BRPI0721434A2

BRPI0721434A2 - Escudo contra sujeira para amortecedor

Info

Publication number: BRPI0721434A2
Application number: BRPI0721434-0A
Authority: BR
Inventors: Gert Vanhees
Original assignee: Tenneco Automotive Operating
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2014-03-25
Also published as: EP2122193A4; US20080224437A1; CN101680505B; CN101680505A; KR20090120495A; CA2680578A1; JP5587613B2; EP2122193B1; US7896142B2; KR101389284B1; WO2008115210A1; JP2010521628A; MX2009009836A; EP2122193A1

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "ESCUDO CONTRA SUJEIRA PARA AMORTECEDOR".

Referência cruzada a pedidos relacionados Campo

A presente divulgação relaciona-se a amortecedores ou a absorvedores de choque para uso com um sistema de suspensão de veiculo. Mais particularmente, a presente divulgação diz respeito a um absorvedor de choque ou amortecedor que inclui um absorvedor de vibração dinâmica para reduzir as vibrações e / ou ruído transmitidos ao compartimento dos passageiros.

Antecedentes

As declarações prestadas nesta secção apenas fornecem informações básicas relacionadas com a presente divulgação e podem não constituir técnica anterior.

Os amortecedores são usados em conjunto com sistemas de suspensão de automóveis e sistemas de suspensão de veículo para absorver as vibrações indesejadas que ocorrem durante a operação do veículo. Para absorver essa vibração indesejada, amortecedores são ligados entre a massa suspensa (o corpo) e que a massa não suspensa (o sistema de suspensão) do veículo. Um pistão está localizado dentro de um tubo de pressão do amortecedor e é ligado à massa suspensa do veículo. 0 tubo de pressão é ligado à massa não suspensa do veículo e é normalmente preenchido com fluido hidráulico. Como o pistão tem a capacidade de limitar o fluxo de fluido hidráulico no interior do tubo de pressão quando o amortecedor é comprimido ou estendido, o

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amortecedor é capaz de produzir uma força de amortecimento, que neutraliza as vibrações que seriam transmitidas a partir da suspensão (massa não suspensa) para o corpo (massa suspensa) do veículo.

Um amortecedor de tubo duplo convencional compreende

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um tubo de pressão com um pistão disposto no mesmo e um tubo de reserva em torno do tubo de pressão. Uma haste de pistão está ligada ao pistão e estende-se através da extremidade superior dos tubos de pressão e reserva. Na extremidade inferior do tubo de pressão, uma válvula de

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base se situa entre o tubo de pressão e o tubo de reserva. A base da válvula controla o fluxo de fluido entre a câmara de trabalho definida pelo tubo de pressão e a câmara de reserva definida pelo tubo de reserva. A força de amortecimento é criada pelo fluxo restrito de fluido

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através de passagens e válvulas no pistão que regulam a passagem de fluido entre os lados opostos do pistão dentro da câmara de trabalho e pelo fluxo restrito de fluido através de passagens e válvulas na válvula de base que regulam a passagem do fluido entre os lados opostos da base da válvula entre a câmara de trabalho e a câmara de reserva.

Devido ao fato da haste estar localizada em apenas um lado do pistão, uma quantidade diferente de fluido é

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deslocada no curso de compressão, em oposição ao curso de rebote. A diferença na quantidade de fluido é denominada o volume da haste. 0 volume de haste de fluido é empurrado para fora do tubo de pressão, através da válvula de base e no tubo de reserva durante um curso de compressão. Durante

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o curso de rebote, o volume de haste de fluido flui na direção oposta ao tubo de reserva, através da válvula de base e no tubo de pressão.

