PT93626B

PT93626B - Suporte elastico com amortecimento hidraulico

Info

Publication number: PT93626B
Application number: PT93626A
Authority: PT
Inventors: Tillman Freudenberg; Ulrich Freudenberg
Original assignee: Freudenberg Carl Fa
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1996-01-31
Also published as: CA2018336C; DK0401463T3; JPH0324338A; NO168727C; MX172876B; DE3918753C1; DE59001408D1; ES2040516T3; EP0401463A1; EP0401463B1; CA2018336A1; NO900096L; FI900348A0; JPH0735839B2; BR9001387A; NO168727B; US5042786A; ATE89376T1; PT93626A; NO900096D0

Description

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MEMÚRIA DESCRITIVA 0 invento r et ere-se a um supor te cie borr ac ha secundo a noção geral da reivindicação 1.

Urn tal suporte de borracha é conhecido da publicação alemã DE-OS ó4 19 4d7. 0 dispositivo magnético abrange uma bobina imersa que está unida firmemente â placa, e um iman permanente com forma de anel que está unido firmemente à caixa. A placa pode assim mover-se em vaivém com grande amplitude. As forças transmissíveis são porém tão pequenas que mal è possível urna deslocação relativa de componentes do fluido contido no espaço de trabalho. As mudanças de pressão no eispaço de trabalho causadas pela introdução de vibrações acústicas não são por isso suficientemente compensáveis por uma activação do dispositivo magnético. 0 objectivo do invento é melhorar um tal suporte de borracha de modo que se possa suprimir de maneira essencialmente aperfeiçoada uma transmissão de vibrações acusticamente activas pelo suporte elástico.

Este objectivo é alcançado segundo o invento com um suporte elástico do tipo referido no inicio com as caracteristicas da reivindicação 1. As reivindicações subordinadas referem-se a configurações vantajosas.

No suporte de borracha de acordo com o invento, o iman permanente e a bobina magnética não se movem relativamente entre si e estão unidos rigidamente à caixa do suporte de borracha, formando o iman permanente e a bobina magnética um iman motriz que utiliza a placa como terminal magnético e sendo a rigidez da mola maior que a da mola expansível, com a condição de em cada estado de accionamento haver uma distância entre o iman motriz e a placa. A mola é pressionada pelo iman permanente, e a placa está aproximada do iman permanente até uma pequena distância. A amplitude de movimento da placa alcançavel por uma activação da bobina magnética é correspondentemente pequena e superada por grandes forças. 0 fluido contido no espaço de trabalho é assim deslocável num movimento de vaivém na medida necessária à

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70 395 li 487 D compensação de vibrações acusticamente activas, de modo que estas vi br açòfcs não provocam quaisquer mudanças cie pressão no espaço do tr aba] ho ui;] c já não conduzem a unia mudança cJas forças fundamentais, isto é, a uma ti ansmissão de vibrações. Além disso, o dispositivo magnético agora concretizado é de configuração par ticular mente favorável relati. vamente a custos, porque a bobina magnética e o iman permanente estão reunidos e portanto, são facilmente fabricáveis e montáveis. A bobina magnética está presa, o que facilita bastante a aplicação da alimentação de corrente necessária.

Durante a utilização pretendida, o iman permanente gera um fluxo estático que passa no entreferro entre o corpo da bobina e a placa e é ligado à placa. Nas faces delimitadoras do entreferro surge uma tensão mecânica que causa um molejo da placa. Com a ajuda da bobina, é sobreposto ao fluxo estático um fluxo variável, de modo que no entreferro surja uma parte alterna da força. Através desta força a placa é desviada da sua posição prévia de equilíbrio e accionada. A tensão alterna necessária para tal é levada à bobina magnética a partir de uma unidade de alimentação comandada de maneira rigida ou se sirva de sensores em conformidade com as vibrações a isolar. Esta unidade não é um componente do presente i nvento.

Ouanto ao resto da construção, o suporte de borracha segundo o invento pode corresponder a qualquer das formas conhecidas em que o espaço de trabalho esteja unido por uma abertura de amortecimento a um espaço de igualação. A integração deverá porém ser sempre de modo que o iman motriz fique agregado de maneira rigida no lado do suporte de borracha, onde as vibrações a isolar forem introduzidas. 0 iman permanente deve apresentar uma resistência magnética que seja no mínimo cinco vezes maior do que a resistência magnética no entreferro 10 formada pela distância A. Assim, o dispositivo magnético mantém propriedades quase lineares, sendo a força magnética e. a corrente proporei onais uma à outra. Além

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Μ 487 D -4-disso, suprime-se a influência das tolerâncias de fabrico.

