BRPI0909309B1 - isolador - Google Patents
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Abstract
isolador a presente invenção refere-se a um isolador elastomérico, que tem um corpo elastomérico que incorpora um membro estrutural interno e um membro estrutural externo. o corpo elastomérico inclui um cubo de cisalhamento que se estende entre flanges radiais definidos pelos membros estruturais internos e externos que suportam estresses de cisalhamento durante deflexão do isolador elastomérico. os membros estruturais internos e externos são projetados para fornecer uma interrupção para o isolador elastomérico de modo a impedir compressão do cubo de cisalhamento durante altas cargas. o embuchamento elastomérico pode também incluir uma blindagem térmica elastomérica integral opcional que protege o cubo de cisalhamento.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ISOLADOR".
CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente descrição refere-se a um isolador como, por exemplo, um isolador de sistema de escapamento automotivo. Mais particularmente, a presente descrição se refere a um isolador que é configurado para fornecer uma razão muito moderada no centro, para ter a capacidade suportar cargas na durabilidade do pico e para impedir compressão do elemento de cubo de cisalhamento.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] As demonstrações nessa seção meramente fornecem informação antecedente relacionada à presente descrição e podem não constituir a técnica anterior.
[003] Tipicamente, os veículos automotivos, incluindo carros e caminhões, têm um motor de combustão interna que é acoplado a pelo menos uma transmissão e um diferencial para fornecer força às rodas motrizes do veículo. Um sistema de escapamento do motor que tipicamente inclui um tubo de escapamento, um conversor catalítico e um silencioso, é anexado ao motor para silenciar o processo de combustão, para limpar os gases do escapamento e guiar os produtos de combustão para longe do motor para uma posição desejada tipicamente na traseira do veículo. O sistema de escapamento é suportado por montagens de escapamento que estão posicionadas entre o sistema de escapamento e a estrutura ou alguma outra estrutura de suporte do corpo do veículo. De modo a impedir que vibrações do motor sejam transmitidas ao corpo do carro, as montagens do escapamento incorporam membros flexíveis ou membros de suspensão elásticos para isolar o sistema de suspensão do veículo do corpo do veículo. De modo à eficientemente isolar do corpo do veículo o sistema de escapa-mento do veículo, é preferido que o isolador inclua uma razão mode- rada no centro de deflexão.
[004] As montagens ou isoladores do escapamento da técnica anterior incluíram isoladores de borracha que são um componente ou disco de borracha sólida que é pelo menos três quartos de 2,54 cm (três quartos de uma polegada) de espessura e que é fornecido com pelo menos um par de aberturas que se estendem através dele. Cada uma das aberturas recebe um pino de metal alongado. O pino de metal é fornecido com um cabeçote afunilado e alargado que pode ser forçado através da abertura no isolador, mas não pode ser prontamente removido do isolador. A extremidade oposta do pino é soldada, ou de outro modo segurada, tanto a um ponto de suporte no veículo quanto a um dos componentes do sistema de escapamento.
[005] Outros projetos para isoladores incluem moldagens elasto-méricas de um projeto de raio onde os raios são carregados em tensão e compressão e um projeto de perna de cisalhamento que inclui uma perna que é submetida a cisalhamento na direção de carga primária. A maior parte dos elastômeros que são utilizados para isolado-res de escapamento exibem propriedades de fadiga de tração fraca proveniente das propriedades de baixa resistência a ruptura. O método preferido para carregar o material elastomérico é por compressão ou cisalhamento.
[006] O projeto de disco da técnica anterior é o projeto mais simples, e como discutido acima, são dois pinos inseridos em extremidades opostas do elastômero e as cargas impõem tensão pura nas cordas de elastômero conectando ambas as extremidades. Embora este seja tipicamente o projeto de custo mais baixo, é também o mais abusivo para o material. De modo a afastar o risco de falha, tiras flexíveis e/ou rígidas são tipicamente projetadas dentro ou em torno do exterior do disco elastomérico. A vantagem desse projeto é sua habilidade para inclinar em torno de um orifício em suspensão para acomodar gran- des tolerâncias posicionais para a suspensão.
