BRPI1105112A2 - dispositivo para a eliminaÇço de vibraÇÕes de torÇço - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO PARA A ELIMINAÇçO DE VIBRAÇÕES DE TORÇçO.A presente invenção refere-se ao dispositivo para a eliminação de vibrações de torção em sistemas propulsores, especialmente de motores de combustão no qual em um componente construído que gira com o sistema propulsor, está previsto ao menos um elemento de eliminação de vibrações, o qual para a conformação adaptada a ordem, apresenta uma guia integrada em um circuito giratório de eliminação definido, contendo uma massa de eliminação e sendo esta guia retentora da massa de eliminação com capacidade vibratória. De uma maneira especialmente simples do ponto de vista de construção e de técnica de acabamento, a massa de eliminação (2; 7) está unida com o componente construído (1; 6; 10) apenas através de um elemento de torção (3), fixo no componente construído ou através de um elemento de mola elástica (9), integrado no componente construído.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "DISPOSITIVO PARA A ELIMINAÇÃO DE VIBRAÇÕES DE TORÇÃO".
A presente invenção refere-se a um dispositivo para á elimina- ção de vibrações de torção em sistemas propulsores, especialmente de mo- tores de combustão, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1.
Em sistemas propulsores, especialmente nos motores de com- bustão se apresentam desigualdades de giro, dependentes das rotações. Estas dependem quanto a sua ordem da forma da construção do motor ou do acionamento. A faixa da freqüência destas vibrações é descrita pela faixa das rotações e pelas disposições das rotações típicas da construção. Tam- bém na aplicação de motores de combustão em determinadas construções com eixos, acoplamentos e engrenagens podem resultar problemas de vi- brações de torção ordenadas.
Pelo documento DE 597 091 passou a ser conhecido um dispo- sitivo desta ordem para a eliminação de vibrações de torção, no qual ao me- nos uma massa de eliminação está prevista com livre mobilidade sobre pên- dulos e guias relativamente a um eixo. A freqüência específica desses dis- positivos de eliminação no campo da força centrífuga é proporcional às rota- ções; isto é, não será influenciada uma freqüência, porém uma ordem de giro. De acordo com a raiz quadrada resultante da relação da distância do eixo de rotação da massa de eliminação para o seu comprimento do pêndu- lo, resulta o número de ordem respectivo.
O documento EP 1 427 952 B1 descreve outro amortecedor de vibrações de torção, o qual está disposto como peso de compensação na seção lateral do eixo de manivela de um motor de combustão e no qual está integrada uma massa de eliminação com capacidade de oscilação integrada através de duas molas de lâminas. Todavia, não se pode excluir que pela necessária montagem das molas de lâminas e com duração de operação mais prolongada do dispositivo, se apresente um desgaste indesejado nos componentes solicitados pelas torções.
Constitui objetivo da presente invenção, conformar o dispositivo desta espécie na sua construção mais simples e funcionalmente mais robus- ta e, eventualmente evitar deficiências do sistema resultantes do desgaste.
A tarefa acima mencionada de acordo com a invenção será so- lucionada com as características da reivindicação 1. Modalidades vantajosas e acabamento da invenção são mencionados nas reivindicações dependen- tes.
De acordo com a invenção, é proposto que a massa de elimina- ção esteja unida apenas através de um elemento de torção unido com o componente construído, ou seja, fixo com o componente construído ou por um elemento de mola elástica integrada no elemento de construção atuando como guia e estando assim unida com o componente construído. Daí resulta uma construção resistente ao desgaste na qual quaisquer elementos de montagem eventualmente apresentando folga são evitados e, além disso, é assegurada uma alocação exata que não se desloca na operação perma- nente da massa de eliminação com relação às vibrações de torção relativas à ordem.
A massa de eliminação pode vantajosamente estar disposta axi- almente adjacente, diretamente ao lado do componente construído giratório e o elemento de torção poderá ser formado por uma vara de mola giratória cujos pontos de fixação estão previstos em uma distância axial definida recí- proca no componente construído e na massa de eliminação. A massa de eliminação oscila, portanto, no caso de uma conformação construtiva espe- cialmente simples, isenta de desgaste ao redor da vara de mola giratória empregada.
