ES2353385T3 - Un sistema de amortiguación de vibración. - Google Patents

Abstract

Un sistema de amortiguación de vibración que comprende: un dispositivo de amortiguación de vibración que tiene: un reborde (120) para acoplarse con las paredes de un orificio de montaje; un cuerpo elastomérico (20) que es axisimétrico alrededor de un eje (30), extendiéndose dicho cuerpo radialmente hacia fuera de dicho reborde (120), hasta una periferia (50), y que tiene un lado de base (40), teniendo dicho cuerpo un orificio pasante (60) coaxial con dicho eje; y una estructura axisimétrica (70) con forma de copa, unida integralmente, coaxial con dicho eje, teniendo dicha estructura una parte de base (80), una pared lateral (90) y una abertura (100) coaxial con dicho eje y que abarca la circunferencia de dicho orificio pasante, siendo contiguas dicha parte de base y pared lateral a dicho lado de base y periferia, respectivamente, caracterizado porque dicho cuerpo elastomérico tiene un surco (110) abarcado por dicha pared lateral, y que se extiende coaxialmente con dicho eje, a lo largo de y más cerca de dicha periferia que dicho orificio pasante, y el sistema comprende adicionalmente uno o más miembros amortiguadores axisimétricos (240) adaptados para ser recibidos por el surco en el cuerpo elastomérico, variando cada miembro amortiguador las características de rigidez del dispositivo de amortiguación de vibración cuando se inserta en el surco.

Description

La presente invención se refiere a un sistema de amortiguación de vibración, en particular a un sistema de amortiguación de vibración para montajes de motor y cabina, especialmente para su uso en vehículos todoterreno.

Los vehículos todoterreno y, particularmente, los motores de los mismos, están sometidos a tensión en términos de choques y vibraciones. Normalmente, se disponen medios para minimizar los choques de un bastidor a un motor y minimizar las vibraciones de un motor a un bastidor. Los amortiguadores de vibración sirven para conectar, por ejemplo, una estructura de cabina a una estructura principal del vehículo, y disminuir las vibraciones entre ellas. Otras aplicaciones de los amortiguadores de vibración comprenden el montaje de motores en la estructura del vehículo, con una reducción concomitante de las vibraciones perjudiciales entre la estructura del vehículo y el motor, debido a la amortiguación de la vibración. Los amortiguadores de vibración pueden usarse también en aplicaciones estacionarias, tal como en compresores, bombas y generadores. Adicionalmente, los vehículos móviles, tales como automóviles, camiones, aviones, misiles, barcos y vehículos ferroviarios llevan componentes que requieren protección frente a choques fuertes. Una función de un amortiguador de vibración es proporcionar un medio mediante el cual un componente se proteja frente a la manipulación de las cargas de impacto que se transmiten desde otro componente. Almacenar energía dentro de un medio elástico y después liberar dicha energía a una velocidad relativamente menor normalmente consigue la protección frente a dichas cargas. Generalmente, dichos amortiguadores comprenden un miembro elastomérico que, junto con la masa del mecanismo que soporta, tiene una frecuencia natural que es suficientemente menor que la de la fuerza de alteración para provocar una respuesta transitoria mínima del mecanismo soportado, y tener aún una capacidad de soporte de carga estática suficiente para soportar la carga de dicho mecanismo. El ajuste correcto de un amortiguador de vibración para una aplicación específica es esencial; por ejemplo, un amortiguador de vibración dado puede ser eficaz en un caso en el que el mecanismo esté sometido a una magnitud relativamente alta de carga, dentro de un intervalo de tiempo corto, y aún puede tender a aumentar los choques cuando el mecanismo tiene que someterse a una carga de una magnitud considerablemente menor pero con un intervalo de tiempo mayor. En muchas aplicaciones, los amortiguadores de vibración experimentarán todos los modos de carga o combinaciones de los mismos. En particular, el amortiguador de vibración no sólo tendrá que soportar el componente protegido, sino que también tendrá que mantenerlo en la estructura, en el que el amortiguador de vibración está en tensión, o ayudar a proteger al componente del deslizamiento cuando el amortiguador de vibración está sometido a cizalla.

