ES2331016T3 - Sistema de control remoto. - Google Patents

Abstract

Sistema de control remoto que comprende: un dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21), unos medios (3) para detectar una entrada de fuerza o un par de torsión a dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21), un dispositivo móvil controlado (9, 29) que debe ser controlado de acuerdo con la entrada proporcionada por medio de dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21), unos medios (14) para detectar el movimiento de dicho dispositivo móvil controlado (9, 29), y unos medios para proporcionar retroalimentación táctil a dicho usuario por medio de dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21), caracterizado porque dichos medios para proporcionar retroalimentación táctil comprenden unos medios autobloqueantes (5, 25) para realizar el movimiento de dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario, y unos medios de control (15) para controlar dichos medios autobloqueantes (5) de manera que se mueva dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21) en respuesta al movimiento real de dicho dispositivo móvil controlado (9, 29) detectado por dichos medios (14) para detectar el movimiento de dicho dispositivo móvil controlado (9, 29).

Description

Sistema de control remoto.

La presente invención se refiere a un sistema de control remoto, y en particular aunque no exclusivamente a un sistema de conducción por cable (steer-by-wire) para automóviles, que comprende un dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario, un dispositivo móvil controlado de acuerdo con la entrada aplicada por medio de dicho dispositivo de entrada móvil, y unos medios para proporcionar retroalimentación táctil a dicho usuario por medio de dicho dispositivo móvil de entrada accionado por el usuario. En el documento US 2002/0189888, se da a conocer un dispositivo conocido según el preámbulo de la reivindicación 1.

En la industria del sector del automóvil, existe un interés creciente por los sistemas de conducción por cable. Los sistemas de conducción por cable son sistemas en los que ya no existe ninguna conexión mecánica entre el volante y las ruedas de carretera. En su lugar, unos sensores electrónicos que están conectados con el volante reciben las instrucciones de dirección, siendo entonces accionadas las ruedas de carretera de acuerdo con las instrucciones de dirección, por medio de servomotores hidráulicos o eléctricos. Así pues, la conexión mecánica por medio de la columna de dirección puede omitirse. La omisión de la columna de dirección tiene un interés particular, porque, entre otras cosas, facilitará la configuración de un automóvil con volante a la izquierda o a la derecha, respectivamente, e incrementará la seguridad del conductor. Haciendo referencia a este último aspecto, la seguridad no se limita sólo a la seguridad pasiva, en el sentido de que cuando se produzca un choque la columna de dirección no supondrá ningún peligro potencial para el conductor, sino también a la seguridad activa, como la ofrecida por el programa electrónico de estabilidad (ESP), los sistemas anticolisión y los sistemas de ayuda para el aparcamiento.

Uno de los mayores inconvenientes de la omisión de la conexión mecánica entre el volante y las ruedas es que se pierde la interacción inmediata entre las ruedas de carretera y el conductor a través del volante. El conductor, pues, pierde el sentido del comportamiento de las ruedas de carretera y, entonces es incapaz de determinar, por ejemplo, si es posible o no realizar alguna acción de conducción, debido a la pérdida de agarre de las ruedas de carretera en una calzada resbaladiza, o si las ruedas de carretera no pueden o no deben girarse, debido a que están bloqueadas por un obstáculo tal como un bordillo. Además, se pierde la acción contraria dependiente de la velocidad de la superficie de la calzada a la fuerza aplicada al volante.

Se han llevado a cabo intentos de superar este inconveniente introduciendo una fuerza de reacción al volante para impartir al conductor la impresión, en particular, de la acción contraria dependiente de la velocidad de las ruedas de carretera.

En los documentos EP-A-1 445 171 y US-B-6 659 218, respectivamente, se dan a conocer dos de dichos sistemas. No obstante, un aspecto importante de ambos de dichos sistemas es que pueden conservar la columna de dirección para el caso de fallo del sistema de conducción por cable. La columna de dirección se divide en dos partes que normalmente se hallan desacopladas pero que pueden acoplarse en caso de que se produzca un fallo del sistema de conducción por cable, para permitir una conducción convencional. Como se da a conocer en el documento EP-A-1 445 171, se conecta un motor de reacción de dirección a una parte (por ejemplo, el eje de la rueda) por medio de un mecanismo de engranaje de tornillo sin fin para transmitir al volante una fuerza de reacción de dirección. A la otra parte (por ejemplo, el eje de salida), se conecta un motor de dirección por medio de otro mecanismo de engranaje de tornillo sin fin. Ambos mecanismos de engranaje de tornillo sin fin son reversibles y pueden transmitir fuerza en cualquier dirección. En el documento US-B-6 659 218, no se especifica nada acerca de la reversibilidad del mecanismo de engranaje de tornillo sin fin; sin embargo, los expertos en la materia reconocerán la necesidad de la misma, puesto que de lo contrario el mecanismo de engranaje de tornillo sin fin podría poner en peligro la conducción convencional, cuando las dos partes de la columna de dirección se acoplaran en caso de fallo del sistema de conducción por cable.

