ES2322982A1 - Amortiguador de torsion en material termoplastico. - Google Patents
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Abstract
Amortiguador de torsión moldeado en material termoplástico para equipos arrastrados por correa, destinado preferentemente al acoplamiento de equipos de climatización para vehículos automóviles, que se puede construir a base de partir de geometrías macizas, a las que se les practican rebajes pasantes de dirección axial o rebajes circulares coaxiales, resultando así unas geometrías no macizas a base de delgados radios de diferentes hechuras o a finas membranas de distintas secciones meridianas, respectivamente, dando lugar, en ambos casos, a que los amortiguadores así configurados, y que unen los dos rotores (interior y exterior -polea-), se puedan moldear en materiales termoplásticos -con las ventajas mecánicas y térmicas propias del uso de estos materiales-, y tengan las adecuadas características de flexibilidad que son necesarias para su trabajo de atenuación de las vibraciones y de los cambios bruscos de par a los que pueda resultar sometido el acoplamiento giratorio del correspondiente equipo arrastrado.
Description
Amortiguador de torsión en material
termoplástico.
La presente invención, que se pretende proteger
bajo la modalidad registral de patente de invención, se refiere a
un amortiguador de torsión, fabricado en material termoplástico,
para su uso en equipos arrastrados por correa, preferentemente
destinados a vehículos automóviles.
En principio, se ha previsto su empleo en los
acoplamientos entre el eje y la polea de los compresores de los
equipos de climatización de los vehículos automóviles. Y ello, al
objeto de que el amortiguador que se describe y reivindica, además
de transmitir el par correspondiente, atenúe las variaciones bruscas
de velocidad angular y las vibraciones torsionales debidas a
cambios rápidos del par resistente o del par motor del compresor o
del propulsor, respectivamente, del correspondiente vehiculo
automóvil.
Hasta ahora, los amortiguadores de esta índole
se han venido fabricando con cauchos naturales o sintéticos. La
realización que se propone en esta memoria permite el uso de
materiales termoplásticos para la construcción de estos
componentes.
El uso de materiales termoplásticos, en vez de
cauchos naturales o sintéticos, permite lograr, entre otras, las
siguientes ventajas relativas:
- Mayor resistencia térmica y química, lo que es
esencial para garantizar la vida útil de los amortiguadores
instalados en el vano motor de los vehículos automóviles.
- Reducción de peso, y empleo de menos material,
al permitir diseños no macizos.
- Menor coste, dado que se prescinde de procesos
tales como el de la vulcanización de los cauchos, imprescindibles
para lograr las adecuadas características elásticas de los
mismos.
- Mayor estabilidad dimensional.
- Total reciclabilidad.
- Mayor integración de funciones, dado que el
moldeo de termoplásticos permite incorporar otros elementos en la
pieza moldeada, como, por ejemplo, aletas ventiladoras o retenes
axiales.
Los amortiguadores de torsión que se
comercializan en el mercado utilizan cauchos como material elástico
básico. Para ellos, existen dos diseños clásicos:
- De geometría maciza o semimaciza, a base de
una o varias piezas de caucho, normalmente cilíndrica o anular, que
realiza su función amortiguadora trabajando y deformándose por
cizalladura.
- De geometría maciza o semimaciza, a base de
una o varias piezas de caucho, montadas en la polea de arrastre, de
tal suerte que su función amortiguadora se logra trabajando y
deformándose por compresión.
En la solicitud internacional de patente
W02006013189, conjunta de Robert Bosch GMBH [DE]; Valeo Compressor
Europ G [DE]; se propone como básica una realización dentada para
efectuar la fijación y la transmisión de par entre la polea y el
amortiguador. Esta solicitud se refiere a un amortiguador en
elastómero, en forma de anillo, funcionamiento a cizalladura -no
novedoso- y con una unión dentada -novedosa- entre el amortiguador
y el rotor exterior (polea). Unión que se prevé a base de un
dentado simple y no doble.
La solicitud internacional de patente
PCT/DE2003/003234, de Robert Bosch GMBH, propone la realización de
un engranaje para un motorreductor en el que se logra cierta
amortiguación mediante una geometría que prevé la deformación de su
material termoplástico. Este diseño está ideado para bajas
velocidades de giro y amortiguación en caso de bloqueo del
motor.
