IT9067520A1

IT9067520A1 - Giunto elastico

Info

Publication number: IT9067520A1
Application number: IT067520A
Authority: IT
Inventors: Wolfgang Hanke
Original assignee: Voith Gmbh J M
Priority date: 1989-07-18
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1992-01-10
Also published as: GB2234039B; IT1240392B; IT9067520A0; DE3923749C1; FR2650039B1; US5194045A; GB9014075D0; JP2599490B2; JPH0356717A; GB2234039A; FR2650039A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per Invenzione Industriale

L’invenzione si riferisce ad un giunto elastico con un dispositivo di smorzamento, in particolare per la trasmissione di un autoveicolo, secondo il preambolo della rivendicazione 1. I giunti di questo tipo dovrebbero evitare che le vibrazioni torsionali che si formano nella propulsione con motori termici si trasmettano successivamente alla catena cinematica. Un fattore particolarmente importante è la capacità di smorzamento negli stati di esercizio critici del giunto elastico, solitamente fissato al volano del motore.

Dal DE-PS 2848 748 è noto un giunto elastico con un dispositivo di smorzamento idrodinamico. In una camera di spostamento disposta radialmente all'esterno, il mezzo di smorzamento racchiuso nella stessa viene spinto attraverso apposite fessure. Lo smorzamento prodotto aumenta proporzionalmente all'angolo di torsione delle due metà del giunto. L'angolo di torsione tuttavia dipende dal carico, e di conseguenza anche la caratteristica di smorzamento del giunto, indipendentemente dalle ampiezze di oscillazione che si presentano nei singoli stati di carico. Nel giunto noto sono già state attuate alcune modifiche, in modo da ottenere uno smorzamento debole con piccoli angoli di torsione mediante un allargamento delle fessure. Nella trasmissione di coppie elevate, tuttavia, il giunto può reagire soltanto con uno smorzamento forte, benché i motori termici, nell'erogazione di coppie elevate, producano spesso ampiezze di oscillazione ridotte. Il giunto non può distinguere tra stati di esercizio con piccole o grandi ampiezze di oscillazione, e reagisce solo ad una torsione relativa delle metà del giunto per effetto della coppia trasmessa.

Il problema alla base dell'invenzione è di realizzare un giunto del tipo illustrato all'inizio con un dispositivo di smorzamento che, con mezzi semplici e indipendentemente dal carico di coppia momentaneo, possa sviluppare uno smorzamento debole con piccole ampiezze di oscillazione, e uno smorzamento forte con grandi ampiezze di oscillazione, in particolare nel campo di risonanza.

Detto problema viene risolto mediante gli aspetti caratterizzanti della rivendicazione 1. Secondo l'invenzione, nello spazio interno del giunto riempito con il mezzo di smorzamento è disposto un cosiddetto anello di smorzamento flottante, il quale non è accoppiato geometricamente nè con 1'una nè con l'altra delle due metà del giunto. L'anello di smorzamento flottante forma con la prima metà del giunto almeno una prima camera di spostamento e con la seconda metà del giunto almeno una seconda camera di spostamento. In questo modo detto anello di smorzamento flottante è esposto al libero gioco delle forze durante il movimento relativo delle due metà del giunto, nel quale può ruotare in misura limitata rispetto a ciascuna delle due metà del giunto. Tenendo conto della massa propria dell'anello di smorzamento flottante e delle sezioni trasversali delle fessure presenti, è dunque possibile che con piccole ampiezze di oscillazione sia attivata per lo smorzamento solo una delle camere di spostamento. In caso di ampiezze di oscillazione più grandi, in particolare anche con basse frequenze di oscillazione, viene attivata anche la seconda camera di spostamento, cioè quando la possibilità di torsione limitata dell'anello di smorzamento flottante rispetto ad una delle metà del giunto viene sfruttata interamente e detto anello di smorzamento ha ancora possibilità di torsione rispetto all'altra metà del giunto. La scelta di due camere di spostamento separate in un unico anello di smorzamento flottante comporta il vantaggio che il giunto può reagire automaticamente con uno smorzamento delle vibrazioni torsionali dipendente dalle ampiezze di oscillazione, e con una maggiore silenziosità di funzionamento anche nei processi di cambio del carico.