A haste é suportada na sua extremidade inferior do pistão e é recebida, de modo deslizante, na extremidade

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superior do amortecedor por um guia da haste. O guia da haste, portanto, funciona como um rolamento deslizante para a haste. O guia da haste adequadamente posiciona a haste do pistão dentro do tubo de pressão e também age como um elemento de fechamento, tanto para o tubo de pressão e o

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tubo de reserva. Para que o deslizamento suave da haste através da guia de haste, uma pequena folga é formada entre a periferia interna da parte de rolamento da guia de haste e a periferia externa da haste de pistão. Esta pequena folga permite que o fluido hidráulico lubrifique a interface entre a haste de pistão e a guia da haste.

0 sistema de suspensão é um importante contribuidor para o ruído gerado suportado pela estrutura interior em um

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veiculo de passageiros. 0 amortecedor produz forças de alta freqüência (5-10 Hz) que não são ou são dificilmente audíveis ao nível amortecedor. Transições hidráulicas, abertura e fechamento das válvulas de retenção e os atritos entre os vários componentes são, em sua maioria, a causa

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deste comportamento não-linear.

Estas vibrações são transmitidas através de todo o corpo do veículo e, localmente, essas vibrações são atenuadas em várias estruturas locais do corpo, tais como o piso, a estrutura e outros. Estas estruturas, então, geram

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ruído típico de "bateção" de baixa frequência na sua maioria situados em torno de 150-300 Hz. O ruído de "bateção" devido a transições são geralmente conhecidos como barulho ou ruído de "chuckle

O topo de montagem para os amortecedores é a interface

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de borracha entre o amortecedor e o corpo do veículo e este suporte deverá suficientemente filtrar essas vibrações. Ruído ótimo, vibração e desempenho de aspereza (NVH) requerem baixa rigidez dinâmica nas altas freqüências.No entanto, este requisito de desempenho tem que ser tomado de acordo com o desempenho quase estático para a manipulação, direção e eventos de frenagem que exigem alta rigidez estática.

Uma causa básica dos problemas tem sido identificada

como uma haste de pistão de amortecedor insuficiente. A haste vibra a uma ressonância na faixa de 150-400 Hz determinada pela massa da haste, a rigidez dinâmica de montagem superior e compressibilidade do óleo do amortecedor. A figura 6 ilustra o sistema mecânico

amortecedor massa-mola equivalente de um amortecedor. Como pode ser observado na figura 6, há, na verdade, dois graus de liberdade (duas massas de vibração). A primeira é a haste e o segundo é o tubo amortecedor ou tubos. No entanto, as forças transmitidas, causadas pela haste são as

mais elevadas e, portanto, essa ressonância é mais dominante. A fórmula para a freqüência de ressonância da haste é:

A excitação é causada por transições hidráulicas,

abertura e fechamento das válvulas de retenção e atrito nos pontos de transição do movimento do amortecedor que gera ondas de pressão. Estas ondas de pressão vão excitar a massa da haste, que vai vibrar com a sua ressonância. O

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20 amortecimento hidráulico interno, por meio de sangramentos irá baixar os níveis de aceleração da haste de pistão resultantes e forças transmitidas. A figura 7 ilustra a ressonância medida e simulada para um amortecedor

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específico. A figura 7 mostra que a frequência de ressonância está localizada a cerca de 320 Hz. A fim de melhorar o desempenho NVH, redução ou eliminação da frequência de ressonância é desejado.

Sumário

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A presente divulgação fornece um amortecedor de vibração sintonizada dinâmica para a haste do amortecedor. O absorvedor de vibração sintonizada dinâmico é uma forma eficaz e fácil de suprimir as vibrações em uma freqüência de ressonância específica. O absorvedor de vibração

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sintonizada dinâmico é projetado para suprimir a ressonância de um sistema de primeira ordem, adicionando uma sistema simples massa/ mola. A taxa de mola e massa do sistema adicionado deve ser escolhido de forma que este sistema tem uma frequência de ressonância própria igual à

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freqüência de ressonância do sistema "problema". A proteção contra sujeira para o amortecedor é projetada para ser o absorvedor da vibração sintonizada dinâmico.