uma densidade energética no egué-se que as forças e as rigidezes no dispositivo magnético alcancem os valores altos necessár ios. A bobina magnética zigora concretizada do suporte de borracha proposto deve possuir uma indutãncia de no máximo ]0 mH. Assim, a resistência da bobina á corrente alterna fica em toda a gama de frequere ias tão pequena que a corrente geradora da força alterna não desce abaixo das intensidades de corrente necessárias. 0 iman motriz pode possuir partes fracamente magnéticas, por exemplo de aço-silicio, se estas tiverem urna resistência eléctrica especifica no mínimo de 30 uQcm. Assim consegue-se que nessas partes não se formem quaisquer correntes parasitas demasiado grandes, que estorvam a acção da força e acarretem perdas de rendimento, na forma de calor. 0 mesmo requisito deve ser posto ao formato da placa. Essa também deve ter uma resistência eléctrica especifica no minimo de 30 uQcm para suprimir correntes parasitas. A placa deve ter uma espessura, tal que durante a utilização pretendida a indução de saturação não seja mesmo alcançada. Deste modo garante-se que a placa ainda transmita o pleno fluxo possível da bobina e iman permanente, mas que por outro lado também não tenha qualquer massa desnecessariamente alta. A mola e a acção da força do iman permanente, podem completar-se como uma mola conjunta, com uma rigidez que seja no mínimo o dobro da rigidez da mola expansível. Deste modo consegue-se que as propriedades de transmissão da parte elástica de borracha e hidráulica sejam pouco influenciadas nas baixas frequências e grandes amplitudes. Inversamente, também o dispositivo magnético trabalha quase independentemente do estado de funcionamento do dispositivo hidráulico.

Segundo uma configuração vantajosa está previsto, que a placa apresente uma massa de inércia que complete com a rigidez

BAD ORIGINAL -5-

70 395 Μ 487 D cla mola conjunta, um di.sposit.3vo capaz de. vibrar que tenha uma f r e-quência de r essonânci a aci roa da frequência das vi. br açoc _ a isolar. Deste modo garante-se que o suporte não tenha de ser regulado na gama de uma ressonância mecânica. Isto baixa os requesitos á estabilidade dos parâmetros, que determinam as velocidades das frequências dos ângulos de desfasagem e as. ampli tudes.

Convenientemente, a placa deve ter urna face de êmbolo substituta F1 que no mínimo é 0,5 vezes maior do que a face de êmbolo substituta F2 do corpo de suporte incluindo a mola expansível. Isto vem ao encontro das propriedades do dispositivo magnético-percurso curto, força grande. Além disso, são evitados efeitos de inércia parasitas de correntes de igualação dentro do espaço de trabalho. Convenientemente, a placa tem uma face de êmbolo substituta F1 que é 1,5 vezes maior do que a face de êmbolo substituta F2 do corpo de suporte incluindo a mola expansível. À bobina magnética pode estar ligado em paralelo um condensador. Deste modo é formado um circuito eléctrico supressor com uma frequência de ressonância que fica ou na gama de frequências das vibrações a isolar ou pouco acima. Na gama da ressonância é diminuída na alimentação a corrente necessária a uma determinada amplitude da força, pois essencialmente só são igualadas perdas de rendimento, enquanto que o falso rendimento do teor energético do circuito supressor é impedido. Λ bobina magnética pode também estar ligada em série uma resitência óhmica. Deste modo consegue-se que as propriedades de transmissão do dispositivo magnético dependam menos da frequência. 0 suporte de borracha de acordo com o invento possibilita, com a configuração especial do dispositivo magnético.com um bom isolamento de vibrações , acusticamente perturbadoras, e em particular de ruído fisico. 0 dispositivo amortecedor hidraúlico, existente paralelamente ao dispositivo magnético possibilita simultaneamente uma supressão de golpes vibratórios de grande amplitude, acentuados pela ressonância da parte da máquina. 0 domínio de aplicação preferido do suporte de

