VOLANTE PARA VEHICULOS CON ASAS ERGONOMICAS
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
A. CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención está relacionada con dispositivos para sujetar y manipular volantes de conducción de vehículos, y mas particularmente con un volante para vehículos el cual cuenta con uno o mas elementos sujetadores que cuentan con tres grados de libertad de movimiento, permitiendo que la mano del conductor pueda moverse con libertad sobre los tres ejes dimensionales permitiéndole conducir el vehículo sin tener que soltar el asa.
B. DESCRIPCION DEL ARTE RELACIONADO.
Durante la conducción de un vehículo mediante el uso de un volante, es necesario que en un momento dado el conductor deje de sujetar el volante con ambas manos durante ciertas operaciones de conducción tales como cambios de dirección en las cuales el volante del vehículo tiene que ser girado más de 360°.
Este tipo de operaciones de conducción requieren que el conductor tenga cierta pericia, experiencia y coordinación de movimientos, y resultan prácticamente imposibles de realizar para personas que tengan algún tipo de problema en sus brazos, muñecas, manos o que carezcan de uno o varios miembros.
Por ejemplo, haciendo referencia a un automóvil, operaciones como vueltas en "U" y aparcamientos, requieren en muchas ocasiones que el volante del mismo sea girado sobre su mismo eje hasta mas de tres veces consecutivas dependiendo del radio de giro característico del sistema de dirección del vehículo. Para girar el volante tres veces sobre su mismo eje es necesario el soltar y sujetar el volante con ambas manos de manera alterna por lo menos dos veces, operación que en situaciones de emergencia tiene que ser realizada de manera rápida y precisa, lo cual conduce a errores y por lo tanto pérdidas de control del vehículo si el conductor no cuenta con la experiencia y pericia necesario o tiene inhabilitado un miembro superior.
Considerando dichos problemas, han sido desarrollados varios dispositivos que funcionan como agarraderas que son incorporadas al anillo del volante del vehículo.
Un dispositivo como el anteriormente mencionado se describe en la patente norteamericana No. 5,289,736, la cual describe un aparato para rotar un volante de dirección para personas con capacidades diferentes, el cual incluye una agarradera giratoria la cual se une al aro del volante por medio de una abrazadera, la cual se puede desmontar si así se desea.
Otro dispositivo se describe en la patente norteamericana No. 6,151 ,987, la cual reclama una agarradera para volantes de dirección que comprende una agarradera en forma de manija conectada con un dispositivo especial de sujeción al volante que incluye por lo menos una abrazadera y medios para sujetar de manera desprendible y rotatoria a dicha manija. La manija puede rotar sobre su propio eje.
Aún y cuando los dispositivos anteriormente mencionados proporcionan al usuario la posibilidad de conducir el vehículo sin soltar los medios de sujeción que proporcionan dichos dispositivos, el único eje de rotación de dichos medios de sujeción le impiden a la mano del usuario el poder moverse con libertad junto con los medios de sujeción, por lo que en maniobras bruscas, los medios de sujeción, al no poseer varios grados de movimiento no pueden moverse junto con la mano del usuario, existiendo la posibilidad de que la mano del usuario pierda contacto momentáneo sobre los medios de sujeción y los suelte, causando pérdida de control del vehículo. Adicionalmente, estos dispositivos antes mencionados no están diseñados bajo los principios de ergonomía, antropometría y anatomía; impidiendo a los medios de sujeción acoplarse a los miembros del cuerpo; limitando entonces los movimientos naturales, cómodos y seguros, forzando, lastimando y dañando las articulaciones y músculos de los miembros superiores.
En vista de los problemas y necesidades anteriormente mencionadas el solicitante desarrollo un volante para vehículos el cual cuenta con tres elementos sujetadores que tienen cada uno dos grados de
libertad de movimiento, permitiendo que la mano del conductor pueda moverse con libertad sobre los tres ejes dimensionales permitiéndole conducir el vehículo sin tener que soltar el asa.
Cada asa ergonómica incorporada al volante desarrollado por el solicitante puede moverse de manera controlada alrededor de los ejes X, Y y Z, así como rotar sobre su propio eje, proporcionándole lo dos grados de libertad de movimiento mencionados en cada uno de los tres ejes dimensionales (X, Y, Z).
Los movimientos durante su uso, garantizan completamente las ventajas de la ergonomía pues adapta las asas a los miembros del cuerpo en forma, inclinación y movimientos; además permite a la mano del usuario moverse con movimientos naturales, circulares, simultáneos, opuestos y simétricos que coinciden con nuestras articulaciones y forma natural del cuerpo, sin generar incomodidad ni posiciones forzadas que provoquen cansancio o lastimen a la larga las articulaciones, músculos o miembros del cuerpo. En una modalidad específica de la invención, las partes que están en contacto directo con el usuario, pueden tener prácticamente la misma forma de su cuerpo, para adaptarse al contorno promedio de las manos, o bien al de un usuario en específico para personalizar el dispositivo.
