ES2251383T3 - Husillo de direccion. - Google Patents

Husillo de direccion.

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ES2251383T3
ES2251383T3 ES00943981T ES00943981T ES2251383T3 ES 2251383 T3 ES2251383 T3 ES 2251383T3 ES 00943981 T ES00943981 T ES 00943981T ES 00943981 T ES00943981 T ES 00943981T ES 2251383 T3 ES2251383 T3 ES 2251383T3
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ES00943981T
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English (en)
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Hans-Joachim Faulstroh
Frank Schroeter
Christoph Klukowski
Elmar Mock
Matthias Renker
Matthias Hell
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ThyssenKrupp Presta AG
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ThyssenKrupp Presta AG
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D1/00Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
    • B62D1/02Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
    • B62D1/16Steering columns
    • B62D1/18Steering columns yieldable or adjustable, e.g. tiltable
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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).
ES00943981T 1999-07-16 2000-07-04 Husillo de direccion. Expired - Lifetime ES2251383T3 (es)

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EP (1) EP1113955B8 (es)
AT (1) ATE308444T1 (es)
DE (1) DE50011504D1 (es)
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WO (1) WO2001005642A1 (es)

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