ES2213551T3 - Soporte antivibratorio hidraulico activo y sistema antivibratorio activo que contiene dicho soporte. - Google Patents
Soporte antivibratorio hidraulico activo y sistema antivibratorio activo que contiene dicho soporte.Info
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Abstract
Soporte antivibratorio hidráulico activo destinado a su interposición entre dos elementos rígidos en un vehículo automóvil para amortiguar y filtrar vibraciones entre estos dos elementos, comprendiendo dicho soporte como mínimo: - una primera y segunda armaduras rígidas (4, 2) solidarizables respectivamente con el primer y segundo elementos rígidos, - una pared de material elastómero (6) que conecta entre sí dichas primera y segunda armaduras (4, 2) definiendo una cámara de trabajo (A) llena de líquido, - un pistón (16) que presenta como mínimo una cara de contacto con el líquido y que está montado en la primera armadura (4) de manera que se puede desplazar según un eje de vibración (Z), estando solicitado este pistón por medios elásticos (28) hacia una posición de reposo, - y un accionador electromagnético (21) que comporta: ¿ un electroimán (22) que comprende una bobina eléctrica (23) asociada a una carcasa metálica (13), ¿ un núcleo magnético móvil (24) desplazable bajo la acción del electroimán y que está conectado al pistón para generar contravibraciones en el líquido, caracterizado porque el accionador electromagnético (21) es un accionador con electroimán proporcional, la carcasa (13) del electroimán y el núcleo móvil (24) presentan formas adaptadas para que cuando la bobina (23) es recorrida por una corriente eléctrica que tiene un valor comprendido dentro de una gama de valores de funcionamiento normal y que el núcleo móvil (24) se encuentra en una cierta gama de posiciones (z0-z1) que corresponden al funcionamiento normal del accionador electromagnético, el núcleo móvil recibe una fuerza (F) que depende únicamente de esta corriente.
Description
Soporte antivibratorio hidráulico activo y
sistema antivibratorio activo que contiene dicho soporte.
La presente invención se refiere a soportes
antivibratorios hidráulicos activos y a los sistemas
antivibratorios activos que comprenden dichos soportes.
Más particularmente, la invención se refiere a un
soporte antivibratorio hidráulico activo destinado a su
interposición entre dos elementos rígidos en un vehículo automóvil
para amortiguar y filtrar vibraciones entre estos dos elementos,
comprendiendo dicho soporte como mínimo:
- -
- una primera y segunda armaduras rígidas solidarizables respectivamente con el primer y segundo elementos rígidos,
- -
- una pared de material elastómero que conecta entre sí dichas primera y segunda armaduras definiendo una cámara de trabajo llena de un líquido,
- -
- un pistón que presenta como mínimo una cara en contacto con el líquido y que está montado sobre la primera armadura de manera que se puede desplazar según un eje de vibración, cuyo pistón está solicitado por medios elásticos hacia una posición de reposo,
- -
- y un accionador electromagnético que presenta:
- \bullet
- un electroimán que comprende una bobina eléctrica asociada a una carcasa metáli- ca,
- \bullet
- un núcleo magnético móvil desplazable bajo la acción del electroimán y que está conectado al pistón para generar contravibraciones en el líquido.
Un soporte antivibratorio activo de este tipo se
describe, por ejemplo, en el documento
EP-A-0 893 620, en el que un
accionador electromagnético con un solo electroimán asociado a un
resorte antagonista se prevé como variante.
Estos soportes antivibratorios activos conocidos
presentan captadores de posición del pistón, y su cadena de mando
comprende un servomecanismo de esta posición, lo que permite hacer
trabajar el accionador electromagnético en una gama muy amplia de
frecuencias, incluyendo el período de funcionamiento del
vehículo.
Los soportes antivibratorios de este tipo son
satisfactorios en cuanto a eficacia antivibratoria, pero no
obstante presentan el inconveniente de ser complejos y costosos, y
de requerir medios de control que también son complejos y
costosos.
Para intentar paliar este inconveniente, se han
propuesto diferentes soportes antivibratorios activos con mando
neumático, tales como el que se da a conocer en el documento
JP-A-9 317 815. En la práctica,
estos soportes con mando neumático utilizan de manera general una
fuente de depresión que sirve igualmente para la asistencia en el
frenado.
No obstante, por razones de seguridad, algunos
constructores de automóvil no desean que se utilice la fuente de
depresión de la asistencia al frenado para controlar los soportes
activos. Además, el coste y complejidad de los soportes
antivibratorios activos con control neumático son todavía
relativamente importantes, en la medida en la que estos soportes
requieren una conexión a la fuente de depresión. Finalmente, no
todos los vehículos automóviles permiten una conexión a una fuente
de depresión.