En las solicitudes nacionales de las patente
DE1986000150, de Winkelmann&Panhoff GMBH, y US2002052242, de
Denso Corp., están descritas varias realizaciones en las que la
amortiguación torsional se produce mediante la compresión de
elementos de materiales elastómeros. Algunas geometrías son no
macizas y su objetivo es la consecución de un muelle progresivo, en
el que la elasticidad es alta a pares bajos y viceversa. Esta
característica no coincide con la de la invención que se propone,
en la cual la geometría no maciza tiene la finalidad de aumentar,
de manera general, la elasticidad del respectivo amortiguador, y así
poder utilizar en su construcción materiales de una rigidez
relativamente alta.
En la patente DE69910144, de Maschinenfabrik
Stromag GMBH, está descrito un acoplamiento elástico, con limitador
de par. Las reivindicaciones de esta patente se refieren sólo a
novedades en el funcionamiento del limitador de par. Aunque existe
una similitud geométrica con una variante de la presente invención,
las funciones de una y otra realización son distintas. En dicha
patente, con el diseño del elemento elástico, se consigue una
elasticidad radial que permite la actuación del limitador de par,
mientras que en la presente invención la forma del elemento
elástico sirve para aumentar la elasticidad torsional.
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La substitución en los amortiguadores
torsionales de un material blando, como es el de los cauchos
naturales o sintéticos, con su geometría maciza, por un material
más rígido, como es el de los termoplásticos, permite una geometría
no maciza que ofrece la misma elasticidad torsional.
Partiendo de geometrías macizas en forma de
cilindro o anillo, una geometría no maciza se puede realizar
eliminando material según ranuras radiales, siendo la más simple
aquella que presenta nervios radiales (Ver figura 1).
La elasticidad torsional se consigue por medio
de una combinación de flexión y tracción de tales nervios. Este
diseño, no obstante, presenta la desventaja de ofrecer una rigidez
alta frente a una resistencia mecánica baja, que deviene de la
existencia de zonas en las correspondientes piezas de elevada
concentración de tensiones. Ambos defectos se pueden mejorar
disminuyendo el espesor y aumentando el número de los nervios,
respetando en todo caso los simples límites impuestos por las
exigencias del oportuno proceso de moldeo de dicha piezas.
Si el giro de la aplicación es siempre del mismo
sentido, y el movimiento torsional del amortiguador es mayormente
positivo, el diseño se puede optimizar inclinando adecuadamente los
nervios, con respecto a las respectivas direcciones radiales, para
de esta manera mejorar la resistencia mecánica, haciendo trabajar
mucho a tracción y poco a flexión los mencionados nervios, y así
disminuir las concentraciones de tensiones, lo que implica un mejor
aprovechamiento mecánico del material empleado en la fabricación
del amortiguador (Ver figura 2).
Para evitar una rotura del amortiguador, en un
caso accidental de gran sobrecarga torsional, como puede ser por
ejemplo por un bloqueo del aparato actuado, se ha pensado en un
elemento que, llegado a un par preestablecido, que quede claramente
por encima del de uso normal y donde ya no interese el efecto del
amortiguador sino el de su no rotura, rigidice la geometría y, de
este modo, aumente considerablemente la resistencia torsional,
aunque se suprima parcial o totalmente su función amortiguadora, lo
que resulta inevitable para preservar la integridad del
amortiguador ante este tipo de situaciones extremas.
Se han previsto varios diseños, que se mostrarán
en las correspondientes figuras, para conseguir este aumento de la
resistencia torsional (Ver figuras 3/4. 5/6 y 7/8). La ventaja de
todos ellos (Figuras 1 a 8) radica en los finos espesores, de los
respectivos radios, combinada con un amplio vaciado entre ellos, lo
que permite buenas disipaciones de calor y, por tanto, mejores
comportamientos térmicos frente al alcance de determinadas altas
temperaturas desfavorables para el mantenimiento de las
características mecánicas del material del respectivo
amortiguador.
Además, como todos ellos (Figuras 1 a 8) dejan
pasar aire a su través y en sentido axial, cabe la posibilidad de
refrigerar los correspondientes equipos acoplados al amortiguador,
posibilidad que puede ser notoriamente incrementada a base de unir
aletas a los nervios del amortiguador para activar la oportuna
ventilación y refrigeración del mismo y, por ende, la del equipo a
él acoplado. Cosa que con un material termoplástico es más fácil de
realizar y de moldear.
Otra manera muy destacada que también se ha
previsto para realizar un diseño no macizo consiste en eliminar
material, a partir de un diseño macizo, según ranuras circulares
coaxiales con el eje de la pieza (Ver figuras 9/10).
