ES2269041T3 - Modulo de columna de direccion con sensor del angulo de direccion y modo de construccion compacto. - Google Patents
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Abstract
Módulo de columna de dirección para automóviles con un casete (1) transmisor de señales para la transmisión de informaciones y/o corrientes eléctricas entre un volante y el automóvil, con un sensor (3) de ángulo de dirección que presenta un primer sistema electrónico de evaluación, con al menos un conmutador (6, 7, 9) de columna de dirección y con al menos un segundo sistema electrónico de evaluación para el casete (1) transmisor de señales y/o el o los conmutadores (6, 7, 9) de columna de dirección, estando dispuestos espacialmente de forma contigua el primer sistema electrónico de evaluación y el segundo sistema electrónico de evaluación, presentando el casete (1) transmisor de señales un elemento que puede girar con un volante del automóvil, presentando el sensor (3) de ángulo de dirección un disco (27) de códigos apoyado de forma giratoria en el sensor (3) de ángulo de dirección y estando unido el disco (27) de códigos de forma resistente al giro con el elemento giratorio del casete (1)transmisor de señales, caracterizado porque el casete transmisor de señales presenta un cable de banda ancha, transmitiendo el cable de banda ancha informaciones y/o corrientes eléctricas de un volante al automóvil y a la inversa, y estando dispuestos el primer sistema electrónico de evaluación y el segundo sistema electrónico de evaluación sobre una placa (33) de circuitos impresos.
Description
Módulo de columna de dirección con sensor del
ángulo de dirección y modo de construcción compacto.
Módulo de columna de dirección para
automóviles.
Del documento DE19859557A1 se conoce un casete
transmisor de señales del tipo genérico con dos sistemas
electrónicos de evaluación, en el que un primer sistema electrónico
de evaluación está dispuesto en un elemento no giratorio, mientras
que un segundo sistema electrónico de evaluación está dispuesto en
un elemento giratorio del casete transmisor de señales. En el caso
de este casete transmisor de señales, la transmisión de señales se
realiza inductivamente desde un elemento no giratorio a un elemento
giratorio del casete transmisor de señales. Este concepto es
relativamente costoso y propenso a fallos. Ya que el elemento
giratorio del casete transmisor de señales está alojado de forma
giratoria sólo indirectamente a través del volante y de la columna
de dirección del vehículo, sólo se puede comprobar el funcionamiento
del casete transmisor de señales en estado montado.
Del documento EP0763447A2 se conoce un módulo de
columna de dirección con un casete transmisor de señales y un sensor
de ángulo de giro. En este módulo de columna de dirección es
relativamente alta la demanda de espacio constructivo en dirección
axial.
La invención tiene el objetivo, por tanto, de
crear un módulo de columna de dirección con una demanda de espacio
menor y un montaje fácil. Asimismo, el módulo de columna de
dirección debe ser capaz de funcionar fuera de un automóvil. El
módulo de columna de dirección debe ofrecer también una mayor
seguridad en el funcionamiento y se ha de mejorar la fiabilidad del
sistema electrónico.
En el caso de un módulo de columna de dirección
para automóvil, este objetivo se consigue según la invención
mediante las características de la reivindicación 1.
Como el casete transmisor de señales y el disco
de códigos del sensor del ángulo de dirección son lisos y planos, se
puede ahorrar espacio constructivo especialmente en la dirección
axial del módulo de columna de dirección mediante el acoplamiento de
estos componentes.
La reubicación del disco de códigos, bajo la
premisa de las mismas dimensiones externas, deja más espacio para
uno o dos cables de banda ancha que transmiten las señales y las
corrientes eléctricas del volante al automóvil y a la inversa. Esto
tiene una gran importancia precisamente en los vehículos modernos,
en los que cada vez más se ejecutan funciones desde el volante.
Además, esta ventaja es de gran importancia para
el desarrollo futuro de los automóviles, ya que las especificaciones
por parte de los fabricantes de automóviles respecto al espacio
constructivo disponible son cada vez más restrictivas. Otra ventaja
que se debe resaltar es que se acortan los tramos de enchufe
necesarios para la conexión de los distintos grupos constructivos
del módulo de columna de dirección, se simplifica así el montaje y
se reduce la posibilidad de errores de montaje. Esto mejora la
seguridad del funcionamiento del módulo de columna de dirección y la
fiabilidad del sistema electrónico. Además, el módulo completo de
columna de dirección se puede montar fuera del automóvil y es
posible comprobar su capacidad de funcionamiento.
