ES2969309T3 - Juntas elásticas con tope de torsión y su uso en absorbedores de vibraciones - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a nuevos componentes elásticos de tope de torsión basados en elementos metálicos elastómeros multicapa de forma cilíndrica, cónica o esférica, que son especialmente adecuados para su uso como juntas libres de mantenimiento y de bajo desgaste con una gran extensión angular, por ejemplo en amortiguadores de vibraciones. , como por ejemplo en los amortiguadores pendulares de vibraciones de las turbinas eólicas. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Juntas elásticas con tope de torsión y su uso en absorbedores de vibraciones
La invención se refiere a nuevos componentes de tope de torsión basados en elementos elastómero-metal de múltiples capas en forma cilíndrica, cónica o esférica, que son, en particular, adecuados para poderse usar como juntas sin mantenimiento y de poco desgaste con una gran extensión angular, por ejemplo, en varillas de biela para absorbedores de vibraciones. Dichas juntas, que también se pueden conformar como juntas cardán, se pueden usar de acuerdo con la invención en diferentes dispositivos, por ejemplo, en absorbedores de vibraciones, en particular, absorbedores pendulares en máquinas que se van a amortiguar, como, por ejemplo, turbinas eólicas.
Para los absorbedores de vibraciones con una frecuencia natural alta se necesitan varillas de juntas pendulares, en particular, cortas. Para alcanzar la suficiente amplitud de absorbedor necesaria, las juntas deben recorrer grandes distancias. En principio, esto es posible con juntas universales de cojinetes lisos o cojinetes de rodillos de acuerdo con el estado de la técnica. Sin embargo, estos cojinetes son susceptibles al desgaste y requieren más espacio, lo que suele ser un problema adicional con los absorbedores de vibraciones para estructuras delgadas, como, por ejemplo, turbinas eólicas. Una posible solución serían los cojinetes de casquillo puramente elásticos y sin mantenimiento. Sin embargo, los cojinetes de casquillo de elastómero sin mantenimiento de acuerdo con el estado de la técnica no suelen posibilitar los grandes ángulos de desviación de 50° y mayores requeridos. Esto se debe a que para los ángulos grandes se requiere una capa de elastómero muy gruesa, que, por lo tanto, debe ser significativamente más pequeña y, por lo tanto, más blanda en el diámetro interior que en el diámetro exterior. Esto se puede compensar hasta cierto punto configurando los casquillos de modo que sean mucho más largos en el diámetro interior que en el diámetro exterior. Sin embargo, como resultado, dichos casquillos se deben construir con una longitud desproporcionada.
En principio, también sería posible conseguir una rigidez decreciente hacia el exterior del elastómero, como se describe, por ejemplo, en el documento DE 374504462. Sin embargo, además de las dificultades y técnicas de fabricación, esto tendría el inconveniente de que las propiedades mecánicas serían menores debido al elastómero más blando en el exterior.
El documento DE2062797 describe una junta de torsión elástica de múltiples capas con un tope de torsión en el eje de junta.
Por tanto, el objetivo de la presente invención es desarrollar una junta elástica que no presente los inconvenientes descritos y que, sin embargo, posibilite ángulos de desviación de más de 50°.
La invención presentada aquí se basa en la idea de configurar las correspondientes juntas de múltiples capas puramente elásticas de modo que las capas interiores blandas se bloqueen en movimiento de acuerdo con un ángulo de giro tolerable para el respectivo espesor de capa. Así, mediante la realización de múltiples capas de las juntas elásticas de acuerdo con la invención se incrementa la rigidez radial del elemento de capa.
Este objetivo se ha resuelto mediante las reivindicaciones adjuntas.
