ES2273903T3 - Amortiguadoir de vibraciones debidas a la torsion. - Google Patents

Abstract

Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión (1) que sirve de contrapeso para un equilibrado de masas de un árbol de cigüeñal rotatorio, en especial para un motor de combustión interna, con una caja (10) con una cámara de trabajo (14) cerrada con una pared interior y una exterior (21, 13) y al menos una masa secundaria (19), introducida en la cámara de trabajo (14) y móvil respecto a la misma, que es guiada con relación a la caja (10) a través de elementos elásticos que se extienden en la cámara de trabajo (14), estando fijado el amortiguador de vibraciones debidas a la torsión (1) sobre una gualdera de cigüeñal (5) del árbol de cigüeñal y estando situado su centro de masas enfrente del muñón de cigüeñal (5), con relación al eje de rotación del árbol de cigüeñal, estando cerrada la cámara de trabajo (14) de forma estanca a los líquidos y siendo llenados las hendiduras, que permanecen entre la masa secundaria (19) y la caja (10), con un medio amortiguador viscoso y estando compuestos loselementos elásticos de radios (27), caracterizado porque los radios (27) están fijados rígidamente con sus extremos radialmente interiores a la pared interior (21) y con sus extremos radialmente exteriores en la masa secundaria (19), y están configurados entre los dos extremos como resortes flexibles.

Description

Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión.

La invención se refiere a un amortiguador de vibraciones debidas a la torsión que sirve de contrapeso para un equilibrado de masas de un árbol de cigüeñal rotatorio, en especial para un motor de combustión interna, con una caja con una cámara de trabajo cerrada con una pared interior y una exterior y al menos una masa secundaria, introducida en la cámara de trabajo y móvil respecto a la misma, que es guiada con relación a la caja a través de elementos elásticos que se extienden en la cámara de trabajo, estando fijado el amortiguador de vibraciones debidas a la torsión sobre una gualdera de cigüeñal del árbol de cigüeñal y estando situado su centro de masas enfrente del muñón de cigüeñal, con relación al eje de rotación del árbol de cigüeñal.

Los mecanismos de cigüeñal de motores de émbolo se dotan normalmente de contrapesos, que deben equilibrar lo mejor posible las fuerzas y los momentos de inercia libres de 1er orden. El término "1er orden" significa con ello que estas fuerzas y estos momentos oscilan a la frecuencia de giro sencilla del árbol de cigüeñal.

Los contrapesos se aplican casi siempre a las gualderas de cigüeñal de forma diametralmente opuesta al gorrón elevador, en donde el término "diametralmente" abarca también un desplazamiento angular de hasta 30º. En el caso de motores más pequeños se funden o forjan los contrapesos como parte integral de la gualdera de cigüeñal.

En raros casos contiene la rueda de impulsión una porción de masa excéntrica, que sirve de contrapeso. También es posible dejar que el árbol de cigüeñal arrastre en el lado opuesto a la fuerza un disco desequilibrado aparte.

Los motores de combustión interna con varios acodamientos de cigüeñal exigen con frecuencia un amortiguador de vibraciones debidas a la torsión o amortizadores amortiguados. Según las leyes de la dinámica de motores un amortiguador de este tipo debe unirse generalmente de forma rígida a los giros, en el lado opuesto a la fuerza, al árbol de cigüeñal. Con independencia de si este amortiguador está situado libremente por fuera del motor o debajo de un capó cubridor o de si está confinado en cajas de ruedas, aumenta en cualquier caso la longitud total del motor y con ello el espacio necesario para su instalación en un vehículo de motor, etc.

Evidentemente los espacios de instalación para un motor no están dimensionados de tal modo, que tengan todavía espacio para el amortiguador adicional. Esto es especialmente aplicable en el caso de vehículos de carretera compactos.

Se conoce un amortiguador de vibraciones debidas a la torsión del género expuesto del documento DE-A 199 49 206 A1. En este documento se han hecho patentes muelles que están en contacto con la masa secundaria, que están orientados en dirección periférica. Con ello el efecto buscado de la amortiguación de vibraciones se basa en la disposición de muelles helicoidales en dirección periférica entre los elementos de una masa secundaria con varias piezas.