La presente invención tiene por lo tanto por
finalidad paliar los inconvenientes antes citados de los soportes
antivibratorios activos con control electromagnético, sin que por
ello se deba recurrir a un control neumático.
A estos efectos, de acuerdo con la invención, un
soporte antivibratorio hidráulico del tipo en cuestión se
caracteriza esencialmente porque el accionador electromagnético es
un accionador con electroimán proporcional, la carcasa del
electroimán y el núcleo móvil presentan formas adaptadas para que,
cuando la bobina es recorrida por una corriente eléctrica que tiene
un valor comprendido dentro de una gama de funcionamiento normal y
el núcleo móvil se encuentra en cierta gama de posiciones que
corresponden al funcionamiento normal del accionador
electromagnético, el núcleo móvil sufre una fuerza que depende
únicamente de esta corriente (el accionador electromagnético puede
estar constituido especialmente por un solenoide proporcional,
conocido en otras aplicaciones, que ejerce una fuerza proporcional
a la corriente que recorre la bobina o al cuadrado de esta
corriente: se pueden encontrar ejemplos de dichos solenoides, en
particular en los documentos EP-A-0
785 558, EP-A-0 762 442 y
U.S.A.-A-4 998 074).
Gracias a estas disposiciones, se puede controlar
el accionador electromagnético del soporte antivibratorio según la
invención de una manera muy simple, controlando únicamente la
corriente eléctrica que recorre la bobina del electroimán. En
efecto, dado que la fuerza ejercida por el accionador sobre el
líquido de soporte antivibratorio depende únicamente de dicha
corriente y no de la posición del núcleo móvil, ya no es necesario
medir esta posición y recurrir a un servomecanismo de posición para
controlar con precisión la fuerza ejercida en cada instante sobre
el pistón.
Los medios de control necesarios para controlar
el soporte antivibratorio según la invención pueden, por lo tanto,
ser especialmente simplificados, y en particular pueden estar
constituidos por la unidad central electrónica de control del motor
del vehículo.
Se observará que el soporte antivibratorio según
la invención presenta una eficacia máxima a frecuencias
relativamente bajas (de manera típica, de 20 a 40 Hz para un motor
de explosión interna de 4 cilindros y más en general de 0 a 100
Hz), correspondiendo al funcionamiento del motor al ralentí. Dado
que son esas frecuencias las que generan los efectos más
desagradables y más perceptibles por el usuario del vehículo, la
eficacia del soporte antivibratorio según la invención es
particularmente satisfactoria.
Cuando el motor funciona a un régimen más elevado
que al ralentí, lo que corresponde normalmente a una situación en
la que el vehículo funciona, se hace circular temporalmente una
corriente más elevada de la normal en la bobina del electroimán, de
manera que bloquee el accionador electromagnético haciendo
"adherir" el núcleo móvil a la carcasa del electroimán,
pudiendo ser reducida a continuación esta corriente de bloqueo
después de dicha "adhesión" o "pegado" del núcleo
móvil.
El accionador electromagnético del soporte
antivibratorio de acuerdo con la presente invención podría, no
obstante, continuar funcionando en frecuencias de vibración
superiores a las del ralentí para continuar generando
contravibraciones destinadas a anular las vibraciones del motor.