Nelle sottorivendicazioni sono indicate le seguenti elaborazioni vantaggiose dell'invenzione: secondo le rivendicazioni 2 a 4 l'anello di smorzamento flottante può essere disposto in modo girevole e a tenuta tra il contorno esterno del disco centrale, cioè della seconda metà del giunto, e il diametro esterno dello spazio interno formato dalla prima metà del giunto. La prima camera di spostamento, che è formata tra l'anello di smorzamento flottante e la prima metà del giunto, presenta un raggio maggiore rispetto alla seconda camera di spostamento formata tra l’anello di smorzamento flottante e il disco centrale. La prima camera di spostamento ha un volume più grande e si estende per un angolo di torsione maggiore rispetto alla seconda camera di spostamento. Inoltre, per lo spostamento del mezzo di smorzamento, nella prima camera di spostamento sono provviste piccole fessure di strozzamento, mentre nella seconda camera di spostamento sono provviste grandi fessure di strozzamento. Con queste misure le due camere di spostamento ricevono caratteristiche diverse, per cui la seconda camera di spostamento sviluppa uno smorzamento debole per piccole ampiezze di oscillazione, mentre la prima camera di spostamento sviluppa uno smorzamento forte per grandi ampiezze di oscillazione.

Nelle rivendicazioni 5 a 7 è descritto che l'anello di smorzamento flottante può essere realizzato in due parti, racchiudendo il disco medio da entrambi i lati. Per la formazione di detta seconda camera di spostamento, sul perimetro esterno del disco medio sono provviste rientranze nelle quali si inseriscono con gioco radiale e assiale sporgenze dell'anello di smorzamento flottante rivolte radialmente verso l'interno. Le prime camere di spostamento più grandi vengono formate da camme rivolte radialmente verso l'esterno, le quali sono disposte sul perimetro esterno dell'anello di smorzamento flottante, e radialmente all'esterno sono disposte a tenuta contro la superficie curva interna dello spazio interno mediante un profilo esterno di forma circolare. Secondo la rivendicazione 8 le prime camere di spostamento sono limitate in direzione periferica mediante viti disposte tra i dischi laterali della prima metà del giunto. Secondo le rivendicazioni 9 e 10, l'anello di smorzamento flottante può essere fatto di materiale plastico e può racchiudere il disco centrale da entrambi i lati, in modo tale che le rientranze di detto disco atte alla formazione della seconda camera di spostamento siano coperte radialmente verso l'interno. Le rivendicazioni 11 e 12 descrivono una realizzazione vantaggiosa della fessura assiale. Secondo la rivendicazione 13, è possibile che le due metà dell'anello di smorzamento flottante comprendano elementi di espansione attivi assialmente nella zona delle camme esterne, i quali elementi spingano le due metà dell'anello di smorzamento flottante contro i lati interni dei dischi laterali, e producano così un ulteriore smorzamento ad attrito finché ciò sia necessario per determinati stati di esercizio.

L'invenzione verrà descritta più dettagliatamente qui di seguito con riferimento ai disegni, che illustrano un esempio di attuazione, e nei quali:

la figura 1 è una sezione trasversale parziale schematica del giunto secondo l'invenzione;

la figura 2 è una sezione longitudinale dell'anello di smorzamento flottante vista lungo la linea di sezione II-II della figura 1;

la figura 3 è una vista longitudinale parziale del giunto vista lungo la linea Ili-Ili della figura 1;

la figura 4 è una vista longitudinale di una forma d’attuazione alternativa dell'anello di smorzamento flottante simile alla figura 2.

