ES2207763T3 - Columna de direccion para dispositivos de proteccion de pasajeros y direcciones de seguridad. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN ARBOL DE DIRECCION PARA UN VEHICULO QUE PREFERENTEMENTE FORMA PARTE INTEGRANTE DE UNA DIRECCION DE SEGURIDAD O DE UN DISPOSITIVO DE SEGURIDAD DE OCUPANTES. PARA MINIMIZAR EL RIESGO DE LESION DE LOS OCUPANTES DE UN VEHICULO, LA INVENCION PROPONE INCLUIR ELEMENTOS DE DEFORMACION (12, 13) QUE ENCIERRAN ENTRE SI UNA SECCION INTERMEDIA DEL ARBOL DE DIRECCION (17) QUE PRESENTA FORMA ESTABLE. PREFERENTEMENTE UN ARBOL DE DIRECCION DE ESTE TIPO (1, 1 , 1 ) PUEDE TAMBIEN COMBINARSE CON UN VOLANTE (3, 3 ) EN EL QUE SE ENCUENTRA ARTICULADA UNA CUBIERTA DE AIRBAG (32) QUE PUEDE SER MOVIDA A UNA POSICION DE APERTURA POR EL COJIN DE GAS (14) DE FORMA QUE DURANTE EL MOVIMIENTO DE APERTURA NO SOBRESALGA DEL CONTORNO DEL VOLANTE (13).

Description

Columna de dirección para dispositivos de protección de pasajeros y direcciones de seguridad.

La invención concierne a un volante para un vehículo según el preámbulo de la reivindicación 1.

Se conoce por US 5,351,977 un airbag de volante que está dispuesto en una zona del cubo del volante, estando formada en la zona del cubo del volante una cubierta que es arrancada por el airbag al inflarse. La cubierta se abre en dirección al pasajero del vehículo, lo que representa cierto potencial de peligro para un pasajero del vehículo sentado delante de la corona del volante, especialmente para pasajeros del vehículo de poca estatura que estén sentados cerca del volante.

Estructuras sobrepuestas correspondientes de un airbag de volante en unión de un volante son conocidas también por JP 0 823 05 94, EP 0 728 652 A2 y JP 0 415 13 48, las cuales presentan los inconvenientes antes mencionados.

Asimismo, se conoce una estructura de esta clase por el documento US 3,907,330 referente al presente género de objeto, que muestra un volante para un vehículo, especialmente para su fijación a una columna de dirección, con al menos una cubierta dispuesta en la zona de un cubo, detrás de la cual está oculto en una posición de reposo un cojín de gas que puede ser llenado por una carga propulsora, y que, al producirse un accidente del vehículo, puede ser movida por el cojín de gas en fase de expansión hasta una posición de apertura, estando la cubierta articulada en la zona del cubo.

Concretamente, se ha previsto aquí en la zona de la cubierta vuelta hacia el pasajero del vehículo una disposición de línea de rasgado nominal de forma de estrella, a lo largo de la cual revienta la cubierta al producirse una activación del saco de gas, de modo que algunas zonas de la trampilla de cubierta son hechas bascular en dirección al pasajero del vehículo, con lo que éstas representan, de la manera descrita, cierto potencial de peligro para los pasajeros del vehículo.

Por tanto, la invención se basa en el problema de proporcionar un volante para un vehículo con el que se pueda reducir considerablemente el potencial de peligro para los pasajeros del vehículo al inflarse un cojín de gas dispuesto en la zona del cubo del volante.

Este problema se resuelve con las características de la reivindicación 1.

Según las particularidades de la reivindicación 1 que caracterizan la invención, la cubierta está articulada o dispuesta en la zona del cubo de modo que, durante el movimiento de apertura, dicha cubierta no sale hacia delante de la corona del volante en dirección a los pasajeros del vehículo.

