BR112013032948B1 - Dispositivo para medir a aceleração de um corpo móvel - Google Patents

Abstract

acelerômetro pendular. a presente invenção refere-se a um dispositivo (1) para medir a aceleração de um corpo móvel, o dito dispositivo (1) incluindo um pêndulo (11) capaz de oscilar sobre um centro instantâneo de rotação (0); e um sistema de detecção capaz de detectar uma oscilação do dito pêndulo (11) que é provável de ocorrer em função da dita aceleração, caracterizado pelo fato de que o pêndulo (11) tem uma configuração geométrica que permite ao mesmo interagir com o dito sistema de detecção, a dita configuração geométrica sendo de tal modo que o dito sistema de detecção apenas indique uma oscilação do dito pêndulo (11) que excede um valor limite de oscilação.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um método e a um sistema para a medição de uma variação na velocidade de um corpo móvel como uma função de tempo.

[0002] Em particular, a presente invenção se refere ao campo dos veículos, em particular, dos veículos guiados, que requerem uma medição confirmada de sua aceleração, tais como, por exemplo, os veículos guiados no campo das estradas de ferro. “Veículo guiado” se refere a um meio de transporte público, tal como, ônibus, ônibus elétricos, bondes, metrôs, trens ou vagões de trem, etc., para o qual o aspecto de segurança é muito importante. De modo geral, a presente invenção se aplica a qualquer corpo móvel (ou seja, a qualquer corpo que se movimenta ou é movimentado, tal como, por exemplo, um automóvel) obrigado a observar pelo menos um critério de segurança de aceleração. Este critério de segurança é, em particular, capaz de tornar seguro o dito corpo móvel durante uma aceleração, por exemplo, uma frenagem de emergência. Por aceleração, a presente invenção se refere às acelerações positivas (aumento de velocidade como uma função do tempo) e às acelerações negativas ou desacelerações (diminuição de velocidade como uma função do tempo) do corpo móvel.

[0003] Para um número de corpos móveis, em particular, os corpos móveis que provêm o transporte de passageiros, tais como, por exemplo, os metrôs manuais ou automáticos, que correm sobre ferro ou pneus, faz-se necessário determinar se a aceleração, positiva ou negativa, submetida por parte do corpo móvel é maior que um valor limite de aceleração predefinido ou não. Por exemplo, a fim de garantir a segurança de um veículo guiado, tal como, um metrô, a aceleração deste veículo durante uma frenagem de emergência deve compulsoriamente atender de forma simultânea a diversos critérios de segurança, incluindo, em particular: - um valor de desaceleração mínima, tomado como um pressuposto para os cálculos de distância de parada segura (tipicamente de 1,8 m/s2); - um valor de desaceleração máxima, além do qual os passageiros em pé a bordo de um veículo sofrem o risco de cair (tipicamente de: ... - 0,32 g, ou seja, uma desaceleração de 3,2 m/s2 de acordo com o padrão ASCE 21, ou 3,5 m/s2 de acordo com o padrão EN 13452).

[0004] Como uma regra geral, quando uma ordem de frenagem de emergência é expedida, uma válvula de solenoide de freio de emergência se abre, a dita abertura permitindo a redução de uma pressão hidráulica ou pneumática, dando origem a uma ativação do freio de emergência e um aumento na desaceleração do corpo móvel (a velocidade do dito corpo móvel diminui como uma função do tempo). Em seguida, quando a desaceleração atinge ou excede um predeterminado valor limite, uma outra válvula de solenoide, conhecida como uma válvula de solenoide de limitação de freio de emergência, se fecha, o dito fechamento dando origem a uma manutenção constante da dita pressão e a uma manutenção perceptivelmente constante da desaceleração. Finalmente, quando o veículo para, a desaceleração é cancelada, a válvula de solenoide de limitação de freio de emergência se abre e a pressão cai para zero (liberação completa).

[0005] A falha em atender ao primeiro critério de segurança (valor de desaceleração mínima) é um evento de gravidade I considerado “catastrófico” de acordo com o padrão EN 50126 e requer uma lógica de controle SIL4. A falha em atender ao segundo critério de segurança (valor de desaceleração máxima) é um evento de gravidade II considerado “crítico” ou III considerado “marginal” de acordo com o padrão EN 50126, nesse caso requerendo uma lógica de controle SIL2. Um outro critério de segurança é a rápida variação da desaceleração do dito corpo móvel durante uma frenagem de emergência. Na verdade, uma arrancada da ordem de 3 a 6 m/s3 deve ser observada durante uma frenagem de emergência a fim de garantir a segurança do dito corpo móvel.

[0006] Essa arrancada envolve um método e um dispositivo para a medição da variação de velocidade do corpo móvel como uma função do tempo caracterizada por um curto tempo de resposta. Deste modo, o excesso de um nível de desaceleração deve ser detectado antes de a desaceleração do corpo móvel atingir esse limite, de modo a dar ao sistema de frenagem tempo para reagir.

[0007] Inúmeros métodos e dispositivos para a medição da aceleração de um corpo móvel são conhecidos por uma pessoa versada na técnica. Alguns acelerômetros usam, por exemplo, um tubo cheio de mercúrio para medir a desaceleração do corpo móvel. Nesse sentido, a Patente GB 2 211 942 A descreve um dispositivo capaz de medir uma aceleração com base em uma medição elétrica ou óptica de um movimento de um fluido, em particular, mercúrio, contido no interior de um tubo vedado na forma de um “U” ou “O”. Infelizmente, o dito tubo é frágil, facilmente se danifica e, deste modo, suscetível à liberação do dito fluido, o que poderá, em particular, ser considerado perigoso quando se trata de mercúrio. Além disso, tais acelerômetros podem, de modo geral, apenas indicar a variação de velocidade do corpo móvel como uma função do tempo em uma única direção de movimento do dito corpo móvel. Cada direção de movimento do corpo móvel deve, portanto, ser associado ao seu próprio dispositivo para medição de aceleração. Em particular, no caso dos veículos guiados caracterizados por duas direções de movimento, respectivamente um movimento para frente e um movimento para trás, dois acelerômetros são necessários a fim de fazer a medição de aceleração nas ditas duas direções de movimento.

[0008] Um outro dispositivo para medição de aceleração é descrito na Patente US 4 849 655. Esta se refere a um dispositivo feito de dois elementos, um primeiro elemento fixo e um segundo elemento que faz um movimento relativo com relação ao dito primeiro elemento. Esses dois elementos são, por exemplo, respectivamente, um emissor de campo magnético e um sensor de efeito Hall. Durante uma aceleração, o movimento relativo entre os dois elementos produz uma variação no campo magnético que é detectada pelo sensor. O sensor, nesse caso, produz um sinal correlacionado à variação de velocidade do corpo móvel. Este sinal é, em seguida, processado eletronicamente a fim de, em particular, ser usado para controlar a frenagem do dito corpo móvel.

[0009] Outros dispositivos são, em particular, baseados na detecção e medição da aceleração com base em um sensor que muda de tensão como uma função de sua direção de rotação (Patente US 5 659 137) sobre um acelerador angular que usa mercúrio como massa inercial (Patente US 3 147 391) na medição do movimento de uma parte de um pêndulo imerso em um líquido (Patente US 5.134.883). Infelizmente, os princípios operacionais desses dispositivos são, de modo geral, complexos, requerendo, por exemplo, uma análise de sinal, e também envolvendo um alto custo de produção. Além disso, esses dispositivos não são confiáveis ao longo de um grande período de operação, sendo passiveis de desgaste, em particular, mecânico, de seus componentes e das peças que interagem na medição de aceleração.

[00010] Um objetivo da presente invenção é propor um dispositivo para medição de variação da velocidade de um corpo móvel como uma função do tempo que seja simples, economicamente vantajoso (em particular, a fim de permitir sua manutenção, além das constantes checagens, através da simples troca do dito dispositivo), seguro, confiável, e capaz de rapidamente estabelecer a dita medição da dita variação de velocidade como uma função do tempo (ou seja, que tenha um curto tempo de resposta, em particular, da ordem de 100 a 200 ms).

[00011] Um outro objetivo da presente invenção é, em particular, prover uma determinação confiável do excesso de um valor limite de aceleração predefinido (valor limite tolerável) submetido por parte do corpo móvel, independentemente do processamento de sinal pretendido no sentido de determinar o dito valor excedente.

[00012] Com esses objetivos, é proposto um dispositivo por meio do conteúdo da invenção. Um conjunto de concretizações também apresenta as vantagens da presente invenção.

[00013] A presente invenção propõe um dispositivo para a medição da aceleração de um corpo móvel, o dito dispositivo medidor sendo projetado de modo a ficar encaixado no dito corpo móvel e incluindo: - um pêndulo capaz de oscilar sobre um centro instantâneo de rotação O (ou seja, um ponto sobre o qual o dito pêndulo, ou, em particular, o seu centro de gravidade, é capaz de oscilar em um dado instante com relação a um quadro de referência, por exemplo, ao dito corpo móvel, ou a um invólucro protetor do dito pêndulo); - um sistema de detecção capaz de detectar uma oscilação do dito pêndulo que é provável de ocorrer em função da dita aceleração.

