ES2251383T3 - Husillo de direccion. - Google Patents
Husillo de direccion.Info
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- B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
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Abstract
Husillo (1) de dirección con un segmento deformable en caso de colisión, formado por un depósito (5) de pared delgada lleno de un material (7) fluyente incompresible y con un dispositivo de apertura del depósito (5) en caso de colisión, caracterizado porque el depósito (5), cuando está cerrado, presenta una alta rigidez a torsión para la transmisión del par.
Description
Husillo de dirección.
La invención concierne a un husillo de dirección
con un segmento deformable en caso de colisión que está formado por
un depósito de pared delgada relleno de un material fluyente
incompresible y que dispone de un dispositivo de apertura del
depósito en caso de colisión y se basa en la disposición genérica
descrita en el documento US-3.468.181.
Para desacoplar, en caso de colisión, el
movimiento hacia el conductor del mecanismo de la dirección,
producido por la penetración del tren delantero, del comportamiento
de la columna de la dirección hacia el conductor, el husillo de
dirección, según técnicas conocidas, está provisto de un segmento
que se deforma en caso de colisión.
Para ello, parte del husillo de dirección puede
estar formado por un tubo corrugado, el husillo de dirección puede
presentar un punto previsto de flexión precurvado o se puede prever
un eje flexible o un tubo metálico flexible. Además, en el husillo
de dirección puede preverse un balancín o un elemento de corte
integrado por una superficie de corte inclinada hacia el mismo, o
el husillo de dirección puede adoptar una forma telescópica, para
desacoplar la penetración del tren delantero del comportamiento de
la columna de dirección.
Mientras que el tubo corrugado y el punto
previsto de flexión precisan para su deformación de un elevado nivel
de fuerza y la rigidez a torsión de los ejes flexibles y los tubos
metálicos flexibles dejan mucho que se desear, los husillos de
dirección telescópicos sólo poseen un funcionamiento óptimo en la
conducción de fuerzas axiales, lo cual en una colisión es
improbable. El elemento de corte presenta el inconveniente de que
puede inducirse el corte incluso a niveles bajos de seguridad, por
ejemplo una rueda guiada sometida a cargas intermitentes, por
ejemplo en una circulación todoterreno. La desventaja del balancín
consiste sobre todo en su gran necesidad de espacio libre y
constructivo.
Además en el documento US 3.468.181 anteriormente
mencionado se describe otro husillo de dirección telescópico, una
sección del cual está formada por un depósito cuasiflexible lleno de
un medio fluyente.
Sin embargo en este estado conocido de la técnica
la apertura del depósito sólo tiene lugar por acción de la presión
ejercida por el conductor del vehículo, es decir debido a la
proyección del conductor contra el volante a causa de una colisión.
Esto es de todo punto insatisfactorio ya que pueden provocarse
graves lesiones, las cuales debieran ser evitadas.
El objetivo de la invención es la construcción de
un husillo de dirección con unas necesidades mínimas de espacio
libre y constructivas y alta rigidez a torsión, que con un nivel de
fuerza mínimo e independientemente de la dirección de aplicación de
las fuerzas garantiza un desacoplamiento perfecto entre la
penetración del tren delantero y el comportamiento de la columna de
la dirección en caso de colisión.
Esto, merced a la invención, se consigue con el
husillo de dirección caracterizado en la reivindicación 1. En las
reivindicaciones subordinadas se describen configuraciones
ventajosas del husillo de dirección de esta invención.
Análogamente al estado conocido de la técnica, la
sección axial del husillo de dirección consta de un depósito de
pared delgada que contiene un material fluyente incompresible. El
depósito está formado, por ejemplo, por una chapa u otro tipo de
material deformable de pared delgada.
Al igual que un bote cerrado lleno de un líquido,
el depósito presenta en estado cerrado una alta rigidez a torsión
para la transmisión del par, mientras que después de la apertura,
con el derramamiento del material fluyente, puede torsionarse
ligeramente y/o comprimirse del mismo modo que un bote abierto.
Para que el material fluyente pueda derramarse
desde el depósito en caso de colisión, el husillo de dirección de
esta invención está provisto de un dispositivo específico que
propicia la apertura del depósito en caso de colisión.
