionamiento o ante condiciones ambientales desfavorables,
como un elevado contenido de humedad en el aire del entorno, debido
a, por ejemplo, una oxidación de los contactos.
Ello hace necesario el uso de contactos de
enchufe de especialmente alta calidad, como, por ejemplo, bañados
en oro y/o encapsulados especialmente, que, sin embargo, por otro
lado, resultan muy costosos.
Por ello, el objetivo de la presente invención es
lograr un módulo de columna de dirección que evite largos recorridos
de conexión para unidades funcionales electrónicas susceptibles a
interferencias, que presente una elevada seguridad de
funcionamiento así como una configuración modular compacta, y que se
pueda realizar con ello de una forma económica.
Este objetivo se consigue de acuerdo con la
invención mediante las características indicadas en la parte
caracterizadora de las reivindicaciones independientes 1 y 2.
En una configuración de este tipo resulta
especialmente ventajosa la combinación de las ventajas de una
configuración modular del módulo de columna de dirección, en lo que
respecta a la flexibilidad y facilidad de mantenimiento de los
componentes individuales, con las ventajas que se obtienen de la
integración de unidades funcionales susceptibles a interferencias
en unidades constructivas.
En el módulo de columna de dirección de acuerdo
con la invención se agrupa una unidad funcional susceptible a
interferencias con la unidad electrónica en una carcasa común para
formar una unidad constructiva compacta inseparable, con lo que las
unidades electrónica y funcional se unen entre sí de forma
inseparable, con conducción eléctrica.
La unión inseparable se establece haciendo que
los componentes electrónicos de la unidad funcional y los
componentes de la unidad electrónica que operan conjuntamente con
ellos se encuentran dispuestos sobre un substrato común, no
conductor y provisto de una red de circuitos impresos. El substrato
puede ser, por ejemplo, una placa conductora o una lámina
flexible.
La unidad funcional integrada en la unidad
constructiva es ventajosamente un sensor de ángulo de giro del
volante, en el que éste está dispuesto perpendicularmente respecto
al eje de la dirección rodeando a éste al menos parcialmente, y en
el que la unidad electrónica integrada se encuentra dispuesta
preferentemente paralela al eje de la dirección. Mediante este tipo
de disposición se obtiene básicamente una configuración acodada en
forma de L. El substrato que presenta la red de circuitos impresos
está realizado para ello también de forma acodada.
En caso de que el substrato esté realizado en
forma de placa conductora, la realización acodada de la placa
conductora se puede conseguir haciendo que la placa conductora se
reduzca por el lado opuesto a la red de circuitos impresos hasta un
grosor de típicamente unas décimas de milímetro, esto se puede
lograr mediante un fresado mecánico, de tal forma que sea posible
doblar la placa conductora sin que se produzca una rotura del
material de la placa.
En una forma de realización alternativa, el
substrato está realizado en forma de una lámina flexible, que se
puede acodar sin ningún problema. Para ello, la lámina de la red de
circuitos impresos se apoya preferentemente sobre una construcción
de apoyo dispuesta en la carcasa, fijada a ambos lados de la
configuración en forma de L.
En otra forma de realización preferida, se
encuentran dispuestos elementos de unión por enchufe orientados en
dirección radial o tangencial respecto a la dirección de enchufe a
los lados de la configuración acodada en forma de L que reciben a
la unidad electrónica por la cara orientada hacia el eje de la
dirección, de tal forma que se pueden conectar con un corto
recorrido otras unidades funcionales a estos lados a través de unos
elementos de unión enchufables correspondientes. Otras unidades
funcionales, que sean, por ejemplo, menos susceptibles a
interferencias, se pueden conectar, dado el caso, a través de otros
recorridos de conducción más largos con dirección de enchufe
axial.
En otra forma de realización del módulo de
columna de dirección de acuerdo con la invención se unifica una
segunda unidad funcional susceptible a interferencias con la unidad
electrónica y la primera unidad funcional para formar un grupo
constructivo inseparable, básicamente en forma de U, en donde la
parte central se encuentra dispuesta paralela al eje de la
dirección. La segunda unidad funcional puede ser, por ejemplo, un
sensor de par. También en esta disposición, la unidad electrónica
se conecta de forma directa e inseparable con la primera y la
segunda unidad funcional a través de unas conducciones, en donde
las conducciones están dispuestas sobre un substrato común, que está
acodado en forma de U y que se extiende a todos los elementos de la
carcasa en forma de U. Los lados de la unidad constructiva
asignados a las unidades funcionales integradas pueden envolver
para ello al menos parcialmente a la columna de dirección.
A continuación, se describe más detalladamente la
invención sobre la base de figuras.