De modo alternativo e especialmente preferido, a massa de eli- minação pode estar integrada com ao menos um corte livre circunferencial, parcialmente no componente construído, sendo que um filete deixado entre o componente construído e a massa de eliminação preferencialmente de alinhamento radial, serve de elemento de mola elástica. Desta maneira o componente construído e a massa de eliminação formam uma unidade cons- truída, isto é, sendo inteiriços e/ou do mesmo material, com o que entre ou- tros fatores é dispensado qualquer esforço de montagem para elementos molares adicionais ou espaço de construção adicional. Para excluir solicitações inadmissíveis do componente construí- do, para tanto, é especialmente vantajoso que a região que serve de mola elástica tenha a sua resistência de material majorada por meio de processos de tempera, rolamento, raios e solidificação, etc.
Além disso, a massa de eliminação poderá ter flancos inclinados
em formato de V para a seção interior de uma maneira especialmente vanta- josa para componentes de construção de simetria rotativa, apresentando um formato setorial circular ajustando-se, portanto, de maneira ótima no compo- nente construído, sendo que eventualmente a região circunferencial radial externa da massa de eliminação pode coincidir com a circunferência externa de simetria rotativa do componente de construção giratório.
Além disso, os cortes livres podem ter uma largura de tal ordem que servem de batentes circunferenciais atuando apenas em uma abertura de ângulo de giro definida da massa de eliminação permitido na direção de +/-. A região é definida por um lado a partir da solicitação admissível do ele- mento de torção ou de mola elástica e do efeito aproveitável das contraosci- lações aplicadas.
Os cortes livres na sua conformação construtiva, podem estar in- tegrados entre a massa de eliminação e o componente construído com seg- mentos projetados em direção circunferencial para terminarem no filete. Na predeterminação de uma amplitude oscilatória maior, vantajosamente os cortes livres podem ser novamente alinhados para o exterior, ou seja para o interior da massa de eliminação entre esta massa e o componente construí- do ao longo do filete, preferencialmente de alinhamento radial; daí resulta um comprimento maior do filete com amplitudes oscilatórias, corresponden- temente maiores e com momento de retorno eventualmente menor para a posição básica da massa de eliminação.
De uma maneira especialmente vantajosa, em um componente construído com circunferência externa periférica de simetria rotativa, a mas- sa de eliminação poderá estar totalmente integrada no componente constru- ído sendo que o corte livre partindo do filete da massa de eliminação envolve toda a sua circunferência externa, sendo formado entre a massa de elimina- ção e o componente construído, um segmento circunferencial semelhante a um filete. Especialmente, quando o componente construído for volante no eixo de manivela de um motor de combustão sendo conformada na circunfe- rência externa do volante uma coroa dentada de arranque, esta pode even- tualmente ser engastada diretamente na circunferência externa, então inter- rompida ou poderá estar aplicado sem problemas sobre esta unidade.
O espaço livre conformado na massa de eliminação poderá se- gundo a técnica de produção, ser engastado de modo especialmente obede- cendo à técnica de radiação por corte com raios especialmente com raios laser, raios de água ou raios de combustão, etc.
Em outra conformação vantajosa da invenção, entre os flancos do componente construído que limitam os compartimentos livres e a massa de eliminação, poderá estar integrado um elemento de encosto elástico e flexível, preferencialmente formado por almofadas elásticas que amortecem eventualmente um encosto ou choque da massa de eliminação contra o componente construído circundantemente. Em ampliação desta versão, as almofadas elásticas, ou seja, ao menos um elemento de encosto tendo em vista a influenciação adicional do efeito de eliminação poderão totalmente preencher os compartimentos livres no local, possibilitando desta maneira um comportamento vibratório modificado da massa de eliminação.
Além disso, no componente construído giratório poderão estar previstas várias massas de eliminação integradas, que pela sua construção geométrica e conformação são ajustadas a diferentes ordens de vibrações de torção cobrindo, portanto vantajosamente um espectro de vibração mais amplo.