La presente invención se refiere, en general, al caso en el que diversos tipos de cargas, incluyendo modos de compresión, cizalla o tensión, y choques o vibraciones o combinaciones de los mismos incurren en el amortiguador de vibración. Sería ventajoso tener un diseño de montaje que pudiera acomodar simultáneamente todos los posibles modos de carga. Sería particularmente deseable proporcionar un dispositivo de amortiguación de vibración con una cantidad de movimiento permitido fácilmente ajustable y con características de rigidez.

El documento US 4.252.339 se refiere a un dispositivo de caucho para prevenir la vibración, para automóviles, que comprende un par de cuerpos de caucho cilíndricos, cada uno de los cuales tiene una constante de muelle baja, y está provisto en su centro con un surco anular que se extiende circunferencialmente, y se proporciona al menos en un lado del surco anular con un cuerpo laminado anular que tiene una alta rigidez y que incluye una capa de lona y un cuerpo de caucho. Se dice que cualquier característica de muelle deseada puede obtenerse ajustando el número de capas de lona del cuerpo laminado.

Sin embargo, como las superficies no unidas permiten el deslizamiento del caucho sobre el metal, como se ve en la Figura 4 del documento US 4.252.339, la fricción sería inconsistente debido a las condiciones medioambientales, por ejemplo la humedad presente, que hace inconsistentes a las características de rigidez. Las superficie no unidas permiten también que ocurra desgaste y daños a la superficie de caucho, reduciendo de esta manera la vida útil de la pieza. Adicionalmente, como se ilustra mediante la curva B en la Figura 5, la curva de rigidez no es lineal en el intervalo de carga de trabajo. Sería deseable una curva de rigidez lineal constante en el intervalo de carga de trabajo, puesto que esto haría fácil predecir el rendimiento de asilamiento de vibración del montaje. Moldeando diferentes capas laminadas en el medio de la pieza de caucho moldeada (Figura 7 del documento US 4.252.339) con la misma geometría externa, las piezas parecen idénticas cuando están moldeadas, pero tienen diferentes características de rigidez cuando se usan. Esto es apropiado para conducir a dificultades a la hora de identificar las piezas, puesto que la pieza tendría que cortarse por la mitad para ver qué tipo de capa laminada tiene dentro.

Cada uno de los documentos DE 1 525 131 y WO 99/51482 desvela un dispositivo de amortiguación de vibración que tiene un cuerpo elastomérico axisimétrico con un orificio pasante coaxial. El cuerpo elastomérico está abarcado por una estructura axisimétrica, con forma de copa, que tiene una parte de base contigua a un lado de base del cuerpo elastomérico, y una abertura coaxial que abarca la circunferencia del orificio pasante.

El problema a resolver por la presente invención es proporcionar un sistema de amortiguación de vibración mediante el cual se superan las desventajas anteriores.

Ese problema se resuelve mediante un sistema de amortiguación de vibración como se

define en la reivindicación adjunta 1. Más particularmente, las realizaciones de la invención se refieren a un dispositivo de amortiguación de vibración que comprende un cuerpo elastomérico que es axisimétrico alrededor de un eje, que es preferentemente recto, teniendo dicho cuerpo un lado de base y una periferia, teniendo dicho cuerpo un orificio pasante coaxial con dicho eje, y comprendiendo una estructura con forma de copa unida integralmente, que también es axisimétrica y coaxial con dicho eje, teniendo dicha estructura una parte de base, una pared lateral y una abertura coaxial con dicho eje y abarcando la circunferencia de dicho orificio pasante, siendo contiguas dicha parte de base y pared lateral a dicho lado de base y periferia, respectivamente, cuerpo elastomérico que tiene un surco abarcado por dicha pared lateral y que se extiende coaxialmente con dicho eje a lo largo de y cerca de dicha periferia, surco que está adaptado para recibir un miembro amortiguador simétrico de rotación.

El dispositivo de amortiguación de vibración pretende usarse con un miembro amortiguador, no axisimétrico, en el surco en el cuerpo elastomérico, para variar las características de rigidez del dispositivo de amortiguación de vibración.

Preferentemente, dicho cuerpo elastomérico y dicha estructura con forma de copa tienen una sección transversal circular en el plano perpendicular a dicho eje. En consecuencia, dicho miembro amortiguador es preferentemente anular o con forma de anillo. La superficie externa de la estructura con forma de copa se encapsula en la matriz elastomérica, lo que evita la corrosión del metal.

El cuerpo elastomérico puede estar hecho de caucho, tal como por ejemplo caucho natural (NR), caucho de estireno-butadieno (SBR), EPDM, cloropreno (CH, CR), caucho de nitrilo (NBR), caucho de silicona o alguna combinación de los mismos.