Aparte del hecho de que estos sistemas conservan la columna de dirección y que, por lo tanto, no resuelven todos los problemas mencionados anteriormente, debe observarse que la fuerza de reacción introducida no refleja el comportamiento real de los volantes. Particularmente, estos sistemas, por consiguiente, no generarán una fuerza de carretera de reacción correspondiente a una de las situaciones descritas, en las que la rueda es bloqueada o entorpecida por un obstáculo. Por otra parte, estos sistemas no impedirán que el conductor mueva demasiado o demasiado rápido el volante. Además, dichos sistemas no resultarán aconsejables ya que la fuerza de reacción generada puede crear con mucha facilidad una nueva entrada de dirección para el sistema.

El objetivo de la presente invención consiste en ofrecer un sistema de control remoto que resuelva este y otros problemas.

Según un primer aspecto de la presente invención, estos problemas se resuelven mediante un sistema de control remoto que comprende un dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario, un dispositivo móvil controlado de acuerdo con la entrada facilitada por medio de dicho dispositivo de entrada móvil, y unos medios para facilitar retroalimentación táctil a dicho usuario por medio de dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario, caracterizado porque dichos medios para proporcionar retroalimentación táctil comprenden unos medios autobloqueantes para aplicar un movimiento a dicho dispositivo de entrada móvil, y hacer que éste se mueva como respuesta al movimiento real de dicho dispositivo móvil controlado.

La introducción de unos medios autobloqueantes como mecanismo de bloqueo permite al propio dispositivo de entrada contrarrestar cualquier intento de ser movido con una fuerza de reacción correspondiente a la fuerza ejercida sobre el mismo. Por consiguiente, el dispositivo de entrada inicialmente permanece estacionario. No obstante, la fuerza ejercida sobre dicho dispositivo se detecta y, entonces, el sistema trata de mover el dispositivo controlado de acuerdo con dicha fuerza. Si el dispositivo controlado se mueve, los medios autobloqueantes ejecutan por sí mismos el movimiento del dispositivo controlado por el dispositivo de entrada siguiendo el movimiento de dicho dispositivo controlado. Por lo tanto, si el dispositivo controlado se desplaza, el dispositivo de entrada efectúa el correspondiente movimiento, dando al usuario la impresión de que es él quien está moviendo el dispositivo de entrada. De esta manera, pues, se obtiene de un modo eficaz un enlace de retroalimentación entre el dispositivo controlado y el dispositivo de entrada, dando al usuario la misma sensación que tendría con un enlace mecánico convencional.

Según un segundo aspecto de la presente invención, los problemas se resuelven mediante un procedimiento para proveer retroalimentación táctil en un sistema de control remoto que comprende un dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario con unos medios autobloqueantes, y un dispositivo móvil controlado de acuerdo con las instrucciones proporcionadas por medio de dicho dispositivo de entrada móvil, comprendiendo dicho procedimiento la detección de la entrada del usuario aplicada al dispositivo de entrada accionado por el usuario, el movimiento, si es posible, de dicho dispositivo controlado de acuerdo con dicha entrada del usuario, el movimiento por medio de dichos medios autobloqueantes de dicho dispositivo de entrada móvil del usuario de acuerdo con el movimiento real de dicho dispositivo controlado.

Con este procedimiento, se establece con el usuario una interacción que conlleva una respuesta directa del dispositivo de entrada al movimiento real del dispositivo controlado, y por lo tanto comunica al usuario la sensación conocida que le producían los sistemas de dirección mecánica convencionales.

Según una forma de realización preferida, el dispositivo móvil accionado por el usuario seleccionado puede ser una palanca de mando, un volante o un pedal. Tanto los volantes como las palancas de mando son ampliamente aceptados para la dirección de automóviles, tales como coches, camiones o carretillas elevadoras, y las palancas de mando y los pedales son muy aceptados para el control de los aviones.

Según otra forma de realización preferida, el dispositivo móvil controlado es una rueda de carretera de un automóvil. La presente invención es muy adecuada para el control de las ruedas de carretera de los automóviles. Los automóviles suscitan un particular interés, debido a que los usuarios generalmente no son tan expertos como por ejemplo los pilotos de aviones, y por consiguiente se considera más importante conferir al usuario común la sensación de contacto con la rueda de carretera con la cual se ha familiarizado en los sistemas de dirección mecánica convencionales.

