MX2014013145A - Amortiguador de vibraciones de torsion con perfil de elastomero no uniforme. - Google Patents

Abstract

Un Amortiguador de Vibraciones de Torsión 10 incluye un buje 12, un anillo 14, y un elemento de caucho 16 que es ajustado por compresión entre la superficie exterior 26 del buje 12 y la superficie interior 32 del anillo 14. El perfil en sección transversal de la superficie exterior del buje y la superficie interior del anillo después del ensamble del TVD consiste de dos arcos cóncavos o convexos con sus radios de manera que el espacio del perfil en sección transversal aumenta desde el centro a los costados. Esta variación del espacio del perfil en sección transversal reduce la acumulación de la deformación principal en el caucho 16, mejorando así la vida del Amortiguador de Vibraciones de Torsión 10. Este diseño también facilita el ensamble apropiado ya que los componentes son de auto-alineación.

Description

AMORTIGUADOR DE VIBRACIONES DE TORSIÓN CON PERFIL DE ELASTOMERO NO UNIFORME CAMPO DE LA INVENCIÓN Los Amortiguadores de Vibraciones de Torsión (TVDs, por sus siglas en inglés) se utilizan ampliamente en cadenas cinemáticas y cadenas de tracción impulsadas por la Combustión Interna ("IC", por sus siglas en inglés) para reducir las vibraciones de torsión que son transferidas para rotar componentes debido a los trabajos de un motor IC. Cuando la frecuencia natural de las vibraciones de torsión de estos sistemas corresponde a la frecuencia natural de los componentes rotativos, la considerable amplitud de ganancia de vibraciones resultantes (un fenómeno conocido como resonancia) . En caso de no ser reducidas, estas vibraciones pueden dañar potencialmente accesorios unidos al componente rotativo. Además, dichas vibraciones también podrían inducir la falla por fatiga del componente rotativo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un TVD reduce la vibración de torsión del componente rotativo en dos formas. Primero, a través de absorción, el TVD rompe el pico de amplitud de vibración en dos picos separados (relativamente más pequeños). Segundo, a través del amortiguamiento, el TVD convierte parte de la energía cinética presente en el sistema en calor y lo disipa a la atmósfera. Como un resultado, el componente rotativo se puede optimizar para peso, y los accesorios unidos al componente rotativo experimentan una vibración relativamente inferior .

El TVD más simple tiene tres componentes, una ménsula estructural ("buje") que conecta de manera rígida el TVD al componente rotativo, un elemento inercial activo ("anillo") , y un elemento de elastómero ("caucho") que proporciona el sistema de muelle-amortiguador para el TVD. El buje y el anillo son fabricados individualmente antes que el caucho sea forzado en el espacio que existe entre el buje y el anillo (perfil) . El caucho es comprimido y ejerce una presión entre las superficies metálicas del anillo y buje, manteniendo el ensamble en su lugar. El ensamble resultante es conocido como un TVD estilo inserción, debido al proceso empleado en su construcción.

Durante la operación del TVD, el anillo se mueve de manera angular en un movimiento hacia y desde con relación al buje, y al hacer esto se imparte una deformación por esfuerzo cortante al caucho. La frecuencia de esta deformación por esfuerzo cortante proporciona la absorción requerida, y la magnitud de esta deformación por esfuerzo cortante proporciona el amortiguamiento requerido.

La sección transversal radial del caucho está definida por el perfil que es el área entre la superficie exterior del buje y la superficie interior del anillo. Algunos TVDs tienen un lomo hacia dentro o hacia fuera en sus perfiles. También se pueden emplear otras geometrías de perfil más complejas tal como configuraciones onduladas. Cuando el caucho es ensamblado en este perfil, su compresión provoca que se desarrolle una deformación principal que es perjudicial para la vida de fatiga del TVD. Generalmente se ha asumido que un perfil con una configuración lineal reduce al mínimo la deformación principal en el caucho.