Por tanto, la materia objeto de la invención es una junta de torsión elástica que puede proporcionar ángulos de desviación de >25°, en particular, >50°, preferentemente >75° hasta preferentemente 90° en varios niveles a determinar, que comprende un elemento de capa (1)(2) elástico móvil alrededor de un eje de junta interior fijo o alrededor de una rótula de junta interior fija, que está compuesto por varias capas elásticas concéntricas separadas entre sí por placas, por lo general, dos, tres o cuatro capas, que se caracteriza por que el eje de junta (1.14) o la rótula de junta (2.7) se conecta fijamente con la capa elástica más interior del elemento de capa correspondiente, de modo que durante el movimiento relativo del elemento de capa con respecto al eje de junta interior fijo o con respecto a la rótula de junta interior fija, dicha capa elástica más interior es la que más se deforma de todas las capas, y el eje de junta o la rótula de junta se conecta con un tope de torsión (1.4)(2.4.) en al menos una posición del elemento de capa, estando configurados el tope de torsión y el elemento de capa de modo que el tope de torsión haga tope con la placa más interior del elemento de capa (1 )(2) que se encuentra más cerca del eje de junta o de la rótula de junta durante un movimiento cardánico relativo del elemento de capa y la rótula de junta entre sí en un ángulo de desviación (1.5)(2.20) definido, de modo que, después de hacer tope con la placa, la capa elástica interior adyacente no se someta a ninguna otra deformación.
En un primer modo de realización de la invención, el elemento de capa elástico es un casquillo (1) cilíndrico que está compuesto por capas de piezas moldeadas de elastómero anulares concéntricas que están separadas entre sí por correspondientes placas intermedias. El casquillo presenta un eje o árbol (1.14) fijo que es idéntico al eje longitudinal geométrico del cuerpo de casquillo. Las capas están dispuestas anularmente alrededor de este eje fijo. El eje fijo está provisto de un tope de torsión (1.4) en uno o ambos extremos laterales planos del casquillo.
Es importante que el eje/árbol central esté fijamente conectado con la capa elástica más interior del elemento de capa en forma de casquillo. Durante un movimiento de giro de torsión del eje con un determinado ángulo de desviación, en primer lugar, se deforma la capa más interior hasta que el tope de torsión (1.4) golpea la placa más interior o una de las interiores. A partir de entonces no se realiza ninguna otra deformación, de modo que no se realiza ninguna sobrecarga del material elástico de la capa interior.
Si ahora se continúa el giro mediante la acción de una fuerza, las siguientes capas elásticas situadas más en el exterior del cuerpo de casquillo elástico se deformarán hasta que el tope de torsión haga tope con la correspondiente placa intermedia situada más en el exterior. En principio, ahora se puede continuar según sea necesario, en de forma correspondiente con el número de capas o placas. Esto significa que de forma selectiva y gradual se puede conseguir una gran desviación total de hasta 90° y más, sin que el elemento elastómero sufra daños.
Para que el tope de torsión (1.4) pueda hacer tope sobre todo con las placas intermedias anulares concéntricas del elemento de capa durante un movimiento de torsión del elemento de capa con respecto al eje central, está previsto que el cuerpo de casquillo elástico tenga placas intermedias (1.2.1 y 1.2.2) interiores salientes, de las que sobresale un segmento angular con centro en el eje geométrico imaginario del elemento de capa de casquillo, en el que el tope de torsión se puede mover alrededor del eje fijo, y así puede, dentro de este espacio de movimiento, hacer tope en niveles con los bordes laterales de la respectiva placa intermedia creada mediante el rebajo. La disposición geométrica y/o la longitud de las placas intermedias con respecto al elemento de tope determina el respectivo ángulo de desviación de la junta.
El tope del tope de torsión (1.4) se puede efectuar al menos de dos formas.
Por una parte, puede estar previsto que las placas intermedias (1.2.1 y 1.2.2) salientes sean de diferentes longitudes o entren en el espacio de movimiento para el tope de torsión con diferentes longitudes, debiendo prestarse atención a que la longitud de una placa interior es mayor que la longitud de la placa exterior, con lo que se puede determinar un ángulo de desviación (1.5)(1.6) correspondiente. Estrictamente hablando, la placa relativamente interior se debe extender más adentro del segmento de ángulo rebajado que la placa relativa exterior. El tope de torsión puede ser en este caso simplemente una barra sin perfil propio y el respectivo ángulo de desviación está determinado por la disposición geométrica de las placas con respecto al elemento de tope (1.4) giratorio.
Por otra parte, de acuerdo con la invención puede estar previsto que las placas (1.2.1 )(1.2.2) salientes tengan la misma longitud o se extiendan hasta el segmento angular rebajado o el espacio de movimiento resultante de la misma longitud. En este caso se pueden conseguir los ángulos de desviación (1.5)(1.6) en niveles deseados mediante perfiles previstos de forma correspondiente en el tope de torsión (1.4).
