BR112014009618B1

BR112014009618B1 - roda volante de dupla massa e conjunto compreendendo um motor de combustão interna e uma roda volante

Info

Publication number: BR112014009618B1
Application number: BR112014009618-0A
Authority: BR
Inventors: Gianluca Cariccia; Giacomo Giansetto; Andrea Montani; Andrea Guala
Original assignee: Dayco Europe S.R.L
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2021-05-11
Also published as: KR102051686B1; WO2013057728A2; BR112014009618A2; JP6188699B2; MX2014004772A; AU2012324411A1; US20140338493A1; CN104011427A; CN104011427B; JP2014532842A; KR20140093241A; EP2783130B1; CA2852859A1; EP2783130A2; US9964177B2; WO2013057728A3

Abstract

RODA VOLANTE APERFEIÇOADA DE DUPLA MASSA. É descrita uma roda volante de dupla massa que compreende um conjunto de mola, se necessário com dois estágios , um dos quais pode incluir uma mola espiral. Além disso, a roda volante de dupla massa compreende um sistema de amortecimento de atrito que aplica torque independente da velocidade de rotação.

Description

[001] CAMPO TÉCNICO

[002] A presente invenção refere-se a uma roda volante aperfeiçoada de dupla massa.

[003] Uma roda volante de dupla massa compreende uma massa primária de rotação impulsionada por um virabrequim de um motor de combustão interna, uma massa secundária para impulsionar o eixo de entrada de uma caixa de engrenagens em rotação, e um conjunto de mola para conectar a massa primária à massa secundária de maneira elasticamente torcional.

[004] ESTADO DA ARTE

[005] Sabe-se que o conjunto de mola compreende pelo menos duas unidades elásticas dispostas em série, e tendo diferentes características mecânicas, tal como resistência à torção. As duas unidades de elásticos estão conectadas por uma estrutura que tem uma massa significativa, sendo a causa de uma ressonância indesejável.

[006] Em particular, uma unidade elástica pode compreender uma pluralidade de molas helicoidais circulares que conectam de modo torcional a massa primária da roda volante à estrutura, com a segunda unidade elástica conectando de modo torcional a estrutura com a massa secundária, e a estrutura sendo rotativa em relação às massas primária e secundária.

[007] O documento DE-A1-102004024747 revela uma roda volante de dupla massa compreendendo um primeiro estado elástico dotado de molas helicoidais e um segundo estágio elástico dotado de placas cercadas de molas helicoidais do primeiro estágio. O primeiro estágio elástico é acoplado a uma massa secundária. Tal configuração pode ser aprimorada em respeito a performance dinâmica e dimensões gerais, em particular a dimensão radial.

[008] OBJETIVO DA INVENÇÃO

[009] O objetivo da presente invenção é prover uma roda volante de dupla massa com melhor desempenho sob condições dinâmicas, por exemplo, durante ressonância ou após uma frenagem brusca e repentina.

[010] O objetivo da presente invenção é alcançado por uma roda volante de acordo com a reivindicação 1.

[011] BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[012] A presente invenção será agora descrita com referência aos desenhos anexos, nos quais: - A figura 1 é um diagrama funcional esquemático de uma roda volante de dupla massa de acordo com a presente invenção; - A figura 2 é um gráfico do torque de amortecimento aplicado na roda volante da figura 1; - A figura 3 é um gráfico das vibrações torcionais medidas em uma roda volante de acordo com a invenção (linha contínua), e de acordo com o estado da arte anterior (linha tracejada); - A figura 4 é uma vista em perspectiva explodida de uma roda volante de dupla massa de acordo com uma outra forma de incorporação da presente invenção; - A figura 5 é uma vista em perspectiva em corte transversal, com detalhes removidos por motivos de clareza, da figura 4; e A figura 6 é uma vista em perspectiva explodida de uma outra forma de incorporação da presente invenção.

[013] MELHOR FORMA DE INCORPORAÇÃO DA INVENÇÃO

[014] Na figura 1, o número de referência 1 refere-se a uma roda volante de dupla massa compreendendo uma massa primária 2, de preferência conectada ao virabrequim de um motor de combustão interna, e uma massa secundária 3, de preferência conectada através de uma embraiagem a um eixo de entrada da caixa de engrenagens G de um veículo, uma pluralidade de molas helicoidais 4 dispostas circunferencialmente de modo a obter uma ação de torção em relação à massa secundária, e um elemento torcionalmente elástico 5 adicional disposto em série entre a massa primária e as molas helicoidais 4.

