BRPI0901554A2

BRPI0901554A2 - montagem de articulação tipo cardan

Info

Publication number: BRPI0901554A2
Application number: BRPI0901554-0A
Authority: BR
Inventors: Daniel L Kosht; Joseph M Walling; Keith D Larson
Original assignee: Honeywell Int Inc
Priority date: 2008-01-10
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2010-11-16
Also published as: EP2078999B1; US20090178499A1; EP2078999A3; EP2078999A2; US8136421B2; ATE528706T1

Abstract

MONTAGEM DE ARTICULAçãO TIPO CARDAN Uma montagem de articulação tipo Cardan (100) inclui um mecanismo de articulação tipo Cardan (104), um conector elétrico (120), e um substrato flexível (106) . O mecanismo de articulação tipo Cardan (104) está configuradopara girar em torno de um primeiro eixo rotacional (111) e a um segundo eixo rotacional (113) que é perpendicular ao primeiro eixo rotacional (111) . O conector elétrico (120) está acoplado a, e montado sobre, o mecanismo dearticulação tipo Cardan (104). O substrato flexivel (106) está acoplado ao conector elétrico (120) e está adaptado para ser acoplado a um circuito externo para interconectar o conector elétrico (120) e o circuito externo.

Description

MONTAGEM DE ARTICULAÇÃO TIPO CARDAN

Campo Técnico

A presente invenção está relacionada a montagens dearticulações tipo Cardan e, mais particularmente, a chicotede fios para as montagens tipo Cardan.

Antecedentes

As montagens tipo Cardan são usadas para transferirmovimentos humanos para movimentos de máquina que sãousadas em uma infinidade de indústrias. Por exemplo, algunssistemas de controle de vôo de aeronaves incluem umamontagem tipo Cardan na forma de uma ou mais hastes decontrole (ou iniciadores) . O sistema de controle de vôo, emresposta às forças admitidas fornecidas a haste de controleproveniente do piloto, controla os movimentos das diversassuperfícies de controle de vôo da aeronave.

Independentemente da finalidade particular do sistema, amontagem de articulação tipo Cardan inclui preferivelmentealgum tipo de mecanismo de resposta sensorial, ou ativo oupassivo, de retorno através da interface para a interfacecom o operador. A interface também inclui tipicamente um oumais dispositivos, tal como uma montagem de articulaçãotipo Cardan, para converter de modo preciso osdeslocamentos na forma de movimento rotacional.

Montagens de articulação tipo Cardan que empregammecanismos de montagem de articulação tipo Cardan também sebaseiam tipicamente em diversos tipos e quantidades dechicote de fios para interconectar diversos comutadorese/ou botões na haste de controle a algum ponto fixo nomecanismo. Pelo fato da haste de controle ser livre paragirar em torno de múltiplos eixos rotacionais, os fiostambém giram e se movimentam com a haste de controle. Essarotação e movimento podem provocar estresse de fadiga emalguns ou a totalidade da fiação, que em última análisepode levar a desconexões elétricas, se não cuidadosapropriadamente. Além disso, a massa e encurvamento dafiação devem ser levadas em conta para equilibrarapropriadamente a interface.

Embora montagens de articulação tipo Cardan queempregam mecanismos de montagem de articulação tipo Cardanque estejam voltadas para as preocupações acima mencionadastêm sido projetadas e fabricadas, estar voltado para essaspreocupações pode, em muitos casos, ser os mais dispendiosos custos associados com a interface. Portanto,existe uma necessidade quanto a um mecanismo de articulaçãotipo Cardan que inclua um ou mais chicotes de fios que sejamenos suscetível aos estresses de fadiga como comparado aoschicotes de fios atualmente existentes e/ou que nãoimpactem o equilíbrio do mecanismo. A presente invençãoestá voltada a pelo menos essas necessidades.

Sumário

Em uma modalidade, e apenas a titulo de exemplo,uma montagem de articulação tipo Cardan inclui um mecanismode articulação tipo Cardan, um conector elétrico, e umsubstrato flexível. 0 mecanismo de articulação tipo Cardanestá configurado para girar em torno de um primeiro eixorotacional e a um segundo eixo rotacional que éperpendicular ao primeiro eixo rotacional. 0 conectorelétrico está acoplado a, e montado sobre, o mecanismo dearticulação tipo Cardan. 0 substrato flexível está acopladoao conector elétrico e está adaptado para ser acoplado a umcircuito externo para interconectar o conector elétrico e ocircuito externo.

Em uma outra modalidade representativa, umamontagem de articulação tipo Cardan inclui um mecanismo dearticulação tipo Cardan, um conector elétrico, e umsubstrato flexível. 0 mecanismo de articulação tipo Cardanestá configurado para girar em torno de um primeiro eixorotacional e um segundo eixo rotacional que é perpendicularao primeiro eixo rotacional. 0 conector elétrico estáacoplado a, e montado sobre, o mecanismo de articulaçãotipo Cardan. O substrato flexível está acoplado ao conectorelétrico e está adaptado para ser acoplado a um circuitoexterno para interconectar eletricamente o conectorelétrico e o circuito externo. 0 mecanismo de articulaçãotipo Cardan inclui um cubo cilíndrico, um cubo de avanço,um cubo principal, um eixo de avanço principal, um primeiroeixo cilíndrico principal, e um segundo eixo cilíndricoprincipal. O cubo cilíndrico está configurado para girar emtorno do primeiro eixo rotacional. 0 cubo de avanço édisposto pelo menos parcialmente dentro do cubo cilíndricoe está configurada para girar relativamente ao cubocilíndrico em torno do segundo eixo rotacional. 0 cuboprincipal está disposto pelo menos parcialmente dentro, eestá acoplado, ao cubo de avanço. 0 eixo de avançoprincipal está acoplado a, e se prolonga ao longo daextensão, do cubo principal ao longo do segundo eixorotacional. O primeiro eixo cilíndrico principal estáacoplado ao eixo cilíndrico e se estende a partir dele aolongo da extensão do primeiro eixo rotacional. O segundoeixo cilíndrico principal está acoplado ao cubo cilíndricoe se estende a partir dele ao longo do primeiro eixorotacional.