En las formas de realización preferentes del
soporte antivibratorio según la invención, se puede eventualmente
recurrir además a una u otra de las disposiciones siguientes:
- -
- la carcasa del electroimán y el núcleo móvil presentan formas adaptadas para que el núcleo móvil sufra una fuerza proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente eléctrica que recorre la bobina cuando esta corriente eléctrica tiene un valor comprendido entre dicha gama de valores de funcionamiento normal y para que el núcleo móvil se encuentre en la gama de posiciones que corresponden al funcionamiento normal del accionador electromagné- tico;
- -
- el soporte antivibratorio presenta además una pared flexible de elastómero que es soportada por la primera armadura y que define una cámara de compensación llena de líquido que comunica con la cámara de trabajo con intermedio de una canal estrangulado;
- -
- el soporte antivibratorio presenta además una cámara de control llena de líquido que comunica con la cámara de trabajo con intermedio de un paso estrangulado, encontrándose el pistón en contacto con el líquido contenido en esta cámara de mando;
- -
- la fuerza ejercida por el electroimán sobre el núcleo móvil está dirigida siempre en un mismo sentido y presenta un cierto valor medio, estando dispuestos los medios elásticos para obligar al núcleo móvil en sentido inverso de la fuerza ejercida por el electroimán, siendo dimensionados estos medios elásticos para que, cuando el electroimán ejerce dicha fuerza media sobre el núcleo móvil, dicho núcleo móvil se encuentre en una posición media, sensiblemente centrada con respecto a la gama de posiciones que corresponde al funcionamiento normal del accionador electromagnético;
- -
- la carcasa y el núcleo móvil están realizados en un material metálico laminar y constituyen, en un caso, un primer elemento magnético y, en el otro, un segundo elemento magnético, presentando la carcasa sensiblemente forma de U con una base que se extiende, según un eje transversal perpendicular al eje de vibración, entre dos ramas laterales que se extienden paralelamente al eje de vibración, estando dispuesta la bobina entre las ramas laterales y estando centrada sobre el eje de vibración y rodeando una varilla central que se extiende según dicho eje de vibración y que pertenece al primer elemento magnético, estando separada esta varilla central del segundo elemento magnético por un cierto entrehierro según el eje de vibración, y comportando el segundo elemento magnético además dos primeros polos de linealización que enmarcan la varilla central según el eje transversal y que se extienden paralelamente al eje de vibración en el interior de la bobina y que presentan una anchura transversal decreciente hacia el primer elemento magnético, presentando los dos primeros polos de linealización y la varilla central respectivamente caras en oposición paralelas;
- -
- el primer elemento magnético presenta además dos segundos polos de linealización que están mutuamente alineados según el eje transversal y que están dispuestos en el exterior de la bobina, extendiéndose dichos dos segundos polos de linealización cada uno de ellos según el eje de vibración presentando una anchura transversal decreciente hacia el segundo elemento magnético, presentando dicho segundo elemento magnético dos paredes axiales que se extienden según el eje de vibración y que enmarcan los dos segundos polos de linealización, presentando respectivamente los dos segundos polos de linealización y las dos paredes axiales respectivamente caras opuestas y paralelas.
Por otra parte, la invención tiene igualmente por
objeto un sistema antivibratorio activo que presenta un soporte
antivibratorio tal como se ha definido anteriormente y un circuito
de control que alimenta la bobina del electroimán, estando adaptado
este circuito de mando para determinar en cada instante la
corriente suministrada a la bobina en función, como mínimo, de un
parámetro relacionado con el funcionamiento del motor,
independientemente de la posición instantánea del núcleo móvil con
respecto a la carcasa del electroimán.
En las formas de realización preferentes del
sistema antivibratorio según la invención, se puede recurrir además
a una u otra de las siguientes disposiciones:
- -
- el circuito de control comprende un dispositivo de cálculo para control del motor del vehículo, que está adaptado para determinar en cada instante la corriente eléctrica suministrada a la bobina del electroimán, en función de una señal de sincronización asociada al ciclo de funcionamiento real del motor y en función de datos memorizados, cuyos datos memorizados facilitan como mínimo la amplitud y la fase de una señal representativa de la corriente eléctrica suministrada a la bobina en función de dicha señal de sincronización;
- -
- la señal representativa de la corriente eléctrica es sensiblemente una señal rectangular, y el soporte antivibratorio presenta una cámara de mando llena de un líquido que comunica con la cámara de trabajo con intermedio de un paso estrangulado, encontrándose el pistón en contacto con el líquido contenido en esta cámara de control;
- -
- el circuito de mando está adaptado para suministrar a la bobina del electroimán una corriente eléctrica suficientemente importante para bloquear el núcleo móvil cuando la señal de sincronización corresponde a un régimen que supera una frecuencia predeterminada.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán en el curso de la descripción siguiente de varias de sus
formas de realización, que tienen título de ejemplo no limitativo,
con respecto a los dibujos adjuntos.
En los dibujos:
- la figura 1 es una vista en sección vertical
de un soporte antivibratorio según una primera forma de realización
de la invención, con un esquema de bloques del circuito de control
de este soporte,
- la figura 2 es una vista en sección según la
línea -II-II- de la figura 1,
- la figura 3 es una vista en perspectiva y en
sección del soporte antivibratorio de la figura 1,
- la figura 4 es un diagrama que muestra la
fuerza producida a corriente constante por un accionador
electromagnético lineal tal como el que equipa el soporte
antivibratorio de la figura 1 en función del desplazamiento del
núcleo móvil, en comparación con la fuerza producida por un
accionador electromagnético no lineal utilizado en los soportes
antivibratorios activos anteriormente conocidos,
- las figuras 5 y 6 son diagramas que muestran
dos ejemplos de curvas de la fuerza ejercida por el accionador
electromagnético del soporte antivibratorio de la figura 1, en
función del tiempo,
- la figura 7 es un diagrama que muestra la
fuerza producida por el soporte antivibratorio de la figura 1 en
función de la frecuencia de las vibraciones del pistón, en
comparación con la fuerza producida por un soporte antivibratorio
activo desprovisto de paso estrangulado entre el pistón y la cámara
de trabajo,
- las figuras 8 y 9 son vistas similares a la
figura 1, según una segunda y tercera formas de realización de la
invención,
- y la figura 10 es una vista de detalle que
muestra una parte del accionador electromagnético, en una cuarta
forma de realización de la invención.