Le figure 1 e 3 illustrano sezioni schematiche del giunto secondo l'invenzione con una prima metà del giunto 1, la quale è collegata con un motore non illustrato. Una seconda metà del giunto 2 è collegata con il cambio della trasmissione di un veicolo non illustrato. La prima metà del giunto 1 comprende due dischi laterali 7, 8, i quali sono collegati al perimetro esterno e formano uno spazio interno a tenuta di liquido 11, e i quali racchiudono una seconda metà del giunto formata da un disco centrale 6 e da un mozzo 3. La trasmissione della coppia tra le due metà del giunto avviene, come noto, attraverso molle 9 disposte tangenzialmente, le quali sono inserite in aperture corrispondenti 10 del disco centrale 6 e dei dischi laterali 7 e 8. Tra il perimetro esterno 14 del disco centrale 6 e il perimetro radialmente esterno dello spazio interno 13 è disposto un anello di smorzamento flottante 50. Quest'ultimo è disposto in modo girevole all'interno della prima metà del giunto 1 e può ruotare in misura limitata sia rispetto alla prima metà del giunto 1 sia rispetto alla seconda metà del giunto 2, cioè al disco centrale 6. Tuttavia non è accoppiato geometricamente con nessuna delle due metà del giunto 1, 2. L'anello di smorzamento flottante 50 forma invece con la prima metà del giunto 1 una prima camera di spostamento 16 disposta radialmente all'esterno, e con la seconda metà del giunto, cioè con il disco centrale 6, una seconda camera di spostamento 17. Inoltre l'anello di smorzamento flottante 50 comprende sul perimetro esterno una molteplicità di camme 51, le quali delimitano le prime camere di spostamento 17 tra i due dischi laterali 7, 8 con viti 12 disposte assialmente. Per la formazione delle seconde camere di spostamento, l'anello di smorzamento flottante è provvisto di sporgenze 53 rivolte radialmente verso l'interno, le quali si inseriscono nel disco centrale in rientranze corrispondenti 15. Le due camere di spostamento 16 e 17 sono realizzate con grandezze diverse, e cioè la prima camera di spostamento 16 si estende lungo un grande angolo di torsione tra la camma 51 e la vite 12, al superamento del quale l'anello di smorzamento flottante deve spingere il mezzo di spostamento che si trova nello spazio interno 11 attraverso una fessura 18 tra la vite 12 e l'anello di smorzamento flottante 50. Lo spostamento del mezzo di smorzamento nella seconda camera di spostamento 17 avviene attraverso la fessura 19 tra l'anello di smorzamento flottante e le rientranze 15 del disco centrale.

Come si può osservare in particolare nella figura 3, l'anello di smorzamento flottante 50 racchiude al suo interno il disco centrale 6, per cui le parti laterali 52 rivolte radialmente verso l'interno formano una chiusura laterale parziale per la seconda camera di spostamento 17. La possibilità di torsione relativa dell'anello di smorzamento flottante 50 rispetto al disco centrale 6 viene limitata dalle sporgenze 53 e dai fianchi delle rientranze 15.

Nell'esempio d'attuazione descritto è previsto che l'angolo di torsione dell'anello di smorzamento flottante sia molto più grande all'interno delle prime camere di spostamento 16 rispetto alle seconde camere di spostamento 17. Allo stesso tempo le fessure 18 all'interno delle prime camere di spostamento 16 sono mantenute notevolmente più strette rispetto alle fessure 19 delle seconde camere di spostamento 17. In questo modo è possibile associare caratteristiche di smorzamento diverse alle due camere di spostamento. Nel caso considerato la scelta viene effettuata in modo che le seconde camere di spostamento producano lo smorzamento di vibrazioni di piccola ampiezza, e a causa delle grandi fessure radiali e assiali 19 sviluppino solo un debole smorzamento. Tuttavia l'anello di smorzamento flottante 50, a causa delle strette fessure 18 nelle prime camere di spostamento 16, è associato alle oscillazioni della prima metà del giunto 1, poiché le prime camere di spostamento 16 oppongono una resistenza alla torsione relativamente elevata rispetto all'anello di smorzamento flottante. Perciò, in caso di vibrazioni di piccola ampiezza, e in particolare di alta frequenza, agiscono soprattutto le seconde camere di spostamento 17. In caso di oscillazioni di ampiezze maggiori, in particolare nella marcia ad un numero di giri critico, l'angolo di torsione all'interno della seconda camera di spostamento 17 viene subito superato, per cui le sporgenze 53 si appoggiano contro le rientranze 15 e si verifica un trascinamento in accoppiamento geometrico tra l’anello di smorzamento flottante e il disco centrale 6, In questo modo si verifica lo spostamento del mezzo di smorzamento attraverso le fessure 18 della prima camera di spostamento 16, e quindi un forte smorzamento in caso di vibrazioni di grande ampiezza. Con questa associazione alternata tra l'anello di smorzamento flottante e una delle due metà del giunto, a seconda che si tratti dì vibrazioni di piccola o di grande ampiezza, è possibile ottenere uno smorzamento adatto alla forma di vibrazione che si verifica di volta in volta. Un adattamento ai diversi stati di funzionamento, in particolare al tipico andamento delle vibrazioni di un dato motore, può essere ottenuto con una scelta opportuna dell'angolo di torsione all'interno delle due camere di spostamento, e attraverso un dimensionamento adeguato delle fessure 18 e 19.