[015] Em particular, o elemento torcionalmente elástico 5 está conectado às molas helicoidais 4 por meio de um carregador de mola 6, com uma massa não negligenciável em relação àquelas das massas primária e secundária. O carregador de mola 6 é um elemento ou estrutura configurado para transferir o torque do elemento elástico 5 para as molas helicoidais 4. O elemento torcionalmente elástico 5 está disposto de modo a transmitir o torque para as molas helicoidais 4 através do carregador de mola 6 quando a massa primária 2 impulsiona a massa secundária 3.

[016] De acordo com uma forma de incorporação preferida da presente invenção, o elemento elástico 5 compreende uma mola em espiral, feita de tira de metal ou de arame não circular, tendo uma primeira porção de extremidade 7 rigidamente conectada à massa primária 2 da roda volante e uma segunda porção de extremidade 8 conectada rigidamente ao carregador de mola 6.

[017] De acordo com uma forma de incorporação preferida da presente invenção, o elemento elástico é uma mola em espiral tendo um certo número de voltas definido por um ângulo entre 250° e 600°, ou entre 225° e 600°, de preferência entre 275° e 425°, e uma relação entre altura e largura de corte transversal de 0,4 a 0,8, de preferência entre 0,5 e 0,7. Nesta descrição e nas reivindicações, uma mola em espiral compreende voltas ou partes de voltas com curvatura variável e, consequentemente, com raio variável. Por exemplo, pelo menos, uma parte da mola em espiral pode ser em formato de Espiral de Arquimedes. Além disso, as voltas podem compartilhar um plano mediano comum, de modo a ficarem radialmente sobrepostas e definirem um espaço radial vazio para evitar o contato direto. Alternativamente, as voltas ou partes de voltas também podem ficar axialmente deslocadas entre si. Por exemplo, pode haver um certo número de molas em espiral lado a lado na direção axial, tanto com os respectivos lados em contato ou com os lados espaçados em pelo menos algumas ou em todas as condições operacionais.

[018] De acordo com uma outra forma de incorporação preferida, a seção transversal do elemento elástico 5 tem uma largura entre 10 mm e 30 mm, e uma altura compreendida entre 4 mm e 12 mm. De preferência, o elemento elástico 5 é feito a partir de uma mola de tira de metal plana.

[019] Foi demonstrado que para melhorar o desempenho de resistência à fadiga, é de uma certa importância que o raio do filete para conectar as faces planas do elemento elástico 5 tenha entre 1 mm e 3 mm ou entre 0,5 mm e 3 mm, preferencialmente entre 0,75 e 1,75 mm. De preferência, a seção transversal do elemento elástico 5 é substancialmente retangular. As características acima servem, por si próprias ou, preferivelmente, em combinação, para obter a desejada faixa de rigidez ou de elasticidade constante para vibrações de desacoplamento provenientes da massa primária da roda volante 2 e, ao mesmo tempo, a desejada resistência à fadiga.

[020] O elemento elástico 5 e a pluralidade de molas helicoidais 4 estão dispostos em série entre a massa primária 2 e a massa secundária 3, com o carregador de mola 6 estando interposto entre o elemento elástico 5 e as molas helicoidais 4. De acordo com a presente invenção, a rigidez torcional total das molas helicoidais 4, medida entre o carregador de mola 6 e a massa secundária 3, é maior do que a rigidez de torção do elemento elástico 5.

[021] De preferência, as molas helicoidais 4 são conectadas entre o carregador de mola 6 e a massa secundária 3, de modo a ser provido um espaço vazio circunferencial G1. Assim, quando o carregador de mola 6 e a massa secundária 3 se movem relativamente em uma direção angular, o espaço vazio circunferencial G1 será fechado antes que as molas helicoidais 4 tornem-se circunferencialmente carregadas.

[022] Além disso, a roda volante de dupla massa 1 compreende um dispositivo de amortecimento possuindo uma primeira unidade T1 e uma segunda unidade T2. O dispositivo de amortecimento é provido entre o carregador de mola 6 e a massa secundária 3, e as unidades de amortecimento T1 e T2 estão conectadas em paralelo em relação ao carregador de mola 6.

[023] De preferência, a unidade de amortecimento T1 está configurada de modo a ser provido um espaço vazio circunferencial G2. Assim, quando o carregador de mola 6 e a massa secundária 3 se movem relativamente em uma direção angular, o espaço vazio circunferencial G2 será fechado antes que a unidade de amortecimento T1 forneça sua ação de amortecimento angular.

[024] Por outro lado, a unidade de amortecimento T2 é configurada de modo a que a ação de amortecimento angular da unidade T2 seja provida para qualquer deslocamento angular do carregador de mola 6 e da massa secundária 3. Preferencialmente, a unidade de amortecimento T2 compreende uma bucha de acoplamento fixo entre o carregador de mola 6 e a massa secundária 3 da roda volante, para prover um acoplamento por atrito.

