BR102015021231A2 - Spiral spring for torque transmission on an automobile force train, module for a force train of an automobile and force train for an automobile - Google Patents

Abstract

mola em espiral para transmissão de torque em um trem de força de um automóvel, módulo para um trem de força de um automóvel e trem de força para um automóvel.a invenção diz respeito a uma mola em espiral (1) para transmissão de torque em um trem de força de um automóvel e para desacoplamento de vibração e/ou amortecimento de vibrações de torção. a mola em espiral (1) tem uma secção transversal a qual aumenta dependendo do comprimento, pelo menos em porções. além disso, a invenção compreende um módulo de potência (10) com pelo menos uma mola em espiral (1) de acordo com a invenção.

Description

MOLA EM ESPIRAL PARA TRANSMISSÃO DE TORQUE EM UM TREM DE FORÇA DE UM AUTOMÓVEL, MÓDULO PARA UM TREM DE

FORÇA DE UM AUTOMÓVEL E TREM DE FORÇA PARA UM

AUTOMÓVEL

[0001] A invenção diz respeito a uma Mola em espiral para um trem de força de um automóvel, em particular, um caminhão, em particular um veículo pesado de mercadorias ou um ônibus. A Mola em espiral serve em particular para transmissão de torque e para desacoplamento de vibração e/ou amortecimento de vibrações de torção.

[0002] O estado da técnica descreve dispositivos para transmissão de torque e desacoplamento por vibração e amortecimento de vibrações de torção em trens de força de caminhões. Atualmente, os seguintes dispositivos de amortecimento e/ou desacoplamento por vibração são comuns: as vibrações podem ser amortecidas/desacopladas através de vários elementos de elastômero num estado pré-tensionado. Em primeiro lugar um momento de acionamento é transmitido com segurança, por exemplo, para uma bomba de líquido de arrefecimento, e em segundo lugar através da rigidez e efeito amortecimento interno do elastômero, são reduzidos os picos de torque induzidos pelo processo de motivação. Na operação, os elementos de elastômero são compactados e lançados por um movimento relativo e além disso expostos a condições ambientais desfavoráveis, por exemplo, de óleo, temperatura de óleo etc. Portanto, os elementos de elastômero têm uma tendência a endurecer e deformar de forma que o efeito de amortecimento seja perdido. Em outras variantes, as vibrações são absorvidas através de elementos de amortecimento metálicos. Estas podem ser molas de compressão, as quais funcionam como um elemento de desacoplamento. Existem configurações com pêndulos centrífugos adicionais, conhecidos como massas de absorção, as quais vibram em contra fase para as vibrações existentes e, portanto, compensam (absorvem) as vibrações. Variantes adicionalmente trabalham com pacotes de mola, cujos efeitos fazem com que a curva da mola aumente à medida que as molas se dobram mais. Por causa do espaço de instalação geralmente limitado, estes elementos de mola de folha formam um sistema de conjunto relativamente rígido. A construção fechada do desacoplador alcança um amortecimento adicional através de um fluido de amortecimento o qual é compactado pelas molas de folha dentro de uma câmara.

[0003] É um objeto da invenção prover uma possibilidade alternativa e/ou melhorada para transmissão do torque e desacoplamento por vibração e/ou amortecimento de vibrações torcionais em um trem de força de um automóvel.

[0004] Este objetivo pode ser alcançado mediante as características da reivindicação independente. Vantajosos refinamentos da invenção podem ser tomados a partir das sub reivindicações e a descrição abaixo das modalidades preferenciais da invenção.

[0005] A invenção cria uma Mola em espiral para a transmissão de torque e desacoplamento por vibração e/ou amortecimento de vibrações de torção, em especial para supercrítico, pelo menos desacoplamento por vibração quase livre de amortecimento.

[0006] A Mola em espiral convenientemente serve para uso em um trem de força (por exemplo, trem de acionamento, trem de acionamento auxiliar e/ou trem de decolagem de força) em particular de um automóvel, em particular um caminhão, por exemplo, um veículo pesado de mercadorias ou um ônibus.