La estructura con forma de copa puede estar hecha de cualquier material metálico o de plástico adecuado, tal como, por ejemplo, acero, aleación de aluminio, plástico estructural, tal como nylon, fibra de vidrio o nylon cargado con mineral.

El miembro amortiguador puede hacerse de plástico, tal como, por ejemplo, nylon (poliamida), fibra de vidrio o nylon cargado con mineral, poliuretano, polietileno de alta densidad, polipropileno de alta densidad, plásticos acrílicos, un polímero de silicona o alguna combinación de los mismos.

La presente invención puede proporcionarse como un kit de partes, o como un sistema para amortiguar la vibración que comprende un dispositivo de amortiguación de vibración de acuerdo con lo expuesto anteriormente, y uno o más miembros simétricos de rotación, de plástico, adaptados para ser recibidos por el surco en el cuerpo elastomérico, estando diseñado cada miembro simétrico de rotación de plástico para variar las características de rigidez del dispositivo de amortiguación de vibración, cuando se insertan en el surco.

El dispositivo de amortiguación de vibración de la presente invención se usa, preferentemente, en un conjunto amortiguador de vibración que comprende dos dispositivos de amortiguación de vibración como se ha expuesto anteriormente, dispositivos de amortiguación de vibración que están ambos provistos de bridas que sobresalen de los lados de base respectivos, bridas que se enfrentan entre sí en un orificio de un soporte, mientras que los lados de base respectivos se apoyan en cualquiera de los lados de dicho soporte. Un perno o varilla roscada se extiende a través de los orificios de dichos dispositivos de amortiguación de vibración; y dichos dispositivos de amortiguación de vibración están intercalados entre arandelas y asegurados a dicho soporte mediante tuercas de bloqueo roscadas sobre dicho perno o varilla roscada.

Los dispositivos de amortiguación de vibración de la presente invención comprenden cuerpos elastoméricos de una sola clase, es decir, tienen cuerpos hechos del mismo elastómero/compuesto elastomérico, pueden ajustarse fácilmente a diversas cantidades de movimiento permitido así como a diferentes características de rigidez, insertando diversos miembros amortiguadores en los surcos de los cuerpos.

La adición de un miembro amortiguador en dicho surco proporciona una manera de cambiar la carga a la que tiene lugar el “amortiguado” vertical, es decir, a la que el montaje se desviará, con un aumento rápido de la rigidez no lineal; esto en ocasiones se denomina “tamponamiento”. La geometría del miembro amortiguador puede cambiar también la velocidad a la que tiene lugar la transición hacia una rigidez no lineal que aumenta rápidamente. Usar miembros amortiguadores de diferente espesor y/o geometría proporciona el medio para ajustar las características de amortiguado y rigidez del dispositivo/sistema.

Los miembros amortiguadores pueden tener un código de color para dar una información rápida y fácilmente accesible sobre las características de amortiguado y rigidez alteradas proporcionadas por el miembro amortiguador. De hecho, dichos miembros amortiguadores con código de color pueden dar información más rápida y más fácilmente accesible sobre las características de amortiguado y rigidez del dispositivo/sistema per se, respecto a los sistemas amortiguadores de vibración convencionales, que comprenden principalmente caucho, que generalmente son negros, independientemente del módulo de elasticidad del compuesto de caucho particular usado.

Usando el concepto de la invención de adición de diferentes miembros amortiguadores para controlar las características de rigidez en lugar de tener un gran número de amortiguadores de vibración diferentes con cuerpos elastoméricos de diferentes módulos de elasticidad, puede producirse la misma clase de dispositivo amortiguador de vibración para una gran variedad de aplicaciones. Esto tiene costes obvios y ventajas de fabricación, puesto que podría usarse un pequeño número de piezas moldeadas diferentes en un gran número de aplicaciones diferentes, con la adición del miembro amortiguador con código de color correcto. Cada miembro amortiguador tendría una geometría diferente para controlar las características de rigidez del dispositivo, y los miembros amortiguadores se presionan fácilmente en el dispositivo.

La presente invención proporciona aislamiento de vibración y protección frente a choque multi-direccional, así como un medio para controlar el movimiento de la estructura, a la que está aplicado el dispositivo/montaje, en todas las direcciones, dentro de límites aceptables.