Além disso, outros aspectos e característicasdesejáveis da montagem de articulação tipo Cardan setornarão evidentes a partir da descrição detalhadaapresentada a seguir e das reivindicações anexas, tomadasem conjunto com os desenhos anexos.

Breve Descrição dos Desenhos

A presente invenção será daqui em diante descritaem conjunto com os desenhos e Figuras apresentados aseguir, nos quais numerais iguais denotam elementossemelhantes, e

A Figura 1 é uma representação simplificada de umamodalidade representativa de uma parte de uma montagem dearticulação tipo Cardan;

A Figura 2 é uma vista em perspectiva de umconector elétrico e uma parte de um substrato flexívelrepresentativo que pode ser usado para implementar amontagem de articulação tipo Cardan da Figura 1;

A Figura 3 é um substrato flexível representativoque pode ser usado para implementar a montagem dearticulação tipo Cardan da Figura 1; e

A Figura 4 é uma vista isométrica explodida de umaimplementação física representativa de um mecanismo dearticulação tipo Cardan que pode ser usado para implementara montagem de articulação tipo Cardan da Figura 1;

A Figura 5 é uma vista isométrica do mecanismo dearticulação tipo Cardan da Figura 4;

A Figura 6 é uma vista em seção transversal parcialdo mecanismo de articulação tipo Cardan representativodescrito na Figura 5;

As Figuras 7 e 8 são vistas finais e laterais,respectivamente do mecanismo de articulação tipo Cardandescrito nas Figuras 4-6;

A Figura 9 é uma vista em seção transversal domecanismo de articulação tipo Cardan tomada ao longo dalinha 9-9 da Figura 8;

A Figura 10 é uma vista em seção transversal domecanismo de articulação tipo Cardan tomada ao longo dalinha 10-10 da Figura 8; e

A Figura 11 descreve o mecanismo de articulaçãotipo Cardan das Figuras 4-10 em sua forma totalmentemontada com um substrato flexível acoplado a ele.

Descrição Detalhada

A descrição detalhada apresentada a seguir é apenasrepresentativa em sua natureza e não é pretendida a limitara invenção ou a aplicação e usos da invenção. Além disso,não existe intenção de estar limitada por qualguer teoriaapresentada nos fundamentos precedentes ou da descriçãodetalhada em seguida. Nesse contexto, embora a descriçãoapresentada a seguir seja, por conveniência, direcionada auma montagem de articulação tipo Cardan implementada comuma interface usuário que está configurada como uma hastede controle, será notado que o sistema pode serimplementado com interfaces usuário configuradas dediversos modos incluindo, por exemplo, pedais, estribos,alavancas, e semelhantes configurados de diversas formas.Será adicionalmente notado que a montagem de articulaçãotipo Cardan pode ser usada em qualquer uma de numerosasaplicações, tais como giroscópios, que requeiram dois grausde liberdade.

Uma representação simplificada de uma modalidaderepresentativa de uma parte de uma montagem de articulaçãotipo Cardan 100 é descrita na Figura 1, e inclui umainterface usuário 102, um mecanismo de articulação tipoCardan 104, e um substrato flexível 106. A interfaceusuário 102 está configurada para receber uma força deadmissão proveniente de um usuário, tal como um piloto (ouco-piloto), sendo preferivelmente implementada como umpunho. A interface usuário 102 está acoplada ao mecanismode articulação tipo Cardan 104 e pode ser implementada deacordo com qualquer um de numerosas configurações. Alémdisso, a interface usuário 102 é preferivelmentedimensionada para ser agarrada por uma mão de um piloto (ouco-piloto) ou outro usuário. A interface usuário 102descrita inclui adicionalmente um ou mais comutadores 103e/ou botões 105, e pode adicionalmente incluir um ou maissensores não ilustrados (por exemplo, sensores de posição,sensores de força, etc.). Esses comutadores 103, botões105, e/ou sensores, como serão descritos em mais detalhesadicionalmente adiante, estão cada um eletricamenteacoplados a um ou mais circuitos externos não ilustradospor meio do substrato flexível 106.

