BR0106647B1 - mecanismo telescàpico. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MECANISMOTELESCÓPICO".

A presente invenção refere-se a um mecanismo telescópico, es-pecialmente para as colunas de direção de veículos motorizados, com umelemento interno, que possui um achatamento em pelo menos um lado, eum elemento externo, que é complementar ao elemento interno, e no qual oelemento interno é orientado com corpos de rolamento, que rolam no acha-tamento.

Para os veículos motorizados com uma roda de direção positi-vamente ajustável e/ou uma coluna de direção de segurança, a coluna dedireção deve ter um mecanismo telescópico, que permite que o comprimentoda coluna de direção seja ajustável, de modo que a posição da roda de dire-ção possa se adaptar à respectiva posição sentada do motorista e/ou demodo que a coluna de direção possa se encurtar no evento de uma colisão.

O elemento interno e o elemento externo são orientados de forma telescópi-ca um dentro do outro e juntos formam a coluna de direção. Por exemplo, oelemento externo é conectado em uma extremidade ao mecanismo de dire-ção, enquanto o elemento interno carrega a roda de direção na extremidadeoposta. O mecanismo telescópico tem a intenção de possibilitar um ajusteaxial suave do elemento interno com relação ao elemento externo. Por outrolado, no entanto, o mesmo serve para garantir uma transferência simétricade livre de folga do torque de direção a partir do elemento interno para oelemento externo. A este respeito, simétrica significa que a torção do ele-mento interno com relação ao elemento externo, provocada pelo torqueexercido sobre a roda de direção, é independente da direção de ação destetorque, de modo que a mesma sensação de direção é comunicada ao moto-rista, não importando para que direção a roda de direção está voltada.

E um objetivo de presente invenção cria um mecanismo telescó-pico, para o qual a folga entre o elemento interno e o elemento externo, pre-sente na direção de rotação, é reduzida a um mínimo, sem interferir com odeslocamento axial suave.

De acordo com a presente invenção, este objetivo é alcançadotendo em vista o fato de pelo menos alguns dos corpos de rolamento seremconstruídos como corpos elásticos, ocos.

Nos mancais de cilindro convencionais, os corpos de cilindro sãoconstruídos como rolamentos, sólidos e praticamente não deformáveis. Poroutro lado, os corpos ocos inventivos, providos ao invés dos rolamentos, têmuma certa capacidade de deformação elástica, de modo a se adaptaremautomaticamente à folga entre o achatamento do elemento interno e oachatamento oposto do elemento externo. Ao mesmo tempo, a seção trans-versal externa do corpo oco, circular no estado não-tensionado, é deformadaligeiramente a um estado oval. Durante os movimentos de rolamento queocorrem durante o deslocamento axial do mecanismo telescópico, ocorreuma deformação elástica contínua, durante o qual o estado oval constante-mente muda a sua orientação com relação ao corpo oco, embora mantendoa sua concentricidade. Esta deformação elástica oferece apenas uma leveresistência ao movimento de rolamento e, com isto, ao deslocamento axialda parte interna com relação à parte externa, de modo que um desloca-mento suave torna-se possível. No entanto, uma vez que os corpos ocosconstantemente se assentam sob tensão contra a parte interna, assim comocontra a parte externa, não existirá folga durante uma rotação da parte inter-na. Como um resultado do torque, que atua sobre a parte interna, a seçãotransversal do corpo oco fica mais achatada em uma extremidade do que naoutra, de modo que o elemento interno fica ligeiramente torcido com relaçãoao elemento externo. Se o torque atuar na direção oposta, esta deformaçãoocorrerá na extremidade oposta da mola helicoidal. No entanto, a extensãoda deformação dependerá apenas da magnitude do torque e não de sua di-reção. Para uma primeiro aproximação, a extensão da torção é proporcionalao torque aplicado e, por meio da seleção de uma dureza adequada para oscorpos ocos, pode ser ajustada de modo que uma sensação de direção se-gura é comunicada ao motorista.

Além disso, quando o mecanismo telescópico é usado na colunade direção de um veículo motorizado, surge a vantagem de que, devido àcapacidade de deformação elástica dos corpos ocos, um certo amorteci-mento vibracional é obtido, de modo que as vibrações do mecanismo de di-reção não serão transferidas ou apenas transferidas a uma pequena exten-são à roda de direção.

Os desenvolvimentos vantajosos da presente invenção sãoapresentados nas reivindicações dependentes.