Es decir que, según la presente invención, se elige una disposición tal entre el plano de la corona del volante y el cubo de éste que la cubierta o algunas partes de ella no se proyectan más allá del plano de la corona del volante durante el movimiento de apertura. Se reduce así ventajosamente el potencial de peligro para un pasajero del vehículo sentado delante del volante, puesto que el plano de la corona del volante representa un límite natural, con lo que se asegura en todo caso que algunas partes de la cubierta, durante su basculación de apertura o similar, no puedan ponerse en contacto con el pasajero del vehículo.

En el dibujo se han representado ejemplos de ejecución ventajosos de la invención. Muestran en representación esquemática:

La Figura 1, una columna de dirección como componente de un dispositivo de protección de pasajeros adaptado a ella,

la Figura 2, un conjunto de construcción con el cual se puede producir una columna de dirección,

la Figura 3, una primera variante,

la Figura 4, otra variante,

la Figura 5, en un alzado lateral, un volante como componente del dispositivo de protección de pasajeros, y

la Figura 6, una representación en perspectiva para el volante de la Figura 5.

Los componentes iguales presentan la misma numeración en todas las Figuras.

Se aprecia en la Figura 1 una columna de dirección designada en conjunto con 1, con un primer perfil de empalme 2, sobre el cual está dispuesto un volante 3, preferiblemente con un retén de resorte, y con un segundo perfil de empalme 4 que es de construcción poligonal en sección transversal y aloja a una pieza de acoplamiento 5 de configuración correspondiente de una parte inferior 6 de la columna de dirección. La parte inferior 6 de la columna de dirección enchufada en el perfil de empalme 4 está construida aquí en dos piezas y presenta una primera zona de recalcado 7 que, en caso de un choque frontal, contribuye a acortar toda la columna de dirección 1 cuando, debido a deformaciones en el coche delantero, se generan altas cargas axiales a través de una barra articulada 8 y una articulación cardánica 9. Otras zonas de recalcado 10 y 11 son materializadas por miembros de deformación 12 y 13 que están configurados aquí a modo de fuelle o de tubo ondulado. La resistencia de estos miembros de deformación 12, 13 está calculada de modo que en el funcionamiento de conducción normal no puedan presentarse deformaciones por torsión o fuerza de compresión. Sin embargo, en el caso de cargas extremas, como las que se presentan durante un accidente de un vehículo, el recorrido en forma de meandros de la sección transversal de la pared proporciona la posibilidad de no sólo acortar la columna de dirección 1 como un todo, sino también variar su inclinación con relación al pasajero del vehículo, no representada aquí con más detalle. Según las particularidades específicas en un vehículo, se puede procurar de esta manera que el volante 3 se encuentre siempre en una posición que garantiza un desplegado correcto de un cojín de gas 14 alojado aquí en la columna de dirección 1. El plegado del cojín de gas 14 está indicado aquí sólo en forma simbólica. Se prefiere un plegado invertido en el que primer se insufla una capa extrema superior con la corriente de gas de generadores de gas 15, 16 y a continuación se extraen todas las demás capas de plegado. Sin embargo, como alternativa, pueden utilizarse también otros tipos de plegado (el llamado plegado de fruncido, el plegado Leporello, etc.). El cojín de gas 14 se puede inflar aquí por medio de al menos uno de los dos generadores de gas 15, 16 que se encuentran en un segmento intermedio 17 de la columna de dirección. Cada uno de los generadores de gas 15, 16 está equipado con encendedores anulares 18, 19 que, a petición de un dispositivo de mando 22, pueden ser activados a través de disparadores a la manera de dispositivos de percutor 20, 21 (cuerpos percutores accionables por una pequeña carga propulsora, preferiblemente construidos a modo de perno). Los dispositivos de percutor 20, 21 están fijados sobre un alojamiento 23 de la columna de dirección en el que está montada de forma giratoria dicha columna de dirección 1 por medio de cojinetes de giro 24, 25. Además, la columna de dirección 1 se puede apoyar en la carrocería 27 del vehículo, simbólicamente representada, a través de un limitador de fuerza 26.