Los elementos de capa (1) en forma de casquillo de acuerdo con la invención presentan preferentemente al menos una ranura de separación o una ventana de pretensado (1.7) a lo largo del eje, de modo que es posible que el material elastómero sobrante se presione fuera de las capas hacia el volumen libre de la ventana de pretensado durante el funcionamiento de la junta. Además, los casquillos están sujetos a tensiones de contracción debido a la pérdida del elastómero después del aislamiento volcánico y, por lo tanto, por lo general, se deben comprimir. Dado que no es posible, o no es fácil, comprimir las capas de elastómero entre las placas, es aconsejable fijar al menos una ventana de pretensado (1.7) alrededor de la circunferencia. De forma alternativa, sería posible deslizar varios casquillos con placas interiores y exteriores entre sí después del calibrado (compresión), por ejemplo, con mayor esfuerzo.
En un segundo modo de realización modificado, el elemento de capa elástico es un casquillo (1) cónico, correspondiendo el eje de cono al eje del casquillo cilíndrico descrito anteriormente. Por lo demás, el cuerpo de cono también está compuesto por capas de piezas moldeadas de elastómero cónicas concéntricas, que están separadas entre sí mediante placas intermedias de forma correspondiente. La estructura y funcionalidad descritas anteriormente para los casquillos cilíndricos en combinación con el tope de torsión y su función requerida también se pueden usar para el casquillo cónico y son completamente análogas para el casquillo cilíndrico.
Los casquillos cónicos tienen la ventaja adicional de que también pueden absorber fuerzas perpendiculares al plano de torsión y contribuir así a la amortiguación de un absorbedor pendular, que no se debe únicamente a fuerzas de torsión.
En un tercer modo de realización de la invención, el elemento de capa elástico es un cuerpo esférico que presenta sustancialmente la forma de una semicubierta (2) esférica. En el centro del lado plano de la semicubierta está unida una rótula de junta (2.7) interior fija junto con el tope de torsión (2.4). También aquí la rótula de junta está conectada directamente con la capa elástica más interior de la cubierta esférica. Las placas intermedias, al igual que las capas elásticas, tienen forma esférica.
A diferencia de los primer y segundo modos de realización descritos anteriormente, el tope del tope de torsión (2.4) y de las correspondientes placas intermedias no se realiza mediante un movimiento de contrarrotación del elemento de capa y del tope de torsión/eje, sino presionando el tope contra las respectivas placas intermedias mediante un movimiento cardánico específico de la junta de rótula de acuerdo con la invención.
En este modo de realización, el rebaje de un segmento angular correspondiente con placas intermedias salientes es innecesario, al igual que las placas intermedias salientes adicionales. Además, el contacto con el tope de torsión se produce en el borde anular largo de la respectiva placa intermedia orientada hacia el tope, que sobresale de la semicubierta esférica.
En un modo de realización preferente de estos elementos esféricos, las correspondientes superficies de contacto de las placas intermedias se pueden reforzar con elementos de tope (2.22) circunferenciales, con lo que también se puede aumentar la superficie de contacto.
En el modo de realización aquí mencionado, las placas intermedias anulares sobresalen con la misma distancia de las capas de elastómero circundantes. De acuerdo con la invención, el ángulo de desviación (2.21) (2.22) en niveles se ajusta aquí a través del tope de torsión (2.4), que en el lado orientado hacia las placas presenta una estructura de perfil correspondiente a los ángulos de desviación deseados, que está configurada de modo que al presionar el tope inicialmente solo se deforme en gran medida la capa elástica más interior, hasta que la placa más interior del elemento de capa esférico se golpeé por la correspondiente primera estructura de perfil del tope (2.4). Durante otra desviación de la rótula de junta (2.7) en la misma dirección, la segunda capa de elastómero más interior se deforma ahora hasta que la segunda placa intermedia más interior se golpeé por la correspondiente segunda estructura de perfil del tope. Desde el interior hacia el exterior, de acuerdo con la desviación de la junta, esta se comprime ahora en niveles en las capas elásticas correspondientes hasta un grado aceptable. El principio de desviación corresponde completamente a la funcionalidad de los elementos de capa (1) cilíndricos y cónicos, que ya se han descrito con más detalle anteriormente. También en este caso se pueden implementar, dependiendo del número y la naturaleza de las capas y de las placas intermedias, ángulos de desviación de uno, dos, tres, cuatro o cualquier nivel, que finalmente dan como resultado un gran ángulo de desviación total de al menos 90°, sin que la junta elástica se dañe o se desgaste significativamente.
