ES2249717T3 - Conmutador de varias vias. - Google Patents
Conmutador de varias vias.Info
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- H01H2025/043—Operating part movable angularly in more than one plane, e.g. joystick having a generally flat operating member depressible at different locations to operate different controls the operating member being rotatable around wobbling axis for additional switching functions
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Abstract
Dispositivo de conmutación de múltiples vías con un elemento de mando (1) alojado de forma móvil mediante una suspensión (11) configurada de forma articulada, comprendiendo la suspensión (11) dos balancines (V1, V2) de cuatro articulaciones dispuestos en ángulo recto entre sí y unidos entre sí a través de una pieza intermedia (15), estando el balancín (V1) de cuatro articulaciones articulado de manera fija con sus dos articulaciones libres respecto a la pieza intermedia (15), y el otro balancín (V2) de cuatro articulaciones llevando, con sus articulaciones libres, el elemento de mando o un soporte (5) para el elemento de mando, caracterizado porque los planos de ejes de articulación, en los que la pieza intermedia (15) está integrada de forma articulada en los dos balancines (V1, V2) de cuatro articulaciones, están dispuestos en diferentes planos, de manera que la distancia del plano del eje de articulación básico, en el que están unidos de forma articulada fijamente los balancines (13, 14)que llevan la pieza intermedia (15), y el plano de eje en el que la pieza articulada (15) está unida de forma articulada con estos dos balancines (13, 14), sea mayor que la distancia entre el plano del eje de articulación básico y aquel plano de ejes articulados en el que la pieza intermedia (15) está unida de forma articulada con los dos balancines (16, 17) del balancín de cuatro articulaciones (V2) que incorporan el elemento de mando o el soporte (5) para el elemento de mando.
Description
Conmutador de varias vías.
La invención se refiere a un dispositivo de
conmutación de múltiples vías con un elemento de mando alojado de
forma móvil mediante una suspensión configurada de forma articulada,
comprendiendo la suspensión dos balancines de cuatro articulaciones
dispuestos en ángulo recto entre sí y unidos entre sí a través de
una pieza intermedia, estando un balancín de cuatro articulaciones
articulado de manera fija con sus dos articulaciones libres respecto
a la pieza intermedia, y llevando el otro balancín de cuatro
articulaciones con sus articulaciones libres el elemento de mando o
un soporte para el elemento de mando.
Los dispositivos de conmutación de múltiples vías
comprenden un elemento de mando alojado de forma móvil en varias
direcciones sobre una superficie. Dichos dispositivos de conmutación
de múltiples vías se emplean en muchos casos como dispositivos de
entrada de datos, pudiendo efectuarse, a través del dispositivo de
conmutación de múltiples vías, una entrada de datos a un dispositivo
de procesamiento de datos. En tal caso, el elemento de mando puede
servir para la navegación dentro de un menú, pudiendo seleccionarse
diversas opciones de menú, en función del sentido de movimiento del
dispositivo de conmutación. Según otra forma de realización, este
tipo de dispositivos de conmutación de múltiples vías se usan
también como joystick. Al movimiento del balancín de mando está
acoplada cinemáticamente una parte de un dispositivo de conmutación
eléctrico, por ejemplo, una palanca de conmutación, a través de la
cual, en las posiciones de conmutación predefinidas, en particular
en las posiciones finales, se cierra un contacto de conmutación para
ejecutar la acción asignada a dicha posición del balancín de mando,
dado el caso, en función del menú seleccionado actualmente.