Según una forma de realización particularmente preferida, dichos medios de bloqueo del movimiento de dicho dispositivo de entrada móvil están constituidos por un engranaje autobloqueante, y dichos medios de liberación de dicho bloqueo están constituidos por un motor acoplado a dicho engranaje autobloqueante. Los engranajes autobloqueantes y las propiedades de estos son comúnmente conocidos. Por lo tanto, no resulta complicado implementar dichos engranajes en los sistemas de dirección según la presente invención.

En particular, en este sentido resulta preferido que dicho engranaje autobloqueante sea un engranaje de tornillo sin fin. La utilización de un engranaje de tornillo sin fin posibilita la utilización de un sistema redundante.

Por lo tanto, según otra forma de realización preferida, el tornillo sin fin de dicho engranaje de tornillo sin fin está conectado a dos motores eléctricos. Cuando se colocan dos motores eléctricos en conexión con el tornillo sin fin (por ejemplo, un motor conectado a cada uno de sus extremos), todavía sigue siendo posible controlar el vehículo y obtener la retroalimentación adecuada aunque se produzca el fallo de un motor eléctrico.

En una forma de realización preferida del procedimiento según la presente invención, los medios autobloqueantes se mueven por medio de un motor eléctrico. Resulta preferido utilizar un motor eléctrico en el procedimiento, ya que los motores eléctricos son fácilmente controlables (por ejemplo, mediante un ordenador).

En otra forma de realización preferida del procedimiento según la presente invención, el dispositivo móvil controlado es una rueda de carretera de un automóvil. Aunque el procedimiento es aplicable a numerosos campos de manipulación, resulta particularmente adecuado para los vehículos motorizados, debido sobre todo a que la combinación de un volante y una conexión mecánica con la rueda está tan extendida que la mayoría de los usuarios actuales están muy familiarizados con ésta.

En una forma de realización particularmente preferida del procedimiento, la entrada del usuario se detecta y se transmite como una señal de entrada a un dispositivo de control, dicho dispositivo de control transmite una primera señal de control al dispositivo móvil controlado, el movimiento del dispositivo móvil controlado como respuesta a la primera señal de control se mide y se vuelve a transmitir como una señal de retroalimentación al dispositivo de control, el dispositivo de control transmite una segunda señal de control a dichos medios autobloqueantes basándose en dicha señal de retroalimentación y los medios autobloqueantes se mueven de acuerdo con la segunda señal de control.

Esto permite una fácil implementación del procedimiento en dispositivos reales, tales como automóviles, aviones y dispositivos de control remoto.

A continuación, se describirá con mayor detalle la presente invención, haciendo referencia a unos ejemplos de formas de realización no limitativos y a los dibujos esquemáticos, en los cuales:

la figura 1 es un diagrama esquemático de la presente invención puesta en práctica como un sistema de conducción por cable en un automóvil,

la figura 2 es un diagrama esquemático de la presente invención puesta en práctica como un sistema de pilotaje electrónico en un avión en el que se utiliza un motor eléctrico,

la figura 3 es un diagrama esquemático de la presente invención puesta en práctica como un sistema de pilotaje electrónico en un avión en el que se utiliza un motor hidráulico,

la figura 4 es la leyenda de los símbolos utilizados en las figuras 1 a 3 y

la figura 5 ilustra el procedimiento según la presente invención por medio de dos diagramas de flujo.

En la descripción siguiente de las diferentes formas de realización de la presente invención, se utilizan los mismos números de referencia para los elementos correspondientes de las diferentes formas de realización. Asimismo, las partes dibujadas en líneas discontinuas representan partes redundantes del sistema que corresponden esencialmente a las partes del sistema dibujadas en líneas continuas. Para evitar una repetición innecesaria, las partes dibujadas en líneas discontinuas solo se describirán en la medida en que la referencia a estas sea necesaria en la descripción de la parte del sistema dibujada en líneas continuas.

La figura 1 es un diagrama esquemático del sistema de conducción por cable según la presente invención implementado en un automóvil, tal como un coche, una carretilla elevadora o un camión.

El vehículo automóvil presenta un dispositivo de entrada móvil 1 accionado por el usuario en forma de un volante. El dispositivo de entrada 1 está montado en el eje del volante 2. En conexión con el eje del volante 2, se instala un sensor de par 3 y un sensor de posición 4. Asimismo, en conexión con el eje del volante 2, se instalan unos medios autobloqueantes 5. En la forma de realización representada, los medios autobloqueantes comprenden un engranaje de tornillo sin fin autobloqueante, que comprende una rueda para tornillo sin fin 6 y un tornillo sin fin 7. La rueda del tornillo sin fin 6 está conectada de forma rígida al eje del volante 2. Un extremo del tornillo sin fin está conectado de manera rígida con un motor 8, que preferentemente es un motor eléctrico. Por motivos de seguridad, el otro extremo del tornillo sin fin 7 está conectado preferentemente a otro motor eléctrico 8' que forma parte de un sistema redundante descrito más adelante.