En todas estas modalidades, la distancia entre la superficie exterior del bujo y la superficie interior del anillo permanece constante a través de toda la sección transversal. En otras palabras, la superficie exterior del buje y la superficie interior del anillo son paralelas entre sí.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se basa en la comprensión de que la acumulación de deformación principal en el caucho se puede reducir variando la distancia entre la superficie exterior del buje y la superficie interior del anillo. Estas dos superficies tendrán una configuración cóncava o convexa de diferente grado con respecto entre sí, lo que significa que el radio de las dos superficies no será idéntico. En consecuencia, la superficie exterior del bujo no será paralela a la superficie interior del anillo.

En el caso donde las superficies son cóncavas, el radio del arco que define la superficie exterior del buje será más pequeño que el radio del arco que define la superficie interior del anillo. De manera similar, en el caso donde las superficies son convexas, el radio del arco que define la superficie exterior del buje será mayor que el radio del arco que define la superficie interior del anillo. Por lo tanto, la sección transversal del perfil no es constante, pero varia de manera proporcional con su distancia desde el centro del perfil.

Esto reduce la acumulación de la deformación principal en el caucho, y facilita el proceso de inserción debido a una presión inferior que resiste el flujo del caucho, y mejora la vida de fatiga del amortiguador. El ligero incremento en el volumen del caucho también es una mejora positiva, ya que la capacidad de disipación de energía del caucho (otra medida de una vida de fatiga del TVD) es directamente proporcional al volumen de caucho presente en un amortiguador. Además, este diseño está auto-centrado debido a la configuración de esfera-dentro-de-una-esfera de la superficie exterior del buje y la superficie interior del anillo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Los objetivos y ventajas de la invención además se apreciarán en virtud de la siguiente descripción detallada y dibujos en los cuales: La figura 1 es una vista en sección transversal de un amortiguador de vibración hecho de acuerdo con la presente invención; La figura 2 es una imagen en sección transversal agrandada en diagrama de la actual invención con un perfil cóncavo .

La figura 3 es una vista similar a la figura 2 con un perfil convexo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se muestra en la figura 1, la presente invención es un amortiguador de vibraciones de torsión (TVD) 10. La figura 1 muestra un diseño relativamente genérico de un TVD. Aunque existen muchas variaciones diferentes del diseño, todos los TVDs 10 de la presente invención incluirán una ménsula estructural (buje) 12, un elemento inercial activo (anillo) 14, y un elemento elastomérico (caucho) 16. Como se muestra, el buje 12 está unido a un componente rotativo del sistema, típicamente un motor de combustión interna. El buje 12 incluye rayos 22 o alternativamente una malla que se extiende entre la parte central 24 del buje 12 y la superficie periférica exterior 26.

El anillo 14, como se muestra, incluye una guía de correa ahuecada 30, la cual está diseñada para impulsar la correa de serpentín, la cual a su vez impulsa varios accesorios, tal como la bomba de agua y alternador. El anillo 14 además incluye una superficie anular interior 32 que es opuesta a la superficie periférica exterior 26 del buje 12. El caucho 16 reside en el espacio (perfil) entre la superficie periférica exterior 26 y la superficie anular interior 32. El perfil generalmente será aproximadamente 3mm a lOmm en grosor radial y aproximadamente lOmm a lOOmm en anchura axial. El perfil incluye partes laterales exteriores 36 y 38 y parte central 40. El caucho 16 puede ser una tira o un anillo. El caucho 16 se puede formar a partir de cualquier elemento elastomcrico típico utilizado en un absorbedor de vibraciones, tal como caucho de butilo o similar. El grosor del caucho previo a la inserción será aproximadamente 120% a 150% del grosor central del perfil.

Tal como se muestra en la figura 2, tanto la superficie periférica exterior del buje como la superficie anular interior del anillo 14 son arcos cóncavos. Cada uno de los arcos tiene un radio Ri y R2 como se muestra. El radio Ri es menor que el radio R2, de manera que el arco formado en la superficie periférica exterior 26 tiene un radio más grande que el arco que es formado en la superficie anular interior 32 del anillo 14. Por lo tanto, la distancia entre las superficies 26 y 32 varía a través de la sección transversal. El grosor del perfil en partes laterales 36 y 38 es más ancho que el perfil en la parte central 40. Una vez más, típicamente el grosor del perfil en las partes laterales será 2 mm a 11 mm y el espacio en la parte central será 3 mm a 10 mm.