[0007] A Mola em espiral distingue-se em particular pelo fato de que sua seção transversal (perfil) (por exemplo, altura e/ou largura) aumenta de dependendo do comprimento, pelo menos em porções, em particular se eleva e, portanto, varia de forma útil.

[0008] Como um resultado, uma rigidez da mola muito baixa e/ou dependente de carga pode ser alcançada. Isto conduz em particular a uma frequência muito baixa inerente no sistema de vibração e/ou permite um desacoplamento supercrítico pelo menos quase sem amortecimento.

[0009] "Supercrítico" significa, em particular, que a vibração introduzida em um sistema vibrável tem uma frequência significativamente maior do que a frequência inerente do sistema. A relação do excitador para frequência inerente é decisiva para isso, e para um projeto supercrítico não deve cair abaixo de um valor de λ/2 , uma vez que, em uma taxa de frequência de 1, a também chamada catástrofe de ressonância crítica ocorre na qual as amplitudes da frequência de excitador são adicionadas àquelas da frequência inerente.

[0010] Em operação ou em estado carregado, a Mola em espiral é enrolada (por exemplo, em um anel interno), pelo qual é encurtado o seu comprimento de mola eficaz e rigidez de mola é alterada. A parte enrolada da Mola em espiral convenientemente não tem efeito mola adicional. Somente o comprimento residual ainda desenrolado da Mola em espiral tem propriedades de mola eficazes. O enrolamento é dependente em particular do torque introduzido e a seção transversal crescente da Mola em espiral.

[0011] A Mola em espiral de preferência é uma Mola em espiral de metal, de forma que uma transmissão segura de torque possa ser alcançada independentemente das temperaturas às quais está exposta a Mola em espiral (por exemplo, temperatura de motor, temperatura de óleo etc.) e os meios de comunicação de funcionamento (por exemplo, óleo).

[0012] É possível que a seção transversal (adequadamente à altura ou largura) da Mola em espiral está configurada subindo uniformemente e/ou constantemente, de preferência, sem escalonamento.

[0013] A seção transversal (devidamente a altura e/ou largura) de preferência aumenta em particular continuamente a partir de uma porção de espiral interna, de preferência uma extremidade de espiral interna, para uma porção de espiral exterior, de preferência uma extremidade de espiral exterior.

[0014] A seção transversal (devidamente a altura e/ou largura) é de preferência menor a uma extremidade de espiral interna do que a uma extremidade de espiral exterior, de forma que em particular um enrolamento controlado pode ser conseguido começando pela extremidade de espiral interna. Em alternativa ou adicionalmente, a seção transversal (devidamente a altura e/ou largura) é configurada aumentando uniformemente e/ou constantemente a partir de uma extremidade de espiral interna a uma extremidade de espiral exterior.

[0015] Por conseguinte, a Mola em espiral utilmente tem uma secção menor (devidamente a altura e/ou largura) no interior do que no exterior, pelo qual em particular uma frequência relativamente baixa inerente pode ser alcançada desde que uma mola de baixa rigidez resulta de uma pequena seção transversal (devidamente a altura ou largura). Desta forma, um sistema variável pode ser desacoplado de forma supercrítica pelo menos quase sem amortecimento.

[0016] Uma Mola em espiral com por exemplo, uma seção transversal estruturalmente relativamente pequena tem uma frequência inerente correspondentemente relativamente baixa em um sistema vibrável devido a sua baixa rigidez de mola.

[0017] A Mola em espiral de preferência é configurada como uma Mola em espiral plana, para que de preferência possa ter um valor substancialmente constante na direção normal ou transversal à carga.

[0018] É possível que a Mola em espiral tenha uma largura constante de preferência em todo o seu comprimento.

[0019] É possível que a Mola em espiral tenha uma altura constante, de preferência em todo o seu comprimento.

