ES2271871T3 - Dispositivo de sujeccion para fijar el sistema de escape de automoviles. - Google Patents
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Abstract
Automóvil (K) con un motor de combustión (M), una caja de engranajes (5), un sistema de escape (2), y un dispositivo de sujeción para fijar el sistema de escape (2), donde el sistema de escape (2) queda fijado en el motor y/o en la caja de engranajes (5) por medio del dispositivo de sujeción (1, 7, 8) del sistema de escape, dispositivo de sujeción del sistema de escape que comprende un elemento soporte (1) en forma de un soporte laminar con, como mínino, dos láminas (10, 11, 12; 15, 16; 21, 22, 23; 26, 27, 28) en forma de cintas elásticas, superpuestas a modo de pila y desplazables entre sí, como mínimo, en una parte de su longitud.
Description
Dispositivo de sujeción para fijar el sistema de
escape de automóviles.
La presente invención se sitúa en el sector de
la técnica del automóvil y se refiere según su género a un
automóvil, accionado por un motor de combustión interna, con una
sujeción para fijar el sistema de escape.
Hasta la fecha, los sistemas de escape en
automóviles se fijaban en su mayoría por medio de suspensiones en
goma en los bajos del vehículo. La desventaja de este tipo de
fijación es que, generalmente, a través de la suspensión en goma la
amortiguación es insuficiente, de manera que las vibraciones
originadas por la unión del motor y los engranajes, así como las
vibraciones propias del sistema de escape pueden ser transmitidas a
los bajos del vehículo. Debido a ello se pueden presentar
vibraciones y ruidos de zumbido que el conductor y los pasajeros
perciben como muy molestos.
Para evitar esta desventaja se estudió la
posibilidad de fijar el sistema de escape adicionalmente en la
carcasa del motor o bien en la caja de engranajes. En este caso, la
finalidad es la reducción de las vibraciones del sistema de escape
mediante la amortiguación a través de dicha sujeción fija en el
motor o en la caja de engranajes.
La solicitud de patente DE 198 33 160 A, revela
un automóvil con un motor de combustión, una caja de engranajes, un
sistema de escape y una sujeción para fijar el sistema de escape,
donde el sistema de escape queda fijado en una parte del vehículo
por medio de una sujeción para el sistema de escape, sujeción que
consiste en un elemento de apoyo en forma de un soporte
laminar.
El objetivo de la presente invención es
proporcionar una sujeción para el sistema de escape que permita una
amortiguación eficaz, que sea, además, de un costo bajo, conforme
con la práctica y con un peso reducido.
Según la invención, este objetivo se alcanza con
las características de la reivindicación 1. En las
subreivindicaciones se han indicado formas de ejecución ventajosas
de la invención.
Según la invención, una sujeción para el sistema
de escape que cumple los requisitos arriba indicados, está dada si
el sistema de escape queda fijado en el motor y/o en la caja de
engranajes por medio de la sujeción del sistema de escape, donde la
sujeción del sistema de escape comprende un elemento de apoyo en
forma de un soporte laminar con, como mínimo, dos láminas en forma
de cintas, elásticas, apiladas y desplazables entre si, como
mínimo, en una parte de su longitud. Como "lámina" en el
sentido de la presente invención se quiere decir una formación
plana cuya dimensión en dirección longitudinal es considerablemente
mayor que la dimensión a lo ancho, mientras que su espesor es
considerablemente menor que su dimensión a lo ancho.
Con las láminas superpuestas se consigue, en
caso de desviación inducida por una vibración en dirección del
apilamiento de las láminas, una amortiguación de la vibración por la
fricción de las superficies de las láminas desplazadas entre sí con
una desviación de este tipo. De esta manera se reducen las
vibraciones del sistema de escape. Debido a su construcción, un
elemento de apoyo de este tipo puede ser, por un lado, lo
suficientemente duro para conseguir una amortiguación suficiente de
vibraciones y, por otro lado, lo suficientemente blando para
satisfacer las exigencias termomecánicas en cuanto a la
resistencia.
Si se compara con un soporte de construcción
maciza con la misma altura total, solamente un soporte con la
ejecución laminar según la invención puede absorber las dilataciones
térmicas del sistema de escape con relación a la estructura
conectada. Un soporte macizo tiene, frente a un soporte laminar
según la invención, una mayor rigidez y evita la dilatación térmica
del sistema de escape. Debido a esto se producen grandes tensiones
en el soporte macizo, que pueden conducir, finalmente, a la rotura
del soporte debido a las permanentes solicitaciones de cambio de
temperatura.