[025] Assim, o efeito de amortecimento de torção ocorre quando o carregador de mola 6 e a massa secundária 3 se movem relativamente em uma direção angular. De preferência, G1 é maior que ou igual a G2, de modo que a unidade de amortecimento T2 é ativada antes ou no momento em que as molas helicoidais 4 são carregadas. Por conseguinte, é possível prever uma condição de operação, ou seja, quando o movimento angular relativo entre o carregador de mola 6 e a massa secundária 3 é menor do que G1, onde o amortecimento é eficaz e as molas helicoidais 4 não ficam carregadas. Em particular, as unidades de amortecimento T1 e T2 fornecem um respectivo nível constante de amortecimento, de modo que quando o espaço vazio G2 é fechado o torque de amortecimento total entre o carregador de mola 6 e a massa secundária 3 da roda volante aumenta de um primeiro nível para um segundo nível, maior do que o primeiro nível (ver figura 2).

[026] Assim, de acordo com a presente forma de incorporação, é provido um efeito de amortecimento global que altera o amortecimento entre o carregador de mola 6 e a massa secundária 3 de maneira descontínua, entre pelo menos dois valores. Em particular, a taxa de amortecimento descontínua é obtida provendo-se o espaço vazio G2.

[027] Na figura 4, o numeral de referência 100 indica, como um todo, uma roda volante de dupla massa compreendendo uma massa primária 102 adequada para ser conectada a um virabrequim (não mostrado) de um motor de combustão interna, uma massa secundária 103 adequada para ser conectada, por exemplo, a um eixo de entrada de uma caixa de engrenagens (não mostrada), que pode girar em torno de um eixo A em relação à massa primária 102, e um conjunto de mola 104 para conectar torcionalmente a massa primária 102 à massa secundária 103.

[028] O conjunto de mola 104 compreende um primeiro estágio 105 conectado à massa primária 102, e um segundo estágio 106 conectado em série com o primeiro estágio 105 e com a massa secundária 103. O primeiro estágio 105 é composto por um dispositivo elástico 107 e o segundo estágio 106 compreende um dispositivo elástico 108 tendo uma rigidez torcional diferente daquela do dispositivo elástico 107. Preferencialmente, a rigidez torcional do dispositivo elástico 107 é mais baixa do que a do dispositivo elástico 108. Desta forma, as oscilações angulares do virabrequim são mais eficazmente absorvidas ou atenuadas pelo dispositivo elástico 107. Adicionalmente, o conjunto de mola 104 compreende uma estrutura 109 para acoplar mecanicamente o dispositivo elástico 107 em série com o dispositivo elástico 108.

[029] A fim de reduzir as vibrações torcionais em caso de ressonância, e reduzir os indesejáveis efeitos dinâmicos induzidos por alterações súbitas no torque, a roda volante 100 compreende um dispositivo de amortecimento por atrito 111 que atua na estrutura 109, de preferência interposto entre a estrutura 109 e a massa secundária 103. O dispositivo de amortecimento por atrito 111 é um dispositivo de atrito seco e compreende uma mola 112 e um elemento de atrito 113, carregado em uma direção substancialmente axial pela mola 112, que é preferencialmente uma mola Belleville. A mola 112 é carregada pela ação de uma parede 114, conectada à massa secundária 103 de uma forma rígida, em rotação, e uma parede 115 conectada à estrutura 109 de maneira rígida, em rotação. De acordo com uma forma de incorporação preferida da presente invenção, a parede 115 fica interposta entre dois elementos de atrito do dispositivo de atrito 111, em particular o elemento de atrito 113 e uma camada 116 disposta no lado axialmente oposto ao elemento de atrito 113 em relação à parede 115, tendo portanto um efeito de atrito paralelo ao do elemento de atrito 113 entre a estrutura 109 e a massa secundária 103. Vantajosamente, o elemento de atrito 113 e a camada 116 são ambos carregados pela mesma força aplicada através da mola 112.

[030] Além disso, a mola 112 pode ser montada entre componentes que estão fixados rotativamente um com o outro, a fim de evitar o desgaste na direção circunferencial. De um modo vantajoso, o elemento de atrito 113 é constrangido à massa secundária 103 de uma forma rígida em rotação, ficando livre para se mover axialmente, com a mola 112 estando interposta entre a parede 114 e o elemento de atrito 113.

[031] Em particular, a roda volante 100 compreende uma unidade pré-montada tendo uma parede 117 que toca a massa secundária 103, e um elemento conformado 118 formado para definir, com a parede 117, um compartimento anelar 119. O compartimento anelar 119 aloja, pelo menos na direção axial, o dispositivo de atrito 111, ou ainda, pelo menos, a mola 112, o elemento de atrito 113, a parede 115 e a camada 116. Em particular, para definir o compartimento anelar 119, o elemento conformado 118 compreende uma parede 114, uma parede cilíndrica 120 que se estende a partir da circunferência da parede 114, e um flange 121 que se estende radialmente a partir da parede cilíndrica 120 no lado axialmente oposto da parede 114, rigidamente conectado à parede 117. Vantajosamente, o elemento conformado 118 é feito de chapa de metal.