[00014] O dito dispositivo medidor de acordo com a presente invenção sendo caracterizado pelo fato de que: - o pêndulo tem uma configuração geométrica que permite ao mesmo interagir com o dito sistema de detecção, a dita configuração geométrica sendo de tal modo que a mesma apenas permita que o dito sistema de detecção indique uma oscilação do dito pêndulo que excede, ou, em particular, rompe um valor limite de oscilação, ou, em outras palavras, a dita configuração geométrica permite ao sistema de detecção gerar um sinal de detecção capaz apenas de indicar se o dito pêndulo está se submetendo a uma aceleração que excede um valor limite de aceleração.

[00015] O sistema de detecção de acordo com a presente invenção pode, em particular, incluir um detector disposto perpendicular a um plano de oscilação do dito pêndulo e, de preferência, também perpendicular a um eixo geométrico que atravessa o centro de gravidade do pêndulo em repouso (o dito eixo geométrico sendo, por exemplo, alinhado sobre o campo gravitacional) e o centro instantâneo de rotação O.

[00016] Plano de oscilação refere-se, em particular, ao plano no qual o centro de gravidade do dito pêndulo se movimenta quando o dito pêndulo oscila sobre o dito centro de rotação O. O dito sistema de detecção de acordo com a presente invenção pode incluir ainda um emissor projetado de modo a interagir com o dito detector. O dito emissor e o dito detector são concebidos de modo a interagir um com o outro a fim de gerar um sinal de detecção que não requer nenhum processamento a fim de ser interpretado por um sistema de frenagem, uma vez que o mesmo é capaz de indicar diretamente se uma oscilação do dito pêndulo excede o dito valor limite de oscilação. Por exemplo, o dito emissor é um dispositivo que gera um feixe de luz e o detector é um dispositivo de detecção fotoelétrico, ou o dito sistema de detecção é um detector de proximidade capacitivo ou indutivo, incluindo um emissor capaz de emitir um campo magnético ou elétrico capaz de interagir com um objeto incluído no corpo do dito pêndulo, em particular, um objeto metálico ou magnético, e um detector é capaz de detectar uma variação, respectivamente, do dito campo magnético ou elétrico, em particular, durante uma interação do dito objeto com o dito campo, respectivamente, magnético ou elétrico. Outros pares de emissor - detector serão apresentados em mais detalhe no restante do documento.

[00017] A dita configuração geométrica de acordo com a presente invenção pode, em particular, ser definida como uma função da massa do pêndulo, da posição do seu centro de gravidade com relação ao centro instantâneo de rotação, do seu plano de oscilação, de uma posição do sistema de detecção com relação ao dito pêndulo, a fim de garantir que apenas uma oscilação que excede um valor limite de oscilação possa ser detectada pelo dito sistema de detecção. De preferência, a dita configuração geométrica é de tal forma que o dito pêndulo inclua, em uma posição do dito pêndulo concebido de modo a ficar oposto ao dito sistema de detecção (em particular, oposto ao dito detector) quando a dita oscilação é igual ao dito valor limite de oscilação, uma interface entre dois meios, respectivamente um primeiro meio e um segundo meio, apenas um dos dois meios sendo capaz de interagir com o dito sistema de detecção a fim de indicar o dito excesso ou o rompimento do valor limite de oscilação. O dito sistema de detecção é, deste modo, capaz de indicar uma passagem do dito primeiro meio para o dito segundo meio ou o contrário, e, por conseguinte, qualquer excesso ou rompimento de um valor limite de oscilação, e, portanto, de um valor limite de aceleração correspondente ao dito valor limite de oscilação.

[00018] Interface refere-se à superfície que separa os dois meios, os quais podem ser sólidos, líquidos ou gasosos. Meio se refere a um conjunto de elementos físicos capazes de constituir um corpo (sólido, líquido, gasoso) capaz de interagir ou respectivamente não interagir com o sistema de detecção. Por exemplo, o primeiro meio e o segundo meio podem, cada um dos mesmos, ser um corpo sólido, ou o primeiro meio pode ser um corpo sólido, enquanto que o segundo meio é um corpo gasoso.

[00019] De preferência, de acordo com uma modalidade particular, o primeiro meio é feito de uma peça não metálica do dito pêndulo e o segundo meio é feito de uma peça metálica capaz de fazer o papel do emissor. De outra maneira, de acordo com uma outra modalidade particular, o primeiro meio poderá ser um material sólido concebido de modo a formar o corpo do dito pêndulo, e o segundo meio poderá ser um gás incluído no ou ocupando (por exemplo, temporariamente) um espaço oco no dito pêndulo, por exemplo, uma abertura ou uma janela feita no corpo do dito pêndulo. Com vantagem, o dito detector é, em particular, capaz de detectar uma passagem do dito primeiro meio para o dito segundo meio quando a dita oscilação é maior que ou igual ao dito valor limite, a dita passagem sendo, portanto, capaz de direta ou indiretamente provocar uma sinalização, por parte do dito detector, de um excesso de um valor limite de oscilação. O dito sinal de detecção capaz de ser gerado pelo detector é, em particular, caracterizado por dois estados, um primeiro estado que pode ser caracterizado por um primeiro valor do sinal de detecção e relativo a um não excesso do dito valor limite de oscilação, e um segundo estado que pode ser caracterizado por um segundo valor do sinal de detecção e relativo ao excesso do dito valor limite de oscilação. Nesse caso, o sistema de frenagem pode, em particular, ser diretamente ativado como uma função do estado do sinal de detecção (ou, em outras palavras, do valor do dito sinal de detecção) gerado pelo detector, sem a necessidade de se fazer qualquer processamento do dito sinal de detecção. A dita sinalização, nesse caso, corresponde simplesmente a uma alteração no estado do dito sinal de detecção, o que, em particular, torna possível ativar ou desativar um sistema de frenagem ou, por exemplo, uma válvula de solenoide de limitação de freio de emergência.

[00020] De preferência, a dita configuração geométrica de acordo com a presente invenção é de tal forma que o dito pêndulo inclua, em uma outra posição do dito pêndulo concebido de modo a ficar oposto ao dito sistema de detecção quando a dita oscilação é igual a um outro valor limite, a dita interface entre os ditos dois meios. Com vantagem, a dita posição e a dita outra posição tornam possível definir dois valores de oscilação limite, cada qual sendo capaz de disparar uma sinalização, por parte do dito detector, do excesso do dito valor limite ou do dito outro valor limite de oscilação, por exemplo, respectivamente, para uma direção de movimento do corpo móvel e uma outra direção de movimento do dito corpo móvel.

[00021] Em particular, o dito pêndulo tem uma forma que é simétrica com relação a um plano de simetria que atravessa o seu centro de gravidade e ao centro instantâneo de rotação 0, o dito plano de simetria sendo perpendicular ao plano de oscilação do dito pêndulo, a dita posição e a dita outra posição sendo equidistantes do dito plano de simetria, e o mesmo meio estendendo-se a partir da dita primeira posição para a dita segunda posição. O dito pêndulo pode, por exemplo, ser um pêndulo plano ou um pêndulo tridimensional. Em particular, o dito pêndulo é um corpo plano, e o dito mesmo meio que se estende a partir da dita primeira posição para a dita segunda posição forma uma janela no corpo plano.

[00022] De preferência, o dito sistema de detecção inclui um único detector e um único emissor, a dita configuração geométrica com vantagem permite que o dito sistema de detecção sinalize o excesso do dito valor limite de oscilação (concebido, por exemplo, para caracterizar uma aceleração positiva) e do dito outro valor limite de oscilação (concebido, por exemplo, para caracterizar uma aceleração negativa).

[00023] Ainda, o dispositivo medidor de acordo com a presente invenção é, em particular, caracterizado pelo fato de que o mesmo inclui um freio projetado de modo a amortecer o pêndulo quando uma oscilação excede o dito valor limite. O dito freio inclui, por exemplo, uma pista de fricção projetado de modo a interagir com uma superfície do dito pêndulo ou pelo menos com um ímã permanente.

[00024] Exemplos de modalidades e aplicações providas com o uso das figuras a seguir irão ajudar a dar um melhor entendimento da presente invenção. Os numerais de referência utilizados em uma figura são usados correspondentemente em outras figuras.

[00025] A Figura 1 é um exemplo de uma modalidade de acordo com a presente invenção de um dispositivo para medição de aceleração que pode ser acoplado a um veículo (1A vista frontal; 1B vista superior).

[00026] A Figura 2 é um exemplo de uma modalidade de uma primeira configuração geométrica do pêndulo de acordo com a presente invenção.

[00027] A Figura 3 é um exemplo de uma modalidade de acordo com a presente invenção de um freio do dispositivo de acordo com a presente invenção.

[00028] A Figura 4 é uma ilustração da operação de um sistema de detecção de acordo com a presente invenção.