Este dispositivo para apertura del depósito puede
configurarse de varias maneras. Así, se puede prever un dispositivo
electromagnético para abrir el depósito, como por ejemplo una
válvula electromagnética u otro tipo similar de órgano de cierre
que es activado en caso de colisión por medio de una unidad de
control mediante un sensor de choque. Además se puede prever por
ejemplo un dispositivo mecánico para abrir el depósito, como una
aguja, cuchilla u otro elemento incisivo similar dispuesto sobre un
componente conectado el husillo de dirección en el lado vuelto
hacia el depósito y desplazable respecto al mismo, por ejemplo
telescópicamente en un segmento del husillo de dirección acoplado
al depósito. El elemento incisivo penetra de esta forma en una cara
frontal del depósito, con lo que, justo en el inicio de la colisión,
mediante la deformación del depósito se puede desacoplar la
penetración del tren delantero del comportamiento de la columna de
la dirección. También es posible asimismo que el dispositivo de
apertura del depósito únicamente lo rasgue o raje sin penetrar en
su interior.
Además se puede prever un dispositivo pirotécnico
de apertura del depósito, que se enciende merced a una unidad de
control mediante un sensor de choque. Mediante la unidad de control
se pueden prefijar los niveles de seguridad y el momento de
iniciación de la carga pirotécnica y con ello de la deformación del
depósito. Ante choques leves, se puede salvaguardar de esta forma
la manejabilidad del automóvil.
El dispositivo pirotécnico puede constituirse en
el interior del depósito mediante una carga pirotécnica que tras su
encendido, por efecto del aumento de la presión interior del
depósito, conduce a la apertura del mismo. También se puede prever
en una de las superficies frontales del depósito una cámara de
presión con la carga pirotécnica, de forma que el material fluyente
puede salir por ejemplo a través de la superficie frontal opuesta
del depósito.
Para conseguir la apertura del depósito y con
ello la salida del material fluyente, las superficies frontales del
depósito están provistas preferiblemente de una lámina reventable o
un punto de rotura controlable similar.
El dispositivo pirotécnico de apertura del
depósito puede también estar formado por un émbolo situado en el
interior de un cilindro y accionable por los gases de combustión de
la carga pirotécnica, estando dicho émbolo provisto de una aguja o
un elemento penetrante similar para apertura del depósito.
El material incompresible fluyente del depósito
puede ser un líquido, como agua o un aceite, por ejemplo aceite
mineral o de silicona. También puede consistir en un material
incompresible sólido fluyente. También son posibles combinaciones
de líquidos incompresibles y materiales sólidos.
Para que este material pueda salir por la
apertura del depósito con un pequeño consumo de fuerza y a alta
velocidad, el material incompresible fluyente debe poseer, sin
embargo, una resistencia baja a la cizalladura. Por razón de peso
son preferidos también materiales ligeros, por ejemplo mezclas de de
líquidos y sustancias de relleno ligeras, en especial microesferas
huecas, por ejemplo de vidrio o de plástico.
Mediante el depósito integrado en el husillo de
dirección conforme a la invención se consigue un desacoplamiento
seguro entre la penetración del tren delantero y el comportamiento
de la columna de la dirección con un mínimo nivel de esfuerzo.
Mediante su llenado con el material incompresible
fluyente, el depósito adquiere, en régimen de marcha, una rigidez
que garantiza una perfecta transmisión del par con baja elasticidad
torsional.
El depósito situado axialmente sobre el husillo
de dirección puede poseer un diámetro idéntico a éste, de forma que
no ocasiona ningún espacio libre o constructivo adicional. Además el
funcionamiento del husillo de dirección de la invención es
independiente de la dirección de aplicación de la fuerza,
colapsándose adecuadamente también el depósito abierto por acción
de las fuerzas transversales.
Con el fin de proteger el depósito para minimizar
las consecuencias de un desenclavamiento erróneo, el husillo de
dirección puede presentar en la zona del depósito una cubierta
protectora, por ejemplo de una tela metálica o plástica, plástico
reforzado con fibras o similar, que envuelve al depósito y que une
entre sí los segmentos del husillo de dirección, separados por
aquél. De esta manera también se salvaguarda la manejabilidad de la
dirección si bien con elevada elasticidad, de forma que el automóvil
se puede volver a guiar al menos hasta que termine de rodar.