El vehículo automóvil presenta además un dispositivo móvil controlado 9 que adopta la forma de un par de ruedas de carretera. Como apreciarán los expertos en la materia, el número concreto de ruedas no es relevante para la presente invención, ya que convencionalmente los automóviles son dirigidos mediante una, dos o cuatro ruedas. En las formas de realización representadas, las ruedas son accionadas por medio de una cremallera de dirección convencional 10 por un motor de dirección 11, tal como un motor eléctrico, a través de un piñón 12 montado en el eje del motor 16, por ejemplo. También se dispone de un sensor de par 13 y un sensor de posición 14, conectados con el eje del motor 16.

Según la presente invención, no se necesita ningún enlace mecánico entre el dispositivo de entrada móvil 1 accionado por el usuario y el dispositivo móvil controlado 9. En su lugar, las dos partes se acoplan solo por medio de un dispositivo de control 15. El dispositivo de control 15 recibe señales desde los sensores de par 3, 13 y los sensores de posición 4, 14 y genera señales de control para los motores 8, 11. Preferentemente, las señales son señales eléctricas, aunque por lo menos algunas de las señales podrían ser ópticas.

En la figura 5, se utilizan dos diagramas de flujo para ilustrar el funcionamiento del sistema. A continuación, se describe el funcionamiento del sistema haciendo referencia a las figuras 1 y 5. Se supone en primer lugar que el conductor desea girar las ruedas del automóvil. El conductor trata entonces de girar el volante 1 del automóvil aplicando una fuerza a este (recuadro 101 de la figura 5). En este sentido, debe tenerse en cuenta que en la presente descripción la expresión "girar las ruedas" 9 no se refiere a ningún movimiento giratorio de las ruedas 9, sino que se refiere al movimiento lateral de las ruedas de carretera 9 para dirigir el automóvil. En este caso, la fuerza se convierte en un par de torsión en el eje del volante 2, que en lo sucesivo se denominará "par del eje del volante". El sensor de par 3 mide este par del eje del volante (recuadro 102 de la figura 5) y lo transmite como una señal de entrada al dispositivo de control 15, por medio de una línea de transmisión 30. No obstante, el conductor no puede girar el volante 1 realmente, debido a los medios autobloqueantes 5, en los que el tornillo sin fin 7 impide a la rueda del tornillo sin fin 6 y, por lo tanto, al eje del volante 2 realizar cualquier movimiento giratorio. Preferentemente basándose en el par del eje del volante medido, el dispositivo de control 15 calcula una primera señal de control (recuadro 103 de la figura 5) para que un motor de dirección 11 gire las ruedas de carretera 9 por medio de la cremallera 10 y el piñón 12 montado en el eje del motor de dirección 16. Esta primera señal de control se envía al motor de dirección o a una unidad de mando de este (no representada) por medio de una línea de transmisión 31 (recuadro 104 de la figura 5). El motor de dirección 11 es preferentemente un motor eléctrico o un motor hidráulico. El par de torsión generado en el eje 16 del motor de dirección 11 se mide por medio del sensor de par 13 y se transmite al dispositivo de control 15 por medio de una línea de transmisión 32 (recuadro 105 de la figura 5). En lo sucesivo, este par de torsión se denomina "par del motor de dirección".

El par del motor de dirección medido se transmite al dispositivo de control 15 (línea discontinua 106 de la figura 5), lo cual asegura que el motor de dirección genere un par de motor de dirección correspondiente al par del eje del volante (recuadro 107 de la figura 5). Como resulta conocido por los expertos en la materia, esta correspondencia entre el par del volante y el par del motor de dirección preferentemente es proporcional, aunque también puede ser logarítmica, exponencial, adoptar valores discretos o depender de la posición de las ruedas o la velocidad del vehículo.