Por el documento DE19636183C2 se conoce un
conmutador de cuatro vías con un elemento de mando desplazable
alrededor de dos ejes perpendiculares entre sí. El elemento de mando
está alojado de forma móvil a través de una suspensión configurada
de forma articulada. La suspensión del elemento de mando queda
formada por dos balancines de cuatro articulaciones dispuestos uno
encima de otro. Un primer balancín de cuatro articulaciones queda
formado por dos balancines articulados a un soporte fijo, cuyos
extremos libres están unidos de forma articulada con una pieza
intermedia. Los elementos que forman parte de la estructura de dicho
balancín de cuatro articulaciones son, por tanto, el soporte fijo,
los dos balancines unidos de forma articulada con éste y la pieza
intermedia. La unión articulada de los distintos balancines se
realiza por medio de ejes de articulación dispuestos paralelamente
respecto al soporte. La segunda cadena de cuatro articulaciones usa
como base la pieza intermedia; los dos balancines de esta cadena
superior de cuatro articulaciones asimismo están articulados a la
pieza intermedia a través de ejes de articulación. Otro componente
de este balancín de cuatro articulaciones es un soporte para el
elemento de mando, unido de forma articulada con los extremos libres
de los balancines mencionados en último lugar. A través del balancín
de cuatro articulaciones articulado al soporte, la pieza intermedia
se puede mover de un lado a otro en un primer sentido de movimiento.
Mediante la disposición rectangular del otro balancín de cuatro
articulaciones respecto al primer balancín de cuatro articulaciones
y mediante su apoyo sobre la pieza intermedia, al accionar
exclusivamente el balancín de cuatro articulaciones que se apoya en
la pieza intermedia es posible el movimiento del soporte del
elemento de mando en un sentido perpendicular respecto al sentido de
movimiento de la pieza intermedia. Accionando los balancines de
cuatro articulaciones simultáneamente, el elemento de mando se puede
mover casi de cualquier manera a través del soporte de elemento de
mando dentro de un campo de conmutación.
Con el dispositivo de conmutación de múltiples
vías descrito en este documento se pretende conseguir que el
elemento de mando se mueva sobre una superficie curvada de tal forma
que un usuario, al accionar el elemento de mando, tenga la impresión
de ejercer un movimiento rotatorio. Por esta razón, la distancia de
los ejes de articulación de la base de los dos balancines de cuatro
articulaciones - unión articulada con el soporte o la pieza
intermedia - es mayor o menor, según la realización deseada del
movimiento rotatorio, que la distancia de los ejes de articulación
de la unión articulada de los balancines con el otro balancín
correspondiente - pieza intermedia o soporte de balancín de mando.
En ese documento, sin embargo, no se describe cómo habría que
suspender un elemento de mando para que el usuario tuviera la
impresión de que está moviendo el elemento de mando en un plano.
El dispositivo de conmutación de múltiples vías
conocido permite una suspensión articulada del elemento de mando
para que éste se pueda mover dentro de un campo de accionamiento,
pero la realización descrita en dicho documento requiere una
considerable profundidad de montaje. Se debe tener en cuenta que por
la longitud de los balancines unidos de forma articulada con el
soporte y el soporte del elemento de mando queda definido el grado
de movimiento posible y, por lo tanto, el tamaño del campo de mando.
La consecuencia de ello es que al realizar un dispositivo de
conmutación de múltiples vías, cuyo elemento de mando debe recorrer
un determinado grado de movimiento, habría que emplear unos
balancines suficientemente largos. Sin embargo, en numerosos casos
de aplicación no está disponible el espacio de montaje relativo a su
profundidad, necesario para realizar un dispositivo de conmutación
de múltiples vías de este tipo.
Por lo tanto, partiendo del estado de la técnica
descrito, la invención tiene el objetivo de perfeccionar un
dispositivo de conmutación de múltiples vías genérico, mencionado al
principio, de tal forma que se reduzca la profundidad de montaje
necesaria, sin pérdida de movilidad del elemento de mando.
Según la invención, este objetivo se consigue de
tal forma que los planos de ejes de articulación, en los que la
pieza intermedia está integrada de forma articulada en los dos
balancines de cuatro articulaciones, estén dispuestos en diferentes
planos, de manera que la distancia del plano del eje de articulación
básico, en el que están unidos de forma articulada fijamente los
balancines que llevan la pieza intermedia, de aquél del plano de eje
en el que la pieza articulada está unida de forma articulada con
estos dos balancines, sea mayor que la distancia entre el plano del
eje de articulación básico y aquel plano de ejes articulados en el
que la pieza intermedia está unida de forma articulada con los dos
balancines del balancín de cuatro articulaciones que incorporan el
elemento de mando o el soporte para el elemento de mando.