El hecho de que el primer sistema electrónico de
evaluación y el segundo sistema electrónico de evaluación estén
dispuestos, según la invención, en una placa común de circuitos
impresos, simplifica la fabricación del primer y del segundo
sistema electrónico de evaluación, así como su montaje en el módulo
de columna de dirección. Además, se mejora aún más la fiabilidad del
sistema electrónico.
En una forma de realización de la invención está
previsto que el primer sistema electrónico de evaluación y el
segundo sistema electrónico de evaluación estén dispuestos entre el
casete transmisor de señales y el conmutador de la columna de
dirección de modo que se logre ahorrar espacio sobre todo en la zona
del módulo de columna de dirección, opuesta al volante del
automóvil.
Una variante prevé que el primer sistema
electrónico de evaluación y el segundo sistema electrónico de
evaluación estén integrados en el sensor del ángulo de dirección de
modo que se logre otro ahorro de espacio y una reducción de la
cantidad de grupos constructivos.
Según otra variante está previsto que entre el
casete transmisor de señales y el segundo sistema electrónico de
evaluación exista una unión enchufable eléctrica de modo que con el
montaje se realice también la conexión eléctrica.
Según una configuración ventajosa de la
invención, entre el conmutador o los conmutadores de la columna de
dirección y el segundo sistema electrónico de evaluación hay
respectivamente una unión enchufable eléctrica de modo que con el
montaje se realiza también la conexión eléctrica de estos grupos
constructivos.
En otra variante el sensor del ángulo de
dirección está dispuesto espacialmente entre el casete transmisor de
señales y el conmutador de la columna de dirección de modo que los
tramos de enchufe son especialmente cortos.
En otra variante está previsto que el primer
conmutador de la columna de dirección sirva para activar las luces
intermitentes, que el primer conmutador de la columna de dirección
presente un dispositivo de reposición de las luces intermitentes y
que el dispositivo de reposición de las luces intermitentes se pueda
controlar mediante el sensor del ángulo de dirección de modo que el
módulo de columna de dirección sea capaz de funcionar antes del
montaje en el automóvil y sea posible también su comprobación antes
del montaje.
Otras ventajas y configuraciones ventajosas de
la invención se pueden extraer de la descripción siguiente, del
dibujo y de las reivindicaciones.
Un ejemplo de realización del objeto de la
invención está representado en el dibujo y se describe
detalladamente a continuación.
Muestran:
Fig. 1 un módulo de columna de dirección, según
la invención, en representación despiezada,
Fig. 2 una forma de realización de un sensor de
ángulo de dirección, según la invención, en representación
despiezada,
Fig. 3 otra forma de realización de un sensor
de ángulo de dirección, según la invención, en representación
despiezada,
Fig. 4 la interacción entre el sensor de ángulo
de dirección y el casete transmisor de señales, en representación
despiezada y
Fig. 5 la interacción entre el sensor de ángulo
de dirección y el sensor de ángulo de dirección, en representación
despiezada.
La figura 1 muestra un módulo de columna de
dirección, según la invención, en representación despiezada. Un
casete 1 transmisor de señales sirve para la transmisión de señales
eléctricas de un volante, no representado, al módulo de columna de
dirección y desde aquí a la red de a bordo del automóvil. El casete
1 transmisor de señales presenta, entre otros, un elemento fijo
relativamente respecto al módulo de la columna de dirección y un
elemento que gira con el volante. En el casete 1 transmisor de
señales se encuentra un cable de banda ancha, no representado, que
está configurado, por ejemplo, como resorte de espiral. A través de
este cable de banda ancha se transmiten informaciones o corrientes
eléctricas del volante al automóvil y a la inversa. En los
automóviles modernos se pueden activar desde el volante, entre
otros, bocina, airbag y la selección de una marcha.
Debajo del casete 1 transmisor de señales está
representado un sensor 3 de ángulo de dirección. El sensor 3 de
ángulo de dirección determina el ángulo de dirección de una columna
5 de dirección, por ejemplo, mediante la exploración óptica de un
disco de códigos, no representado, y de esta forma también la
posición de las ruedas guiadas. Los datos del ángulo de dirección
se pueden codificar mediante un primer sistema electrónico de
evaluación, no representado, en datos de bus CAN de baja velocidad o
de alta velocidad y se envían al automóvil. Allí se pueden usar, por
ejemplo, como magnitudes de entrada para un programa de estabilidad
de la marcha.
Un primer conmutador 6 de la columna de
dirección sirve, por ejemplo, para la activación de la indicación
de la dirección de la marcha, la luz y el limpiaparabrisas.
