MX2015004280A - Seguro para columna de direccion electrica para un vehiculo automotriz. - Google Patents

Seguro para columna de direccion electrica para un vehiculo automotriz.

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Abstract

La invención se refiere a un seguro para columna de dirección eléctrica para un vehículo automotriz capaz de asegurar y desasegurar la columna de dirección que comprende: - un perno (3) destinado a moverse para asegurar y para desasegurar la columna de dirección, - una rueda de leva (5) destinada para rotar de acuerdo con un primer eje de rotación y para cooperar con el perno (3) para controlar el movimiento del perno, - un engranaje 7 destinado a rotar de acuerdo con un segundo eje de rotación y dispuesto de tal manera para impulsar la rotación de la rueda de leva (5), en donde la rueda de leva (5) y el engranaje (7) están colocadas sustancialmente en un plano común y tienen ejes de rotación paralelos (11, 13) que también son paralelos al movimiento (31) del perno (3).

Description

SEGURO PARA COLUMNA DE DIRECCIÓN ELÉCTRICA PARA UN VEHÍCULO AUTOMOTRIZ MEMORIA DESCRIPTIVA La invención se refiere a un seguro para columna de dirección eléctrica, también llamado ESCL por sus siglas en inglés, para un vehículo automotriz, capaz de asegurar y desasegurar la columna de dirección eléctrica.
Un seguro de columna usado en un vehículo automotriz normalmente comprende un motor eléctrico para controlar el movimiento de un perno desde una posición de aseguramiento a una posición de reposo, en donde la columna de dirección está respectivamente bloqueada o desbloqueada, lo cual quiere decir libre en su rotación.
Tales seguros de columna de dirección eléctrica se colocan en vehículos automotrices para asegurar y desasegurar el seguro de la columna, en un área en donde el espacio es escaso y en donde también se implementan otros elementos (componentes electrónicos, cables, etc.).
Por lo tanto, existe una necesidad de tener un ESCL con alta compactibilidad.
De acuerdo con un aspecto, la invención tiene como objeto un ESCL que comprende: - un perno destinado a asegurar o desasegurar la columna de dirección, - una rueda de leva para controlar el movimiento del perno, - un engranaje destinado a ser controlado por un motor y a controlar la rotación de la rueda de leva.
La rueda de leva y el engranaje tienen ejes paralelos y se ponen en el mismo plano.
El motor también se pone en el plano que comprende la rueda de leva y el engranaje.
El ESCL de la invención es bien compacto, confiable y eficiente para asegurar y desasegurar la columna de dirección.
Aparecerán características y ventajas de la invención durante la lectura de la descripción de las siguientes figuras, en las cuales: la figura 1 es una vista esquemática de una modalidad de un ESCL de acuerdo con la invención, la figura 2 es otra vista de la modalidad de la figura 1, parte de la cual ha sido removida, la figura 3 es una vista cortada de una parte del ESCL de las figuras 1 y 2, las figuras 4A a 4D son vistas detalladas de modo del ensamble de posicionamiento de la modalidad de las figuras anteriores.
En todas las figuras, se hace referencia al mismo elemento con el mismo número.
De acuerdo con la invención, el ESCL 1 comprende: - un perno 3 destinado a asegurar o desasegurar la columna de dirección (no ilustrada), - una rueda de leva 5 para controlar el movimiento del perno, - un engranaje 7 destinado a ser controlado por un motor 9 y a controlar la rotación de la rueda de leva.
La rueda de leva 5 y el engranaje 7 tienen ejes paralelos 11, 13 y se ponen en el mismo plano. Dichos ejes 11, 13 también son paralelos al movimiento 31 del perno 3.
El motor 9 también se pone en el plano común que comprende la rueda de leva 5 y el engranaje 7 y comprende un eje longitudinal contenido en el plano común, dicho eje longitudinal es sustanclalmente perpendicular al primero y segundo ejes de rotación 11, 13.
Gracias a la configuración de la invención, el ESCL 1 presenta alta compactibilidad lo que permite ahorrar espacio.
El motor 9 pone en movimiento el engranaje 7 a través de un engranaje de tornillo sin fin 15 en su eje de salida, mezclándose con los dientes de dicho engranaje 7. El engranaje 7 a su vez pone en movimiento giratorio a la rueda de leva 5 a través de la mezcla de dientes llevada a cabo por dicha rueda de leva 5 con los dientes del engranaje 7.
