ES2235565B2 - Amortiguador dinamico. - Google Patents
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Abstract
Un amortiguador dinámico para absorber vibraciones en un árbol motor rotatorio que incluye un conjunto de miembro de masa que tiene una pluralidad de miembros de masa, teniendo cada miembro de masa una superficie interna, una superficie externa y un miembro de unión para unir el miembro de masa a otro miembro de masa, siendo el conjunto de miembro de masa fijable a un árbol rotatorio.
Description
Amortiguador dinámico.
La presente invención se refiere a un
amortiguador dinámico para su uso con un árbol rotativo. Más
específicamente, esta invención se refiere a un conjunto
amortiguador dinámico que tiene una pluralidad de miembros de masa,
los cuales son fijables en una posición ensamblada a un árbol
motor rotativo para su uso en un vehículo a motor.
Es conocido que los árboles motores rotativos y
los árboles de transmisión son usados a menudo en los diseños del
tren transmisor de potencia de los vehículos a motor modernos,
incluyendo los automóviles. Más específicamente, es conocido que
los árboles motores rotativos son usados para impulsar las ruedas
delanteras de los vehículos de tracción delantera y los árboles de
transmisión son utilizados para accionar el sistema ruedas motrices
traseras en vehículos de propulsión trasera. En el estudio del
movimiento rotacional del árbol motor rotatorio es conocido que
pueden ocurrir ciertas rotaciones desequilibradas a ciertas
velocidades rotacionales. Vibraciones indeseables pueden ser
inducidas en el árbol motor rotatorio como resultado de una
rotación desequilibrada. Estas vibraciones indeseables se presentan
a menudo como fuerzas de flexión o de torsión dentro del árbol
motor durante la rotación.
Es obvio que las fuerzas de flexión o de torsión
debidas a la rotación desequilibrada del árbol motor rotatorio no
son deseables o adecuadas en el funcionamiento del tren de
propulsión de la mayoría de los vehículos. Es conocido utilizar
diversos amortiguadores dinámicos y amortiguadores de masa para
suprimir las vibraciones indeseables en el árbol motor rotatorio
debidas a la rotación desequilibrada.
Los amortiguadores dinámicos son a menudo
instalados o insertados directamente sobre los árboles motores
rotatorios. El amortiguador dinámico está diseñado para generar una
frecuencia de vibración prescrita ajustada a la frecuencia
dominante de las vibraciones perjudiciales excitadas. El
amortiguador dinámico convierte o transfiere la energía vibracional
de árbol motor rotatorio al amortiguador dinámico por resonancia, y
finalmente absorbe la energía vibracional del árbol motor
rotatorio. En resumen, el amortiguador dinámico intenta suprimir o
anular vibraciones que son inducidas en o causadas por el árbol
motor rotatorio durante el funcionamiento normal del tren de
propulsión del vehículo.
Se entiende que el diseño final de los árboles
motores rotatorios de tracción delantera depende a menudo de las
constricciones de espacio del compartimento del motor establecidas
por los fabricantes del vehículo. El tamaño y diseño finales del
amortiguador dinámico debe, por ello, guardar proporción con el
diseño del compartimento del motor y otras constricciones de
espacio del vehículo. Finalmente, el amortiguador dinámico debe
generar apropiadamente el rango de frecuencia armónica específica
que es requerido para contrarrestar las vibraciones indeseables del
árbol motor rotatorio.
En la mayoría de los diseños de tren de
transmisión de potencia y compartimento de motor es deseable
infradimensionar o reducir el tamaño de la mayoría de los
componentes, incluyendo ese amortiguador dinámico, mientras que se
sigue proporcionando el rango adecuado de potencia o par. Es por
ello importante tener un amortiguador dinámico tan pequeño en
tamaño total como sea práctico mientras se sigue proporcionando el
rango de operación correcto de frecuencia vibracional
contrarrestadora.