[032] Além disso, as paredes 114 e 117 definem um suporte para o dispositivo elástico 108. Em particular, o dispositivo elástico 108 pode incluir molas helicoidais cilíndricas ou de compressão 122, e as paredes 114 e 117 podem delimitar respectivas janelas 123, 124 para definirem uma posição radial e circunferencial de cada mola de compressão 122. Vantajosamente, as paredes 114 e 117 estão separadas axialmente para também alojarem um disco 125 ou uma parede funcionalmente semelhante à estrutura 109, configurada de modo a girar angularmente em relação às paredes 114 e 117 para carregar as molas de compressão 122. Além disso, a parede 115 está conectada ao disco 125 de um modo rígido em rotação, ficando livre para se mover axialmente para operar o dispositivo de atrito 111, independentemente da posição angular relativa entre a estrutura 109 e a massa secundária 103. Desta maneira, é possível ocupar a folga axial devido ao desgaste na camada 116.

[033] Vantajosamente, a parede 115 e o dispositivo de atrito 113 definem um came axial - um dispositivo seguidor de came para variar a ação de amortecimento por atrito com base na posição angular relativa entre a estrutura 109 e a massa secundária 103. Em particular, a ação do dispositivo de atrito 11 é a soma de duas contribuições, uma das quais é constante e prevê a aplicação de torque de atrito no intervalo entre 5 e 50 Nm, e a outra é variável entre 0 e 150 Nm. Em particular, o atrito resultante entre a estrutura 109 e a massa secundária 103 varia através de todas as combinações das duas contribuições e, em particular, a contribuição constante ou a contribuição variável pode ser nula. Vantajosamente, o atrito aumenta à medida que a posição angular relativa entre a estrutura 109 e a massa secundária 103 aumenta, depois de um movimento circunferencial da estrutura 109 que causa o carregamento dos dispositivos elásticos 107, 108. Também é possível que, quando o torque transmitido pela roda volante 100 atinge um limiar, o aumento da carga de atrito é tal a estrutura 109 e a massa secundária 103 se tornam fixas em rotação.

[034] Em uma forma de incorporação preferida da presente invenção, a parede 115 tem uma espessura axial variável na direção periférica para definir um came, e o elemento de atrito 113 define um seguidor de came correspondente. De preferência, o elemento de atrito 113 é composto por um suporte anelar 126, de espessura axial variável na direção circunferencial, e uma camada 127 de material de atrito, carregada pelo suporte anular 126. O suporte anular 126 tem uma pluralidade de sulcos radiais que se acoplam a respectivas ranhuras axiais definidas pela parede cilíndrica 120, para definir um acoplamento substancialmente rígido em rotação e livre para se mover axialmente com o elemento conformado 118. Os perfis axiais da parede 115 e o suporte anelar 126 realizam as combinações das contribuições constante e variável anteriormente mencionadas. Vantajosamente, é possível que os perfis axiais definam o amortecimento por atrito constante, até um valor predeterminado da posição angular relativa entre a estrutura 109 e a massa secundária 103, e o amortecimento progressivo à medida que a posição angular relativa aumenta para além deste valor predeterminado, até que um valor de amortecimento máximo seja atingido. A posição angular relativa é considerada crescente na condição, também descrita acima, na qual a carga sobre os dispositivos elásticos 107, 108 aumenta.

[035] Construtivamente, a roda volante 100 pode ser concebida para reduzir o número de componentes, o que simplifica as operações de montagem e reduzir a inércia da estrutura 109, e por conseguinte permite melhorar a dissipação da energia que pode ser acumulada pela estrutura 109 durante a rotação a alta velocidade.

[036] Em particular, o primeiro estágio 105 compreende uma primeira e uma segunda molas em espiral 128, 129, possuindo respectivas dimensões geométricas como aquelas discutidas com relação ao elemento elástico 5, respectivas primeiras porções de extremidade 130 (das quais apenas uma é mostrada), fixas em relação a uma parede cilíndrica periférica 130 da massa primária 102, e respectivas segundas porções de extremidade 131, 132 opostas às primeiras porções de extremidade 130 e rigidamente conectadas a um corpo 133 da estrutura 109, envolvido radialmente pelas molas em espiral 128, 129. O corpo 133 tem, por conseguinte, uma menor dimensão radial em relação ao espaço ocupado pelas molas em espiral 128, 129. Além disso, o corpo 133 é radialmente suportado por uma bucha de uma porção tubular 134 portada pela massa secundária 103 ou pela massa primária 102, tal porção tubular sendo, por sua vez, radialmente suportada por um elemento tubular (não mostrado) portado pela outra massa primária 102 ou secundária 103.

