ES2346592T3 - Amortiguador rotativo. - Google Patents
Amortiguador rotativo.Info
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Abstract
Amortiguador rotativo con un estator (1, 2) y con un rotor apoyado giratorio en el estator, con un primer elemento (31) de fricción, estando lleno el volumen entre estator (1A, 2A) y rotor con un líquido viscoso, caracterizado porque el rotor contiene un segundo elemento (32) de fricción que está apoyado coaxial al primer elemento (31) de fricción, acoplado rotativamente con este, y siendo desplazable axialmente con relación a este.
Description
Amortiguador rotativo.
La invención se refiere a un amortiguador
rotativo con un estator y con un rotor apoyado giratorio en el
estator, con un primer elemento de fricción, estando lleno el
volumen entre estator y rotor con un líquido viscoso.
En cada caso según la estructura geométrica del
rotor y de la viscosidad del líquido, al aplicar al rotor un par
exterior de fuerzas, actúa un par antagonista que retarda la
rotación del rotor, y acompasa y reduce el movimiento exterior
acoplado a él.
Para tales amortiguadores rotativos hay muchos
campos de aplicación en todo el ámbito técnico, sobre todo allí
donde, por ejemplo, por motivos de seguridad o de comodidad se
debería de allanar y reducir un movimiento que, si no, se
desarrollaría abruptamente.
La multitud de los campos de aplicación para
tales amortiguadores rotativos exige como es natural un diseño
diferente de la acción amortiguadora, en cada caso según el fin
deseado de aplicación; esto condiciona por lo regular la adaptación
de los componentes constructivos individuales, en especial, del
rotor y de su acción combinada con el líquido viscoso.
Se conoce un amortiguador rotativo genérico por
el documento DE 42 07 757; el rotor está equipado como componente
constructivo giratorio con dos aletas cuya rotación en el líquido
viscoso, provoca la amortiguación deseada del par de fuerzas
aportado desde el exterior mediante un engranaje.
El documento DE 10 2004 032 172 A1 muestra un
amortiguador rotativo en el que se consigue una variación del
comportamiento de amortiguación, mediante una modificación del
volumen del área de trabajo, mediante una pared limitadora móvil.
Este amortiguador rotativo presenta un volumen constructivo
relativamente grande, y por ello queda excluido para muchos campos
de utilización. Además, exige componentes constructivos metálicos lo
cual es un inconveniente para una fabricación sencilla y barata, que
es esencial en especial en estos ámbitos.
El documento DE 38 44 544 A1 muestra un
amortiguador de choques con paletas giratorias, en el que se puede
ajustar la acción amortiguadora mediante el dimensionado de una
rendija a través de la cual se mueve el líquido viscoso de una
primera cámara a una segunda cámara, el amortiguamiento de un
choque, es decir, de un movimiento impulsivo limitado en el tiempo,
se puede ajustar de este modo en cierta medida, teniendo que
limitarse el ángulo de giro a valores inferiores a 360 grados. Por
consiguiente este dispositivo no se puede utilizar para desarrollos
de movimientos a amortiguar continuamente.
El documento DE 516 627 muestra un elemento
amortiguador que se basa en otro principio de amortiguación, a
saber, por desplazamiento de dos pistones móviles axialmente sobre
un árbol común, y que giran uno respecto a otro sobre el árbol,
pudiendo ser el "medio resistente" o bien resortes o bien
también un líquido viscoso. Este dispositivo sirve de preferencia
como amortiguador de oscilaciones en automóviles, y asimismo no es
apropiado para desarrollos de movimientos a amortiguar
continuamente.
El documento WO 95/10728 muestra un elemento de
fricción cuyo rotor se puede ajustar axialmente con relación al
estator, mediante un tornillo de reglaje, la acción amortiguadora se
genera aquí también mediante la rotación del estator con relación
al rotor. Este elemento amortiguador está previsto de preferencia
para el empleo en el campo de la TV o del vídeo, para la protección
contra movimientos o distorsiones de imagen (corresponde al
documento
DE 4 497 719 C2).
DE 4 497 719 C2).