De preferência, os corpos ocos são formados por molas helicoi-dais, que de preferência são molas de tensão, cujas bobinas, no estado não-tensionado, são bobinadas no bloco. O fio de aço de mola, a partir do qualas molas helicoidais são bobinadas, pode ter uma seção transversal retan-gular ou quadrada, de modo que a configuração externa da mola helicoidalfica muito similar à configuração de um barril de cilindro em forma de rola-mento.

Em uma modalidade diferente, os corpos de cilindro são cons-truídos como cilindros ocos, por exemplo, como tubos sem costura ou comopeças em bruto de folha de aço de mola, laminadas em um cilindro oco nasextremidades do qual ficam contíguas uma à outra em uma costura. No últi-mo caso, a costura de preferência se estende na forma de um ziguezagueou em ondulação ou se estende em pelo menos uma volta completa em tor-no da periferia do cilindro, de modo que, durante a sobre-laminação da cos-tura, não haverá qualquer mudança significante na resistência à deformaçãoelástica.

Os corpos de cilindro podem ficar retidos da maneira usual emum encerro.

A seção transversal externa do elemento interno e a seçãotransversal interna do elemento externo de preferência têm o formato de umpolígono regular, como, por exemplo, a de um triângulo eqüilátero, de modoque haja três achatamentos no elemento interno, os quais são suportados,em cada caso, por um conjunto de corpos de cilindro do elemento externo.

O encerro, que pode ser feito, por exemplo, de uma peça deplástico moldado por injeção, tem diversas seções, que correspondem aonúmero de lados do polígono e em cada caso compensam um conjunto decorpos de cilindro. De preferência, estas seções são conectadas uma à outrapor membros transversais flexíveis. Inicialmente,o encerro pode ser produzi-do como uma fita chata, na qual os corpos de cilindro individuais podem serinseridos ou pregados sem problema. O mesmo é em seguida dobrado emum polígono e disposto ao redor do elemento interno e impulsionado no sen-tido axial para o espaço entre o elemento interno e o elemento externo.

A espessura das seções de encerro individuais pode se adaptarà folga entre o elemento interno e o elemento externo, levando em conside-ração as tolerâncias inevitáveis, de modo que o elemento interno fique su-portado diretamente sobre o encerro no elemento externo, quando a defor-mação elástica dos corpos ocos exceder um determinado valor. Desta ma-neira, a torção máxima entre o elemento interno e o elemento externo podeser limitada por uma configuração adequada do encerro. Em uma forma al-ternativa ou em adição, a fim de limitar a torção, é também possível inserirem cada corpo oco um cilindro sólido, que se assenta com uma certa folgano corpo oco e limita a extensão do achatamento elástico do corpo oco.

Além disso, é concebível inserir-se, de maneira alternativa, corpos ocos ecilindro sólidos como os corpos de cilindro nas janelas do encerro. Os cilin-dros, portanto, possuem um diâmetro ligeiramente menor do que os corposocos, de modo a se assentarem com folga entre o elemento interno e o ele-mento externo e limitar apenas a deformação dos corpos ocos.

A seguir, exemplos preferidos da presente invenção são descri-tas em maior detalhe por meio dos desenhos, nos quais:

A Figura 1 mostra um mecanismo telescópico na seção trans-versal;

A Figura 2 mostra uma seção de um encerro com corpos de ci-lindro inseridos no estado antes da instalação no mecanismo telescópico;

As Figuras 3a e 3b mostram uma vista em perspectiva e umapeça em bruto de um barril de cilindro de uma modalidade diferente; e

As Figuras 4a a 5b mostram representações similares às dasFiguras 3a e 3b para outras modalidades.

O mecanismo telescópico mostrado na Figura 1 tem um ele-mento interno 10, formado como um perfil extrudado de metal, por exemplo,de aço, e a seção transversal externa do qual tendo a forma de um triânguloeqüilátero, que envolve as arestas e formando, assim, três achatamentos 12,dispostos em intervalos angulares iguais. O elemento interno 10 é cercado auma distância por um elemento externo 14, que tem também um perfil demetal extrudado e cuja seção transversal interna se encaixa na seção trans-versal externa do elemento interno, formando, assim, três achatamentos 16,que ficam opostos, paralelos ao e a uma distância dos do elemento interno.

Os espaços entre os achatamentos que mutuamente se faceiam 12 e 16 doelemento interno e do elemento externo se encaixam sem folga por meio decorpos de cilindros, formados pelas molas helicoidais 18, que são bobinadasno bloco. As molas helicoidais 18 se enrolam com sua periferia externo nosachatamentos 12 e 16 de uma maneira muito similar aos corpos sólidos deum mancai de cilindro convencional, de modo que um deslocamento axialsuave do elemento interno 10 com relação ao elemento externo 14 se tornapossível.