Como componentes giratórios do sistema propulsor poderão ser usados contrapesos em eixos, manivela, volante ou discos de correia de mo- tores de combustão e/ou flanges em árvores articuladas e/ou elementos a- copladores que possuem correspondentes massas de eliminação. Vários exemplos de execução da invenção serão explicitados a
seguir, baseado no desenho esquemático superficial. As figuras mostram:
figura 1 um volante discoidal de um eixo manivela não repre- sentado do acionamento de manivela de um motor de combustão, como sis- tema propulsor, no qual em sentido axial adjacente está montada uma mas- sa de eliminação que através de uma mola de vara giratória está unida com o volante;
figura 2 um corte ao longo da linha Il - Il da figura 1 pelo vo-
lante e pela massa de eliminação com a mola de vara giratória;
figura 3 uma conformação alternativa de um volante com uma massa de eliminação conformada inteiriça e engastada por cortes livres, com filete relativamente curto com comunicação para o volante; figura 4 outra conformação alternativa do volante de acordo
com a figura 3 com filete prolongado por cortes livres modificados;
figura 5 outra conformação alternativa de um volante com uma massa de eliminação inteiriça, totalmente integrada por cortes livres circunfe- renciais; e
figura 6 o volante da figura 3 com almofadas elásticas dispos-
tas entre a massa de eliminação e o volante nos cortes livres.
As figuras 1 e 2 apresentam um primeiro volante 1 que de ma- neira não mostrada está preso no lado da eliminação de energia de um mo- tor de combustão. Está montado no volante 1, essencialmente discoidal, por exemplo, uma embreagem de flexão ou um transformador de torque de um câmbio alternado de velocidade seqüencial. Eventualmente, na circunferên- cia externa do volante 1, também poderá estar perfilada uma coroa dentada ou ser aplicada em cooperação com o motor de arranque elétrico servindo para a partida do motor de combustão. O volante 1 discoidal porta uma massa de eliminação 2 em for-
mato de setor circular que é mantida através de uma mola de vara giratória 3, fixamente montada no volante 1 e na massa de eliminação 2 na direção circunferencial +/-, com capacidade oscilante para com o volante 1.
Para tanto, a mola de vara giratória 3 está apenas ao todo fixa- mente montada no volante 1, enquanto que na massa de eliminação 2 mais larga está presa na sua região marginal 4 externa, oposta em relação ao volante e neste meio pela previsão de uma perfuração 5 de diâmetro maior (mostrado em forma excessiva) é livremente móvel, ou seja não está fixada.
O segmento com livre mobilidade da mola de vara giratória 3 de aço para mola possibilita, portanto em uma medida definida no caso de de- sigualdades de giro incidentes no volante 1, na ordem de oscilação regulada a formação de oscilações contrárias acentuadas. O efeito da eliminação das torções, conforme já inicialmente mencionado entre outros fatores, é definido pela freqüência de circuito específico da massa de eliminação 2 e pelo com- primento do pêndulo (distância da mola de vara giratória 3 para com o eixo de rotação do volante 1). A figura 3 apresenta outra forma de realização, na qual, no vo-
lante 6, novamente discoidal, está integrada uma massa de eliminação 7 em formato setorial circular cuja circunferência externa coincide com a circunfe- rência externa do volante 6.
A massa de eliminação 7 está inteiriçamente conformada com o volante 6, sendo formada por cortes livres 8 engastados no volante 6, produ- zidos em uma largura definida e se projetam ao longo dos flancos 7a em formato de V, projetados para o interior da massa de eliminação 7 de seus segmentos radiais 8a até os segmentos circunferenciais 8b a serem dobra- dos para a ali terminarem em um filete 9 de projeção radial do volante 6. É calculado de tal ordem a largura dos cortes livres 8 que é pos-
sível uma amplitude de vibrações definida em direção circunferencial +/- da massa de eliminação 7. Esta massa é definida da eliminação efetiva e apro- veitável das torções por um lado, e da deformação elástica possível do filete 9, considerando-se as propriedades do material integrante do volante 1 por outro lado. De modo correspondente, os flancos 7a cooperam diretamente com os flancos adjacentes do volante 8 como batentes para a limitação dos movimentos amortecedores da massa de eliminação 7.
Para reforçar o filete 9 relativamente solicitado intensamente, es- te é submetido a uma solidificação de material, o que pode ser produzido, por exemplo, através de raios de reforço, rolamento ou têmpera.
A figura 4 apresenta uma conformação modificada em relação à figura 3 do volante 6 e da massa de eliminação 7, sendo que componentes de idênticas funções possuem os mesmos números de referência.