[00029] A Figura 5 é um exemplo de uma modalidade de uma outra configuração geométrica do pêndulo de acordo com a presente invenção.

[00030] A Figura 6 é uma ilustração de detecção do excesso de um limite de oscilação para a dita outra configuração geométrica do pêndulo de acordo com a presente invenção.

[00031] A Figura 7 é um exemplo de uma modalidade de acordo com a presente invenção de um freio incluindo um ímã permanente e a interação do dito freio com o pêndulo em repouso.

[00032] A Figura 8 é um exemplo de uma modalidade de acordo com a presente invenção de um freio incluindo um ímã permanente e a interação do dito freio com o pêndulo em movimento.

[00033] A Figura 9 é um exemplo de modalidades do dispositivo de acordo com a presente invenção que provê o ajuste de um limite de aceleração projetado de modo a ser detectado pelo dispositivo de acordo com a presente invenção.

[00034] A Figura 10 é um exemplo de uma modalidade de acordo com a presente invenção de um dispositivo para medição de aceleração incluindo sistemas de detecção redundantes.

[00035] Como um exemplo, a Figura 1 mostra um dispositivo 1 para medição de aceleração, o dito dispositivo 1 sendo projetado de modo a ser encaixado em um corpo móvel a fim de determinar se uma aceleração do dito corpo móvel excede pelo menos um valor limite de aceleração. A Figura 1A apresenta uma vista frontal do dito dispositivo 1, enquanto a Figura 1B apresenta uma vista superior do dito dispositivo 1, ao longo da seção P. O dito dispositivo medidor 1 de acordo com a presente invenção inclui: - um pêndulo 11 capaz de oscilar em torno de um centro instantâneo de rotação 0, o dito pêndulo 11 sendo capaz, em particular, de girar em torno de uma junta de esferas 12 capaz de incluir o dito centro instantâneo de rotação 0; - um sistema de detecção que inclui, em particular, um emissor 131 e um detector 132, o dito sistema de detecção sendo capaz de detectar uma oscilação do dito pêndulo 11 que é provável de ocorrer em função da dita aceleração; e sendo caracterizado pelo fato de que: - o pêndulo 11 tem uma configuração geométrica que permite ao mesmo interagir com o dito sistema de detecção, a dita configuração geométrica sendo de tal modo que a mesma permita ao dito sistema de detecção, em particular, o dito detector 132, gerar um sinal de detecção capaz de sinalizar apenas uma oscilação do dito pêndulo 11 que excede ou rompe um valor limite ou, em outras palavras, que o dito pêndulo 11 se submeta a uma aceleração que excede um valor limite de aceleração.

[00036] Em particular, o dispositivo 1 pode ser acoplado a um veículo, ao ser, por exemplo, fixado a um piso horizontal do dito veículo e conectado a um sistema de frenagem 2 do dito veículo. De preferência, o detector 132 do sistema de detecção pode ser diretamente conectado ao dito sistema de frenagem 2. Com vantagem, o dispositivo 1 de acordo com a presente invenção torna possível, de maneira rápida, segura e confiável, identificar o excesso de um valor limite, em particular, um valor predefinido, para a aceleração do dito veículo, quer o mesmo seja um veículo ferroviário, um metrô / bonde com rodas de ferro ou pneumáticas, e limitar a dita aceleração por meio da transmissão do dito sinal de detecção para o dito sistema de frenagem 2. O dito sinal de detecção pode, por exemplo, ser transmitido diretamente para as redes pneumáticas, hidráulicas ou elétricas do veículo ou para uma unidade de controle de frenagem central ou para uma unidade de controle de veículo geral, tal como, por exemplo, uma unidade de controle de trem automática capaz de monitorar o dito sistema de frenagem.

[00037] De preferência, a dita configuração geométrica do dito pêndulo 11 é de tal forma que o dito pêndulo 11 inclua, em uma posição 111 projetada de modo a ficar oposta ao dito detector 132 quando a dita oscilação é igual ao dito valor limite de oscilação, uma interface entre dois meios, respectivamente, um primeiro meio e um segundo meio, apenas um dos dois meios sendo capaz de interagir com o dito sistema de detecção no sentido de que o dito sinal de detecção sinalize apenas uma quebra de um valor limite para oscilação ou, em outras palavras, para uma aceleração. Em particular, o dito pêndulo inclui, em uma outra posição 112 concebida de modo a ficar oposta ao dito detector 132 quando a dita oscilação é igual a um outro valor limite, a dita interface entre os ditos dois meios. Por exemplo, o dito primeiro meio é formado por um corpo opaco que constitui o corpo do pêndulo 2 e envolve uma janela 13 feita no dito corpo do dito pêndulo 11, e o segundo meio 2 é um gás que pode ocupar a dita janela 13 e envolve o corpo do dito pêndulo 11, por exemplo, um nitrogênio que enche o dito invólucro protetor selado 3 do dito pêndulo. A dita janela 13 se estende, em particular, a partir da dita primeira posição 111 para a dita outra posição 112. Nesse caso, o dito emissor 131 é de preferência um dispositivo capaz de emitir um feixe de luz 14 capaz de atravessar a dita janela de modo a ser detectado pelo dito detector 132 enquanto a oscilação do dito pêndulo se encontra abaixo do dito valor limite de oscilação, o dito corpo opaco sendo capaz de interromper o dito feixe de luz 14 quando a dita oscilação do dito pêndulo é maior que ou igual ao dito valor limite de oscilação. Deste modo, a passagem a partir do dito segundo meio para o dito primeiro meio só poderá ser detectada pelo dito detector 132 quando uma oscilação do dito pêndulo excede pelo menos um valor limite de oscilação.

[00038] A oscilação do dito pêndulo, em particular, se refere ao movimento do braço oscilante do dito pêndulo quando o pendulo se afasta de uma posição de equilíbrio em repouso P0, o dito movimento sendo capaz de ser caracterizado a qualquer momento por meio de um ângulo de inclinação do dito pêndulo, o qual pode ser expresso em graus ou radianos e formado entre uma linha reta que atravessa o centro instantâneo de rotação e o centro de gravidade do dito pêndulo quando o pendulo se encontra em repouso, e a mesma dita linha reta quando o dito pêndulo se encontra em movimento (um movimento com 1 grau de liberdade é considerado). O dito ângulo de inclinação, deste modo, caracteriza o desvio do dito pêndulo de sua posição de equilíbrio em repouso. Para cada valor limite de aceleração a ser detectado pelo dito dispositivo 1, um valor limite de oscilação que pode ser expressado em graus ou radianos é calculado como uma função das características físicas do pêndulo: o dito valor limite de oscilação é, por conseguinte, um ângulo limite de inclinação, tal como, por exemplo, um ângulo β, que define um desvio em particular do dito pêndulo de sua posição de equilíbrio. O excesso do valor limite de oscilação se refere à passagem de uma oscilação do dito pêndulo caracterizada por um ângulo de inclinação com um valor respectivamente abaixo ou acima do ditto ângulo limite para uma oscilação caracterizada por um ângulo de inclinação com um valor respectivamente acima ou abaixo do ditto ângulo limite. O excesso de um valor limite de oscilação, por conseguinte, se refere ao rompimento, por parte do pêndulo, de um ângulo limite de inclinação.

[00039] A configuração geométrica de acordo com a presente invenção por si só se refere, em particular, a uma forma geométrica específica do dito pêndulo e/ou a uma disposição de um elemento do dito pêndulo na dita posição ou na dita outra posição, a dita forma e/ou o dito elemento permitindo apenas que o dito sistema de detecção detecte uma oscilação que excede o dito valor limite de oscilação. A forma geométrica específica ou o dito elemento pode, por exemplo, ser a dita janela feita no corpo do dito pêndulo e as dimensões e a posição como uma função da dita posição e/ou da dita outra posição permitindo apenas a detecção de uma oscilação que excede o dito valor limite de oscilação e/ou o dito outro valor limite de oscilação.

[00040] De preferência, o dito dispositivo 1 de acordo com a presente invenção inclui uma pista de fricção 15 e um ímã 16 em uma posição fixa no corpo do dito pêndulo 11, a dita pista de fricção 15 e o dito ímã 16 sendo projetados de modo a interagir com um freio 18 que se movimenta sobre uma junta de esferas 17, a dita junta de esferas do freio 18 sendo, em particular, fixada à mesma base que a da junta de esferas 12 do pêndulo 11, e o dito freio 18 sendo capaz de se assentar sobre um suporte 10 e de incluir uma pista de fricção 19 oposta à pista de fricção 15 do dito pêndulo 11. Em particular, o dito freio 18 é feito de um material metálico e o dito ímã 16 é capaz de exercer sobre o dito freio 18 uma força magnética capaz de colocar o dito freio 18, em particular, o seu trilho de fricção 19, em contato com a pista de fricção 15 do dito pêndulo 11.