Los elementos de capa (1)(2) descritos de acuerdo con la invención con función de ángulo en niveles presentan, por lo tanto, al menos dos capas elásticas con una placa intermedia, de modo que es posible una desviación de un nivel en la única placa intermedia. Sin embargo, los elementos de capa (1)(2) de acuerdo con la invención presentan preferentemente al menos tres capas elásticas con dos placas intermedias, con lo que se puede conseguir una desviación de la junta de acuerdo con la invención en dos niveles. Por supuesto, pueden estar previstas más capas (cuatro, cinco, seis, etc.) con las correspondientes placas intermedias.
Las capas elásticas de las juntas de torsión de acuerdo con la invención tienen el mismo espesor o espesores diferentes. Preferentemente son de diferentes espesores, siendo las capas elásticas interiores más delgadas que las capas exteriores debido a las fuerzas que actúan, siempre que la rigidez del material de elastómero en las capas sea igual o similar. Por supuesto, también se pueden usar capas con diferente rigidez, lo que permite variar el espesor de las capas.
Es ventajoso que el espesor de las capas individuales se dimensione de acuerdo con la carga radial. Con la misma dureza del elastómero y longitud de los casquillos, las capas interiores deben ser significativamente más delgadas que las capas con diámetros mayores para las mismas cargas tolerables. Los diámetros más pequeños pueden tolerar ángulos más grandes con el mismo espesor de capa debido al recorrido circunferencial más pequeño del movimiento de rotación, de modo que a menudo se usan los diámetros más pequeños posibles para los elementos de torsión.
Por supuesto, los diámetros más pequeños también tienen una menor rigidez torsional, por lo que tiene sentido apoyarlos del modo descrito, de modo que no sean posibles ángulos de rotación excesivos que dañarían el material.
Los elementos de capa (1)(2) descritos de acuerdo con la invención con función de ángulo en niveles, a diferencia de los cojinetes lisos o de rodillos del estado de la técnica, son sin mantenimiento y, por lo general, también son más económicos. Se pueden usar en la construcción de máquinas e instalaciones allí donde se requieren ángulos de giro o ángulos de desviación de entre 10° y 20° hasta aproximadamente 90° (para desviaciones inferiores a 10°, por lo general, es suficiente una sola capa de elastómero sin función de tope).
La fig. 1 describe un casquillo de acuerdo con la invención con un elemento de capa cilíndrico y función de tope. El casquillo presenta en un lado placas intermedias que sobresalen. De estas placas intermedias salientes queda un espacio de movimiento para el tope de torsión en forma de un segmento angular. Las placas intermedias se extienden en el espacio de movimiento en diferentes longitudes, llegando la placa más interior más adentro, es decir, siendo relativamente más larga que la segunda placa más interior, y así sucesivamente. Los ángulos de desviación resultantes para el tope de torsión se indican como (1.5) (ángulo más interior y más pequeño) y (1.6) (segundo ángulo más interior y más grande). El casquillo presenta una ventana de pretensado (1.7) en todas las capas.
La fig. 2 muestra una palanca de biela (1.8) para una gran desviación angular, que presenta en su ojo un componente correspondiente de acuerdo con la fig. 1.
La fig. 3 muestra un elemento de capa cilíndrico correspondiente como la fig. 1, pero aquí todas las placas intermedias que sobresalen en el espacio de movimiento del tope son sustancialmente de la misma longitud o sobresalen la misma distancia en dicho rebaje. Por lo tanto, el elemento de tope (1.4) presenta diferentes superficies biseladas para hacer tope con la correspondiente placa intermedia, correspondientes a los ángulos de desviación (15)(1.6) deseados.
La figura muestra en detalle una junta cardán doble para suspender un absorbente transversal.
La fig. 4 representa un elemento de capa (1) en forma de casquillo correspondiente a la fig. 1, que, sin embargo, presenta en ambos lados planos del casquillo placas intermedias que sobresalen con rebajes para un tope de torsión (14).