De acordo com a figura 4 os cortes livres 8 engastados ao longo da massa de eliminação 7 ao lado dos segmentos 8a radiais e dos segmen- tos circunferenciais 8b, apresentam outro segmento 8c em formação dobra- da que novamente se estende em sentido radial para o exterior, projetando- se dentro da massa de eliminação 7 através de um comprimento definido.
Resulta desta situação, como pode ser perfeitamente visto no desenho da figura 4, que a projeção radial do filete 9 é essencialmente pro- longado com o que tanto as suas propriedades molares e de forma correlata do comportamento vibratório da massa de eliminação 7, são alterados. A conformação da massa de eliminação 7 e a conformação possível pelos cor- tes livres 8c do filete 9 como elemento de mola elástica, possibilita uma in- fluenciação controlada da eliminação de torções, adaptadas a ordens do sis- tema propulsor com o volante 6. A figura 5 apresenta outro exemplo de execução alternativa no
qual o volante 10 em formato discoidal apresenta uma massa de eliminação 7, completamente integrada no corpo da roda. A descrição se restringe às diferenças essenciais em comparação com a figura 3. Componentes de i- dêntica função possuem o mesmo número de referência. Na figura 5, os cortes livres 8 para a massa de eliminação 7
convergem em sentido radial externo em um segmento circunferencial 8d, de simetria circular que se estende entre a circunferência externa da massa de eliminação 7 e um filete circunferencial 10a do volante 10. Como pode ser visto, a largura do segmento circunferencial 8d é menor do que a largura dos segmentos da seção de corte livre 8a, 8b.
Sobre a circunferência externa assim interrompida do volante 10, poderá eventualmente ser aplicada ou conformada uma coroa dentada para o motor de arranque elétrico (não mostrado). A função da massa de elimina- ção 7 é no demais, conforme já acima descrito. Finalmente, a figura 6 apresenta um volante 6 consoante à figura
3, no qual entre os flancos 7a da massa de eliminação 7 e os flancos adja- centes do volante 6, estão integradas almofadas elásticas de borracha 11 ou 12 nos cortes livres 8a.
As almofadas 11 ou 12 servem de limitadores de encosto elásti- cos entre a massa de eliminação 7 e o volante 6, e podem encostar nos pon- tos locais mostrados dos cortes livres 8 parcialmente e com folga circunfe- rencial (almofada 11) para a massa de eliminação 7, ou podem encostar to- talmente sem folga circunferencial (almofada 12). Enquanto que as almofa- das 11, atuam especialmente como limitadores de encosto pelo emprego das almofadas 12, poderá ser de modo mais intenso, influenciado, ou seja sincronizando o comportamento oscilatório da massa de eliminação 7 de uma maneira controlada.
As almofadas 11 ou 12 podem, por exemplo, estar presas por li- gações de cola ou com fecho devido à forma nos segmentos dos cortes li- vres 8a, ou seja no volante 6 e/ou na massa de eliminação 7.
Os cortes livres 8 de acordo com as figuras 3 até 6 são engasta- dos por meio de cortes com o raio laser dentro do volante 6 até 10. Eventu- almente, também poderão ser empregados processos de raios d'água ou outros processos de radiação de queima.
Embora nos exemplos de execução seja representada apenas uma massa de eliminação 2, 7, eventualmente também poderão ser previs- tas várias massas de eliminação 7 defasadas circunferencialmente e ajusta- das a outros números de ordens.
Ao invés de um volante 1, 6 ou 10 a eliminação de torções adap- tável a ordens também poderá ser empregada em pesos de compensação de eixos de manivela, em discos de correias, etc. Outros campos de uso po- dem residir também em sistemas propulsores seqüenciais do motor de com- bustão, como árvores ou flanges de engrenagens ou árvores articuladas de veículos automotores.