La característica de fuerza-recorrido del limitador de fuerza 26 puede ser influenciada en la forma de ejecución representada a través de una válvula de estrangulación 28 que puede ser solicitada también por la unidad de mando 22. Por tanto, la columna de dirección 1 es un componente de un dispositivo de protección de pasajeros en el que, además de las contribuciones a la seguridad proporcionadas por la columna de dirección 1 solamente, están previstas otras medidas para rebajar los riesgos de lesiones para el pasajero del vehículo. Para influir sobre la característica de fuerza-recorrido del limitador de fuerza 26 se pueden tener en cuenta diferentes parámetros en forma individualizada o en combinación. Un símbolo de sensor designado con 29 representa un sistema sensor con el que se pueden captar, por ejemplo, los parámetros siguientes: peso del pasajero, posición de un asiento de conductor no representado aquí con más detalle, inclinación del respaldo del asiento del conductor, comportamiento de tiempo bajo una aceleración del vehículo ocasionada por un accidente, deformación de la carrocería del vehículo ocasionada por un accidente en función del lugar de colisión y/o de la intensidad del choque, número de revestimientos de choque en el vehículo, comportamiento de llenado del cojín de

\hbox{gas 14.}

En el ejemplo de ejecución representado en el dibujo es de especial importancia el plegado del cojín de gas 14 de tal manera que algunos pliegues se tienden deliberadamente dentro del perfil ondulado del miembro de deformación 12. El gas que sale de los generadores de gas 15 y/o 16 a través de difusores 30, 31 genera primero en el cojín de gas 14 una presión de apertura que actúa sobre un casquete de cubierta 32. Los pliegues colocados dentro del perfil ondulado amortiguan de forma definida el ensanchamiento del cojín de gas 14 para no dispararlo así de manera innecesariamente dura contra el pasajero del vehículo. Además, se asegura de esta manera que el tejido del cojín de gas no esté expuesto a una excesiva solicitación de presión desde dentro.

En el ejemplo de ejecución según la Figura 1 el miembro de deformación 12 es al mismo tiempo también un recipiente de alojamiento del cojín de gas. Un anillo de fijación 33 dispuesto delante del perfil ondulado del miembro de deformación 14 cuida de que el cojín de gas 14 no se pueda soltar de la columna de dirección 1 ni siquiera bajo una plena solicitación del mismo con presión.

El generador de gas 15 está configurado aquí en forma de toro para que el gas que sale del difusor 30 pueda llegar también al cojín de gas 14. No obstante, como alternativa a la forma de ejecución representada en el dibujo, el difusor 30 puede estar vuelto también hacia la zona de recalcado 7 para poder llenar entonces, por ejemplo, un airbag de la zona de los pies o de las rodillas a través de aberturas de salida (no representadas aquí) practicadas en el miembro de deformación 13.

La activación de los generadores de gas no tiene que producirse forzosamente a través de una solicitación mecánica de encendedores anulares, sino que puede producirse también, por ejemplo, por transmisión electromagnética de energía de encendido. Es imaginable, por ejemplo, un sistema de bobina fijado al alojamiento 23 de la columna de dirección que coopere con un sistema de bobina de encendido asociado a la respectiva carga propulsora del generador de gas 15, 16. La conducción del encendido aquí descrita hacia fuera del alojamiento 23 de la columna de dirección, solidario en rotación, hace posible que se renuncia a los muelles arrollados usuales hasta ahora. Por tanto, se facilita el montaje de la disposición de columna de dirección mostrada en la Figura 1, ya que únicamente tienen que cablearse entre sí componentes estacionarios en posición de montaje.