Nella parte destra della figura 1 è illustrata una forma d'attuazione alternativa della seconda camera di spostamento 17. In questo caso le parti 1ateral ì 52 dell'anello di smorzamento flottante sporgono in misura notevolmente maggiore radialmente verso l'interno rispetto alle rientranze 15 del disco centrale 6. In questo modo si ottiene soprattutto che le sporgenze 53 dell'anello di smorzamento flottante 50 si appoggino con un migliore smorzamento contro i fianchi delle rientranze 15 dopo il superamento dell'angolo di torsione nella seconda camera di spostamento 17. Le parti laterali 52 presentano un diametro minimo d, mentre sul lato sinistro della figura 1 le parti laterali 52 presentano il diametro minimo D.

Dalle figure 2 e 4 si può osservare che l'anello di smorzamento flottante 50 è suddiviso assialmente in due metà 50a e 50b. Le due metà 50a e 50b comprendono inoltre fori assiali 55, nei quali sono inseriti elementi a molla 56. Dette molle 56 espandono le due metà 50a e 50b in direzione assiale contro i lati interni dei dischi laterali 7, 8. In questo modo si forma un ulteriore smorzamento ad attrito tra l'anello di smorzamento flottante e la prima metà del giunto 1. La forza centrifuga determina inoltre la formazione di una pressione interna tra le due metà 50a e 50b, la quale assiste ulteriormente l'azione delle molle 56. Secondo la figura 2 è possibile realizzare una centratura a labirinto, in cui un anello esterno 54 può essere realizzato elasticamente nella prima metà 50a, in particolare quando l'anello di smorzamento flottante è realizzato in plastica. Tra le due metà 50a e 50b è provvista una fessura 20 attraverso la quale il mezzo di smorzamento può passare da una camera di spostamento all'altra, in cui il dimensionamento di detta fessura può servire anche per ottimizzare la capacità di smorzamento del giunto.