En las diferentes figuras, las mismas referencias
designan los elementos idénticos o similares.
La figura 1 representa un soporte antivibratorio
hidráulico activo (1), que comprende de manera clásica:
- -
- una cabeza metálica rígida prolongada hacia arriba por un vástago (3) con eje vertical (Z), destinado a su fijación por ejemplo a una parte del grupo motopropulsor de un vehículo automóvil,
- -
- una base metálica rígida (4), que en el ejemplo representado tiene forma de cúpula cuyo fondo se prolonga hacia abajo mediante un vástago (5) de eje (Z), destinado a su fijación, por ejemplo, al bastidor del vehículo,
- -
- una pared troncocónica gruesa (6) del material elastómero, que está centrada sobre el eje (Z) y que se extiende con sección decreciente hacia abajo, desde un vértice solidario de la cabeza (2) hasta una base anular solidarizada de forma estanca con una corona metálica rígida (7) que es hueca y delimita interiormente una garganta (8) abierta hacia abajo, presentando la pared gruesa (6) una resistencia a la compresión suficiente para jugar un papel de soporte con respecto al bloque motopropulsor fijado a la cabeza (2).
Además, un tabique metálico rígido (9) está
fijado sobre la corona (7), preferentemente por remachado del borde
periférico superior de la base (4) en forma de cúpula sobre la
corona (7), delimitando el tabique (9) con la pared de elastómero
una cámara de trabajo (A) llena de un líquido, preferentemente
aceite de siliconas.
Por otra parte, una membrana flexible (10) de
elastómero está sobremoldeada:
- -
- por una parte, sobre una armadura anular exterior (11) que está prensada con estanqueidad por debajo de la periferia exterior del tabique (9) por remachado del borde periférico superior de la base (4) sobre la corona (7),
- -
- por otra parte, sobre una armadura anular e interior (12) que está prensada con estanqueidad por debajo del tabique (9), por bloqueo entre este tabique y una carcasa rígida (13) que se describirá más adelante, cuya carcasa (13) es presionada contra la armadura (12) por el fondo de la base (4).
La membrana flexible de elastómero (10) delimita
por lo tanto entre las armaduras (11) y (12) una cámara de
compensación anular (B) que está llena de líquido y que comunica
con la cámara de trabajo (A) con intermedio de un canal
estrangulado (C) en forma de arco de círculo delimitado entre la
garganta (8) de la corona (7) y el tabique (9). Este canal
estrangulado (C) desemboca en la cámara de trabajo (A) con
intermedio de una abertura horizontal (14) dispuesta en la corona
(7), y desemboca en la cámara de compensación (B) con intermedio de
una abertura (15) dispuesta en el tabique (9).
La membrana flexible (10) presenta finalmente una
parte central sobremoldeada sobre un pistón (16) rígido que está
conectado a la armadura anular interior (12) mediante un fuelle
anular (17) realizado en un material elastómero, que pertenece a la
mencionada membrana flexible (10) y que permite al pistón (16)
desplazarse verticalmente en situación de vibración.
El pistón (15) delimita una cámara de control (D)
llena de líquido, con una parte central embutida del tabique (9)
que forma saliente hacia la parte de arriba en el interior de la
cámara de trabajo (A).
Una pieza postiza rígida (18), metálica o de
material plástico, está encajada en la parte central embutida en el
tabique (9) delimitando con dicho tabique (9) un paso estrangulado
(E) en forma de arco de círculo que comunica:
- -
- por una parte, con la cámara de mando (D) con intermedio de un orificio (19) realizado en la parte inferior de la pieza postiza (18),
- -
- por otra parte, con la cámara de trabajo (A) con intermedio de un orificio (20) taladrado en el tabique (9).
Tal como se ha representado en las figuras 1 a 3,
el pistón (16) está controlado por un accionador electromagnético
(21) con reluctancia variable que presenta:
- -
- un electroimán (22) que comprende, por una parte, la carcasa metálica antes mencionada (13), realizada en un material magnético y preferentemente en un material metálico laminar, por ejemplo a base de láminas de acero al silicio acopladas unas a otras, y, por otra parte, una bobina eléctrica anular (23) centrada sobre el eje vertical (Z) y dispuesta en el interior de la carcasa (13),
- -
- y un núcleo magnético móvil (24) que por su parte está realizado preferentemente en un material metálico a base de láminas, por ejemplo láminas de acero al silicio dispuestas unas encima de otras, estando este núcleo móvil solidarizado con el pistón (16).
