ES2296242T3 - Amortiguador de vibraciones de torsion. - Google Patents

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ES2296242T3 ES06008161T ES06008161T ES2296242T3 ES 2296242 T3 ES2296242 T3 ES 2296242T3 ES 06008161 T ES06008161 T ES 06008161T ES 06008161 T ES06008161 T ES 06008161T ES 2296242 T3 ES2296242 T3 ES 2296242T3
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Abstract

Amortiguador de vibraciones de torsión para amortiguar vibraciones de torsión de un árbol (3) accionado a rotación con un cuerpo de inercia rotacionalmente simétrico que representa la masa volante de impulsión, estando unido el cuerpo de inercia por medio de un anillo cauchoelástico (4) con un cubo (1) que a su vez está unido solidariamente en rotación con el árbol (3) en posición coaxial al eje de rotación del mismo, caracterizado porque - el cuerpo de inercia comprende una parte primaria (5) y una parte secundaria montada coaxialmente a ésta y giratoria en una medida igual a un ángulo de giro con respecto a la misma, - entre la parte primaria (5) y la parte secundaria están formadas unas cámaras de desalojamiento (8, 9), cada una de ellas constituida conjuntamente por estas partes y de las cuales al menos dos están unidas cada vez una con otra a través de al menos un sitio de estrangulación (10, 11), - los movimientos relativos entre la parte primaria (5) y la parte secundaria pueden variar el volumen de dos respectivas cámaras de desalojamiento (8, 9) unidas a través del al menos un sitio de estrangulación (10, 11) de tal manera que el volumen de una cámara de desalojamiento disminuye en la misma cuantía en la que aumenta el volumen de la otra, - las cámaras de desalojamiento (8, 9) están llenas de un líquido hidráulico, de tal manera que resulta un acoplamiento de líquido entre la parte primaria (5) y la parte secundaria, y - al producirse un movimiento relativo entre la parte primaria (5) y la parte secundaria por efecto de la variación de volumen ligada a éste en las cámaras de desalojamiento (8, 9), pasa líquido hidráulico de una cámara de desalojamiento (8, 9) a la otra cámara de desalojamiento (8, 9) a través del al menos un sitio de estrangulación (10, 11).

Description

Amortiguador de vibraciones de torsión.
El objeto de la invención es un amortiguador de vibraciones de torsión según el preámbulo de la reivindicación 1.
En árboles rotativos, por ejemplo en cigüeñales de motores de combustión interna, se presentan frecuentemente, debido a fuerzas que atacan en el árbol, unas vibraciones de torsión que conducen a una fuerte solicitación del árbol y que, en caso de que coincidan con resonancias del árbol, pueden llevar hasta la rotura de éste. Para hacer frente a esta situación, es usual prever amortiguadores de vibraciones de torsión que amortigüen o atenúen las vibraciones de torsión por efecto de desplazamientos de masa. Se diferencian aquí dos grandes grupos de amortiguadores de vibraciones de torsión; por un lado, los llamados amortiguadores de vibraciones de torsión por resonancia que atenúan de manera sustancialmente completa, por deformación elástica del material, las vibraciones de torsión que se presenten a números de revoluciones determinados, y, por otro lado, amortiguadores de vibraciones de torsión que actúan en función del número de revoluciones y que frenan por rozamiento mecánico o fluídico y así amortiguan las vibraciones de torsión que se presenten.
Los amortiguadores de vibraciones de torsión por resonancia son conocidos en múltiples ejecuciones, y un representante típico de esta clase de construcción está descrito, por ejemplo, en el documento DE 588 245. Sobre el perímetro exterior de un cubo unido con un cigüeñal está dispuesto concéntricamente un anillo de caucho que lleva en su perímetro exterior un anillo exterior concéntrico que forma la masa volante de impulsión. La unión entre el cubo y el anillo de caucho, por un lado, y entre el anillo de caucho y el anillo exterior, por otro lado, se establece por medio de un acoplamiento de rozamiento, pero puede establecerse también por medio de otras técnicas de unión, tales como vulcanización o acoplamiento por adaptación de forma. Como ya se ha mencionado más arriba, en los amortiguadores de vibraciones de torsión de este tipo la energía cinética de determinadas vibraciones de torsión a la que está ajustado el amortiguador de vibraciones de torsión por resonancia es eliminada casi completamente por la deformación elástica del material, pero esto significa también que los amortiguadores de vibraciones de torsión por resonancia prácticamente no entran en acción a números de revoluciones distintos de aquéllos a los que están ajustados. Un problema adicional está representado por la evacuación del calor que se libera debido a la deformación elástica del material.
