Dispositivo de amortiguación para presentar frente al desplazamiento de un órgano de mando manual (28) una reacción,

incluyendo dicho dispositivo al menos una cámara que contiene fluido magneto-reológico, dos dispositivos generadores de campo magnético (6.1, 6.2) adaptable en el fluido magneto-reológico de tal modo que modifica su viscosidad aparente, al menos un elemento móvil (4, 104, 204) en translación capaz de cizallar el fluido magnetoreológico y destinado a unirse mecánicamente al órgano de mando manual (28), incluyendo dicho elemento (4, 104, 204) al menos una lámina de eje longitudinal (Y) que incluye unos agujeros y/o unas escotaduras y/o unos salientes, definiendo cada uno de los dos dispositivos generadores de campo magnético (6.1, 6.2) un entrehierro que forma dos cámaras llenas de fluido magneto-reológico, estando provistos dichos entrehierros de un única entrada (20) en un extremo longitudinal, estando colocados los dos dispositivos generadores de campo magnético (6.1, 6.2) separados entre sí y de tal modo que las entradas (20) de los entrehierros se encuentren enfrentadas y que cada uno de los entrehierros aloje un extremo longitudinal de la lámina (4), desplazándose la lámina (4) según su eje (Y) .

Dispositivo de amortiguación capaz de ofrecer una rigidez aumentada

5 Campo técnico y arte previo

La presente invención se refiere a un amortiguador de fluido magneto-reológico, y de manera más general a un dispositivo capaz de generar una resistencia frente a un movimiento mediante la modificación de la viscosidad aparente de un fluido magneto-reológico por modulación de un campo magnético, pudiendo ser utilizado este dispositivo en sistemas de simulación táctil o háptica para oponer frente al avance de un órgano de mando manual una reacción que refleja el desarrollo de la orden.

Las interfaces hombre-máquina que se utilizan, por ejemplo en realidad virtual, deben presentar dos características antagonistas: por una parte, permitir movimientos en vacío lo más fáciles posibles para simular un desplazamiento libre y, por otra parte, ser capaces de ofrecer una alta rigidez para simular, por ejemplo, un sólido o una pared virtual.

Se conoce, por ejemplo, la utilización de unos motores electromagnéticos clásicos del tipo habitual para producir unas fuerzas de resistencia. La rigidez de este tipo de sistemas que pueden producir energía (sistemas plenamente activos) es siempre un factor que limita su estabilidad.

Un amortiguador semi-activo es un sistema que solo puede absorber energía y cuyo coeficiente de amortiguación se puede controlar, en función de las solicitaciones, mediante un sistema de control. Algunas interfaces utilizan unos frenos semi-activos giratorios, que presentan el inconveniente de ser voluminosos. Otras interfaces utilizan unos amortiguadores semi-activos, pero estos presentan a menudo una fuerza en vacío demasiado elevada.

El documento US 2007/0013655 describe un dispositivo que reproduce la reacción que experimenta un pescador cuando manipula el carrete en un juego de simulación de pesca, o un ciclista cuando se apoya en los pedales de una bicicleta estática.

Este dispositivo utiliza una plancha móvil en traslación dentro de un entrehierro delimitado por los dos brazos de una U sobre los que están fijadas unas esponjas empapadas en un fluido magneto-reológico.

La plancha móvil, en su desplazamiento en traslación, roza sobre las esponjas. Al modificar el campo magnético en el entrehierro, la viscosidad aparente del fluido magneto-reológico que contienen las esponjas varía, lo que modifica la resistencia frente al avance de la plancha.

Este sistema tiene una vida útil limitada debido al rozamiento permanente de la plancha sobre las esponjas. Por otra parte, esta construcción solo puede generar una amortiguación limitada, en particular a causa de la acción limitada del fluido magneto-reológico sobre la plancha, al ser pequeña la superficie de contacto. Este sistema no permite, por lo tanto, realizar un amortiguador eficiente en numerosas situaciones conservando al mismo tiempo un tamaño aceptable. En efecto, si se precisara una gran amortiguación, haría falta una plancha de gran tamaño con el fin de que los esfuerzos de cizallamiento generados en el fluido magneto-reológico sean suficientes para producir la amortiguación necesaria. Esto implicaría, por lo tanto, un dispositivo de amortiguación de gran tamaño cuyo uso se 45 vería limitado.