En el ejemplo representado, la carcasa metálica
(13) presenta forma de U comprendida en un plano vertical que
comprende, por una parte, el eje (Z), y por otra, un eje horizontal
transversal (X), presentando la carcasa (13) una base horizontal
(25) y dos ramas laterales (26) con sección horizontal rectangular,
cada una de las cuales se extiende hacia arriba enmarcando la
bobina (23).
Por otra parte, el núcleo móvil (24) presenta una
varilla central vertical (27) con sección horizontal rectangular,
que está solicitada hacia arriba por un resorte (28) que se apoya
sobre la base (25) de la carcasa (13) y que está separada de dicha
base por un entrehierro.
El extremo superior de la varilla central (27)
está solidarizado por engatillado con el pistón (16) y se prolonga
hacia afuera mediante dos brazos horizontales (30), que por su
parte se prolongan hacia abajo por dos rebordes (31) que están
dispuestos en oposición de las ramas laterales (26) de la carcasa
(13).
Finalmente, la base (25) de la carcasa (13)
presenta dos polos de linealización (32) que se presentan cada uno
de ellos en forma de un nervio que se extiende horizontalmente
según un eje (Y) perpendicular al eje (X) antes mencionado,
extendiéndose cada uno de los polos de linealización verticalmente y
presentando una anchura transversal (medida según el eje (X)) que
disminuye hacia arriba.
Estos dos polos de linealización enmarcan la
varilla central (27) del núcleo móvil y presentan dos caras
interiores verticales (33) paralelas a las caras en oposición (34)
de la varilla (27).
Los polos de linealización (32) permiten
conseguir que la fuerza ejercida por el electroimán (22) sobre el
núcleo móvil (27) depende únicamente de la intensidad de la
corriente eléctrica que circula en la bobina (23), mientras esta
corriente tiene una intensidad que se encuentra dentro de un campo
de funcionamiento normal y mientras la altura (Z) del entrehierro
está comprendida por su parte dentro de una gama de valores de
funcionamiento normal.
De este modo, tal como se ha representado en
trazos llenos en la figura 4, cuando la corriente eléctrica (I) que
recorre la bobina (23) se mantiene constante, la fuerza (F)
ejercida por el accionador electromagnético (21) sobre el pistón
(16) es sensiblemente constante e igual a un valor (F(I))
proporcional al cuadrado de la intensidad de la corriente eléctrica
(I), mientras que el valor (Z) del entrehierro está comprendido
entre dos valores predeterminados (z0) y (z1). Por debajo de (z0),
la fuerza (F) con la corriente (I) constante aumenta rápidamente
hasta un valor de adherencia (F0) cuando el entrehierro (Z) resulta
nulo. Inversamente, la fuerza (F) disminuye rápidamente cuando el
entrehierro (Z) resulta superior a (z1), pero se observará que es
posible limitar la carrera del pistón (16) de manera que el
entrehierro (Z) no sea en ningún caso superior a (z1).
Tal como se ha representado en líneas de trazos
en la figura 4, los accionadores electromagnéticos no lineales
utilizados de manera clásica en los soportes antivibratorios
hidráulicos producen sobre el pistón (16) una fuerza (F) que
depende fuertemente del valor (Z) del entrehierro, de manera que era
necesario medir permanentemente el valor de este entrehierro y
condicionar automáticamente el valor de la corriente al valor (Z)
medido para controlar de manera eficaz el accionador
electromagnético, lo que implicaba un sistema de accionamiento
complejo y costoso.
Por el contrario, según la presente invención, el
soporte antivibratorio activo puede ser controlado por un
dispositivo de mando simple tal como, por ejemplo, el representado
en la figura 1, que utiliza el dispositivo de cálculo (35) de
control del motor (UCP).
De manera más precisa, el dispositivo de cálculo
(35) recibe, de manera conocida, una señal de sincronización que
procede del conjunto de mediciones (36) (SYNC) que detectan el paso
de los pistones del motor por su punto muerto superior.