El engranaje 7 tiene un diámetro menor y presenta un menor número de dientes que la rueda de leva 5. Como consecuencia, el engranaje 7 actúa como un engranaje de reducción para adaptar la velocidad rotativa y torsión de la rueda de leva 5.
Una modalidad alternativa (no mostrada) prevé que el engranaje de tornillo sin fin 15 impulse directamente la rueda de leva 5 sin engranaje 7 intermediario, de manera que la rueda de leva 5 esté controlada directamente por el motor 9.
La rueda de leva 5 presenta una rampa helicoidal 12 (ver figura 2) en uno de sus lados axiales grandes. El perno 3 se apoya en la rampa helicoidal 12, presionada contra la misma por un medio elástico 27, aquí un muelle de resorte, y está restringido a un movimiento de traslación por un medio de guía 33, aquí paredes que forman un corredor en el cual se mueve el perno 3. La dirección de movimiento resultante 31 del perno 3 impulsado por la rampa helicoidal 12 es perpendicular al plano que contiene los componentes principales 5, 7, 9.
Cuando la rueda de leva 5 rota, el perno 3 se desliza por la rampa helicoidal 12, y consecuentemente se traslada en la dirección perpendicular al plano que contiene el motor 9, engranaje 7 y rueda de leva 5. Este movimiento desplaza el perno 3 desde una posición de aseguro en la cual el perno 3 se engancha en la columna de dirección para prevenir su rotación, hasta una posición desasegurada en la que la columna de dirección puede ser girada libremente.
Adicionalmente, la rampa helicoidal 12 puede comprender una pluralidad de secciones de pendiente (no representadas), con diferentes valores de Inclinación. Debido a los diferentes valores de Inclinación, se ocasionan diferentes velocidades de traslación del perno 3 con una velocidad de rotación de la rueda de leva 5.
Un ejemplo de una rampa helicoidal 12 así comprende una primera sección de pendiente de inclinación baja, para poner al perno 3 en movimiento de manera progresiva. Luego sigue una sección de inclinación alta para llevar rápidamente al perno 3 a la posición de asegurado y una segunda sección de pendiente de inclinación baja, para deslizar de manera progresiva el perno dentro y fuera de la cuenca en la columna de dirección correspondiente en la que encaja para asegurar dicha columna de dirección.
El motor 9 es controlado por un circuito electrónico, por ejemplo Impreso en una placa 21, llamada PCB por sus siglas en inglés.
Gradas a la configuración de la invención, es posible poner la PCB 21 sobre la rueda de leva 5 y el engranaje 7. Como se ¡lustra en la figura 1, la PCB 21 se pone en un plano sustanclalmente paralelo al perpendicular a los ejes respectivos 11, 13 de la rueda de leva 5 y del engranaje 7 y que pasa a través del centro de dicha rueda de leva 5 y engranaje 7. La PCB 21 también puede ponerse en un lado del ESCL.
La placa de circuitos Impresos 21 comprende un cuerpo de resina plano en el que se Imprimen caminos de corriente de cobre o metálicos, y cuyos elementos electrónicos se adjuntan aquí en particular al lado opuesto al motor 9, engranaje 7 y rueda de leva 5.
La placa de circuitos Impresos 21 lleva un circuito eléctrico, en el ejemplo mostrado en su lado opuesto a los componentes principales antes mencionados (motor 9, engranaje 7, rueda de leva 5), configurado para impulsar el motor 9 de acuerdo con instrucciones específicas.
SI el espacio entre la placa de circuitos impresos y los componentes principales que están debajo de la misma (motor 9, engranaje 7, rueda de leva 5) lo permite, el otro lado de la placa de circuitos impresos 21 puede llevar al menos una parte del circuito eléctrico.
El ESCL 1 de la invención es eléctrico dado que el accionamiento del seguro se lleva a cabo por componentes electrónicos.
Como se ilustra en las figuras 1 a 3, el alojamiento puede hacerse en dos partes. El motor 9, engranaje 7, rueda de leva 5, perno 3 y medio elástico 13 están contenidos en el alojamiento, entre las dos partes 23a y 23b.
La parte destinada a estar en contacto con la columna de dirección puede hacerse de Zamac®, la otra parte puede hacerse de un material plástico, por ejemplo. Zamac® es una aleación que comprende zinc y elementos de aleación de aluminio, magnesio y cobre.
El alojamiento recibe uno o una pluralidad de medios de fijación, tales como el tornillo 25.
El medio de fijación 25 puede usarse para fijar la PCB 21 en el alojamiento.
El medio de fijación 25 puede usarse para adjuntar la placa de circuitos impresos 21 al alojamiento en paralelo, o además del adjunte relativo de las partes de alojamiento 23a, 23b.