O mecanismo de articulação tipo Cardan 104 estápreferivelmente montado dentro de uma adequada montagem decarcaça não ilustrada, e está configurado para permitir ainterface usuário 102 a ser movida desde uma posição nula109, que é a posição descrita na Figura 1, até umapluralidade de posições de controle numa pluralidade dedireções. Mais especificamente, o mecanismo de articulaçãotipo Cardan 104, em resposta a uma força de admissãofornecida para a interface usuário 102, permite a interfaceusuário 102 ser movida desde a posição nula 109 até umapluralidade de posições de controle, em torno de dois eixosrotacionais perpendiculares; um primeiro eixo rotacional111 e um segundo eixo rotacional 113. Na modalidadedescrita, o mecanismo de articulação tipo Cardan 104 incluipelo menos dois eixos para permitir tal movimento em tornodos dois eixos rotacionais 111, 113. Estes incluem um oumais eixos cilíndricos 108 e um ou mais eixos de avanço110. Embora apenas um único eixo cilíndrico 108 e um unidoeixo de avanço 110 estejam descritos na preparaçãoesquemática da Figura 1, será notado que o mecanismo dearticulação tipo Cardan 104 pode estar configurado paraincluir dois eixos cilíndricos 108 e/ou eixos de avanço110. Em realidade, uma configuração de uma particularimplementação física do mecanismo de articulação tipoCardan 104, que inclui dois eixos cilíndricos 108, édescrita em mais detalhes adiante.

Independentemente do número de eixos cilíndricose/ou eixos de avanço, é notado que se a montagem dearticulação tipo Cardan 100 é implementada num sistema decontrole de vôo de uma aeronave, e usada como uma entradaao piloto (ou co-piloto), então o primeiro e segundo doseixos rotacionais 111, 113 podem ser referidos como o eixocilíndrico e o eixo de avanço, respectivamente. Estando ounão a montagem de articulação tipo Cardan implementada comotal, o mecanismo de articulação tipo Cardan 104 éconfigurado para permitir a interface usuário 102 a sermovediça em torno do primeiro eixo rotacional 111 numadireção de bombordo 112 e numa direção de estibordo 114, eem torno do segundo eixo 113 numa direção para frente 116 enuma direção á popa 118. Será adicionalmente notado que omecanismo de articulação tipo Cardan 104 está configuradopara permitir a interface usuário 102 a ser simultaneamentegirada em torno do primeiro e segundo eixos rotacionais111, 113 para mover a interface usuário 102 numa direçãocombinada frente-bombordo, uma direção combinada frente-estibordo, uma direção combinada popa-bombordo, ou umadireção combinada popa-estibordo, e de volta para ouatravessando a posição nula 109.

Antes de avançar mais, é notado que a montagem dearticulação tipo Cardan 100 pode ser implementada ou comoum sistema ativo ou um sistema passivo. Se implementadocomo um sistema ativo, a montagem de articulação tipoCardan 100 pode também incluir um ou mais motores nãoilustrados para fornecer de modo ativo realimentação daforça à interface usuário 102. Se implementado como umsistema passivo, será notado que a montagem 100 pode nãoincluir quaisquer motores. Em um ou outro caso, todavia, amontagem 100 pode incluir preferivelmente os mecanismos derealimentação 106. No caso do sistema ativo, os motoresseriam os meios primários de fornecer força derealimentação para as interfaces usuário 102, com osmecanismos de realimentação da força passiva 106 sendo afonte de apoio da força de realimentação. Será, nãoobstante notado que, no restante da descrição, a montagem100 é descrita como se ela estivesse implementada como umsistema totalmente passivo, sem quaisquer motores.

Como anteriormente notado, os comutadores dainterface usuário 103, botões 105, e/ou sensores estãotodos eletricamente acoplados a um ou mais circuitoselétricos não ilustrados por meio do substrato flexível106. Para facilitar essa interconexão elétrica, a montagemde articulação tipo Cardan 100 adicionalmente inclui umconector elétrico 120 que é acoplado a, e montado sobre, omecanismo de articulação tipo Cardan 104. O conectorelétrico 120 está acoplado eletricamente aos comutadores103, botões 105, e ou sensores por meio de adequadasfiações não ilustradas ou diversas outras interconexões.

O substrato flexível 106 está acoplado ao conectorelétrico 120 e está adaptado para ser acoplado a um ou maiscircuitos externos não ilustrados que foram anteriormentemencionados. Desse modo, o substrato flexível 106interconecta eletricamente o conector elétrico 120, e dessemodo os comutadores da interface usuário 103, botões 105,e/ou sensores, a esse um ou mais circuitos externos. Osubstrato flexível 106 pode estar acoplado ao conectorelétrico 120, ou formado como uma parte integral doconector elétrico 120, inserido dentro do conector elétrico120, ou formado como uma parte integral do conectorelétrico 120, apenas para mencionar alguns. Uma técnicapreferida que é usada para acoplar ao substrato flexível106 e o conector elétrico é descrito na Figura 2, e comreferência a esta será feita uma breve descrição.

De acordo com a técnica preferida, o conectorelétrico 120 inclui uma pluralidade de pinos 202 e osubstrato flexível 106 inclui uma pluralidade de aberturas204. Os pinos 202 estão dispostos em uma configuraçãoparticular e estão eletricamente acoplados aos comutadores103, botões 105, e/ou sensores por meio de condutoresadequados. Esses condutores podem incluir, por exemplo,fios, receptáculos configurados para receber os pinos 202em seu interior, ou combinações de cada um desses. Emqualquer caso, é visto que as aberturas 204 do substratoflexível estão dispostas numa configuração que secompatibilizam à configuração na qual os pinos 202 estãodispostos.