En los diseños de este tipo, la elasticidad
torsional se consigue en gran medida gracias al trabajo a
cizalladura del material restante, el cual puede presentar secciones
meridianas en forma total o parcial de S, de doble S o de múltiple
S, según el material empleado y la elasticidad torsional que se
pretenda conseguir por medio del diseño elegido a tal fin. En todos
ellos, la distribución de tensiones es casi uniforme, lo que
implica elevadas resistencias mecánicas con el empleo de bajas
cantidades de material. Los espesores en cada zona se pueden
adaptar para conseguir una óptima distribución uniforme de
tensiones
Una buena refrigeración del amortiguador es
posible gracias a la gran superficie que presenta este último
merced a su especial geometría.
En las hojas de dibujos que se acompañan, para
mejor comprensión de lo descrito y reivindicado en esta memoria, se
puede contemplar, con carácter ilustrativo y no limitativo, lo que
sigue:
Figura 1.- Corresponde a una vista parcial de un
amortiguador de torsión, de geometría no maciza, del diseño más
simple posible, situado entre los dos rotores (interior y
exterior), con nervios según direcciones radiales.
Figura 2.- Corresponde a una vista parcial en
planta de un amortiguador de torsión, de geometría no maciza,
situado entre los dos rotores (interior y exterior), con nervios
inclinados en relación con las respectivas direcciones radiales,
apto para giros en un solo sentido, y par de torsión mayormente
positivo.
Figuras 3 y 4.- Corresponden a unas vistas
parciales en planta de un amortiguador de torsión, de geometría no
maciza, situado entre los dos rotores (interior y exterior), con
nervios en M alternados con nervios en W, aptos para giros en ambos
sentidos, y pares de torsión alternos (positivo/negativo), pudiendo
ser observada en la última de las dos figuras la deformación de los
nervios cuando la geometría se rigidiza y aumenta su resistencia
torsional al llegar un elevado par de torsión.
Figuras 5 y 6.- Corresponden a unas vistas
parciales en planta de un amortiguador de torsión, de geometría no
maciza, situado entre los dos rotores (interior y exterior), con
nervios en N, aptos para giros en un solo sentido, y par de torsión
mayormente positivo, pudiendo ser observada en la última de las dos
figuras la deformación de los nervios cuando la geometría se
rigidiza y aumenta su resistencia torsional cuando llega un elevado
par de torsión.
Figuras 7 y 8.- Corresponden a unas vistas
parciales en planta de un amortiguador de torsión, de geometría no
maciza, situado entre los dos rotores (interior y exterior), con
nervios en S, aptos para giros en un solo sentido, y par de torsión
mayormente positivo, pudiendo ser observada en la última de las dos
figuras la deformación de los nervios cuando la geometría se
rigidiza y aumenta su resistencia torsional cuando llega un
excepcional y muy elevado par de torsión.
Figuras 9 y 10.- Corresponden a unas vistas
parciales en perspectiva de un amortiguador de torsión, de
geometría no maciza, de diseño no radial, situado entre los dos
rotores (interior y exterior), con una membrana obtenida a base de
eliminar material, a partir de un diseño macizo, según ranuras
circulares coaxiales con el eje del amortiguador.
Figuras 11 y 12.- Corresponden a unas vistas
parciales en perspectiva de un amortiguador de torsión, de
geometría no maciza, de diseño no radial, a base de dos rotores
(interior y exterior) unidos por una membrana obtenida a base de
eliminar material, a partir de un diseño macizo, según ranuras
circulares coaxiales con el eje del amortiguador, presentando
dentados tanto en su membrana como en ambos rotores.
Para ellas, las referencias de los diferentes
elementos, indicadas en las figuras mencionadas que se incluyen en
la presente memoria, son éstas:
- 1.-
- Rotor exterior (polea).
- 2.-
- Rotor interior.
- 3.-
- Elemento amortiguador no macizo.
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En las figuras 11 y 12 se representan dos
variantes de una realización preferente de la presente invención,
en las que se pueden contemplar los dentados que aseguran la unión
y la transmisión de par entre los rotores (1 y 2) a través del
elemento amortiguador (3), de material termoplástico en ambas
variantes.
Si bien se ha representado el elemento
amortiguador con un diseño de sección meridiana en U, que es la
forma más simple, también se prevén alternativas para dicho diseño,
con secciones meridianas en S, doble U, doble S, etc.
El doble dentado que se observa en dichas
figuras asegura el "agarre" y la ausencia de holguras entre
piezas, y evita el deslizamiento relativo entre ellas. En el rango
de temperaturas de servicio, la dilatación de los rotores y del
elemento amortiguador puede ser diferente, ya que pueden ser de
materiales distintos. Aun así. el diseño de doble dentado evita que
se creen holguras que puedan afectar al "agarre" y a la
transmisión entre los elementos, dado que siempre existe una
sujeción por los dos lados.