SUMARIO DE LA INVENCION.
Es por lo tanto un objetivo principal de la presente invención el proporcionar un volante para vehículos el cual cuenta con uno o mas elementos sujetadores cada uno contando con una asa ergonómica que cuenta con tres grados de libertad de movimiento, permitiendo que la mano del conductor pueda moverse con libertad sobre los tres ejes dimensionales permitiéndole conducir el vehículo sin tener que soltar el elemento sujetador, siendo de gran importancia para garantizar la máxima seguridad durante la conducción del mismo.
Es así mismo otro objetivo principal de la presente invención, el proporcionar un volante para vehículos de la naturaleza anteriormente descrita en donde cada asa puede moverse de manera controlada
alrededor de un eje X, Y y Z, así como rotar sobre su propio eje, proporcionándole lo dos grados de libertad de movimiento mencionados en cada uno de los tres ejes dimensionales (X, Y, Z).
Es otro objetivo adicional de la presente invención, el proporcionar un volante para vehículos de la naturaleza anteriormente descrita en donde cada asa permite a la mano del usuario moverse con movimientos, circulares, opuestos, simultáneos y simétricos que coinciden con nuestras articulaciones y forma natural del cuerpo, sin generar incomodidad ni posiciones forzadas que provoquen cansancio o lastimen a la larga las articulaciones, músculos o miembros del cuerpo.
Es otro objetivo adicional de la presente invención, el proporcionar un volante para vehículos de la naturaleza anteriormente descrita en donde cada asa permite conducir el vehículo sin tener que soltar el volante del vehículo aún en maniobras complicadas y/o bruscas.
Es otro objetivo adicional de la presente invención, el proporcionar un volante para vehículos de la naturaleza anteriormente descrita que permita conducir el vehículo por personas con cierta limitación en sus brazos, muñecas o manos o bien con ausencia de algún miembro superior.
Es todavía un objetivo principal de la presente invención el proporcionar un volante para vehículos de la naturaleza anteriormente descrita en donde cada asa permite que la mano del conductor siempre este en contacto con el elemento sujetador (asa) aún en maniobras rápidas y bruscas.
Estos y otros objetivos y ventajas de la presente invención se harán aparentes a las personas con conocimientos normales en el ramo, de la siguiente descripción detallada de la invención.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un volante de vehículo incluyendo dos dispositivos de asas ergonómica de conformidad con una primera modalidad de la presente invención.
La figura 2, es una vista frontal de un volante de vehículo incluyendo dos dispositivos de asas ergonómica de conformidad con una primera modalidad de la presente invención.
La figura 3 es una vista en perspectiva de un corte transversal parcial del dispositivo de asa ergonómica de conformidad con la presente invención.
La figura 4 es una vista en perspectiva de un corte transversal total del dispositivo de asa ergonómica de conformidad con la presente invención.
La figura 5 es una vista en perspectiva de un volante de vehículo incluyendo un dispositivo de asas ergonómica de conformidad con una segunda modalidad de la presente invención.
La figura 6 es una vista superior de un volante de vehículo incluyendo un dispositivo de asas ergonómica de conformidad con una segunda modalidad de la presente invención.
La figura 7 es una vista posterior del dispositivo de asa ergonómica de conformidad con una segunda modalidad de la presente invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION.
La invención será ahora descrita de acuerdo a una modalidad preferida de la misma, haciendo referencia a un volante de diseño común para automóviles y a la disposición de los ejes X, Y y Z que se muestran en los dibujos que se acompañan, en donde los mismos números y signos se refieren a los mismos elementos descritos.