Se muestra:
Figuras 1a y 1b respectivamente una
representación esquemática de ejemplos de realización del módulo de
columna de dirección,
Figura 2 una representación despiezada de un
módulo de columna de dirección representado a modo de ejemplo.
La figura 1a muestra una representación
esquemática de una realización del módulo de columna de dirección 1,
que se compone de forma modular de varias unidades funcionales
F_{2} ... F_{6} independientes y de la unidad electrónica 3
integrada en una unidad constructiva 2 inseparable, así como de la
unidad funcional F_{1} igualmente integrada en ella. Los
componentes electrónicos correspondientes se encuentran dispuestos
para ello sobre un substrato 4 común, de una única pieza,
conformado preferentemente como placa conductora. La unidad
constructiva 2 está conectada al sistema de alimentación de a bordo
a través de un elemento de unión de enchufe 5. Las unidades
funcionales están agrupadas alrededor de la columna de dirección 6 y
pueden envolver también a ésta. Si por ejemplo F_{1} es un sensor
de ángulo de giro del volante, resulta ventajoso que la unidad
constructiva 2 junto con su lado que contiene a la unidad funcional
F_{1} rodee completamente de forma concéntrica a la columna de
dirección. Los contactos de las unidades funcionales F_{2} ...
F_{5} se realizan mediante elementos de unión de enchufe que
presentan una dirección de enchufe radial o tangencial. Para ello se
encuentran dispuestos elementos de unión por enchufe orientados en
dirección radial o tangencial -no identificados aquí en aras de una
mayor claridad -en el lado de la unidad constructiva 2 que se
extiende paralelo a la columna de dirección, que operan
conjuntamente con unos elementos contrarios correspondientes de
unión por enchufe dispuestos en las unidades funcionales
independientes. El módulo F_{6} que envuelve a la columna de
dirección está conectado por el extremo superior del módulo de
columna de dirección en este ejemplo de realización mediante un
elemento de conexión con dirección axial de enchufe. De este modo
se puede retirar el módulo exterior en dirección axial,
preferentemente un cassette con resorte cónico en espiral para, por
ejemplo, el mantenimiento o la reparación.
En la figura 1b se representa otra forma de
realización del módulo de columna de dirección. En esta variante se
encuentran integradas en una unidad constructiva 2 la unidad
electrónica 3 y otras dos unidades funcionales F_{1} y
F_{7}.
La segunda unidad funcional F_{7} susceptible a
interferencias puede ser, por ejemplo, un sensor de par. Los
componentes electrónicos de estas unidades se encuentran dispuestos
sobre un substrato 4 común, que se extiende en forma de U a lo
largo de la carcasa común. Los elementos constructivos pueden estar
dispuestos sobre la cara superior e inferior del substrato 4.
La realización en una única pieza del substrato 4
permite recorridos de conducción más cortos desde la unidad
electrónica 3 hasta las unidades funcionales F_{1}, F_{7}, con
lo que queda garantizado un elevado nivel de seguridad funcional
para ambas unidades funcionales debido a la unión eléctrica
inseparable. Desaparece el uso de elementos especiales de unión por
enchufe de alta calidad, como, por ejemplo, metalizados en oro,
también muy costosos.
En el lado central de la unión constructiva 2 que
se extiende paralelo a la columna de dirección 6 se encuentran
dispuestos unos elementos de unión de enchufe orientados en
dirección radial o tangencial, que operan conjuntamente con los
elementos de unión de enchufe contrarios correspondientes dispuestos
en las unidades funcionales independientes. Mediante el alojamiento
de las unidades susceptibles a interferencias junto con la unidad
electrónica en una carcasa común se pueden aprovechar de forma
conjunta para las unidades electrónica y funcionales unos medios
alojados en ésta para el apantallamiento eléctrico, como, por
ejemplo, chapas de apantallamiento, o una protección frente a la
humedad existente en la carcasa (por ejemplo, medidas de
hermetización); se evitan recorridos de conducción largos,
susceptibles a interferencias.
En la figura 2 se muestra una representación
despiezada de otra variante de realización del módulo de columna de
dirección.
Se representa el cassette con resorte cónico en
espiral 7, la unidad constructiva 2 inseparable, que contiene un
sensor de ángulo de giro del volante 8 y la unidad electrónica 3,
una primera unidad de conmutadores colocados en la columna de
dirección 9, sobre la que se apoyan dos palancas de dirección, así
como otras dos unidades de conmutadores colocados en la columna de
dirección 10, 11, cada una de las cuales porta una palanca de
dirección individual.
La unidad constructiva 2 está conformada
básicamente en forma de L y envuelve concéntricamente a la columna
de dirección con su lado que contiene el sensor de ángulo de giro
del volante 8. Los componentes electrónicos del sensor de ángulo de
giro del volante 8 y de la unidad electrónica 3 se encuentran
dispuestos para ello sobre un substrato igualmente acodado de una
única pieza.