[037] Vantajosamente, um pequeno efeito de atrito, ou seja, menor do que aquele do dispositivo de atrito 111 em pelo menos uma ordem de magnitude, como por exemplo de 2 a 5 Nm ou de 1,5 a 3,5 Nm, e de preferência de cerca de 2 Nm, é aplicado tanto entre a massa secundária 103 e a estrutura 109 como entre a estrutura 109 e a massa primária 102. Este atrito é aplicado por um dispositivo de atrito, se necessário, compreendendo uma mola para ocupar o desgaste e tendo um pequeno tamanho radial, isto é, radialmente menor do que aquele da estrutura 109 e dos primeiro e segundo estágios 105, 106.

[038] As molas em espiral 128, 129 são colocadas lado a lado com as molas cilíndricas 122 do segundo estágio 106, e o disco 125 fica conectado ao corpo 133 de forma rígida em rotação porém livre para se mover axialmente, por exemplo, por meio de um acoplamento estriado, de modo a auxiliar a montagem.

[039] O disco 125 está configurado para conectar as molas cilíndricas 122 do dispositivo elástico 108 em conjunto, em paralelo em relação à estrutura 109, e fica pré-montado entre o elemento conformado 118 e a parede 117, juntamente com as molas cilíndricas 122 e o dispositivo de atrito 111.

[040] Esta unidade pré-montada fica rigidamente montada na massa secundária 103, através de uma pluralidade de pinos 135 ou de outros meios de fixação dispostos radialmente sobre o perímetro e acoplando-se em respectivos assentos definidos pelo flange 121 e pela parede 117, em uma posição radialmente externa tanto em relação às molas cilíndricas 122 como em relação ao dispositivo de atrito 111.

[041] A roda volante 1, 100 de acordo com a presente invenção permite que as seguintes vantagens sejam obtidas.

[042] O estágio elástico, que compreende pelo menos uma mola em espiral 128, 129, é colocado lado a lado na direção axial para enrijecer o segundo estágio, melhorando as características de desacoplamento das molas em espiral, que podem assim permitir grandes valores de curso angular, obtidos através do dimensionamento da rigidez, e porque não existe nenhum atrito significativo entre as voltas da mola em espiral. As voltas não ficam realmente em contato umas com as outras, ou não aplicam carga gerada por aceleração centrífuga por deslizamento sobre superfícies concêntricas ao eixo A. Grandes valores de curso angular com amortecimento reduzido são particularmente vantajosos para filtrar oscilações bruscas do virabrequim, por exemplo, durante os primeiros momentos da partida ou depois de uma frenagem brusca ou de uma rápida aceleração após um trecho de estrada ter sido percorrido em alta velocidade constante. O desempenho também é melhorado através de subdivisões funcionais: o estágio com a mola em espiral é otimizado para ser um desacoplador que permite grandes oscilações levemente amortecidas, tendo portanto tem baixa rigidez, e o outro estágio é projetado para sobrecargas, possuindo maior rigidez. O desempenho também é aumentado pela combinação com um dispositivo de atrito configurado para ser conectado em paralelo com o estágio tendo maior rigidez torcional.

[043] Para reduzir a inércia, a estrutura 109 pode ter a sua massa concentrada tão perto quanto possível do eixo A; isto pode ser conseguido dispondo-se as voltas das molas em espiral 128, 129 para que envolvam radialmente pelo menos o corpo 133, por exemplo, com o tamanho máximo radial do corpo 133 sendo menor do que o tamanho máximo radial das molas em espiral 128, 129 montadas na massa primária 2.

[044] A estrutura 109 é subdividida em dois componentes, ou seja, o corpo 133 e o disco 125, conectados aos dispositivos elásticos 107 e 108, respectivamente, e um ao outro por meio de um acoplamento estriado para simplificar a montagem da roda volante 100.

[045] Durante o uso, o disco 125 tem uma posição axial substancialmente fixa, de modo que o acoplamento estriado é útil principalmente durante a montagem.

[046] O dispositivo de atrito 111 é aplicável tanto quando a roda volante tem uma estrutura de acordo com aquela descrita com referência às figuras 1 a 3 como a outras configurações, sendo carregado por meio de uma mola tendo pelo menos uma componente de ação axial e sendo, por isso, independente da velocidade de rotação da roda volante 1, 100. Por conseguinte, a confiabilidade do efeito de atrito na estrutura 109 é melhorado, porque o estado da montagem se deteriora de forma menos significativa durante a vida de serviço.