[00041] De acordo com uma modalidade preferida, o dito pêndulo 11 é, por exemplo, um pêndulo plano, feito de um material opaco, na forma de um setor de um círculo, que pode ser encerrado no dito invólucro 3 que pode ser fixado a um corpo móvel e que provê uma oscilação do dito pêndulo sobre uma junta de esferas 12 posicionada no topo do dito setor de um círculo e que inclui o centro instantâneo de rotação O, o dito pêndulo 11 incluindo ainda uma pista de fricção 15 disposto na extremidade do dito setor de um círculo, ao longo do seu arco, oposto ao freio 18, e um ímã 16 posicionado na extensão de uma linha reta que atravessa o centro de gravidade do dito setor de um círculo e o centro instantâneo de rotação O, na proximidade da dita pista de fricção, o dito ímã 16 sendo capaz de interagir magneticamente com o dito freio 18 quando o dito pêndulo se desvia em um ângulo α de sua posição de equilíbrio P0. A interação magnética entre o dito freio 18 e o dito ímã 16 permite, em particular, que a pista de fricção 19 do dito freio 18 seja colocado em contato com a pista de fricção 15 do dito pêndulo 11 quando o dito pêndulo se devia pelo menos no dito ângulo α da dita posição de equilíbrio P0. De preferência, o dito pêndulo 11 inclui ainda uma janela 13, ou seja, uma abertura feita no corpo do dito pêndulo 11, a dita janela sendo ocupada por um gás incluído no dito invólucro 3 (por exemplo, ar ou um gás neutro), a dita janela sendo também simétrica com relação à dita linha reta que atravessa o dito centro de gravidade e o dito centro instantâneo de rotação O, estendendo-se na forma de um arco de um círculo a partir de uma primeira posição 111 para uma outra posição 112, cada uma das ditas posições sendo situada em uma igual distância r a partir do dito centro instantâneo de rotação O, o comprimento da janela, ou seja, o comprimento da curva que liga a dita posição à dita outra posição, nesse caso, sendo perceptivelmente igual a 2rβ, com β expresso em radianos, e a largura radial da dita janela sendo igual a dr, dr sendo, em particular, maior que ou igual ao tamanho do feixe 14 no nível da dita janela, dr sendo, por exemplo, igual a 2 mm.

[00042] O dito ângulo α é, em particular, calculado como uma função de uma inclinação máxima de uma pista sobre o qual um corpo móvel ajustado ao dispositivo de acordo com a presente invenção é passível de se movimentar, de modo que o dito ímã 16 não interaja com o dito freio 18 quando o corpo móvel se movimenta a uma velocidade constante ou se encontra em uma posição de repouso sobre a porção da dita pista com a dita inclinação máxima. Desta maneira, uma histerese de arranque é com vantagem evitada: na verdade, o ângulo α garante que a linha reta que atravessa o centro de gravidade e o centro instantâneo de rotação O do dito pêndulo 11 fique alinhada sobre o campo gravitacional quando a velocidade do dito corpo móvel é constante ou zero e não ligeiramente inclinada com relação um campo gravitacional sob o efeito de uma força de fricção resultante do contato entre a pista de fricção 15 do pêndulo 11 e a pista de fricção 19 do freio 18.

[00043] As Figuras 2 a 8 ilustram um uso do dispositivo de acordo com a presente invenção para um corpo móvel em movimento, o dito dispositivo de acordo com a presente invenção sendo concebido de modo a ficar encaixado no dito corpo móvel, e tornando possível que o mesmo identifique e sinalize de maneira rápida, segura e confiável um excesso de um nível de aceleração do dito corpo móvel, e consiga limitar a dita aceleração por meio do controle direto de um sistema de frenagem, por meio de uma rede pneumática, hidráulica, ou elétrica, ou por meio da transmissão de um sinal de detecção para um controle de frenagem (“Unidade de Controle de Frenagem”) ou dispositivo de controle de corpo móvel, tal como, por exemplo, para um “Controle Automático de Trem” se o dito corpo móvel for um trem. O dispositivo proposto pela presente invenção é, em particular, capaz de manter uma aceleração abaixo ou igual a um valor limite de aceleração de cerca de -2m/s2, o dito valor limite sendo capaz de, em particular, ser ajustado, por exemplo, por meio do ajuste de uma abertura de uma janela capaz de permitir que o dito feixe passe (vide Figura 9 para mais detalhes). Quando o dito valor limite é atingido, um contato é fechado (ou aberto, dependendo da lógica do dispositivo de acordo com a presente invenção) e um sinal (analógico ou digital) é enviado para o dito sistema de frenagem responsável pela regulagem do freio do corpo móvel. As Figuras 2 a 8 descrevem o uso do dispositivo de acordo com a presente invenção no dito corpo móvel, fazendo uso das mesmas referências que as usadas para a Figura 1 para cada mesmo objeto ou para cada objeto equivalente.

[00044] Deve-se supor que o dispositivo de acordo com a presente invenção tal como descrito na Figura 1 seja fixado em um corpo móvel, de modo que a linha reta que atravessa o centro instantâneo de rotação O e o centro de gravidade do pêndulo fique perpendicular a um plano horizontal sobre o qual o dito corpo móvel se assenta, ao mesmo tempo em que fica também alinhado com o campo gravitacional quando o dito corpo móvel se encontra em repouso ou se movimenta a uma velocidade constante sobre o dito plano horizontal.

[00045] Enquanto o dito corpo móvel ajustado ao dito dispositivo de acordo com a presente invenção se movimenta a uma velocidade constante sobre o dito plano horizontal, a dita linha reta permanece alinhada com o campo gravitacional, ou seja, perpendicular ao dito plano horizontal. No evento de uma desaceleração do dito corpo móvel (vide Figura 2), uma força devida à dita desaceleração é exercida sobre o centro de gravidade do dito pêndulo, tirando o mesmo de sua posição de equilíbrio por meio da rotação sobre o seu centro instantâneo de rotação O. Quando o dito desvio é igual ao dito ângulo α, o campo magnético do ímã 16 é capaz de puxar o freio 18 que é, por exemplo, feito de um material metálico. Os trilhos de fricção do pêndulo 15 e o freio 19, então, ficam em contato um com o outro. A fricção entre a pista de fricção 15 do pêndulo 11 e a pista de fricção 19 do freio 18 resulta em uma força tangencial F oposta à direção de movimento do dito pêndulo 11. As características físicas e geométricas dos trilhos de fricção são selecionadas de modo que a força F não seja suficiente para parar o movimento rotacional do pêndulo (para mais detalhes, vide Figura 3). O pêndulo, desta maneira, continuará a girar até que uma borda de sua janela 13, a dita borda que fica posicionada sobre o dito pêndulo 11 na posição 111, oculte o feixe 14. Com vantagem, qualquer passagem de um meio gasoso capaz de transmitir o dito feixe e que ocupe a dita janela para um meio opaco sólido que constitui o corpo do dito pêndulo e seja capaz de interromper o dito feixe 14 ou qualquer passagem do dito meio sólido para o dito meio gasoso poderá ser detectada pelo detector 132 do sistema de detecção de acordo com a presente invenção. Sendo assim, o dispositivo de acordo com a presente invenção é capaz de diretamente correlacionar a ocultação do feixe 14 por parte do corpo sólido do dito pêndulo a uma variação do dito sinal de detecção, a dita variação não exigindo nenhum processamento eletrônico no sentido de sinalizar ao sistema de frenagem 2 que a dita oscilação limite ou o valor de aceleração foi excedido. Por exemplo, o dito sinal de detecção provê diretamente o fechamento de uma válvula de solenoide de limitação de frenagem capaz de interromper o aumento da dita frenagem quando a mesma é fechada. Contanto que a desaceleração do dito corpo móvel seja maior que o valor limite de aceleração preestabelecido, o dito feixe 14 será ocultado pelo corpo do dito pêndulo 11, e o detector 132 transmitirá um sinal de detecção correlacionado a este excesso do limite de aceleração. Quando a desaceleração diminui, a força resultante da dita desaceleração exercida sobre o centro de gravidade do dito pêndulo 11 diminui proporcionalmente, permitindo ao pêndulo fazer um movimento que tende a fazer com que o mesmo recupere a sua posição de equilíbrio. Quando a aceleração atinge um valor inferior ao dito limite de aceleração, a janela 13 do dito pêndulo fica oposta ao dito feixe 14 que pode ser detectado pelo detector 132 que será, por exemplo, capaz de diretamente controlar o fechamento da válvula de solenoide de limitação de frenagem. De preferência, um segundo freio idêntico ao dito freio 18 pode ser disposto simetricamente ao dito freio 18 com relação a uma linha reta que atravessa o dito centro instantâneo de rotação O e o centro de gravidade do dito pêndulo quando o pendulo se encontra em repouso, a fim de, em particular, prover a detecção do dito excesso de um valor limite de oscilação nas duas direções de movimento do dito corpo móvel.