Outras áreas de aplicação serão visíveis a partir da descrição fornecida aqui. Deve ser entendido que a descrição e exemplos específicos são destinados a fins de ilustração e não se destinam a limitar o escopo da presente divulgação.

Desenhos

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Os desenhos aqui descritos são apenas para fins ilustrativos e não são destinados a limitar o escopo da presente divulgação de qualquer maneira.

A figura 1 é uma representação esquemática de um automóvel, que inclui amortecedores incorporando absorvedor

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de vibração sintonizada dinâmico de acordo com a presente divulgação.

A figura 2 é uma vista lateral de elevação, em parte, em seção transversal, de um absorvedor de choque que incorpora o absorvedor de vibração sintonizada dinâmico de

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acordo com a presente divulgação.

A figura 3 é uma vista ampliada da seção transversal do absorvedor de vibração sintonizada dinâmico ilustrado na figura 2.

A figura 4 é o sistema mecânico equivalente do

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absorvedor de choque e do absorvedor de vibrações dinâmicas.

A figura 5 é um gráfico ilustrando a ressonância da haste e do absorvedor de vibração dinâmico. A figura 6 é o sistema equivalente mecânico do amortecedor de choques sem um absorvedor de vibração dinâmica.

A figura 7 é um gráfico que ilustra a ressonância da

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haste, sem um amortecedor de vibrações dinâmicas.

Descrição Detalhada

A descrição que se segue é meramente exemplificativa em natureza e não se destina a limitar a presente divulgação, aplicação ou uso. Referindo-se agora aos

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desenhos em que, números de referência semelhantes designam partes semelhantes ou correspondentes em todas as diversas vistas, é mostrado na figura 1, um veículo que incorpora amortecedores que incluem o absorvedor de vibração dinâmica, de acordo com a presente divulgação que é

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geralmente designado pela referência numeral 10. O veículo 10 inclui um sistema de suspensão traseira 12, um sistema de suspensão dianteira 14 e um corpo 16. A suspensão traseira 12 inclui um par de braços de suspensão traseira adaptados para apoiar operativamente um par de rodas

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traseiras 18. Cada braço da suspensão traseira é acoplado ao corpo 16, por meio de um amortecedor 20 e uma mola helicoidal 22. Da mesma forma, o sistema de suspensão dianteira 14 inclui um par de braços de suspensão adaptados para apoiar operativamente um par de rodas dianteiras 24. Cada braço de suspensão é acoplado ao corpo 16, por meio de um amortecedor 26 e uma mola helicoidal 28. Os amortecedores traseiros 20 e os amortecedores dianteiros 26 servem para amortecer o movimento relativo da porção não

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suspensa do veículo 10 (ou seja, sistemas de suspensão traseira e dianteira 12, 14) com relação à parte suspensa (ou seja, o corpo 16) do veículo 10. Enquanto o veículo 10 foi descrito como um veículo de passageiros tendo sistemas de suspensão dianteira independentes 12, 14, os

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amortecedores 20 e 26 podem ser utilizados com outros tipos de veículos com outros tipos de suspensões e molas ou em outros tipos de aplicações, incluindo, mas não se limitando a, veículos incorporando molas pneumáticas, molas de folha, sistemas de suspensão traseira não-independentes e / ou

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dianteira não-independente. Além disso, o "amortecedor", utilizado aqui é para se referir aos amortecedores em geral e, portanto, irá incluir MacPherson, unidades de assento de mola, assim como outros projetos de amortecedor conhecidos na técnica.

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Referindo-se agora à figura 2, o amortecedor traseiro 20 é mostrado em mais detalhes. Embora a figura 2 mostre apenas o amortecedor traseiro 20, é preciso entender que o amortecedor dianteiro 26 também é projetado para incluir o absorvedor de vibração dinâmica de acordo com a presente divulgação. Absorvedor de choque dianteiro 26 só difere do amortecedor traseiro 20 na forma como ele é adaptada para ser conectado às porções arqueadas e não suspensas do veículo 10. 0 amortecedor 20 compreende um tubo de pressão

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30, um pistão 32, uma haste de pistão 34, um tubo de reserva de 36 e um conjunto de válvula de base 38.