La fessura radialmente esterna tra la camma 51 e la superficie interna 13 dello spazio interno 11 viene scelta vantaggiosamente in modo tale che si verifichi un contatto a tenuta esattamente in corrispondenza del raggiungimento della temperatura di funzionamento del giunto. In questo modo lo smorzamento prodotto con il mezzo di smorzamento relativamente freddo e la fessura ancora grande è all'incirca lo stesso che viene prodotto con una fessura più piccola e un mezzo di smorzamento fluido. In questo modo vengono compensate le influenze della temperatura. Lo stesso vale anche per il dimensionamento della fessura 18. La stessa compensazione della temperatura si verifica nella seconda camera di spostamento 17, nella quale le fessure 19 si allargano con l'aumento della temperatura.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Giunto elastico con costruzione a dischi; in particolare per l'inserimento nella catena cinematica di un veicolo tra un motore alternativo a combustione interna e un cambio, con le seguenti caratteristiche: a) una prima metà del giunto (1) racchiude, mediante due dischi laterali (7, 8) collegati in modo fisso a torsione al perimetro esterno, una seconda metà del giunto (2), la quale è formata da almeno un disco (disco centrale 6) associato ad un mozzo (3); b) le due metà del giunto (1, 2) sono collegate l’una all'altra mediante elementi elastici del giunto (9), e possono ruotare in misura limitata l'una rispetto all'altra; c) i dischi laterali (7, 8) delimitano uno spazio interno (11) a tenuta di liquido contenente! il disco centrale (6), il quale spazio interno è riempito con un mezzo di smorzamento; d) nella zona radialmente esterna dello spazio interno (11) situato tra i dischi laterali (7, 8) si trova almeno una camera di spostamento (16) di volume variabile con la torsione alternata delle metà del giunto (1, 2) e atta ad essere riempita, con il mezzo di smorzamento; caratterizzato dalle ulteriori caratteristiche seguenti : e) nello spazio interno (11) è disposto un anello di smorzamento flottante (50) che può ruotare in misura limitata rispetto a ciascuna delle due metà del giunto (1, 2); f) l'anello di smorzamento flottante (50) forma con la prima metà del giunto (1) almeno una prima camera di spostamento (16) e con la seconda metà del giunto (2) almeno una seconda camera di spostamento (17).
2. Giunto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'anello di smorzamento flottante (50) è disposto in modo girevole e a tenuta sul contorno esterno (14) del disco centrale (6) e sul diametro esterno dello spazio interno (11) formato dai dischi laterali (7, 8) e dalla prima metà del giunto (1).
3. Giunto secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che la prima camera di spostamento (16) formata dall'anello di smorzamento flottante (50) e dalla prima metà del giunto (1) ha un volume più grande e si estende lungo un angolo di torsione più grande rispetto alla seconda camera di spostamento (17) formata tra l'anello di smorzamento flottante (50) e il disco centrale (6).
4. Giunto secondo una delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzato dal fatto che, per lo spostamento del mezzo di smorzamento, nella prima camera di spostamento (16) sono provviste fessure di strozzamento piccole (18), e nella seconda camera di spostamento (17) sono provviste fessure di strozzamento grandi (19).
5. Giunto secondo una delle rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che l'anello di smorzamento flottante (50) è suddiviso in direzione assiale e racchiude il disco centrale (6) da entrambi i lati.
6. Giunto secondo una delle rivendicazioni 1 a 5, caratterizzato dal fatto che il disco centrale (6) comprende sul suo perimetro esterno (14) rientranze (15) per la formazione di camere di spostamento (17), e in dette rientranze si inseriscono con gioco radiale e assiale sporgenze (53) rivolte radialmente verso l'interno dell’anello di smorzamento flottante (50).
7. Giunto secondo una delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzato dal fatto che l'anello di smorzamento flottante (50) comprende sul perimetro esterno camme (51) rivolte radialmente verso l’esterno, tra le quali sono formate le camere di spostamento (16) e il cui contorno esterno è realizzato in forma circolare, in cui il diametro è scelto in modo tale che l'anello di smorzamento flottante (50) sia disposto in modo scorrevole a tenuta contro la superficie curva interna della prima metà del giunto (1).
8. Giunto secondo una delle rivendicazioni 1 a 7, caratterizzato dal fatto che, per la limitazione tangenziale della prima camera di spostamento (16), sono provviste viti (12) tra i dischi laterali (7, 8).
9. Giunto secondo una delle rivendicazioni 1 a 8, caratterizzato dal fatto che l'anello di smorzamento flottante (50) comprende pareti laterali (52) che racchiudono da entrambi i lati il disco centrale (6) e coprono le rientranze (15) radialmente verso 1'interno,
10. Giunto secondo una delle rivendicazioni 1 a 9, caratterizzato dal fatto che l’anello di smorzamento flottante (50) è realizzato in plastica.
11. Giunto secondo una delle rivendicazioni 1 a 10, caratterizzato dal fatto che la larghezza libera interna (a) tra le pareti laterali (52) dell'anello di smorzamento flottante (50) è maggiore dello spessore (s) del disco centrale (6).
12. Giunto secondo una delle rivendicazioni 1 a 11, caratterizzato dal fatto che la larghezza esterna (b) corrisponde sostanzialmente alla larghezza libera tra i dischi laterali (7, 8).
13. Giunto secondo una delle rivendicazioni 1 a 12, caratterizzato dal fatto che tra due metà (50a, 50b) dell'anello di smorzamento flottante (50), nella zona delle camme esterne (51), sono provvisti elementi di espansione (56) attivi in direzione assiale, i quali esercitano sulle due metà (50a, 50b) dell'anello di smorzamento flottante (50) una forza diretta contro i lati interno dei