Del documento DE-GM 1 967 944 puede deducirse un amortiguador de vibraciones debidas a la torsión, en el que están previstos elementos elásticos dispuestos radialmente, que están montados de forma deslizante en la caja o en una masa secundaria. Las barras elásticas dispuestas radialmente pueden con ello estar también empotradas fijamente en sus asientos de ajuste del lado primario en la parte de accionamiento y estar montadas, de forma deslizante, en el taladro de ajuste del lado secundario. Los pivotes están aumentados con relación a la sección transversal de muelle activa. Los pivotes del lado primario están también con ello reforzados, en la región en la que sufren esfuerzos de cizallamiento, a causa de las superficies de deslizamiento anormales de acero para muelles, en la respectiva parte de accionamiento y en la respectiva masa de equilibrio.

La tarea de la presente invención es poner a disposición un amortiguador de vibraciones debidas a la torsión que sirva o pueda usarse como contrapeso, que no conlleve a un aumento y en especial a un aumento del espacio de instalación para el motor equipado con el mismo, en especial en la dirección del eje de árbol de cigüeñal.

Esta tarea es resuelta mediante un amortiguador de vibraciones debidas a la torsión conforme a las enseñanzas de la reivindicación 1.

El amortiguador de vibraciones debidas a la torsión conforme a la invención posee una caja cerrada, que se presenta en forma de un contrapeso, estando configurada dentro de la caja una cámara de trabajo, en la que están introducidas una masa secundaria o varias masas secundarias así como el medio amortiguador viscoso. Las cámaras que permanecen entre las paredes de la cámara de trabajo y de la masa secundaria, y en especial las hendiduras, se llenan con un medio amortiguador viscoso, en el que se trata con preferencia de un aceite de silicona altamente viscoso o de un aceite de motor. El aceite de motor procedía con preferencia del circuito de lubricación.

Normalmente la cámara de trabajo se configura de tal modo que está dotada de una tapa que, después de la inserción de la masa secundaria (m), se coloca sobre la cámara de trabajo y obtura la misma de forma estanca a los líquidos. La tapa se une con ello fijamente a la cámara de trabajo y con ello al amortiguador de vibraciones debidas a la torsión, por ejemplo mediante un procedimiento de soldadura por radiación. La tapa representa después también una pared de la cámara de trabajo.

Para la carga del medio amortiguador puede estar prevista una abertura en la tapa o incluso en otra parte, que se cierra después de la carga del medio amortiguador.

En la cámara de trabajo se confina de este modo una masa secundaria o incluso varias masas secundarias después de la colocación encima de la tapa. En el caso de producirse vibraciones debidas a la torsión se mueven la masa secundaria o las masas secundarias con relación a la cámara de trabajo, seccionándose el medio amortiguador alternativamente en las estrechas rendijas de trabajo. Este seccionamiento alternativo, cuyo mecanismo es conocido por lo demás, conduce a la disipación de energía vibratoria, es decir, a la limitación de vibraciones debidas a la torsión.

La caja del amortiguador de vibraciones debidas a la torsión está dispuesta con preferencia excéntricamente. Según otra forma de ejecución preferida el amortiguador de vibraciones debidas a la torsión conforme a la invención está fijado a la gualdera de cigüeñal de un árbol de cigüeñal. Su centro de masas está situado con preferencia enfrente del muñón de cigüeñal, con relación al eje de rotación del árbol de cigüeñal.

Las paredes de la cámara de trabajo del amortiguador de vibraciones debidas a la torsión conforme a la invención están formadas con preferencia por una pared interior, una pared trasera, una pared exterior y la tapa. La tapa y la pared trasera se extienden con ello fundamentalmente de forma radial, mientras que la pared interior y la pared exterior de la cámara de trabajo se extienden fundamentalmente de forma axial y están configuradas con preferencia concéntricamente al eje de rotación. La pared interior está dispuesta de este modo radialmente en el interior, mientras que la pared exterior está situada radialmente en el exterior. El amortiguador de vibraciones debidas a la torsión posee, en esta forma de ejecución preferida, aproximadamente en forma de un segmento en forma de disco, en especial de un segmento anular en forma de disco.