En la variante de la figura 11, el rotor
interior (2) es de material preferentemente metálico, lo que
permite el moldeo sobre él del elemento amortiguador, mientras que
en la variante de la figura 12 el rotor interior (2) es de material
preferentemente termoplástico o termoestable. En ambas variantes,
los rotores exteriores (1), que habitualmente actúan como poleas,
son preferentemente de material termoplástico o termoestable.
También es posible un diseño que lleve el doble
dentado sólo en la unión entre el elemento amortiguador y el rotor
exterior, mientras que la unión entre el elemento amortiguador y el
rotor interior puede ser de otra naturaleza, y viceversa.
No se considera necesario hacer más extensa esta
descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el
alcance de la presente invención, así como los efectos nuevos y los
beneficios ciertos que de ella se puedan derivar.
Los términos en los que se ha redactado esta
memoria deberán ser tomados siempre en el sentido más amplio y
menos limitativo que resulte compatible con la esencialidad de la
invención que en ella se describe y reivindica.
Claims (4)
1. Amortiguador de torsión moldeado en material
termoplástico para equipos arrastrados por correa, destinado a la
transmisión de pares y a la absorción y al aislamiento de
vibraciones y cambios bruscos de estos pares, caracterizado
por la geometría no maciza de carácter elástico, geometría que
deriva de otra maciza, de forma anular o cilíndrica a la que se
practican determinados rebajes cuyo resultado es el aumento de la
flexibilidad torsional, permitiendo así el empleo de materiales
relativamente rígidos situado entre los dos rotores (interior y
exterior -polea-) unidos por dicho amortiguador.
2. Amortiguador de torsión moldeado en material
termoplástico para equipos arrastrados por correa, según la
reivindicación 1, caracterizado por una geometría no maciza
de carácter elástico, en la que tal geometría deriva de otra maciza
de forma anular o cilíndrica a la que se le practican rebajes
pasantes de direcciones axiales para lograr que dicho elemento,
moldeado en material termoplástico, presente adecuadas
características de flexibilidad para que cumpla su función
amortiguadora, rebajes que dan lugar a delgados nervios de
distintas configuraciones radiales en múltiples nervios en forma de
"M", alternando con múltiples nervios en forma de "W",
apta para giros en ambos sentidos y pares de torsión alternos
(positivo/negativo); en múltiples nervios en forma de "N",
apta para giros en un solo sentido y pares de torsión mayormente
positivos; en múltiples nervios en forma de "S", estando estos
nervios inclinados un cierto ángulo con respecto a la dirección
radial, apta para giros en un solo sentido y pares de torsión
mayormente positivos, con la particularidad todas ellas de estar
provistas de un tope geométrico que, llegando a pares
excepcionalmente altos -más altos que los propios del uso normal
previsto-, aumenta la resistencia y la rigidez torsional del
elemento amortiguador.
3. Amortiguador de torsión moldeado en material
termoplástico para equipos arrastrados por correa, según la
reivindicación 1, caracterizado por una geometría no maciza
de carácter elástico, en la que dicha geometría deriva de otra
maciza de forma anular o cilíndrica a la que se le practican
rebajes circulares coaxiales para lograr que dicho elemento,
moldeado en material termoplástico, presente adecuadas
características de flexibilidad para que cumpla su función
amortiguadora, rebajes que dan lugar a finas membranas de distintas
configuraciones y secciones meridianas (en U, en S, en doble U, en
doble S, etc.).
4. Amortiguador de torsión moldeado en material
termoplástico para equipos arrastrados por correa, según las
reivindicaciones 1 y 3, caracterizado por su unión con los
rotores a base de un doble dentado entre el amortiguador y el rotor
interior, y/u otro doble dentado entre el amortiguador y el rotor
exterior (polea), dobles dentados que están destinados a asegurar
la ausencia de holguras y a evitar deslizamientos relativos entre
las piezas que componen el correspondiente dispositivo amortiguador
de torsión.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200701975A ES2322982B1 (es) | 2007-07-13 | 2007-07-13 | Amortiguador de torsion en material termoplastico. |
Applications Claiming Priority (1)
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| ES200701975A ES2322982B1 (es) | 2007-07-13 | 2007-07-13 | Amortiguador de torsion en material termoplastico. |
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|---|---|
| ES2322982A1 true ES2322982A1 (es) | 2009-07-02 |
| ES2322982B1 ES2322982B1 (es) | 2010-03-10 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200701975A Expired - Fee Related ES2322982B1 (es) | 2007-07-13 | 2007-07-13 | Amortiguador de torsion en material termoplastico. |
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