Asimismo, la posición giratoria del eje de salida 16 se mide (recuadro 108 de la figura 5) y se transmite como una señal de retroalimentación al dispositivo de control, por medio de una línea de transmisión 33. La posición giratoria corresponde a la posición de la cremallera de dirección 10 y, por lo tanto, a la posición de las ruedas. Por consiguiente, se puede determinar si las ruedas giran por influencia del motor de dirección 11 o por influencias externas y hasta qué grado lo hacen. El dispositivo de control 15 detecta si la rueda no puede girar, debido por ejemplo a que está bloqueada por un bordillo. Además, puede determinarse si las ruedas 9 han alcanzado las posiciones extremas que no pueden ni deben sobrepasarse. Asimismo, se puede obtener la relación no proporcional entre el ángulo de rotación del eje del volante 2 y el ángulo de rotación del eje del motor de dirección 16, que depende por ejemplo de la velocidad del automóvil. Dicha relación dependiente de la velocidad puede permitir que pequeños movimientos del eje del volante 2 se traduzcan en grandes movimientos de las ruedas 9 a baja velocidad para facilitar el aparcamiento, y que grandes movimientos del eje del volante 2 a alta velocidad se traduzcan en pequeños movimientos de las ruedas para incrementar de ese modo la estabilidad del automóvil a alta velocidad. En dichos casos, puede ser que la correspondencia entre el par del volante y el par del motor de dirección tampoco sea proporcional.

En cualquier caso, el dispositivo de control 15 supervisa el par del motor de dirección (línea discontinua 106 de la figura 5) generado por el motor de dirección 11 y mantiene un valor correspondiente al par del volante aplicado al volante 1 por el conductor. El par generado por el motor de dirección 11 no debe hallarse ni por encima ni por debajo del valor correspondiente al par aplicado al volante por el usuario.

El sensor de posición 14 detecta (recuadro 109 de la figura 5) en qué momento empiezan a girar las ruedas 9 hacia la izquierda o hacia la derecha (recuadro 108 de la figura 5), de acuerdo con el par aplicado al volante 1 o debido a una influencia externa, y esta información se transmite como una señal de retroalimentación al dispositivo de control 15, por medio de la línea de transmisión 33. A continuación, el dispositivo de control (recuadro 110 de la figura 5) calcula o genera de algún modo una segunda señal de control para el motor 8 conectado al tornillo sin fin 7. Por influencia de la segunda señal de control transmitida desde el dispositivo de control 15 por medio de la línea de transmisión 34, el motor hace girar entonces el eje del volante 2 (recuadro 111 de la figura 5) por medio del tornillo sin fin 7 y la rueda del tornillo sin fin 6, de acuerdo con el movimiento de las ruedas de carretera 9. Para detectar hasta qué punto gira el volante 1, el sensor de posición 4 mide la posición del eje del volante 2 (recuadro 112 de la figura 5) y la vuelve a transmitir al dispositivo de control 15 por medio de la línea de transmisión 35 (línea discontinua 113 de la figura 5), para asegurar al dispositivo de control 15 que el volante 1 sólo gira el ángulo correspondiente al giro de las ruedas de carretera 9. Como se ha descrito anteriormente, no es necesario que la relación entre el eje del volante 2 y el movimiento real de las ruedas 9 y, de ahí, el eje del motor de dirección 16 sea lineal. De esta forma, cuando las ruedas de carretera 9 giran, el volante 1 se mueve (recuadro 114 de la figura 5) por influencia del motor 8, dando al conductor la sensación de que el volante se mueve por influencia del par de torsión que está aplicando al volante. En realidad, el conductor no puede mover el volante 1 por sí mismo, excepto el ángulo necesario para suprimir cualquier holgura entre la rueda del tornillo sin fin 6 y el tornillo sin fin 7 y mantener estos elementos acoplados, generándose el par de contratorsión, que es antagonista del par de torsión que aplica el conductor. En este sentido, debe observarse que normalmente no existe y no debe existir ninguna holgura, debido a que una gran parte de la sensación de retroalimentación en términos de adherencia a la calzada y del estado de la superficie de la calzada depende de variaciones muy pequeñas de la fuerza y la posición del volante 1.

Si las ruedas de carretera 9 no giran con el par de torsión generado por el motor de dirección 11, por ejemplo debido a que una de estas está bloqueada por un bordillo, el sensor de posición no transmite ninguna señal al dispositivo de control ni transmite ninguna señal que indique que las ruedas de carretera 9 no se mueven. La forma en que se transmite la información sobre la inmovilidad de las ruedas de carretera 9 al dispositivo de control 15 es simplemente una cuestión de señalización conocida por los expertos en la materia. Preferentemente, el sistema mide continuamente la posición real en el sensor de posición 14 y transmite la información al dispositivo de control 15. Si las ruedas de carretera 9 no se mueven, no se transmite ninguna señal de control al motor eléctrico 8. Por consiguiente, el tornillo sin fin 7 no se mueve y bloquea el movimiento de la rueda del tornillo sin fin 6, contrarrestando de ese modo cualquier par de torsión aplicado al volante 1 por el conductor. Evidentemente, el volante 1, el eje del volante 2, la rueda del tornillo sin fin 7 y el tornillo sin fin 6 deberán tener dimensiones adecuadas para resistir cualquier par de torsión o fuerza aplicada por el conductor, o generada por otro motivo, sin romperse. De esta manera, cuando se bloquee una rueda de carretera 9, el conductor podrá percibir esta sensación ya que será incapaz de girar el volante 1.