[0020] É possível que a seção transversal (devidamente a altura ou largura) aumente em quase toda a extensão da Mola em espiral, de preferência ao longo de pelo menos 90%, 94% ou 96% do comprimento da Mola em espiral. Assim, por exemplo, modalidades são possíveis nas quais a altura e/ou largura da Mola em espiral aumenta ao longo de todo o comprimento da Mola em espiral, de preferência, com exceção dos meios de exploração referidos abaixo (por exemplo, flange de fixação), a altura e/ou a largura dos quais por exemplo, podem ser configuradas de forma diferente.

[0021] A Mola em espiral pode ter um meio de fixação de interior adequado (por exemplo, um flange de fixação interiormente protuberante) para a fixação a uma primeira parte, e/ou um meio de fixação exterior adequado (por exemplo, um flange de fixação exteriormente protuberante) para a fixação de uma segunda parte.

[0022] A primeira parte e/ou a segunda parte podem, por exemplo, compreender um anel e/ou uma vara, por exemplo, um anel externo e um anel interno, mas também, por exemplo, uma combinação de anel-haste ou haste-haste.

[0023] É possível que a seção transversal da Mola em espiral aumente continuamente a partir do meio de fixação interno para os meios de fixação externos.

[0024] A Mola em espiral, como mencionado acima, é de preferência feita de um metal.

[0025] A invenção não está restrita a uma Mola em espiral, mas também compreende um módulo para um trem de força (por exemplo, trem de acionamento, trem de acionamento auxiliar e/ou trem de decolagem de força) de um automóvel. O módulo compreende uma primeira parte (por exemplo, anel, anel interno ou haste) e uma segunda parte (por exemplo, anel, anel externo ou haste) e pelo menos uma Mola em espiral conforme divulgado aqui, o qual é arranjado entre a primeira parte e a segunda parte.

[0026] O anel, em especial o anel externo, por exemplo, pode ser configurado como ou acoplado a uma roda de engrenagem, polia, roda dentada ou eixo.

[0027] O módulo, por exemplo, pode ser configurado para ser arranjado estruturalmente entre um virabrequim e uma bomba de líquido de arrefecimento.

[0028] O módulo de preferência compreende uma pluralidade de Molas em espirais coaxialmente arranjadas.

[0029] As Molas em espirais podem ser arranjadas em sucessão e/ou em um plano comum.

[0030] Também é possível vincular as Molas em espirais colocadas em um plano estruturalmente a um componente, de forma que este seja coeso e se conecte a uma pluralidade de Molas em espirais, por exemplo, através de um anel interno e um anel exterior.

[0031] A pelo menos uma Mola em espiral pode, por exemplo, ser anexada à primeira parte e/ou a segunda parte e, portanto, utilmente montada a fim de formar o módulo. No entanto a pelo menos uma Mola em espiral, a primeira parte e a segunda parte podem ser feitas de uma parte para formar o módulo.

[0032] A invenção, além disso, compreende um trem de força (por exemplo, trem de acionamento, trem de força auxiliar e/ou trem decolagem de força) para um automóvel com pelo menos um módulo conforme divulgado neste documento.

[0033] O trem de força, de preferência, compreende uma pluralidade de módulos os quais podem ser organizados conectados em série ou em paralelo.

[0034] Deve também ser notado que a Mola em espiral em particular serve para transmissão de torque em um trem de força de um automóvel e para desacoplamento por vibração e/ou amortecimento de vibração torcional utilmente entre a primeira parte (por exemplo, anel ou haste) e a segunda parte (por exemplo, anel ou haste).

[0035] Deve ser definido também que automóvel mencionado neste documento de preferência é um caminhão, em particular um veículo pesado de mercadorias ou um ônibus.

[0036] As modalidades e características preferenciais acima descritas da invenção podem ser combinadas. Refinamentos adicionalmente vantajosos da invenção são divulgados nas sub reivindicações ou surgem a partir da descrição abaixo de modalidades preferenciais da invenção em conjunto com as figuras incluídas.

