ES2297566T3 - Columna de direccion. - Google Patents
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Abstract
Columna de dirección para un vehículo motorizado que presenta un sistema activo para la amortiguación de vibraciones con al menos un piezoelemento que está dispuesto en un sector de la columna de dirección, caracterizada porque con el piezoelemento (6-8) se pueden detectar por vía sensorial las vibraciones del sector (5) de la columna de dirección y por vía ejecutiva se pueden introducir vibraciones antagonistas en el sector (5) de la columna de dirección.
Description
Columna de dirección.
La invención concierne a una columna de
dirección para un vehículo motorizado que presenta un sistema activo
para amortiguar las vibraciones con al menos un elemento
piezoeléctrico que está dispuestos en un sector de la columna de
dirección.
Una columna de dirección de esta clase pertenece
al estado de la técnica por el documento DE 102 26 477 A1. En dicho
documento se encuentran dispuestos actuadores piezoeléctricos en el
exterior de la columna de dirección. Además está previsto al menos
un sensor separado para la detección de vibraciones. El actuador y
el sensor están conectados con una instalación de regulación. El
sensor suministra señales que son una medida de las vibraciones
perturbadoras que están presentes tras lo cual la instalación de
regulación genera señales de ajuste para los actuadores a través de
los cuales se introduce entonces en el sistema una vibración
contraria a las vibraciones perturbadoras.
En el documento DE196 42 827 A1 se describe un
sistema activo para la amortiguación de vibraciones que presenta al
menos un elemento piezoeléctrico. El elemento piezoeléctrico trabaja
tanto como actuador como en forma de sensor.
En el documento WO 02/08045 también se muestra
un sistema similar.
Partiendo del estado de la técnica, la invención
tiene la tarea principal de perfeccionar el sistema de amortiguación
de vibraciones en una columna de dirección.
Según la invención, la solución de dicha tarea
se encuentra en una columna de dirección de acuerdo con las
características de la reivindicación 1.
Otras configuraciones ventajosas de la columna
de dirección acorde con la invención son objeto de las
reivindicaciones dependientes 2, 3 y 4.
El núcleo de la invención está formado por el
hecho de instalar elementos piezoeléctricos que funcionan como
sensores y también como actuadores. A este respecto, en particular
se utilizan elementos sensores y actuadores basados en materiales
compuestos a base de fibras piezocerámicas. Los piezoelementos
utilizados tienen una estructura compuesta de fibras que es
multifuncional y pueden convertir una magnitud física en otra y
también al revés.
Al menos un sector de la columna de dirección
está realizado como perfil hueco, estando dispuestos uno o varios
piezoelementos en el interior del sector de la columna de dirección.
Debido a ello, los piezoelementos están apartados de las
influencias del exterior. Además, su posición en el interior del
sector de la columna de dirección está cerca de la fibra neutra de
la columna de dirección, con lo cual pueden trabajar de un modo
particularmente efectivo.
Varios piezoelementos están dispuestos
desplazados sobre un arco de círculo en el sector de la columna de
dirección. Con ello se puede incrementar aún más la efectividad de
la amortiguación de vibraciones.
Los piezoelementos se usan como sensores para la
detección de las oscilaciones o vibraciones que surgen en la
columna de dirección durante el funcionamiento del vehículo
motorizado, y como actuadores para la regulación de la vibración. A
este respecto, se sincroniza secuencialmente el piezoelemento
utilizándolo una vez como sensor midiendo la variación longitudinal
que se origine y utilizándolo en el siguiente ciclo como actuador
para la amortiguación de las vibraciones. Para la amortiguación de
vibraciones el piezoelemento se deforma, en particular se modifica
en longitud. Con ello se introducen esfuerzos mecánicos en el
sistema para de este modo producir una contracción antagónica o de
compensación contra una vibración perturbadora que haya surgido. La
frecuencia de los ciclos se determina previamente mediante un
dispositivo de control y regulación que pertenece al sistema. De
modo ventajoso se utilizan piezoelementos que por una parte pueden
ser forzados a una variación de longitud mediante la aplicación de
una tensión y en el caso inverso se detecta una tensión a través de
una variación de longitud en el piezoelemento que por la variación
de longitud proporciona una información y con ella la vibración
compensatoria.
De este modo se puede conseguir un sistema
activo para la amortiguación de vibraciones en una columna de
dirección que es suficiente sin un sensor específico y trabaja con
gran sensibilidad para las perturbaciones. En particular, el ahorro
de un sensor específico lleva a una notable mejora del sistema.