El documento US 2004/0084887 describe un dispositivo destinado a evitar las vibraciones en una dirección del vehículo automóvil. Este dispositivo está insertado dentro de la columna de dirección y consta de una caja llena de fluido magneto-reológico, de un rotor solidario en movimiento con una parte superior del eje de la dirección y con unas bobinas eléctricas para generar un campo magnético en el interior de la caja. El rotor está formado por un disco cuyo eje se confunde con el del árbol de dirección, constando este disco también de unos orificios axiales y de unos dientes en su periferia. Los dientes y los orificios producen esfuerzos normales y de cizallamiento en el fluido magneto-reológico, lo que permite reducir a la vez las vibraciones en rotación y en la dirección axial. Este dispositivo presenta el inconveniente de ser voluminoso.

55 El documento WO 2006/051301 presenta un dispositivo de amortiguación considerado como el antecedente más cercano de la invención.

Es, por lo tanto, un objetivo de la presente invención ofrecer un dispositivo de amortiguación de fluido magnetoreológico capaz de ofrecer esfuerzos de amortiguación importantes, manteniéndose compacto y teniendo una vida útil prolongada.

Exposición de la invención

65 El objetivo que se ha enunciado en el párrafo anterior se consigue mediante un dispositivo que consta de una cámara que contiene un fluido magneto-reológico y al menos un lámina capaz de desplazarse en traslación según su eje por el fluido magneto-reológico, constando esta lámina en sus caras de mayor superficie de unas nervaduras y/o de unos orificios pasantes con el fin de aumentar la resistencia frente al desplazamiento por el fluido magnetoreológico cuando su viscosidad se incrementa por la aplicación de un campo magnético.

En otras palabras, la lámina no es lisa a la escala del dispositivo. Consta de unos relieves sobresalientes o deprimidos en una o las dos caras de mayor superficie. De este modo, cuando se aplica un campo magnético, las cadenas de partículas magnéticas que contiene el fluido magneto-reológico que se forman con la aplicación de un campo magnético se encuentran a la altura de los relieves y forman unos obstáculos para su desplazamiento. Y/o la lámina consta de unos orificios, en este caso las cadenas de partículas se forman a través de la lámina dentro de los orificios y forman también unos obstáculos para el desplazamiento de la lámina.

De este modo, el dispositivo ofrece una amortiguación mayor con un tamaño reducido.

La presente invención permite generar una gran resistencia manteniendo al mismo tiempo una fuerza en vacío en unos niveles tolerables. Por una parte, la utilización de un freno lineal a base de fluido magneto-reológico permite aumentar la fuerza de resistencia. Por otra parte, ya que el freno solo puede disipar la energía mecánica, este ejerce una acción estabilizadora sobre el sistema.

Se utiliza el fluido magneto-reológico en cizallamiento con unas láminas delgadas, lo que permite reducir el tamaño del sistema conservando al mismo tiempo una alta resistencia.

La presente invención tiene, por lo tanto, principalmente como objeto un dispositivo amortiguador para presentar frente al desplazamiento de un órgano de mando manual una reacción, constando dicho dispositivo al menos de una cámara que contiene fluido magneto-reológico, de al menos un dispositivo para la generación de un campo magnético adaptable en el fluido magneto-reológico de tal modo que modifique su viscosidad aparente, de al menos un elemento móvil en translación capaz de cizallar el fluido magneto-reológico y destinado a unirse mecánicamente al órgano de mando manual, constando dicho elemento al menos de una lámina de eje longitudinal que consta de unos agujeros y/o unas escotaduras y/o unos salientes.

La lámina se puede realizar en un material no magnético, esta puede constar entonces de unas hendiduras paralelas y/o unos orificios.

En una variante de realización, la lámina consta de un alma de un material magnético provisto de agujeros y/o de escotaduras y/o de salientes y de unas bandas de un material no magnético sobre los extremos laterales en sus dos caras.

En otra variante de realización, la lámina consta de un alma maciza y de dos planchas de un material no magnético provistas de unas hendiduras que recubren cada cara del alma maciza. Con esta variante de realización, aparece un fenómeno de fricción.

También se puede considerar tener un elemento móvil que conste de varias láminas paralelas, lo que permite conseguir unos niveles de esfuerzo de amortiguación aún más elevados con un tamaño equivalente.