Figura 1 mostra uma vista superior de uma Mola em espiral de acordo com uma modalidade da invenção, Figura 2 mostra uma vista de seção ao longo da linha A-A da figura 1, Figura 3 mostra uma vista superior de um módulo de acordo com uma modalidade da invenção em estado não carregado, Figura 4 mostra uma vista superior do módulo de figura 3 no estado carregado, Figura 5 mostra uma vista explodida em perspectiva de dois módulos de acordo com uma modalidade da invenção, Figura 6 mostra uma vista em perspectiva de um módulo de acordo com uma outra modalidade da invenção, Figura 7 mostra uma vista diagramática de um módulo de acordo com uma modalidade da invenção, Figura 8 mostra uma vista em diagramática de um módulo de acordo com uma outra modalidade da invenção, Figura 9 mostra um diagrama ilustrando o aumento de torque transferível de uma Mola em espiral de acordo com uma modalidade da invenção em função do ângulo de torção, Figura 10 mostra um diagrama de Campbell idealizado, ilustrando a frequência da Mola em espiral de acordo com uma modalidade da invenção como uma função da velocidade de rotação, e Figura 11 mostra uma vista superior de um módulo de acordo com uma modalidade da invenção.

[0037] As modalidades descritas com referência às figuras parcialmente se correlacionam, de forma que partes similares ou idênticas, carregam os mesmos sinais de referência, e, pela sua explicação, é também feita referência à descrição das outras modalidades a fim de evitar repetições.

[0038] Figura 1 mostra uma vista superior de uma Mola em espiral 1 de acordo com uma modalidade da invenção.

[0039] A Mola em espiral 1 é feita de um metal e serva para transmissão de torque em um trem de força de um automóvel e para desacoplamento de vibração e/ou amortecimento de vibrações de torção.

[0040] A Mola em espiral 1 distingue-se por uma altura h a qual aumenta uniformemente e constantemente, dependendo de comprimento sobre substancialmente todo o seu comprimento e, portanto, surge. A altura h aumenta uniformemente e constantemente de dentro para fora, a partir de uma porção de espiral interna (extremidade de espiral) 2 para uma porção de espiral exterior (extremidade de espiral) 3. A Mola em espiral 1, portanto, distingue-se por uma seção de perfil a qual aumenta dependendo do comprimento. Em uma modalidade (não mostrada), alternativa ou adicionalmente para a altura h, a largura b da Mola em espiral 1 pode aumentar dependendo de comprimento.

[0041] A Mola em espiral 1 pode ter um flange de fixação se protuberando para dentro (meio de fixação) 4 para a fixação a um anel interior (primeira parte) 11 (por exemplo, figuras 3 e 4), e um flange de fixação se protuberando para fora (meio de fixação) 5 a um anel exterior (segunda parte) 12 (por exemplo, figuras 3 e 4). O flange de fixação se protuberando para dentro 4 é formada na extremidade espiral interna 2, enquanto o flange de fixação se protuberando para fora 5 é formada na extremidade de espiral exterior 3. A altura h devidamente aumenta continuamente a partir do flange de fixação 4 ao flange de fixação 5.

[0042] Figura 2 mostra uma vista de seção ao longo da linha A-A da figura 1.

[0043] A Figura 2 mostra, em particular, que a Mola em espiral 1 é configurada como uma Mola em espiral plana 1 e tem uma largura constante b de preferência ao longo de todo o seu comprimento.

[0044] A Figura 3 mostra uma vista superior de um módulo de 10 para um trem de força de um automóvel no estado descarregado.

[0045] O módulo 10 compreende um anel interno 11 e um anel exterior 12, entre os quais três Molas em espirais 1 são montadas coaxialmente.

[0046] A Figura 4 mostra o módulo 10 da Figura 3, mas em um estado operacional carregado.

[0047] Em operação ou em estado carregado, o torque a ser transmitido leva ao enrolamento de Molas em espirais 1 sobre o anel interno 11, pelo qual os comprimentos de mola eficazes alteraram e a alturas mínimas eficazes h das Molas em espirais 1 aumentam. Assim, em operação, a rigidez de mola aumenta com o momento de crescimento introduzido. A parte enrolada das Molas em espirais 1 não tem praticamente mais efeito de mola. Somente o comprimento residual ainda desenrolado das Molas em espirais 1 tem propriedades de mola eficazes. O enrolamento é dependente do torque introduzido e a altura h crescente da Molas em espirais 1.