Los amortiguadores de vibraciones de torsión que trabajan independientemente del número de revoluciones según el principio de la amortiguación hidráulica poseen usualmente una parte primaria sólidamente unida con el árbol a amortiguar y una parte secundaria dispuesta concéntricamente a dicha parte primaria y que forma la masa volante de impulsión y puede moverse alrededor del eje de giro común hasta un ángulo de giro determinado. Entre la parte primaria y la parte secundaria están formadas, concéntricamente al eje de rotación, unas cámaras de desalojamiento que están unidas una con otra a través de sitios de estrangulación. Los movimientos relativos entre la parte primaria y la parte secundaria modifican el volumen de cada dos cámaras de alojamiento unidas a través de un sitio de articulación de tal manera que el volumen de una disminuye en la misma cuantía que aumenta el volumen de la otra. Las cámaras de desalojamiento están llenas de un líquido hidráulico, de modo que, al producirse un movimiento relativo entre la parte primaria y la parte secundaria, se produce, debido a la variación de volumen de las cámaras de desalojamiento que va ligada a esto, un paso de líquido hidráulico de una cámara de desalojamiento a la otra cámara de desalojamiento a través de los sitios de estrangulación. Debido al rozamiento fluídico en el sitio de estrangulación se sustrae energía cinética del sistema por transformación de ésta en calor y se amortigua así el sistema.
Un amortiguador de vibraciones de torsión o un acoplamiento elástico a torsión de la clase anteriormente descrita puede encontrarse, por ejemplo, en el documento DE 198 39 470 A1. Están previstos allí unos elementos de muelle insertos entre la parte primaria y la parte secundaria y destinados a la transmisión del par de giro. Las cámaras de desalojamiento llevan asociado aquí un dispositivo de alimentación de líquido con una bomba de transporte por medio de la cual se transporta líquido hidráulico hacia las cámaras de desalojamiento a través de canales de alimentación. El retorno del líquido hidráulico se efectúa a través de canales de retorno que van a una cámara de retorno. La finalidad del dispositivo de alimentación de líquido consiste aquí en purgar el aire de las cámaras de desalojamiento y asegurar el llenado completo de dichas cámaras de desalojamiento incluso ya antes del arranque sin oclusiones de aire, de modo que toda la potencia de amortiguación esté disponible en el momento del arranque.
En los amortiguadores de vibraciones de torsión que funcionan a base de rozamiento fluídico es desventajoso el hecho de que, en el caso de vibraciones de torsión especialmente acusadas con grandes ángulos de desplazamiento, como las que se presentan al pasar por números de revoluciones de resonancia del árbol, dichos amortiguadores pueden realizar tan sólo una amortiguación insatisfactoria de tales vibraciones.
Partiendo del estado de cosas anteriormente descrito, el cometido de la invención consiste en crear un amortiguador de vibraciones de torsión que, por un lado, actúe a todo lo largo del intervalo de número de revoluciones y, por otro lado, atenúe vibraciones de torsión con ángulos de desplazamiento especialmente grandes. En un desarrollo adicional del problema, el amortiguador de vibraciones de torsión deberá estar constituido de modo que se pueda evacuar sin problemas el calor que se libera por la amortiguación y sea posible, con una pequeña demanda de espacio una disposición en motores de combustión interna que funcionan en vehículos.
El problema se resuelve por medio de una disposición según las características de la reivindicación 1, y en las reivindicaciones subordinadas están caracterizadas ejecuciones ventajosas.
El amortiguador de vibraciones de torsión según la invención consiste en un atenuador de vibraciones de torsión por resonancia y en un amortiguador de vibraciones de torsión asentado en cierto modo sobre éste y que trabaja independientemente del número de revoluciones según el principio de la amortiguación hidráulica, y reúne las ventajas de ambos tipos de amortiguadores en una pieza constructiva. Además, un amortiguador de vibraciones de torsión según la invención no requiere más espacio que un amortiguador de vibraciones de torsión convencional que trabaje según uno de los principios anteriormente comentados. Además, es ventajoso el hecho de que, en caso de resonancia, los movimientos con ángulos de desplazamiento relativamente grandes que se presenten en la parte atenuadora de vibraciones de torsión por resonancia entre el cubo y la masa volante de impulsión son amortiguados adicionalmente por la parte del amortiguador que actúa por vía hidráulica.
Mediante una alimentación permanente de líquido hidráulico a presión a las cámaras de desalojamiento y una evacuación del líquido hidráulico sobrante de las cámaras de desalojamiento se hace posible, además, de manera ventajosa una evacuación eficiente de calor del amortiguador de vibraciones de torsión.
Se proporciona una optimización ventajosa de la disposición haciendo que la afluencia tenga lugar desde el cubo y la evacuación tenga lugar volviendo al cubo, y así todo el amortiguador de vibraciones de torsión, es decir, también la parte amortiguadora de vibraciones de torsión por resonancia, es recorrida por el líquido hidráulico y se aumenta con ello la evacuación de calor.
La entrada del líquido hidráulico en la zona de estrangulación entre dos cámaras de alojamiento y la evacuación del líquido hidráulico sobrante de la zona de estrangulación entre dos cámaras de alojamiento aprovecha de manera ventajosa las condiciones de presión favorables en estos sitios y, además, ofrece la ventaja de que son necesarias solamente una abertura de afluencia y una abertura de descarga para cada dos cámaras de desalojamiento.
Mediante la disposición de piezas intermedias en rebajos de la parte primaria se consigue una estructura sencilla y, por tanto, ventajosa de la disposición debido a que un rebajo y una pieza intermedia forman, sin coste adicional, dos cámaras de desalojamiento acopladas a través de rendijas de estrangulación. La ejecución ventajosa se complementa haciendo que las piezas intermedias estén fijadas por medio de la carcasa en su posición con relación a la parte primaria y una con relación a otra y, juntamente con la carcasa, formen la parte secundaria.