En el caso de la masa secundaria puede tratarse también de un segmento anular aproximadamente en forma de disco; en este caso también la cámara de trabajo posee después aproximadamente la forma de un segmento anular en forma de disco. Existen hendiduras entre la pare trasera y la tapa así como la superficie frontal, situada en cada caso enfrente, del segmento de disco anular. Existen otras hendiduras entre la pared interior y la pared exterior y las superficies interiores, situadas en cada caso enfrente, y superficies exteriores del segmento de disco anular.

Según una forma de ejecución preferida la masa secundaria es guiada concéntricamente en la cámara de trabajo con relación al eje de rotación del árbol de cigüeñal a equilibrar. En este caso se dispone con preferencia sólo de una masa secundaria, que es guiada de forma asimismo preferida mediante al menos un radio con relación a las paredes circundantes de la cámara de trabajo. En especial se dispone con ello de dos radios, que están fijados por un lado a la pared interior y por otro lado a la masa secundaria.

A continuación se explica con más detalle la invención con base en los dibujos adjuntos.

De estos dibujos muestran:

la figura 1 una vista de un segmento de árbol de cigüeñal con un amortiguador de vibraciones debidas a la torsión conforme a la invención en representación axonométrica,

la figura 2 una representación fragmentaria del amortiguador de vibraciones debidas a la torsión mostrado en la figura 1,

la figura 3 un corte central a través de un amortiguador de vibraciones debidas a la torsión conforme a la invención a lo largo de la línea II-II de la figura 4,

la figura 4 una sección transversal a lo largo de la línea I-I de la figura 3,

la figura 5 una vista análoga a la figura 4 de otra forma de ejecución,

la figura 6 una vista análoga a la figura 5 de otra forma de ejecución.

En la figura 1 se ha representado un segmento 2 de un árbol de cigüeñal de motor de émbolo con el gorrón de árbol de cojinete base 3, alrededor de cuyo eje central rota el árbol de cigüeñal. Al gorrón de árbol 3 se conecta una gualdera de cigüeñal 5, que forma la unión al muñón de cigüeñal 4, sobre el cual está montado el pie de la barra articulada no representada.

La gualdera de cigüeñal 5 presenta dos salientes 6, que ponen a disposición las superficies de apoyo y asiento 7, 8 para absorber el amortiguador de vibraciones debidas a la torsión 1. Los tornillos de fijación 15 unen el amortiguador de vibraciones debidas a la torsión 1 al árbol de cigüeñal. El amortiguador de vibraciones debidas a la torsión 1 forma con ello un contrapeso y está configurado aproximadamente en forma de herradura.

En la figura 2 se muestra el amortiguador de vibraciones debidas a la torsión 1 conforme a la invención en representación axonométrica. El amortiguador de vibraciones debidas a la torsión 1 forma una especie de caja enteriza 10 para una caja de trabajo 14, que está circundada por una pared exterior 13, una pared trasera 12, una pared interior 21 y una región de pared de transición 22 entre la pared exterior 13 y la pared interior 21. Mediante la tapa 11 puede cerrarse herméticamente la cámara de trabajo 14, en la que se encuentra la masa secundaria 19.

En la tapa 11 se encuentra una abertura 24, que puede cerrarse mediante un tornillo o tapón 40 y puede cargarse mediante el aceite de silicona altamente viscosa (no mostrada) en la cámara de trabajo 14.

La masa secundaria 19 representa una especie de segmento anular en forma de disco. Sobre sus superficies frontales 25 se dispone de rebajos 26 para alojar discos axiales 20 para guiado en dirección axial.

