ITUA20164766A1 - Supporto di smorzamento di oscillazioni - Google Patents

Description

“Supporto di smorzamento di oscillazioni”

La presente invenzione ha per oggetto un supporto di smorzamento di oscillazioni, in particolare un supporto idraulico. Questo componente può trovare applicazione ad esempio per contribuire a collegare al telaio di un veicolo stradale il motore, ma può avere anche molte altre applicazioni. I supporti idraulici in quanto tali sono noti e si contraddistinguono per la presenza di un fluido incomprimibile (ad esempio acqua e glicole) che in seguito alle sollecitazioni sul supporto si sposta tra una prima e una seconda camera mediante uno stretto condotto.

La peculiarità comune a tutti i supporti idraulici è la capacità di ottenere un irrigidimento dinamico ed un drastico aumento dello smorzamento ad una frequenza specifica.

Ad esempio permettono un incremento di rigidezza nel caso di sollecitazioni indotte da ampi spostamenti quali una brusca sterzata o una frenata mantenendo nel contempo un ottimo smorzamento per sollecitazioni quali le vibrazioni indotte da un motore in funzione.

I supporti idraulici tipicamente si distinguono in boccole (in cui principalmente o esclusivamente si ha una applicazione radiale del carico) e in coni (in cui principalmente o esclusivamente si ha una applicazione assiale del carico).

Ogni supporto idraulico presenta una predeterminata risposta alle sollecitazioni che deriva dalla geometria dello stesso. Sono noti differenti tipologie di supporti che, in funzione della geometria, permettono di offrire differenti risposte alle sollecitazioni. Il progettista in considerazione delle specifiche esigenza sceglierà quindi il supporto più appropriato.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un supporto idraulico che offra la massima flessibilità operativa permettendo di modulare nel tempo la propria risposta in funzione di parametri desiderati.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un supporto idraulico, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un supporto, come illustrato negli uniti disegni in cui:

-figura 1 mostra un particolare di un supporto secondo la presente invenzione;

-figure 2, 3, 4 mostrano in vista prospettica e secondo due sezioni ortogonali una soluzione costruttiva secondo la presente invenzione;

-figura 5 mostra un dettaglio di un componente del supporto di figure 2, 3, 4;

-figura 6 mostra in sezione una ulteriore soluzione costruttiva secondo la presente invenzione;

-figure 7 e 8 mostrano rispettivamente modulo e fase della rigidezza dinamica del supporto in funzione della frequenza della sollecitazione. Nelle unite figure con il numero di riferimento 1 si è indicato un supporto di smorzamento di oscillazioni.

Tale supporto 1 comprende una prima camera 40 deformabile sotto l’azione di dette oscillazioni. Il supporto 1 comprende anche una seconda camera 5; opportunamente anche la seconda camera 5 è almeno in parte deformabile.

Il supporto 1 comprende inoltre un condotto 60 che pone in comunicazione la prima e la seconda camera 40, 5. Il condotto 60 è un passaggio ristretto che si interpone tra la prima e la seconda camera 40, 5.

Opportunamente il supporto 1 comprende un fluido incomprimibile idoneo a spostarsi tra la prima e la seconda camera 40, 5 mediante il condotto 60. Il fluido è un fluido magnetoreologico. Un fluido magnetoreologico è un materiale che manifesta una variazione del comportamento reologico a seguito dell’applicazione di un campo magnetico. L’applicazione di un campo magnetico e l’intensità dello stesso sono dunque in grado di modificare sostanzialmente, in modo reversibile, la viscosità di un simile fluido (non viene invece modificata la densità).

