ES2246400T3 - Dispositivo de accionamiento provisto de un cable flexible que comprende un elemento con memoria de forma. - Google Patents
Dispositivo de accionamiento provisto de un cable flexible que comprende un elemento con memoria de forma.Info
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Abstract
Dispositivo de accionamiento que comprende: - un cable flexible (2), que presenta un extremo (2b) conectado a un elemento controlado; y - una envoltura flexible (3), dentro de la cual está montado el cable flexible (2); en el que por lo menos una parte del cable flexible (2) está realizada en un material con memoria de forma, que es capaz de experimentar una variación en la forma por calentamiento, para así controlar el elemento controlado; caracterizado porque dicha envoltura (3) está montada con respecto a una estructura de soporte fija (103) de tal manera que es libre de desplazarse longitudinalmente solamente en la dirección de funcionamiento del elemento controlado; y porque dicha envoltura (3) está acoplada al elemento controlado, de tal manera que es capaz de transmitir a este último un desplazamiento en dicha dirección de funcionamiento y, por el contrario, de desacoplarse del elemento controlado cuando se produce un desplazamiento en dirección opuesta a la dirección de funcionamiento; de tal manera que dicho accionador puede utilizarse tanto por medio de un accionamiento manual, utilizando la envoltura como elemento de transmisión mecánica, así como por explotación de la variación de forma del cable con memoria de forma, que puede obtenerse por calentamiento del mismo.
Description
Dispositivo de accionamiento provisto de un cable
flexible que comprende un elemento con memoria de forma.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de accionamiento que comprende un cable flexible, que presenta un
extremo conectado a un elemento de control, y una envoltura
flexible, en la que está montado el cable flexible, en el que por lo
menos una parte del cable flexible está realizada en un material
con memoria de forma, que puede sufrir una variación en la forma al
ser calentado, con objeto de controlar un elemento controlado.
Los dispositivos de accionamiento de cable
flexible encuentran su aplicación en una nutrida gama de campos y
en general siempre que sea necesario disponer de una transmisión
mecánica simple y económica que posibilite el control remoto del
movimiento de un elemento. Los dispositivos de accionamiento de
cable flexible son utilizados, por ejemplo, para posibilitar el
accionamiento controlado manualmente en los vehículos automóviles,
por ejemplo para liberar, desde el interior del vehículo, la
cerradura del portón posterior o del maletero, o para el
accionamiento de las partes móviles o de los mecanismos de
regulación de los asientos del coche, o también para el
accionamiento de los elementos móviles del motor o de las
instalaciones incorporadas en el vehículo.
Un dispositivo de accionamiento de cable flexible
de las características a las que se hace referencia en el preámbulo
de la reivindicación 1 y al comienzo de la presente descripción, se
conoce por el documento DE-C-199 16
244. Este dispositivo conocido está diseñado siempre para ser
controlado manualmente. Sin embargo, su funcionamiento produce la
activación del elemento con memoria de forma, con la consecuencia de
que el elemento controlado experimenta un desplazamiento adicional
con respecto al desplazamiento causado por el simple accionamiento
manual.
En vez de ello, el objetivo de la presente
invención es proporcionar un dispositivo de accionamiento del tipo
referido al comienzo de la presente descripción, que podrá
utilizarse selectivamente como una transmisión mecánica controlada
manualmente, o también por accionamiento eléctrico.
Para conseguir el objetivo indicado, el objeto de
la invención es un dispositivo de accionamiento que comprende:
- -
- un cable flexible, uno de cuyos extremos está conectado a un elemento controlado; y
- -
- una envoltura flexible dentro de la cual se encuentra montado el cable flexible;
en el que por lo menos una parte del cable
flexible está realizado en un material con memoria de forma, que es
capaz de experimentar una variación en la forma cuando se calienta,
para así controlar el elemento accionado;
caracterizado porque dicha envoltura está montada
con respecto a una estructura de soporte fija, de tal manera que es
libre de desplazarse longitudinalmente solamente en la dirección
que corresponda al funcionamiento del elemento controlado; y
porque dicha envoltura está acoplada al elemento
controlado, de tal manera que es capaz de transmitir a este último
un desplazamiento en la dirección de funcionamiento mencionada y de
manera que, por el contrario, se desacopla del elemento controlado
cuando se produce un desplazamiento en la dirección opuesta, y de
forma que dicho dispositivo de accionamiento puede utilizarse tanto
manualmente, como elemento de transmisión mecánica, utilizando la
envoltura como elemento de transmisión, o también por explotación
de la variación de forma del cable, con memoria de forma, inducida
por el hecho de ser calenta-
do.
do.