0 tubo de pressão 30 define uma câmara de trabalho 42. O conjunto de pistão 32 é deslizantemente disposto dentro do tubo de pressão 30 e divide a câmara de trabalho 42 em

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uma câmara superior de trabalho 4 4 e uma câmara de trabalho inferior 46. Um selo 48 é disposto entre o conjunto de pistão 32 e o tubo de pressão 30 para permitir o movimento de deslizamento do conjunto de pistão 32 com relação ao tubo de pressão 30, sem gerar forças de atrito indevido,

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bem como a selagem da câmara de trabalho superior 44 da câmara de trabalho inferior 46. A haste 34 é anexada ao conjunto de pistão 32 e se estende através da câmara de trabalho superior 44 e através de um guia da haste superior 50 que fecha a extremidade superior do tubo de pressão 30 e

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tubo de reserva 36. Um sistema de vedação 52 sela a interface entre a guia da haste 50, tubo de reserva 36 e haste de pistão 34. A extremidade da haste 34 oposta ao pistão 32 é adaptada para ser presa à parte suspensa do veículo 10. Válvulas dentro do conjunto de pistão 32 controlam o movimento de fluidos entre a câmara de trabalho superior 44 e a câmara de trabalho inferior 46 durante o movimento do conjunto do pistão 32 dentro do tubo de pressão 30. Porque haste 34 estende-se apenas através da

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câmara de trabalho superior 44 e não na câmara de trabalho inferior 46, o movimento do conjunto do pistão 32 com relação à pressão de tubo 30 faz uma diferença na quantidade de fluido deslocado na câmara de trabalho superior 44, quando comparado com a quantidade de líquido

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deslocado na câmara de trabalho inferior 46. Essa diferença na quantidade de fluido deslocado é o volume da haste e que flui através de montagem da base da válvula 38.

O tubo de reserva 36 do tubo de pressão 30 define uma câmara de reserva 54 localizada entre os tubos. A

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extremidade inferior do tubo de reserva 36 é fechada por uma tampa 56, que é adaptada para ser conectada à porção não suspensa do veículo 10. A extremidade superior do tubo de reserva 36 é anexada à guia de haste 50 por deformação mecânica da extremidade aberta do tubo de reserva 36 para

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formar uma flange de retenção 58. A montagem de válvula base 38 está disposta entre

câmara de trabalho inferior 46 e a câmara de reserva 54 para controlar o fluxo de fluido, o volume da haste de fluido, entre as duas câmaras. Quando o amortecedor 20 se estende em comprimento (rebound) , uma quantidade adicional de fluido é necessária na câmara de trabalho inferior 46. Assim, o fluido fluirá da câmara de reserva 54 para a câmara de trabalho inferior 46 através do conjunto de

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válvula base 38. Quando o amortecedor 20 encurta em comprimento (compressão), um excesso de liquido deve ser retirado da câmara de trabalho inferior 46. Assim, o líquido fluirá da câmara de trabalho inferior 4 6 paraa câmara de reserva 54 através da montagem de válvula base

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38. As características de amortecimento do amortecedor 20, durante um curso de extensão são controladas pelo sistema de válvulas no conjunto de pistão 32 e as características de amortecimento do amortecedor 20, durante um curso de compressão são controlados por válvulas da montagem de

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válvula base 38.

Um absorvedor de vibração dinâmica 70 é fixada à haste de pistão 34 para suprimir as vibrações da haste 34, na sua freqüência de ressonância. 0 absorvedor de vibrações dinâmicas 70 também funciona como um escudo contra sujeira

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que protege a haste 34 contra água e outros contaminantes.