[00046] A Figura 3 apresenta uma vista mais detalhada da pista de fricção 15 do pêndulo 11 e da pista de fricção 19 do freio 18. A força tangencial F que se resulta do contato entre os dois trilhos de fricção é essencialmente projetada no sentido de amortecer um movimento pendular do dito pêndulo passível de provocar uma sequência de oscilações quando o feixe 14 é ocultado. A dita força tangencial F é igual ao coeficiente de fricção da pista de fricção 15 do pêndulo 11 contra a pista de fricção 19 do freio 18, multiplicada pela força de contato dos ditos trilhos de fricção 15, 19. Essa força de contato pode ser calculada como uma função das características físicas do ímã 16 e do freio 18, ou seja, o volume do ímã 16, a sua superfície exposta 161, o seu campo magnético; o volume e a superfície exposta 181 de uma peça metálica do freio 18; e finalmente a distância entre a superfície exposta 161 do ímã 16 e a superfície exposta 181 do freio 18. Com vantagem, os trilhos de fricção 15, 19 do pêndulo 11 e o freio 18 são feitos de materiais não ferromagnéticos, tais como, por exemplo, aço inoxidável ou cerâmica, de modo a evitar a sua magnetização.

[00047] De preferência, a distância DE entre a superfície exposta 161 do ímã 16 e a superfície exposta 181 da peça metálica (ferromagnética) do freio 18 varia, de forma específica, diminui, de acordo com um aumento do ângulo que caracteriza o desvio do dito pêndulo de sua posição de equilíbrio. Para este fim, o dito freio 18 tem, por exemplo, a forma de uma haste curvada capaz de assumir a curvatura do arco de um pêndulo na forma de um setor de um círculo, a extremidade 192 do dito freio 18 que fica mais distante do centro de gravidade do dito pêndulo 11 sendo fixada por uma junta de esferas 17, o que permite a livre rotação do dito freio 18, e a outra extremidade 191 do dito freio 18 que fica livre e é capaz de ser suportada por um suporte 10 garantindo uma pequena distância entre a superfície exposta 181 da peça metálica (ferromagnética) do freio 18 e a superfície exposta 161 do ímã 16. Em particular, o dito freio 18 é feito de pelo menos dois materiais: um material não ferromagnético que forma uma camada de espessura variável projetada de modo a formar a dita pista de fricção 19, e cobre um material metálico projetado de modo a interagir com o dito ímã 16. De preferência, a espessura da dita camada ou, em outras palavras, a espessura da pista de fricção 19 do freio 18 diminui continuamente a partir da dita outra extremidade 191 para uma dita extremidade 192 de modo que a força de interação entre o ímã 16 e a peça metálica do dito freio 18 aumente quando o pêndulo 11 se movimenta para fora de sua posição de equilíbrio. A superfície 151 da pista de fricção 15 do pêndulo 11 e a superfície 193 da pista de fricção 19 do freio 18 têm, em particular, o mesmo raio de curvatura de modo a manter um contato uniforme e reduzir a fricção localizada e, por conseguinte, o desgaste dos ditos trilhos de fricção. Finalmente, a peça do dito freio 18 próxima à junta de esferas 17 é chanfrada de modo a garantir que, na posição de repouso (ou seja, com o freio assentado sobre o suporte 10), um desvio seja mantido entre os ditos dois trilhos de fricção 15, 19. Deste modo, a presente invenção propõe, em particular, o controle da força tangencial F por meio da variação da espessura da pista de fricção 19 do freio 18. Com vantagem, um perfil de variação de espessura da dita pista de fricção 19 do dito freio 18 pode ser deduzido a partir das medições das acelerações reais de um corpo móvel e adaptado de modo a mais bem filtrar as acelerações que se aproximam do dito limite de aceleração.

[00048] De uma forma muito clara, a presente invenção não se restringe à modalidade preferida acima descrita e uma pessoa versada na técnica poderá ser capaz de, em particular, adaptar esta modalidade preferida a diferentes formas de pêndulos 11, diferentes disposições ou formas para o freio 18. Em particular, diferentes interações de sistema de detecção e pendulo podem ser concebidas como uma função da configuração geométrica do dito pêndulo.

[00049] Em particular, de acordo com uma primeira modalidade particular do dispositivo de acordo com a presente invenção, o sistema de detecção de acordo com a presente invenção inclui um emissor capaz de emitir um feixe de luz projetado de modo a ser detectado pelo dito detector, o dito emissor sendo posicionado oposto ao dito detector e fixado com relação ao detector, o dito pêndulo 11 sendo capaz de oscilar em um espaço que separa o dito detector do dito emissor. Na primeira modalidade, o dito pêndulo tem uma configuração geométrica que provê, - de acordo com uma primeira variante, o encobrimento do dito feixe de luz 14 somente quando o dito pêndulo se desvia no dito ângulo β de sua posição de equilíbrio, sendo o dito feixe 14, portanto, interrompido pelo corpo do dito pêndulo 11 antes de o mesmo atingir o detector 132 do sistema de detecção (vide Figura 1 e Figura 4: o caso do pêndulo incluindo uma janela feita em seu corpo); - de acordo com uma segunda variante, a passagem livre do dito feixe 14 do emissor 131 tanto quanto o dito detector 132 apenas quando o dito pêndulo se desvia no dito ângulo β de sua posição de equilíbrio, o dito feixe sendo interrompido por parte do corpo do dito pêndulo 11 contanto que o ângulo que caracteriza o desvio do dito pêndulo 11 de sua posição de equilíbrio seja menor que o dito ângulo β (vide Figura 5). O corpo do dito pêndulo 11 é, por exemplo, um corpo plano tal como apresentado na Figura 5, cuja forma geométrica é o resultado de uma união no sentido matemático de um primeiro setor de um círculo com um vértice S, um raio Ra e um ângulo até o vértice αa, com um segundo setor de um círculo com o mesmo vértice S, o raio Ra + Dra, Dra > 0 e em uma escala de modo a ocultar o dito feixe 14, e com um ângulo até o vértice ab < aa, com o ângulo αb = 2β, o centro de gravidade do setor de um círculo com um ângulo até o vértice αa e o centro de gravidade do setor de um círculo com um ângulo até o vértice αb sendo posicionado sobre um único segmento de uma linha reta que se origina a partir do dito vértice S (os setores de um círculo têm, presumidamente, uma massa homogênea).

[00050] De acordo com a primeira modalidade particular, o dito emissor 131 é, por exemplo, um LED (Diodo Emissor de Luz), e o detector 132 pode ser um detector de proximidade fotoelétrico capaz de reagir a uma variação da quantidade de luz recebida. Para a primeira variante, a mesma é a passagem de um meio capaz de transmitir o dito feixe 14 para um meio capaz de interromper o dito feixe 14 quando o desvio do dito pêndulo 11 de sua posição de equilíbrio é igual ao ângulo β, o qual permite a detecção do excesso de um limite de aceleração, e, em contrapartida, para a dita segunda variante. Com vantagem, a modalidade da presente invenção de acordo com a primeira variante da dita primeira modalidade em particular torna possível aumentar a segurança do sistema de detecção. De fato, nesse caso, uma falha do emissor 131 pode ser interpretada pelo sistema de detecção como um excesso de um limite de aceleração, embora o sistema de frenagem do corpo móvel não esteja ativo. Tal falha poderá ser, de agora em diante, facilmente detectada e reparada.

[00051] A Figura 4 apresenta em detalhe a operação do dispositivo de acordo com a presente invenção no caso da primeira variante de acordo com a dita primeira modalidade em particular. Quer seja o mesmo um feixe de luz 14 ou, tal como será observado mais adiante, um sensor indutivo / capacitivo (vide Figuras 5 e 6), o momento exato da mudança de estado do sinal de detecção produzido, em particular, durante a passagem de uma borda da janela 13 (a dita borda que se situa na posição 111) na frente do dito detector 132, ou respectivamente durante a passagem de um meio condutor elétrico para um meio não condutor elétrico na frente do dito detector 132 (a interface entre os ditos meios sendo situada na dita posição 111) é com vantagem levado em consideração pela presente invenção no sentido de evitar qualquer efeito de histerese entre as mudanças de estado (por exemplo, 0-1 e 10) do sinal de detecção. Por exemplo, a Figura 4A ilustra a presente invenção no caso em que o feixe 14 não é ocultado pelo corpo do pêndulo 11 e, por conseguinte, passa livremente pela a janela 13 aberta no dito corpo do pêndulo 11. A Figura 4B apresenta o caso no qual o feixe 14 é parcialmente encoberto, de modo que um feixe parcial 34 com um diâmetro e, por conseguinte, uma intensidade menor que a do dito feixe 14, é capaz de atingir o dito detector 132. Nesse caso, o feixe parcial 34 ilumina uma superfície 35 de um fotodetector do detector 132 menor que a superfície que pode ser iluminada pelo feixe 14 quando o feixe não é encoberto. A presente invenção inclui, de preferência, um ajuste de um limite de detecção, ou seja, um limite de intensidade de luz capaz de ser detectado pelo detector 132, de modo que a mudança de estado do dito sinal de detecção ocorra entre o início do encobrimento parcial do feixe 14 e seu total encobrimento, tal como apresentado na Figura 4C. Durante o encobrimento total do feixe 14, o feixe ilumina uma superfície 36 do corpo do pêndulo 11.