Aumentando el número de láminas en el elemento
soporte se puede incrementar de forma ventajosa el número de
superficies que producen una fricción entre sí al producirse una
desviación. Un aumento del número de las superficies adyacentes que
producen una fricción entre sí al presentarse una desviación,
conduce a un aumento del efecto amortiguador, mientras que una
reducción de este número conduce a una reducción del efecto
amortiguador. Lo mismo es aplicable para un aumento de las
superficies de láminas adyacentes. Según la invención se han
superpuesto, por lo menos, dos láminas en el elemento soporte. De
preferencia, existen de 3 a 5 láminas.
Se puede influir sobre el comportamiento de
amortiguación del elemento soporte de manera ventajosa mediante el
acabado de superficie de las láminas que rozan entre sí al
producirse una desviación. Una superficie lisa de las superficies
de rozamiento da como resultado, debido a la fricción
comparativamente pequeña, una amortiguación correspondientemente
reducida de vibraciones, mientras que una superficie rugosa aumenta
la amortiguación de vibraciones. Además, puede ser ventajoso
diseñar las superficies de rozamiento con una estructura, por
ejemplo con protuberancias en forma de líneas, mediante las cuales
se aumenta la fricción. De esta forma se puede modificar según
deseo el efecto de fricción de superficies de lámina adyacentes con
una geometría dada de las láminas de un elemento soporte.
Por medio de una modificación de la geometría de
las láminas en el elemento soporte, se puede modificar de manera
ventajosa la rigidez del elemento soporte. Un aumento del espesor de
las láminas produce, si el resto de la geometría de las láminas
sigue sin cambiar, un aumento de la rigidez y viceversa. También,
por un acortamiento de la longitud de la lámina, si el resto de la
geometría de las láminas sigue siendo la misma, se puede conseguir
un aumento de la rigidez y viceversa. Lo mismo es aplicable al
espesor (altura) total formado por las láminas del elemento soporte
o bien la longitud del elemento soporte.
También se puede influir sobre la rigidez y el
comportamiento de amortiguación del elemento soporte con el diseño
del perfil de las láminas individuales. Se puede realizar, por
ejemplo, mediante perfiles en U o T o mediante rebordeado. Estos
perfiles pueden ser continuos o por segmentos.
Una modificación de la longitud del elemento
soporte influye, además, sobre su conservabilidad con vistas a las
solicitaciones térmicas de los sistemas de escape. En lo que se
refiere a las dilataciones térmicas, también éstas tienen una
repercusión diferente al modificarse la altura del elemento soporte.
En este sentido han de elegirse también la altura y la longitud
adecuadas del elemento soporte bajo estos aspectos.
Se puede influir ventajosamente en diferentes
sentidos de forma adecuada sobre el comportamiento de amortiguación
con el elemento soporte según la invención para la fijación del
sistema de escape en el motor y/o la caja de engranajes. Además, en
un tipo de ejecución preferido de la invención, puede conseguirse
una dependencia de la dirección de la acción de amortiguación
mediante una forma espacial adecuada del elemento soporte. Así, por
ejemplo, el elemento soporte puede tener para este fin una
estructura acodada visto en sección longitudinal. Aquí se prefiere
particularmente que la estructura acodada sea una estructura
doblemente acodada en forma de un escalón desplazado. Por
"escalón desplazado" en el sentido de la presente invención se
quiere decir una estructura en la que, vista en corte longitudinal,
un extremo de la estructura no queda situado en la prolongación de
una tangente en el otro extremo de la
estructura.
estructura.
En otro tipo de ejecución preferido para ejercer
una influencia sobre la dependencia de la dirección del efecto de
amortiguación, el elemento soporte tiene, en sección longitudinal,
una estructura cuatro veces acodada en forma de dos escalones
desplazados dispuestos entre sí simétricamente en imagen especular.
Una estructura de este tipo, especialmente, no ha de producir
desplazamiento, es decir, visto en corte longitudinal, un extremo
de la estructura queda situado en la prolongación de la tangente en
el otro extremo de la estructura.
El elemento soporte puede tener, igualmente, una
estructura torcida. Así se puede mejorar considerablemente la
rigidez con una fuerza que actúa en contra de la torsión del
elemento soporte (fuerza de torsión).