En los modos de realización de las fias. 1 - 4, las placas intermedias 1.1 sobresalen, por tanto, más que la capa de elastómero 1.3 al menos por un lado; en principio, esta prolongación también se puede realizar en ambos extremos del casquillo. Las placas intermedias 1.1 reciben un rebaje 1.2.1 y 1.2.2 que libera un determinado ángulo. Simultáneamente está conectado con el eje un tope de torsión 1.4. Después de un determinado ángulo 1.5, arrastra la placa interior en el tope 1.2.1 de modo que no se produzca ninguna otra deformación de la capa interior. En un ángulo aún mayor 1.6, la segunda placa 1.2.2 se arrastra por el tope de torsión 1.4. La figura 1 muestra un componente con tres capas en el que dos placas se mueven por el tope de torsión 1.4. En principio, se puede disponer cualquier número de placas con la respectiva función de tope.
La fig. 5 muestra distintas vistas de juntas cardán de elastómero y juntas cardán dobles, que están equipadas con los casquillos de acuerdo con la invención de las figs. 1 - 4 y, por tanto, son adecuadas para grandes desviaciones.
La fig. 6 muestra el segundo modo de realización básico de la invención, es decir, una junta de rótula con un cuerpo de junta esférico, que presenta un rebaje en el centro para una rótula de junta (2.7) fija, que está fijamente conectada con la capa elástica más interior y que también se mueve o deforma durante el movimiento (desviación). El ángulo de desviación total posible está formado por los ángulos (2.20) y (2.21) y, en este caso concreto, se consigue mediante dos niveles en el perfil del tope (2.4). Los elementos de tope (2.22) circunferenciales, que están unidos a la parte de extremo de las respectivas placas intermedias anulares, incrementan la exactitud del tope entre el elemento de tope (2.4) y las placas intermedias del elemento de capa esférico.
La junta de rótula de acuerdo con la invención consiste en varias capas de elastómero (2.3) semiesféricas. Estas se apilan unas encima de las otras y se conectan entre sí mediante placas semiesféricas (2.1) unidas. La campana exterior (2.5) gira alrededor de la rótula interior (2.7).
Dado que la circunferencia de la rótula interior es significativamente menor que el de la campana exterior, el elastómero casi solo giraría en el área interior. En el área exterior solo existiría material elástico que no interviene en la deformación. Esto se evita porque las placas intermedias (2.1) esféricas giran en niveles de acuerdo con un ángulo determinado y, por tanto, solo se someten a un movimiento de torsión limitado. El anillo de tope (2.4) gira con la rótula interior (2.7) y se apoya en un determinado ángulo contra el borde de placa (2.2.1) y sigue girando con ella. Después de un nuevo ángulo, el tope (2.2.2) se enclava de modo que, en última instancia, solo se pueda deformar la capa más exterior. La junta de rótula de acuerdo con la invención se puede usar en cualquier lugar donde deba tener lugar un gran movimiento angular en el espacio. En comparación con el casquillo con junta cardán, la junta de rótula no necesita ninguna disposición cardánica para posibilitar el movimiento espacial.
La fig. 7 muestra la aplicación de dos juntas esféricas conectadas de acuerdo con la fig. 6 para formar una junta cardán que actúa en un plano.
La fig. 8 muestra el posible uso de una junta cardán de acuerdo con la invención de acuerdo con las figs. 6 y 7 con un absorbedor pendular, como se puede usar típicamente en una turbina eólica. Las juntas están integradas en varillas pendulares (3), que están conectadas en su extremo superior con la estructura de soporte del sistema (por ejemplo, la torre de la turbina eólica) y con el otro extremo con la masa pendular (5). Por lo tanto, la masa (5) puede oscilar libremente de forma transversal en el plano horizontal con un gran ángulo de desviación.
La fig. 9 muestra un cojinete elástico de acuerdo con la invención con tope de torsión, que está compuesto por un cuerpo base cónico con placas metálicas (1.1) y capas de elastómero (1.3) cónicas con simetría de rotación, de forma correspondiente y en disposición alterna alrededor del eje de cono, formándose el ángulo de cono (1.15) por el eje longitudinal y las superficies de cono inclinadas con respecto a él. Además del propio elemento de tope (1.4), aquí también se pueden ver los ángulos de tope interior y exterior (1.5) (1.6).