[00052] De acordo com uma segunda modalidade específica do dispositivo de acordo com a presente invenção que pode ser ilustrada pela Figura 5, o dito sistema de detecção é um detector de proximidade indutivo que inclui um emissor 131 capaz de gerar e emitir um campo magnético capaz de interagir com um objeto condutor de eletricidade ou capaz de interagir com um campo magnético, e um detector 132 capaz de detectar uma variação do dito campo magnético resultante, em particular, da interação do dito campo magnético com o dito objeto. De acordo com essa segunda modalidade em particular, o dito detector 132 é capaz de gerar um sinal de detecção cujo valor, ou de preferência estado, depende da presença do dito objeto e sua interação com o dito campo magnético do dito emissor 131. De preferência, o corpo do dito pêndulo inclui o dito objeto, e a posição do dito objeto no corpo do dito pêndulo permite ao detector 132 correlativamente detectar as oscilações do dito pêndulo que excedem um valor limite. Sendo assim, nessa segunda modalidade em particular, a configuração geométrica do pêndulo provê uma passagem a partir de um meio que é eletricamente condutivo ou de modo geral é capaz de interagir com o campo magnético (o elemento físico ou os elementos que constituem o dito objeto e formam o dito meio que é eletricamente condutivo ou de modo geral é capaz de interagir com o campo magnético) para um meio que não é eletricamente condutivo ou é de modo geral incapaz de interagir com o dito campo magnético apenas quando uma oscilação do dito pêndulo excede o dito valor limite de oscilação, automaticamente provocando uma mudança no valor ou de preferência no estado do ditto sinal de detecção.

[00053] Para essa segunda modalidade em particular e de acordo com uma primeira variante, o corpo do dito pêndulo pode, em particular, ter a forma geométrica descrita na Figura 5, o dito objeto 5 ocupando uma superfície 134 do dito segundo setor de um círculo, a dita superfície 134 sendo feita de todos os pontos do dito segundo setor de um círculo situado a uma distância Rx > Ra do dito vértice S. A dita superfície 134, por conseguinte, tem a forma de um setor de uma coroa circular, de modo que o seu comprimento seja perceptivelmente igual a (Ra + Dra) • β. Quando um corpo móvel ajustado ao dito dispositivo produzido de acordo com o dito segundo modo em particular apresentado acima se movimenta a uma velocidade constante, o detector 132 detecta a presença da superfície 134 e gera um sinal de detecção caracterizado por um primeiro valor. Durante a frenagem do corpo móvel ajustado ao dito dispositivo de acordo com a presente invenção, o pêndulo 11 pivota sobre a sua junta de esferas 12, tal como ilustrado na Figura 6. Quando a desaceleração do dito corpo móvel excede um valor limite, a superfície 134 sai do campo de detecção do detector 132 e provoca a geração de um sinal de detecção caracterizado por um segundo valor, o dito segundo valor sendo capaz de disparar uma diminuição da frenagem do dito veículo. De acordo com uma segunda variante, o corpo do dito pêndulo pode ter a forma geométrica descrita na Figura 1, o dito objeto sendo assentado no corpo do dito pêndulo sobre cada lado da dita janela na extensão ao longo do comprimento da dita janela, ao mesmo tempo mantendo a mesma curvatura e a mesma largura radial dr da dita janela.

[00054] De acordo com uma terceira modalidade em particular do dispositivo de acordo com a presente invenção, o sistema de detecção é um detector de proximidade capacitivo que inclui um emissor 131 capaz de emitir um campo elétrico alternado e um detector 132 capaz de detectar uma variação de uma capacidade de um capacitor do dito sistema de detecção, a dita variação sendo capaz de se resultar a partir da interação do dito campo elétrico alternado com pelo menos uma parte do corpo do dito pêndulo 11. Para este fim, o corpo do dito pêndulo tem, em particular, e de acordo com uma ria variante, a forma geométrica tal como descrita na Figura 1 e, de acordo com uma segunda variante, a forma geométrica descrita na Figura 5. O princípio operacional do dispositivo de acordo com a presente invenção e de acordo com essa terceira modalidade em particular é de preferência similar, ou idêntico, ao princípio operacional do dispositivo de acordo com a segunda modalidade em particular, o dito detector 132 sendo capaz de detectar qualquer objeto que interaja com o dito campo elétrico alternado emitido pelo dito emissor 131, a dita interação resultando na dita variação da capacidade do dito capacitor do dito sistema de detecção de proximidade capacitivo.

[00055] As Figuras 7 e 8 apresentam uma quarta modalidade particular do dispositivo de acordo com a presente invenção, na qual o corpo do dito pêndulo 11 inclui pelo menos um ímã 16 (ou, em particular, dois ímãs 16, 161) capaz de interagir com um freio 18 que pode se movimentar sobre uma junta de esferas 17, o dito freio 18 sendo configurado de modo a ser repelido pelo campo magnético do dito ímã 16 quando o dito pêndulo se encontra em repouso (Figura 7) e ser atraído pelo dito campo magnético do dito ímã 16 apenas quando uma oscilação do dito pêndulo excede um valor limite de oscilação (vide Figura 8), a atração do dito freio 18 pelo campo magnético do dito ímã 16 sendo capaz de provocar um contato elétrico entre a pista de fricção 19 do dito freio 18 e a pista de fricção 15 do dito pêndulo 11 (vide Figura 2 ou 3, os ditos trilhos de fricção 15, 19 sendo condutivos nessa quarta modalidade em particular) ou, de acordo com uma variante preferida, entre o dito freio e uma haste de metal curvada 3 disposta, em particular, entre o dito freio 18 e o corpo do dito pêndulo 11 (vide Figuras 7 e 8), o dito contato elétrico sendo capaz de fechar um circuito elétrico conectado a um sistema de frenagem, e de ativar, por exemplo, uma válvula de solenoide de limitação de frenagem. De acordo com essa quarta modalidade em particular, o dito freio 18 é, portanto, um interruptor de gatilho magnético capaz de detectar uma oscilação do pêndulo (deste modo atuando como um detector) e de controlar uma ativação ou desativação de um sistema de frenagem, por exemplo, capaz de controlar uma válvula de solenoide de limitação de frenagem como uma função do excesso de um valor limite de aceleração. Com vantagem, o dito freio 18 pode interagir magneticamente com o dito pêndulo, em particular, de modo a amortecer o seu movimento. De acordo com essa quarta modalidade, a dita configuração geométrica do pêndulo é de tal forma que o dito pêndulo inclua, em uma posição do dito pêndulo concebido de modo a ficar oposto ao dito sistema de detecção, ou seja, o dito freio, quando a dita oscilação é igual ao dito valor limite de oscilação, uma interface entre dois meios, respectivamente um primeiro meio não magnético e um segundo meio magnético capaz de atuar como um emissor de campo magnético, apenas um dos dois meios (ou seja, o meio magnético) sendo capaz de interagir com o dito sistema de detecção a fim de gerar um sinal de detecção capaz de sinalizar apenas o dito excesso do dito valor limite de oscilação.

[00056] De preferência, o corpo do dito pêndulo 11 tem a forma de um setor de um círculo que pode se movimentar sobre uma junta de esferas 12 posicionada no vértice do dito setor de um círculo. O dito ímã 16 pode, em particular, ser enterrado no dito corpo do dito pêndulo 11 e posicionado no meio do arco do dito pêndulo. O freio 18 inclui, em particular, duas peças magnetizadas, respectivamente, uma primeira peça 181 e uma segunda peça 182, as ditas peças sendo dispostas de modo que a orientação do campo magnético da primeira peça seja contrária à orientação do campo magnético da dita segunda peça. De acordo com a dita variante preferida, a dita haste de metal 3 é, em particular, uma haste fina curvada posicionada sob o arco do dito pêndulo 11, cuja forma é capaz de assumir a forma do arco do dito pêndulo ao mesmo tempo garantindo o movimento do dito pêndulo 11 livre de contato com a dita haste de metal 3. A haste de metal é de preferência fixamente presa em suas duas extremidades 31, 32 por meio de fixações que permitem uma condução elétrica. Sob a dita haste de metal 3, oposta ao arco do dito pêndulo 11, e preso de modo a poder se movimentar por meio da dita junta de esferas 17, se encontra o dito freio 18 com um comprimento e curvatura perceptivelmente idênticos aos da dita haste de metal 3.