El documento JP 09060678 A muestra un elemento
amortiguador de amplio empleo, en el que mediante un árbol de
ajuste, se pueden desplazar uno con relación a otro, estator y rotor
en un medio, y así se debe de ajustar la acción amortiguadora.
El documento DE 100 34 393 C2 utiliza un
principio similar al del documento DE 516 627 arriba citado, a
saber, la producción de una acción de rozamiento y, por tanto, de
amortiguación, mediante desplazamiento de un pistón, este
dispositivo está concebido como arrollador de cinturón de
seguridad.
El documento FR 714 009 muestra un dispositivo
amortiguador de construcción compleja, que se basa asimismo en el
desplazamiento axial de un componente constructivo parecido a un
pistón, que se puede emplear de forma variada, y sirve como
amortiguador de choques para automóviles.
Con este dispositivo sólo se puede cubrir un
ángulo de giro limitado como en el documento DE 516627 arriba
citado; una bola sirve como válvula amortiguadora para la producción
de un amortiguamiento solamente en una dirección.
El documento EP 1 245 465 A1 muestra asimismo un
arrollador de cinturón que se basa en el mismo principio que en el
documento DE 100 34 393 C2 arriba citado.
Finalmente el documento JP 05288234 A muestra
asimismo una vez más una solución en la que se provoca un
amortiguamiento mediante la iniciación de un movimiento alternativo
de un pistón que gira en una rosca interior de una carcasa, al
aplicar una fuerza exterior.
La misión de la invención consiste en
perfeccionar un amortiguador rotativo según el tipo del primer
documento DE 42 07 757 citado, de tal manea que con medios
sencillos se pueda llevar a cabo un ajuste continuo del par de
amortiguación sobre una zona amplia, para poder cumplir con tan sólo
un modelo constructivo, las exigencias en la amortiguación rotativa
en diversos campos de aplicación.
Esta misión se resuelve según la invención,
haciendo que el rotor contenga un segundo elemento de fricción que
esté apoyado coaxial al primer elemento de fricción, acoplado
rotativamente con este, y siendo desplazable axialmente con relación
a este.
La idea básica de la invención consiste pues en
construir de dos piezas un elemento de fricción como el que se
conoce en el estado actual de la técnica, y mediante la posibilidad
de desplazamiento axial de los dos elementos de fricción, modificar
la superficie total activa en el líquido viscoso del elemento de
fricción y, por tanto, la resistencia de rozamiento y la
característica de amortiguación del amortiguador rotativo.
Para ello el segundo elemento de fricción
presenta, de preferencia, varios segmentos que se meten en el primer
elemento de fricción, y se pueden desplazar mediante un elemento de
ajuste. Estos segmentos provocan el acoplamiento rotativo de los dos
elementos de fricción.
Para el desplazamiento axial relativo de los dos
elementos de fricción y, por tanto, para el ajuste de la
característica de amortiguación, sirve un elemento de ajuste
accionable desde el exterior, de preferencia un árbol de ajuste que
actúa mediante una unión roscada en uno de los elementos de
fricción, y desplaza este con relación al otro elemento respectivo
de fricción, con lo que se puede ajustar la superficie resistente
del elemento de fricción en el líquido
viscoso.
viscoso.
Otros acondicionamientos de la invención se
deducen de las reivindicaciones secundarias.
De la mano de los dibujos se explican en detalle
varios ejemplos de realización de la invención. Se muestran:
Figura 1: Una primera vista en perspectiva de un
primer ejemplo de realización de un amortiguador rotativo con un
accionamiento de cremallera.
Figura 2: Una segunda vista en perspectiva del
amortiguador rotativo según la figura 1.
Figura 3: Un alzado lateral del amortiguador
rotativo según las figuras 1 y 2.
Figura 4: Una primera representación en corte
del amortiguador rotativo según las figuras 1 y 2, por el plano
C-C de la figura 3, en una primera posición
funcional.
Figura 5: Una representación en perspectiva del
amortiguador rotativo según la figura 4, sin cubierta del
estator.
Figura 6: Una segunda representación en corte
del amortiguador rotativo según las figuras 1 y 2, por el plano
C-C de la figura 3, en una segunda posición
funcional.
Figura 7: Una representación en perspectiva del
amortiguador rotativo según la figura 6, sin cubierta del
estator.