Se proporciona una afluencia especialmente uniforme y, por tanto, ventajosa del líquido hidráulico haciendo que ésta se efectúe en forma de estrella desde un espacio distribuidor dispuesto en el cubo hasta un espacio anular situado lo más lejos posible del cubo y conduciendo el flujo de retorno en forma de estrella desde las cámaras de desalojamiento hasta un canal de salida de forma anular dispuesto en el cubo. Resultan así las mismas condiciones de presión en puntos comparables del circuito hidráulico. Asimismo, el flujo en forma de estrella por toda la disposición origina una evacuación de calor uniforme y, por tanto, ventajosa desde todas las partes del amortiguador de vibraciones de torsión.
La formación de los primeros taladros desde el espacio anular hasta las cámaras de desalojamiento como boquillas escalonadas impide ampliamente de manera ventajosa, debido a las turbulencias que se presentan en la respectiva zona de desembocadura de la boquilla escalonada, un reflujo del líquido hidráulico hacia los canales de alimentación, con lo que se puede prescindir de válvulas de retención.
Como quiera que la relación de las superficies de sección transversal de un respectivo primer taladro a la superficie de sección transversal de una respectiva rendija de estrangulación exterior o la relación de las superficies de sección transversal de un respectivo segundo taladro a la superficie de sección transversal de una respectiva rendija de estrangulación interior está situada en el intervalo comprendido entre 1 : 8 y 1 : 12, se consigue de manera ventajosa que, al producirse movimientos relativos entre la parte primaria y la parte secundaria, el transporte del líquido hidráulico se efectúe en su mayor parte a través de las rendijas de estrangulación, es decir que se minimiza el reflujo de líquido hidráulico hacia los canales de alimentación o la expulsión hacia los canales de salida y se maximiza la amortiguación. Por otro lado, el dimensionamiento mencionado permite un caudal suficiente y, por tanto, ventajoso de líquido hidráulico con el fin de refrigerar el amortiguador de vibraciones de torsión.
Asimismo, es especialmente ventajoso el hecho de que en amortiguadores de vibraciones de torsión según la invención que se instalan en cigüeñales de motores de combustión interna se puede emplear como líquido hidráulico el aceite lubricante del circuito de aceite lubricante del motor de combustión interna. No es necesario entonces un circuito propio para el líquido hidráulico. La alimentación del líquido hidráulico a través de un taladro dispuesto en el árbol accionado a rotación minimiza el coste de una manera ventajosa y especialmente en motores de combustión interna la conexión al sistema de taladros de aceite existente de todos modos en el cigüeñal puede realizarse por medio de un sencillo taladro de conexión.
Es ventajosa también la evacuación del líquido hidráulico del amortiguador de vibraciones de torsión a través de un taladro del árbol accionado a rotación, por ejemplo del cigüeñal en un motor de combustión interna. El aceite lubricante que refluye puede ser introducido allí sin problemas, a través del cigüeñal, en el cárter de aceite que sirve como recipiente de reserva para el aceite lubricante.
Aparte de las ventajas anteriormente mencionadas, se obtienen otras ventajas y ejecuciones ventajosas de la invención en combinación con los ejemplos que se describen con más detalle seguidamente ayudándose de los dibujos. Muestran:
La figura 1, una sección a través de un amortiguador de vibraciones de torsión según la invención en dirección perpendicular a su eje de rotación,
La figura 2, una sección a través del amortiguador de vibraciones de torsión según la figura 1 a lo largo de la línea A-A y
La figura 3, una sección a través del amortiguador de vibraciones de torsión según la figura 1 a lo largo de la línea B-B.
Para explicar el amortiguador de vibraciones de torsión según la invención se parte seguidamente de un amortiguador de vibraciones de torsión por resonancia cuya masa volante de impulsión se ha modificado de modo que no sólo se atenúen vibraciones que se presenten dentro de un intervalo de número de revoluciones determinado, sino que se ajuste una amortiguación de vibraciones de torsión en todo el intervalo de número de revoluciones.
La figura 1 muestra en representación esquemática una sección a través de un amortiguador de vibraciones de torsión en dirección perpendicular a su eje de rotación. Partiendo de esta representación de la figura 1 se explica seguidamente, a título de ejemplo, una realización de la invención en combinación con las figuras 2 y 3, que muestran, respectivamente, una sección a través del amortiguador de vibraciones de torsión a lo largo de la línea A-A (figura 2) y una sección a través del amortiguador de vibraciones de torsión a lo largo de la línea B-B (figura 3). Puesto que la disposición comprende un gran número de piezas constructivas iguales, solamente una parte necesaria para la comprensión ha sido provista de símbolos de referencia.
Sobre un cubo 1, que esta fijado a un árbol 3 accionado a rotación (figura 3) a través de agujeros de atornillamiento 2 y por medio de tornillos correspondientes 2', se encuentra un anillo cauchoelástico 4 dispuesto concéntricamente sobre el cubo 1 y unido solidariamente en rotación con él. El anillo cauchoelástico 4 coopera con el cubo 1 y con una masa volante de impulsión dispuesta también concéntricamente y solidaria en rotación sobre el anillo cauchoelástico 4, de tal manera que se eliminen en amplio grado, por deformación elástica del anillo cauchoelástico 4, las vibraciones de rotación o de torsión que se presenten a un número de revoluciones determinado.