[007] Os isoladores do projeto do raio da técnica anterior carregam o material elastomérico em compressão e tensão. A carga de tração torna o projeto vulnerável a fraturas em condições de sobrecarga. A magnitude de tensão é diretamente proporcional à carga dividida pela área de seção transversal do raio mínimo. Uma exigência adicional do projeto do raio é que o componente ou pino em suspensão correspondente seja centrado dentro da zona de deflexão enquanto estati-camente pré-carregado pelo peso do escapamento. Se não for, os vazios projetados no isolador serão assentados ou posicionados em condição no fundo. Isto resulta na razão moderada no centro não sendo empregada, por conseguinte, anulando o propósito do isolador.
[008] O projeto de perna de cisalhamento da técnica anterior tem uma direção de carga primária que é tipicamente vertical e uma direção de carga secundária que é tipicamente lateral. Quando o projeto de perna de cisalhamento é carregado na sua direção de carga primária, o método de carga é a carga de estilo de cisalhamento preferido. Além disso, esta carga de estilo de cisalhamento é capaz de ser projetado desejavelmente moderado. No entanto, a direção de carga secundária impõe tensões compressivas de tração que são desfavoráveis para durabilidade. Além disso, a direção de carga secundária tem uma razão que é duas a três vezes mais rígida do que a razão primária que é também uma condição desfavorável.
[009] O desenvolvimento continuado de montagens elastoméri-cas foi direcionado a montagens elastoméricas que incluem uma razão moderada no centro, embora evitando carga de tensão indesejável do embuchamento elastomérico, e que evitam compressão do cubo de cisalhamento durante altas cargas de assentamento. Embora isso tenha sido alcançado nos projetos de cubo de cisalhamento da técnica anterior, concentrações de estresse nas extremidades dos vazios con- tinuam a ser um problema.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0010] A presente descrição fornece a técnica com um embucha-mento que usa carga radial para evitar carga de estresse de tensão do embuchamento. A carga radial causa estresses de cisalhamento do embuchamento elastomérico independente da direção da carga. Tornando para a razão e deflexão em direções específicas pode ser independente de outras direções alterando-se os vazios no embuchamento elastomérico. O embuchamento elastomérico inclui um cubo de cisa-lhamento que não comprime durante altas cargas de assentamento experimentadas pelo isolador. Esse projeto também permite que o embuchamento elastomérico seja mais compacto para projeto de embalagem reduzida.
[0011] Adicionais áreas de aplicabilidade da presente invenção tornar-se-ão aparentes a partir da descrição detalhada fornecida daqui por diante. Deve ser entendido que a descrição detalhada e exemplos específicos, embora indicando a modalidade preferida da invenção, são pretendidos somente para propósitos de ilustração e não são pretendidos para limitar o escopo da invenção.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[0012] A presente descrição tornar-se-á mais completamente entendida a partir da descrição e dos desenhos em anexo, em que: [0013] A figura 1 é uma vista em perspectiva de um isolador elas-tomérico montado a uma braçadeira de acordo com a presente descrição;
[0014] A figura 2 é uma vista em corte transversal do isolador elas-tomérico ilustrado na figura 1;
[0015] A figura 3 é uma vista em perspectiva parcialmente em corte transversal de um isolador elastomérico de acordo com uma outra modalidade da presente invenção; e [0016] A figura 5 é uma vista em perspectiva de um sistema de escapamento que incorpora os únicos isoladores de escape de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0017] A seguinte descrição da(s) modalidade(s) preferida(s) é meramente exemplar por natureza e de modo algum é pretendida limitar a invenção, sua aplicação ou usos.