Figura 8: Una representación en corte de un
segundo ejemplo de realización de un amortiguador rotativo.
Figura 9: Una representación en corte de un
tercer ejemplo de realización de un amortiguador rotativo.
Figura 10: Una representación en corte de un
cuarto ejemplo de realización de un amortiguador rotativo.
Figura 11: Una representación en corte de un
quinto ejemplo de realización de un amortiguador rotativo en dos
posiciones funcionales.
Figura 12: Una representación en corte de un
sexto ejemplo de realización de un amortiguador rotativo en dos
posiciones funcionales.
Figura 13: Una representación en perspectiva de
un amortiguador rotativo según la figura 11 ó 12, con una
herramienta de ajuste, y
Figura 14: Una representación de la
característica de amortiguación de un amortiguador rotativo según
los ejemplos de realización.
Los ejemplos de realización descritos a
continuación, muestran un amortiguador rotativo con un estator
construido de dos piezas, y un rotor 3 que gira en el estator,
componiéndose de dos elementos 31, 32 de fricción desplazables
axialmente uno respecto a otro, cuyo posicionamiento relativo y, por
tanto, el amortiguamiento del amortiguador rotativo, se puede
ajustar mediante un elemento 4 de ajuste accesible desde el
exterior.
El estator se compone en todos los ejemplos de
realización, de dos piezas 1 y 2 del estator, estando unida la
primera pieza 1 del estator mediante la brida representada en forma
de aletas, con un componente constructivo externo, por ejemplo, con
la pared de una carcasa, y estando configurada en lo esencial
parecida a una copa. La segunda pieza 2 del estator está superpuesta
en forma de cubierta a la primera pieza 1 del estator.
Dentro de la primera pieza 1 del estator está
apoyado giratorio un primer elemento 31 de fricción cuya sección
transversal exterior corresponde más o menos a la sección
transversal interior de la primera pieza 1 del estator. El espacio
interior del estator 1, 2 está cargado con un líquido viscoso en la
forma y manera conocidas, de manera que al girar el primer elemento
31 de fricción dentro de la primera pieza 1 del estator, se produzca
una amortiguación que está determinada por el ajuste y conformación
entre el primer elemento 31 de fricción y la pieza 1 del estator.
Esto se puede considerar como una especie de "amortiguación
básica" que en la figura 14 está designada como F31. Hasta aquí
la estructura del amortiguador rotativo corresponde ampliamente al
estado actual de la técnica.
Según la invención, un segundo elemento de
fricción está apoyado giratorio dentro del estator, coaxial al
primer elemento 31 de fricción, y que dispone de segmentos 5 que se
pueden introducir en huecos ampliamente complementarios en el
primer elemento 31 de fricción hasta una profundidad X
predeterminable, con este fin el segundo elemento 32 de fricción se
puede desplazar axialmente apoyado en el primer elemento 31 de
fricción. Con la elección de la profundidad X con la que los
segmentos 5 del segundo elemento 32 de fricción se pueden meter en
los huecos estructurados ampliamente complementarios del primer
elemento de fricción, se puede ajustar el amortiguamiento F (figura
14) a un valor F32 de amortiguamiento. Esto quiere decir que se
puede alcanzar una característica de amortiguación del amortiguador
rotativo, que se puede variar desde un amortiguamiento mínimo (F31
para X = 0) hasta un amortiguamiento máximo (F31 + F32 para X =
X_{max}) y, por tanto, se puede adaptar a la utilización
respectiva.
Para el ajuste de la profundidad X, los dos
elementos 31 y 32 de fricción se pueden desplazar axialmente
mediante un elemento 4 de ajuste que es accesible desde el
exterior, de manera que utilizando una herramienta apropiada de
ajuste para el elemento 4 de ajuste, se puede ajustar de forma y
manera sencillas, la profundidad X y, por tanto, el amortiguamiento
total F = F31 + F32.
Para el desplazamiento axial de los dos
elementos 31 y 32 de fricción en el estator, sirve en todos los
ejemplos de realización, una unión roscada entre el árbol de ajuste
y una rosca correspondiente del primero o segundo elemento de
fricción.