La masa volante de impulsión está constituida a su vez por una serie de piezas constructivas que forman un amortiguador de vibraciones de torsión según el principio de la amortiguación hidráulica. A este fin, está prevista una parte primaria 5 de forma de corona circular dispuesta concéntricamente y solidaria en rotación sobre el anillo cauchoelástico 4. En la parte primaria 5 se encuentran, orientadas concéntricamente al eje de rotación, unas escotaduras 6 que presentan sustancialmente la forma de segmentos de corona circular. En las escotaduras 6 están a su vez dispuestas unas piezas intermedias 7 que presentan también sustancialmente la forma de segmentos de corona circular, pero que son más pequeñas que las escotaduras 6. Las dimensiones de las piezas intermedias 7 se han elegido aquí de modo que éstas formen entre su perímetro exterior y el perímetro interior de las escotaduras 6 unos pares de cámaras de desalojamiento 8, 9 que estén unidas una con otra a través de, respectivamente, una rendija de estrangulación exterior 10 y una rendija de estrangulación interior 11.
Las piezas intermedias 7 están fijadas una a otra y a la parte primaria 5 a través de una primera tapa de carcasa 12 de forma de corona circular que, como puede apreciarse mejor en la figura 2, está montada con su diámetro interior, en forma giratoria y estanca a los líquidos, sobre un escalón periférico anular del cubo 1. La fijación se efectúa a través de pasadores de ajuste 13 que se inmovilizan en la tapa 12 de la carcasa y que encajan en escotaduras correspondientes 13' de las piezas intermedias 7. En la primera tapa 12 de la carcasa está previsto en la zona de su perímetro exterior un escalón periférico anular en el que va fijado un anillo exterior 14 en posición concéntrica a la parte primaria 5 y de manera hermética a los líquidos, de tal manera que quede un espacio anular 15 entre la parte primaria 5 y el anillo exterior 14.
Para unir el espacio anular 15 con un espacio distribuidor 16 dispuesto en el centro del cubo 1 están previstos unos taladros distribuidores 17 que discurren en forma de estrella y que atraviesan la parte primaria, el anillo cauchoelástico 4 y el cubo 1.
El amarre de las cámaras de desalojamiento 8, 9 al espacio anular 15 se efectúa a través de unos primeros taladros 18 que están configurados como boquillas escalonadas y que conducen desde el espacio anular 15 hasta los rebajos 6, partiendo cada vez del centro de la zona de las rendijas de estrangulación exteriores 10. Partiendo de los rebajos 6, están previstos unos segundos taladros 19 dispuestos en forma de estrella que, partiendo cada vez del centro de los rebajos 6 en la zona de la rendija de estrangulación interior, atraviesan la parte primaria 6, el anillo cauchoelástico 4 y partes del cubo 1 y desembocan en un canal de salida 20 que discurre en forma de anillo en el cubo 1.
El espacio distribuidor 16 dispuesto en el cubo 1 está unido, a través de un taladro de alimentación 21 previsto en el árbol giratorio 3, con una bomba de transporte para el líquido hidráulico (no representado), y un taladro de salida 22 dispuesto también en el árbol giratorio 3 une el canal de salida anular 20 con un recipiente de reserva para el líquido hidráulico (no representado) a través de una corta ranura radial 20' dispuesta en el cubo 1.
Las zonas del amortiguador de vibraciones de torsión que conducen el líquido hidráulico se cierran por medio de una segunda tapa de carcasa 23 configurada en forma de corona circular, cuyo diámetro exterior corresponde sustancialmente al de la primera tapa 12 de la carcasa y que presenta también un escalón periférico anular en la zona de su diámetro exterior, sobre el cual está montado el anillo exterior 14 en forma estanca al líquido. La segunda tapa 23 de la carcasa está montada con su diámetro interior, en forma giratoria y también estanca a los líquidos, sobre un segundo escalón periférico anular del cubo 1, de modo que resulta una carcasa hermética a los líquidos que abraza al anillo cauchoelástico 4 y a la parte primaria 5. Como ya se ha explicado, las piezas primarias 7 están fijadas a la primera tapa 12 de la carcasa por medio de pasadores de ajuste 13 y, por tanto, son en cierto modo parte de la carcasa; para asegurar una capacidad de giro de la carcasa y, por tanto, un movimiento relativo de las piezas intermedias 7 con respecto a la parte primaria 5, las piezas intermedias 7, visto en la dirección del eje de giro del amortiguador de vibraciones de torsión, son de construcción ligeramente más gruesa que la del anillo cauchoelástico 4 o la parte primaria 5, con lo que las piezas intermedias 7, actuando en cierto modo como distanciadores, fijan la distancia mínima entre las tapas primera y segunda de la carcasa. La fijación de la carcasa se efectúa por medio de tornillos 24 que, extendiéndose a través de taladros de paso correspondientes de la segunda tapa 23 de la carcasa y de las piezas intermedias 7, engranan con agujeros roscados de la primera tapa 12 de la carcasa y afianzan así las tapas de la carcasa una contra otra a través de las piezas intermedias 7 y el anillo exterior 14.