En el elemento soporte según la invención, las
láminas pueden estar compuestas de un material austenítico o
ferrítico. También se pueden utilizar materiales no ferrometálicos
(por ejemplo fibra de carbono, materiales sintéticos, aluminio,
etc.) que corresponden a las exigencias de la estabilidad mecánica y
termomecánica. Las láminas también pueden estar hechas de acero de
resortes. La elección de un material adecuado depende, con una
geometría dada de las láminas o bien del elemento soporte,
especialmente de las exigencias en cuanto a rigidez, efecto
amortiguador y resistencia a la temperatura. Para este fin, las
láminas pueden estar compuestas, especialmente, del mismo material
o de materiales diferentes. Las láminas también pueden tener
diferentes espesores.
La fijación de las láminas entre sí, de manera
que pueden desplazarse entre sí, como mínimo, en una parte de su
longitud, se realiza, de preferencia, por conexión atornillada,
soldadura o en uniones positivas o en arrastre de fuerza. En el
último caso se prefiere un tipo de ejecución especialmente sencillo
en el que las láminas del elemento soporte quedan rebordeadas por
el lado frontal y/o longitudinal por una lámina que se encuentra en
la parte exterior de la pila de láminas. Así se puede conseguir, de
manera ventajosa, una característica de rigidez asimétrica.
El elemento soporte según la invención puede
estar fijado directamente en los sistemas de escape y/o en la
carcasa del motor o bien la caja de engranajes, por ejemplo mediante
soldadura. El elemento soporte según la invención puede estar
fijado, igualmente, en el sistema de escape por medio de una
cartela. En el motor o en la caja de engranajes, el elemento
soporte según la invención puede estar fijado por medio de una
sujeción montada en este punto del lado del motor o bien de la caja
de engranajes. En el último caso se puede realizar una fijación del
elemento soporte en una cartela o bien en la sujeción del lado motor
o caja de engranajes mediante unión atornillada.
Resumiendo, hay que constatar que con el
elemento soporte según la invención se pueden diseñar de diferentes
formas las características de amortiguación en diferentes
direcciones espaciales. Se puede producir una amortiguación a lo
largo del rango de frecuencias a amortiguar, pudiendo influir sobre
la magnitud de la amortiguación, particularmente, por el número de
láminas, por la superficie de fricción resultante de las superficies
de las láminas que se rozan durante la desviación del elemento
soporte y por la estructura de estas superficies. Es posible
influir sobre la rigidez del elemento soporte por la elección del
material, el número de láminas y su geometría. En este sentido
también es posible una adaptación del diseño concreto, en cuanto a
la amortiguación y rigidez, a las necesidades del usuario. La
conservabilidad termomecánica del elemento soporte queda garantizada
por la estructura blanda de las láminas.
En comparación con los sistemas tradicionales de
suspensión para sistemas de escape, el sistema según la invención
para la fijación de sistemas de escape resulta barato debido a que
no son necesarios elementos elastómeros susceptibles de
envejecimiento y eventualmente a apantallar, ni sistemas de
amortiguación adicionales como son absorbedores de vibraciones o
elementos de desacoplamiento.
Además, el conjunto es compacto, de manera que
es suficiente un espacio menor de montaje para fijar el sistema de
escape en el motor o en la caja de engranajes. La sujeción del
sistema de escape puede cambiarse de manera sencilla en caso de que
sea necesaria una reparación. La conexión con sistemas existentes es
fácilmente posible. De forma ventajosa, el sistema conductor del
gas no es afectado, que por otro lado, por ejemplo al utilizar
elementos de desacoplamiento, puede producir problemas en cuanto a
estanqueidad, aislamiento térmico y conservabilidad.
Por está razón, al utilizar elementos de
desacoplamiento, son necesarios elementos de apoyo adicionales para
poder garantizar la conservabilidad mecánica. En caso ideal, el
soporte de láminas según la invención puede sustituir el elemento
de desacoplamiento ahorrándose los correspondientes costes.
También en lo que se refiere al ahorro de peso,
el elemento soporte según la invención supera a los sistemas de
sujeción tradicionales con absorbedores de vibraciones; por ejemplo,
un absorbedor de vibraciones tradicional tiene un peso de 1 kg,
mientras que un elemento soporte comparable según la invención pesa
junto con la cartela del lado del sistema de escape aproximadamente
250 gr.
La invención se explica ahora más en detalle con
ayuda de ejemplos de ejecución, haciendo referencia a los dibujos
adjuntos. Los dibujos muestran:
La figura 1: una representación del conjunto del
soporte según la invención para el sistema de escape.
La figura 2: una sección longitudinal (superior)
y una vista en planta de un primer tipo de ejecución del elemento
soporte según la invención.