En el dispositivo de conmutación de múltiples
vías reivindicado, los ejes de la unión articulada de la pieza
intermedia conectada en ambas cadenas de cuatro articulaciones, en
los balancines de los dos balancines de cuatro articulaciones, se
encuentran en diferentes planos, estando situado el plano de eje de
la unión articulada de la pieza intermedia con el balancín de cuatro
articulaciones, articulado de manera fija, por encima del plano de
eje con el que la pieza intermedia está articulada con el balancín
de cuatro articulaciones que lleva el elemento de mando o un soporte
de elemento de mando. Por lo tanto, los dos balancines de cuatro
articulaciones están entrelazados unos dentro de otros. Mientras que
en el estado de la técnica conocido, según el documento
DE19636183C2, la altura de construcción resultó de la adición de la
altura de los balancines de cuatro articulaciones, en el dispositivo
de conmutación de múltiples vías propuesto es posible reducir la
altura de construcción tanto que ésta quede determinada por la
altura de la cadena de cuatro articulaciones articulada de manera
fija. Por lo tanto, se puede realizar una reducción del 50% de la
profundidad de montaje necesaria.
En caso de estar previsto un movimiento del
elemento de mando sin movimiento de giro del mismo respecto a su eje
longitudinal, los elementos que forman parte de la estructura de
cada balancín de cuatro articulaciones están dispuestos a modo de un
paralelogramo.
Gracias a la profundidad de montaje reducida en
comparación con el estado de la técnica conocido, un dispositivo de
conmutación de múltiples vías de este tipo se puede emplear también
como accionador rotatorio en un automóvil. Un accionador rotatorio
de este tipo presenta un elemento de mando rotatorio que, además de
su rotabilidad, se puede mover en el plano proporcionado por la
suspensión.
A continuación, la invención se describe con la
ayuda de un ejemplo de realización haciendo referencia a las figuras
adjuntas. Muestran:
la figura 1 una representación tridimensional a
modo de una vista despiezada de un accionador para la entrada manual
de datos,
la figura 2 una representación tridimensional a
modo de una vista despiezada del accionador rotatorio de la figura
1, visto desde abajo,
la figura 3 una vista tridimensional de la
suspensión del accionador rotatorio,
la figura 4 un corte longitudinal a través del
accionador rotatorio de la figura 1, a lo largo de la línea
A-B en un ensamblaje y
la figura 5 un corte longitudinal a través del
accionador rotatorio de la figura 1, a lo largo de la línea
C-D, en un ensamblaje.
Un accionador rotatorio designado en su conjunto
por la referencia 1, que sirve de elemento de mando, comprende un
elemento de mando 2 montado de forma rotatoria, que está alojado
sobre el árbol de accionamiento 3 de un electromotor 4. La unión
entre el elemento de mando 2 y el árbol de accionamiento 3 es
resistente a la torsión. El electromotor 4 sirve para generar un
acuse háptico en caso de una rotación del elemento de mando 2. El
electromotor 4 está sujeto en una jaula 5. La jaula 5 lleva además
un dispositivo de detección de movimiento rotatorio 6 compuesto por
un disco codificador 7 y una disposición de barrera luminosa 8. El
dispositivo de detección de movimiento rotatorio 6, por tanto, está
diseñado para trabajar de forma optoelectrónica. El disco
codificador 7 está dispuesto como transductor de ángulos, de forma
resistente a la torsión, sobre un árbol de salida 9. También está
unido de forma resistente a la torsión con el árbol de salida 9 un
piñón 10 que sirve de rueda de salida, que engrana en un dentado
interior dispuesto en el lado interior del elemento de mando 2. De
esta manera, un movimiento rotatorio del elemento de mando 2 es
transmitido, a través del piñón 10 que está en engrane con el
dentado interior, y del árbol de salida 9, al disco codificador 7.
La disposición de barrera luminosa 8 está sujeta en la jaula 5, de
manera fija respecto al disco codificador 7.