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Μ 487 D --6- borracha de acordo com o invento e por j sso o sunor te de motores d e c o m b u s t ã o e m a u ί: o m ó v e i s . 8egv i d ci me n t o Rvp] ica-se melhor o objçct i v*> do invento com o auxilio dos desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 é um suporte de borracha representado em corte longi tudinal; a Figura 2 é um corte longitudinal do suporte de borracha mostrado na Fig. 1 que reproduz com ampliação a zona do dispositivo magnético. 0 suporte de borracha mostrado na Fig. 1 destiria-se a ut i1i zação num automóvel. Este inclui um corpo de suporte 4 que durante a utilização pretendida está enroscado na carroçaria do automóvel e serve simultaneamente para suportar a mola expansível 5, configurada como um cone oco e feita de material de borracha elástico. A mola expansível 5 e o corpo de suporte 4, por um lado, e a caixa 6 do suporte de borracha, por outro lado, estão indissoluvelmente unidos, por exemplo por vulcanização directa da mola expansível 5 nas partes metálicas da máquina que confinam de ambos os lados. A caixa 6 está fechada em baixo e durante a utilização pretendida está unida ao motor de combustão a suportar. Esta contém um iman motriz que actua ver ticalmente para baixo, e inclui por um lado o iman permanente 8 e por outro lado a bobina magnética 9, que está presa num sulco do corpo de suporte 15 de ferro macio em redor do iman permanente 8.

Debaixo do corpo dc suporte 15 e do iman permanente 8 está, segura na zona periférica externa, uma mola de folha 2, com forma circula!', a qual na zona periférica interna agarra a placa 3 de ferro macio e a. suporta no sentido do iman permanente 8 e da bobina magnética 9. A placa 3 e a mola 2 estão impermeavelmente unidas e a elasticidade da mola ? está conjugada com a força do iman permanente 8 de tal modo que, quando a bobina magnética 9 é activada, não resulta estorvo da mobilidade relativa da placa 3. A placa 3 confina em baixo com o espaço de trabalho 1, que está cheio com um fluido hidraúlico e está cercado noutras zonas parciais pela caixa 6, pela mola expansível 5 e pelo corpo de

BAD ORIGINAL i -7- Μ 487 Π 'uporte 4. 0 espaço de· trabalho .1 esta unido pela abertura de amor te·· ?mento 18 ao e-rv; - «.·:.··· igual ío .16, o qual está fechado por uiTi f <.> ] e 17 o e: apr opr iado, ar aves da grande flexibilidade c; rr;lcabjl idade do fole 17, par a admitir sein pressão volumes, adicionais de fluido. A aplicação da csrga prévia a aguentar durante a- utilização pretendida não causa portanto nesta > onere t i zação de um suporte de borr acha qua1 quer subida de pressão no interior do espaço de trabalho. São porei, igualmente concebíveis concretizações em que o espaço de igualação esteja fechado por uma parede com elasticidade considerável. Na concretização mostrada, a abertura de amortecimento 18 está disposta na parede da caixa 6 e te-irn forma de canal . 0 seu corte transversal conjuga-se com a elasticidade da mola expansível 5 de tal modo que, quando são introduzidas vibrações de. uma frequência a amortecer, resulta um movimento de ressonância de um volume de fluido contido e dai uma acção amortecedora particularmente boa. Deste modo impede-se o aparecimento de golpes vibratórios de amplitude pronunciada da parte suportada da máquina.

Sobre o funcionamento há a expor o seguinte:

Ao serem introduzidas as vibrações acusticamente perturbadoras a isolar, durante a utilização pretendida, resulta uma deslocação relativa em vaivém do corpo de suporte 4 com referência á caixa 6 do suporte de borracha mostrado. Na zona periférica externa, a mola expansível 5 está presa à caixa, e na zona periférica interna ao corpo de suporte 4. Não pode por isso seguir na totalidade os movimentos relativos, do corpo de supor te 4 ou da caixa 6, sò até certo ponto . A face de êmbolo substituta resultante, que actua no volume de fluido contido no espaço útil 1, foi indicada em conformidade na Fig. 1 por F2. A placa 3 direc tamente diante cio corpo de suporte 4 e da mola expansível 5 e deslocava 1 pelo dispositivo magnético 7 num movimento relativo de vaivém é de tamanho claramente maior. A sua face de êmbolo substituta foi posta na Fig. 2 e designada por Fl. Permite que numa deslocação relativa do corpo de suporte 4 os volumes do fluido deslocados por este e por a mola expansível 5 são compensados por um movimento relativo comparativamente

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permanente 8 e a bobina magnética 9 podem desenvolver uma grande eficácia. 0 isolament. das vibrações correspondentes- é assim conseguido no suporte de borracha numa medida até agora não alcançada. A activação para tal necessária, da bobina 9 pode ser feita como segue, cabendo ao condensador 13 e á resistência óhmica 14, o seguinte significado:

Aos bornes da bobina é aplicada uma tensão alterna que proporciona a corrente na bobina. Como a resistência na bobina à corrente interna sobe com uma frequência crescente, a indutância da bobina não deve ser muito grande (L<10 mH). Através de uma ligação da bobina a elementos passivos adicionais pode-se influenciar o grau em que a resistência a corrente alterna depende da frequência. Um condensador em paralelo com a bobina forma com esta um circuito supressor. Na proximidade da frequência de ressonância, a necessidade de corrente é baixada na alimentação. Urna resistência óhmica em série com a bobina faz as propriedades de transmissão do sistema magnético dependerem menos da frequência.