Il supporto 1 comprende mezzi 12 di generazione di un campo magnetico di eccitazione del fluido magnetoreologico. Essi fanno parte di mezzi 11 di regolazione del comportamento dinamico del supporto 1 stesso. Con comportamento dinamico si intende la risposta del supporto 1 alle vibrazioni e alle sollecitazioni dinamiche ricevute. Con un basso valore di energia fornita i fluidi magnetoreologici permettono di ottenere una consistente variazione di viscosità; inoltre il cambio di viscosità è quasi istantaneo, nell’ordine di pochi millisecondi. L’aspetto interessante è che il cambiamento di viscosità del fluido determina una modifica della risposta del supporto 1 alle sollecitazioni pur mantenendo inalterata la geometria del supporto 1. Figure 7 e 8 mostrano rispettivamente modulo e fase della rigidezza dinamica del supporto in funzione della frequenza della sollecitazione; le curve indicate dal riferimento “a” sono relative ad un più alto valore di viscosità, le curve indicate dal riferimento “b” sono relative ad un più basso valore di viscosità.

Opportunamente i fluidi magnetoreologici comprendono particelle ferromagnetiche sospese in un veicolo fluido, molto spesso un solvente organico oppure acqua. Le nano-particelle ferromagnetiche sono rivestite di un tensioattivo per prevenire la loro agglomerazione. Un esempio non vincolante di fluido magnetoreologico è MR Fluid MRF-132DG Lord Corporation.

I mezzi 12 di generazione di un campo magnetico di eccitazione del fluido magnetoreologico possono comprendere un primo circuito elettromagnetico. Essi permettono di ottenere dunque un supporto 1 di tipo attivo in cui può essere modificata la risposta del supporto 1 in funzione dei comandi impartiti dai mezzi 12 di generazione di un campo magnetico. Tali comandi potrebbero essere impartiti ad esempio in funzione di rilevazioni eseguite mediante uno o più sensori.

I mezzi 12 di generazione di un campo magnetico di eccitazione del fluido magnetoreologico comprendono una prima bobina 121 comprendente a sua volta una pluralità di spire. La prima bobina 121 comprende anche un primo inserto 123 posizionato almeno parzialmente all’interno delle spire. Opportunamente tale primo inserto 123 è in materiale ferromagnetico, preferibilmente in acciaio. Grazie al valore di permeabilità magnetica del primo inserto 123 è possibile raggiungere elevati valori di campo magnetico con un basso valore di amperaggio circolante all’interno della prima bobina 121. La prima bobina 121 è esterna al condotto 60. Il primo inserto 123 è a contatto con il fluido. Opportunamente il primo inserto 123 attraversa una parete del condotto 60 e si protende internamente al condotto 60 per venire in contatto con il fluido.

Il primo inserto 123 lambisce il fluido lungo detto condotto 60. Il primo inserto 123 si posiziona in una prima zona del condotto 60.

I mezzi 12 di generazione di un campo magnetico di eccitazione del fluido magnetoreologico comprendono una seconda bobina 122 comprendente a sua volta una pluralità di spire e un secondo inserto 124 posizionato almeno parzialmente all’interno delle spire. Opportunamente il secondo inserto 124 è ferromagnetico. Inoltre esso lambisce il fluido lungo detto condotto 60. Il secondo inserto 124 viene dunque in contatto con il fluido. Vantaggiosamente il condotto 60 comprende almeno una parete con un primo foro che è attraversato dal primo inserto 123. Almeno in corrispondenza di tale primo foro il condotto 60 è in materiale diamagnetico o paramagnetico.

Opportunamente anche il secondo inserto 124 attraversa una parete che delimita il condotto 60 (vantaggiosamente, ma non necessariamente la medesima parete attraversata dal primo inserto 123).

Come esemplificato in figura 1 o 5, il condotto 60 comprende un componente anulare in cui è ricavata una scanalatura in cui scorre il fluido operativo (noto nel settore tecnico come Inertia Track). Il primo e/o il secondo inserto 123, 124 attraversano tale componente.

Gli accorgimenti sopraindicati consentono di concentrare il campo magnetico. In prossimità del primo inserto 123 (e del secondo inserto 124 e di tutti gli altri inserti se presenti) il fluido magnetoreologico si addenserà aumentando il valore di viscosità media del fluido e modificando il comportamento dinamico dei supporti idraulici.

Nelle figure 2-6 i mezzi 12 di generazione non sono esplicitamente illustrati, ma sono stati omessi per semplicità (essi potrebbero essere posizionati come in figura 1 oppure protendersi verso l’esterno nella parte sinistra delle figure 4 e 6.