En los ejemplos representados de realización, el
sector del primer elemento 31 de fricción que sobresale del
estator, está unido rígidamente con un engranaje 6 que se engrana
con una cremallera 7. En este fin especial de utilización, el
amortiguador rotativo arriba descrito sirve pues para la
amortiguación de un movimiento lineal de la cremallera 7, ó de un
componente constructivo (no representado) unido con esta cremallera
7. Naturalmente el amortiguador rotativo según la invención se
puede emplear también sin estos componentes constructivos, cuando
fuera del estator se aplique un par externo de fuerzas sobre el
primer elemento 31 de fricción.
El ajuste de la profundidad X mediante el
elemento 4 de ajuste, se puede llevar a cabo básicamente por uno de
los dos estados frontales (o también por los dos) del elemento 4 de
ajuste, mediante la inserción de una herramienta de ajuste como, por
ejemplo, un destornillador, una llave Allen o una herramienta
especial.
Los ejemplos de realización se diferencian en la
estructura constructiva de estos componentes constructivos, que se
puede adaptar al campo de empleo deseado del amortiguador
rotativo:
Primer ejemplo de
realización
En el primer ejemplo de realización (figuras 1 a
7), el elemento 4 de ajuste es un árbol 4A de ajuste que con uno de
sus extremos está apoyado en el primer elemento 31A de fricción, y
en su otro extremo lleva el segundo elemento 32A de fricción que
por su parte está apoyado en una abertura correspondiente de la
segunda pieza 2A del estator. Mediante una rosca exterior del árbol
4A de ajuste, y una rosca interior correspondiente del segundo
elemento 32A de fricción, están unidos fijos radialmente uno con
otro estos dos componentes constructivos, y giran juntos en
el
estator.
estator.
En el costado frontal que sobresale en la
segunda pieza 2A del estator, el árbol 4A de ajuste está provisto
con una abertura 41A de ajuste en la que se puede introducir una
llave Allen, con la que se puede modificar el posicionamiento axial
relativo del árbol 4A de ajuste y del segundo elemento 32A de
fricción, con el efecto de que los segmentos 5A configurados
globalmente parecidos a una rueda dentada, se metan más o menos
profundamente en los correspondientes huecos del primer elemento 31A
de fricción.
En las figuras 1 a 5 está representada una
primera posición funcional del amortiguador rotativo con
amortiguamiento rotativo mínimo. En esta posición funcional, el
segundo elemento 32A de fricción adopta su posición más profunda en
el primer elemento 31A de fricción, el amortiguamiento rotativo
global corresponde pues al valor F = F31 representado en la figura
14, cuyo valor se determina por la amortiguación del primer
componente 31A de fricción en la pieza 1A del estator.
En la segunda posición funcional representada en
las figuras 6 y 7, del amortiguador rotativo según el primer
ejemplo de realización, por rotación del árbol 4A de ajuste el
segundo elemento 32A de fricción se ha llevado a una segunda
posición funcional que corresponde a una posición terminal en la que
un resalto exterior circular del segundo elemento 32A de fricción
llega a tope en un resalto interior de la segunda pieza 2A del
estator. En esta posición terminal, los segmentos 5A han salido de
su profundidad X_{max} máxima, de "sus" moldes en el primer
elemento 31A de fricción, de lo que se deduce el amortiguamiento
F_{max} = F31 + F32 máximo posible.
Segundo ejemplo de
realización
En el segundo ejemplo de realización (figura 8),
la segunda pieza 2B del estator está configurada como tapa cerrada,
de manera que la abertura 41B de ajuste está situada en el otro
costado del amortiguador rotativo, que lleva el engranaje 6. El
ajuste de la posición axial entre el primer elemento 31B de fricción
y el segundo elemento 32B de fricción mediante el árbol 4B de
ajuste, se lleva a cabo pues desde este costado, por lo demás el
funcionamiento corresponde a aquel en el primer ejemplo de
realización descrito; en la figura 8 está representada aquella
posición funcional (correspondiente a las figuras 6 y 7 en el primer
ejemplo de realización), en la que está ajustado el amortiguamiento
rotativo máximo F_{max} =F31 + F32_{max}, aquí el resalto anular
interior del segundo componente 2B constructivo del estator, forma
un tope para la cara frontal del segundo elemento 32B de
fricción.