[00057] De preferência, quando o dito pêndulo 11 se encontra em repouso, o dito ímã 16 fica oposto à dita segunda peça 182, a orientação do campo magnéticos do dito ímã 16 e da dita segunda peça 182 é oposta uma à outra de maneira que o dito ímã 16 e a dita segunda peça 182 se tornem mutuamente repelentes. O dito freio 18 é, portanto, empurrado contra o seu suporte 10, deixando os trilhos de fricção 15 e 19 livres de contato (ou de acordo com a dita variante preferida dessa quarta modalidade em particular, a dita haste de metal 3 e o dito freio 18 (vide Figura 7)), e, por conseguinte, interrompe qualquer condução elétrica entre o dito freio 18 e o dito pêndulo 11 (ou de acordo com a dita variante preferida, entre o dito freio 18 e a dita haste de metal 3). O circuito fica, nesse caso, aberto. Com vantagem, o dito ímã 16 é posicionado no corpo do dito pêndulo 11 de modo que o mesmo fique oposto à dita primeira peça 181 quando uma oscilação excede o dito valor limite de oscilação. Nesse caso, quando o dito ímã 16 fica de frente para a dita primeira peça 181, os seus respectivos campos magnéticos com a mesma orientação, o dito ímã 16 e a dita primeira peça 181 se tornam mutuamente magnéticos, dando surgimento à rotação do dito freio 18 em torno da sua junta de esferas 17 e se contatam entre os trilhos de fricção 15 e 19 (ou de acordo com a variante preferida, contatam o dito freio 18 com a dita haste de metal 3 (vide Figura 8)), permitindo uma condução elétrica entre o dito freio 18 e o dito pêndulo 11 (ou de acordo com a variante preferida, entre o dito freio 18 e a dita haste de metal 3). O circuito elétrico é, nesse caso, fechado. A dita condução elétrica entre o dito freio 18 e o dito pêndulo 11 (ou de acordo com a variante preferida, entre o dito freio 18 e a dita haste de metal 3) torna possível, por exemplo, transmitir um sinal de detecção capaz de ativar a dita válvula de solenoide de limitação de frenagem, enquanto que uma ausência de contato entre o dito freio 18 e o dito pêndulo 11 (ou de acordo com a variante preferida, entre o dito freio 18 e a dita haste de metal 3) interrompe a transmissão do dito sinal de detecção, e desativa a dita válvula de solenoide de limitação de frenagem. Possivelmente, um outro ímã 161 poderá ser usado a fim de aumentar a força de atração entre o dito freio 18 e o dito pêndulo 11 quando uma oscilação do pendulo excede um valor limite de oscilação. Por exemplo, o dito outro ímã 161 poderá ter uma orientação da polarização de seu campo magnético idêntica à orientação da polarização da dita segunda peça e ficar disposto no corpo do dito pêndulo de modo a ficar de frente para a dita segunda peça 182 apenas quando uma oscilação do dito pêndulo 11 excede o dito valor limite de oscilação, a força de atração entre o dito outro ímã 161 e a dita segunda peça 161 tornando-se irrelevante quando o dito pêndulo 11 se encontra em repouso.

[00058] De acordo com uma primeira modalidade da variante preferida da quarta modalidade em particular, os polos do ímã 16, e do ímã 161 quando vários ímãs são usados, são invertidos de modo que a orientação da polarização produzida pelo dito ímã 16 atraia o dito freio 18 quando o pêndulo se encontra em repouso e repele o dito freio 18 quando uma oscilação do dito pêndulo excede um valor limite de oscilação. De acordo com uma segunda outra variante da quarta modalidade em particular, o contato metálico 3 é firmemente fixado ao arco do dito pêndulo 11, cobrindo todo o comprimento do dito arco.

[00059] A Figura 9A e a Figura 9B apresentam dois exemplos não restritivos de modalidade do dispositivo de acordo com a presente invenção que provê o ajuste de um valor limite de aceleração. De modo geral, o dispositivo para a medição da aceleração do corpo móvel de acordo com a presente invenção de preferência inclui um sistema para o ajuste do valor limite de oscilação que pode ser detectado pelo dito sistema de detecção. O primeiro exemplo (Figura 9A) apresenta um pêndulo 11 que compreende uma janela 13, cujo comprimento (ou seja, a distância entre a posição 111 e a outra posição 112) pode ser variado por meio do dito sistema de ajuste, que é, por exemplo, nesse caso, um sistema de janela deslizante que compreende pelo menos uma janela deslizante, de preferência uma primeira janela deslizante 1111, concebida de modo a modificar a localização da posição 111 com relação ao corpo do pêndulo e uma segunda janela deslizante 1121 concebida de modo a modificar a dita outra posição 112 com relação ao corpo do pêndulo. Ao se modificar a localização da dita posição 111 e/ou 112 por meio das ditas janelas deslizantes 1111, 1121, o ângulo β varia e, consequentemente, o valor limite de aceleração que pode ser detectado pelo sistema de detecção pode ser modificado.

[00060] A Figura 9B mostra um segundo exemplo de modalidade do dito sistema de ajuste que provê o ajuste do valor limite de aceleração que pode ser detectado pelo dispositivo de acordo com a presente invenção. Nesse caso, a posição do dito detector pode ser modificada pelo dito sistema de ajuste, por exemplo, por meio de um sistema de parafusos micrométricos concebidos de modo a movimentar o dito detector em um plano paralelo ao plano de oscilação do pêndulo 11 a fim de modificar a posição de detecção por parte do dito detector da dita passagem do dito primeiro meio para o dito segundo meio quando a dita oscilação é maior que ou igual ao dito valor limite. De preferência, o dito sistema de ajuste é capaz de movimentar o dito emissor e o dito detector em conjunto. Por exemplo, o dito sistema de parafusos micrométricos inclui duas bases, cada qual capaz de atuar como um suporte para o dito emissor e, respectivamente, para o dito detector, as ditas bases sendo capazes de se movimentarem em conjunto a fim de movimentar o dito detector e o dito emissor em conjunto. Em particular, o corpo do dito pêndulo 11 inclui uma janela 13 perceptivelmente triangular em formato, por exemplo, na forma de um triângulo isóscele, a dita janela tendo um vértice posicionado sobre o eixo geométrico que atravessa o centro de gravidade do pêndulo em repouso e o centro instantâneo de rotação O, e cujos lados retilíneos, começando a partir do dito vértice, formam respectivamente um ângulo θ > β e Φ > β, com o dito eixo geométrico, em particular, θ = Φ no caso do dito triângulo isósceles, o terceiro lado da janela sendo curvilíneo e, em particular, paralelo ao arco do pêndulo quando o pendulo tem a forma de um setor de um círculo. O emissor do feixe 14 e o detector podem, em particular, ser movimentados verticalmente pelo dito dispositivo de ajuste a fim de variar o valor limite de aceleração que pode ser detectado pelo sistema de detecção, o valor do ângulo β' formado pela interseção do dito eixo geométrico e a linha reta que atravessa o centro instantâneo de rotação O, e a localização da dita posição 111 (ou, respectivamente, a localização da dita outra posição 112) que varia continuamente entre 0o e β como uma função do movimento vertical do feixe no interior da dita janela de formato perceptivelmente triangular, com vantagem provendo uma variação contínua do valor limite de aceleração que pode ser detectado pelo dito sistema de detecção.

[00061] A Figura 10 apresenta um exemplo de modalidade de acordo com a presente invenção do dito dispositivo para a medição de uma aceleração incluindo um sistema de detecção confirmada no sentido de que o mesmo inclui vários detectores, cada qual sendo projetado para detectar um rompimento de um valor limite de oscilação diferente ou de um único valor limite de oscilação. Esse sistema pode envolver, por exemplo, uma redundância de detectores concebidos para a detecção do dito rompimento do dito valor limite de oscilação ou de diferentes tipos de detectores (fotoelétrico, capacitivo, indutivo, por contato elétrico), cada qual sendo projetado para detectar um rompimento de um valor limite de oscilação diferente ou de um único valor limite de oscilação. De preferência, o dito pêndulo inclui uma ou mais janelas 13 que poderão ter as características das janelas 13 acima descritas (por exemplo, uma janela de um formato perceptivelmente triangular, ou uma janela fina curvada) cada uma das mesmas projetadas de modo a interagir com um feixe 14 emitido por um emissor e projetado de modo a ser detectado por um detector. Desta forma, o número de janelas 13, o número de feixes 14, o número de detectores e o número de emissores são iguais no sentido de que cada janela é capaz de interagir com o seu próprio feixe e seu próprio detector. Cada janela é, em particular, capaz de definir a dita primeira posição 111, 113, 115, 117 e a dita outra posição 112, 114, 116, 118 de acordo com a presente invenção, cada uma das ditas posições ou outras posições 111 a 118 sendo capaz de prover a detecção do mesmo limite de oscilação e/ou um diferente limite de oscilação. Cada setor de um círculo do dito pêndulo pode, em particular, ser amortecido por menos um freio 18 que pode se movimentar sobre uma junta de esferas, cada freio 18 sendo projetado de modo a amortecer o pêndulo 11 quando uma oscilação excede pelo menos um valor limite de oscilação. Cada setor de um círculo pode, em particular, incluir um ou mais ímãs 16, cada qual projetado de modo a interagir com pelo menos um freio 18. De preferência, pelo menos um freio 18 é configurado de modo a ser repelido pelo campo magnético de pelo menos um dos ditos ímãs 16 quando o dito pêndulo se encontra em repouso (ver o mecanismo descrito na Figura 7) e ser atraído pelo dito campo magnético do dito ímã 16 apenas quando a oscilação do dito pêndulo excede um valor limite de oscilação (ver o mecanismo descrito na Figura 8), a atração do dito freio 18 por parte do campo magnético do dito ímã 16 sendo capaz de provocar um contato elétrico entre o dito freio 18 e uma haste de metal curvada 3 disposta, em particular, entre o dito freio 18 e o corpo do dito pêndulo 11, o dito contato elétrico sendo capaz de fechar um circuito elétrico conectado ao um sistema de frenagem, ativando, por exemplo, a válvula de solenoide de limitação de frenagem.