Para el guiado sin contacto de la masa secundaria 19 se usan dos radios 27. Como puede verse en especial en la figura 3, estos radios 27 están empotrados fijamente en por su extremo dirigido hacia dentro en la pared interior 21 y, por su extremo dirigido radialmente hacia fuera, en la masa secundaria 19. Entre la superficie de envuelta interior 29 de la pared exterior 13 y la superficie de envuelta exterior opuesta, por un lado, y entre la pared interior 21 y la superficie de envuelta interior opuesta de la masa secundaria, por otro lado, se encuentra en cada caso una hendidura 28 que se llena mediante el aceite de silicona viscoso no mostrado. Las hendiduras 28 de este tipo se encuentran también entre las superficie frontales 25 de la masa secundaria 19 y la pared trasera opuesta 12 o la tapa opuesta 11; esto se deduce en especial de la figura 4.

La masa secundaria 19 puede ser apoyada, prescindiendo del guiado con los radios 27, también mediante un apoyo deslizante o rodante o mediante un mecanismo de otro tipo.

Como puede verse en especial en la figura 4, la tapa 11 está colocada de forma estanca a los líquidos, por medio de una costura de soldadura por radiación 17, sobre la cámara de trabajo 14 o sobre la caja 10 en el amortiguador de vibraciones debidas a la torsión 1; sin embargo también son posibles otras fijaciones de tapa. El amortiguador de vibraciones debidas a la torsión 1 dispone asimismo de un apoyo axial 32 con un orificio de atornillado axial 16, a través del cual encaja un tornillo axial (no representado) en la gualdera de cigüeñal 5. Asimismo se han representado los taladros de fijación avellanados 31 para los tornillos de fijación 15. Para la unión entre el árbol de gualdera y el amortiguador de vibraciones debidas a la torsión 1 pueden imaginarse igualmente otras ejecuciones.

Como puede verse en especial en la figura 3, los extremos situados radialmente en el interior de los radios 27 están soldados en taladros 41 correspondientes en la pared interior 21. Los extremos opuestos, situados radialmente hacia fuera, de los radios 27 discurren cónicamente y se fijan de este modo en taladros 33 en la masa secundaria 19. Para poder implantar estos radios 27 en los taladros 33 en el caso de la masa secundaria 19 insertada en la cámara de trabajo 14, la pared externa 13 posee aberturas 34 que pueden cerrarse mediante pequeñas tapas 35, que se sueldan por ejemplo con la pared exterior 13. El extremo radialmente interior de los radios 27 está configurado por ello aproximadamente en forma cilíndrica, mientras que el extremo opuesto está configurado como cono, compárese también la figura 2. La parte de unión 36 entre estos dos extremos tiene forma aproximadamente de laminilla, tira o está configurada como resorte de flexión.

En el caso de la forma de ejecución mostrada en la figura 4 la pared interior 21, la pared exterior 13 y la pared trasera 12 están ejecutadas de forma enteriza y forman también parte enteriza del amortiguador de vibraciones debidas a la torsión 1, y forman de este modo una carcasa 10 que se cierra mediante la tapa 11. El amortiguador de vibraciones debidas a la torsión 1 antes descrito, mostrado en la figura 4, puede fabricarse más económicamente por medio de que la pared interior 21 y la pared exterior 13, con la valona de fijación 37, forman un tubo con sección transversal en forma de hoz, que se convierte en una cámara de trabajo 14 cerrada por todos lados mediante la soldadura encima de la pared trasera 12 y la tapa 11. Aquí aporta la pared trasera 12 al mismo tiempo el apoyo 32 y el orificio de atornillado 16. Esta forma de ejecución se muestra en la figura 8.

Una forma de ejecución más perfeccionada para la producción racional del amortiguador de vibraciones debidas a la torsión está indicada en la figura 9. La caja 10 se embute aquí sin virutas con chapa en un proceso de embutición profunda o de hidroforming. Mediante la soldadura encima de la tapa 11 se obtiene la cámara de trabajo cerrada 14, en la que se introduce previamente la masa secundaria. El guiado de esta masa secundaria 19 es asumido por los radios 27 antes descritos o por otra solución apropiada.