El perno 3 está asociado medios elásticos 27, por ejemplo un resorte. Si el resorte es un resorte de compresión, el dicho medo elástico 27 se coloca de acuerdo con un eje sustanclalmente paralelo a la dirección de movimiento 31 del perno.
Si el resorte es un resorte de torsión, el eje de dicho resorte está dispuesto perpendicular a la dirección de movimiento 31 del perno.
El alojamiento puede comprender ventajosamente dos medios de guía 33.
Los dichos medios de guía pueden delimitar un rebajo destinado a recibir un apéndice (no ilustrado) que pertenece al perno 3 capaz de deslizarse a lo largo de dicho medio de guía cuando el perno 3 se mueve a lo largo de la dirección de movimiento 31 para asegurar o desasegurar la columna de dirección.
Como se ilustra en la figura 3, el perno 3 puede hacerse en una pieza o varias partes, por ejemplo dos partes 3a y 3b conectadas la una a la otra de manera que cada parte 3a y 3b lleva a cabo el mismo movimiento. Una parte 3a puede hacerse de Zamac® o plástico, y la otra parte 3b que se engancha en la columna de dirección puede hacerse de un material resistente, como el acero, para propósitos de solidez.
De acuerdo con la modalidad ilustrada, sólo la parte de perno 3a recibe el medio elástico 27.
La rueda de leva 5 para controlar el movimiento del perno 3 puede ser un engranaje con dientes o dientes de engranaje rectos en la parte inferior. Una parte del perno 3, por ejemplo la parte 3a, coopera con la dicha rueda de leva 5 permitiendo el control del movimiento del perno 3.
La dicha rueda de leva 5 es rotatoria al rededor del eje 13.
El engranaje 7 está configurado para rotar al rededor del eje 11. El eje 13 y el eje 11 son sustancialmente paralelos. La rueda de leva 5 y el engranaje 7 se ponen sustancialmente en el mismo plano, lo que quiere decir que el plano medio del engranaje 7 sustancialmente perpendicular a los ejes 13, 11 es el mismo plano mediano de la rueda leva 5.
El engranaje 7 transmite, con una relación de engranaje específica, la rotación del motor 9 a la rueda de leva 5.
La rueda de leva 5 comprende un ensamble para determinar la posición de la rotación de la rueda de leva 5. El dicho ensamble comprende un sensor 6 tal como un sensor de posición de efecto Hall, asociado con un imán 8 que normalmente comprende una pluralidad de polos magnéticos norte y sur. De manera ventajosa, la salida del sensor 6 puede usarse para controlar el motor que Impulsa la rueda de leva 5.
El sensor puede tener cualquier forma adecuada para detectar la posición del imán, específicamente la posición de los polos. El dicho sensor puede ponerse en el circuito eléctrico impreso en una placa que es capaz de controlar el movimiento del motor.
En las modalidades representadas, el imán 8 comprende un dipolo magnético norte-sur, como en las figuras, con dos polos magnéticos N, S norte y sur respectivamente.
El sensor de posición de efecto Hall 6 colocado de manera ventajosa en la placa de circuitos impresos 21 proporciona un voltaje que se una función conocida de la posición de rotación relativa del sensor 6 y el imán 8. Dado que el sensor 6 es fijo, mide la posición de rotación de la rueda de leva 5. Se puede deducir la velocidad de rotación de la rueda de leva 5 a partir de la determinación de la posición a través del tiempo. El conocimiento de la velocidad de rotación permite ajustar la acción de frenado de un dispositivo de frenado a la velocidad actual para alcanzar de manera más precisa posiciones de la rueda de leva 5 específicas.
El dipolo diferenciado N, S se usa entonces como un indicador de posición.
Normalmente, el imán puede ponerse en uno de los dos lados mayores de la rueda de leva 5, lo que permite una mejor compactibilidad. Por lo tanto, el imán 8 puede tener cualquier forma que permite una complementación con la forma del lado de la rueda de leva 5. Como se ilustra (ver figuras 1 y 4A a 4D), el imán es sustancialmente un disco con una o varias paletas 10 que sobresalen en una dirección radial, que permiten que dicho imán siga de cerca la rotación de la rueda de leva 5. El imán 8 se inserta aquí en un alojamiento complementario en uno de los dos lados axiales más grandes de la rueda de leva 5. La dicha rueda de leva 5 puede presentar dos partes. La primera parte configurada para recibir el Imán 8 y la segunda parte configurada para ser controlada por un engranaje o un motor.