O substrato flexível 106 pode ser configurado demodo variado, mas na modalidade descrita, e com referênciaà Figura 3, é visto que ele inclui um primeiro terminal deinterconexão 302, um segundo terminal de interconexão 304,um terceiro terminal de interconexão 306, um primeiro braço308 e um segundo braço 310. O primeiro terminal deinterconexão 302 está acoplado ao conector elétrico 120como descrito acima. 0 segundo terminal de interconexão 304e o terceiro terminal de interconexão 306 estão cada umadaptados a serem acoplados a um ou mais circuitosexternos. O primeiro braço 308 se estende entre os primeiroe segundo terminais de interconexão 304, 306, e estáacoplado a um ou outro de eixo cilíndrico 108 ou eixo deavanço 110 intermediário aos primeiro e segundo terminaisde interconexão 304, 306. O segundo braço 310 se estendeentre os primeiro e terceiro terminais de interconexão 304,308, e está acoplado a um ou outro de eixo cilíndrico 108ou o eixo de avanço 110 intermediário nos primeiro eterceiro terminais de interconexão 304, 308.

É notado que o substrato flexível 106, como jádescrito, está preferivelmente implementado com braçosmúltiplos. Em se fazendo isso, as forças gerais de molaassociadas com a flexibilidade do substrato flexível 106durante a operação do mecanismo de articulação tipo Cardanpodem ser essencialmente canceladas. Como um resultado, omecanismo de articulação tipo Cardan 104, e desse modo ainterface usuário 102, irão facilmente e repetidamenteretornar à sua força zero, posição nula 109. Além disso,como a Figura 3 também descreve, os primeiro e segundobraços 308, 310, cada um preferivelmente faz uma curvaturade 90 graus entre o primeiro terminal de interconexão 302 eos segundo e terceiro terminais de interconexão 304, 306,respectivamente.É também notado que embora o substrato flexível 106descrito na Figura 3 e descrito acima é implementado comouma estrutura única possuindo um primeiro terminal deinterconexão 302 que se acopla ao conector elétrico 120, edois braços 308, 310 que se estendem desde o um primeiroterminal de interconexão 302, ele pode ser implementado demodo variado. Por exemplo, o substrato flexível 106 podeser implementado usando dois substratos individuais, comcada substrato individual constituindo um dos braços 308,310. Em uma tal implementação, cada braço 308, 310 pode terum primeiro terminal de interconexão 302, e cada um dosprimeiros terminais de interconexão 302 pode estar acopladoao conector elétrico 120. Ainda nessa implementaçãoalternativa, um dos braços 308 ou 310 pode estar acopladoao eixo cilíndrico 108 e o outro braço 310 ou 308 podeestar acoplado ao eixo de avanço 110. Não obstante, em cadamodalidade o substrato flexível 106 adicionalmente incluiuma pluralidade de traços de sinal eletricamente condutivos312. Cada traço de sinal 312 se comunicam eletricamente auma da pluralidade de aberturas 204, e desse modo Um dapluralidade de pinos 202, a um ou outro o segundo ou oterceiro terminal de interconexão 308, 310.

Em algumas modalidades, o substrato flexível 106pode incluir um ou mais elementos adicionais para dessemodo implementar uma ou mais funções adicionais. Porexemplo, como a Figura 3 descreve em sombreado, o substratoflexível 106 pode integrar um ou mais elementos sensores314. Os elementos sensores 314, se inclusos, sãopreferivelmente fabricados diretamente por sobre osubstrato flexível 106 e podem ser implementados usando,por exemplo, elementos películas piezo, elementosresistores de camada fina, ou ambos. Os elementos sensoresintegrados 314 podem ser usados para medir os diversosparâmetros. Por exemplo, as películas piezo podem serusadas para medir o esforço dinâmico, aceleração, evibração, e os elementos resistores de camada fina podemser usados para medir o esforço estático e temperatura.Será adicionalmente notado que em algumas modalidades, aposição da interface usuário pode ser interpolada a partirda saída dos elementos resistores de camada fina.

Como a Figura 3 também descreve em sombreado, osubstrato flexível 106 pode, em algumas modalidades,incluir componentes eletrônicos integrados 316. Oscomponentes eletrônicos 316, se inclusos, sãopreferivelmente fabricados diretamente por sobre osubstrato flexível 106 e podem implementar qualquer um oumais de numerosas funções. Alguns exemplos não limitantesdas funções que os componentes eletrônicos integrados 316podem implementar incluem um ou mais de sensores de sinal,condicionadores de sinal, deslocamento do nível TTL,filtragem de ruído, e conversão de analógico para digital.Será notado que em algumas modalidades, o substratoflexível 106 pode incluir ambos os elementos sensoresintegrados 314 e os compostos eletrônicos integrados 316.

Será adicionalmente notado que embora os elementos sensoresintegrados 314 e os componentes eletrônicos integrados 316sejam, para facilidade de ilustração, descritos comoestando colocados e dispostos sobre um dos braços 308, 310(por exemplo, o primeiro braço 308 na modalidade descrita) ,esses elementos não necessitam estar colocados e podemestar dispostos em qualquer uma das numerosas posiçõessobre o substrato flexível 106.