[0018] Com referência agora aos projetos, é mostrado na figura 5 um sistema de escapamento que inclui os isoladores do sistema de escapamento de acordo com a presente descrição e que é designado geralmente pelo número de referência 10. Um veículo típico compreende um motor de combustão interna (não mostrado), um corpo (não mostrado), um sistema de suspensão (não mostrado) e sistema de es-capamento 10 que é anexado ao motor de combustão interna e que é suportado tipicamente abaixo do veículo. O motor de combustão interna é projetado para energizar uma ou mais rodas motrizes do veículo e o sistema de escapamento direciona os produtos de combustão para um local de escapamento desejado em torno do lado de fora do veícu- lo.
[0019] O sistema de escapamento 10 compreende um tubo intermediário 12, um silencioso 14, um tubo de sucção de bomba 16 e uma pluralidade de montagens de isolador de vários projetos. O tubo intermediário 12 é tipicamente conectado ao motor ou a um conversor catalítico (não mostrado) que é então anexado a um tubo de escapamen-to que se estende entre o motor e o conversor catalítico. O conversor catalítico pode ser anexado a um tubo de escapamento único que leva a uma tubulação de escapamento única ou o conversor catalítico pode ser anexado a um tubo de escapamento dividido que leva a uma pluralidade de tubos de escapamento que leva a uma pluralidade de tubulações de escapamento. Também, o tubo intermediário 12 pode ser anexado a uma pluralidade de conversores catalíticos que se conectam juntos antes de alcançar o silencioso 14 usando o tubo intermediário 12 ou o veículo pode ter uma pluralidade de tubos de escapamento, uma pluralidade de conversores catalíticos, uma pluralidade de tubos intermediários 12 e uma pluralidade de silenciosos 14 que se conectam juntos a um tubo de sucção de bomba único ou múltiplo 16. Além disso, o isolador do sistema de escapamento da presente invenção é aplicável a qualquer tipo de sistema de escapamento incluindo, mas não limitado a sistemas de escapamento duplos que têm dois sistemas de escapamento paralelos se estendendo do sistema de combustão interna.
[0020] O sistema de escapamento 10 é utilizado para direcionar os gases de escapamento do motor para um local desejado em torno do lado externo do veículo. Enquanto percorre através do sistema de es-capamento, o conversor catalítico limpa os gases de escapamento, e, o silencioso 14 silencia o ruído criado durante o processo de combustão no motor. A presente invenção é direcionada para os isoladores do sistema de escapamento que monta o sistema de escapamento 10 ao veículo enquanto ao mesmo tempo, isola o movimento do sistema de escapamento 10 com respeito ao veículo.
[0021] Com referência agora às figuras 1-3, uma montagem do isolador do sistema de escapamento 30 compreende uma braçadeira 32 e um isolador do sistema de escapamento 34. A braçadeira 32 é um componente de metal ou de plástico que define um par de flanges de montagem 36 e uma interface do isolador 38. Cada do par de flanges de montagem 36 define um furo de montagem 40 que aceita um fixador para segurar a montagem do isolador do sistema de escapa-mento 30 a uma estrutura de veículo ou um outro componente estrutural do veículo. Embora a figura 1 ilustre flanges de montagem 36 sendo geralmente perpendiculares um ao outro, está dentro do escopo da presente descrição dispor flanges de montagem 36 em qualquer orientação que seja requerida para ter a braçadeira 32 apropriadamente em interface com a estrutura de montagem do veículo.
[0022] O isolador do sistema de escapamento 34 compreende uma câmara estrutural interna 50, um membro estrutural externo 52 e um corpo elastomérico 54 dispostos entre os membros estruturais 50 e 52.
[0023] O corpo elastomérico 54 define um furo de montagem 58 que é projetado para aceitar um tubo interno, um parafuso, ou um pino de suspensão 60. O pino de suspensão 60 é anexado a um componente do sistema de escapamento 10. Embora a braçadeira 32 seja descrita como sendo anexada a um componente estrutural do veículo e do isolador do sistema de escapamento 34 é descrita como sendo um componente do sistema de escapamento 10, usando um pino de suspensão 60, está dentro do escopo da presente descrição ter braçadeira 32 anexada ao sistema de escapamento 10 e o isolador do sistema de escapamento 34 anexado a um componente estrutural do veículo usando o pino de suspensão 60. Por conseguinte, o sistema de escapamento 10 é segurado ao veículo através de uma ou mais montagens do isolador do sistema de escapamento 30.