As molas helicoidais 18 são mantidas em um encerro de plásticode uma só peça 20. O encerro 20 forma três seções espessas 22, conecta-das uma à outra por meio de dois membros transversais flexíveis 24. Cadaseção 22 compensa um conjunto de molas helicoidais 18, que se assentamuma atrás da outra na direção axial, ou seja, na direção perpendicular aoplano do desenho da Figura 1, e, dessa forma, garantir uma orientação está-vel do elemento interno 10 no elemento externo 14.

Como um exemplo, pode-se assumir que o elemento interno 10e o elemento externo 14 juntos formem uma coluna de direção, cujo com-primento pode ser ajustado. A coluna de direção é em seguida fixada ou noelemento interno 10 ou no elemento externo 14, enquanto o outro compo-nente respectivo é conectado ao mecanismo de direção. No exemplo aquiconsiderado, o elemento interno 10 deve ficar conectado à roda de direção.Quando o motorista gira a roda de direção, o torque exercido sobre o ele-mento interno 10 é transferido sem folga por meio das molas helicoidais 18para o elemento externo 14. Ao mesmo tempo, a seção transversal das mo-las helicoidais é deformada ligeiramente para oval. Se um torque atuar nadireção horária mostrada na Figura 1, as extremidades das molas helicoidais18, que apontam na direção anti-horária, ficam comprimidas entre o ele-mento interno 10 e o elemento externo 14. A deformação máxima é em se-guida obtida, quando as seções espessas 22 do encerro ficam presas entreos achatamentos 12 e 16. Neste estado, o deslocamento axial do mecanis-mo telescópico ficaria muito limitado pelas forças friccionais do encerro 20.No entanto, no presente caso, isto não é prejudicial, uma vez que um deslo-camento axial para o ajuste da posição da roda de direção normalmente éexecutado no estado livre de torque.

Antes da instalação do mecanismo telescópico, as três seções22 do encerro 20, conectadas uma à outra pelos dois membros transversaisflexíveis 24, podem assumir a forma de uma fita esticada chata, uma seçãoda qual é mostrada na Figura 2. A seção 22, na qual três molas helicoidais18 ficam presas nas aberturas do tipo janela apropriadas 26 uma após a ou-tra na direção axial do mecanismo telescópico, pode ser vista ali em umavista em planta e parcialmente em seção. No lado superior da seção 22, vi-sível na Figura 2, assim como no lado reverso invisível, as paredes dasaberturas 26 possuem pegadores 28, que se projetam para dentro, prendemas molas helicoidais respectivas 18 positivamente na posição e são dimensi-onadas de modo que as molas helicoidais possam se prender elasticamentedurante a instalação.

No caso da mola helicoidal 18 à direita da Figura 2, um cilindrosólido 30 é indicado por pontos e pontilhados. O cilindro 30 é inserido namola helicoidal e sustenta as bobinas da mola helicoidal com folga a partirde dentro, de modo que a deformação elástica da seção transversal da molahelicoidal 18 fica limitada. Este cilindro 30, assim como o encerro 20, tem afunção de limitar a torção relativa entre o elemento interno 10 e o elementoexterno 14. O uso dos cilindros 30, no entanto, tem a vantagem de um ajustesuave do mecanismo telescópico tornar-se possível mesmo sob a tensão deum torque.

Em uma forma alternativa, no exemplo mostrado nas Figuras 1 e2, as molas helicoidais 18 podem ainda ser substituídas por corpos ocos ine-rentemente elásticos, configurados de uma forma diferente, tal como os ci-lindros ocos sem ou com uma costura. A Figura 3a mostra o exemplo de umbarril de cilindro, construído como um cilindro oco 32 e formado pelo rola-mento da peça em bruto 32a mostrada na Figura 3b. As extremidades dapeça em bruto se sobrepõem uma sobre a outra no corpo oco acabado 32 eformam uma costura 34. No exemplo mostrado, a costura 34 se estende emuma forma em V precisamente uma vez em torno da periferia do cilindro oco.Desta maneira, garante-se que a resistência do barril de cilindro à deforma-ção elástica não muda de forma significativa durante o curso do movimentode rolamento.

A Figura 4a mostra um cilindro oco 36, que é produzido da peçaem bruto 36a mostrada na Figura 4b. Neste caso, a costura 38 se estendeuma vez de forma helicoidal em torno da periferia do barril de cilindro.