Foi notado acima que uma descrição de umaimplementação física particular do mecanismo de articulaçãotipo Cardan 104 que inclui dois eixos cilíndricos 108 podeser provido. Com referência agora às Figuras 4-10, adescrição dessa implementação particular, será provida paracompletar a compreensão. O mecanismo de articulação tipoCardan descrita 104 inclui um cubo cilíndrico 402, um cubode avanço 404, um cubo principal 406, um primeiro eixocilíndrico principal 108-1, um segundo eixo cilíndricoprincipal 108-2, e um eixo de avanço principal 110. O cubocilíndrico 402 está configurado para girar em torno doprimeiro eixo rotacional 111 por meio dos primeiro esegundo eixos cilíndricos principais 108-1, 108-2. Maisespecificamente, os eixos cilíndricos principais 108 estãocada um configurado para ser montado de modo possível degirar a uma montagem carcaça não ilustrada por meio de, porexemplo, um conjunto de mancais adequados. Os eixoscilíndricos principais 108 estão cada um acoplado ao cubocilíndrico 402 por meio de fixadores adequados 414. Seránotado, todavia, que os eixos cilíndricos principais 108podem estar acoplados ao cubo cilíndrico usando qualquerdas numerosas técnicas alternativas. Por exemplo, os eixoscilíndricos principais podem estar soldados ao cubocilíndrico 402 ou formados com o cubo cilíndrico 402 em umaconstrução de peça única. 0 cubo cilíndrico 402adicionalmente inclui uma abertura de interface usuário

414. A abertura da interface 414 permite à interfaceusuário 102 ser acoplada ao cubo de avanço 404, em um mododescrito mais adiante, e adicionalmente define umapluralidade de superfícies integrais de parada de avanço

415. As superfícies integrais de parada de avanço 415limitam a rotação do cubo de avanço 404 e, ao mesmo tempo,da interface usuário 102, em torno de um segundo eixorotacional 113.

O cubo de avanço 404 está disposto, pelo menosparcialmente, dentro do cubo cilíndrico 402 e estáconfigurado para girar relativamente ao cubo cilíndrico 402em torno do segundo eixo rotacional 113. Para implementaressa rotação relativa, o mecanismo de articulação tipoCardan 104 também inclui uma pluralidade de mancais de cubode avanço 416 (por exemplo 416-1, 416-4) . Os mancais decubo de avanço 416 estão cada um disposto entre o cubocilíndrico 402 e o cubo de avanço 404, e incluem um sulcointerno, e um sulco externo, e uma pluralidade de esferasde mancais dispostas entre os sulcos interno e externo. Ossulcos internos de mancai de cubo de avanço estão montadossobre o cubo de avanço 404, e os sulcos externos de mancaide cubo de avanço engajam o cubo cilíndrico 402.

Os mancais de cubo de avanço 416 são cada ummantidos em posição, preferivelmente em um modo deflutuação livre, por meio de um anel de retenção do mancaide cubo de avanço 422 e uma mola de mancai de cubo deavanço 424. Mais especificamente, cada anel de retenção domancai de cubo de avanço 422 está disposto dentro de um nãoilustrado canal formado no cubo de avanço 404. As molas demancai de cubo de avanço 424, que na modalidade descritaestão implementadas usando arruelas de pressão, estão cadauma disposta entre um dos anéis de retenção do mancai decubo de avanço 422 e um dos mancais de cubo de avanço 416.

Na modalidade descrita apenas uma única mola de mancai decubo de avanço 424 está disposta entre cada mancai do cubode avanço 416 e anel de retenção doe mancai de cubo deavanço 422. Será notado, todavia, que mais de uma mola demancai de cubo de avanço 424 pode ser usado, se desejado ounecessário. Independentemente do número de molas de mancaide cubo de avanço 424 que sejam usadas, cada uma forneceforça para um dos mancais de cubo de avanço 416 que fazpré-carga nos mancais de cubo de avanço 416 axialmente paradentro no sentido do cubo de avanço 404, em um modo deflutuação livre. Como a Figura 4 também descreve, um oumais calços 426 adequadamente dimensionada pode estardisposto entre cada anel de retenção do mancai de cubo deavanço 422 e mola de mancai de cubo de avanço 424, comonecessário ou desejado.

O cubo principal 406 está disposto, pelo menosparcialmente, dentro do cubo de avanço 404, e estáadicionalmente acoplado ao cubo de avanço 404. Namodalidade descrita, o cubo principal 406 está acoplado aocubo de avanço 404 por meio de uma pluralidade de eixos428; ou seja, um primeiro eixo de avanço menor 428-1 e umsegundo eixo de avanço menor 428-2. Os primeiro e segundoeixos de avanço menores 428-1, 428-2 estão cada umacoplados ao cubo principal 406 por meio de, por exemplo,pinos adequados não ilustrados. Os primeiro e segundo eixosde avanço menores 428-1, 428-2 se estende cada um emdireções oposta ao longo da extensão de um terceiro eixorotacional que é perpendicular aos primeiro e segundo eixosrotacionais 111, 113, desde o cubo . principal 406 aointerior das primeira e segunda cavidades 432-1, 432-2,respectivamente, formadas no cubo de avanço 404. Umprimeiro mancai de eixo de avanço menor 434-1 está dispostona primeira cavidade de mancai 432-1, e um segundo mancaide eixo de avanço menor 434-2 está disposto na segundacavidade de mancai 432-2. O primeiro mancai de eixo deavanço menor 434-1 está montado sobre o primeiro eixo déavanço menor 428-1, e está disposto entre o primeiro eixode avanço menor 428-1 e o cubo de avanço 404. De modosimilar, o segundo mancai de eixo de avanço menor estámontado sobre o segundo eixo de avanço menor 428-2, e estádisposto entre o segundo eixo de avanço menor 428-2 e ocubo de avanço 404. Os mancais de eixo de avanço menor 434incluem cada um, um sulco interno e um sulco externo, e umapluralidade de esferas de mancais dispostas entre os sulcosinterno e externo. Os sulcos internos de mancai de cubo deavanço estão montados sobre os eixos de avanços menores428-1, .428-4, e os sulcos externos de mancai de eixos deavanço engajam cada um uma superfície interna de uma dascavidades de mancai de cubo cilíndrico 432-1, 432-4. Comoum primeiro resultado, os primeiro e segundo eixos deavanço menores 428-1, 428-2 podem girar relativamente aocubo de avanço 404 em torno do terceiro eixo rotacional.