Para cerrar el espacio distribuidor 16 en su extremo alejado del árbol giratorio 3 se ha previsto una tapa 25 de forma circular que está fijada al cubo 1 por medio de tornillos 26 y cierra así el espacio distribuidor 16 en forma estanca a los líquidos.
Los cierres de sellado anteriormente comentados se pueden conseguir por medio de anillos tóricos introducidos en ranuras circulares, pero también se pueden utilizar otros métodos de sellado. Estas formas de sellado son conocidas para el experto y, por tanto, resulta superflua una descripción detallada.
Para explicar el funcionamiento de la disposición se supone que el árbol 3 accionado a rotación es el cigüeñal de un motor de combustión interna y que el amortiguador de vibraciones de torsión es hecho funcionar como en un motor de combustión interna.
Con la puesta en marcha del motor de combustión interna, éste establece de manera conocida la presión para el aceite lubricante por medio de una bomba de aceite dispuesta en el actuador secundario del motor de combustión interna, de modo que llega aceite lubricante a los alojamientos de cojinete a lubricar del cigüeñal a través del sistema de taladros de aceite lubricante existente en el cigüeñal. Como ya se ha explicado, este sistema de taladros de aceite lubricante lleva conectado un taladro de alimentación 21 a través del cual el aceite lubricante llega al espacio distribuidor 16 y desde éste, a través de los taladros distribuidores 17, al espacio anular 15. Debido al amarre central de los canales distribuidores se establece una presión de aceite uniforme en el espacio anular 15 y, por tanto, en todos los taladros 18 que desembocan desde éste en los rebajos 6.
A través de los primeros taladros 18, que están configurados como boquillas escalonadas, se impulsa el aceite lubricante hacia los rebajos 6. La acción de las boquillas escalonadas es aquí tal que en la zona de la desembocadura en los rebajos 6 se producen fuertes turbulencias que impiden en amplio grado un reflujo del aceite lubricante incluso en el caso de un aumento de presión de corta duración en estas zonas.
La distribución del aceite lubricante en los rebajos 6 se efectúa a través de las rendijas de estrangulación exteriores 10, a través de las cuales pasa el aceite lubricante a las cámaras de desalojamiento 8, 9. Como quiera que los primeros taladros 18 desembocan en los rebajos 6 por el centro de la zona de las rendijas de estrangulación 10, resulta una distribución ampliamente uniforme del aceite lubricante en las cámaras de desalojamiento 8, 9. Debido al transporte adicional continuo de aceite lubricante, la respectiva parte que sobrepasa la capacidad de las cámaras de desalojamiento 8, 9 es presionada hacia el canal de salida 20 - que discurre en forma de anillo en el cubo 1 - a través de los segundos taladros 19, que están dispuestos también centradamente en la zona de las rendijas de estrangulación interiores 11, y llega desde este canal al cárter de aceite del motor de combustión interna (no representado) a través de la ranura radial 20' y el taladro de salida 22 que discurre en el cigüeñal.
Por supuesto, a diferencia del ejemplo anteriormente descrito, el retorno del aceite lubricante al cárter de aceite puede efectuarse también a través de una rueda del cigüeñal dispuesta en unión operativa con la ranura radial 20' o a través de una pieza distanciadora colocada entre la ranura radial 20' y el cigüeñal.
El circuito de aceite lubricante previsto en el amortiguador de vibraciones de torsión se llena completamente de la manera antes descrita con el aceite lubricante que actúa como líquido hidráulico, de modo que entre la parte primaria 5 y la parte secundaria, constituida sustancialmente por las piezas intermedias 7, las tapas 12, 13 de la carcasa y el anillo exterior 14, se establece un acoplamiento hidráulico.
El amortiguador de vibraciones de torsión lleno así de aceite lubricante está sometido a un movimiento de giro irregular debido a fuerzas que atacan en el árbol 3, especialmente a través de los pistones del motor de combustión interna. El árbol 3 con las masas acopladas al mismo, tales como, por ejemplo, grupos secundarios, representa aquí un sistema vibrante de muchos miembros que es inducido a realizar vibraciones de torsión por las fuerzas que actúan de manera irregular. Las formas de vibración que entonces se presentan dependen de la forma de construcción del motor y de las influencias del sistema general, siendo aquí más o menos fuertemente acusadas las formas de vibración que se presenten. Un motor de seis cilindros en línea presenta, por ejemplo, vibraciones claramente marcadas de sexto orden a un número de revoluciones de 1900 rpm, pero, además, pueden presentarse vibraciones menos marcadas de orden diferente a todo lo largo del intervalo de número de revoluciones.