Il supporto 1 è vantaggiosamente una boccola 10 di smorzamento. La boccola 10 comprende un primo elemento 2 (che è un manicotto o un albero), un secondo elemento 3 (che è un manicotto) che circonda il primo elemento 2 e un corpo 4 elastomerico interposto tra il primo e il secondo elemento 2, 3. Il corpo 4 elastomerico è interposto radialmente tra il primo e il secondo elemento 2, 3. Opportunamente il corpo 4 elastomerico è in contatto sia con il primo sia con il secondo elemento 2, 3. Esso è vantaggiosamente realizzato in gomma, preferibilmente vulcanizzata. Come esemplificato nelle unite figure il corpo 4 elastomerico è a sua volta un elemento cavo che circonda il primo elemento 2 attorno ad un asse longitudinale di quest’ultimo. Il primo e il secondo elemento 2, 3 presentano assi longitudinali di sviluppo reciprocamente paralleli. Il primo e il secondo elemento 2, 3 sono vantaggiosamente in materiale metallico.

La prima camera 40 è almeno in parte delimitata dal corpo 4 elastomerico. In particolare la prima camera 40 è definita da una concavità ricavata internamente al corpo 4 elastomerico. La prima camera 40 è definita dalla combinazione del corpo 4 elastomerico e del secondo elemento 3.

Il condotto 60 preferibilmente si sviluppa secondo un percorso curvo. Eventualmente il condotto 60 comprende almeno un tratto spiraleggiante. Opportunamente le varie spire sono complanari. In una soluzione alternativa il condotto comprende un percorso labirintico in cui più archi (tra loro in comunicazione) si susseguono uno all’interno dell’altro. Vantaggiosamente tali archi sono concentrici e/o complanari. Gli accorgimenti sopraindicati consentono di allungare il percorso mantenendo comunque limitato l’ingombro.

Si faccia nel seguito riferimento ad una soluzione illustrata nelle figure 2, 3, 4.

La seconda camera 5 non è in contatto con detto corpo 4 elastomerico. In particolare la seconda camera 5 è delimitata almeno in parte da una membrana 50 flessibile. Infatti la seconda camera 5 è una camera flessibile in cui la membrana 50 flessibile si muove per compensare lo spostamento del fluido incomprimibile. Opportunamente la seconda camera 5 è anulare.

La seconda camera 5 di espansione circonda un vano 7. La boccola 1 comprende un fondo 70 di tale vano 7 che è interposto tra il vano 7 stesso e il corpo 4 elastomerico. Il fondo 70 separa quindi il vano 7 e il corpo 4 elastomerico.

Vantaggiosamente la membrana 50 flessibile separa la seconda camera 5 da una zona esterna alla boccola 1 in cui è presente aria a pressione atmosferica.

Opportunamente una intercapedine 43 non interessata dal fluido incomprimibile è interposta tra il primo e il secondo elemento 2, 3. Vantaggiosamente l’intercapedine 43 si trova interposta tra il corpo 4 elastomerico e il secondo elemento 3. Il corpo 4 delimita almeno in parte l’intercapedine 43. Tale intercapedine 43 è diametralmente opposta alla prima camera 40 rispetto al primo elemento 2.

Il corpo 4 elastomerico comprende una prima porzione 41 e una sporgenza 42 che si protende a sbalzo verso la prima porzione 41. La prima porzione 41 si sviluppa perimetralmente addossata al secondo elemento 3. L’intercapedine 43 si sviluppa tra la prima porzione 41 e la sporgenza 42. Preferibilmente l’intercapedine 43 circonda su tre lati la sporgenza 42.

In assenza di forze esterne agenti sulla boccola 10, il primo elemento 2 è eccentrico rispetto al secondo elemento 3.