La fig. 10 (A) muestra una vista en perspectiva de una suspensión pendular (6), que está sujeta a una estructura de soporte (6.5). La suspensión pendular comprende una junta cardán o universal de dos árboles (6.1), así como un engranaje de transmisión (6.2) y un elemento de amortiguación (6.6), respectivamente en un extremo de ambos árboles de la junta. La varilla pendular (6.8) en el extremo inferior de la suspensión (6.7) está representada solo parcialmente. Los dos elementos de amortiguación (6.6) en los árboles pueden estar provistos de masas de rotación (6.6.1) no representadas aquí por separado, pero son opcionales y se pueden omitir si no se desea o es necesario un ajuste de frecuencia adicional. Los cojinetes elásticos de acuerdo con la invención con tope de torsión (6.4) elástico, en forma de los casquillos de elastómero cilíndricos, las semicubiertas esféricas o los casquillos de elastómero cónicos descritos no están representados ni se pueden ver.
Las unidades de amortiguación (6.6) se accionan preferentemente con corrientes parásitas y comprenden un disco conductor preferentemente con simetría de rotación, así como un disco también preferentemente con simetría de rotación, por ejemplo, de acero, cerámica o plástico, provisto de imanes permanentes o electroimanes. Ambos discos están dispuestos uno frente al otro y separados por un entrehierro, y se mueven uno respecto al otro alrededor del árbol, accionados por un movimiento pendular, con lo que se genera una corriente parásita, que produce una fuerza opuesta a la que mueve el péndulo, de modo que el movimiento pendular se amortigüe o ralentice.
Además, la unidad de amortiguación de corrientes parásitas (6.6) adicionalmente puede presentar una masa de rotación ajustable y opcionalmente variable, como se describe con más detalle en el documento WO 2019/029839. De esta forma, y adicionalmente mediante el uso de discos de diferentes diámetros para incrementar la velocidad de giro de las áreas de los discos con los imanes, es posible influir en la frecuencia natural del sistema de oscilación o adaptar el sistema de oscilación a las condiciones de vibración. (B) muestra la junta cardán de (A) desde una perspectiva diferente como parte de la suspensión pendular con casquillos de elastómero (19)(19.1) y apoyos dinamométricos (23), palanca interior (23.1), palanca exterior (23.2), tope elástico ((23.3) y apoyos dinamométricos con ángulo de ralentí (24), (palanca interior 24.1), (palanca exterior 24.2), (tope elástico 24.3) y ángulo de movimiento libre (24.4).
La fig. 11 muestra la suspensión pendular cardánica de la fig. 10 en una vista en planta, en la que ahora están indicadas la posición y unión de los cojinetes elásticos descritos aquí de acuerdo con la invención con tope de torsión (1.4)(6.4) elástico, preferentemente en ambos extremos de ambos árboles de la junta cardán, indicándose solo esquemáticamente dichos cojinetes, que están instalados en sus correspondientes soportes (6.9). En el lado del engranaje, los árboles también se guían por un soporte (6.7).