La figura 3: un segundo tipo de ejecución del
elemento soporte según la invención para representar una forma
espacial angular.
La figura 4: un tercer tipo de ejecución del
elemento soporte según la invención con láminas rebordeadas.
La figura 5: una vista en planta de un tipo de
ejecución del elemento soporte según la invención para representar
esquemáticamente puntos de unión (superior), y una sección
longitudinal a través de un tipo de ejecución posible del elemento
soporte según la invención (inferior).
La figura 6 y última: un ejemplo de una posición
de montaje de elementos soporte según las figuras 1
a 5.
a 5.
En primer lugar, la figura 1 que muestra una
vista de conjunto del soporte según la invención para el sistema de
escape.
El sistema de escape 2 de un motor de combustión
interna, que es alimentado con gases de combustión desde un codo no
representado a través de una conexión de codo 4 de un tubo previo 3,
está fijado en la caja de engranajes 5 a través del elemento
soporte 1 en forma de un fijador laminar. La caja de engranajes 5
está conectada con el bloque de motor a través de la conexión 6 del
bloque de motor. El elemento soporte 1 queda fijado al sistema de
escape por medio de una cartela 8 del lado del sistema de escape, es
decir en el embudo de entrada del catalizador. El elemento soporte
1 y la cartela 8 están unidos entre si mediante soldadura. Del lado
del caja de engranajes, el elemento soporte 1 según la invención
queda fijado en la caja de engranajes 5 por medio de un dispositivo
de sujeción 7. La fijación del elemento soporte 1 en el dispositivo
de sujeción 7 se realiza mediante una unión atornillada 9. El
elemento soporte 1 se compone de tres láminas elásticas,
superpuestas en forma de cinta. El elemento soporte 1 tiene, visto
en corte longitudinal, una estructura doblemente acodada en forma
de un escalón desplazado.
En la figura 2 se ha representado en detalle
otro tipo de ejecución del elemento soporte 1 en forma de un
dispositivo de sujeción laminar. Como se puede ver en la parte
superior de la figura 2, en sección longitudinal, el elemento
soporte 1 se compone de tres láminas individuales 10, 11 y 12. Una
sola lámina tiene el espesor d, y la suma de los espesores de las
tres láminas individuales forma la altura h del elemento soporte
1.
La parte inferior de la figura 2 muestra una
vista en planta del elemento soporte 1 compuesto de láminas sueltas
10, 11, 12 superpuestas. El elemento soporte tiene la longitud l y
el ancho b. La referencia 13 muestra el punto de conexión del
elemento soporte con la carcasa del motor o la caja de engranajes,
punto situado cerca del extremo longitudinal del elemento soporte,
mientras que la referencia 14 muestra otro punto de conexión del
elemento soporte con el sistema de escape, punto de conexión
dispuesto cerca del otro extremo longitudinal del elemento
soporte.
La figura 3 muestra otro tipo de ejecución
ventajoso del elemento soporte según la invención para mostrar una
forma espacial acodada del elemento soporte 1. En este tipo de
ejecución, el elemento soporte 1 compuesto de dos láminas 15, 16,
tiene, visto en corte longitudinal, una estructura de cuatro ángulos
en forma de dos escalones desplazados dispuestos simétricamente en
imagen de espejo. La estructura queda acodada en los ángulos 17,
18, 19 y 20. No se produce ningún desplazamiento de los extremos del
elemento soporte, es decir, ambos extremos de la estructura quedan
situados sobre el mismo plano.
La figura 4 muestra otro tipo de ejecución
ventajoso del elemento soporte 1 según la invención, en el que las
diferentes láminas 21, 22, 23 quedan fijadas entre sí por
rebordeado. Aquí se realiza un rebordeado del lado frontal y,
eventualmente, longitudinal de las láminas 21, 22 con la lámina 23
que queda al borde de la pila del elemento soporte 1.
La figura 5 (parte superior) muestra una vista
en planta del elemento soporte según la invención para una
ilustración esquemática, solamente a modo de ejemplo, de puntos de
fijación de las láminas entre sí. Así, por ejemplo, es posible unir
las láminas en tres puntos de fijación correspondientes en los dos
lados longitudinales. También es posible unir las láminas en dos
puntos de fijación correspondientes en los dos lados longitudinales.