Haciendo referencia a una primera modalidad de la invención mostrada en las figuras 1 , 2, 3 y 4, el volante 1 para vehículos con asas ergonómicas incluye un primero 2 y una segundo 2' dispositivo de asa ergonómica, en donde primer dispositivo está situado de manera opuesta al segundo dispositivo de asa y cada uno comprendiendo:
una apertura circular 3, formada en el cuerpo del volante en una posición tal que el centro de cada apertura circular queda situado aproximadamente a una distancia del centro del volante 1 correspondiente a la mitad del radio del volante 1 , quedando una porción fuera de la
circunferencia misma del volante, en donde el diámetro de la apertura circular es mayor que el ancho promedio de la mano humana;
un anillo fijo 4 hecho de un material metálico ajustado a dicha apertura circular 3, en donde dicho anillo fijo tiene una sección transversal de forma cuadrangular y una porción anular interna 5 y en donde la porción anular interna 5 ncluye una canal circular 6 con una sección transversal de forma semicircular;
un primer anillo movible 7 situado de manera concéntrica respecto al anillo fijo 4, dicho primer anillo movible 7 teniendo una porción anular interna 8 y una porción anular externa, 9 e incluyendo un primer 10 y un segundo miembro 10' de unión deslizable en forma de esfera unidos a la porción anular externa 9 en posiciones opuestas uno del otro en donde: dicho primer anillo movible 7 tiene un diámetro menor que el anillo fijo 4, y en donde cada miembro de unión deslizable 10, 10' se aloja y retiene de manera deslizable dentro del canal circular 6 con sección transversal de forma circular, de tal manera que dicho primer anillo movible 7 puede moverse alrededor del eje "Z" deslizándose por el canal circular 6 por medio de los medios de unión deslizables 10, 10';
un segundo anillo movible 11 situado de manera concéntrica respecto al primer anillo movible 7 dicho segundo anillo movible 11 teniendo una porción anular interna 12 y una porción anular externa 13, e incluyendo un primer 14 y un segundo 14' miembro de unión rotatorio alojados en receptáculos localizados en la porción anular externa en posiciones opuestas uno del otro en donde: dicho segundo anillo movible 11 tiene un diámetro menor que el primer anillo movible 7, en donde dicho primer 14 y segundo 14' medio de unión rotatorio comprende un buje y en donde cada miembro de unión rotatorio 14, 14' se une de manera rotatoria a la porción anular interna 8 del primer anillo movible 7, de tal manera que dicho segundo anillo movible 11 puede girar alrededor del eje "Y" respecto al primer anillo movible 7;
medios de agarradera para la mano del usuario, comprendiendo una barra alargada 15 de sección transversal circular, con una longitud
ligeramente menor al diámetro del segundo anillo movible 11 , teniendo un primer y segundo extremo, en donde el primer y segundo extremo incluyen cada uno un miembro de unión rotatorio 16, 16' alojado en un receptáculo localizado en la porción anular interna 12 del segundo anillo movible 11 , cada uno comprendiendo un buje y en donde cada miembro de unión rotatorio 16, 16' se une de manera rotatoria a la porción anular interna 12 del segundo anillo movible 11 , de tal manera que dicha barra alargada puede girar alrededor de su propio eje;
una cubierta 17 hecha de material plástico que rodea a dicha barra largada 15, incluyendo estriaciones (no mostradas) que tienen una forma que se amolda a los dedos de la mano del usuario cuando empuña a la barra alargada 15 rodeada de dicha cubierta plástica en donde dicha cubierta 17 puede estar hecha adicionalmente de cualquier tipo de material suave al tacto.
Gracias a los ejes de libertad de movimiento descritos, los medios de agarradera que comprenden la barra alargada 17, puede girar:
alrededor de su propio eje, gracias a los medios de unión rotatorios 16, 16' de los medios de agarradera;
alrededor del eje "Y" gracias a los medios de unión rotatorios 14, 14' del segundo anillo movible 11 ;
alrededor del eje "Z" gracias a los medios de unión deslizables 10, 10' del primer anillo movible 4;
Gracias a que los medios de agarradera pueden moverse alrededor de los tres ejes "X", Ύ" y "Z" la mano del usuario, queda posicionada de manera cómoda dentro del área de la apertura circular del anillo fijo 4, permitiéndole girar el volante del vehículo 1 sin soltar los medios de agarradera y sin el peligro de que los dedos puedan perder el contacto con los mismos ya que los medios de agarradera giran de acuerdo con los movimientos de la mano del conductor.
En otras modalidades de la invención, el centro de cada apertura circular, puede estar situado en una posición entre ½ R y R (incluyendo) en donde R es el radio del volante.
Aún y cuando se describió que el primer anillo movible 4 está unido al canal circular 6 por medio de un primer y un segundo miembro de unión deslizable 10, 10' en forma de esfera , es posible que pueda estar unido a dicho canal mediante cualquier tipo de sistema de unión que pueda deslizarse a través de dicho canal 6.
Además, aún y cuando se muestra en los dibujos que el volante del vehículo incluye dos dispositivos de asa ergonómica, es posible utilizar solamente una para conducir el vehículo y aunque se mostró un diseño de volante común circular, es posible que el volante pueda tener cualquier diseño, incluyendo los volantes de forma ovalada con que cuentan algunos automóviles deportivos, así mismo, los medios de montaje pueden comprender una apertura de forma cuadrangular por ejemplo, en lugar de una apertura de forma circular.
En dicha primera modalidad, se requiere que el volante del automóvil tenga formado en el mismo cuerpo del volante una o más aperturas circulares para acomodar y fijar el anillo fijo 4, y el ensamble del primer 7 y segundo 11 anillos movibles y los medios de agarradera.