Esta señal de sincronización es recibida por el
dispositivo de cálculo (35), que comprende un módulo lógico (37)
(RPM) que calcula el régimen del motor en vueltas/minuto a partir
de la señal de sincronización. El régimen del motor es utilizado a
continuación por un módulo lógico (38) ("TABLA") que, a partir
de tablas de valores memorizados, determina la amplitud (A) y la
fase \varphi de la señal representativa de la corriente (I) que
circula en la bobina (23) en función:
- -
- del régimen del motor,
- -
- y eventualmente de otros parámetros externos tales como, por ejemplo, informaciones de estado sobre el funcionamiento de la caja de velocidades, informaciones que pueden ser facilitadas al dispositivo de cálculo (35) por uno o varios captadores (39) (B.D.V.).
La amplitud y la fase determinadas por el módulo
lógico (38) son transmitidas a un módulo (40) (CTRL) que emite, a
partir de esta amplitud y de esta fase y a partir de la señal de
sincronización, una señal (i(t)) que puede ser amplificada a
continuación por un amplificador (41) para facilitar la intensidad
(I(t)) que recorre la bobina (23).
Tal como se ha representado en la figura 5, la
fuerza (F(t)) proporcional a -I(t)^{2-}
puede corresponder a una señal relativamente compleja, en cuyo caso
es necesario controlar la corriente (I(t)) por medio de un
servomecanismo integrado en el dispositivo de cálculo (35) o en el
amplificador (41).
Tal como se puede apreciar en la figura 5, la
fuerza (F(t)) transmitida al pistón (16) tiene una
componente media (Fm), que en el caso representado está orientada
hacia abajo, dado que el electroimán (22) no actúa sobre el núcleo
móvil (24) más que en un solo sentido. Para evitar que la
componente media Fm de la fuerza F obligue a salir el núcleo móvil
(24) de la zona de linealidad del accionador electromagnético, el
resorte (28) es dimensionado de manera que produzca una fuerza
orientada hacia arriba sensiblemente igual a (Fm) cuando el núcleo
móvil (24) se encuentra en la parte media de la zona de linealidad,
es decir, cuando el entrehierro (Z) es sensiblemente igual a la
media de (z0) y (z1) (figura 4).
Eventualmente, tal como se ha representado en la
figura 6, se puede limitar a generar a nivel del dispositivo de
cálculo (35) una señal (i(t)) rectangular que permita
ejercer sobre el pistón (16) una fuerza (F(t)) que
corresponde por su parte a una señal rectangular, es decir, en forma
de dentado. En este caso, no es necesario condicionar la señal
(i(t)) o (I(t)).
Esta señal rectangular es filtrada por el paso
estrangulado (E), cuya frecuencia de resonancia corresponde a la
frecuencia de ralentí del motor (por ejemplo, unos 30 Hz), de
manera que las contravibraciones que llegan a la cámara de trabajo
(A) anulan eficazmente las vibraciones ejercidas por el motor en
régimen de ralentí a pesar de la forma simplificada de la señal
(F(t)).
Por otra parte, tal como se ha representado en la
figura 7, la presencia de la cámara de control (D) y del paso
estrangulado (E) permite mejorar la eficacia del accionamiento del
pistón (16) en las frecuencias del ralentí, es decir, en una cierta
gama de frecuencias (\Deltaf) de vibraciones del pistón alrededor
de la frecuencia del ralentí (f0) ((f0) puede ser, por ejemplo, del
orden de 30 Hz, y (\Deltaf) puede ser, por ejemplo, del orden de
10 a 20 Hz). En efecto, tal como está representado en trazos
continuos en la figura 7, la fuerza (F') que se ejerce entre la
cabeza (2) y la base (4) del soporte antivibratorio se hace máxima
dentro de la gama de frecuencias (\Deltaf) para una amplitud dada
de la señal de fuerza (F(t)) ejercida sobre el pistón.
En ausencia de la cámara de mando (D) y del paso
estrangulado (E), tal como se ha representado en líneas de trazos
en la figura 7, la eficacia del accionamiento del pistón sería
menor a las frecuencias de ralentí del motor. Por el contrario,
esta eficacia sería superior a frecuencias relativamente elevadas,
por ejemplo superiores a 100 Hz, pero esto no tiene importancia,
puesto que el soporte antivibratorio de la presente invención está
especialmente destinado a atenuar las vibraciones debidas a las
frecuencias de ralentí del motor, que son las más molestas y las
más perceptibles para el usuario.
Por otra parte, cuando el régimen del motor
supera un valor predeterminado, que corresponde por ejemplo a 100
Hz (es decir 1500 revoluciones/minuto para un motor de 4
cilindros), se bloquea preferentemente el pistón (16) al hacer que
"se pegue" el núcleo móvil (24) del accionador
electromagnético a la carcasa (13) del electroimán. Para ello, se
envía una fuerte corriente continua en la bobina (23) hasta que el
entrehierro (Z) se reduzca a 0, después de lo cual la corriente se
puede reducir por el hecho de que la fuerza de bloqueo (F0) del
núcleo móvil es muy elevada (ver figura 4).