La jaula 5 que lleva el elemento de mando 2, el
electromotor 4, el piñón 10, el árbol de salida 9 y el dispositivo
de registro de movimiento rotatorio 6 está alojada de forma
deslizable sobre una superficie, por medio de una suspensión
designada en su conjunto por la referencia 11. La suspensión 11 se
compone de dos balancines V_{1}, V_{2} de cuatro articulaciones
que en su disposición del accionador rotatorio 1 ensamblado están
representados en la figura 3. El balancín V_{1} de cuatro
articulaciones está articulado de manera fija, en el ejemplo de
realización representado en concreto dentro de un casquillo de
carcasa 12 superior. Al casquillo de carcasa 12 están articulados
los dos balancines 13, 14 del balancín V_{1} de cuatro
articulaciones que con sus extremos libres respecto a la
articulación fija en el casquillo de carcasa 12 están unidos de
forma articulada con una pieza intermedia 15. La pieza intermedia 15
sirve de base para el otro balancín V_{2} de cuatro
articulaciones. Los dos balancines 16, 17 del balancín V_{2} de
cuatro articulaciones están articulados a la pieza intermedia 15 en
ángulo recto respecto a los balancines 13, 14. Con los extremos
libres en la figura 1, los balancines 16, 17 están unidos de forma
articulada con la jaula 5, engranando los ejes de enchufe 18 del
balancín 16 en dos prolongaciones 19 de la jaula 5. El balancín 17
está articulado, de manera correspondiente, a la jaula 5.
Por debajo de la jaula 5 y de la suspensión 11 se
encuentra, insertada en un casquillo de carcasa 20 inferior, una
platina P con los componentes eléctricos/electrónicos necesarios
para el funcionamiento de accionador rotatorio 1.
En la representación de la figura 2 se puede ver
el dentado interior 21 dispuesto en el lado interior del elemento de
mando 2, en el que engrana el piñón 10. El balancín 14 está alojado,
para su articulación fija al casquillo de carcasa 12, con ejes de
enchufe 22 en correspondientes prolongaciones de alojamiento 23,
realizadas en el lado interior del casquillo de carcasa 12. El
balancín 13 va articulado, de manera correspondiente, al casquillo
de carcasa 12.
En la figura 3, la suspensión 11 está
representada sin su unión al casquillo de carcasa 12 y la jaula 5.
Para mayor claridad, se vuelve a señalar que los dos balancines 13,
14 del balancín V_{1} de cuatro articulaciones están articulados
de manera fija con sus extremos libres representados en la figura 3.
Los extremos libres de los balancines 16, 17 del balancín V_{2} de
cuatro articulaciones, representados en la figura 3, en cambio,
están articulados a la jaula 5. La pieza intermedia 15 está
configurada como cuerpo anular, de forma que la jaula 5 pueda
engranar en la cavidad interior 24 de la pieza intermedia 15. La
pieza intermedia 15 lleva prolongaciones de articulación 25 que
sobresalen del plano representado hacia arriba, lo cual está
representado en la prolongación de articulación para la unión del
balancín 14, así como prolongaciones de articulación 26 que
sobresalen hacia abajo, a las que van articulados los balancines 16,
17, lo cual está representado en la prolongación de articulación
prevista para la articulación del balancín 17. Los ejes de
articulaciones de los balancines 13, 14, 16, 17 están dispuestos en
dos planos. En el plano superior se encuentran los ejes de
articulación con los que los balancines 13, 14 van articulados a la
pieza intermedia 15, así como los ejes de articulación para la unión
articulada de los balancines 16, 17 con la jaula 5. En un plano
inferior se encuentran los demás ejes de articulación, en concreto,
aquéllos con los que los balancines 13, 14 van articulados de manera
fija al casquillo de carcasa 12, así como los ejes de articulación
con los que los balancines 16, 17 van articulados a la pieza
intermedia 15. El plano de la articulación fija de los ejes de
articulación de los balancines 13, 14 al casquillo de carcasa 12 se
denomina también plano de eje de articulación básico. Mediante este
entrelazamiento de los dos balancines V_{1} , V_{2} de cuatro
articulaciones se consigue una suspensión articulada de la jaula 5 y
su movilidad dentro de un campo de movimiento con una altura de
construcción lo más baja posible de la suspensión 11.