[047] Além disso, em algumas aplicações, o efeito de atrito para uma operação correta é tal que o tamanho radial do dispositivo de atrito 111 é relativamente grande, e o diâmetro de referência no qual o torque de atrito aplicado é calculado é vantajosamente superior a 120 mm, de modo a permitir tamanhos axiais compactos. Além disso, o dispositivo de atrito 111 está vantajosamente conectado em paralelo com o segundo estágio 106, que tem maior rigidez torcional, de modo que este último pode ser ativado ou, principalmente, pode realizar sua ação, apenas em predeterminadas condições de operação.

[048] Quando o dispositivo de atrito 111 possui um efeito variável, é preferível variar o atrito de uma maneira progressiva e contínua à medida que a posição angular relativa entre a estrutura 109 e a massa secundária 103 aumenta. Em particular, quando a variação é progressiva e contínua, sem etapas devido a folgas ou ângulos ociosos, o desempenho dinâmico pode ser controlado com mais precisão durante a fase de projeto da roda volante 100.

[049] O dispositivo de atrito 111 pode ser feito de uma maneira particularmente compacta na direção axial, por meio de um came axial e de um seguidor de came.

[050] O dispositivo de atrito 111, e se necessário também as molas cilíndricas 122, podem ser vantajosamente concebidos para serem parte de uma unidade pré-montada, a fim de simplificar a montagem da roda volante 100. Com o mesmo propósito, a estrutura 109 é subdividida em dois componentes, ou seja, o corpo 133 e o disco 125, conectados respectivamente aos dispositivos elásticos 107 e 108, e conectados um ao outro por meio de um acoplamento estriado. Durante o uso, o disco 125 tem uma posição axial substancialmente fixa, e desse modo o acoplamento estriado é bastante vantajoso durante a montagem.

[051] Em particular, quando o dispositivo elástico 107 tem uma rigidez torcional total menor do que aquela do dispositivo elástico 108, as irregularidades de torque do virabrequim são filtradas de uma forma particularmente eficiente, de modo que dispositivo elástico 108 pode ser mais compacto porque ele sofre menor esforço mecânico. Por conseguinte, é possível prover um benefício adicional durante o dimensionamento do dispositivo de atrito 111.

[052] Além disso, na mesma configuração, é preferível que o dispositivo de atrito 111 atue entre a estrutura 109 e a massa secundária 103, de modo que o dispositivo elástico 107 fica diretamente carregado pela massa primária 102, a qual, durante o uso, sofre esforço mecânico provocado diretamente pelo virabrequim.

[053] O dispositivo de atrito 111 de acordo com a presente invenção também pode ser um dispositivo de atrito seco, a fim de evitar vedações contra graxa e outros lubrificantes não sólidos.

[054] Colocar o dispositivo de atrito 111 em paralelo com o segundo estágio 106 permite controlar o movimento angular da estrutura 109, e limita os indesejados efeitos de ressonância na estrutura 109.

[055] Depois que um teste foi realizado, descobriu-se que o pico de vibração torcional devido a ressonância, no carregador de mola 6 da roda volante 1 e na estrutura 109 similar, está no mínimo dentro da faixa entre 1500 e 2500 rotações por minuto (ver fig. 3, onde a linha contínua refere-se a dados de uma roda volante de acordo com a invenção, e a linha tracejada refere-se a dados de uma roda volante de acordo com o estado da técnica anterior). Isto é devido ao efeito benéfico do elemento elástico 5, que funciona como um desacoplador entre a massa primária 2, que gira com a velocidade irregular do virabrequim, e o carregador de mola 6.

[056] Quando o elemento elástico 5 é uma mola em espiral, as faixas de características geométricas estão focados na obtenção da baixa rigidez desejada ou da elasticidade constante para amortecer as vibrações e, ao mesmo tempo, melhorar a resistência à fadiga.

[057] Além disso, o amortecimento geral é variável entre dois níveis discretos, e é ajustável para obter um efeito de amortecimento específico entre o carregador de mola 6 e a massa secundária 3 da roda volante quando ocorre ressonância torcional no dito carregador.

[058] Finalmente, é evidente que modificações e variações podem ser feitas na roda volante aqui descrita e ilustrada, sem fugir do escopo de proteção definido nas reivindicações anexas.

[059] A rigidez total das molas helicoidais 4 ou do dispositivo elástico 108 pode apresentar uma inclinação linear ou ter uma curva característica mais complexa, em relação ao deslocamento angular versus torque aplicado pelas molas, ou seja, uma linha tracejada com mais de um segmento de inclinação linear. De preferência, a inclinação é progressiva, isto é, a rigidez cresce conforme o aumento do deslocamento angular. É suficiente que a maior rigidez ocorra para algumas condições de carga, em particular aquelas que correspondam aos maiores deslocamentos angulares e / ou às cargas mais elevadas.