El sensor de ángulo de giro del volante 8
contiene preferentemente un disco de código provisto de un código de
barras digital irradiado mediante un elemento de iluminación y una
línea de cámara CCD para la adquisición óptica del código de barras.
Asimismo, en el sensor de ángulo de giro del volante se encuentran
dispuestos preferentemente unos medios para la adquisición del
número de vueltas realizadas por el volante, como, por ejemplo, una
huella analógica en espiral dispuesta adicionalmente sobre el disco
de código, de tal forma que el intervalo de desplazamiento del
volante se puede determinar más allá de un intervalo de ángulo que
cubre 360º, como, por ejemplo, un intervalo de ángulo de -partiendo
de la posición inicial- aproximadamente \pm720º.
El lado que comprende a la unidad electrónica
está dispuesto paralelo al eje de la dirección. En la cara de este
lado orientada hacia la columna de dirección se encuentran
dispuestos unos elementos de unión de enchufe orientados en
dirección radial y tangencial, que conectan la unidad electrónica 3
con las unidades de conmutadores colocados en la columna de
dirección 9, 10, 11 a través de estas uniones por enchufe opuestas
existentes.
De la descripción de la invención se deducen las
ventajas del módulo de columna de dirección reivindicado,
particularmente en lo que respecta a un elevado nivel de seguridad
de funcionamiento, sin renunciar para ello a las ventajas de una
configuración compacta, modular.
Mediante la integración de la unidad electrónica
y una unidad funcional susceptible a interferencias en una carcasa
compacta común se evitan largos recorridos de conducción, lo que
contribuye al incremento de la seguridad del funcionamiento. Las
medidas de apantallamiento eléctrico y los sistemas de hermetización
frente a otras influencias externas tales como humedad, polvo, etc.
se pueden aprovechar de forma conjunta para todas las unidades
integradas en la unidad constructiva compacta. La unión eléctrica
sin interrupciones, no liberable, entre la unidad electrónica y la
unidad funcional evita de forma permanente resistencias de
transición no deseadas y da lugar de este modo a un funcionamiento
sin interferencias de la unidad funcional. Mediante unas uniones
por enchufe dispuestas de forma adecuada se pueden conectar otras
unidades funcionales de forma modular a la unidad constructiva
inseparable. Además, la unidad constructiva inseparable se puede
preparar de acuerdo con el número deseado y la configuración de los
módulos funcionales independientes. Para ello puede estar previsto
conformar de la misma forma la carcasa de la unidad constructiva,
adaptando su interior -la electrónica así como los elementos de
unión de enchufe- a las condiciones deseadas correspondientes.
Claims (13)
1. Módulo de columna de dirección (1) para un
vehículo de motor que presenta varias unidades funcionales (F_{1}
... F_{7}) dispuestas adyacentes, cada una de las cuales
suministra o requiere al menos una señal eléctrica de salida o de
control, y una unidad electrónica (3) que procesa las señales de
salida de las unidades funcionales y/o las une entre sí y/o
suministra las señales de control, conectada con el sistema de
alimentación de a bordo, en el que al menos una unidad funcional
(F_{2} - F_{6}) se puede unir a través de unos elementos
eléctricos de unión por enchufe existentes en ella con unos
elementos de unión por enchufe opuestos correspondientes situados
en la unidad electrónica (3),
en el que al menos una de las unidades
funcionales (F_{1}, F_{7}) está agrupada con la unidad
electrónica (3) para formar una unidad constructiva (2)
inseparable,
y en el que los componentes eléctricos de esta
unidad funcional (F_{1}, F_{7}) están asignados sin
interrupciones y de forma inseparable con los componentes de la
unidad electrónica (3) que operan conjuntamente con ellos a través
de una red de circuitos eléctricos impresos existente en un
substrato (4),
caracterizado porque
la unidad constructiva (2) está conformada en
forma de L, estando asignados los componentes de la unidad
electrónica (3) a uno de los lados y los componentes de la unidad
funcional (F_{1}) al otro lado, y extendiéndose el substrato
tanto por un lado como por el otro lado.