Si durante la conducción la rueda de carretera 9 golpea un obstáculo más pequeño, dicho golpe podrá hacer girar temporalmente la rueda de carretera 9 antes de que el sistema de alineación automática integrado en la suspensión alinee la rueda 9. Este movimiento será detectado por el sensor de posición 14 y transmitido por medio de la línea de transmisión 33 hasta el dispositivo de control 15. El dispositivo de control 15 a su vez calcula una señal de control para el motor 8, que a continuación se transmite a este por medio de la línea de transmisión 33. Entonces, el motor 8 acciona el mecanismo autobloqueante y gira el volante 1. De esta manera se genera retroalimentación para el conductor. Cuando la rueda de carretera 9 se realinea, se medirán las nuevas señales de posición, y el dispositivo de control 15 hará que el volante 1 siga la realineación, proporcionando así una retroalimentación continua al conductor.

Análogamente, cuando el par aplicado al volante 1 por el conductor se traduce en un par generado por el motor de dirección 11, permitiendo a este girar las ruedas de carretera 9 a una velocidad dada, el motor 8 hará mover el volante 1 a la correspondiente velocidad. Así pues, el volante 1 puede moverse solo a una velocidad que corresponde a la velocidad a la cual se mueven realmente las ruedas de carretera 9 como respuesta al par de torsión aplicado al volante 1 por el conductor. Debido al par aplicado al volante 1 por el conductor, se tiene la sensación de que el conductor es quien mueve el volante 1, aunque de hecho este es incapaz de moverlo por sí mismo.

En los casos en que el motor 8 puede hacer mover el volante 1 de acuerdo con la entrada del conductor, el sensor de posición 4 detecta el movimiento y transmite esta información al dispositivo de control 15 por medio de una línea de transmisión 35, para permitir al dispositivo de control 15 mantenerse al corriente del movimiento que el motor 8 está aplicando al volante 1 como respuesta a la señal de control de la línea 34.

Para conseguir que el sistema sea un sistema a prueba de fallos, es posible duplicar todo el sistema descrito anteriormente, excepto las partes que debido a la estructura del automóvil deben ser comunes a ambos sistemas, es decir, el volante 1, el eje del volante 2, las ruedas 9 de carretera y la cremallera de dirección 10. Estas partes se representan en líneas discontinuas y no se describirán en detalle. No obstante, debe observarse que tanto el motor 8 como el correspondiente duplicado, el motor 8', están conectados al mismo tornillo sin fin 7, en lugar de presentar cada uno de ellos un tornillo sin fin acoplado a la rueda de tornillo sin fin 6. Aunque esta última opción también es posible, la primera es la preferida. La razón por la cual en caso de fallo de uno de los motores 8, 8', ya sea propio o de los dispositivos que lo controlan, el tornillo sin fin 7 no bloqueará la rueda del tornillo sin fin 6 es la existencia de otro motor en funcionamiento que será capaz de hacer girar el motor que sufre el fallo por medio del tornillo sin fin 7.

El fallo de un sistema durante el funcionamiento no impedirá pues la conducción. Como es evidente, en caso de fallo deberán tomarse precauciones de seguridad. Éstas pueden comprender únicamente permitir la conducción del automóvil a velocidades muy bajas, hasta que se haya restaurado la redundancia de los sistemas. Debe tenerse en cuenta que preferentemente ambos sistemas de los sistemas redundantes funcionan de manera simultánea e independiente.

Aunque en la descripción anterior los medios de bloqueo están constituidos por un engranaje de tornillo sin fin autobloqueante, es posible utilizar otro tipo de medios, tales como los reductores armónicos dados a conocer en el documento US-A-2.906.143.

La figura 2 representa la presente invención puesta en práctica en un avión, en particular para controlar los elevadores 29 de este.

En este caso, el dispositivo de entrada es una palanca de mando 21. Para simplificar, en la palanca de mando 21 ilustrada solo se representa un eje de rotación 24 correspondiente a los elevadores 29 del empenaje de cola 28 del avión. Los expertos en la materia apreciarán que la palanca de mando 21 normalmente también puede moverse en la dirección transversal y sabrán cómo implementar la presente invención para dicha dirección transversal.