La fig. 12 muestra la suspensión pendular cardánica de la fig. 11, que está equipada con casquillos de elastómero (6.4.1) cónicos de acuerdo con la invención con un tope de torsión elástico (6.4), como se muestra, por ejemplo, en la fig. 9.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Junta de torsión elástica, que puede proporcionar ángulos de desviación de múltiples niveles de al menos 50° de desviación, que comprende un elemento de capa (1)(2) elástico que está conectado de forma funcionalmente eficaz a un tope de torsión (1.4)(2.4), en la que
(Aa) el elemento de capa (1) elástico es móvil alrededor de un eje de junta (1.14) interior fijo, que está compuesto por varias capas elásticas concéntricas separadas entre sí por placas intermedias en forma de un casquillo cilíndrico o cónico,
(Ab) el eje de junta está fijamente conectado con la capa elástica más interior del elemento de capa (1), de modo que durante el movimiento relativo del elemento de capa con respecto al eje de junta interior fijo, dicha capa elástica más interior es la que más se deforma de todas las capas,
(Ac) el eje de junta está conectado con el tope de torsión (1.4) en al menos una posición del elemento de capa (1),
(Ad) el tope de torsión (1.4) y el elemento de capa (1) están configurados de modo que el tope de torsión (1.4) haga tope con la placa intermedia más interior del elemento de capa (1) que se encuentra más cerca del eje de junta durante un movimiento de rotación relativo del elemento de capa y el eje de junta entre sí en un ángulo de desviación (1.5) definido, de modo que, después de hacer tope con la placa, la capa elástica interior adyacente no se someta a ninguna otra deformación,
(Ae) el elemento de capa (1) cilíndrico o cónico, que tiene dicho eje de junta (1.14) interior fijo, y el tope de torsión (1.4) está unido a al menos un lado plano del casquillo o del cono, realizándose el tope con la respectiva placa intermedia concéntricamente anular o cónica mediante el movimiento de rotación relativo del elemento de capa y el eje de junta entre sí, y
(Af) el elemento de capa (1) cilíndrico o cónico presenta placas intermedias (1.2.1 y 1.2.2) interiores que sobresalen en el lado del tope de torsión (1.4), de las que está rebajado un segmento angular, en el que el tope de torsión se puede mover alrededor del eje y hacer tope en niveles con el borde lateral de la respectiva placa que se crea mediante un rebaje con un ángulo de desviación definido;
o en la que
(Ba) el elemento de capa (2) elástico móvil alrededor de una rótula de junta (2.7) interior fija está compuesto por varias capas elásticas separadas entre sí por placas intermedias,
(Bb) la rótula de junta (2.7) interior fija está fijamente conectada con la capa elástica más interior del elemento de capa (2), de modo que durante el movimiento relativo del elemento de capa con respecto a la rótula de junta interior fija, dicha capa elástica más interior es la que más se deforma de todas las capas,
(Bc) la rótula de junta (2.7) interior fija está conectada al tope de torsión (2.4.) en al menos una posición del elemento de capa (2),
(Bd) el tope de torsión (2.4) y el elemento de capa (2) están configurados de modo que el tope de torsión (2.4) haga tope con la placa intermedia más interior del elemento de capa (2) que se encuentra más cerca de la rótula de junta durante un movimiento cardánico relativo del elemento de capa y la rótula de junta (2.7) entre sí en un ángulo de desviación (2.20) definido, de modo que, después de hacer tope con la placa, la capa elástica interior adyacente no se someta a ninguna otra deformación,
caracterizada por que
- en el caso del elemento de capa (1) cilíndrico o cónico, se alcanza el tope en niveles del ángulo de desviación (1.5) mediante perfiles configurados de forma correspondiente en el lado del tope de torsión (1.4) orientado hacia el elemento de capa, y
- en el caso del elemento de capa (2) elástico móvil alrededor de la rótula de junta (2.7) interior fija, este presenta sustancialmente la forma de una semicubierta esférica de capas elásticas y placas intermedias en forma esférica, en cuyo lado plano dicha rótula de junta (2.7) interior fija está unida en el centro con el tope de torsión (2.4), realizándose el tope con la respectiva placa intermedia concéntricamente anular o cónica del elemento de capa presionando el tope de torsión mediante un movimiento cardánico del elemento de capa y la rótula de junta entre sí.
2. Junta de torsión elástica de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizada por queel tope de torsión (1.4) y el elemento de capa (1) cilíndrico o cónico están configurados de modo que el tope de torsión, en el caso de una aplicación de fuerza adicional y el correspondiente movimiento entre el elemento de capa (1) y el eje de junta (1.14), mediante un segundo ángulo de desviación (1.6) definido, hace tope con una de las siguientes placas intermedias situadas más en el exterior.
3. Junta de torsión elástica de acuerdo con la reivindicación 2,caracterizada por queel tope de torsión (1.4) y el elemento de capa (1) cilíndrico o cónico están configurados de modo que el tope de torsión haga tope en niveles con otras placas situadas más en el exterior de forma correspondiente con otros ángulos de desviación.
4. Junta de torsión elástica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 - 3,caracterizada por quea cada uno de los dos lados planos del elemento de capa (1) cilíndrico o cónico está unido un tope de torsión (1.4).
5. Junta de torsión elástica de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizada por queel tope de torsión (2.4) y el elemento de capa (2) esférico están configurados de modo que el tope de torsión, en el caso de una aplicación de fuerza adicional y el correspondiente movimiento entre el elemento de capa (2) y la rótula de junta (2.7), mediante un segundo ángulo de desviación (2.21) definido, hace tope con una de las siguientes placas intermedias situadas más en el exterior.