O absorvedor de vibrações dinâmicos 70 compreende uma massa de amortecimento 72, uma tampa 74, um retentor 7 6 e um par de montagens elastoméricas 78. A massa de amortecimento 72 é um elemento em forma de copo que serve de escudo contra a sujeira do amortecedor 20. Um fundo 80 da massa de amortecimento em formato de copo 72 define um furo 82 através do qual a haste de

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pistão 34 e a tampa 74 se estendem. Uma parede anelar 84 da massa de amortecimento em formato de copo 72 se estende axialmente a partir do fundo para cobrir a haste de pistão 34, bem como o tubo de reserva 36.

A tampa 74 define um corpo anular 86 que se estende

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para o lado da haste de pistão 34, uma flange superior 88 que se estende radialmente para dentro do corpo anelar 8 6 para acoplar um resslato na haste do pistão 34 e um flange inferior 90 que se estende radialmente para fora a partir de corpo anular para uma posição dentro da massa de

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amortecimento em formato de copo 72, que está abaixo do fundo 80, como ilustrado nas figuras 2 e 3. Quando montada em um veículo, uma montagem de absorvedor de choque superior vai envolver o flange superior 88 para fixar o absorvedor de vibração dinâmica 70 à haste do pistão 34.

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O retentor 7 6 define uma parede anular 92 tendo uma rosca fêmea e um flange 94 estendendo-se radialmente para fora da parede anelar 92. A rosca fêmeana parede anelar 92 acopla, de forma rosqueável, um segmento macho no corpo anelar 8 6 da tampa 74. Enquanto o retentor 7 6 é divulgado como a tampa de acoplamento rosqueável 74, o retentor 76 pode ser anexado à tampa 74 por qualquer outro meio conhecido na técnica.

Uma montagem elastomérica 78 está disposta entre o

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flange 94 do retentor 7 6 e o fundo 80 da massa de amortecimento 72. A outra montagem elastomérica 7 8 está disposta entre o fundo 80 de massa de amortecimento 72 e o flange inferior 90 da tampa 74. Enquanto as montagens elastoméricas 78 são ilustradas como O-rings, elas estão

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dentro do escopo da presente invenção para utilizar toda a forma de uma ou ambas as montagens de elastômero 78 que atendem a um requisito de desempenho específico.

O absorvedor de vibração dinâmico 7 0 fornece a massa adicionada para suprimir as vibrações da haste de pistão

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34. A massa de a mortecimento 72 é separada da tampa 74 utilizando o par de montagens elastoméricas 78. A taxa de compressão das montagens elastoméricas 78 irá determinar a pré-carga e, portanto, a rigidez do absorvedor de vibração dinâmica 70. Assim, o ajuste para o absorvedor de vibração

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dinâmica pode ser feito alterando a pré-carga sobre as montagens 78 pela mudança do projeto de montagens elastoméricas 78 e / ou mudando o material da montagem elastomérica 78. A montagem elastomérica 78 também irá fornecer amortecimento adicional ao sistema que é um recurso adicional que atua para suprimir as ressonâncias apresentadas.

0 absorvedor de vibração dinâmico 70 é uma maneira

eficaz e fácil de suprimir as vibrações em uma freqüência

de ressonância específica. 0 absorvedor de vibrações dinâmico 7 0 é ajustado para eliminar a ressonância de um sistema de primeira ordem, adicionando um simples sistema massa/ mola. A taxa de mola e massa do sistema adicionado deve ser ajustado de tal forma que o sistema tem uma

freqüência de ressonância própria, que é igual à freqüência de ressonância da haste de pistão 34. A figura 4 mostra o sistema mecânico do amortecedor ilustrado pela figura 6, mas com absorvedor de vibração dinâmica adicionado 70. Na figura 4, o sistema é simplificado, eliminando a montagem

inferior que é considerada muito dura.