La palanca de mando 21 está conectada a un husillo roscado 27 por medio de un mecanismo de bisagra 24. El husillo roscado puede hacerse corresponder por medio de, por ejemplo, una disposición de tuerca oscilante, dirigida por un engranaje de tornillo sin fin, presentando dicha tuerca oscilante una rosca externa que forma la rueda del anillo sin fin 7 del engranaje de tornillo sin fin. Debe tenerse en cuenta que la tuerca oscilante sólo se mueve con respecto al husillo 27. Excepto por este movimiento rotatorio, en realidad la tuerca oscilante permanece inmóvil mientras que el husillo roscado se mueve. Montados en conexión con el husillo roscado 27, se hallan un sensor de fuerza 3 y un sensor de posición 4 que proveen la información necesaria al dispositivo de control 15. El dispositivo de control 15 genera una primera señal de control para el motor 22, que preferentemente es un motor eléctrico. El motor 22 mueve el elevador 29 hacia arriba y hacia abajo por medio de un tren de engranajes 23, 25, estando el engranaje 25 conectado al elevador 29. Este movimiento se detecta por medio del sensor de posición 14 que, por ejemplo, está dispuesto en conexión con el engranaje 23. Este sensor de posición 14 genera la señal de retroalimentación para el dispositivo de control 15 por medio de la línea de transmisión 31. El dispositivo de control 15 genera una segunda señal de control para el motor eléctrico 8, que a continuación acciona la rueda del tornillo sin fin 7, es decir la tuerca oscilante, por medio de un tornillo sin fin 6. Por lo tanto, la palanca de mando 21 se mueve de acuerdo con el movimiento del elevador 29. Este movimiento de la palanca de mando 21 tiene lugar independientemente de si el elevador se mueve como consecuencia de la respuesta del motor 22 a la entrada deseada de la palanca de mando 21 o de si el elevador 29 se mueve debido a una fuerza externa (por ejemplo, por la presión del viento).

La figura 3 muestra la presente invención puesta en práctica en un avión, en particular para controlar los elevadores 29 del avión utilizando unos medios hidráulicos.

En esta forma de realización, el elevador 29 se mueve por medio de la palanca 41, a la cual se aplica una fuerza por medio de un accionador hidráulico lineal 40 conectado a la palanca 41. Aunque no se representa, tal vez resulta preferido utilizar un accionador hidráulico lineal para cada dirección de movimiento del elevador 29. La presión hidráulica para el accionador hidráulico lineal es proporcionada por una fuente de presión 42 a través de una válvula 43, controlada por una primera señal de control del dispositivo de control 15. En conexión con el accionador hidráulico lineal, se hallan montados un sensor de fuerza 13 y un sensor de posición 14. También en este caso, como en las formas de realización previas, el sensor de posición provee una señal de retroalimentación al dispositivo de control 15, que a su vez hace mover el dispositivo de entrada de acuerdo con el movimiento real del dispositivo controlado para facilitar de ese modo la retroalimentación. Debido a la disposición de husillo y tuerca oscilante, el propio piloto es incapaz de mover la palanca de control 21.

Los expertos en la materia apreciarán que es posible utilizar combinaciones de las características de las formas de realización, tales como la utilización de unos medios eléctricos e hidráulicos, tipos diferentes de mecanismos de bloqueo y tipos de dispositivos de entrada diferentes a los comúnmente utilizados.

Debe asimismo considerarse que las formas de realización anteriores se proporcionan únicamente a título de ejemplo de la puesta en práctica de dicho sistema, y que es posible construir mecanismos de dirección particulares para vehículos automóviles y superficies de control de aviones de una manera mucho más compleja que la ilustrada, sin apartarse de la idea inventiva que consiste en permitir únicamente el movimiento del dispositivo de entrada como respuesta a un movimiento real del dispositivo controlado. En este sentido, debe observarse además que el movimiento real del dispositivo controlado no implica necesariamente que el dispositivo controlado sea físico. La presente invención puede aplicarse también a las influencias virtuales de obstáculos virtuales, tales como simuladores o juegos de ordenador.

La presente invención proporciona pues un procedimiento de retroalimentación, en el que sólo el movimiento real del dispositivo controlado provoca un movimiento del dispositivo de entrada. Dicho de otro modo, se utiliza un mecanismo autobloqueante para bloquear el movimiento de dicho dispositivo de entrada móvil por el propio usuario. No obstante, los medios autobloqueantes se utilizan en combinación con unos medios que accionan dichos medios autobloqueantes para suprimir dicho bloqueo como respuesta al movimiento real de dicho dispositivo móvil controlado.