Como variante, tal como se ha representado en la
figura 8, la varilla (27) podría ser solidaria de la carcasa (13),
reduciéndose entonces el núcleo móvil (24) a su parte superior y
extendiéndose los polos de linealización (32) hacia abajo a partir
de este núcleo móvil. En este caso, es igualmente posible prever
dos polos de linealización suplementarios (42) que se presenta cada
uno de ellos en forma de un nervio que se extiende horizontalmente
según el eje (Y) y que se extiende verticalmente hacia abajo
presentando una anchura transversal (medida según el eje (X) que
disminuye hacia abajo).
Estos dos polos de linealización suplementarios
(42) están dispuestos en las proximidades de las ramas laterales
(26) de la carcasa (13), cuyas ramas laterales pueden comportar
interiormente un escalón (26a) orientado hacia arriba y dispuesto
sensiblemente a nivel de los polos de linealización suplementarios
(42). Cada uno de los polos de linealización suplementarios (42)
presentan una cara externa vertical, paralela a la cara interna de
la rama lateral (26) correspondiente de la carcasa (13).
Según otra variante, representada en la figura 9,
los polos de linealización (32), (42) son solidarios de la carcasa
(13) igual que en el ejemplo de la figura 1, quedando en este caso
dispuestas las caras externas verticales de los polos de
linealización suplementarios (42) en oposición a las caras internas
verticales de los rebordes (31) del núcleo móvil (24).
Finalmente, según otra variante representada en
la figura 10, los polos de linealización (42) podían presentar
caras externas verticales y caras internas (43) que se extienden de
forma oblicua y divergentes hacia arriba, presentando entonces la
parte inferior de la varilla (27) del núcleo móvil (24) caras
oblicuas (44) paralelas a las caras (43) antes mencionadas.
Claims (11)
1. Soporte antivibratorio hidráulico activo
destinado a su interposición entre dos elementos rígidos en un
vehículo automóvil para amortiguar y filtrar vibraciones entre
estos dos elementos, comprendiendo dicho soporte como mínimo:
- -
- una primera y segunda armaduras rígidas (4, 2) solidarizables respectivamente con el primer y segundo elementos rígidos,
- -
- una pared de material elastómero (6) que conecta entre sí dichas primera y segunda armaduras (4, 2) definiendo una cámara de trabajo (A) llena de líquido,
- -
- un pistón (16) que presenta como mínimo una cara de contacto con el líquido y que está montado en la primera armadura (4) de manera que se puede desplazar según un eje de vibración (Z), estando solicitado este pistón por medios elásticos (28) hacia una posición de repo- so,
- -
- y un accionador electromagnético (21) que comporta:
- \bullet
- un electroimán (22) que comprende una bobina eléctrica (23) asociada a una carcasa metálica (13),
- \bullet
- un núcleo magnético móvil (24) desplazable bajo la acción del electroimán y que está conectado al pistón para generar contravibraciones en el líquido,
caracterizado porque el accionador
electromagnético (21) es un accionador con electroimán
proporcional, la carcasa (13) del electroimán y el núcleo móvil
(24) presentan formas adaptadas para que cuando la bobina (23) es
recorrida por una corriente eléctrica que tiene un valor comprendido
dentro de una gama de valores de funcionamiento normal y que el
núcleo móvil (24) se encuentra en una cierta gama de posiciones
(z0-z1) que corresponden al funcionamiento normal
del accionador electromagnético, el núcleo móvil recibe una fuerza
(F) que depende únicamente de esta corriente.
2. Soporte antivibratorio, según la
reivindicación 1, en el que la carcasa (13) del electroimán y el
núcleo móvil (24) presentan formas adaptadas para que el núcleo
móvil reciba una fuerza proporcional al cuadrado de la intensidad
de la corriente eléctrica que recorre la bobina cuando esta
corriente eléctrica tiene un valor comprendido dentro de la
mencionada gama de valores de funcionamiento normal y que el núcleo
móvil se encuentra en la gama de posiciones que corresponden al
funcionamiento normal del accionador electromagnético.
3. Soporte antivibratorio, según cualquiera de
las reivindicaciones 1 y 2, que presenta además una pared flexible
(10) de material elastómero que está soportada por la primera
armadura (4) y que define una cámara de compensación (B) llena de
líquido que comunica con la cámara de trabajo (A) por el intermedio
de un canal estrangulado (C).
