IT8323737A1 - Supporto motore in un veicolo - Google Patents

Description

"SUPPORTO MOTORE IN UN VEICOLO"

R I A S S U N T O

Supporto motore in un veicolo atto ad ottenere una riduzione delle vibrazioni a frequenze elevate ed ampiezze di oscillazioni basse. Il supporto comprende un involucro provvisto di una membrana elastomerica e un liquido incomprimibile a bassa viscosit? con valori compresi fra 100 e 2000 Centistokes.

Il motore del veicolo ? fissato in posizione centrale alla membrana.

La membrana sopporta meno del 50% del carico statico totale agente sul supporto .

D E S C R I Z I O N E

La presente invenzione si riferisce ad un supporto motore in un veicolo e ancor pi? in particolare ad un supporto motore atto ad ottenere una riduzione delle vibrazioni a frequenze elevate ed ampiezze di oscillazioni molto basse.

Sono gi? noti supporti motore comprendenti in linea generale un involucro formante una cavit? troncoconica, una membrana in materiale elastomerico colle gata fra i bordi dell'involucro e un nucleo centrale all'involucro associato al motore, un piattello associato al centro del nucleo, mezzi di fissaggio del supporto al veicolo, un liquido incomprimibile ad alta viscosit? all'interno della cavit? dell'involucro.

Nei citati supporti motore la viscosit? del liquido, in genere un olio, ? all 'incirca di 60.000 Centistokes.

Questi supporti motore sono in genere atti a smorzare le oscillazioni di grande ampiezza e bassa frequenza. Infatti a seguito di una vibrazione di grande ampiezza e bassa frequenza, come ad esempio si ha quando le ruote del veicolo incontrano una buca su un terreno accidentato, si verifica lo spostamento del piattello associato al nucleo nella massa di liquido molto viscoso con conseguente spostamento delle masse di tale liquido fra i lati del piattel 10 e le pareti interne dell'involucro del supporto determinando uno smorzamento delle vibrazioni di tipo puramente viscoso.

In presenza di vibrazioni di piccola ampiezza e di elevata frequenza per 11 fatto che il dispositivo comprende un piattello con una superficie in gene re notevolmente estesa e un liquido molto viscoso, si vengono ad originare for ti variazioni di pressione sul piattello in quanto il piattello tende a compri mere il liquido e il liquido reagisce con forze che vengono trasmesse alla struttura del veicolo generando quindi fastidi e in sostanza scarsit? di confort per il viaggiatore.

Per superare questo inconveniente, secondo alcune soluzioni, il piattello viene reso libero rispetto al nucleo centrale in modo tale che l'oscillazione del nucleo centrale, di per s? di piccola dimensione trasversale, non provochi grandi variazioni di pressione e la trasmissione delle forze come si avrebbe se il piattello fosse effettivamente vincolato al nucleo. Naturalmente nel caso di vibrazioni di forte ampiezza, il nucleo, sempre secondo la.soluzione citata, recupera il gioco relativo al piattello e si stabilisce quindi, secondo quanto esposto precedentemente a seguito dello spostamento del piattello, uno smorzamento di tipo viscoso.

Questa soluzione, valida per lo smorzamento di oscillazioni a bassa frequenza e grande ampiezza, non risolve come si ? visto il problema di smorzare le vibrazioni ad alta frequenza e a bassa ampiezza e cio? quelle vibrazioni che si verificano tutte le volte che un veicolo percorre una strada a percorrenza normale.

E' scopo quindi della presente invenzione un supporto motore comprendente un involucro in cui ? racchiuso un liquido incomprimibile atto a ridurre le vibrazioni d'elevata frequenza e bassa ampiezza con una soluzione che sia con temporaneamente semplice e attenui la rumorosit? interna del veicolo.

E' oggetto della presente invenzione un supporto motore in un veicolo at to ad ottenere una riduzione delle vibrazioni a frequenze elevate ed ampiezze di oscillazioni basse comprendente un involucro metallico formante una cavit? chiusa delimitata da bordi circolari, una membrana elastica, un nucleo centra le all'involucro, mezzi di fissaggio del supporto al veicolo, un liquido incom primibile all'interno di detta cavit? dell'involucro, detta membrana elastomerica essendo collegata fra i bordi dell'involucro e detto nucleo centrale dell'involucro, detto nucleo centrale dell'involucro essendo collegato al motore del veicolo, detto supporto essendo caratterizzato dal fatto che la viscosit? del liquido incomprimibile ? compresa fra 100 e 2000 Centistokes e la membrana elastica sopporta meno del 50% del carico statico totale agente sul supporto.

Il presente trovato sar? meglio compr?so dalla seguente particolareggiata descrizione effettuata a titolo esemplificativo e pertanto non limitativo con riferimento alle figure della allegata tavola di disegno in cui:

- la figura 1 mostra in una sezione trasversale un supporto motore;

- la figura 2 mostra una vista in pianta del supporto motore di figura 1; - le figure 3 e 4 si riferiscono a due schemi esemplificativi del funzionamen to del supporto motore secondo il trovato.