Asimismo, el primer conmutador 6 de la columna de dirección es el
soporte del módulo de columna de dirección, es decir, los demás
componentes del módulo de columna de dirección están unidos a éste.
Esto es posible al insertarse por arriba un segundo conmutador 7 de
columna de dirección y un tercer conmutador 9 de columna de
dirección mediante guías 11 configuradas como pasadores cilíndricos.
A continuación se desplaza el sensor 3 de ángulo de dirección por
las guías 11. A tal efecto, el sensor 3 de ángulo de dirección
presenta taladros 13 que se corresponden en diámetro y distancia
con las guías 11. Finalmente se inserta el casete 1 transmisor de
señales y se fija el módulo de columna de dirección al atornillarse
tres tornillos 15 en roscas, no representadas, en las guías 11. Los
tres tornillos 15 pasan a través de taladros correspondientes en el
casete 1 transmisor de señales y en el sensor 3 de ángulo de
dirección.
Un revestimiento 17 protege el módulo de columna
de dirección de las influencias externas, por ejemplo, del polvo, y
proporciona una imagen exterior agradable al módulo de columna de
dirección. Asimismo, reviste también la columna 5 de dirección y un
tubo envolvente 19. El revestimiento 17 se inserta desde abajo en el
módulo de columna de dirección y se atornilla mediante uno o varios
tornillos 21 al módulo de columna de dirección. La columna 5 de
dirección está alojada en el tubo envolvente 19, es decir, que con
la distancia creciente de la columna 5 de dirección respecto al tubo
envolvente 19 aumenta el defecto de marcha concéntrica de la
columna de dirección y/o la excentricidad de la columna 5 de
dirección en relación con el tubo envolvente 19.
El segundo y el tercer conmutador 7 y 9 de la
columna de dirección se pueden usar, por ejemplo para controlar la
velocidad del automóvil y para funciones especiales.
Mediante el montaje del sensor 3 de ángulo de
dirección en las guías 11 se conectan automáticamente tres enchufes,
no representados, del sensor 3 de ángulo de dirección con el
enchufe correspondiente del primer, segundo y tercer conmutador 6,
7 y 9 de la columna de dirección. Mediante el montaje del casete 1
transmisor de señales en las guías 11 se conecta automáticamente
también un enchufe, no representado, del casete 1 transmisor de
señales con un enchufe correspondiente del sensor 3 de ángulo de
dirección.
Mediante las conexiones entre el sensor 3 de
ángulo de dirección y los componentes del módulo, el casete 1
transmisor de señales, así como el primer, segundo y tercer
conmutador 6, 7 y 8 de columna de dirección, se reciben o envían
señales con ayuda de un segundo sistema electrónico de evaluación,
no representado y dispuesto espacialmente de forma contigua al
primer sistema electrónico de evaluación. Estas señales se codifican
o decodifican mediante el segundo sistema electrónico de evaluación
en datos bus CAN low speed o high speed y se envían al vehículo o
son recibidos por éste. Las señales, enviadas o recibidas por el
primer sistema electrónico de evaluación, y las señales, enviadas o
recibidas por el segundo sistema electrónico de evaluación, se
envían o reciben ventajosamente a través de una interfase entre el
módulo de columna de dirección y el automóvil.
Además, un pivote 16, que sobresale en dirección
axial del casete 1 transmisor de señales y está unido con el
elemento giratorio del casete 1 transmisor de señales, engrana en el
disco de códigos, no representado en la figura 1, del sensor 3 de
ángulo de dirección. El pivote 16 es también la leva de reposición
para la función de indicación de la dirección de marcha del primer
conmutador 6 de la columna de dirección.
El módulo de columna de dirección se monta de
forma separable en el automóvil. A tal efecto, el módulo de columna
de dirección se inserta por arriba en el tubo envolvente 19 del
automóvil y se fija en el tubo envolvente 19 mediante una
abrazadera de fijación, no representada y dispuesta en el primer
conmutador 6 de columna de dirección, mediante un tornillo 23.
Mediante el montaje del módulo de columna de
dirección en el automóvil se conecta automáticamente el enchufe, no
representado, del módulo de columna de dirección con el enchufe
correspondiente, no representado tampoco, del automóvil. Este
enchufe representa la interface, mencionada arriba, entre el módulo
de columna de dirección y el vehículo.
En la figura 2 está representado el sensor 3 de
ángulo de dirección en una representación despiezada. Un disco 27 de
códigos, apoyado de forma giratoria en un soporte 25 del sensor 3 de
ángulo de dirección, presenta una pista incremental 29 y una pista
31 de códigos. El disco 27 de códigos es, por ejemplo, un disco
perforado.