Como se muestra en la figura 3, ambas, la superficie periférica exterior del buje y la superficie anular interior del anillo 14 son arcos convexos. Cada uno de los arcos tiene un radio Ri y R2 como se muestra. El radio Ri es mayor que el radio R2, de manera que el arco formado en la superficie periférica exterior 26 tiene un radio más grande que el arco que es formado en la superficie anular interior 32 del anillo 14. Por lo tanto, la distancia entre las superficies 26 y 32 varía a través de la sección transversal. El grosor del perfil en partes laterales 36 y 38 es más ancho que el perfil en la parte central 40. Una vez más, típicamente el grosor del perfil en las partes laterales será 2 mm a 11 mm y el espacio en la parte central será 3 mm a 10 mm.

Para ensamblar el TVD de la presente invención, el anillo 14 y el buje 12 son colocados en un accesorio, y se utiliza una guía para forzar el elemento elastomérico 16 en el espacio entre los dos. Generalmente, el elemento elastomérico 16 tendrá una sección transversal uniforme de manera que, una vez insertada, la parte central del perfil 40 estará bajo mayor compresión que los costados del perfil 36 y 38. Esta compresión mantiene e] amortiguador unido sin la necesidad de adhesivos. Las dimensiones reales del caucho, así como su composición, se pueden modificar dependiendo de las características de diseño del TVD.

Esta estructura puede tener muchas ventajas diferentes. En particular, reduce la acumulación de deformación principal localizada en el caucho, lo cual incrementa la vida efectiva del TVD. Este diseño también reduce la chatarra del ensamble de fabricación causada por los rechazos altos-bajos del caucho. También, debido a que ambas superficies 32 y 26 son curvas, el ensamble se auto-centra .

Esta ha sido una descripción de la invención, junto con el método preferido para practicar la invención, sin embargo, la invención en sí misma solo debiera ser definida por las reivindicaciones anexas, en las cuales se reclama lo siguiente.

Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Un amortiguador de vibraciones de torsión que comprende : un buje adaptado para unirse a un componente rotativo, dicho buje tiene una superficie periférica exterior; un anillo que rodea y está separado de dicho buje, dicho anillo tiene una superficie anular interior; una compresión de inserto de caucho ajustada entre dicha superficie periférica exterior y dicha superficie anular interior; dicha superficie periférica interior tiene una sección transversal cóncava, dicha superficie formando un primer arco que tiene un primer radio; dicha superficie anular interior teniendo una sección transversal cóncava y formando un segundo arco con un segundo radio, en donde dicho primer radio es más pequeño que el segundo radio.

2. El amortiguador de vibraciones de torsión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho inserto de caucho tiene un grosor no comprimido de aproximadamente 120% a aproximadamente 150% de una distancia entre dicha superficie periférica exterior y dicha superficie anular interior en un centro de dicho amortiguador de vibración.

3. Un amortiguador de vibraciones de torsión que comprende : un buje adaptado para unirse a un componente rotativo, dicho buje tiene una superficie periférica exterior; un anillo que rodea y separado de dicho buje, dicho anillo tiene una superficie anular interior; una compresión de inserto de caucho ajustada entre dicha superficie periférica exterior y dicha superficie anular interior; dicha superficie periférica interior tiene una sección transversal convexa, dicha superficie formando un primer arco con un primer radio, dicha superficie anular interior que tiene una sección transversal convexa y formando un segundo arco con un segundo radio, en donde dicho primer radio es más grande que el segundo radio.

4. El amortiguador de vibraciones de torsión de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque dicho inserto de caucho tiene un grosor no comprimido de aproximadamente 120% a aproximadamente 150% de una distancia entre dicha superficie periférica exterior y dicha superficie anular interior en un centro de dicho amortiguador de vibración.