Il supporto motore 1 (fig. 1) comprende un involucro 2 a forma scatolare in metallo, una membrana elastomerica 3, un nucleo centrale 4 in metallo, un liquido incomprimibile all'interno dell'involucro.

La membrana 3 ? collegata al centro con il nucleo 4 e all'estremit? ai bordi dell'involucro; le parti sono unite fra loro con attacco gomma/metallo. Al centro del nucleo 4 ? disposto solidalmente un piattello 5 a cui ? affidata la funzione di consentire una movimentazione di grandi masse di liquido e formare un mezzo di tamponamento verticale verso l'alto. L'involucro 2 comprende ulteriormente mezzi di fissaggio alla struttura del veicolo, formati (fig. 2) da una flangia 6 con fori 7 atti al collegamento con la struttura del veicolo. In posizione esterna all'involucro ? vincolato un ulteriore piatto 8 atto a costituire un mezzo di fine corsa in compressione.

Il motore ? associato al supporto tramite una vite 9 collegata solidalmente con il nucleo centrale.

Il liquido incomprimibile all'interno dell'involucro ha la caratteristica fondamentale ai fini dell'invenzione di avere una bassissima viscosit? con valori di viscosit? compresi nell'intervallo fra 100 e 2000 Centistokes.

Nella forma di realizzazione preferenziale il liquido incomprimibile a bassa viscosit? ? una miscela di acqua e glicole e in un'esempio di realizzazione la massa di tale liquido ? di 150 grammi.

Il trovato si basa ancora sull'ulteriore caratteristica fondamentale rela tiva ai mezzi destinati a supportare il cairico statico totale.

Secondo l'idea di soluzione del presente trovato il carico statico si ripartisce sia sulla struttura elastomerica portante formata dalla membrana e cio? sulla reazione elastica della membrana sia sulla reazione dipendente dal l'aumento di pressione del liquido agente sulla superficie interna deformata della membrana elastomerica 1.

Nell'idea di soluzione pi? ampia del presente trovato la frazione del ca rico totale affidata alla reazione elastica della membrana elastomerica ? inferiore al 50%. Preferenzialmente la frazione di carico statico totale gravante sul supporto dipendente dalla reazione elastica ? compresa fra 35% e 40%.

Nella soluzione citata la rigidit? della membrana elastomerica atta a sopportare con la sua reazione la frazione di carico totale citata ? pari a 6-7 kg/mm.

Naturalmente rientra nella pratica corrente determinare la citata ripartizione di carico agente sul supporto scegliendo appositamente sia il materia le elastomerico formante la membrana sia le dimensioni geometriche, in particolare lo spessore.

Il funzionamento del supporto ? il seguente:

il supporto motore 1, soggetto ad oscillazioni di forte ampiezza e frequenza relativamente bassa, ad esempio in alcune applicazioni ampiezze fino a 4 mm e frequenze fra i 5 e i 15 Hz, si comporta come una molla pura.

In pratica il sistema equivalente agli effetti delle oscillazioni sul supporto ? schematizzato molto semplicemente in figura 3 dove con M si ? rappresentata la massa del motore e con k la rigidit? del sistema molla. In fun zione di uno spostamento s della molla, il prodotto k x s rappresenter? la rea zione a quello spostamento provocato dal sistema costituito dalla elasticit? della membrana e dalla variazione di pressione del liquido. In altre parole il sistema comportandosi come una molla non smorza le vibrazioni. La schematizzazione di figura 3, e cio? il comportamento del sistema come molla ? reso ovviamente possibile per il fatto che il liquido ? costituito da acqua e glicole per cui il piattello 5 affonda e si solleva rispetto alla massa liquida con estrema facilit? senza provocare alcun effetto di tipo viscoso. In presenza di oscillazioni d'ampiezza bassa rispetto ai valori citati precedentemente e frequenze elevate, comprese fra i 130 e 180 Hz, si ? trovato che il supporto motore funziona come un dispositivo smorzatore dinamico attenuando o annullando del tutto le oscillazioni determinate dalla presenza di una massa oscillante. Non ? facile dare una spiegazione del diverso comportamento del dispositivo al variare del sistema di oscillazione agente sul supporto e ci? in quanto il sistema comprende pi? elementi diversi fisicamente fra loro, qua le il liquido e il materiale elastomerico mantenuti sempre in qualsiasi condi zione di funzionamento con uguali dimensioni geometriche e uguali capacit? vo lumetriche. Pertanto ci si poteva aspettare pi? naturalmente un comportamento uniforme e non una diversit? nel funzionamento come in effetti si ? avuto modo di constatare.

Si pu? tuttavia ritenere, formulando un'ipotesi di funzionamento e una schematizzazione esemplificativa senza per questo esserne vincolati ai fini della validit? del brevetto, che il comportamento del supporto sia assimilabi le a quanto illustrato in figura 4.