Sin embargo, el concepto que aquí se propone es interesante también, por otros motivos, para la técnica de fabricación. Así, es imaginable, por ejemplo, un conjunto de premontaje en el que la columna de dirección 1 construida como un cuerpo tubular es un recipiente de alojamiento para el cojín de gas 14 y los generadores de gas 15, 16. En una forma de ejecución preferida este cuerpo tubular es un componente fabricado por conformación a alta presión interna en el que todos los segmentos de la pieza de construcción importantes para la función de la columna de dirección 1 según la invención están conformados directamente en un material homogéneo. Esto rige especialmente para los segmentos adaptadores asociados a la parte inferior 6 de la columna de dirección y al volante 3, pero también para la configuración en sí de los miembros de deformación 12. Dado que con la conformación a alta presión interna se pueden variar las geometrías dentro de amplios límites, se puede ajustar, mediante una selección deliberada del espesor de pared y una fijación deliberada de secciones transversales, un comportamiento de deformación que satisfaga del mejor modo posible situaciones de accidente diferentes. Mediante variaciones del espesor de pared y/o de la geometría se pueden elegir también para los miembros de deformación 12 y 13 unas características de fuerza-recorrido diferentes, por ejemplo mediante la elección de diámetros diferentes. Se prefiere una característica del miembro de deformación superior 12 más blanda que la del segundo miembro de deformación 13 para que, después de tener el cojín de gas 14 completamente desplegado, se soporte primero con limitación de fuerza la cabeza del pasajero del vehículo que choca con dicho cojín, antes de que la fuerza de deformación resultante de la zona del coche delantero actúe sobre el miembro de deformación 13.

Como alternativa a la conformación a alta presión interna, se puede tomar en consideración también la fabricación de la columna de dirección 1 por enrollamiento. Se puede emplear preferiblemente, por ejemplo, un semiproducto 1' representado en la Figura 2 que está compuesto de segmentos de tubo 12', 13' y 17' que presentan espesores de pared diferentes. Los diferentes espesores de pared pueden ser el resultado de un proceso de conformación en un semiproducto en forma de barra tubular o pueden provenir del empleo de segmentos de tubo que presentan espesores de pared diferentes en el estado de partida y que han sido combinados después, por ejemplo, mediante soldadura de fricción u otras técnicas de ensamblado.

En el ejemplo de ejecución representado en el dibujo se han ensamblado previamente formando un grupo constructivo, por ejemplo, el segmento intermedio 17 de la columna de dirección y los generadores de gas 15, 16 junto con los difusores 30, 31. A este grupo constructivo se añaden después miembros de deformación 12, 13 ya predeformados o se fijan semiproductos que, después de la fijación al segmento 17 de la caja, se someten todavía a un proceso de conformación. Como alternativa, se propone también la integración de al menos un generador de gas junto con su difusor en un semiproducto construido con pared interior lisa. La fijación axial de estos generadores de gas se efectúa después por arrollamiento de los extremos libres. Por tanto, se puede utilizar al mismo tiempo para la fijación del generador de gas un proceso de enrollamiento necesario para generar el contorno del miembro de deformación. Los distintos conjuntos de construcción o elementos individuales de los conjuntos de construcción pueden estar compuestos también por materiales diferentes.

Sin embargo, a diferencia del ejemplo de ejecución representado en la Figura 2, puede, por ejemplo, agruparse también al menos uno de los miembros de deformación 12, 13 con un difusor para formar una pieza enteriza que se une después con el segmento intermedio 17 de la columna de dirección que mantiene preparados los generadores de gas 15, 16, preferiblemente por medio de una técnica de ensamble térmico. Los elementos 34, 35 de la caja para los encendedores anulares 18, 19 pueden estar ejecutados como piezas sobrepuestas que pueden fijarse posteriormente o también como piezas enterizas.

Las cajas de los generadores de gas 15, 16 no tienen que estar construidas forzosamente como piezas de inserción para tubos. Es imaginable también el empleo del segmento intermedio 17 de la columna de dirección directamente como parte de la caja.

En el ejemplo de ejecución representado en la Figura 3 es de especial importancia un casquete de cubierta 32' embutido en un cubo 3.3 del volante y construido con forma estable, pudiendo asentarse el volante 3' sobre la columna de dirección 1'', por ejemplo en analogía al dispositivo de airbag descrito en WO 97/01460. Sin embargo, la configuración aquí descrita del volante 3' puede materializarse también en columnas de dirección de construcción convencional. A diferencia de los principios de cubierta usuales hasta ahora, la cubierta 32' no está aquí unida articuladamente a la superficie del cubo 3.3 del volante, sino que se ha tendido hacia dentro. Un punto de articulación 36 está fijado hacia dentro del cubo, por ejemplo en una zona de fondo de una caja de generador de gas dentro de una guía 15'. El cojín de gas 14 en fase de despliegue puede mover entonces la cubierta 32' hacia la posición de apertura únicamente hasta que no se salga del contorno del volante 3'. Un conductor que eventualmente se encuentre muy próximo al volante por delante del mismo no puede resultar lesionado por el movimiento de apertura del casquete. Este estado de apertura se ha representado en la Figura 3 con líneas de trazos.