Se describe a continuación con más detalle y a
título de ejemplo una forma de ejecución del husillo de dirección
de la invención mediante los dibujos. Éstos muestran:
Figura 1 un husillo de dirección en perspectiva
con una cubierta protectora retirada parcialmente;
Figura 2 una sección esquemática del husillo de
dirección de la figura 1; y
Figuras 3 y 4 una vista ampliada de las zonas
superior e inferior del depósito integrado en el husillo de la
dirección que contiene un material incompresible fluyente.
Conforme a la figura 1, un husillo 1 de dirección
presenta una junta cardan superior 2 en la que se acopla el
volante, no representado, y una junta cardan inferior 3 en la que se
acopla el mecanismo de la dirección, no representado.
El husillo 1 de dirección está formado por un
segmento 4 tubular superior de pared gruesa con la junta cardan
superior 2 y un segmento 6 tubular inferior de pared gruesa con la
junta cardan 3. Entre el segmento 4 superior y el segmento 6
inferior se sitúa un depósito 5 cilíndrico con una pared lateral
delgada, por ejemplo de chapa.
El depósito 5 está lleno completamente de un
material 7 incompresible fluyente, por ejemplo con aceite de
silicona, que para reducir su peso contiene un alto porcentaje de
microesferas huecas de vidrio.
El depósito 5 puede estar unido con los segmentos
superior 5 e inferior 6 por ejemplo mediante un material de cierre,
como cola o soldadura, o mediante ajuste de forma, por ejemplo
configurando el exterior de sus bordes superior o inferior con una
forma de aristas múltiples y configurando el interior de los
segmentos superior o inferior 4 ó 6 en la zona de unión con una
forma de aristas múltiples concordante con la anterior.
Las paredes frontales superior e inferior 8 y 9
del depósito 5 están provistas de puntos de ruptura controlable 10
y 11. Además, por medio de la pared frontal superior 8, en la zona
del punto de ruptura controlable 10, se delimita una cámara 12 de
presión en el segmento superior 4 del husillo de dirección, en la
que se sitúa un cartucho fulminante o una carga 13 pirotécnica
similar, que es encendida eléctricamente por medio de una unidad de
control no representada, activada por un sensor de colisión no
representado.
En caso de colisión, al encenderse la carga
pirotécnica 13 revientan los puntos de ruptura controlada 10 y 11
de las paredes frontales 8 y 9 debido a la presión de la cámara 12
de presión, mientras que el material 7 del depósito 5 sale a través
de la pared frontal 9 inferior desgarrada en el segmento inferior 6
del husillo 1 de dirección.
Mientras que el depósito 5 del husillo 1 de
dirección repleto del material 7 confiere la rigidez necesaria para
la transmisión del par con una mínima elasticidad, en caso de
colisión se colapsa el depósito 5 debido a la salida del material
7. Mediante la deformación del depósito 5 la intrusión del tren
delantero se desacopla del comportamiento de la columna de
dirección con un mínimo nivel de esfuerzo.
El husillo 1 de dirección está envuelto por medio
de una cubierta 14 protectora de pared delgada que une el segmento
superior 4 con el inferior 6.
Claims (5)
1. Husillo (1) de dirección con un segmento
deformable en caso de colisión, formado por un depósito (5) de
pared delgada lleno de un material (7) fluyente incompresible y con
un dispositivo de apertura del depósito (5) en caso de colisión,
caracterizado porque el depósito (5), cuando está cerrado,
presenta una alta rigidez a torsión para la transmisión del
par.
2. Husillo de dirección conforme a la
reivindicación 1, caracterizado porque se prevé un
dispositivo pirotécnico, mecánico y/o electromagnético de apertura
del depósito (5).
3. Husillo de dirección conforme a la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el depósito (5)
presenta para su apertura un punto de ruptura controlable (10,11)
al menos en una cara frontal (8, 9).
4. Husillo de dirección conforme a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material
(7) incompresible fluyente está formado por una mezcla compuesta de
un líquido y un material sólido.
5. Husillo de dirección conforme a una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la zona
del depósito (5) se prevé una cubierta (14) protectora que une entre
sí los segmentos (6, 7) del husillo de dirección separados por
dicho depósito (5).
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