En estado montado, el pivote 16, representado en
la figura 1, engrana en una entalladura del disco 27 de códigos, no
representada, y transmite así el movimiento de dirección del volante
al disco 27 de códigos. La entalladura puede ser un orificio
alargado que se extiende en dirección radial, transmite sin holgura
el movimiento giratorio del pivote 16 en dirección tangencial y
compensa el defecto de marcha concéntrica en dirección radial de la
columna 5 de dirección, del casete 1 transmisor de señales o del
volante. Adicionalmente se mejora la exactitud de la medición del
ángulo de giro al estar dispuesto el disco de códigos, visto en la
dirección del eje longitudinal de la columna de dirección, más
cerca del apoyo de la columna de dirección en el tubo
envolvente.
En una placa 33 de circuitos impresos del sensor
3 de ángulo de dirección está representado un dispositivo 34 de
exploración, compuesto básicamente de un emisor 35, por ejemplo, con
cuatro diodos luminosos y un receptor 37, por ejemplo, con cuatro
transistores. En estado montado, el emisor 35 emite luz al receptor
37 a través de los orificios del disco 27 de códigos. Mediante la
disposición de los orificios en la pista incremental 29 y la pista
31 de códigos del disco 27 de códigos se determina el ángulo de
dirección mediante un giro del volante de 360º.
Un dispositivo 39 de reconocimiento de giro
determina el número de giros del volante. En este sentido, una rueda
dentada 41, provista de un imán, es arrastrada una vez por giro
mediante el disco 27 de códigos. Debajo de la rueda dentada 41 se
encuentran seis elementos 43 de efecto Hall, de los que uno siempre
está conectado. Con los seis elementos de efecto Hall se pueden
determinar de forma inequívoca seis giros del volante. En la placa
33 de circuitos impresos están representados someramente el primer y
el segundo sistema electrónico de evaluación. Como el primer y el
segundo sistema electrónico de evaluación están representados
separados espacialmente de forma no reconocible, se prescindió de
las referencias.
Con una carcasa 45 se protege el sensor 3 de
ángulo de dirección de influencias externas.
La figura 3 muestra otra forma de realización de
un sensor 3 de ángulo de dirección, según la invención, en una
representación despiezada. En relación con las características
coincidentes, se hace referencia a las figuras 1 y 2, así como a su
descripción.
El disco 27 de códigos está apoyado de forma
giratoria en una carcasa 47 del sensor 3 de ángulo de dirección. El
apoyo está compuesto de un anillo 49 de cojinete y un taladro
correspondiente 51 en la carcasa 47. El anillo de cojinete presenta
tres resaltos 53 en forma de gancho que en estado montado encajan de
forma separable o no separable en entalladuras correspondientes 55
del disco 27 de códigos o de un elemento 57 de cojinete.
En la placa 33 de circuitos impresos está
representado un dispositivo 34 de exploración que está compuesto
básicamente de un emisor 35, por ejemplo, con cinco diodos luminosos
y un receptor 37, por ejemplo, con cinco transistores. Entre el
emisor 35 y el receptor 37 está dispuesta una cubierta 59 que aleja
la luz dispersa del dispositivo 34 de exploración y soporta el
emisor 35.
El dispositivo 39 de reconocimiento de giro
presenta cuatro elementos 43 de efecto Hall, de los que uno siempre
está conectado. En la placa 33 de circuitos impresos están
representadas, además, clavijas enchufables 61 y 63. Las clavijas
enchufables 61 se conectan en estado montado con el primer, segundo
y tercer conmutador 6, 7 y 9 de columna de dirección, mientras que
las espigas enchufables 63 conectan el módulo de columna de
dirección con el automóvil.
En la carcasa 45 están dispuestas carcasas 65 y
67 de enchufe que en estado montado del sensor 3 de ángulo de
dirección alojan las espigas enchufables 61 y 63 de modo que se
obtienen enchufes completos de contacto. En el soporte 25 está
dispuesto un enchufe 69 de contacto que en estado montado del sensor
3 de ángulo de dirección conecta el casete 1 transmisor de señales
con el sensor 3 de ángulo de dirección.