Debe destacarse, en primer lugar, que la
invención es de aplicación general y por tanto puede utilizarse
también en campos distintos al del automóvil, y, en particular, en
cualquier campo en el que sea útil aplicar un dispositivo de
accionamiento que pueda funcionar tanto manual como
eléctricamente.
Los elementos de accionamiento con memoria de
forma son conocidos desde hace algún tiempo y utilizados en una
amplia gama de campos en los que es necesario disponer de medios de
actuación de estructura simple y de bajo coste. Utilizan aleaciones
metálicas con memoria de forma que pueden sufrir una deformación
después de superar una determinada temperatura de transformación. En
general, el calentamiento puede obtenerse en tanto que el elemento
de accionamiento sea capaz de detectar directamente una temperatura
ambiente variable, o también por el suministro de una corriente
eléctrica a través del elemento de accionamiento de manera que sufra
un calentamiento por efecto Joule. En este caso, los medios de
alimentación eléctricos pueden estar también asociados a medios de
control electrónicos diseñados para el control del suministro de
corriente sobre la base de una señal detectada por un sensor de
temperatura, un sensor de posición o un sensor de desplazamiento, o
bien por un potenciómetro.
En la forma de realización preferida de la
presente invención, existen unos medios de suministro eléctrico de
tal manera que el cable flexible pueda ser atravesado por una
corriente eléctrica a fin de que se caliente por efecto Joule por
encima de la temperatura de transformación.
Cuando se utiliza el dispositivo como simple
elemento de transmisión mecánica, es suficiente ejercer un esfuerzo
de tracción sobre un extremo de la envoltura para que dicho
esfuerzo se transmita por esta última al elemento controlado. En el
modo de funcionamiento alternativo, no se ejerce un esfuerzo de
tracción sobre el dispositivo, y basta con posibilitar la
alimentación de una corriente eléctrica a través del cable
flexible, a fin de producir su contracción por efecto de la memoria
de forma.
En una amplia gama de aplicaciones, se encuentran
medios elásticos asociados al elemento controlado, que hacen
retornar al mismo a su posición de reposo. En muchos casos, tales
medios elásticos asociados al elemento controlado pueden ser
suficientes para asegurar que el dispositivo de accionamiento según
la presente invención volverá a sus condiciones iniciales cuando el
cable flexible con memoria de forma se enfríe para que vuelva a sus
condiciones de mayor longitud. En otras aplicaciones, puede ser
ventajoso, en cambio, incorporar, en la mencionada envoltura, unos
medios elásticos, destinados a favorecer el retorno del elemento
con memoria de forma a sus condiciones iniciales.
Es evidente que la invención proporciona un
dispositivo de accionamiento que es extremadamente simple y de bajo
coste y que posibilita el funcionamiento de un elemento controlado
tanto de la forma tradicional, ejerciendo una fuerza de tracción
sobre la transmisión flexible, como eléctricamente, produciendo una
contracción del cable con memoria de forma.
Otras características y ventajas de la presente
invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente
descripción, haciendo referencia a los dibujos adjuntos,
proporcionados exclusivamente a título de ejemplo no limitativo y en
los cuales:
- la Figura 1 es una vista en perspectiva de una
forma de realización preferida de un dispositivo de accionamiento
según la invención;
- la Figura 2 es una vista parcial en sección
transversal del dispositivo de accionamiento de la Figura 1;
- las Figuras 3 y 4 son vistas en perspectiva de
un detalle del dispositivo de accionamiento de las Figuras 1 y 2 en
dos condiciones de funcionamiento diferentes; y
- la Figura 5 ilustra otra forma de realización
utilizada para el control de la cerradura del portón trasero de un
automóvil.