2. Módulo de columna de dirección (1) para un
vehículo de motor que presenta varias unidades funcionales (F_{1}
... F_{7}) dispuestas adyacentes, cada una de las cuales
suministra o requiere al menos una señal eléctrica de salida o de
control, y una unidad electrónica (3) que procesa las señales de
salida de las unidades funcionales y/o las une entre sí y/o
suministra las señales de control, conectada con el sistema de
alimentación de a bordo, en el que al menos una unidad funcional
(F_{2} - F_{6}) se puede unir a través de unos elementos
eléctricos de unión por enchufe existentes en ellas con unos
elementos de unión por enchufe opuestos correspondientes situados
en la unidad electrónica (3),
en el que al menos una de las unidades
funcionales (F_{1}, F_{7}) está agrupada con la unidad
electrónica (3) para formar una unidad constructiva (2)
inseparable,
y en el que los componentes eléctricos de esta
unidad funcional (F_{1}, F_{7}) están asignados sin
interrupciones y de forma inseparable con los componentes de la
unidad electrónica (3) que operan conjuntamente con ellos a través
de una red de circuitos eléctricos impresos existente en un
substrato (4),
caracterizado porque
la unidad constructiva (2) está conformada en
forma de U, extendiéndose la parte central de la unidad constructiva
(2) en forma de U paralela a la columna de dirección y alojando los
componentes de la unidad electrónica (3), y estando asignados los
otros dos lados a los componentes de una primera y de una segunda
unidad funcional (F_{1}, F_{7}), y conformándose el substrato en
forma de U y extendiéndose tanto por ambos lados como por la parte
central.
3. Módulo de columna de dirección según la
reivindicación 1, caracterizado porque el lado de la unidad
constructiva (2) que presenta los componentes de la unidad
electrónica (3) se extiende paralelo al eje longitudinal de la
columna de dirección (6), y porque el otro lado de la unidad
constructiva que presenta la unidad funcional (F_{1}) está
orientado perpendicularmente respecto al eje longitudinal de la
columna de dirección (6).
4. Módulo de columna de dirección según la
reivindicación 3, caracterizado porque el lado de la unidad
constructiva (2) inseparable que se extiende paralelo a la columna
de dirección presenta unos elementos de unión de enchufe que se
extienden en dirección radial o tangencial respecto a la dirección
de enchufe.
5. Módulo de columna de dirección según una de
las reivindicaciones 1, 3 ó 4, caracterizado porque el otro
lado de la unidad constructiva que presenta los componentes de una
de las unidades funcionales (F_{1}) rodea concéntricamente al eje
longitudinal de la columna de dirección (6) en por lo menos un
intervalo angular limitado.
6. Módulo de columna de dirección según la
reivindicación 2, caracterizado porque el lado central de la
unidad constructiva (2) inseparable que se extiende paralelo a la
columna de dirección presenta unos elementos de unión de enchufe
que se extienden en dirección radial o tangencial respecto a la
dirección de enchufe.
7. Módulo de columna de dirección según la
reivindicación 2 ó 6, caracterizado porque uno y/o el otro
lado de la unidad constructiva (2) que alojan a una unidad
funcional (F_{1}, F_{7}) respectivamente, envuelven
concéntricamente a la columna de dirección (6) en por lo menos un
intervalo angular limitado.
8. Módulo de columna de dirección según una de
las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el substrato
(4) que presenta una red de circuitos impresos asignada a los
componentes de la por lo menos una unidad funcional y a los
componentes de la unidad electrónica (3) se compone de una placa
conductora acodada de una única pieza que se extiende a los
elementos de la unidad constructiva (2) dispuestos en paralelo y en
perpendicular respecto a la columna de dirección (6).
9. Módulo de columna de dirección según una de
las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el substrato
(4) que presenta una red de circuitos impresos asignada a los
componentes de la por lo menos una unidad funcional y a los
componentes de la unidad electrónica (3) se compone de una lámina
flexible de circuitos impresos que se extiende a los elementos de
la unidad constructiva (2) dispuestos en paralelo y en
perpendicular respecto a la columna de dirección (6).
10. Módulo de columna de dirección según la
reivindicación 9, caracterizado porque la lámina de
circuitos impresos está fijada, al menos por tramos, sobre una
construcción de apoyo existente en los lados de la unidad
constructiva (3).
11. Módulo de columna de dirección según una de
las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque una de las
unidades funcionales (F_{1}) está conformada como sensor de
ángulo de giro del volante (8) que detecta el movimiento de giro
del volante.
12. Módulo de columna de dirección según la
reivindicación 11, caracterizado porque el sensor de ángulo
de giro presenta unos medios para la adquisición de un intervalo de
desplazamiento que va más allá de 360º, de tal forma que partiendo
de una posición inicial, se pueden detectar intervalos angulares
entre aproximadamente +720º y aproximadamente -720º tanto hacia un
lado como hacia el otro.
13. Módulo de columna de dirección según la
reivindicación 12, caracterizado porque el sensor de ángulo
de giro del volante está conformado como un sistema de adquisición
que determina el movimiento de giro del volante mediante una cámara
CCD de barrido de línea.
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