La unión resistente a las vibraciones con el árbol de cigüeñal exige aquí la duplicación 38. Entre ésta y la tapa 11 se disponen las mordazas de fijación 37, que están taladradas y avellanadas para alojar los tornillos 15. El apoyo axial 32 es puesto aquí a disposición por la caja de chapa 10; y el orificio de atornillado 16 axial, dotado a elección de una rosca de tuerca, se encuentra en un tapón soldado reforzador.

Claims (11)

1. Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión (1) que sirve de contrapeso para un equilibrado de masas de un árbol de cigüeñal rotatorio, en especial para un motor de combustión interna, con una caja (10) con una cámara de trabajo (14) cerrada con una pared interior y una exterior (21, 13) y al menos una masa secundaria (19), introducida en la cámara de trabajo (14) y móvil respecto a la misma, que es guiada con relación a la caja (10) a través de elementos elásticos que se extienden en la cámara de trabajo (14), estando fijado el amortiguador de vibraciones debidas a la torsión (1) sobre una gualdera de cigüeñal (5) del árbol de cigüeñal y estando situado su centro de masas enfrente del muñón de cigüeñal (5), con relación al eje de rotación del árbol de cigüeñal, estando cerrada la cámara de trabajo (14) de forma estanca a los líquidos y siendo llenados las hendiduras, que permanecen entre la masa secundaria (19) y la caja (10), con un medio amortiguador viscoso y estando compuestos los elementos elásticos de radios (27), caracterizado porque los radios (27) están fijados rígidamente con sus extremos radialmente interiores a la pared interior (21) y con sus extremos radialmente exteriores en la masa secundaria (19), y están configurados entre los dos extremos como resortes flexibles.

2. Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión según la reivindicación 1, caracterizado porque en el caso del medio amortiguador se trata de un aceite de silicona altamente viscoso o, en especial, de aceite de motor que proviene del circuito de lubricación.

3. Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque las paredes (11, 12, 13, 21) de la cámara de trabajo (14) comprenden una pared interior (21), una pared trasera (12), una pared externa (13) y una tapa (11).

4. Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión según la reivindicación 3, caracterizado porque o bien la pared interior (21), la pared exterior (13) y la pared trasera (12) están ejecutadas de forma enteriza o la pared interior (21) y la pared exterior (13), por un lado, y la pared trasera (12), por otro lado, están ejecutadas como piezas constructivas separadas.

5. Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque las paredes (12, 13, 21) que circunscriben la cámara de trabajo (14), con excepción de la tapa (11), son parte enteriza del árbol de cigüeñal a amortiguar.

6. Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión según una de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque la pared interior (21) y la pared exterior (13) de la cámara de trabajo se extienden fundamentalmente de forma axial y la pared trasera (12) y la tapa (11) fundamentalmente de forma radial.

7. Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión según una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque la superficie de envuelta interior (29) de la pared exterior (13) de la cámara de trabajo discurre concéntricamente respecto al eje de rotación del árbol de cigüeñal a amortiguar.

8. Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la masa secundaria (19) en la cámara de trabajo (14) es guiada concéntricamente respecto al eje de rotación del árbol de cigüeñal a equilibrar.

9. Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque sólo se dispone de una cámara de trabajo (14), en la que sólo es guiada una masa secundaria (19) por medio de dos radios (27).

10. Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la masa secundaria (19) es guiada axial y/o radialmente por medio de un apoyo deslizante y/o rodante.

11. Amortiguador de vibraciones debidas a la torsión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la masa secundaria (19) posee fundamentalmente la forma de un segmento de disco anular y la masa secundaria (19) y la cámara de trabajo (14) están dimensionadas de tal modo, que entre el lado delantero, el lado trasero, el lado interior y el lado exterior de la masa secundaria (19) así como de la pared situada en cada caso enfrente (11, 12, 13, 21) permanece una hendidura (28).