6. Junta de torsión elástica de acuerdo con la reivindicación 5,caracterizada por queel tope de torsión (2.4) presenta un perfil correspondiente de modo que se posibiliten dichos ángulos de desviación (2.20) (2.21) de la junta.
7. Junta de torsión elástica de acuerdo con la reivindicación 5 o 6,caracterizada por quelas placas intermedias concéntricas están provistas de elementos de tope (2.22) circunferenciales en los puntos sobre los que presiona el tope de torsión (2.4) durante la desviación.
8. Junta de torsión elástica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 - 7,caracterizada por queel elemento de capa (1) cilíndrico o cónico o el elemento de capa (2) esférico tiene al menos tres capas elásticas.
9. Junta cardán,caracterizada por quepresenta una junta de torsión elástica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 - 8.
10. Junta cardán de acuerdo con la reivindicación 9,caracterizada por quepresenta adicionalmente elementos de amortiguación accionados por corrientes parásitas (6.6).
11. Junta cardán de acuerdo con la reivindicación 9 o 10,caracterizada por quepresenta un engranaje de transmisión (6.2).
12. Absorbedor de vibraciones que comprende una junta de torsión elástica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 - 8 o una junta cardán de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 - 11.
13. Absorbedor de vibraciones de acuerdo con la reivindicación 12,caracterizado por quecomprende un péndulo que está conectado a través de una palanca de biela (1.8) con una junta de torsión elástica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 - 8 o con una junta cardán de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 - 11.
14. Turbina eólica,caracterizada por quecomprende una junta de torsión elástica de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 - 8 o una junta cardán de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 - 11 o un absorbedor de vibraciones pendular de acuerdo con la reivindicación 13.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019201471A1 (de) * 2018-04-18 2019-10-24 Fm Energie Gmbh & Co.Kg Dämpfende kardanaufhängung für pendeltilger

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB411622A (en) 1933-03-15 1934-06-14 Brian Mclaren Middleton Improvements in joints
US2069270A (en) * 1935-05-23 1937-02-02 Transit Res Corp Elastic spring and method of making same
GB532393A (en) * 1939-07-21 1941-01-23 Silentbloc Improvements in or relating to flexible joints
DE2062797C3 (de) * 1970-12-19 1978-10-12 Thyssen Industrie Ag, 4300 Essen Federung für Fahrzeuge
GB2160619B (en) * 1984-06-20 1987-10-14 United Technologies Corp Elastomeric high torque constant velocity joint
DE3745044C2 (de) 1986-07-16 1994-08-18 Trw Inc Kugelgelenk
JP3264616B2 (ja) * 1996-03-13 2002-03-11 株式会社山田製作所 ステアリング装置における弾性継手
PL2516883T3 (pl) * 2009-12-21 2017-08-31 Fm Energie Gmbh & Co. Kg Mimośrodowa tuleja zaciskowa
CN101871498A (zh) * 2010-06-09 2010-10-27 株洲时代新材料科技股份有限公司 重载汽车平衡悬架和客车板簧悬架用轴套及其制作方法
CN102713278A (zh) * 2010-12-27 2012-10-03 三菱重工业株式会社 风力发电用风车的减震装置及风力发电用风车
EP2681463B1 (en) * 2011-03-04 2015-05-06 Moog Inc. Structural damping system and method
CN103857903B (zh) * 2011-05-10 2017-09-29 康道尔风能有限公司 弹性体摇摆铰链
CN203500351U (zh) * 2013-10-09 2014-03-26 株洲时代新材料科技股份有限公司 一种小空间尺寸大刚度大变形带硬止挡的橡胶减振器
BR112017002477A2 (pt) 2014-08-13 2017-12-05 Esm Energie Und Schwingungstechnik Mitsch Gmbh amortecedor magnético para absorvedores de vibração
WO2017144167A1 (de) * 2016-02-24 2017-08-31 Fm Energie Gmbh & Co.Kg Windkraftanlagen mit elastischen kugel-pendellagern
WO2019029839A1 (de) 2017-08-08 2019-02-14 Fm Energie Gmbh & Co.Kg Rotationsdämpfer und damit ausgestattete schwingungstilger

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