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Claims

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5. I V I N D I C A Ç. 0 E 0 ] - Supo r t < £ 1 à ·. t 1. C O COrti f.ioji" teci iiif i 11 o !. i br z ·. ú] i c o , em c.;..κ um espaço de 1 do <v!"iei o c orn f I ui do, SS í ,r; cie] ι mi. tado , p··- 1 · menos numa 1§ -ona p a r c i a 1 ρ cr r uma placa de material magnetizável, supor tado por uma mola, pelo menos numa 2§ zona parcial por um corpo de suporte e por uma mola expansível e a b a u 1 a v e ] cl e ma t er i a 1 de elástico, e pelo menos numa 3§ zona parcial por uma caixa não flexível, sendo a placa móvel em vaivém no sentido do espaço de trabalho com a ajuda de um dispositivo magnético em dependência de parâmetros pré-estabelecidos e sendo o dispositivo magnético composto por um iinan permanente e por uma bobina magnética, caracterizado por o íman permanente (8) e a bobina magnética (9) não serem móveis entre si e estarem unidos rigidamente a caixa (6), por o imari permanente (8) e a bobina magnética (9) formarem um iman motriz que utiliza a placa (3) como terminal magnético, e por a rigidez da mola (2) ser maior que a da mola expansível (5), com a condição de em cada estado de f unci oamento haver unia distância entre o iman e a placa (3).
2 - Suporte elástico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ·:> iman permanente (8) apresentar uma resistência magnética que é no mínimo cinco vezes a resistência magnética do entreferro (10) formada pela distância (A).
3 - Suporte elástico de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por o iman permanente (8), ter uma densidade energética de no mi :nmo 100 kJ/m*>.
4 - Suporte elástico de acordo com a reivindicação 1 a 3, caracterizado poi a bobina magnética (9) possuir uma indutãncia de no máximo 10 ml-!.
5 - Suporte elástico de acordo com a rei vindicação 1 a 4, caracterizado por ... iman motriz (7) possuir par tes f r acame n te magnéticas (12) e por as. partes (12) terem uma. resistência el éc trica especifica de. no mínimo 30 uQcm.
6 - Suporte elástico de acordo com a reivindicação 1 a 5, caracterizado por a placa (3) ter uma resistência el éctnca especifica de no mínimo 30 uQcm.

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7 - Suporte elástico de «cordo com a reivindicação 1 a 6, ·: a r a cter itado r : r placa (3) ter uma espesse p a tal que durante a u t j ] j. ? a ç ·:' '’· p!~ i: t. \l Γ» , · . -j r.rlUÇe O ':P c-a !. uração n ã o é alcançada. o — Supor te 1-is 11 cr> de acordo com a r e i vi ndicação 1 a 7 , caracter izado pru a m.>1 a (2) e a força do unan j permanente (8) se comple ta re m como mola conjunta com uma rigidez global que é no mini mo o dobro da rigidez cia mo la expansível (5) 9 - • Suporte elástico de acordo com a reivindicação 8, e a r a c t: e r izado por a placa (3) apresentar uma mas sa de inércia que se completa com a rigidez global da mo la conjunta como um dispositivo capaz de vibrar com uma frequência de ressonância que é superior á frequência das vibrações a isolar.
10 - Suporte elástico de acordo com a reivindicação 1 a 9, caracterizado por a placa (3) ter uma face de êmbolo substituta F1 que é no mínimo 0,5 vezes maior que a face de êmbolo substituta F2 do corpo de apoio (4) i nc]ui ndo a mola expansível (5). 11 - Suporte elástico de acordo com a reivindicação 1 a 10, caracterizado por a placa (3) ter uma face de êmbolo substituta F1 que é no mínimo 1,5 vezes maior que a face de êmbolo substituta F2 do corpo de sustentador (4) incluindo a rnola expansível (5).
12 - Suporte 11, caracter i. zado elecLricamente em p 13 - Suporte 12, caracter x r ' electricamente em s elástico de acordo com a reivindicação 1 a * 'ot a bobina magnética (8) estar ligado ralelc um condensador (13). -d ac 11co de acordo c:orn a rei vi ndi c ação 1 a á bobina magnética estar ligada rie ur"a resistência òhmica (14). Lisboa, 30. WR. 1990 Por FIRMA CARL FREUDENRERG