In pratica esiste ancora una massa oscillante e un sottostante sistema di forze rappresentato questa volta sul ramo di sinistra della figura dalla molla di rigidit? k gi? vista in relazione alla figura 3 e ulteriormente da un.ramo in parallelo comprendente un sistema di due molle di rigidit? k^ fra cui ? interposta una massa mj_; le due molle di rigidit? rappresentano nelle condizioni citate di oscillazione il comportamento della massa elastomerica della membrana mentre m^ rappresenta la massa di liquido a bassa viscosit? messa in movimento dal piattello 5. In altre parole secondo la schematizzazione di fi gura 4 si ha che il sistema si comporta ancora con una reazione rappresentata dalla molla di rigidit? k aggiungendo per? a tale forza un'ulteriore sistema di forze determinate dalle molle di rigidit? ki e dalla massa m^ il cui senso ? diretto in opposizione alla reazione della molla di rigidit? k. Si ha in definitiva un sistema di forze di reazione che si sottraggono fra loro e quin di uno smorzamento delle vibrazioni. In pratica si ? constatato che per frequenze elevate ed ampiezze molto basse il fluido contenuto nella cavit? dell'involucro agisce con la propria massa sull'elasticit? di deformazione della membrana e determina una propria frequenza di risonanza e quindi una forza di reazione che risulta di fase opposta a quella della eccitazione esterna.

Quindi come si ? detto e come si ? illustrato nello schema di figura 4 la forza che viene trasmessa alla struttura del veicolo non ? pi? legata al prodotto della rigidit? k della molla a sinistra dello stesso schema per lo spostamento s ma bens? al prodotto di tale spostamento s per la differenza fra le forze di reazione del ramo di sinistra e del ramo di destra.

I risultati ottimali del trovato sono stati raggiunti con supporti motori aventi i citati valori di bassa viscosit? del liquido e ulteriormente in combinazione a tale bassa viscosit? con i valori percentuali citati nella ripartizione del carico totale gravante sul supporto. Allontanandosi da tali vaio ri l'equivalenza del sistema alle schematizzazioni rappresentate nelle figure 3 e 4 non ? pi? rispondente, per lo meno in parte, a quanto prima descritto. Si pu? ritenere che ci? dipenda per il fatto che un aumento di viscosit?, pu? introdurre anche se in misura non facilmente prevedibile un effetto di smorza mento viscoso a scapito di quello reattivo a controfase.

Inoltre e ad esempio la variazione di ripartizione del carico sulla membrana al di l? dei valori citati non consente di raggiungere i risultati volu ti, Infatti se si ipotizzasse,una membrana atta con una reazione elastica a supportare il 70% del carico statico totale gravante sul supporto si arriverebbe ad uno smorzamento a frequenze indesiderate. Infatti in questo caso bi_ sognerebbe far ricorso ad una membrana notevolmente pi? rigida e poich? la fre quenza di risonanza a cui sono legate le forze di reazione in controfase prima accennate aumenta con l'aumentare della rigidit? della membrana elastomerica, si avrebbe l'azione di controfase a frequenze ancor pi? elevate di quelle desi derate e cosi l'azione di smorzamento si verificherebbe in condizioni non pr? granimate.

Come si ? man mano esposto il trovato raggiunge tutti gli scopi prefissa ti, in quanto smorza le vibrazioni di alta frequenza e bassa ampiezza con le reazioni di controfase originate nel sistema liquido-membrana, e oltretutto smorzando tali vibrazioni attenua fortemente la rumorosit? che si verrebbe a de terminare altrimenti all'interno dei veicoli. La soluzione risulta chiaramente di semplice costo essendo costituita in sostanza da un involucro e da un liquido interno e in particolare di facile e diffuso impiego essendo costituita da materiali la cui forma e la cui realizzazione ? di tipo corrente.

Sebbene poi siano state illustrate e descritte alcune particolari realizzazioni del presente trovato si ritengono comprese nel loro ambito tutte le pos

Claims (5)

R IV E N D I C A Z I O N I

1) Supporto motore in un veicolo atto ad ottenere una riduzione delle vibrazioni a frequenze elevate ed ampiezze di oscillazioni basse comprendente un involucro metallico formante una cavit? chiusa delimitata da bordi circolari, una membrana elastomerica, un nucleo centrale all'involucro, mezzi di fissaggio del supporto al veicolo, un liquido incomprimibile all'interno di detta cavit? dell'involucro, detta membrana elastomerica essendo collegata fra i bordi dell'involucro e detto nucleo centrale dell'involucro, detto nucleo centrale dell'involucro essendo collegato al motore del veico lo, detto supporto essendo caratterizzato dal fatto che la viscosit? del liquido incomprimibile ? compresa fra 100 e 2000 Centistokes e la membrana elastica sopporta meno del 50% del carico statico totale agente sul supporto.

2} Supporto motore come a rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la frazione di carico totale affidato alla reazione elastomerica della membra na varia fra il 35% e il 40%.

3) Supporto motore come a rivendicazione 1 o 2 caratterizzato dal fatto che detto liquido incomprimibile a bassa viscosit? ? una miscela di acqua e glicole.

4) Supporto motore come a rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di comprendere all'interno della cavit? un piattello associato al centro del nucleo.

5) Supporto motore come a rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di compren dere associato al nucleo esternamente alla membrana un secondo ulteriore

piattello destinato a determinare un fine corsa in compressione.