[0048] Figura 5 mostra uma vista explodida em perspectiva de dois módulos 10 de acordo com uma modalidade da invenção.

[0049] Figura 5 mostra em particular que o contexto da invenção, é possível acoplar juntos vários módulos 10 conectados em série. Em alternativa ou adicionalmente, módulos 10 podem ser acoplados juntos conectados em paralelo. Os módulos individuais 10 podem ter uma pluralidade de Molas em espirais 1.

[0050] Figura 6 mostra uma vista em perspectiva de um módulo 10 de acordo com uma outra modalidade da invenção, [0051] Figura 6 mostra, por exemplo, que o anel externo 10 pode ser configurado, por exemplo, como uma roda de engrenagem.

[0052] A Figura 7 mostra uma vista esquemática de dois módulos acoplados juntos de acordo com uma modalidade da invenção. A Figura 7 mostra, consequentemente, um arranjo de módulo com dois pacotes de mola.

[0053] A Figura 8 mostra uma vista esquemática de quatro módulos acoplados juntos de acordo com uma modalidade da invenção. A Figura 8 mostra, consequentemente, um arranjo de módulo com quatro pacotes de mola.

[0054] A Figura 9 mostra um diagrama, com um ângulo de torção [°] no eixo x e um torque transmissível [Nm] sobre um eixo y, de uma Mola em espiral 1 de acordo com uma modalidade da invenção.

[0055] A Figura 10 mostra um diagrama de Campbell idealizado, com uma velocidade de rotação (motor) [rpm] no eixo x e uma frequência [Hz] no eixo y, de uma Mola em espiral 1 de acordo com uma modalidade da invenção.

[0056] Deve ser mencionado que os módulos 10 podem ser usados conectados em série ou em paralelo para atingir uma rigidez de mola total otimizada, nomeadamente crescente. A frequência inerente do módulo 10 ou módulos 10 pode também crescer, mas, no entanto, devidamente permanece significativamente abaixa da frequência do excitador de um processo de motivo (por exemplo, 0,5; 1a e 2a ordens). Desta forma que o sistema de vibração pode ser dissociado de forma supercrítica, devidamente pelo menos quase livre de amortecimento.

[0057] Figura 11 mostra uma vista superior de um módulo 10 de acordo com uma modalidade da invenção.

[0058] A Figura 11 mostra um módulo 10, o qual compreende uma pluralidade de Molas em espirais 1 em um plano comum, combinada em um componente através de uma primeira parte 11 (anel interno) e uma segunda parte 12 (anel exterior). As Molas em espirais 1 estão arranjadas entre a primeira parte 11 e a segunda parte 12.

[0059] Em contraste com o módulo 10, da Figura 4, na qual as molas de espirais 1 são anexadas e, consequentemente, montadas sobre a primeira parte 11 e a segunda parte 12, as Molas em espirais 1, a primeira parte 11 e a segunda parte 12 da Figura 11 e, consequentemente, o módulo 10 da Figura 11 são feitos de uma peça.

[0060] A(s) mola(s) espira(is) 1 em particular tem (têm) as seguintes vantagens: - desacoplamento puro por uma configuração de preferência metálica, em vez de amortecimento por fricção interna no elastômero. Como resultado, menos calor é produzido a partir de amortecimento e/ou acoplamento; -livre de manutenção, ou pelo menos, baixa manutenção, desde que molas espiraladas metálica 1 sejam resistentes à temperatura e mídia (por exemplo, resistentes a óleo); -instalação simples, desde que os lados de saída e acionamento podem ser construídos de forma idêntica e, por exemplo, precisam apenas ser equipados por empurramento juntos, - produção favorável, uma vez que a Mola em espiral 1 pode ser perfurada, corte a laser ou corte por jato d'água da chapa de aço estalado, - devido à capacidade de modificação modular, as molas de espirais 1 podem ser usadas variavelmente para diferentes aplicações, por exemplo, variando o número de molas, pacotes de mola e/ou dimensões de mola.