[060] Alternativamente, as molas helicoidais têm a mesma constante elástica e / ou o mesmo formato, e ficam angularmente equidistantes de modo a obter um melhor equilíbrio rotacional.

[061] Além disso, um elemento elástico 5 pode compreender mais do que uma mola em espiral, conectadas em paralelo entre a massa primária 2 e o carregador de mola 6.

[062] Além disso, é possível que o dispositivo de amortecimento 111 fique rigidamente conectado com a massa primária 102. Neste caso, é também preferível que o segundo estágio 106 tenha uma rigidez torcional menor do que aquela do primeiro estágio 105. O dispositivo de amortecimento 111 fica, por conseguinte, conectado em paralelo com o estágio que tem a maior rigidez torcional.

[063] O dispositivo de amortecimento 111 também pode ser radialmente interno em relação às molas cilíndricas 122 (figura 6).

[064] As molas em espiral 128, 129 podem ser dispostas de maneira a ficarem envolvidas pela estrutura 109 na direção radial.

[065] Quando o dispositivo de amortecimento 111 ou o dispositivo de amortecimento da roda volante 1, de preferência operando em paralelo ao estágio elástico torcionalmente mais rígido, aplica um torque de atrito constante em todas as condições de operação da roda volante 1, 100, este torque está preferivelmente compreendido entre 20 Nm e 70% do torque máximo do motor de combustão interna ao qual a roda volante 1, 100 está associada, de preferência em um veículo de tração traseira com um motor de combustão interno a gasolina. Desta forma, quando a roda volante 1, 100 transmite níveis de torque próximos ou maiores do que o do motor de combustão interna, o estágio torcionalmente mais rígido transmite esta carga através das suas molas. Além disso, quando o dispositivo de amortecimento 111 aplica uma ação constante, a unidade pré-montada compreendendo a parede 117 e o elemento conformado 118, formada para definir com a parede 117 o compartimento anelar 119, fica oportunamente reconfigurada em relação àquela descrita acima.

[066] Além disso, é possível que a parte principal do torque de atrito seja fornecida pelo dispositivo que aplica torque de atrito variável.

[067] É possível prover um dispositivo de amortecimento 111 de acordo com aquele descrito anteriormente, com referência particular àquele mostrado na figura 5, por exemplo, na configuração com came e seguidor de came, para obter um torque de atrito variável também entre a massa primária 102 e a massa secundária 103, quando o conjunto de mola 104 não tem dois estágios, mas um único estágio compreendendo pelo menos uma mola em espiral 128, 129 e / ou uma mola para o elemento elástico 5. Esta roda volante pode ser aplicada, por exemplo, em motores de tração dianteira ou em motores de tração traseira, especialmente os de baixa potência.

[068] Vantajosamente, as molas em espiral 128, 129 e / ou as molas para o elemento elástico 5 são enroladas na direção de rotação do virabrequim, isto é, quando o virabrequim impulsiona a massa primária 2, 102, as molas em espiral tendem a enrolar-se. Desta forma, o efeito da aceleração centrífuga que atua nas molas em espiral tende a reduzir o estado de tensão no interior das molas.

[069] Muitas vezes, a massa primária 2, 102 tem meios de conexão 180 (ver figura 6, por exemplo) com o virabrequim, tais como parafusos ou assentos associados, dispostos por exemplo em uma circunferência tendo um diâmetro relativamente pequeno. A massa secundária 3, 103 é conectada à embraiagem por outros meios de conexão 181, como por exemplo parafusos ou assentos associados, neste caso dispostos ao longo de uma circunferência com um diâmetro maior do que aquele da massa primária 2, 102.

[070] As molas em espiral 128, 129 e as molas para o elemento elástico 5 podem ser conectadas à massa primária 2, 102 ou à massa secundária 3, 103 por pelo menos um elemento de tampa 183 de tamanho circunferencial limitado, para reduzir o volume. Cada elemento de tampa é oco e aloja a porção de extremidade 30 da mola espiral 128, 129, envolvendo-a por todos os lados. Vantajosamente, o elemento de tampa é feito por sinterização.

[071] Além disso, cada porção de extremidade da mola em espiral 128, 129 e da mola para o elemento elástico 5 é fixada por meio de um único pino 184, disposto paralelamente ao eixo de rotação A. O pino fica alojado em um assento associado definido parcialmente pela porção de extremidade da mola em espiral 128, 129 e parcialmente, por exemplo, pelo elemento de tampa 183 para a porção de extremidade 130 e pelo corpo 133 para a porção de extremidade 131. Na direção do lado mais curto da seção transversal da mola, a porção do assento definido pela porção de extremidade 130, 131 da mola em espiral 128, 129 tem entre 0,5 mm e 2 mm de profundidade, de preferência entre 0,7 mm e 1 mm, de modo a não ter um impacto excessivo na seção resistente da porção de extremidade. Foi verificado, como uma outra maneira para localizar a zona com o menor esforço, que o intradorso da porção de extremidade 130 e o extradorso da porção de extremidade 131 são as zonas ótimas para a porção de assento do respectivo pino.