A Figura 5a mostra um corpo oco 40 de um outro exemplo e aFigura 5b mostra a peça em bruto associada 40a. Para este corpo oco, acostura 42 se estende de uma maneira ondulada. Uma vez que a costura 42não circunda completamente a periferia do corpo de cilindro, uma ligeira mu-dança na resistência à deformação poderá surgir durante o sobre-rolamentoda costura. Tendo em vista o curso ondulante da costura, a zona, na qual ocorpo oco apresenta um comportamento de deformação mais suave, é dis-tribuída por um ângulo largo, de modo que as diferenças no comportamentode deformação não se tornam notáveis de uma maneira desvantajosa. Seuma pluralidade de corpos de cilindro é disposta paralelo um ao outro, con-forme mostrado na Figura 2, o comportamento de deformação pode ser maisharmonizado devido ao fato de que os cilindros ocos 40 são inseridos nasaberturas associadas 26 de tal maneira que suas costuras 42 em cada casosão ligeiramente torcidas uma com relação a outra, de modo que, duranteuma mudança do mecanismo telescópico, as mesmas são sobre-roladas deuma maneira em desvio de tempo.

Claims (13)

1. Mecanismo telescópico, especialmente para colunas de dire-ção de veículos motorizados, com um elemento interno (10), que tem umachatamento (12) pelo menos em um lado, e um elemento externo (14), queé complementar ao elemento interno (10) e no qual o elemento interno é ori-entado com corpos de cilindro, que rolam no achatamento (12), caracteriza-do pelo fato de que pelo menos alguns dos corpos de cilindro são construí-dos como corpos elásticos ocos (18; 32, 36; 40).

2. Mecanismo telescópico, de acordo com a reivindicação 1, noqual os corpos ocos são molas helicoidais (18).

3. Mecanismo telescópico, de acordo com a reivindicação 2, noqual as molas helicoidais (18) são molas de tensão, cujas bobinas, no esta-do não-tensionado, se assentam uma contra a outra no bloco.

4. Mecanismo telescópico, de acordo com a reivindicação 2 ou-3, no qual as molas helicoidais (18) são formadas a partir de um fio de açoelástico com uma seção transversal retangular.

5. Mecanismo telescópico, de acordo com a reivindicação 1, noqual os corpos ocos são cilindros ocos (32; 36; 40).

6. Mecanismo telescópico, de acordo com a reivindicação 5, noqual os cilindros ocos (32; 36; 40) são formados pelo rolamento de uma peçaem bruto (32a; 36a; 40a) de tal maneira que as extremidades da peça embruto se sobreponham uma à outra com a formação de uma costura (34; 38; 42).

7. Mecanismo telescópico, de acordo com a reivindicação 6, noqual a costura (34; 38; 42) se estende obliquamente para o eixo geométricodo cilindro oco.

8. Mecanismo telescópico, de acordo com a reivindicação 7, noqual a costura (34; 38) se estende ao redor do cilindro oco pelo menos uma vez.

9. Mecanismo telescópico, de acordo com uma das reivindica-ções precedentes, no qual o elemento interno (10) tem uma seção transver-sal externa poligonal e forma diversos achatamentos (12) sustentados emcada caso por um conjunto de corpos ocos (18) em um achatamento corres-pondente (16) da seção.transversal interna do elemento externo (14).

10. Mecanismo telescópico, de acordo com uma das reivindica-ções precedentes, no qual os corpos ocos (18) são mantidos em um encerro(20), que preenche o espaço entre o elemento interno (10) e o elemento ex-terno (14) com pouca folga e forma os limites para a deformação da seçãotransversal externa das molas helicoidais (18).

11. Mecanismo telescópico, de acordo com as reivindicações 9 e 10, no qual o encerro (20) forma diversas seções espessas (22) que, emcada caso, são atribuídas a um achatamento (12) do elemento interno (10) eacomodam um conjunto de corpos ocos (18) e são conectados um ao outropor membros transversais flexível (24).

12. Mecanismo telescópico, de acordo com a reivindicação 11,no qual o encerro (20) é uma peça moldada a injeção, produzida como umatira esticada podendo ser dobrada nos membros transversais (24) em umaforma correspondente à seção transversal externa do elemento interno (10).

13. Mecanismo telescópico, de acordo com uma das reivindica-ções precedentes, no qual um rolo cilíndrico sólido (30), que suporta a su-perfície interna do corpo oco (18) com folga e limita a deformação elástica daseção transversal externa do corpo oco, é inserido em pelo menos um doscorpos ocos (18).