El dispositivo de amortiguación de vibración de la presente invención, y el conjunto amortiguador de vibración, tienen una curva de rigidez lineal constante en el intervalo de carga de trabajo estática, que ayuda a predecir el rendimiento de aislamiento de vibración del dispositivo/montaje, puesto que la rigidez del dispositivo/montaje es constante para diferentes casos de carga.

Otros objetos y ventajas de la invención se entenderán a partir de la siguiente descripción detallada, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que: BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 es una vista en sección transversal de una realización de un dispositivo de amortiguación de vibración, de acuerdo con la invención;

La Figura 2 muestra una realización del conjunto amortiguador de vibración de la invención, sistema que comprende dos dispositivos de amortiguación de vibración de la clase mostrada en la Figura 1;

La Figura 3 es una vista en sección transversal del conjunto amortiguador de vibración en la Figura 2, visto a lo largo de la sección de la línea A-A; y

La Figura 4 es una vista despiezada del conjunto amortiguador de vibración de la Figura 2.

Con referencia ala Figura 1, se muestra una realización de un dispositivo elastomérico de amortiguación de vibración, de acuerdo con la presente invención. El dispositivo de amortiguación de vibración 10 comprende un cuerpo de caucho elástico 20. En el caso específico ilustrado, el material de caucho es un compuesto de caucho natural. El cuerpo de caucho 20 es circular alrededor de un eje 30 y tiene un orificio pasante central 60, que es el diámetro interno de un tubo metálico 65 unido al cuerpo de caucho 20. El tubo metálico 65 puede hacerse de, por ejemplo, acero trabajo en frío, acero mecanizado o acero sinterizado. Una estructura de brida circular 70, con forma de copa, hecha de acero, está abarcada por y unida a la matriz de caucho del cuerpo 20. El cuerpo de caucho 20 y la estructura de brida 70 son coaxiales con respecto al eje 30. Análogamente, la abertura 100 de la estructura de brida 70 es coaxial con el orificio pasante 60. La parte de base 80 y la pared lateral 90 de la estructura de brida 70 con contiguas de cerca al lado de la base 40 y la periferia 50, respectivamente, del cuerpo de caucho 20. El cuerpo 20 tiene un surco 110 abarcado por la pared lateral 90, surco que se extiende a lo largo de y cerca de dicha periferia 50. El surco 110 está adaptado para recibir un miembro de plástico anular proporcionado por separado (no mostrado). El reborde 120 está diseñado para engranarse con las paredes de un orifico de montaje en un soporte durante el montaje de un conjunto amortiguador de vibración, de acuerdo con la invención. Esto asegura temporalmente los dispositivos de amortiguación de vibración en el orificio, antes de que los dispositivos de amortiguación se aseguren al soporte mediante un perno, arandelas y tuerca de bloqueo.

En la Figura 3, el conjunto amortiguador de vibración comprende dos dispositivos de amortiguación de vibración 130 y 140, de la invención, que están ambos provistos de bridas 150 y 160, que sobresalen de los lados de base respectivos. Las bridas 150 y 160, que contienen los tubos metálicos unidos 260 y 270, están enfrentadas entre sí en un orifico de montaje 170 de un soporte de montaje 180, una parte del bastidor de un vehículo en la realización ilustrada. Los lados de base de los dispositivos de amortiguación de vibración 130 y 140, están soportados en cualquiera de los lados del soporte de montaje 180. Un perno 190 se extiende a través de los orificios de los dispositivos de amortiguación de vibración, que están intercalados entre las arandelas 200, 210 y asegurados al soporte de montaje 180, mediante una tuerca de bloqueo 220, que está roscada en el perno 190. El conjunto se asegura a un soporte del motor 280, que está intercalado entre la arandela 200 y una arandela adicional 290. En la realización ilustrada, el dispositivo de amortiguación de vibración inferior 140 está equipado con un miembro amortiguador de plástico 240 insertado en el surco 250. Durante la carga vertical del conjunto, las estructuras de brida con forma de copa incluidas en los dispositivos de amortiguación de vibración respectivos 130 y 140, y las arandelas 200 y 210, restringen el pandeo de los cuerpos de caucho elástico respectivos. Esto proporciona un amortiguado vertical del montaje, que limita el movimiento vertical del equipo montado. El movimiento del equipo horizontal está limitado por el conjunto del perno 190, los tubos metálicos 260, 270 y las bridas de caucho 150 y 160, unidas, que entran en contacto con el diámetro interno de la superficie de caucho que reviste la estructura de brida 70 con forma de copa.