Infatti dal momento che il corpo 4 elastomerico non contribuisce a definire la seconda camera 5 si può posizionare il primo elemento 2 eccentricamente in assenza di forze esterne sulla boccola 1. Infatti con riferimento alla figura 3 il primo elemento 2 avrà spazio per spostarsi verso l’alto e potrà farlo senza comprimere la seconda camera 5. Ciò consente di ottenere una boccola 10 morbida in condizioni statiche. Una volta associata alle masse da smorzare il primo e il secondo elemento 2, 3 diventano coassiali (in condizioni statiche).

Lo spostamento radiale del secondo elemento 3 rispetto a detto primo elemento 2 alternativamente pompa il fluido dalla prima camera 40 verso la seconda camera 5 e richiama per depressione il fluido dalla seconda camera 5 verso la prima camera 40. La seconda camera 5 accoglie il fluido incomprimibile, ma non esplica una forza di pompaggio o di aspirazione o comunque tale azione è decisamente inferiore rispetto a quella della prima camera 40. Il fluido agisce come elemento di risonanza e permette un incremento della rigidezza in corrispondenza di un predeterminato intervallo di frequenza delle oscillazioni da smorzare.

La seconda camera 5 si sviluppa radialmente tra un bordo 81 anulare interno e un bordo 82 anulare esterno. La boccola 1 comprende un lembo 80 metallico che si sviluppa radialmente e collega il bordo 81 anulare interno e il bordo 82 anulare esterno. Il lembo 80 comprende un foro 83 di introduzione del fluido incomprimibile nella seconda camera 5. Un otturatore (preferibilmente inamovibile) ostruisce il foro 83. Al fine di introdurre il fluido incomprimibile prima viene generato il vuoto all’interno della seconda camera 5 e della prima camera 40. A questo punto viene introdotto il fluido incomprimibile e poi occluso il tutto (ad esempio forzando l’otturatore all’interno del foro 83). Tale otturatore è preferibilmente un tappo metallico inserito per interferenza nel foro 83. Vantaggiosamente la boccola 1 comprende una membrana 51 flessibile addizionale che delimita la camera 5 di espansione. Come si nota in figura 2 la membrana 50 e la membrana 51 addizionale delimitano una medesima faccia della camera 5 di espansione. La membrana 50 e la membrana 51 addizionale nella soluzione esemplificativa illustrata si sviluppano come due archi. Esse sono separate dal lembo 80 descritto in precedenza ed opportunamente anche da un lembo 800 addizionale. La membrana 50 e/o la membrana 51 addizionale sono libere di muoversi in funzione della pressione presente nella camera 5 di espansione.

Si faccia ora riferimento ad una soluzione alternativa illustrata nella figura 6.

Il corpo 4 elastomerico in tal caso delimita almeno parzialmente la prima e la seconda camera 40, 5. Il primo elemento 2 si sviluppa lungo un asse 20 longitudinale. La boccola 10 lungo una direzione individuata da detto asse 20 longitudinale si sviluppa tra una prima e una seconda estremità 21, 22. La minima distanza assiale tra il condotto 60 e la prima estremità 21 è minore di un 1/5 della lunghezza dell’intero supporto 1 misurata lungo detto asse 20 longitudinale. Il condotto 60 si trova dunque in prossimità di una estremità del primo elemento 2 in modo da poter essere facilmente accessibile al fine di agevolare l’inserimento del fluido magnetoreologico. Inoltre ciò permette di agevolare l’alloggiamento dei mezzi 12 di generazione di un campo magnetico minimizzandone gli ingombri.

Il condotto 60 nella soluzione preferita è delimitato da un tappo 61 posto ad una estremità assiale del condotto 60 Il tappo 61 comprende inoltre un foro di accesso all’interno di detto condotto 60, detto foro essendo occluso da un otturatore inamovibile. Tale foro consente l’aspirazione dell’aria presente nel condotto 60 e l’introduzione del fluido magnetoreologico. Successivamente il foro viene occluso mediante il tappo inamovibile.

L’invenzione così concepita permette di conseguire molteplici vantaggi. Innanzitutto permette un controllo attivo del supporto in funzione di specifici comandi provenienti da una unità di comando (ad esempio una centralina di un veicolo). Questo consente un controllo attivo variabile nel tempo per adattarlo alle specifiche situazioni.