Haciendo referencia a los dibujos, la referencia
numérica 1 designa, en su conjunto, un dispositivo de accionamiento
que comprende un cable flexible 2 que se extiende dentro de una
envoltura flexible 3. Como se ha dicho anteriormente, el cable
flexible 2 está realizado por completo, o por lo menos en alguna de
sus partes, en una aleación metálica con memoria de forma que
presenta una temperatura de transición por encima de la cual el
cable flexible 2 sufre una contracción. La envoltura 3 puede estar
realizada en cualquier material conocido de los adoptados
normalmente para estas finalidades.
Haciendo referencia en particular a la Figura 2,
el dispositivo 1 presenta dos cuerpos de extremo 4, 5, dotados
respectivamente de vástagos 6, 7, para su conexión respectiva con
un elemento de control de cualquier tipo (por ejemplo, una palanca
de control accionada manualmente, o bien un asidero de control, o
un elemento de accionamiento motorizado) ya sea directamente o por
interposición de otra transmisión mecánica. Análogamente, el
segundo cuerpo de extremo 5 está dispuesto para ser conectado por
medio del vástago 7 a cualquier elemento controlado, bien sea
directamente o con la interposición de otra transmisión mecánica.
La Figura 1 ilustra, a título exclusivamente de ejemplo, un
elemento controlado constituido por una palanca 8 montada de forma
oscilante sobre un eje 9 y sometida a la acción de un muelle
antagonista 10.
Haciendo referencia a la Figura 2, el cable
flexible 2 presenta un primer extremo 2a fijo de manera estable al
primer cuerpo de extremo 4, y un segundo extremo 2b fijo de manera
estable al segundo cuerpo de extremo 5, que presenta la forma de un
casquillo. La envoltura 3 presenta un primer extremo 3a, que está
anclado fijamente tanto al extremo 2a del cable flexible 2 como al
primer cuerpo de extremo 4, y un segundo extremo 3b, que está
montado de tal manera que puede deslizarse dentro de un orificio
extremo 12 del casquillo 5 y que está provisto de un anillo de tope
11 conectado rígidamente a la envoltura 3 y destinado a cooperar
con una superficie de contraste interna 5a del casquillo 5. En el
ejemplo ilustrado, dentro del casquillo 5 se encuentra montado un
muelle helicoidal 13, entre el extremo 2b del cable flexible y el
anillo de tope 11 asociado a la envoltura 3, que tiende a mantener
el casquillo 5 y el extremo 3b de la envoltura en la posición
relativa ilustrada en la Figura 2. Esta posición corresponde también
a las condiciones ilustradas en la Figura 3.
Como se ha dicho anteriormente, cuando el
objetivo es utilizar el dispositivo 1 como simple transmisión
mecánica flexible, basta con aplicar un esfuerzo de tracción sobre
el vástago 6 para que este esfuerzo se transmita, a través del
primer cuerpo de extremo 4, la envoltura 3 (que funciona como
elemento de transmisión), el anillo de tope 11, la superficie de
apoyo 5a y el casquillo 5, hasta el vástago 7 conectado al elemento
controlado 8. Cuando cesa el esfuerzo de tracción, el muelle 10
tiende a llevar el elemento controlado 8 de nuevo a su posición de
reposo.
Alternativamente, es posible ejercer una acción
sobre el elemento controlado 8 sin la aplicación de un esfuerzo de
tracción sobre el dispositivo 1. En este caso, se suministra
simplemente una corriente eléctrica a través del cable flexible 2, a
fin de producir su calentamiento, por efecto Joule, por encima de
su temperatura de transformación, con la consecuencia de que el
cable flexible 2 se contrae, y sus dos extremos 2a, 2b se aproximan
entre sí. En consecuencia, el casquillo 5 anclado al extremo 2b del
cable flexible se desliza sobre la envoltura 3, y el anillo de tope
11 se desplaza axialmente separándose de la superficie de apoyo 5a
del casquillo, comprimiendo el muelle 13 (véase Figura 4). En
consecuencia, el vástago extremo 7 se aproxima al vástago 6,
produciendo el desplazamiento del elemento controlado 8. En el
momento en que la corriente eléctrica deja de circular por el cable
flexible 2, el muelle 10 hace retornar al elemento controlado 8 a
su posición de reposo, mientras que el muelle 13 asegura el retorno
del casquillo 5 a sus condiciones iniciales.