Os mancais de eixos de passo menores 434, similaraos mancais de cubo de avanço 416, são cada um mantidos emposição, em um modo de flutuação livre, por meio de um anelde retenção de mancai de eixo cilíndrico menor 436 e umamola de mancai de eixo cilíndrico menor 438. Maisespecificamente, cada anel de retenção de mancai de eixocilíndrico menor 436 está disposto dentro de um canalformado em cada um dos eixos de avanço menores 428. Asmolas de mancai de eixo cilíndrico menores 438, que namodalidade descrita estão também implementadas usandoarruelas de pressão, estão cada uma dispostas entre uma nãoilustrada superfície de retenção de mola anular formadasobre cada eixo de avanço menor 428 e um dos mancais deeixo de avanço menor 434. Na modalidade descrita, apenasuma única mola de mancai de eixo de avanço menor 438 estádisposta entre cada superfície de retenção de mola anular eanel de retenção de mancai de eixo de avanço menor 436.Será notado, todavia, que mais que uma mola de mancai deeixo de avanço menor 438 pode ser usado, se necessário oudesejado. Independentemente do número de molas de mancai deeixo de avanço menores 438 que são usadas, cada umapreferivelmente fornece uma força de indução para um dosmancais de eixo de avanço menor 434 que exerce pré-carganos mancais de eixo de avanço menor 434 para fora emafastamento da superfície de retenção de mola anular,preferivelmente num modo de flutuação livre. Como a Figura4 adicionalmente descreve, um ou mais calços adequadamentedimensionados 442, 444 podem estar dispostos entre cadamola de mancai de eixo de avanço menor 438 e cada mancai deeixo de avanço menor 434 e/ou cada anel de retenção de eixode avanço menor 436, como desejado ou necessário.

O eixo de avanço principal 410 se estende atravésdo cubo principal 406, e desse modo através do cubo deavanço 404 e o cubo cilíndrico 402, ao longo da extensão dosegundo eixo rotacional 113. O eixo de avanço principal 410inclui uma pluralidade de superfícies de parada cilíndricasintegrais 446 e uma abertura de eixo cilíndrico menor 448.O eixo de avanço principal 410 pode ser montado de modopossível de girar por meio de um conjunto não ilustradasmontagens de mancais de eixo de avanço principal. Como tal,o eixo de avanço principal 410 é girável em torno dosegundo eixo rotacional 113. As superfícies de paradacilíndricas integrais 446 são formadas sobre o eixo deavanço principal 410 e limitam a rotação do cubo principal406 e, ao mesmo tempo, da interface usuário 102, em tornodo primeiro eixo rotacional 111. A abertura de eixocilíndrico menor 448 se estende ao longo da extensão doeixo de avanço principal 410 e está configurada parareceber um eixo cilíndrico menor 450.

O eixo cilíndrico menor 450 se estende para dentroe ao longo da extensão da abertura de eixo cilíndrico menor448 ao longo da extensão do primeiro eixo rotacional 111.Deve ser contudo notado que o eixo cilíndrico menor 450está disposto prp ao eixo de avanço principal 410. O eixocilíndrico menor 450 está acoplado ao eixo de avançoprincipal 410 por meio de, por exemplo, um pino de encaixe451, e as extremidades do eixo cilíndrico menor 450 seestendem para dentro das cavidades de mancai de eixocilíndrico 454 formadas no cubo principal 406. Um mancai deeixo cilíndrico menor 456 (por exemplo, 456-1, 456-2) estádisposto em cada cavidade de mancai de eixo cilíndricomenor 454. Os mancais do eixo cilíndrico menor 456 estãomontados sobre o eixo cilíndrico menor 450, e estãodispostos entre o eixo cilíndrico menor 450 e o cuboprincipal 406. Os mancais de eixo cilíndrico menor 456,como cada um dos mancais anteriormente descritos, incluempreferivelmente um sulco interno, um sulco externo, e umapluralidade de esferas de mancai dispostas entre os sulcosinterno e externo. Os sulcos internos de mancai de eixocilíndrico menor estão cada um montados sobre o eixocilíndrico menor 450, e os sulcos externos de mancai deeixo cilíndrico menor cada um engaja a superfície internade uma das cavidades de mancai de eixo cilíndrico menor454. Como um resultado, uma rotação relativa em torno doterceiro eixo rotacional pode ocorrer entre o eixocilíndrico menor 450 e o cubo principal 406.