La patente U.S. No. 5,056,763 de Hamada y otros
describe un amortiguador dinámico. El amortiguador dinámico de
Hamada y otros comprende un par de miembros de fijación en forma de
anillo separados por un intervalo determinado. El amortiguador
dinámico de Hamada está insertado en y soportado por el árbol motor
rotatorio. Un miembro de masa está dispuesto entre el par de
miembros de fijación en forma de anillo. Un par de miembros de
conexión están entonces previstos para conectar los extremos de los
miembros de fijación a los extremos del miembro de masa. Se observa
que el diseño de amortiguador dinámico de Hamada y otros requiere
también que se añadan abrazaderas individuales de metal en cada
lado y sobre los miembros de fijación en forma de anillo para unir
operativamente el amortiguador dinámico al árbol rotatorio. Además,
debe ser observado que los miembros de fijación en forma de anillo
están separados del miembro de masa no sólo en dirección vertical
sino también en horizontal, por lo que se incrementa el tamaño
total del amortiguador
dinámico.
dinámico.
La patente U.S. No. 5,660,256 de Gallmeyer y
otros afronta los problemas mencionados más arriba proporcionando
un amortiguador dinámico para absorber las vibraciones en un árbol
rotatorio. El amortiguador dinámico comprende un miembro de masa
que tiene una superficie interna y una superficie externa. Una
pluralidad de miembros de conexión alargados se extienden
radialmente hacia el interior desde la superficie interna del
miembro de masa, definiendo así una pluralidad de superficies de
agarre espaciadas que contactan directamente con el árbol. Como se
describe, el miembro de masa es de forma cilíndrica y del estilo de
encastrado a presión, y se instala directamente alrededor de la
circunferencia exterior de un árbol motor rotatorio.
Aunque la patente de Gallmeyer referenciada
arriba afronta y resuelve el problema de las vibraciones
indeseables en un árbol motor rotatorio, el diseño de la pieza de
encastrado a presión independiente requiere su instalación en el
momento del montaje del árbol motor receptor y antes de su
instalación en el vehículo. En algunos casos, este requerimiento
puede producir trabajo y tiempo adicional indeseables.
Consecuentemente, se ha desarrollado la necesidad
de un amortiguador dinámico mejorado que puede ser instalado con
posterioridad al montaje e instalación de un árbol motor
receptor.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un amortiguador dinámico para absorber vibraciones en
un árbol motor rotativo, comprendiendo el amortiguador dinámico un
conjunto de miembro de masa que incluye una pluralidad de miembros
de masa, teniendo cada uno una superficie interna y una superficie
externa. El amortiguador también incluye una pluralidad de miembros
de conexión alargados que se extienden radialmente hacia el
interior desde la superficie interna del miembro de masa,
definiendo así una pluralidad de superficies de agarre espaciadas.
En una realización de la presente invención, los miembros de masa
son fijables cuando se ensamblan con el árbol motor rotatorio de
forma tal que cada una de la pluralidad de superficies de agarre
separadas contacta con el árbol motor rotatorio. El conjunto
miembro de masa también está separado del árbol motor rotatorio y
soportado por los miembros de conexión para permitir que el miembro
de masa vibre por resonancia. Los miembros de conexión están por
ello sujetos a deformación por compresión entre el miembro de masa
y el árbol motor rotatorio.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un amortiguador dinámico que es compacto en su
configuración mientras que sigue generando por la rotación un rango
armónico inherente para amortiguar las vibraciones indeseables
causadas por el árbol motor rotatorio.
Es un objeto más de la presente invención
proporcionar un amortiguador dinámico que permite cambios en el
rango de frecuencia armónica añadiendo o eliminando un cierto
número predeterminado de miembros de conexión que se extienden
radialmente.
Es aún otro objeto de la presente invención
proporcionar un amortiguador dinámico que permite cambios en el
rango de frecuencia armónica del amortiguador dinámico a través de
modificaciones en la longitud lateral de los miembros de
conexión.
Es aún un objeto más de la presente invención
proporcionar un amortiguador dinámico en el que los miembros de
conexión rectangulares están igualmente espaciados unos de los
otros a lo largo de la superficie interna del miembro de masa
cilíndrico.
Es todavía un objeto más de la presente invención
proporcionar un amortiguador dinámico en el que los miembros de
conexión están formados por el revestimiento integral de material
elástico que cubre las superficies interna y externa completas del
miembro de masa cilíndrico.
Es aún otro objeto de la presente invención
proporcionar un amortiguador dinámico en el que el miembro de masa
constituye una pieza insertada y está moldeado integralmente con
los miembros de conexión.
Es aún un objeto más de la presente invención
proporcionar un amortiguador dinámico que es fijable a un árbol
motor rotatorio después del montaje e instalación en un
vehículo.