Los medios de alimentación de energía eléctrica
pueden estar conectados a dos terminales situados cada uno en un
extremo del cable flexible 2. Los dos terminales de alimentación
pueden situarse próximos entre sí y adyacentes a uno de los
extremos del cable flexible, estando el otro extremo conectado
eléctricamente a uno de los terminales a través de un paso
eléctrico formado en la superficie interior de la envoltura 3.
La Figura 5 ilustra un ejemplo de aplicación de
un dispositivo de accionamiento según la invención al control de la
cerradura del portón posterior de un automóvil. Existen normas que
obligan a los fabricantes a proporcionar la posibilidad de
accionamiento manual de la cerradura desde el interior del
vehículo, haciendo posible la apertura de la cerradura por una
persona que pueda haber quedado accidentalmente cerrada dentro de
vehículo. En el ejemplo ilustrado, en donde las partes que
corresponden a las de las figuras anteriores se designan utilizando
las mismas referencias numéricas, el dispositivo de accionamiento
puede accionarse manualmente por medio de un anillo 100, que está
conectado a través del cable 101, a la envoltura 3 del dispositivo
de accionamiento según la invención. Fijo a la envoltura 3 se
encuentra un casquillo 102 destinado a descansar sobre un apoyo
fijo 103 que forma parte de la estructura 104 del dispositivo de
bloqueo de la cerradura del portón. La acción de cooperación de
casquillo 102 fijo a la envoltura 3 y el apoyo 103 es equivalente a
la que se obtiene en el caso de la Figura 2 por el contacto del
elemento 2a fijo a la envoltura 3 contra la correspondiente
superficie de tope dispuesta en el cuerpo de extremo 4. Gracias a
la disposición de dichas piezas, se impide cualquier desplazamiento
de la envoltura en dirección opuesta a la del funcionamiento del
elemento de accionamiento. Por lo demás, la estructura del
dispositivo es la misma, con el cable con memoria de forma 2 fijo,
por un extremo, al casquillo 5, que está conectado, a su vez, a
través de una ranura 105 dispuesta en el cuerpo de la cerradura, al
elemento controlado de la misma. Cuando el dispositivo de
accionamiento es accionado manualmente actuando sobre el anillo
100, la fuerza de tracción mecánica se transmite través de la
envoltura 3, que se desplaza hacia la derecha (como se ha
representado en la Figura 5), produciendo un desplazamiento del
casquillo 102 que se separa del apoyo fijo 103. El desplazamiento
de la envoltura 3 produce un desplazamiento correspondiente del
casquillo 5 por apoyo del elemento 11 contra la superficie de tope
5a del casquillo. Por su parte, en el caso del funcionamiento
eléctrico, la envoltura 3 permanece estacionaria, puesto que no
puede desplazarse hacia la izquierda debido al acoplamiento del
casquillo 102 contra el apoyo fijo 103, mientras que el cable con
memoria de forma se contrae, dando lugar al deslizamiento de
casquillo 5 sobre la envoltura 3 y también al accionamiento del
elemento controlado.
La ventaja de utilizar la envoltura del
dispositivo de accionamiento según la invención como elemento de
transmisión mecánica en el caso de accionamiento manual reside
también en el hecho de que, de esta forma, es posible siempre
garantizar el funcionamiento del dispositivo aún en el caso de un
fallo accidental del cable flexible de memoria de forma.
En los sistemas de accionamiento de las
cerraduras de las puertas de vehículos automóviles con
reconocimiento automático del propietario a través de tarjeta de
identificación, detección de las huellas dactilares o dispositivos
similares, es posible proporcionar un cable con memoria de forma
con precalentamiento hasta una temperatura justo por debajo del
comienzo de la transformación durante la fase del reconocimiento
del propietario, de tal manera que se requiere un tiempo mínimo para
la actuación una vez que ha llegado la señal de confirmación de
apertura de la cerradura del automóvil.
Preferentemente, se considera una señal de
realimentación según la temperatura detectada por un sensor situado
en el interior del vehículo y/o un sensor que forma parte de la
unidad de control electrónico del automóvil y/o por sensor integrado
en la envoltura, a fin de controlar la potencia para mantener el
tiempo de accionamiento constante con variación de la temperatura
ambiente y/o para el control de la etapa de precalentamiento y/o
para la conservación del cable de memoria de forma.