En el presente caso el punto de fijación 36 puede moverse hacia delante un trayecto prefijado \Deltas en una cubeta 37 del generador de gas que está construida al mismo tiempo como pieza de empalme correspondiente a la columna de dirección 1''. Se consigna aquí expresamente que la Figura 3 es sólo una representación esquemática de principio. La articulación de la cubierta 32' y también su configuración concreta pueden variar dentro de amplios límites. Así, por ejemplo, el punto de fijación 36 no tiene que estar colocado forzosamente hacia dentro de la columna de dirección 1''. En el caso de un cubo de volante de configuración correspondiente la fijación de la cubierta 32' puede efectuarse también en el propio cubo del volante con independencia del generador de gas. La propia cubierta 32' o la manera especial de su conexión articulada al cubo del volante o a la columna de dirección 1'' puede estar diseñada también de forma que absorba energía para hacer posible así un despliegue controlado del cojín de gas 14.

Una cerradura de encendido simbólicamente indicada 38 con una leva de mando 39 muestra que una columna de dirección 1'' construida según la invención puede equiparse también con una cerradura de volante. A este fin, por ejemplo, un cuerpo de enclavamiento que puede ser movido hacia la posición abierta por un muelle de tracción 40 y que está construido como un cuerpo de apriete 41 puede ser movido a través de la leva de mando 39 hasta un rebajo de encastre 42 que ha sido practicado aquí directamente en la columna de dirección 1' por medio de una conformación a alta presión interna. Sin embargo, como rebajo de encastre pueden preverse también sencillos taladros o agujeros. Como alternativa al principio de cerradura de encendido representado en la Figura 3, se pueden prever también elementos de enclavamiento en la zona de la parte inferior 6 de la columna de dirección (véase la Figura 1), los cuales se pueden mover después a la posición de cierre o a la posición abierta, por ejemplo por medio de actuadores eléctricamente maniobrables.

El ejemplo de ejecución mostrado en la Figura 4 concierne a un dispositivo de protección de pasajeros cuyo componente esencial es un dispositivo de maniobra mediante el cual se puede conectar un receptor eléctrico - por ejemplo una bocina 43. Como emisor de movimiento funciona una placa de presión 45 depositada sobre muelles de compresión 44, la cual hace posible aquí el desplazamiento de un imán permanente anular 47 a través de una delgada barra 46 que está provista de una zona de debilitamiento 46a que se dobla o se corta bajo una sobrecarga originada por un accidente. El desplazamiento de posición del imán 47, el cual pueda realizarse según la flecha doble 48, es percibido por una bobina anular 49 que va asociada al alojamiento 23 de la columna de dirección. Una señal de ajuste generada de esta manera es procesada en la unidad de mando 22 y utilizada para activar la bocina 43. Apartándose del principio representado en la Figura 4, se pueden tomar en consideración también, para la transmisión de señales sin contacto, disposiciones de base capacitiva u óptica. Para la obtención de la señal de ajuste habría que transportar, por ejemplo, un dieléctrico susceptible de ser movido por la placa de presión 45 entre armaduras de condensador asociadas al alojamiento 23 de la columna de dirección. Como emisor de movimiento pueden emplearse también las llamadas películas de bocina.