Os mancais de eixo cilíndrico menor 456 sãomantidos em posição, num modo de flutuação livre, similar acomo cada um dos mancais de eixo de avanço menor 434 sãomantidos em posição. Em particular, um não ilustradoprimeiro canal e um não ilustrado segundo canal estãoformados no eixo cilíndrico menor 450 adjacente a uma suaprimeira extremidade e sua uma segunda extremidade,respectivamente. Um primeiro anel de retenção 458-1 estádisposto no segundo canal. Uma mola de mancai de eixocilíndrico menor 4 62, que na modalidade descrita é tambémimplementado usando uma arruela de pressão, está dispostodentro de cada cavidade de mancai de cubo principal 4 54entre o eixo de avanço principal 410 e cada um dos mancaisde eixo cilíndrico menor 456. Mais especificamente, devidoao modo em que o eixo cilíndrico menor 450 está configuradona modalidade descrita, uma ou mais molas de mancai de eixocilíndrico menor 462-2 está disposto entre um mancai deeixo cilíndrico menor 456-2 e uma não ilustrada superfíciede retenção anular formada no eixo cilíndrico menor 450, ea outra mola de mancai de eixo cilíndrico menor 462-1 estádisposta entre o outro mancai de eixo cilíndrico menor 456-1 e um calco de retenção de mola 4 64 que está dispostosobre o eixo cilíndrico menor 450. Embora uma única mola demancai de eixo cilíndrico 462 esteja disposta dentro decada cavidade de mancai de cubo principal 454, será notadoque mais que uma mola de mancai de eixo cilíndrico menor462 pode ser usado, se necessidade ou desejado. Além disso,independentemente do número de molas de mancai de eixocilíndrico menor 4 62 que seja usado, cada uma fornece umaforça de indução a um dos mancais de eixo cilíndrico menor456 que faz pré-carga nos mancais de eixo cilíndrico menor456 para fora em afastamento do eixo de avanço principal410, preferivelmente em um modo de flutuação livre. Um oumais calços adequadamente dimensionados 4 66, 4 68 podemestar dispostos entre cada mancai de eixo cilíndrico menor456 e cada mola de mancai de eixo cilíndrico menor 462 e/oucada anel de retenção de eixo cilíndrico menor 458, comonecessário ou desejado.

Adicionalmente a cada um dos componentes descritosacima o mecanismo de articulação tipo Cardan 104, pelomenos na modalidade descrita, inclui adicionalmente umabase de controle 472, um batente de montagem da interfaceusuário 474, e um suporte de ajustagem 476. A base decontrole 472 está acoplada ao cubo de avanço 404 e estádisposta sobre a primeira cavidade de mancai do primeirocubo de avanço 434-1. A base de controle 472 estáadicionalmente acoplada ao batente de montagem da interfaceusuário 474. Na modalidade descrita, como mostrado maisclaramente nas Figuras 8 e 9, uma pluralidade de fixadoresadequados 502 são usados para acoplar a base de controle472 ao cubo de avanço 404 e para acoplar o batente demontagem da interface usuário 474 à base de controle 472. Ainterface usuário 104, que não está descrita em quaisquerdas Figuras 4-10, está por sua vez acoplada ao batente demontagem da interface usuário 474 por meio de, por exemplo,uma pluralidade de fixadores adequados, não mostrados. Osuporte de ajustagem 476 está acoplado ao cubo de avanço404 geralmente oposto à base de controle 474, e estádisposto sobre a cavidade de mancai do segundo cubo deavanço 434-4. Na modalidade descrita o suporte de ajustagem476 está acoplada ao cubo de avanço 404 por meio defixadores adequados, não ilustrados.

O mecanismo de articulação tipo Cardan 104 descritoacima e ilustrado nas Figuras 4-10, está ilustrado em suaforma totalmente montada na Figura 11 com o substratoflexível 106 acoplado a ele. Neste, como com a modalidadegenérica descrita na Figura 1 e anteriormente descrito, osubstrato flexível 106 faz uma curvatura de 90 graus, ondeele é acoplado aos eixos cilíndricos e de avanço 108, 110.

O substrato flexível 106 está também disposto e configuradotal que a forças de mola completas associadas com aflexibilidade do substrato flexível 106 durante a operaçãodo mecanismo de articulação tipo Cardan pode seressencialmente cancelado tal que o mecanismo de articulaçãotipo Cardan 104, e desse modo a interface usuário 102, irãofacilmente e repetidamente retornar para sua posição deforça zero, ou posição nula 109.

Embora pelo menos uma modalidade representativatenha sido apresentada na descrição detalhada da invençãoapresentada até agora, deverá ser notado que um grandenúmero de variações pode existir. Deverá ser também notadoque a modalidade representativa ou as modalidadesrepresentativas são apenas exemplos, e não são pretendidasa limitar o escopo, aplicabilidade, ou configuração dainvenção de nenhum modo. Ao contrário, a descriçãodetalhada apresentada até agora irá prover àquelesusualmente versados na técnica com um roteiro convenientepara a implementação de uma modalidade representativa dainvenção. É para ser entendido que diversas alteraçõespodem ser feitas na função e disposição dos elementosdescritos na modalidade representativa sem se afastar doescopo da invenção como apresentado nas reivindicaçõesanexas.

Claims

1. MONTAGEM DE ARTICULAÇÃO TIPO CARDAN,caracterizada por compreender:um mecanismo de articulação tipo Cardan (104)configurado para girar em torno de um primeiro eixorotacional (111) e um segundo eixo rotacional (113) que éperpendicular ao primeiro eixo rotacional (11);um conector elétrico (120) acoplado a, e montadosobre, o mecanismo de articulação tipo Cardan (104); eum substrato flexível (106) acoplado ao conectorelétrico (120) e adaptado para ser acoplado a um circuitoexterno para interconectar eletricamente o conectorelétrico (120) e o circuito externo.