Es posible entonces agregar un dispositivo de freno (no ilustrado), por ejemplo controlado por los componentes electrónicos, para frenar o detener el movimiento de la rueda de leva 5 con dependencia de la velocidad de rotación de la rueda de leva 5. Por ejemplo, un frenado anterior se lleva a cabo con una velocidad de rotación más rápida, mientras que un frenado tardío se lleva a cabo con una velocidad de rotación lenta.
El ESCL de la presente invención presenta las ventajas de permitir tanto detección de movimiento angular precisa como detección de de posición angular precisa, lo que permite: - detección de velocidad para control de posición del perno de seguro, para evitar un impulso indebido desde el motor 9, y evitar así daño potencial, - mejor posibilidad de detección de error, para funciones de diagnóstico mejoradas de condiciones de seguridad críticas del ESCL, - rápida detección de situación de columna bloqueada, para detener el motor 9 a tiempo antes de que ocurra daño (y así potencialmente componentes de controlador de motor debido a una carga térmica menor gracias a evitar la sobrecarga del motor), - detección de posición correcta aún después de interrupciones de voltaje, para evitar posiciones asumidas falsas de la rueda de leva 5, que puede llevar a un impulso indebido del motor 9, - grandes posibilidades de diagnóstico de fallas de sensor.
Las ventajas del sensor absoluto son el control de velocidad subsiguiente, el conocimiento de la posición en tiempo real y que permite detener el motor antes de llegar a posiciones de extremos en los que las piezas pueden someterse a estrés importante.

Claims (11)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES
1. Un seguro para columna de dirección eléctrica para un vehículo automotriz capaz de asegurar y desasegurar la columna de dirección que comprende: - un perno (3) destinado a moverse para asegurar y para desasegurar la columna de dirección, - una rueda de leva (5) destinada a rotar de acuerdo con un primer eje de rotación y para cooperar con el perno (3) para controlar el movimiento del perno, - un engranaje 7 destinado a rotar de acuerdo con un segundo eje de rotación y dispuesto de tal manera para impulsar la rotación de la rueda de leva (5), caracterizado porque la rueda de leva (5) y el engranaje (7) están colocados sustancialmente en un plano común y tienen ejes de rotación paralelos (11, 13) que también son paralelos al movimiento (31) del perno (3).
2. El seguro para columna de dirección eléctrica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la rotación del engranaje está controlada por un motor (9), el dicho motor comprende un eje longitudinal contenido en el plano común y el dicho eje longitudinal es sustancialmente perpendicular al primer y segundo ejes de rotación.
3. El seguro para columna de dirección eléctrica de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la rueda de leva (5) y el engranaje (7) están contenidas en un plano común, y en que comprende adicionalmente una placa de circuitos impresos (21) plana dispuesta en un plano sustancialmente paralelo al plano común.
4. El seguro para columna de dirección eléctrica de conformidad con la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado además porque la rueda de leva (5) comprende una rampa helicoidal (12) capaz de impulsar el perno (3) y un medio de guía (33) capaz de restringir el movimiento del perno (3) a un movimiento de traslación (31).
5. El seguro para columna de dirección eléctrica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el engranaje (7) tiene un número de dientes menor que la rueda de leva (5) para adaptar la velocidad de rotación y torsión de la rueda de leva (5).
6. El seguro para columna de dirección eléctrica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque comprende adicionalmente un ensamble para determinar la posición de rotación absoluta de la rueda de leva (5) mientras dicha rueda de leva (5) está rotando.
7. El seguro para columna de dirección eléctrica de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque el ensamble para determinar la posición de rotación absoluta de la rueda de leva (5) comprende un sensor de posición de efecto Hall (6) y un imán (8).
8. El seguro para columna de dirección eléctrica de conformidad con las reivindicaciones 3 y 7, caracterizado además porque el sensor de posición de efecto Hall (6) está colocado en la placa de circuitos impresos (21) y en que el imán (8) está colocado en la rueda de leva (5).
9. El seguro para columna de dirección eléctrica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, caracterizado además porque el imán (8) es un disco con una o varias paletas (10), para permitir que dicho imán (8) siga de cerca la rotación de la rueda de leva (5).
10. El seguro para columna de dirección eléctrica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado además porque el imán (8) comprende una pluralidad de dipolos magnéticos norte-sur N, S).
11. El seguro para columna de dirección eléctrica de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque uno de los dipolos magnéticos norte-sur ( N S) tiene un valor de magnetización mayor o menor que los otros.
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