Para hacer frente a estas condiciones de vibración, la disposición según la invención, como ya se ha mencionado, presenta una parte atenuadora de vibraciones de torsión por resonancia que está constituida por el anillo cauchoelástico 4 unido solidariamente en rotación con el cubo y la masa volante de impulsión, componiéndose la masa volante de impulsión sustancialmente de la parte primaria 5, las piezas intermedias 7, las tapas 12, 13 de la carcasa y el anillo exterior 14. Sobre este atenuador de vibraciones de torsión por resonancia está asentado un amortiguador de vibraciones de torsión que actúa según el principio de la amortiguación hidráulica y que está constituido por la parte primaria 5 y la parte secundaria, comprendiendo la parte secundaria sustancialmente las piezas intermedias 7, las tapas 12, 23 de la carcasa y el anillo exterior 14. Esta disposición actúa ahora de modo que el amortiguador de vibraciones de torsión que trabaja según el principio de la amortiguación hidráulica es operativo a todos los números de revoluciones. Por tanto, si se presentan vibraciones de torsión, actúan entonces alternativamente fuerzas de aceleración sobre la parte secundaria en y contra la dirección de giro. La parte secundaria intenta seguir los movimientos iniciados por los procesos de aceleración y actúa entonces alternativamente aumentando la presión, a través de las piezas intermedias 7, sobre el aceite lubricante confinado dentro de las cámaras de desalojamiento 8, 9. Esta diferencia de presión alternativa tiende a ser compensada por las rendijas de estrangulación 10, 11 y desaloja entonces alternativamente a través de éstas aceite lubricante de una cámara de desalojamiento a la otra. Las rendijas de estrangulación 10, 11 están concebidas en cuanto a sus dimensiones y la constitución de su superficie de modo que una parte lo más grande posible de la energía introducida en el amortiguador de vibraciones de torsión por los procesos de aceleración sea convertida en calor por rozamiento fluídico en las rendijas de estrangulación 10, 11. Como quiera que la superficie de la sección transversal de una respectiva rendija de estrangulación exterior 10 es sensiblemente mayor que la superficie de la sección transversal del respectivo primer taladro correspondiente 18 y éste, además, está configurado como una boquilla escalonada, y la superficie de la sección transversal de una respectiva rendija de estrangulación interior 11 es sensiblemente mayor que la superficie de la sección transversal del respectivo segundo taladro correspondiente 19, así como en vista de que la mayor parte del transporte del aceite lubricante se efectúa entre las cámaras de desalojamiento 8, 9, únicamente una pequeña proporción del aceite lubricante es transportada a través de los taladros primero y segundo 18, 19 y de los rebajos 6. Los diámetros de los taladros primero y segundo 18, 19 están dimensionados, visto en términos absolutos, de modo que el caudal del aceite lubricante sea suficiente para evacuar el calor generado por el rozamiento del líquido en las rendijas de estrangulación 10, 11.
A diferencia del amortiguador de vibraciones de torsión anteriormente descrito que actúa por vía hidráulica, la eficacia del atenuador de vibraciones de torsión por resonancia está limitada a una forma de vibración determinada. La sintonización se efectúa aquí a la forma de vibración en la que se presenta el máximo ángulo de desplazamiento, es decir, la vibración de torsión con la máxima amplitud de vibración. Según el ejemplo anteriormente invocado, ésta sería una vibración de sexto orden a un número de revoluciones de 1900 rpm. La sintonización del atenuador de vibraciones de torsión por resonancia se efectúa aquí mediante la elección del material del que está hecho el anillo cauchoelástico 4 y mediante las dimensiones de esta pieza constructiva en combinación con la masa volante de impulsión, de tal manera que, al pasar por el intervalo de número de revoluciones correspondiente, se atenúen de manera sustancialmente completa las vibraciones de torsión que se presenten por efecto de la deformación elástica del anillo cauchoelástico 4.
Con la disposición anteriormente descrita es posible amortiguar un árbol accionado a rotación respecto de vibraciones de torsión producidas en todo el intervalo de número de revoluciones y atenuar de manera deliberada las vibraciones de torsión que se presenten en la zona del número de revoluciones de resonancia con un ángulo de desplazamiento grande. El calor generado por los procesos de amortiguación o atenuación puede ser evacuado de manera sencilla a través del líquido hidráulico, en el ejemplo a través del aceite lubricante del motor de combustión interna, el cual es refrigerado de todos modos nuevamente con ayuda de medidas de refrigeración correspondientes, por ejemplo a través de un refrigerador de aceite.
A diferencia del ejemplo anteriormente descrito, son imaginables numerosas variantes y ejecuciones que pueden derivarse del principio básico de solución a partir de conocimientos accesibles al experto. Por este motivo, en lo que sigue se entra sólo puntualmente en detalles sobre tales alternativas y ejecuciones.
En determinadas aplicaciones se puede prescindir de una circulación del líquido hidráulico. Esto es lo que ocurre cuando la cantidad de calor generada por el rozamiento del líquido puede evacuarse de otra manera, por ejemplo a través de aletas de refrigeración o medidas de refrigeración similares. Es esencial a este respecto que las zonas que conducen el líquido hidráulico estén herméticamente cerradas y no pueda producirse un calentamiento que varíe las propiedades o la conservabilidad del líquido hidráulico.
Respecto del amarre del anillo cauchoelástico 4 al cubo 1 o de la masa volante de impulsión al anillo cauchoelástico 4, se tiene que, aparte de uniones por adaptación de forma, tales como vulcanización, pegadura o endentado, son imaginables también uniones por acoplamiento de rozamiento. En el caso de uniones por acoplamiento de rozamiento hay que asegurar, cuando esté presente un circuito hidráulico, el flujo del líquido hidráulico a través del anillo cauchoelástico, por ejemplo a través de canales periféricos.
Para el posicionamiento centrado automático de las piezas intermedias 7 en los rebajos 6 pueden estar previstos unos elementos de muelle que se apoyen en la parte primaria 5 y en las piezas intermedias 7, de modo que ya al comienzo del movimiento de giro del árbol 3 entren en acción las cámaras de desalojamiento 8, 9 uniformemente llenas de líquido hidráulico.