Tercer ejemplo de
realización
En el tercer ejemplo de realización (figura 9),
la segunda pieza 2C del estator está de nuevo abierta, y aloja la
parte trasera del segundo elemento 32C de fricción.
En esta variante, el árbol 4C de ajuste está
unido mediante una rosca exterior con una rosca interior
correspondiente del primer elemento 31C de fricción, y acoplado
axialmente con el segundo elemento 32C de fricción a través de una
unión rápida mediante ganchos R1 de retención.
El primer elemento 31C de fricción está provisto
con aberturas para los segmentos 5C del segundo elemento 32C de
fricción y mediante un resalto circular por una parte y el engranaje
6 por otra parte, sujeto sin poderse desplazar axialmente en el
estator, a una distancia D de la pared frontal de la primera pieza
1C del estator, de manera que una rotación del árbol 4C de ajuste
conduce al desplazamiento relativo entre los dos elementos 31C, 32C
de fricción, como consecuencia del cual se puede ajustar la
profundidad X de inserción de los segmentos 5C y, por tanto, la
característica de amortiguación. En la posición funcional
representada en el ejemplo de realización, es D = X.
Aquí se ha podido acondicionar el árbol 4C de
ajuste, pudiendo accionarlo directamente a mano, de manera que no
está prevista abertura ninguna de ajuste.
Cuarto ejemplo de realización
(figura
10)
En el cuarto ejemplo de realización, el primer
elemento 31D de fricción se extiende asimismo a través de la
abertura de giro de la pieza 2D del estator; el elemento 4 de ajuste
adopta la forma de una tuerca 4D de ajuste que por una parte está
acoplada axialmente fija con el segundo elemento 32D de fricción
mediante salientes R2 de retención, por otra parte está unida
mediante una rosca interior con una rosca exterior del primer
elemento 31D de fricción, de manera que una rotación de la tuerca
4D de ajuste provoca una extracción o introducción del segundo
elemento 32D de fricción con sus segmentos 5D a través del primer
elemento 31D de fricción, en el volumen entre la pieza 1D del
estator y el primer elemento 31D de fricción. En la posición
representada esta ajustada pues la amortiguación rotativa
mínima.
mínima.
Quinto ejemplo de realización
(figura
11)
En este ejemplo de realización está representada
una variante de los segmentos 5E que en la primera posición A
funcional provocan la amortiguación rotativa máxima; en su posición
B "retirada", la amortiguación rotativa mínima. El árbol 4E de
ajuste está coordinado aquí a los dos elementos 31E, 32E de
fricción, de tal manera que su desplazamiento o rotación ocasiona el
desplazamiento de los segmentos 5E.
\newpage
Sexto ejemplo de
realización
El sexto ejemplo de realización (figura 12)
corresponde en su estructura básica al quinto ejemplo de realización
de la figura 11, no obstante los segmentos 5F están elegidos con
respecto a su sección transversal, de tal manera que su resistencia
al flujo en el líquido viscoso, varíe según la dirección de
rotación, lo cual está representado en la figura 14 por una segunda
línea característica (de trazos).
Al girar en el sentido de las agujas del reloj,
la resistencia al flujo es menor (debido a la forma aerodinámica
bosquejada de los segmentos 5E, línea característica de trazos en la
figura 14) que al girar en el sentido contrario a las agujas del
reloj (línea característica de trazo lleno en la figura 14).
Partiendo de la estructura de los ejemplos
quinto y sexto de realización de las figuras 11 y 12, la figura 13
muestra finalmente una herramienta 8 especial que mediante la
trasposición a lo largo de un plano inclinado, al moverse en la
dirección de la flecha P1, permite un desplazamiento axial
correspondiente del árbol 4G de ajuste en la dirección de la flecha
P2 y, por tanto, un ajuste de la característica de
amortiguación.