Igualmente es posible unir las láminas en solamente un punto de
fijación correspondiente, ventajosamente centrado, en los dos lados
longitudinales. Por el lado frontal, las láminas se pueden fijar,
por ejemplo, en el centro, a la derecha o izquierda en un solo
punto de fijación. También es posible fijar las láminas entre sí, en
el lado frontal, en dos puntos de fijación correspondientes.
La parte inferior de la figura 5, muestra un
tipo de ejecución del elemento soporte según la invención en corte
longitudinal, en el que las láminas se fijaron en el lado
longitudinal por dos puntos de fijación situados en los extremos.
Se permite cualquier unión positiva, en arrastre de fuerza (por
ejemplo por punteado, soldadura, remachado, atornillado, soldadura
blanda, pegado, o por imán).
La figura 6 muestra la posición de montaje de un
elemento soporte 1 con la estructura antes explicada, en un
automóvil representado de forma esquemática. El automóvil está
construido de manera en sí conocida, excepto en lo que se refiere a
la ejecución de la sujeción para el sistema de escape 2, y comprende
un motor M dispuesto en el lado frontal con un radiador de agua WK
correspondiente y una caja de engranajes 5. El sistema de escape 2
comprende, a modo de ejemplo, un codo de escape AK, un tubo previo
3, un catalizador Ka, un silenciador central MS y un silenciador
final ES con un tubo final. El catalizador Ka está conectado con el
silenciador central MS y éste con el silenciador final ES a través
de tubos de escape AR. En este sentido, el automóvil K según la
figura 6 corresponde al estado de la técnica, ya conocido, de manera
que no se requieren mayores explicaciones.
Para la sujeción del sistema de escape 2 sirve,
entre otros, un elemento soporte 1 con la estructura explicada más
arriba, mediante el cual el catalizador Ka queda fijado en la caja
de engranajes 5 de manera flexible.
Claims (18)
1. Automóvil (K) con un motor de combustión (M),
una caja de engranajes (5), un sistema de escape (2), y un
dispositivo de sujeción para fijar el sistema de escape (2), donde
el sistema de escape (2) queda fijado en el motor y/o en la caja de
engranajes (5) por medio del dispositivo de sujeción (1, 7, 8) del
sistema de escape, dispositivo de sujeción del sistema de escape
que comprende un elemento soporte (1) en forma de un soporte
laminar con, como mínino, dos láminas (10, 11, 12; 15, 16; 21, 22,
23; 26, 27, 28) en forma de cintas elásticas, superpuestas a modo
de pila y desplazables entre sí, como mínimo, en una parte de su
longitud.
2. Automóvil según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento soporte (1) tiene una
estructura acodada en sección longitudinal.
3. Automóvil según la reivindicación 2,
caracterizado porque el elemento soporte (1) tiene, en
sección longitudinal, una estructura doblemente acodada en forma de
un escalón desplazado.
4. Automóvil según la reivindicación 2,
caracterizado porque el elemento soporte (1) tiene, en
sección longitudinal, una estructura cuatro veces acodada en forma
de dos escalones desplazados dispuestos entre sí en imagen especular
simétrica.
5. Automóvil según la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento soporte tiene, en sección
longitudinal, una estructura sinuosa.
6. Automóvil según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque como mínimo, una lámina está
hecha de un material austenítico.
7. Automóvil según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque como mínimo, una lámina está
hecha de un material ferrítico.
8. Automóvil según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque como mínimo, una lámina está
hecha de acero para resortes.
9. Automóvil según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque las láminas están hechas de
diferentes materiales.
10. Automóvil según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque las láminas tienen
diferentes espesores.
11. Automóvil según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque las láminas tienen una
superficie lisa.
12. Automóvil según una de las reivindicaciones
1 a 10, caracterizado porque las láminas tienen una
superficie rugosa.
13. Automóvil según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque las láminas tienen una
superficie estructurada.
14. Automóvil según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque las láminas del elemento
soporte se fijan entre sí por medio de una unión atornillada,
soldadura o una unión positiva y/o por arrastre de fuerza.
15. Automóvil según la reivindicación 14,
caracterizado porque las láminas del elemento soporte quedan
rebordeadas, por lo menos en un lado frontal y/o longitudinal, por
una lámina (23) que se encuentra en la parte exterior de la pila de
láminas.
16. Automóvil según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el elemento soporte tiene
3, 4 ó 5 láminas.
17. Automóvil según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el elemento soporte (1) se
fija en el sistema de escape (2) por medio de una cartela (8).
18. Automóvil según una de las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque el elemento soporte (1) está
fijado en el motor o bien la caja de engranajes por medio de un
dispositivo de sujeción (7).
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