Relação Numérica de Componentes
1 Volante
2 Massa de eliminação
3 Mola de vara giratória
4 Região marginal Perfuração 6 Volante 7 Massa de eliminação 7a Flancos 8 Cortes livres 8a Segmento radial 8b Segmento circunferencial 8c Segmento radial 8d Segmento circunferencial 9 Filete Volante 10a Filete circunferencial 11 Almofada 12 Almofada
Claims (15)
1. Dispositivo para a eliminação de vibrações de torção em sis- temas propulsores, especialmente de motores de combustão no qual em um componente construído que gira com o sistema propulsor está integrada ao menos uma unidade de eliminação de vibrações que apresenta para a con- formação de adaptação a ordem, possui uma massa de eliminação posicio- nada em um circuito de giro de eliminação definido e uma guia que mantém a massa de eliminação com capacidade oscilatória, caracterizado pelo fato de que a massa de eliminação (2; 7) está unida com o componente construí- do (1; 6; 10) apenas através de um elemento de torção (3), fixamente unido com o componente construído (1; 6; 10) ou através de um elemento de mola flexível (9), integrante do componente construído.
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe- lo fato de que a massa de eliminação (2) está disposta diretamente adjacen- te axialmente do componente construído (1) giratório e o elemento de torção é formado por uma vara de molas giratória (3), cujos pontos de fixação estão posicionados a uma distância (perfuração 5) axial definida, reciprocamente no componente construído (1) e na massa de eliminação (2).
3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pe- Io fato de que a massa de eliminação (7) está integrada com ao menos um corte livre (8), parcialmente circunferencial no componente construído (6; 10), sendo que um filete (9) existente entre o componente construído (6; 10) e a massa de eliminação (7) preferencialmente de alinhamento radial, serve de elemento de mola flexível.
4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pe- lo fato de que a região que serve de mola flexível (9) tem a sua resistência de material majorada por um processo de têmpera, rolamento, raios de soli- dificação, etc.
5. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que a massa de eliminação (7) está confor- mada em formato de setor circular com flancos (7a) inclinados para o exteri- or em formato de V.
6. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações de 3 a 5, caracterizado pelo fato de que os cortes livres (8a) têm uma largura de tal conformação que, atuantes como batentes em direção circunferencial, per- mitem apenas uma abertura de ângulo de giro definida da massa de elimina- ção (7), em direção circunferencial +/-.
7. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações de 3 a 6, caracterizado pelo fato de que os cortes livres (8) terminam no filete (9) entre a massa de eliminação (7) e o componente construído (6; 10), com segmen- tos (8b) projetados em direção circunferencial.
8. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações de 3 a 6, caracterizado pelo fato de que os cortes livres (8c) são conformados entre a massa de eliminação (7) e o componente construído (6) no filete (9), prefe- rencialmente de alinhamento radial na direção para o exterior e para o interi- or da massa de eliminação (7).
9. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações de 3 a 8, caracterizado pelo fato de que em um componente construído (10) com cir- cunferência externa de simetria rotativa, a massa de eliminação (7) é total- mente integrada no componente construído (10), sendo que o corte livre (8) partindo do filete (9) envolve a massa de eliminação (7) na sua circunferên- cia externa total, e entre a massa de eliminação (7) e o componente constru- ído (10) é formado um segmento circunferencial (10a) em formato de um filete.
10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o componente construído é representado pelo disco oscila- tório (10) na árvore de manivela de um motor de combustão e na circunfe- rência externa do volante (10) está conformada uma coroa dentada de ar- ranque.
11. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações de 3 a 10, caracterizado pelo fato de que o corte livre (8), conformado na massa de eliminação (7) está engastado em técnica de raios, através de raios laser, raios d'água, ou raios por processo de queima.
12. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações de 3 a 11, caracterizado pelo fato de que entre os flancos do componente construído (6) que limitam os cortes livres (8a) e a massa de eliminação (7), está dis- posto ao menos um elemento de encontro, preferencialmente formado por almofadas elásticas (11, 12).
13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o elemento de encontro (12) preenche totalmente no local os cortes livres (8a) para a influenciação do efeito de eliminação.
14. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que no componente construído (6; 10) girató- rios, estão previstas várias massas de eliminação (7) integradas que pela sua construção geométrica e conformação são ajustadas a diferentes ordens de oscilações giratórias.
15. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, caracterizado pelo fato de que como componentes construídos giratórios do sistema propulsor, estão previstos contrapesos nos eixos de manivela ou volantes (6; 10), ou discos de correia de motores de combustão e/ou flanges em árvores articuladas e/ou em elementos acopladores.
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