Los objetos anteriores y otros objetos,
características y ventajas de la presente invención resultarán
fácilmente evidentes por la siguiente descripción detallada del
mejor modo de llevar a cabo la invención cuando se toma en unión
de los dibujos que se acompañan.
La Figura 1 es una vista desde un extremo del
conjunto amortiguador dinámico de la presente invención que ilustra
una configuración de los miembros de conexión;
La Figura 2 es una vista en corte transversal del
conjunto amortiguador dinámico de la Figura 1 mostrado en
posición desensamblada;
la Figura 3 es una vista lateral parcialmente
segmentada del miembro de conexión de la presente invención;
la Figura 4 es una vista en corte transversal del
conjunto amortiguador dinámico de la presente invención tomada a
lo largo de la línea 4-4;
la Figura 5A es una vista lateral parcialmente
segmentada de una alternativa diferente de miembro unión de la
presente invención;
la Figura 5B es una vista lateral parcialmente
segmentada de aún otra alternativa diferente de miembro unión de
la presente invención;
la Figura 5C es una vista lateral parcialmente
segmentada de aún otra alternativa diferente de miembro unión de la
presente invención;
la Figura 6 es una vista en perspectiva de una
realización alternativa de la presente invención que muestra una
envolvente fijable a la superficie externa del conjunto de miembro
de masa de la Figura 1; y
la Figura 7 es una vista lateral de la
realización alternativa de la presente invención mostrada en la
Figura 6.
Con referencia a las Figuras 1, 2 y 4 de los
dibujos, se muestra de manera general un amortiguador dinámico 10 de
la presente invención. El amortiguador dinámico 10 incluye un
conjunto de miembro de masa 12 que comprende una pluralidad de
miembros de masa, teniendo cada uno una superficie externa 14 y una
superficie interna 16. El conjunto de miembro de masa 12 puede ser
fabricado de diferentes metales o aleaciones o de otros materiales
que proporcionen una densidad suficiente para proporcionar las
frecuencias vibracionales requeridas para amortiguar las vibraciones
perjudiciales de un árbol motor rotatorio. El conjunto de miembro de
masa 12 de la realización preferida de la presente invención está
fabricado de un acero dulce.
Cada miembro de masa del conjunto 12 incluye,
además, medios de cierre 18 tales como, por ejemplo, un saliente de
acople 20 y un receptáculo 22 para asegurar de forma desmontable
cada miembro de masa a otro de ellos a fin de obtener el conjunto
12. Por supuesto, cualesquiera medios adecuados de cierre pueden
ser utilizados dependiendo de la aplicación, siempre que se alcance
el objetivo de permitir que el amortiguador sea instalado después
de que el montaje del árbol motor y su instalación son finalizados.
Tales variaciones son, por ello, contempladas y consideradas
dentro del alcance de la presente invención.
Refiriéndose todavía a la Figura 1, se muestra
una pluralidad de miembros de conexión 24 alargados. Cada miembro
de conexión 24 alargado se extiende sustancialmente en dirección
radial hacia el interior desde la superficie interna 16 del miembro
de masa 12 hacia el eje central de rotación 26 del árbol motor
rotatorio 28. En la realización preferida de la presente invención
los miembros de conexión 24 alargados son generalmente de forma
rectangular. Se contempla, por supuesto, en la presente invención
que los miembros de conexión alargados pueden ser de cualquier
forma adecuada dependiendo de la aplicación e incluyen, sin
limitación, por ejemplo, la forma troncocónica, troncocónica
invertida, circular o cualquier otra forma que proporcione una
superficie de conexión entre el árbol motor rotatorio 28 y los
miembros de conexión alargados 24.
Cada miembro de conexión alargado 24 incluye una
superficie de agarre 30 que mira hacia el eje central de rotación
26. De esta manera, el miembro de masa 12 está separado del árbol
motor rotatorio 28 cuando está instalado, y también está soportado
por la pluralidad de miembros de conexión 24 a través del contacto
con la pluralidad de superficies de agarre 30 acopladas.
Se contempla, además, en la realización preferida
de la presente invención que los miembros de conexión alargados 24
estén separados de forma equidistante a lo largo de la
circunferencia de la superficie interna de la masa cilíndrica. Cada
miembro de conexión alargado está hecho de un material elastómero
que es capaz de absorber fuerzas de compresión de magnitudes
variables. Además, se contempla en la realización preferida de la
presente invención que el miembro de masa cilíndrico 12 esté
revestido con un material elastómero tal como goma y que los
miembros de conexión alargados 24 estén integralmente conectados al
recubrimiento y al miembro de masa cilíndrico 12. El miembro de
masa cilíndrico 12 puede también ser un inserto moldeado durante
el proceso de moldeado de tal modo que el recubrimiento y los
miembros de conexión estén conectados integralmente como una pieza
contigua al miembro de masa cilíndrico 12.