Sin embargo con el fin de poder adaptar el dispositivo de asa ergonómica a una gran variedad de modelos de volante existentes, en una segunda modalidad de la presente invención mostrada en las figuras 5, 6 y 7, el anillo fijo 4 está unido medios de montaje que pueden comprender un contenedor de forma cilindrica hueca 18 que tiene una apertura frontal circular que incluye una porción anular interna (no mostrada) y una pared posterior 19 que incluye una cara interna (no mostrada) y una externa 10, en donde el anillo fijo 4 está unido a la periferia interna de la apertura circular de dicho contenedor hueco de forma cilindrica 18 que incluye una pared posterior como se muestra en las figuras 5, 6 y 7. En esta modalidad, el primer anillo movible 4, segundo anillo movible 11 y medios de agarradera se encuentran ensamblados entre sí de manera similar a como se describió en la primera modalidad, y el contenedor hueco 18 tiene una profundidad tal que permite empuñar los medios de agarradera sin que se aprisionen los dedos de la mano contra la pared posterior 18 del
contenedor circular. De esta manera, el ensamble del anillo fijo 4, los anillos movibles 7, 11 y medios de agarradera se encuentra unidos a un contenedor circular independiente 18 que puede ser fijado a una gran variedad de volantes en existencia por medio medios de sujeción al volante unidos a la cara externa de la pared posterior del contenedor circular, que pueden comprender por ejemplo un par de abrazaderas 21 , 21 ' como se muestra en las figuras 5, 6 y 7.
ESTUDIOS DE ERGONOMIA
Con el fin de determinar la manera en la que la mano humana se mueve en relación a elementos para manejo de vehículos (volantes), se realizaron 105 experimentos con personas al azar incluyendo hombres, mujeres, niños adolecentes y adultos. Se les pidió sentarse y se colocó una mesa frente a ellos a la altura de sus codos. Se les pidió relajar lo más posible su espalda, hombros, codos, y muñecas. Posteriormente se les pidió que levanten ambos antebrazos flexionando sus codos para colocar sus brazos con las palmas hacia abajo sobre la mesa frente a ellos. Antes de que coloquen sus brazos, se les pidió que sujeten un lápiz. Dicha posición es la primera a evaluar, sujetando un lápiz con los músculos relajados, la cual es la posición natural de codo, antebrazo y muñeca (posición #1). Finalmente se les pidió que de manera natural coloquen sus manos sobre la mesa sin forzar en absoluto sus músculos ni articulaciones, manteniendo sujetado un lápiz en cada mano y las dejaran en reposo sobre la mesa (posición #2).
Ángulos de sujeción.
Eje horizontal.
En base a la manera en la que el radio y el cubito se juntan en la muñeca (radio-semilunar-escafoides y cubito-piramidal-pisiforme), así como los músculos y tendones en estado natural, se concluyó que la orientación natural de la mano (colocándola con la palma hacia abajo) sea con una ligera inclinación hacia la dirección del dedo pulgar (abducción). Esta inclinación se ve aumentada al momento en que el antebrazo se mueve hacia el centro del cuerpo de la persona para poder sostener el volante
(abducción), cuyo diámetro es menor a la distancia entre ambos hombros. Si se traza una línea recta desde el codo que atraviese el antebrazo, muñeca y que llegue hasta la punta de los dedos, dicha línea que inicia en el codo no terminaría en la punta del dedo medio o corazón, sino en la punta del dedo anular. En base a dicha posición se consideraron los grados de libertad que debería tener el asa ergonómica de la presente invención para lograr empuñar el elemento de sujeción en un eje horizontal, lo cual se logra gracias a la combinación de ejes de libertad descritos anteriormente.
Eje vertical
Si colocamos las manos con la palma hacia el interior del cuerpo, se puede concluir que de manera natural no se forma un ángulo de 90 grados entre el eje horizontal y la palma de la mano, si no que en base a la estructura del antebrazo y muñeca, se forma un ángulo aproximado de 45 grados (pronación), de manera similar, en base a dicha posición se consideraron los grados de libertad que debería tener el asa ergonómica de la presente invención para lograr empuñar el elemento de sujeción en un eje vertical, lo cual se logra gracias a la combinación de ejes de libertad descritos anteriormente.
Dichas posiciones ideales en el eje horizontal y vertical conforman una posición natural de la mano empuñando los medios de agarradera, los cuales pueden girar y adaptarse a dicha posición natural de la mano gracias a la combinación de ejes de libertad descritos anteriormente.
Deberá finalmente comprenderse que la invención no se limita a las modalidades descritas anteriormente y que los expertos en el ramo quedarán capacitados, por las enseñanzas que aquí se establecen, para efectuar cambios en los componentes y configuración del volante para vehículos con asas ergonómicas de la presente invención, cuyo alcance quedará establecido exclusivamente por las siguientes reivindicaciones.