- Estator
- 1, 1A ... 1F, 2, 2A ... 2F
- Primer elemento de fricción
- 31, 31A ... 31F
- Segundo elemento de fricción
- 32, 32A ... 32F
- Elemento de ajuste
- 4, 4A ... 4G
- Abertura de ajuste
- 41, 41A, 41B
- Segmentos
- 5, 5A ... 5F
- Engranaje
- 6
- Cremallera
- 7
- Herramienta
- 8
Claims (15)
1. Amortiguador rotativo con un estator (1, 2) y
con un rotor apoyado giratorio en el estator, con un primer
elemento (31) de fricción, estando lleno el volumen entre estator
(1A, 2A) y rotor con un líquido viscoso, caracterizado
porque el rotor contiene un segundo elemento (32) de fricción que
está apoyado coaxial al primer elemento (31) de fricción, acoplado
rotativamente con este, y siendo desplazable axialmente con relación
a este.
2. Amortiguador rotativo según la reivindicación
1, caracterizado porque un elemento (4) de ajuste accionable
desde el exterior, está unido con el primero o con el segundo
elemento (31, 32) de fricción, para su desplazamiento axial
relativo.
3. Amortiguador rotativo según la reivindicación
2, caracterizado porque el elemento de ajuste es un árbol
(4A...4C) de ajuste que en al menos uno de sus extremos está
acondicionado de manera que presenta una abertura (41A, 41B) de
encaje para la inserción con arrastre de fuerza de una herramienta
de ajuste con la que se puede girar o desplazar axialmente.
4. Amortiguador rotativo según la reivindicación
3, caracterizado porque el árbol (4A) de ajuste está guiado
coaxial a través del primer elemento (31A) de fricción y del segundo
elemento (32A) de fricción.
5. Amortiguador rotativo según la reivindicación
3, caracterizado porque el árbol (4C) de ajuste se encaja
mediante una rosca exterior en una rosca interior del primer
elemento (31C) de fricción.
6. Amortiguador rotativo según la reivindicación
3, caracterizado porque el árbol (4A, 4B) de ajuste se encaja
mediante una rosca interior en una rosca exterior del segundo
elemento (32A, 32B) de fricción.
7. Amortiguador rotativo según la reivindicación
2, caracterizado porque el elemento de ajuste es una tuerca
(4D) de ajuste cuya rosca interior se encaja en una rosca exterior
del primer elemento (31D) de fricción, y se aplica al segundo
elemento (32D) de fricción.
8. Amortiguador rotativo según la reivindicación
3, caracterizado porque el árbol (4G) de ajuste presenta un
resalto circular en el que puede actuar una herramienta (8) de
ajuste de forma de cuña.
9. Amortiguador rotativo según la reivindicación
2, caracterizado porque el segundo elemento (32) de fricción
presenta al menos un segmento (5) que penetra en el volumen con el
líquido viscoso, a una profundidad (X) ajustable mediante el
elemento (4) de ajuste, y que da lugar también al acoplamiento
rotativo de los dos elementos (31, 32) de fricción.
10. Amortiguador rotativo según la
reivindicación 9, caracterizado porque los segmentos (5)
forman una disposición parecida a una rueda dentada.
11. Amortiguador rotativo según la
reivindicación 9, caracterizado porque la resistencia al
flujo del al menos un segmento (5F), es función de la dirección de
rotación del rotor.
12. Amortiguador rotativo según la
reivindicación 1 y 9, caracterizado porque el primer elemento
(31) de fricción es un cuerpo cilíndrico cuya cara frontal está
ranurada en forma complementaria a la sección transversal del al
menos un segmento (5), al menos hasta la profundidad (X), quedando
un huelgo para el paso del líquido viscoso durante el
desplazamiento axial de los dos elementos (31, 32) de fricción.
13. Amortiguador rotativo según la
reivindicación 2, caracterizado porque la superficie lateral
del primer elemento (31) de fricción se desliza en la cara interior
del estator.
14. Amortiguador rotativo según la
reivindicación 1, caracterizado porque el rotor presenta un
engranaje (6) que engrana con una cremallera (7).
15. Amortiguador rotativo según la
reivindicación 3, caracterizado porque el estator (2B) cubre
el árbol (4B) de ajuste en forma parecida a una tapa, y porque el
extremo opuesto del árbol (4B) de ajuste, presenta una abertura
(41B) de ajuste para una herramienta de ajuste.
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