Listado de símbolos de referencia

volante

1

eje del volante

2

sensor de par

3

sensor de posición

4

medios autobloqueantes

5

rueda de tornillo sin fin

6

tornillo sin fin

7

motor

8, 8'

dispositivo móvil controlado

9

cremallera de dirección

10

motor de dirección

11

piñón

12

sensor de par

13

sensor de posición

14

dispositivo de control

15

eje de motor de dirección

16

palanca de mando

21

motor

22

tren de engranajes

23, 25

eje de rotación

24

husillo roscado

26

empenaje de cola

28

elevador

29

línea de transmisión

30

línea de transmisión

31

línea de transmisión

32

línea de transmisión

33

línea de transmisión

34

línea de transmisión

35

palanca

40

accionador hidráulico lineal

41

fuente de presión hidráulica

42

válvula

43

Claims (10)

1. Sistema de control remoto que comprende:

un dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21),

unos medios (3) para detectar una entrada de fuerza o un par de torsión a dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21),

un dispositivo móvil controlado (9, 29) que debe ser controlado de acuerdo con la entrada proporcionada por medio de dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21),

unos medios (14) para detectar el movimiento de dicho dispositivo móvil controlado (9, 29), y

unos medios para proporcionar retroalimentación táctil a dicho usuario por medio de dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21),

caracterizado porque

dichos medios para proporcionar retroalimentación táctil comprenden unos medios autobloqueantes (5, 25) para realizar el movimiento de dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario, y

unos medios de control (15) para controlar dichos medios autobloqueantes (5) de manera que se mueva dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21) en respuesta al movimiento real de dicho dispositivo móvil controlado (9, 29) detectado por dichos medios (14) para detectar el movimiento de dicho dispositivo móvil controlado (9, 29).

2. Sistema de control remoto según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario es seleccionado de entre el grupo que comprende una palanca de mando (21), un volante (1), y un pedal.

3. Sistema de control remoto según la reivindicación 1, en el que el dispositivo móvil controlado es seleccionado de entre el grupo constituido por una rueda de carretera de un vehículo automóvil (9), una aleta, un alerón, un elevador (29) o un timón de dirección de una aeronave.

4. Sistema de control remoto según la reivindicación 1, en el que dichos medios autobloqueantes para realizar el movimiento de dicho dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario es un engranaje autobloqueante (5), y dichos medios para mitigar dicha realización de dicho movimiento comprenden un motor eléctrico (8, 8') acoplado a dicho engranaje autobloqueante (5).

5. Sistema de control remoto según la reivindicación 4, en el que dicho engranaje autobloqueante (5) es un engranaje tornillo sin fin.

6. Sistema de control remoto según la reivindicación 5, en el que el tornillo sin fin (6) de dicho engranaje de tornillo sin fin (5) está conectado a dos motores eléctricos (8, 8').

7. Procedimiento para proveer retroalimentación táctil en un sistema de control remoto que comprende un dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21) con unos medios autobloqueantes (5) y un dispositivo móvil controlado (9, 29) que será controlado de acuerdo con una entrada proporcionada por medio de dicho dispositivo de entrada móvil (1, 21),

comprendiendo dicho procedimiento:

detectar una entrada de usuario aplicada al dispositivo de entrada móvil accionado por el usuario (1, 21),

siendo dicha entrada de usuario una fuerza o un par de torsión,

mover, si es posible, dicho dispositivo controlado (9, 29) de acuerdo con dicha entrada de usuario,

detectar el movimiento de dicho dispositivo controlado (9, 29), utilizando unos medios (14) para detectar el movimiento de dicho dispositivo móvil controlado (9, 29) y

mover mediante dichos medios autobloqueantes (5) dicho dispositivo de entrada móvil de el usuario (1, 21) de acuerdo con el movimiento real de dicho dispositivo controlado (9, 29) medido por los medios (14) para detectar el movimiento de dicho dispositivo móvil controlado (9, 29).

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que dichos medios autobloqueantes (5) se mueven por medio de un motor eléctrico (8, 8').

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 u 8, en el que dicho dispositivo móvil controlado es una rueda de carretera (9) de un vehículo automóvil.

10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9,

en el que la entrada del usuario se detecta y transmite a un dispositivo de control (15) como una señal de entrada, dicho dispositivo de control (15) suministra una primera señal de control al dispositivo móvil controlado (9, 29),

en el que el movimiento del dispositivo móvil controlado (9, 29) en respuesta a la primera señal de control es medido y realimentado al dispositivo de control (15) como una señal de retroalimentación,

en el que el dispositivo de control (15) suministra una segunda señal de control a dichos medios autobloqueantes (5) sobre la base de dicha señal de retroalimentación, y

en el que los medios autobloqueantes (5) se mueven de acuerdo con la segunda señal de control.