La suspensión 11 está concebida de tal forma que
la jaula 5 no modifique la orientación de su eje longitudinal
durante un movimiento dentro de su campo de movimiento. Para este
fin, la distancia de los ejes articulados de la base correspondiente
de las dos cadenas V_{1}, V_{2} de cuatro articulaciones -
casquillo de carcasa 12 o pieza intermedia 15 - es igual de grande
que la distancia de los otros ejes de articulación a las que, en el
balancín V_{1} de cuatro articulaciones, va articulada la pieza
intermedia 15 y, en el balancín V_{2}de cuatro articulaciones, va
articulada la jaula 5. Por los dos balancines V_{1},V_{2} de
cuatro articulaciones se encierran, por tanto, paralelogramas, de
modo que el movimiento del elemento - pieza intermedia 15 o jaula 5
- opuesto a la base correspondiente - casquillo de carcasa 12 o
pieza intermedia 15 - provoca movimientos correspondientes
paralelamente respecto a su base.
En el ejemplo de realización representado, el
movimiento de deslizamiento del accionador rotatorio 2 en su
superficie de movimiento es guiado por dos levas de retención 27
(una de estas levas de retención 27 se puede ver en la figura 2). En
estas levas de retención 27 engrana un correspondiente perno de
retención 28. Los pernos de retención 28 están asignados a los
balancines 16, 17.
En la representación de sección en la figura 4 se
puede ver el engrane del piñón 10 en el dentado interior 21 del
elemento de mando 2. Además, la figura 4 muestra que de la jaula 5
está previsto un elemento de amortiguación 29 que asimismo engrana
en el dentado interior 21 del elemento de mando 2. El elemento de
amortiguación 29 sirve para amortiguar el movimiento giratorio del
elemento de mando 2. La jaula 5 lleva además un imán de barra 30 que
sirve de transmisor de posición para detectar la posición de la
jaula 5 dentro de su campo de movimiento. Con el imán de barra 30
coopera una disposición de sensores Hall 31 con la que se puede
detectar la posición correspondiente de la jaula 5 en las
posiciones
posibles, predefinidas por las levas de retención 27.
posibles, predefinidas por las levas de retención 27.
El elemento de mando 2 se apoya en el lado
interior mediante una brida de presión 32, sobre una placa de
contrasoporte 33, estando intercalado un elemento 34 elásticamente
deformable, tratándose en el ejemplo de realización del sombrerete
de conmutación de una estera de conmutación. El elemento de mando 2
se puede mover en el sentido axial contra las propiedades de
reposición del material elástico del elemento 34 elástico, de forma
que mediante esta movilidad del elemento de mando 2, en un control
por menú se pueden seleccionar distintas opciones de menú. Con un
movimiento axial del elemento de mando 2 se mueve también
correspondientemente la sección inferior del árbol de accionamiento
3 del electromotor 4. Dicha sección coopera con una disposición de
barrera luminosa 35 dispuesta en la platina P, de forma que por esta
vía puede detectarse si el elemento de mando 2 se encuentra en su
posición normal o en su posición accionada axialmente y, por tanto,
engranada. La disposición de barrera luminosa 35 se puede ver en la
representación de sección de la figura 5. La figura 5 igualmente
representa el engrane de los dos pernos de retención 28 en las levas
de retención 27 sujetas en el lado interior del casquillo de carcasa
12.
En el ejemplo de realización representado está
previsto que el accionador rotatorio se mueva sin que su eje
longitudinal cambie de orientación. Sin embargo, la suspensión puede
concebirse también de tal forma que mediante una distancia diferente
de los ejes de articulación, durante un movimiento del accionador
rotatorio cambie la orientación del eje longitudinal para lograr de
esta manera un balancín o un acuse háptico similar a un
joystick.