[072] Verificou-se que os valores de rigidez da mola em espiral 128, 129 ou do elemento elástico 5, tendo um efeito positivo sobre o desempenho das rodas volantes 1, 100, estão na faixa de 6 a 12 Nm / grau, em particular entre 7 e 10 Nm / grau.

Claims

1. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, caracterizada por compreender uma massa primária (102), uma massa secundária (103) angularmente móvel em relação à referida massa primária (102), e um conjunto de mola (104) para conectar de forma torcional a referida massa primária (102) à dita massa secundária (103), tendo um primeiro estágio (105) que compreende pelo menos uma mola em espiral (128, 129), um segundo estágio (106) que tem uma resistência torcional maior do que aquela do referido primeiro estágio (105), e uma estrutura (109) configurada para conectar mecanicamente o citado primeiro estágio (105) em série com o referido segundo estágio (106), em que pelo menos uma dita mola em espiral (128, 129) compreende uma primeira porção de extremidade conectada rigidamente à mencionada massa primária (102) ou à referida massa secundária (103), e uma segunda porção de extremidade (131, 132) conectada a um corpo (133) da dita estrutura (109), com pelo menos uma citada mola em espiral (128, 129) estando colocada lado a lado, na direção axial, ao referido segundo estágio (106).

2. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o referido corpo (133) ser envolvido radialmente por pelo menos uma dita mola em espiral (128, 129).

3. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por o corpo referido (133) ser suportado radialmente por, e envolver, uma porção tubular (134) de uma das referidas massas primária e secundária (102, 103).

4. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o referido segundo estágio (106) compreender uma pluralidade de molas cilíndricas (122).

5. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por compreender um dispositivo de atrito (111) disposto paralelamente à referida estrutura (109) e ao dito segundo estágio (106), e compreender uma mola de carregamento axial (112).

6. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a referida estrutura (109) compreender um disco (125) para carregar o referido segundo estágio (106).

7. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por o referido disco (125) ser conectado ao referido corpo (133) de uma maneira rígida em rotação, porém livre para se mover axialmente.

8. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com as reivindicações 6 ou 7, caracterizada por o referido disco (125) ser configurado para operar o referido dispositivo de atrito (111) e compreender um elemento anelar (113) que envolve radialmente a referida estrutura (109).

9. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 8, caracterizada por o referido dispositivo de atrito (111) ser um dispositivo de atrito seco.

10. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por compreender um elemento de tampa (183) rigidamente conectado entre uma das citadas massas primária e secundária (102, 103) e pelo menos uma referida mola em espiral (128, 129), tendo uma cavidade que aloja uma porção de extremidade (130) de pelo menos uma mencionada mola em espiral (128, 129).

11. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores quando dependente da reivindicação 5, caracterizada por um dos referidos primeiro e segundo estágios (105, 106) compreender um primeiro e um segundo elementos (117, 118), conectados um ao outro, definindo um compartimento anelar (119) radialmente delimitado por uma parede cilíndrica (120), com o referido compartimento anelar (119) alojando o dito dispositivo de atrito (111) e com os referidos primeiro e segundo elementos (117, 118) estando conectados à referida massa primária (102) ou à massa secundária (103).

12. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por pelo menos um dos referidos primeiro e segundo estágios (105, 106) compreender uma pluralidade de molas cilíndricas (122), com os referidos primeiro e segundo elementos (117, 118) estando configurados para serem carregados em uma direção circunferencial pela ação das referidas molas cilíndricas (122).

13. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por os referidos primeiro e segundo elementos (117, 118) definirem respectivos assentos (123, 124) para as ditas molas cilíndricas (122).

14. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizada por os referidos primeiro e segundo elementos (117, 118) estarem conectados rigidamente à mencionada massa secundária (103).

15. Roda volante aperfeiçoada de dupla massa, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por pelo menos uma referida mola em espiral (128, 129) compreender uma primeira porção de extremidade rigidamente conectada à dita massa primária (102), e uma segunda porção de extremidade (131, 132) conectada a um corpo (133) da referida estrutura (109), com o referido corpo (133) sendo envolvido radialmente por pelo menos uma dita mola em espiral (128, 129).

16. Conjunto compreendendo um motor de combustão interna e uma roda volante conforme descrito em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a referida massa primária (102) estar conectada a um virabrequim.

17. conjunto de acordo com a reivindicação 16 caracterizado por o referido primeiro estágio (105) ser conectado entre a dita massa primária (102) e a referida estrutura (109).