Puesto que el sensor y el actuador están situados en el mismo sitio
se pueden evitar las influencias perturbadoras y las imprecisiones
de medición que se producen en las propuestas conocidas por la
separación geométrica de los componentes.
En particular, en la región de la conexión de la
columna de dirección con el tablero de instrumentos del vehículo en
el soporte de la columna de dirección los piezoelementos aplicados
actúan con particular efectividad.
A continuación se describe la invención con
mayor detalle con la ayuda de un ejemplo de ejecución. Se
muestran:
Figura 1 una columna de dirección simplificada
técnicamente, en una representación en sección;
Figura 2 una vista fragmentaria de la columna de
dirección en sección longitudinal;
Figura 3 una sección a través de la
representación de la figura 1 a lo largo de la línea
A-A, y
Figura 4 un diagrama con la representación del
modo de funcionamiento de un piezoelemento instalado de acuerdo
con la invención.
En la figura 1 se ha representado una columna 1
de dirección de un vehículo motorizado. La columna 1 de dirección
está conectada con un tablero 2 de instrumentos a través de un
soporte 3 de la columna de dirección. La columna 1 de dirección
está realizada como perfil hueco y puede ser de una sola pieza o de
varias piezas. El volante se ha designado con 4 en la figura 1.
En la región del soporte 3 de la columna de
dirección y en un sector 5 de la columna de dirección en el interior
de la columna 1 de dirección están aplicados piezoelementos 6, 7,
8. Como se aprecia, en particular en las figuras 2 y 3, los
piezoelementos 6, 7, 8 están colocados desplazados sobre un arco de
círculo en la cara 9 interior del sector de la columna de
dirección. En este caso los piezoelementos 6, 7, 8 están situados
muy cerca de la fibra NF neutra del sector 5 de la columna de
dirección y pueden alcanzar su máxima efectividad. Los
piezoelementos 6, 7, 8 se gobiernan secuenciadamente desde una
instalación de control y regulación no representada aquí y
funcionan con dependencia de la extensión de sus ciclos una vez como
sensores y a continuación como actuadores.
La duración de cada uno de los ciclos en la
operación SB como sensor y en la operación AB como actuador de los
piezoelementos 6-8 se aprecia en los diagramas que
aparecen en la figura 4. En ellos está representada respectivamente
la tensión a lo largo del tiempo en la operación SB como sensor
(figura 4 arriba) y en la operación AB como actuador (figura 4
abajo). Se aprecia que los piezoelementos 6-8
trabajan alternativamente como sensores SB y como actuadores AB. En
el caso de oscilaciones o vibraciones introducidas los
piezoelementos 6-8 experimentan deformaciones, en
particular una variación de longitud que lleva a una tensión o
variación de tensión que se puede medir. Dicha tensión es detectada
y valorada por la unidad de control y regulación. En dependencia de
ello, a continuación se envían ordenes a los piezoelementos
6-8 para que actúen como actuadores y son obligados
a una modificación de longitud direccionalmente controlada. Mediante
esta introducción de un esfuerzo mecánico se introduce en el
sistema una vibración antagonista o compensatoria, de tal manera que
es posible suprimir o amortiguar una vibración perturbadora.
- 1-
- columna de dirección
- 2-
- tablero de instrumentos
- 3-
- soporte de la columna de dirección
- 4-
- volante de dirección
- 5-
- sector de la columna de dirección
- 6-
- piezoelemento
- 7-
- piezoelemento
- 8-
- piezoelemento
- 9-
- cara interior v.5
- AB-
- servicio del actuador
- NF-
- fibra neutra v.5
- SB-
- servicio del sensor
Claims (4)
1. Columna de dirección para un vehículo
motorizado que presenta un sistema activo para la amortiguación de
vibraciones con al menos un piezoelemento que está dispuesto en un
sector de la columna de dirección, caracterizada porque con
el piezoelemento (6-8) se pueden detectar por vía
sensorial las vibraciones del sector (5) de la columna de dirección
y por vía ejecutiva se pueden introducir vibraciones antagonistas en
el sector (5) de la columna de dirección.
2. Columna de dirección según la reivindicación
1, caracterizada porque el sector (5) de la columna de
dirección está realizado como perfil hueco y el piezoelemento
(6-8) está dispuesto en el interior del sector (5)
de la columna de dirección.
3. Columna de dirección según la reivindicación
1 o 2, caracterizada porque varios piezoelementos
(6-8) están dispuestos desplazados en el sector (5)
de la columna de dirección en un arco de círculo.
4. Columna de dirección según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el piezoelemento
(6-8) está dispuesto en la región del soporte (3)
de la columna de dirección.
Applications Claiming Priority (2)
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