En un modo de realización, el dispositivo consta de un dispositivo generador de campo magnético, cuyo entrehierro 45 forma dicha cámara llena de fluido magneto-reológico, constando dicho entrehierro de una entrada en cada uno de sus extremos longitudinales que atraviesa la lámina, desplazándose la lámina a lo largo de su eje longitudinal.

El medio generador de campo magnético puede, por ejemplo, constar de dos núcleos en forma de E enfrentados de tal modo que los extremos de los brazos centrales de... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de amortiguación para presentar frente al desplazamiento de un órgano de mando manual (28) una reacción, incluyendo dicho dispositivo al menos una cámara que contiene fluido magneto-reológico, dos dispositivos 5 generadores de campo magnético (6.1, 6.2) adaptable en el fluido magneto-reológico de tal modo que modifica su viscosidad aparente, al menos un elemento móvil (4, 104, 204) en translación capaz de cizallar el fluido magnetoreológico y destinado a unirse mecánicamente al órgano de mando manual (28) , incluyendo dicho elemento (4, 104, 204) al menos una lámina de eje longitudinal (Y) que incluye unos agujeros y/o unas escotaduras y/o unos salientes, definiendo cada uno de los dos dispositivos generadores de campo magnético (6.1, 6.2) un entrehierro que forma dos cámaras llenas de fluido magneto-reológico, estando provistos dichos entrehierros de un única entrada (20) en un extremo longitudinal, estando colocados los dos dispositivos generadores de campo magnético (6.1, 6.2) separados entre sí y de tal modo que las entradas (20) de los entrehierros se encuentren enfrentadas y que cada uno de los entrehierros aloje un extremo longitudinal de la lámina (4) , desplazándose la lámina (4) según su eje (Y) .

2. Dispositivo de amortiguación de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la lámina (4, 104) incluye unas hendiduras paralelas.

3. Dispositivo de amortiguación de acuerdo con la reivindicación 2, en el que las hendiduras son ortogonales a una dirección de desplazamiento de la lámina. 20

4. Dispositivo de amortiguación de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, en el que la lámina (4) está realizada en un material no magnético.

5. Dispositivo de amortiguación de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la lámina (104) incluye un alma (106)

de un material magnético provista de unos agujeros y/o unas escotaduras y/o unos salientes y de unas bandas (108) de un material no magnético sobre sus extremos laterales en sus dos caras.

6. Dispositivo de amortiguación de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la lámina (204) incluye un alma maciza de un material magnético o no magnético (206) y de dos planchas (208) de un material no magnético provistas de 30 unas hendiduras que recubren cada cara del alma maciza (206) .

7. Dispositivo de amortiguación de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el elemento móvil incluye varias láminas paralelas.

35 8. Dispositivo de amortiguación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que incluye una membrana flexible (30) que rodea las entradas (20) y el órgano de mando (28) formando un conjunto estanco, estando fijado el órgano de mando manual (28) prácticamente en el centro de la lámina (4) ortogonalmente a su eje longitudinal (Y) .

40 9. Dispositivo de amortiguación de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el órgano de mando (28) tiene dos partes (28.1, 28.2) , una parte (28.2) fijada sobre la lámina y una parte fijada (28.1) sobre la parte (28.2) fijada sobre la lámina, estando sujeta la membrana (30) entre las dos partes (28.1, 28.2) .

10. Dispositivo de amortiguación de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores combinada con la 45 reivindicación 7, en el que al menos un entrehierro está dividido en tantos entrehierros como láminas por medio de planchas magnéticas, alojando cada entrehierro una lámina.

11. Sistema de amortiguación que incluye un dispositivo amortiguador de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, de una fuente de alimentación en energía eléctrica del o de los dispositivos para la generación de un 50 campo magnético, de al menos un sensor de un tamaño cinemático y/o dinámico representativo del movimiento de este elemento o del órgano de mando y de un órgano de control, estando conectado dicho sensor al órgano de control, conectado a su vez a los dispositivos para la generación de un campo magnético, siendo tal el conjunto que la viscosidad aparente del fluido magneto-reológico varía durante el desplazamiento del órgano de mando manual.

55 12. Sistema de amortiguación de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el sensor, al menos uno, es un sensor de carrera, de velocidad y/o de aceleración.

13. Sistema de simulación del tipo interfaz háptica que incluye un sistema de acuerdo con la reivindicación 11 o 12.