La descripción anterior es sólo un ejemplo de la
correspondiente relación entre un amortiguador dinámico y un árbol
motor rotatorio y son posibles muchas diferentes combinaciones,
amortiguadores dinámicos y árboles motores rotatorios. El tamaño de
las juntas CV usadas también variará el tamaño del amortiguador 10
y de su miembro de masa 12. Debe apreciarse que la presente
invención permite cambios en el rango de frecuencias del
amortiguador dinámico 10, no sólo por cambios en el tamaño y peso
del miembro de masa 12, sino también por cambios en la dureza y
composición de la goma, el número de miembros de conexión 24 que
están repartidos por toda la superficie interna 16 del miembro de
masa 12, la longitud lateral del miembro de conexión 24 y la
anchura de la superficie de agarre 30. Esto permite un mayor uso
del diseño de amortiguador dinámico de la presente invención en muy
diferentes aplicaciones de árboles motores sin cambios
significativos en el proceso de fabricación del amortiguador
dinámico.
En operación, cuando gira el árbol motor
rotatorio 28 de la presente invención, pueden crearse vibraciones
indeseables en el árbol motor rotatorio. El miembro de masa 12 de
un amortiguador dinámico 10 comienza por ello a resonar a través de
la rotación del árbol motor rotatorio 28. La frecuencia intrínseca
del miembro de masa 12 se ajusta a las frecuencias de las
vibraciones indeseables y el ajuste de la frecuencia intrínseca se
realiza como se discutió más arriba.
Refiriéndose ahora a la Figura 6, se muestra una
realización alternativa de la presente invención. Se provee una
envolvente 32 que es fijable a y envuelve la superficie externa 14
del conjunto miembro de masa 12. En la realización preferida
mostrada, la envolvente 32 encierra sustancialmente toda la
superficie externa 14. De nuevo, sin embargo, se entiende que puede
usarse cualquier envolvente adecuada que encierre menos de la
superficie 14. Esta envolvente 32 puede comprender, por ejemplo,
una camisa anular, una malla, etc. La envolvente 32 puede también
comprender cualquier material adecuado, incluyendo, sin limitación,
metal, goma, plástico, etc. Como se muestra en la realización
alternativa de la Figura 6, los miembros de conexión 24 han sido
quitados. De acuerdo con esto, la superficie interna 16 contacta
directamente con el árbol motor 28 cuando está montado. Por
supuesto, la eliminación de los miembros de conexión 24 depende de
la aplicación y no es en forma alguna requerido por la adición o
supresión de la envolvente 32.
Pasando ahora a las Figuras 5A a 5C, se muestra
una variedad de miembros de cierre 18 incluyendo salientes de
acople macho 20 que pueden ser semicirculares, rectangulares,
triangulares o de cualquier otra forma adecuada. Por supuesto, en
cada caso se requerirá un receptáculo hembra 20 que tenga la misma
forma u otra forma adecuada.
Como se muestra en la Figura 1, el conjunto de
miembro de masa 12 está en una posición cerrada o ensamblada antes
de su agarre al árbol motor 28. El conjunto de miembro de masa 12
se muestra en una posición abierta o desensamblada en la Figura 2.
Los miembros de conexión 24, por supuesto, se verán comprimidos por
la fuerza del árbol motor 28 cuando el conjunto de miembro de masa
12 está ensamblado e instalado alrededor del árbol motor 28. De
acuerdo con la invención, es deseable un rango preferido de 0,25 mm
a 2,0 mm de ajuste con apriete para obtener el ajuste apropiado
del amortiguador 10 sobre el árbol 28. Las superficies de agarre 30
contactan directamente y agarran el árbol motor rotatorio 28 de tal
modo que el amortiguador dinámico 10 puede ser conectado
adecuadamente a dicho árbol motor rotatorio sin el uso de
abrazaderas. Esto es particularmente útil en las operaciones de
fabricación y montaje y proporciona ahorros de coste
significativos.