El volante 3'' presenta en la zona del cubo 3.3 una superficie de brida 50 con rebajos de encastre 51, 52 en los que encajan espigas de encastre 53, 54 conformadas en la pieza de empalme 2 para la transmisión del par de dirección. La unión entre la superficie de brida 50 y el perfil de empalme se efectúa aquí a través de una pegadura o atornilladura, no representada con más detalle. Es importante en este contexto una ejecución del acoplamiento de cubo 3.3 y columna de dirección 1'' como sistema de construcción modular. Un cuerpo de cubo construido siempre en forma unitaria con estructuras internas de airbag unitarias y medidas de empalme y geometrías de empalme unitarias puede estar espumado de maneras muy diferentes específicas según el cliente o el vehículo. Con la misma técnica se pueden generar así en forma muy variable diferentes propuestas ópticas para el volante 3'' importante como interfaz hombre-vehículo.

Como alternativa a la cubierta 32' mostrada en la Figura 3, se propone un casquete integral 55 visible en las Figuras 5 y 6, en cual se puede desprender de un revestimiento de cubo 57 por medio de una costura de rotura nominal 56, es decir, análogamente a lo que ocurre en tableros de instrumentos (véase a este respecto, por ejemplo, DE-A-43 06 149, US-A-5,072,967 o US-A-5,350,191. Para esta invención es de esencial importancia la conexión articulada en torno a una disposición de cojinete 58 vuelta hacia la superficie de brida 50 (por ejemplo, articulación giratoria, bisagra de película o similar). Esta conexión articulada dirigida hacia dentro del cubo asegura que, durante el movimiento de apertura, el casquete integral 55 no se salga de la corona del volante hacia delante en dirección al pasajero del vehículo. Por tanto, los pasajeros sentados especialmente cerca del volante - es decir, por ejemplo, mujeres de pequeña estatura -no quedan expuestos a un riesgo incrementado por efecto del movimiento de apertura de la cubierta del cojín de gas. El casquete integral puede estar construido también en varias partes, de modo que, por ejemplo, dos partes de trampilla articuladas hacia dentro del cubo dejan libre conjuntamente una abertura. Los conceptos mostrados en las Figuras 3, 5 y 6 son interesantes especialmente también en relación con el alojamiento de componentes de airbag dentro de la columna de dirección 1, ya que, debido a la traslación de estos componentes hacia dentro, se hace más pequeño el volumen que ha de ser acogido por el cubo. Por tanto, los propios cubos y también, como consecuencia, las cubiertas para los cojines de gas 14 pueden construirse en menor tamaño. Asimismo, con esta medida se reduce el riesgo de lesiones que proviene de la cubierta al abrirse.

Claims (4)

1. Volante para un vehículo, especialmente para su fijación a una columna de dirección, con al menos una cubierta (32', 55) dispuesta en la zona de un cubo (3.3), detrás de la cual está oculto en una posición de reposo un cojín de gas (14) que puede llenarse con una carga propulsora, y la cual, en caso de un accidente del vehículo, puede moverse hacia una posición de apertura por efecto de la expansión del cojín de gas (14), estando la cubierta articulada hacia dentro del cubo (3.3), por dentro del mismo o sobre el mismo, o estando preparada para atravesar el cubo con miras a al menos una fijación indirecta a la columna de dirección (1, 1', 1''), de tal manera que, durante el movimiento de apertura, la cubierta no se salga de la corona del volante hacia dentro en dirección al pasajero del vehículo.

2. Volante según la reivindicación 1, caracterizado porque la cubierta (32) está construida como un cuerpo tipo coraza no deformable por la expansión del cojín de gas (14), el cual presenta un segmento de fijación dirigido hacia dentro del cubo para la sujeción al menos indirecta al cubo (3.3) o a la columna de dirección (1, 1', 1'').

3. Volante según la reivindicación 2, caracterizado porque la cubierta (55) es un componente integrante de un revestimiento de cubo (57) y puede ser desprendida de éste por el despliegue del cojín de gas (14) a través de puntos de rotura nominal o de debilitamiento nominal o de líneas de rasgado (56), y está articulada al menos indirectamente al cubo (3.3) en la zona de una brida de empalme (50) del lado de la columna de dirección.

4. Volante según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el segmento de fijación o la propia cubierta presenta un segmento de deformación con capacidad de deformación prefijada o bien se puede mover dentro de un segmento de esta naturaleza.