4. Soporte antivibratorio, según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, que presenta además una cámara de
control (D) llena de líquido que comunica con la cámara de trabajo
(A) por intermedio de un paso estrangulado (E), encontrándose el
pistón (16) en contacto con el líquido contenido en dicha cámara de
control (D).
5. Soporte antivibratorio, según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que la fuerza (F) ejercida
por el electroimán (22) sobre el núcleo móvil está dirigida siempre
en un mismo sentido y presenta un cierto valor medio (Fm), estando
dispuestos los medios elásticos (28) para solicitar el núcleo móvil
(24) en sentido inverso de la fuerza ejercida por el electroimán
(22), estando dimensionados estos medios elásticos para que, cuando
el electroimán ejerce dicha fuerza media sobre el núcleo móvil, el
núcleo móvil se encuentre en una posición media, sensiblemente
centrada con respecto a la gama de posiciones
(z0-z1) correspondiente al funcionamiento normal del
accionador electromagnético.
6. Soporte antivibratorio, según cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el que la carcasa (13) y el
núcleo móvil (24) están realizados en un material metálico en forma
de láminas y constituyendo uno de ellos, un primer elemento
magnético y el otro, un segundo elemento magnético, presentando la
carcasa sensiblemente forma de U con una base (25) que se extiende,
según un eje transversal (X) perpendicular al eje de vibración
(Z), entre dos ramas laterales (26) que se extienden paralelamente
al eje de vibración, estando dispuesta la bobina (23) entre las
ramas laterales y estando centrada sobre el eje de vibración (Z)
rodeando una varilla central (27) que se extiende según dicho eje
de vibración y que pertenece al primer elemento magnético, estando
separada esta varilla central del segundo elemento magnético por un
cierto entrehierro (29) según el eje de vibración (Z), y
comportando además el segundo elemento magnético dos primeros polos
de linealización (32) que enmarcan la varilla central (27) según el
eje transversal (X) y que se prolongan paralelamente al eje de
vibración (Z) en el interior de la bobina (23) presentando una
anchura transversal decreciente hacia el primer elemento magnético,
presentando los dos primeros polos de linealización y la varilla
central respectivamente caras opuestas paralelas (33, 34).
7. Soporte antivibratorio, según la
reivindicación 6, en el que el primer elemento magnético presenta
además dos segundos polos de linealización (42) alineados entre sí
según el eje transversal (X) y que están dispuestos en el exterior
de la bobina (23), extendiéndose estos dos segundos polos de
linealización cada uno de ellos según el eje de vibración (Z)
presentando una anchura transversal decreciente hacia el segundo
elemento magnético, cuyo segundo elemento magnético presenta dos
paredes axiales (26, 31) que se extienden según el eje de vibración
y que enmarcan los dos segundos polos de linealización (42),
presentando los dos segundos polos de linealización y las dos
paredes axiales respectivamente caras opuestas paralelas.
8. Sistema antivibratorio activo que presenta un
soporte antivibratorio (1), según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, y un circuito de control (35, 41) que
alimenta la bobina (23) del electroimán, cuyo circuito de mando
está adaptado para determinar en cada instante la corriente
suministrada a la bobina en función, como mínimo, de un parámetro
relacionado con el funcionamiento del motor, independientemente de
la posición instantánea del núcleo móvil (24) con respecto a la
carcasa (13) del electroimán.
9. Sistema antivibratorio, según la
reivindicación 8, en el que el circuito de control comprende un
dispositivo de cálculo (35) para el control del motor del vehículo,
que está adaptado para determinar en cada instante la corriente
eléctrica suministrada a la bobina del electroimán, en función de
una señal de sincronización relacionada con el ciclo de
funcionamiento real del motor y en función de datos memorizados,
cuyos datos memorizados facilitan por lo menos la amplitud y la
fase de una señal representativa de la corriente eléctrica
suministrada a la bobina en función de dicha señal de
sincronización.
10. Sistema antivibratorio, según la
reivindicación 8 ó 9, en el que la señal representativa de la
corriente eléctrica es sensiblemente una señal rectangular, y el
soporte antivibratorio presenta una cámara de mando (D) llena de
líquido que comunica con la cámara de trabajo (A) por intermedio de
un paso estrangulado (E), encontrándose el pistón (16) en contacto
con el líquido contenido en esta cámara de mando.
11. Sistema antivibratorio, según cualquiera de
las reivindicaciones 8 a 10, en el que el circuito de mando (35,
41) está adaptado para facilitar a la bobina (23) del electroimán
una corriente eléctrica suficientemente fuerte para bloquear el
núcleo móvil (24) cuando la señal de sincronización corresponde a
un régimen que supera una frecuencia predeterminada.
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