El amarre de las cámaras de desalojamiento a los canales de alimentación o a los canales de salida para el líquido hidráulico puede efectuarse también por separado para cada cámara de desalojamiento, e igualmente las rendijas de estrangulación pueden estar sustituidas por otros dispositivos que estrangulen el desbordamiento de una cámara de desalojamiento a la otra. En los casos en los que los primeros taladros previstos 18, realizados en forma de boquillas escalonadas, no sean suficientes en su acción de inhibición de la corriente de retorno a las tuberías de alimentación, pueden estar previstas también unas válvulas de retención que impidan la corriente de retorno al aumentar la presión o, como alternativa, una válvula de retención central.

Claims (16)

1. Amortiguador de vibraciones de torsión para amortiguar vibraciones de torsión de un árbol (3) accionado a rotación con un cuerpo de inercia rotacionalmente simétrico que representa la masa volante de impulsión, estando unido el cuerpo de inercia por medio de un anillo cauchoelástico (4) con un cubo (1) que a su vez está unido solidariamente en rotación con el árbol (3) en posición coaxial al eje de rotación del mismo, caracterizado porque
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el cuerpo de inercia comprende una parte primaria (5) y una parte secundaria montada coaxialmente a ésta y giratoria en una medida igual a un ángulo de giro con respecto a la misma,
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entre la parte primaria (5) y la parte secundaria están formadas unas cámaras de desalojamiento (8, 9), cada una de ellas constituida conjuntamente por estas partes y de las cuales al menos dos están unidas cada vez una con otra a través de al menos un sitio de estrangulación (10, 11),
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los movimientos relativos entre la parte primaria (5) y la parte secundaria pueden variar el volumen de dos respectivas cámaras de desalojamiento (8, 9) unidas a través del al menos un sitio de estrangulación (10, 11) de tal manera que el volumen de una cámara de desalojamiento disminuye en la misma cuantía en la que aumenta el volumen de la otra,
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las cámaras de desalojamiento (8, 9) están llenas de un líquido hidráulico, de tal manera que resulta un acoplamiento de líquido entre la parte primaria (5) y la parte secundaria, y
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al producirse un movimiento relativo entre la parte primaria (5) y la parte secundaria por efecto de la variación de volumen ligada a éste en las cámaras de desalojamiento (8, 9), pasa líquido hidráulico de una cámara de desalojamiento (8, 9) a la otra cámara de desalojamiento (8, 9) a través del al menos un sitio de estrangulación (10, 11).
2. Amortiguador de vibraciones de torsión según la reivindicación 1, caracterizado porque las cámaras de desalojamiento (8, 9) disponen de alimentaciones (15, 16, 17, 18) para el líquido hidráulico y de salidas (19, 20) para el líquido hidráulico, alimentándose continuamente líquido hidráulico a presión desde un recipiente de reserva a través de las alimentaciones (15, 16, 17, 18) y retornando líquido hidráulico sobrante de las cámaras de desalojamiento (8, 9) al recipiente de reserva a través de las salidas (19, 20), y estando construidas las alimentaciones (15, 16, 17, 18) a las cámaras de desalojamiento (8, 9) y las salidas (19, 20) de las cámaras de desalojamiento (8, 9) de modo que, al producirse movimientos relativos entre la parte primaria (5) y la parte secundaria, tenga lugar un traspaso de líquido hidráulico en su mayor parte solamente entre las cámaras de desalojamiento (8, 9) unidas a través del al menos un sitio de estrangulación (10, 11).
3. Amortiguador de vibraciones de torsión según la reivindicación 2, caracterizado porque la alimentación del líquido hidráulico se efectúa desde el cubo (1) hasta las cámaras de desalojamiento (8, 9) a través del anillo cauchoelástico (4) y la parte primaria (5).
4. Amortiguador de vibraciones de torsión según la reivindicación 2, caracterizado porque el retorno del líquido hidráulico se efectúa desde la cámara de desalojamiento (8, 9) hasta el cubo (1) a través de la parte primaria (5) y el anillo cauchoelástico (4).
5. Amortiguador de vibraciones de torsión según la reivindicación 2, caracterizado porque la alimentación del líquido hidráulico se efectúa desde el cubo (1) hasta los sitios de estrangulación (10) entre las cámaras de desalojamiento (8, 9) a través del anillo cauchoelástico (4) y la parte primaria (5).
6. Amortiguador de vibraciones de torsión según la reivindicación 2, caracterizado porque el retorno del líquido hidráulico se efectúa desde los sitios de estrangulación (11) entre las cámaras de desalojamiento (8, 9) hasta el cubo (1) a través de la parte primaria (5) y el anillo cauchoelástico (4).