Agire sulla viscosità del fluido piuttosto che sulla sezione di passaggio del condotto 60 (inertia track) ha il vantaggio di incrementare il valore in modulo della rigidezza dinamica senza modificarne la forma e senza variare la frequenza di risonanza caratteristica del supporto. Inoltre in questo modo si evita l’utilizzo di organi elettromeccanici con il vantaggio di incrementare la robustezza del prodotto finale.

L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la caratterizza. Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, tutti i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Supporto di smorzamento di oscillazioni comprendente: -una prima camera (40) deformabile sotto l’azione di dette oscillazioni; -una seconda camera (5); -un condotto (60) che pone in comunicazione la prima e la seconda camera (40, 5); -un fluido incomprimibile idoneo a spostarsi tra la prima e la seconda camera (40, 5) mediante detto condotto (60); caratterizzato dal fatto che detto fluido è un fluido magnetoreologico; detto supporto (1) comprendendo mezzi (11) di regolazione del comportamento dinamico del supporto stesso a loro volta comprendenti mezzi (12) di generazione di un campo magnetico di eccitazione del fluido magnetoreologico.
2. 2. Supporto secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi (12) di generazione di un campo magnetico di eccitazione del fluido magnetoreologico comprendono una prima bobina (121) comprendente a sua volta una pluralità di spire e un primo inserto (123) ferromagnetico posizionato almeno parzialmente all’interno delle spire; detto primo inserto (123) essendo a contatto con il fluido.
3. 3. Supporto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto primo inserto (123) lambisce il fluido lungo detto condotto (60).
4. 4. Supporto secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che i mezzi (12) di generazione di un campo magnetico di eccitazione del fluido magnetoreologico comprendono una seconda bobina (122) esterna a detto condotto (60) e comprendente a sua volta: - una pluralità di spire; - un secondo inserto (124) ferromagnetico posizionato almeno parzialmente all’interno delle spire e che lambisce il fluido lungo detto condotto (60).
5. 5. Supporto secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto condotto (60) è almeno in parte in materiale diamagnetico o paramagnetico.
6. 6. Supporto secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il condotto (60) è almeno in parte in materiale plastico o in lega di alluminio.
7. 7. Supporto secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere una boccola (10) di smorzamento comprendente un primo elemento (2), un secondo elemento (3) che circonda il primo elemento (2) e un corpo (4) elastomerico interposto tra il primo e il secondo elemento (2, 3); detto primo elemento (2) essendo un manicotto o un albero, detto secondo elemento (3) essendo un manicotto; detta prima camera (40) essendo almeno in parte delimitata da detto corpo (4) elastomerico.
8. 8. Supporto secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che la seconda camera (5) è delimitata almeno in parte da una membrana (50) flessibile e non è in contatto con detto corpo (4) elastomerico; una intercapedine (43) non interessata dal fluido incomprimibile essendo interposta tra il primo e il secondo elemento (2, 3); detta intercapedine (43) essendo diametralmente opposta alla prima camera (40) rispetto al primo elemento (2); in assenza di forze esterne agenti sulla boccola (10), il primo elemento (2) essendo eccentrico rispetto al secondo elemento (3).
9. 9. Supporto secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto corpo (4) elastomerico delimita almeno parzialmente la prima e la seconda camera (40, 5); la boccola (10) sviluppandosi lungo un asse (20) longitudinale tra una prima e una seconda estremità (21, 22); la minima distanza tra detto condotto (60) e detta prima estremità (21) essendo minore di un 1/5 della lunghezza dell’intera boccola (10) misurata lungo detto asse (20) longitudinale.
10. 10. Supporto secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto condotto (60) è almeno in parte delimitato da un tappo (61) posto in corrispondenza della prima estremità (21) e che si sviluppa trasversalmente a detto asse (20) longitudinale; il tappo (61) comprendendo un foro di accesso all’interno di detto condotto (60), detto foro essendo occluso da un otturatore inamovibile.