- 1
- Accionador rotatorio
- 2
- Elemento de mando
- 3
- Árbol de accionamiento
- 4
- Electromotor
- 5
- Jaula
- 6
- Dispositivo de detección de movimiento rotatorio
- 7
- Disco codificador
- 8
- Disposición de barrera luminosa
- 9
- Árbol de salida
- 10
- Piñón
- 11
- Suspensión
- 12
- Casquillo de carcasa
- 13
- Balancín
- 14
- Balancín
- 15
- Pieza intermedia
- 16
- Balancín
- 17
- Balancín
- 18
- Eje flotante
- 19
- Prolongación
- 20
- Casquillo de carcasa
- 21
- Dentado interior
- 22
- Eje flotante
- 23
- Prolongación de alojamiento
- 24
- Cavidad
- 25
- Prolongación de articulación
- 26
- Prolongación de articulación
- 27
- Leva de retención
- 28
- Perno de retención
- 29
- Elemento de amortiguación
- 30
- Imán de barra
- 31
- Disposición de sensores Hall
- 32
- Brida de presión
- 33
- Placa de contrasoporte
- 34
- Elemento elástico de reposición
- 35
- Disposición de barrera luminosa
- P
- Platina
- V_{1},
\;
V_{2} - Balancín de cuatro articulaciones
Claims (6)
1. Dispositivo de conmutación de múltiples vías
con un elemento de mando (1) alojado de forma móvil mediante una
suspensión (11) configurada de forma articulada, comprendiendo la
suspensión (11) dos balancines (V_{1}, V_{2}) de cuatro
articulaciones dispuestos en ángulo recto entre sí y unidos entre sí
a través de una pieza intermedia (15), estando el balancín (V_{1})
de cuatro articulaciones articulado de manera fija con sus dos
articulaciones libres respecto a la pieza intermedia (15), y el otro
balancín (V_{2}) de cuatro articulaciones llevando, con sus
articulaciones libres, el elemento de mando o un soporte (5) para el
elemento de mando, caracterizado porque los planos de ejes de
articulación, en los que la pieza intermedia (15) está integrada de
forma articulada en los dos balancines (V_{1}, V_{2}) de cuatro
articulaciones, están dispuestos en diferentes planos, de manera que
la distancia del plano del eje de articulación básico, en el que
están unidos de forma articulada fijamente los balancines (13, 14)
que llevan la pieza intermedia (15), y el plano de eje en el que la
pieza articulada (15) está unida de forma articulada con estos dos
balancines (13, 14), sea mayor que la distancia entre el plano del
eje de articulación básico y aquel plano de ejes articulados en el
que la pieza intermedia (15) está unida de forma articulada con los
dos balancines (16, 17) del balancín de cuatro articulaciones
(V_{2}) que incorporan el elemento de mando o el soporte (5) para
el elemento de mando.
2. Dispositivo de conmutación de múltiples vías
según la reivindicación 1, caracterizado porque el plano de
la unión articulada de la pieza intermedia (15) con los balancines
(16, 17) del balancín (V_{2}) de cuatro articulaciones que lleva
el elemento de mando o el soporte (5) para el elemento de mando está
dispuesto en el plano de los ejes con los que el otro balancín de
cuatro articulaciones (V_{1}) está articulado de manera fija.
3. Dispositivo de conmutación de múltiples vías
según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el plano
de la unión articulada de la pieza intermedia (15) con los
balancines (13, 14) del balancín (V_{1}) de cuatro articulaciones
articulado de manera fija está dispuesto en el plano de los ejes con
los que el elemento de mando o el soporte (5) que lleva el elemento
de mando está articulado con los balancines (16, 17) del otro
balancín (V_{2}) de cuatro articulaciones.
4. Dispositivo de conmutación de múltiples vías
según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque
la pieza intermedia (15) es un cuerpo anular con cuatro
prolongaciones de articulación (25, 26) que para formar los dos
balancines (V_{1}, V_{2}) de cuatro articulaciones están unidos
por sus extremos libres de forma articulada con los balancines (13,
14; 16, 17) adyacentes.
5. Dispositivo de conmutación de múltiples vías
según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque
la distancia de los ejes superiores de la unión articulada de los
dos balancines (13, 14; 16, 17) de cada balancín (V_{1}, V_{2})
de cuatro articulaciones corresponde a la distancia entre los ejes
inferiores.
6. Dispositivo de conmutación de múltiples vías
según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque
el dispositivo de conmutación de múltiples vías es un accionador
rotatorio.
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