A ressonância da haste pode ser calculada através do seguinte conjunto de equações:

Km, Kd e KDVA são rigidez dinâmica complexa de,

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respectivamente, montagem superior, amortecedores 20 e absorvedor da vibração dinâmica 70. MrOd e MDVA são as massas modais da haste 34 e absorvedor de vibração dinâmica 70.

O absorvedor de vibração dinâmica 70 é projetado de

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tal forma que sua freqüência de ressonância é igual à freqüência da haste de pistão 34. Assim:

f . = J_ jik.íik =J_ J ím. = f

O resultado será que o pico de ressonância único ilustrado na figura 7 será dividido em dois picos. Um pico será menor

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que o pico de ressonância única e outro pico será maior do que o pico de ressonância, como ilustrado na figura 5 que ilustra a ressonância medida e simulada para um amortecedor que inclui absorvedor de vibração dinâmica 70.

Claims

1. Amortecedor caracterizado pelo fato de que compreende: um tubo de pressão que define uma câmara de trabalho, um conjunto de pistão disposto dentro da referida câmara de trabalho, o referido conjunto de pistão dividindo a referida câmara de trabalho em uma câmara de trabalho superior e uma câmara de trabalho inferior, uma haste de pistão fixada ao referido conjunto de pistão, a referida haste de pistão se estendendo do dito pistão através de uma extremidade do referido tubo de pressão, e um absorvedor de vibração dinâmico fixado à referida haste de pistão.

2. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma frequência de ressonância do referido absorvedor de vibração dinâmico é, em geral, igual a uma freqüência de ressonância da referida haste de pistão.

3. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido absorvedor de vibração dinâmica compreende um escudo contra sujeira para o referido amortecedor.

4. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido absorvedor de vibração dinâmica compreende: uma tampa fixada à referida haste de pistão, uma massa de amortecimento fixada à referida tampa; uma primeira montagem elastomérica disposta entre o dito retentor e a referida massa de amortecimento, e uma segunda montagem elastomérica disposta entre a referida massa de amortecimento e a referida tampa.

5. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que uma frequência de ressonância do referido absorvedor de vibração dinâmico é, em geral, igual a uma freqüência de ressonância da referida haste de pistão.

6. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a massa de amortecimento compreende um escudo contra sujeira para o referido amortecedor.

7. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito retentor acopla-se, de maneira móvel, à referida tampa e um mecanismo de ajuste sendo formado pelo acoplamento móvel entre o dito retentor e a referida tampa.

8. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o dito retentor acopla, de maneira rosqueável, a referida tampa.

9. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido amortecedor inclui ainda: um tubo de reserva disposto ao redor do referido tubo de pressão, uma câmara de reserva sendo definida entre o dito tubo de pressão e o referido tubo de reserva; e um conjunto de válvula de base disposto entre a referida câmara de trabalho e a referida câmara de reserva.

10. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que uma frequência de ressonância do referido absorvedor de vibração dinâmico é, em geral, igual a uma freqüência de ressonância da referida haste de pistão.

11. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito amortecedor de vibração dinâmica compreende um escudo contra sujeira para o referido amortecedor.

12. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito amortecedor de vibração dinâmica compreende: uma tampa fixada à referida haste de pistão, uma massa de amortecimento fixada à referida tampa; uma primeira montagem elastomérica disposta entre o dito retentor e a referida massa de amortecimento, e uma segunda montagem elastomérica disposta entre a referida massa de amortecimento e a referida tampa.

13. Amortecedor de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que uma frequência de ressonância do referido absorvedor de vibração dinâmico é, em geral, igual a uma freqüência de ressonância da referida haste de pistão.

14. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a referida massa de amortecimento compreende um escudo contra sujeira para o referido amortecedor.

15. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o referido retentor acopla- se, de maneira móvel, à referida tampa, um mecanismo de ajuste sendo formado pelo referido acoplamento móvel entre dito retentor e a referida tampa.

16. Amortecedor, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o referido retentor acopla- se, de maneira rosqueável, à referida tampa.