7. Amortiguador de vibraciones de torsión según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo de inercia comprende lo siguiente:
-
un anillo rígido dispuesto concéntricamente sobre el anillo cauchoelástico (4) y que forma la parte primaria (5) y lleva rebajos (6) dispuestos concéntricamente al eje de rotación del amortiguador de vibraciones de torsión, configurado sustancialmente en forma de segmentos de corona circular y distanciados uniformemente uno de otro,
-
unas piezas intermedias (7) dispuestas en los rebajos (6) de la parte primaria (5) y configuradas también sustancialmente en forma de segmentos de corona circular, siendo las piezas intermedias (7) más pequeñas que los rebajos (6), de tal manera que entre el perímetro interior de un rebajo (6) y el perímetro exterior de una pieza intermedia (7) dispuesta en el mismo se forman en ambos lados de la pieza intermedia (7), visto en el sentido de giro de la disposición, sendas cámaras de desalojamiento (8, 9) y, visto en dirección radial, se proporcionan en el lado interior y en el lado exterior de la pieza intermedia (7) unas rendijas de estrangulación interior y exterior (10, 11) que unen las cámaras de desalojamiento (8, 9),
-
una primera tapa de carcasa (12) configurada en forma de corona circular, en cuyo lado interior están inmovilizadas las piezas intermedias (7) con arreglo a su orientación dentro de los rebajos (6) de la parte primaria (5),
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una segunda tapa de carcasa (23) configurada en forma de corona circular con un diámetro exterior que corresponde sustancialmente al diámetro exterior de la primera tapa de carcasa (12), estando dispuesto en los diámetros exteriores de las tapas de carcasa (12, 23) un anillo exterior (14) de tal manera que éste forme juntamente con las tapas de carcasa primera y segunda (12, 23) una carcasa de forma de U en sección transversal que abrace a la parte primaria (5) y al anillo cauchoelástico (4) y que esté montada sobre el cubo (1) en forma giratoria y estanca a los líquidos, y
-
un líquido hidráulico introducido en las cámaras de desalojamiento (8, 9), que llena éstas completamente.
8. Amortiguador de vibraciones de torsión según la reivindicación 7, caracterizado porque la primera tapa (12) de la carcasa está atornillada con la segunda tapa (23) de la carcasa a través de las piezas intermedias (7), y el anillo exterior (14), centrado por medio de escalones anulares de las tapas (12, 23) de la carcasa, está sujeto bajo acción de apriete y de manera estanca a los líquidos entre las tapas (12, 23) de la carcasa.
9. Amortiguador de vibraciones de torsión según la reivindicación 7, caracterizado porque
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la carcasa de forma de U en sección transversal forma un espacio anular (15) entre el lado interior del anillo exterior (14) y el diámetro exterior de la parte primaria (5),
-
el espacio anular (15) está unido, a través de unos taladros distribuidores (17) que discurren en forma de estrella con respecto al eje de rotación y que atraviesan la parte primaria (5) y el anillo cauchoelástico (4), con un espacio distribuidor (16) para el líquido hidráulico que está situado en el centro del cubo (1) y que es alimentado con líquido hidráulico por una bomba,
-
unos primeros taladros (18) conducen desde el espacio anular (15) hasta los rebajos (6) de la parte primaria (5) de tal manera que estos taladros desembocan en los rebajos (6) por la zona de la rendija de estrangulación exterior (10), y
-
unos segundos taladros (19), que atraviesan en forma de estrella la parte primaria (5), el anillo cauchoelástico (4) y partes del cubo (1), conducen desde los rebajos (6) en la zona de la rendija de estrangulación interior (11) hasta un canal de salida (20) que discurre en forma de anillo en el cubo (1) y que está unido con un recipiente de reserva para el líquido hidráulico.
10. Amortiguador de vibraciones de torsión según la reivindicación 9, caracterizado porque los primeros taladros (18) están configurados de manera que forman respectivas boquillas escalonadas que actúan en dirección a los rebajos (6).
11. Amortiguador de vibraciones de torsión según la reivindicación 9, caracterizado porque los segundos taladros (19) previstos en la zona de la rendija de estrangulación interior (11) presentan un ensanchamiento de forma de embudo.
12. Amortiguador de vibraciones de torsión según la reivindicación 9, caracterizado porque la relación de las superficies de la sección transversal de un respectivo primer taladro (18) a la superficie de la sección transversal de una respectiva rendija de estrangulación exterior (10) está situada en el intervalo comprendido entre 1:8 y 1:12.
13. Amortiguador de vibraciones de torsión según la reivindicación 9, caracterizado porque la relación de las superficies de la sección transversal de un respectivo segundo taladro (19) a la superficie de la sección transversal de una respectiva rendija de estrangulación interior (11) está situada en un intervalo comprendido entre 1:8 y 1:12.
14. Amortiguador de vibraciones de torsión según una de las reivindicaciones 2 a 6 ó 9 a 13, caracterizado porque el líquido hidráulico es aceite lubricante que proviene del circuito de aceite lubricante de un motor de combustión interna.
15. Amortiguador de vibraciones de torsión según una de las reivindicaciones 2 a 6 ó 9 a 14, caracterizado porque la alimentación del líquido hidráulico se efectúa a través de al menos un taladro del árbol (3) accionado a rotación hasta el cubo (1) - unido con éste - del amortiguador de vibraciones de torsión.
16. Amortiguador de vibraciones de torsión según una de las reivindicaciones 2 a 6 ó 9 a 14, caracterizado porque la evacuación del líquido hidráulico se efectúa a través de al menos un taladro del árbol (3) accionado a rotación desde el cubo (1) - unido con éste - del amortiguador de vibraciones de torsión.
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