Aunque la presente invención se ha desarrollado para usarla, principalmente, en sistemas de montaje para vehículos todoterreno, hay muchas aplicaciones posibles del dispositivo y conjunto de la invención para montar el equipo en muchas otras industrias móviles, tales como vehículos ferroviarios, marinos y por autovía.

Claims (10)

1. Un sistema de amortiguación de vibración que comprende:

un dispositivo de amortiguación de vibración que tiene: un reborde (120) para acoplarse con las paredes de un orificio de montaje; un cuerpo elastomérico (20) que es axisimétrico alrededor de un eje (30), extendiéndose dicho cuerpo radialmente hacia fuera de dicho reborde (120), hasta una periferia (50), y que tiene un lado de base (40), teniendo dicho cuerpo un orificio pasante (60) coaxial con dicho eje; y una estructura axisimétrica (70) con forma de copa, unida integralmente, coaxial con dicho eje, teniendo dicha estructura una parte de base (80), una pared lateral (90) y una abertura (100) coaxial con dicho eje y que abarca la circunferencia de dicho orificio pasante, siendo contiguas dicha parte de base y pared lateral a dicho lado de base y periferia, respectivamente,

caracterizado porque dicho cuerpo elastomérico tiene un surco (110) abarcado por dicha pared lateral, y que se extiende coaxialmente con dicho eje, a lo largo de y más cerca de dicha periferia que dicho orificio pasante, y el sistema comprende adicionalmente uno o más miembros amortiguadores axisimétricos (240) adaptados para ser recibidos por el surco en el cuerpo elastomérico, variando cada miembro amortiguador las características de rigidez del dispositivo de amortiguación de vibración cuando se inserta en el surco.

2.

El sistema de amortiguación de vibración de la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo elastomérico y dicha estructura con forma de copa tienen secciones transversales circulares en el plano perpendicular a dicho eje, y dicho miembro amortiguador es anular.

3.

El sistema de amortiguación de vibración de la reivindicación 2, en el que la superficie externa de la estructura con forma de copa está encapsulada en la matriz elastomérica, lo que evita la corrosión del metal.

4.

El sistema de amortiguación de vibración de la reivindicación 3, en el que el cuerpo elastomérico está hecho de caucho, preferentemente caucho natural (NR), caucho de estirenobutadieno (SBR), EPDM, cloropreno (CH, CR), caucho de nitrilo (NBR), caucho de silicona o cualquier combinación de los mismos.

5.

El sistema de amortiguación de vibración de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estructura con forma de copa está hecha de un material metálico adecuado, preferentemente acero o aleación de aluminio.

6.

El sistema de amortiguación de vibración de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la estructura con forma de copa está hecha de un material de plástico adecuado, preferentemente un plástico estructural, tal como nylon, fibra de vidrio o nylon cargado con mineral.

7.

El sistema de amortiguación de vibración de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el miembro amortiguador está hecho de un material de plástico, preferentemente uno de nylon (poliamida), nylon cargado con fibra de vidrio, nylon cargado con mineral, poliuretano, polietileno de alta densidad, polipropileno de alta densidad, plásticos acrílicos, un polímero de silicona o cualquier combinación de los mismos.

8.

El sistema de amortiguación de vibración de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los miembros amortiguadores tienen un código de color para dar una información rápida y fácilmente accesible sobre las características de amortiguado y rigidez proporcionadas por el miembro amortiguador.

9.

El sistema de amortiguación de vibración de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de miembros amortiguadores de diferente espesor, o de diferente geometría, para ajustar las características de amortiguado y rigidez.

10.

El sistema de amortiguación de vibración de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende dos de dichos dispositivos de amortiguación de vibración (130, 140), en el que los rebordes de los dispositivos de amortiguado de vibración sobresalen de los lados de base respectivos y se enfrentan entre sí en un orifico (170) de un soporte (180), mientras que los lados de base respectivos están soportados en cualquiera de los lados de dicho soporte; un perno (190) que se extiende a través de los orificios de dichos dispositivos de amortiguación de vibración; y dichos dispositivos de amortiguación de vibración están intercalados entre arandelas (200, 210) y están asegurados a dicho soporte mediante una tuerca de bloqueo (220) roscada en dicho perno.