Es posible obtener una realimentación sobre la
resistencia eléctrica del cable con memoria de forma, a fin de
conducirlo de manera óptima y/o precalentarlo y/o ahorrar energía
durante el accionamiento y/o conservar el cable por el envío y la
detección subsiguiente de una señal eléctrica de baja potencia a una
cierta frecuencia conocida y/o una señal modulada superpuesta sobre
la señal real de accionamiento del cable.
La envoltura y/o la capa protectora dispuesta
sobre la misma puede formarse de material activo (por ejemplo un
polímero piezoeléctrico o piroeléctrico), a fin de controlar la
temperatura, el accionamiento, y la carga sobre el elemento con
memoria de forma.
El calentamiento del cable también puede
conseguirse por inducción. La envoltura y/o la capa protectora
dispuesta sobre el mismo pueden ser también calefactores externos
dispuestos para actuar sobre el cable con memoria de forma situado
en el interior. El muelle posible previsto para facilitar el
retorno del cable con memoria de forma a su posición de reposo
también puede utilizarse como un contacto eléctrico para
suministrar la corriente eléctrica al cable. Preferentemente,
además, puede disponerse un control sobre el accionamiento
eléctrico, para reducir el efecto de la inercia térmica durante la
actuación a través de la energía eléctrica suministrada con lógicas
preestablecidas experimentalmente o con realimentaciones sobre el
estado del elemento con memoria de forma.
Finalmente, puede proporcionarse una
autodiagnosis del cable con memoria de forma por la medición de la
continuidad eléctrica y/o la resistencia. Puede proporcionarse, por
ejemplo, una luz de alarma que se encienda en el caso de fallo del
cable con memoria de forma.
Por supuesto, sin perjuicio de los principios
básicos de la invención, los detalles constructivos y las formas de
realización pueden variar ampliamente con respecto a lo que se ha
descrito e ilustrado en el presente documento exclusivamente a
título de ejemplo, sin apartarse del alcance de la presente
invención tal como se define en las reivindicaciones 1 a 5.
Claims (5)
1. Dispositivo de accionamiento que
comprende:
- -
- un cable flexible (2), que presenta un extremo (2b) conectado a un elemento controlado; y
- -
- una envoltura flexible (3), dentro de la cual está montado el cable flexible (2);
en el que por lo menos una parte del cable
flexible (2) está realizada en un material con memoria de forma,
que es capaz de experimentar una variación en la forma por
calentamiento, para así controlar el elemento controlado;
caracterizado porque dicha envoltura (3)
está montada con respecto a una estructura de soporte fija (103) de
tal manera que es libre de desplazarse longitudinalmente solamente
en la dirección de funcionamiento del elemento controlado; y
porque dicha envoltura (3) está acoplada al
elemento controlado, de tal manera que es capaz de transmitir a
este último un desplazamiento en dicha dirección de funcionamiento
y, por el contrario, de desacoplarse del elemento controlado cuando
se produce un desplazamiento en dirección opuesta a la dirección de
funcionamiento;
de tal manera que dicho accionador puede
utilizarse tanto por medio de un accionamiento manual, utilizando la
envoltura como elemento de transmisión mecánica, así como por
explotación de la variación de forma del cable con memoria de
forma, que puede obtenerse por calentamiento del mismo.
2. Dispositivo de accionamiento según la
reivindicación 1, caracterizado porque la activación del
cable con memoria de forma se obtiene produciendo su calentamiento
por efecto Joule mediante el suministro de una corriente
eléctrica.
3. Dispositivo de accionamiento según la
reivindicación 2, caracterizado porque dichos medios de
suministro de energía eléctrica se controlan según una lógica de
bucle cerrado sobre la base de una señal emitida por medios de
detección de temperatura, de detección de posición, o de detección
de la corriente, o según la variación de resistencia del cable
(2).
4. Dispositivo de accionamiento según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende además
medios elásticos, que retrotraen el cable flexible con memoria de
forma (2) a sus condiciones de reposo.
5. Dispositivo de accionamiento según la
reivindicación 1, caracterizado porque comprende una
envoltura auxiliar exterior fija que actúa como guía para el
movimiento de dicha envoltura.
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