Refiriéndose a las Figuras 1 - 3, se muestra que
los miembros de conexión 24 son generalmente de forma rectangular.
Los miembros de conexión 24 se extienden de preferencia, pero no
necesariamente, a lo largo al menos del 25% de la superficie
interna del miembro de masa 12 cilíndrico.
Aunque se han ilustrado y descrito realizaciones
de la invención, no se pretende que estas realizaciones ilustren y
describan todas las posibles formas de la invención. Más bien, las
palabras usadas en la memoria son palabras de descripción más que
de limitación, y se entiende que pueden hacerse diferentes cambios
sin salirse del espíritu y alcance de la invención.
Claims (13)
1. Un amortiguador dinámico caracterizado
porque comprende:
un conjunto de miembro de masa que incluye una
pluralidad de miembros de masa discretos, teniendo cada miembro de
masa una superficie interna y una superficie externa, formando
dichas superficies interna y externa un revestimiento que cubre por
entero cada miembro de masa, y un primer y un segundo miembros de
unión para unir el miembro de masa a otro miembro de masa del
conjunto, incluyendo dichos primer y segundo miembros de unión un
primer y un segundo saliente dispuesto en uno de los citados
miembros de masa, y un primer y un segundo receptáculo dispuesto en
otro miembro de masa, siendo el conjunto de miembro de masa fijable
a un árbol rotatorio.
2. Un amortiguador dinámico según la
reivindicación 1, en donde uno de los citados miembros de unión
comprende uno de los citados salientes para recepción por uno de los
citados receptáculos de otro miembro de masa.
3. Un amortiguador dinámico según la
reivindicación 1, en donde uno de los citados medios de unión
comprende uno de los citados receptáculos para recepción por uno de
los citados salientes de otro miembro de masa.
4. Un amortiguador dinámico según la
reivindicación 1, en donde el conjunto de miembro de masa es de
forma cilíndrica cuando está en posición ensamblada.
5. Un amortiguador dinámico según la
reivindicación 1, en donde los citados miembros de masa están hechos
de material de acero.
6. Un amortiguador dinámico según la
reivindicación 1, en donde la citada superficie interna, la citada
superficie externa y dichos miembros de unión están hechos de un
material elástico.
7. Un amortiguador dinámico caracterizado
porque comprende:
un conjunto de miembro de masa que incluye una
pluralidad de miembros de masa, teniendo cada miembro de masa una
superficie interna que se extiende desde el citado miembro de masa,
y una superficie externa, formando dichas superficies interna y
externa un revestimiento que cubre por entero cada miembro de masa,
siendo el conjunto de miembro de masa fijable a un árbol rotatorio;
y
una pluralidad de miembros de conexión alargados,
estando cada uno moldeado integralmente con y extendiéndose cada uno
radialmente hacia el interior desde la superficie interna de cada
miembro de masa hacia el árbol rotatorio, definiendo así una
pluralidad de superficies separadas de agarre, en donde cada una de
la pluralidad de superficies de agarre asegura el amortiguador en
posición cenada al árbol rotatorio, estando el conjunto de miembro
de masa separado del árbol rotatorio y estando soportado por Ios
miembros de conexión que contactan directamente con el árbol para
permitir que el conjunto de miembro de masa vibre por resonancia, y
estando los miembros de conexión sujetos sustancialmente a
deformación por compresión entre el miembro de masa y el árbol
rotatorio.
8. Un amortiguador dinámico según la
reivindicación 7, en donde el árbol rotatorio tiene un eje central
de rotación y cada una de la pluralidad de superficies separadas de
agarre está alineada en una dirección sustancialmente paralela al
mismo.
9. Un amortiguador dinámico según la
reivindicación 7, en donde los miembros de conexión están
equidistantemente separados unos de otros a lo largo de la
superficie interna de cada uno de los miembros de masa.
10. Un amortiguador dinámico según la
reivindicación 7, en donde los miembros de conexión, la superficie
interna y la superficie externa están formados de un material
elástico.
11. Un amortiguador dinámico según la
reivindicación 10, en donde el material elástico es goma.
12. Un amortiguador dinámico según la
reivindicación 7, en donde cada miembro de masa está moldeado
insertado integralmente con los miembros de conexión.
13. Un amortiguador dinámico según la
reivindicación 7, en donde los miembros de conexión son generalmente
de forma rectangular y se extienden a lo largo de al menos el 25% de
la superficie interna de cada miembro de masa.
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