[0061] A invenção não é restrita para as modalidades preferenciais acima descritas. Pelo contrário, variantes e derivações, são possíveis os quais também usam o conceito inventivo e, portanto, abrangem o escopo de proteção. Além disso, a invenção também reivindica proteção para o objeto e para as características das sub reivindicações, independentemente das características e reivindicações às quais eles se referem.

Lista de Números de Referência 1 Mola em espiral 2 porção espiral interna 3 porção espiral interna 4 Meio de fixação interno adequado, por exemplo, flange de fixação para fixação de um anel interno 5 Meio de fixação exterior adequado, por exemplo, flange de fixação para fixação de um anel exterior 10 módulo 11 primeira parte, por exemplo, anel ou haste (interno) 12 segunda parte por exemplo anel ou haste (exterior) h altura de Mola em espiral b largura da Mola em espiral REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Mola em espiral (1) para transmissão de torque em um trem de força de um automóvel e para desacoplamento de vibração e/ou amortecimento de vibrações de torção, caracterizada pelo fato de que a Mola em espiral (1) tem uma seção transversal a qual aumenta de dependendo do comprimento, pelo menos em porções.

2. Mola em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a seção transversal aumenta uniformemente ou constantemente.

3. Mola em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a seção transversal aumenta de dentro para fora, de preferência continuamente.

4. Mola em espiral (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a seção transversal em uma extremidade espiral interna é menor (2) do que em uma extremidade exterior espiral (3), e/ou configurada aumentando uniformemente ou constantemente a partir de uma extremidade de espiral interna (2) a uma extremidade de espiral exterior (3).

5. Mola em espiral (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a Mola em espiral (1) é configurada como um componente plano.

6. Mola em espiral (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a Mola em espiral (1) tem uma largura constante (b) ao longo de todo o seu comprimento ou uma altura constante (h) ao longo de todo o seu comprimento.

7. Mola em espiral (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a Mola em espiral (1) compreende um meio de fixação (4) para a fixação de uma primeira parte (11) e/ou meio de fixação (5) para fixar a uma segunda parte (12).

8. Mola em espiral (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a altura (h) da Mola em espiral (1) e/ou a largura (b) da Mola em espiral (1) aumenta dependendo do comprimento, pelo menos em porções.

9. Mola em espiral (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a) a altura (h) da espiral mola (1) aumenta continuamente ao longo de pelo menos quase todo o comprimento da Mola em espiral (1), b) a altura (h) da Mola em espiral (1) aumenta continuamente a partir de um meio de fixação interna (4) para um meio de fixação exterior (5), c) a largura (b) da espiral mola (1) aumenta continuamente ao longo de pelo menos quase todo o comprimento da Mola em espiral (1), e/ou d) a largura (b) da Mola em espiral (1) aumenta continuamente a partir de um meio de fixação interna (4) para um meio de fixação exterior (5).

10. Mola em espiral (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a Mola em espiral (1) é feita de um metal.

11. Módulo (10) para um trem de força de um automóvel, com a primeira parte (11) e uma segunda parte (12), caracterizado pelo fato de que pelo menos uma Mola em espiral (1) conforme qualquer uma das afirmações anteriores está combinado entre a primeira parte (11) e a segunda parte (12).

12. Módulo (10), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o módulo (10) compreende uma pluralidade de Molas em espirais arranjadas coaxialmente (1).

13. Módulo (10), de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o módulo (10) compreende uma pluralidade de Molas em espirais (1) arranjadas em sucessão e/ou uma pluralidade de Molas em espirais (1) arranjadas em um plano comum.

14. Módulo (10), de acordo com qualquer uma das Reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que a primeira parte (11) e/ou a segunda parte (12) compreende um anel e/ou uma haste.

15. Trem de força para um automóvel, caracterizado pelo fato de ser com pelo menos um módulo (10) conforme qualquer uma das Reivindicações 11 a 14.