En la figura 4 están representados el casete 1
transmisor de señales y el sensor 3 de ángulo de dirección. En esta
representación se puede observar el elemento giratorio 71 del casete
1 transmisor de señales. Éste se desplaza con su taladro 73 por la
columna de dirección, no representada en la figura 4, y gira con la
columna de dirección. Cuando el casete 1 transmisor de señales se
desplaza por el sensor 3 de ángulo de dirección, el pivote 16 del
elemento giratorio 71 engrana en una entalladura 75 de la pieza 57
de cojinete del disco 27 de códigos. En este caso, la transmisión
del movimiento de dirección entre el casete 1 transmisor de señales
y el sensor 3 de ángulo de dirección se realiza sin holgura. El
pivote 16 se puede mover en dirección radial y axial de forma
relativa respecto a la entalladura 73 del disco 27 de códigos.
En la figura 4 también se puede observar que las
espigas enchufables 77 en estado montado crean la unión eléctrica
entre el casete 1 transmisor de señales, por una parte, y el sensor
3 de ángulo de dirección y el vehículo, por la otra parte.
La figura 5 muestra el sensor 3 de ángulo de
dirección y el conmutador 6 de la columna de dirección, con el que
se activan las luces intermitentes. En esta representación se puede
observar el apoyo del disco 27 de códigos en el soporte 25 mediante
el anillo 49 de cojinete y el elemento 57 de cojinete. El elemento
de cojinete presenta un pasador 79 que sobresale del disco 27 de
códigos y del sensor 3 de ángulo de dirección, en la dirección del
primer conmutador 6 de columna de dirección. En estado montado, el
pasador 79 activa una leva de reposición, no observable en esta
representación, del primer conmutador 6 de columna de dirección y
repone en su posición inicial el primer conmutador de columna de
dirección. De este modo finaliza la maniobra del intermitente del
automóvil.
Claims (8)
1. Módulo de columna de dirección para
automóviles con un casete (1) transmisor de señales para la
transmisión de informaciones y/o corrientes eléctricas entre un
volante y el automóvil, con un sensor (3) de ángulo de dirección que
presenta un primer sistema electrónico de evaluación, con al menos
un conmutador (6, 7, 9) de columna de dirección y con al menos un
segundo sistema electrónico de evaluación para el casete (1)
transmisor de señales y/o el o los conmutadores (6, 7, 9) de columna
de dirección, estando dispuestos espacialmente de forma contigua el
primer sistema electrónico de evaluación y el segundo sistema
electrónico de evaluación, presentando el casete (1) transmisor de
señales un elemento que puede girar con un volante del automóvil,
presentando el sensor (3) de ángulo de dirección un disco (27) de
códigos apoyado de forma giratoria en el sensor (3) de ángulo de
dirección y estando unido el disco (27) de códigos de forma
resistente al giro con el elemento giratorio del casete (1)
transmisor de señales, caracterizado porque el casete
transmisor de señales presenta un cable de banda ancha,
transmitiendo el cable de banda ancha informaciones y/o corrientes
eléctricas de un volante al automóvil y a la inversa, y estando
dispuestos el primer sistema electrónico de evaluación y el segundo
sistema electrónico de evaluación sobre una placa (33) de circuitos
impresos.
2. Módulo de columna de dirección según la
reivindicación 1, caracterizado porque el primer sistema
electrónico de evaluación y el segundo sistema electrónico de
evaluación están dispuestos entre el casete (1) transmisor de
señales y el conmutador (6, 7, 9) de columna de dirección.
3. Módulo de columna de dirección según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el primer sistema
electrónico de evaluación y el segundo sistema electrónico de
evaluación están integrados en el sensor (3) de ángulo de
dirección.
4. Módulo de columna de dirección según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre
el casete (1) transmisor de señales y el segundo sistema electrónico
de evaluación hay una unión enchufable eléctrica (69).
5. Módulo de columna de dirección según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque entre
el o los conmutadores (6, 7, 9) de columna de dirección y el segundo
sistema electrónico de evaluación hay respectivamente una unión
enchufable eléctrica (61, 65).
6. Módulo de columna de dirección según una de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque entre el o
los conmutadores (6, 7, 9) de columna de dirección y el segundo
sistema electrónico de evaluación hay una unión enchufable eléctrica
(61, 65) común.
7. Módulo de columna de dirección según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
sensor (3) de ángulo de dirección está dispuesto espacialmente entre
el casete (1) transmisor de señales y el conmutador (6, 7, 9) de
columna de dirección.
8. Módulo de columna de dirección según una de
las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el
primer conmutador (6) de columna de dirección sirve para activar las
luces intermitentes, porque el primer conmutador (6) de columna de
dirección presenta un dispositivo de reposición de las luces
intermitentes y porque el dispositivo de reposición de las luces
intermitentes se puede controlar mediante el sensor (3) de ángulo de
dirección.
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