2. Montagem de articulação tipo Cardan, de acordocom a reivindicação 1, caracterizada por:o mecanismo de articulação tipo Cardan (104)compreender um eixo cilíndrico (108) e um eixo de avanço(110), o eixo cilíndrico (108) se estendendo ao longo daextensão do primeiro eixo rotacional (111), o eixo deavanço (110) se estendendo ao longo da extensão do segundoeixo rotacional (113); eo substrato flexível (106) estar acoplado ao eixocilíndrico (108) e o eixo de avanço (110).

3. Montagem de articulação tipo Cardan, de acordocom a reivindicação 2, caracterizada por compreender:um primeiro terminal de interconexão (302), umsegundo terminal de interconexão (304), e um terceiroterminal de interconexão (306), o primeiro terminal deinterconexão (302) acoplado ao conector elétrico (120), ossegundo e terceiro terminais de interconexão (304, 306)cada um adaptado para estar acoplado ao circuito externo;um primeiro braço (308) se estendendo entre osprimeiro e segundo terminais de interconexão (304, 306), oprimeiro braço (308) acoplado ao eixo de avanço (110)intermediário aos primeiro e segundo terminais deinterconexão (304, 306); eum segundo braço (310) se estendendo entre osprimeiro e segundo terminais de interconexão (304, 306), osegundo braço (310) acoplado ao eixo cilíndrico (108)intermediário aos primeiros e terceiro terminais deinterconexão (304, 308).

4. Montagem de articulação tipo Cardan, de acordocom a reivindicação 3, caracterizada por:o conector elétrico (120) compreender umapluralidade de pinos (202) dispostos numa configuração;o primeiro terminal de interconexão (302)compreender uma pluralidade de aberturas (204) dispostas naconfiguração da pluralidade de pinos (202);cada um da pluralidade de pinos (202) se. estenderatravés de uma da pluralidade de aberturas (204); eo substrato flexível (106) compreender umapluralidade de traços de sinal eletricamente condutivos,cada traço de sinal (312) comunicando eletricamente um dapluralidade de pinos (202) a um ou outro do segundo ou doterceiro terminal de interconexão (306).

5. Montagem de articulação tipo Cardan, de acordocom a reivindicação 1, caracterizada por:o mecanismo de articulação tipo Cardan (104)compreender uma montagem de interface usuário adaptada paraser acoplada a uma interface usuário (102); eo conector elétrico (120) estar acoplado àmontagem da interface usuário.

6. Montagem de articulação tipo Cardan, de acordocom a reivindicação 1, caracterizada por o mecanismo dearticulação tipo Cardan (104) compreender:um cubo cilíndrico (402) configurado para girarem torno do primeiro eixo rotacional (111);um cubo de avanço (404) disposto pelo menosparcialmente dentro do cubo cilíndrico (402) e configuradopara girar relativamente ao cubo cilíndrico (402) em tornodo segundo eixo rotacional (113);um cubo principal (406) disposto pelo menosparcialmente dentro, e acoplado ao, cubo de avanço (404); eum eixo de avanço principal (110) acoplado a, ese estendendo através do, cubo principal (406) ao longo daextensão do segundo eixo rotacional (113);um primeiro eixo cilíndrico principal (108)acoplado ao cubo cilíndrico (402) e se estendendo a partirdele ao longo da extensão do primeiro eixo rotacional(111); eum segundo eixo cilíndrico principal (108)acoplado ao cubo cilíndrico (402) e se estendendo a partirdele ao longo da extensão do primeiro eixo rotacional(111).

7. Montagem de articulação tipo Cardan, de acordocom a reivindicação 6, caracterizada por o substratoflexível (106) estar adicionalmente acoplado ao eixo deavanço (110) e a um dos eixos cilíndricos principais (108).

8. Montagem de articulação tipo Cardan, de acordocom a reivindicação 7, caracterizada por o substratoflexível (106) compreender:um primeiro terminal de interconexão (302), umsegundo terminal de interconexão (304), e um terceiroterminal de interconexão (306), o primeiro terminal deinterconexão (302) acoplado ao conector elétrico (120), ossegundo e terceiro terminais de interconexão (304, 306)adaptados para serem acoplados ao circuito externo;um primeiro braço (308) se estendendo entre osprimeiro e segundo terminais de interconexão (304, 306), oprimeiro braço (308) acoplado ao eixo de avanço (110)intermediário aos primeiro e segundo terminais deinterconexão (304, 306); eum segundo braço (310) se estendendo entre osprimeiro e segundo terminais de interconexão (304, 306), osegundo braço (310) acoplado ao eixo cilíndrico (108)intermediário aos primeiros e terceiro terminais deinterconexão (304, 308).

9. Montagem de articulação tipo Cardan, de acordocom a reivindicação 8, caracterizada por:o conector elétrico (120) compreender umapluralidade de pinos (202) dispostos numa configuração;o primeiro terminal de interconexão (302)compreender uma pluralidade de aberturas (204) dispostas naconfiguração da pluralidade de pinos (202);cada um da pluralidade de pinos (202) se estenderatravés de uma da pluralidade de aberturas (204); eo substrato flexível (106) compreender umapluralidade de traços de sinal eletricamente condutivos,cada traço de sinal (312) comunicando eletricamente um dapluralidade de pinos (202) a um ou outro do segundo ou doterceiro terminal de interconexão (306).

10. Montagem de articulação tipo cardan, de acordocom a reivindicação 6, caracterizada por:o mecanismo de articulação tipo Cardan (104)compreender uma montagem de interface usuário adaptada paraser acoplada a uma interface usuário (102); eo conector elétrico (120) estar acoplado àmontagem da interface usuário.