[00062] De preferência, o dito pêndulo 11 é um pêndulo plano na forma de uma cruz compreendendo quatro braços, cada um dos braços da dita cruz fazendo um ângulo de 90° com os braços adjacentes, e cada braço sendo da forma de um setor de um círculo capaz de incluir, em sua extremidade circular, uma pista de fricção tal como descrito acima e projetado de modo a interagir com uma pista de fricção de um freio 18 capaz de interagir com o mesmo. De preferência, três setores de um círculo são definidos por um único raio R1 e um único ângulo no vértice ® e são, portanto, perceptivelmente iguais em tamanho, e um quarto setor de um círculo é definido por um raio R2 > R1. Os ditos setores de um círculo são, por conseguinte, ligados entre si em seus vértices de modo a formar a dita cruz, o centro instantâneo de rotação O sendo posicionado na interseção dos ditos vértices dos ditos setores de um círculo. Com vantagem, o pêndulo 11 tal como descrito na Figura 10 torna possível se detectar as quebras de diferentes valores de oscilação limite por meio de diferentes detectores, como também torna possível se detectar a quebra do mesmo valor limite de oscilação por meio de vários detectores de modo que uma falha de um detector e/ou de um emissor não dê origem a uma falsa detecção de um rompimento de um valor limite de oscilação.

[00063] Por fim, a presente invenção não se limita às configurações geométricas descritas no presente documento, e uma pessoa versada na técnica poderá ser capaz de adaptar a forma do dito pêndulo, do dito freio, e a posição do dito sistema de detecção como uma função de suas propriedades físicas de maneira que o dispositivo medidor de acordo com a presente invenção possa sinalizar uma quebra de um valor limite de aceleração por parte de um corpo móvel ajustado ao dito dispositivo. Com vantagem, o dispositivo de acordo com a presente invenção torna possível pelo menos sinalizar qualquer aceleração que pode ser caracterizada por um vetor de aceleração perceptivelmente paralelo ao plano de oscilação do dito pêndulo e perceptivelmente perpendicular à linha reta que atravessa o centro instantâneo de rotação O e o seu centro de gravidade quando o pêndulo se encontra em repouso. Desta maneira, a presente invenção torna possível, em particular, identificar e sinalizar um excesso de um nível de aceleração longitudinal (ou seja, paralela a uma trajetória seguida por parte do corpo móvel) de um corpo móvel de uma maneira simples, evitando o uso de um sistema de análise eletrônico capaz de falha, por conseguinte, aumentando a confiabilidade da sinalização do dito excesso.

[00064] Em suma, o dispositivo de acordo com a presente invenção apresenta diversas vantagens em relação aos dispositivos existentes para medição de aceleração no sentido de que: - o sinal de detecção gerado pelo sistema de detecção do dispositivo de acordo com a presente invenção pode ser usado diretamente pelas válvulas de solenoide de frenagem, sem a necessidade de se fazer qualquer conversão ou processamento eletrônico, digital ou analógico; - o mesmo leva em consideração os efeitos da inclinação sobre a qual um corpo móvel ajustado ao dito dispositivo de acordo com a presente invenção será passível de se movimentar; - o amortecimento do dito pêndulo em função de uma fricção seca ou de um campo magnético não é afetado pela temperatura do sistema; - o mesmo provê ainda a confirmação da detecção do excesso de um valor de aceleração através do uso de sistemas de detecção redundantes (ópticos, indutivos, capacitivos, de contato), desta forma aumentando a confiabilidade do dispositivo; - esses sistemas de detecção são intrinsecamente seguros, uma vez que os mesmos se baseiam nos fenômenos de aceleração e de inércia; - esses sistemas de detecção garantem medições exatas e reproduzíveis do excesso de um valor limite de aceleração para o dito corpo móvel: a precisão e a reprodutibilidade do comportamento são determinadas em função da geometria do dispositivo de acordo com a presente invenção, o qual é invariável na faixa de temperatura contemplada (-40° C a +70° C); - o dispositivo permite a escolha de materiais que são facilmente recicláveis e não poluentes ao ambiente; - o dispositivo torna possível se ajustar o valor limite de aceleração a ser detectado, por exemplo, 2m/s2, garantindo uma ampla faixa operacional; - o dispositivo é de um desenho simples, é econômico, já que utiliza poucos componentes, os ditos componentes também mantendo suas propriedades físicas ao longo de um grande período de tempo; - uma falha do dito dispositivo não necessariamente dá origem a uma frenagem de emergência por parte do corpo móvel ao qual o dispositivo é encaixado; - as vibrações possuem um efeito insignificante sobre o dito dispositivo de acordo com a presente invenção.

Claims (14)

1. Dispositivo (1) para medir a aceleração de um corpo móvel, o dito dispositivo incluindo - um pêndulo (11) capaz de oscilar sobre um centro instantâneo de rotação (O); - um sistema de detecção capaz de detectar uma oscilação do dito pêndulo (11) que é provável de ocorrer em função da dita aceleração; - o pêndulo (11) tem uma configuração geométrica que permite ao mesmo interagir com o dito sistema de detecção, a dita configuração geométrica sendo de tal modo que a mesma apenas permita que o dito sistema de detecção indique uma oscilação do dito pêndulo (11) que excede um valor limite de oscilação; caracterizado pelo fato de que o dispositivo (1) inclui um freio (18) projetado de modo a amortecer o pêndulo (11) quando uma oscilação excede o dito valor limite.

2. Dispositivo para medir (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de detecção inclui um detector (132) disposto perpendicular a um plano de oscilação do dito pêndulo (11).

3. Dispositivo para medir (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de detecção inclui um emissor (131).

4. Dispositivo para medir (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a dita configuração geométrica é de tal forma que o dito pêndulo (11) inclua, em uma posição (111) do dito pêndulo (11) concebido de modo a ficar oposto ao dito sistema de detecção quando a dita oscilação é igual ao dito valor limite de oscilação, uma interface entre dois meios, respectivamente um primeiro meio e um segundo meio, apenas um dos dois meios sendo capaz de interagir com o dito sistema de detecção a fim de indicar que o dito valor limite de oscilação foi excedido.

5. Dispositivo para medir (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o mesmo inclui um sistema para o ajuste do valor limite de oscilação que pode ser detectado pelo dito sistema de detecção.

6. Dispositivo para medir (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de detecção é confirmado com segurança no sentido de que o mesmo inclui vários detectores, cada qual sendo projetado para detectar se um valor limite de oscilação foi excedido.

7. Dispositivo para medir (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que a dita configuração geométrica é de tal forma que o dito pêndulo (11) inclua, em uma outra posição (112) do dito pêndulo (11) concebido de modo a ficar oposto ao dito sistema de detecção (132) quando a dita oscilação é igual a um outro valor limite, a dita interface entre os ditos dois meios.

8. Dispositivo para medir (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o dito pêndulo (11) tem uma forma simétrica com relação a um plano de simetria que atravessa o seu centro de gravidade e o centro instantâneo de rotação (O), o dito plano de simetria sendo perpendicular ao plano de oscilação do dito pêndulo (11), a dita posição (111) e a dita outra posição (112) sendo equidistantes do dito plano de simetria, e um único meio estendendo-se a partir da dita primeira posição (111) para a dita segunda posição (112).

9. Dispositivo para medir (1), de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de detecção inclui um único detector (132) e um único emissor (131), e sendo que a dita configuração geométrica permite ao dito sistema de detecção indicar se o dito valor limite de oscilação foi excedido e se o dito outro valor limite de oscilação foi excedido.

10. Dispositivo para medir (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que o dito pêndulo (11) é um corpo plano, e o dito único meio que se estende a partir da dita primeira posição (111) para a dita segunda posição (112) forma uma janela no dito corpo plano.

11. Dispositivo para medir (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito freio (18) pode se movimentar sobre uma junta de esferas (17).

12. Dispositivo para medir (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o dito freio (18) inclui uma pista de fricção (19).

13. Dispositivo para medir (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o dito freio (18) inclui um ímã permanente.

14. Dispositivo para medir (1), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito freio (18) é um interruptor de gatilho magnético capaz de detectar uma oscilação do pêndulo (11).

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