[0024] O corpo elastomérico 54 define uma ou mais aberturas encaixadas por pressão 62 que se estendem através do corpo elastomé-rico 54 e através do membro estrutural interno 50.As aberturas encaixadas por pressão 62 possibilitam o encaixe por pressão do membro estrutural externo 52 na braçadeira 32. Uma outra opção seria integrar o membro estrutural externo 52 e a braçadeira 32 de modo que o membro estrutural externo 52 fosse anexado ao sistema de escapa-mento 10 ou ao componente estrutural do veículo. Depois do encaixe por pressão, tipicamente um grampeamento de braçadeira 32 sobre o membro estrutural externo 52 adicionalmente segura a anexação. Se a regulagem do isolador do sistema de escapamento 34 em diferentes direções for necessária, as aberturas encaixadas por pressão 62 podem ser usadas para fornecer uma parede anular não contínua para o corpo elastomérico 54. O corpo elastomérico 54 define um vazio cir-cunferencial externo 64 e um vazio circunferencial interno 66. Embora o vazio 66 seja ilustrado como sendo assimétrico com respeito ao furo de montagem 58, está dentro do escopo da presente descrição ter o vazio 66 simétrico com o furo de montagem 58. O projeto assimétrico para o vazio 66 permite que o furo de montagem 58 se torne disposto em ou próximo à linha central do membro estrutural externo 52 durante a condição montada ou estatisticamente carregada da montagem do isolador do sistema de escapamento 30.
[0025] O projeto de vazio 66, especificamente sua espessura, determinará a quantidade de curso de furo de montagem 58 com respeito ao membro estrutural externo 52 e à braçadeira 32 até a carga para radialmente defletir a montagem do isolador do sistema de escapa-mento 30 se eleva devido ao fechamento do vazio 66. Até o fechamento do vazio 66, os movimentos radiais do furo de montagem 58 causam um cisalhamento puro no corpo elastomérico 54 independente da direção de carregamento. Este carregamento de cisalhamento ocorre na porção do corpo elastomérico 54 disposto entre o membro estrutural externo 52 e o membro estrutural interno 50, como discutido abaixo.
[0026] Como pode ser visto nas figuras, o vazio 64 se sobrepõe ao vazio circunferencial 66 na direção axial para definir um cubo de cisalhamento 70 que suporta a carga de cisalhamento devido a deflexão do corpo elastomérico 54. Durante carregamento maior de montagem do isolador do sistema de escapamento 30, o vazio 66 será fechado até o membro estrutural interno 50 fazer contato com a braçadeira 32 se a braçadeira 32 for fornecida separada do membro estrutural exter- no 52 ou com o membro estrutural externo 52 se a braçadeira 32 for integrada no membro estrutural externo 52. Esse contato entre o membro estrutural interno 50 e a braçadeira 32 ou o membro estrutural externo 52 elimina a compressão e, por conseguinte, os estresses de compressão no cubo de cisalhamento 70 quando a montagem do iso-lador do sistema de escapamento 30 experimenta altas cargas de assentamento. Isto aperfeiçoa tanto a performance quanto a confiabilidade da montagem do isolador do sistema de escapamento 30.
[0027] Uma blindagem térmica elastomérica anular opcional 72 forma a porção externa do vazio circunferencial externo 64. A blindagem térmica elastomérica 72 é integral com o corpo elastomérico 54. A blindagem térmica elastomérica 72 fornece proteção contra fontes externas de calor para o cubo de cisalhamento 70.
[0028] O membro estrutural interno 50 é um componente cilíndrico flangeado de metal ou de plástico que inclui um cilindro axial 76 e um flange radial 78. O cilindro axial 76 se estende sobre o furo de montagem 58 e o flange radial 78 radialmente para fora do cilindro axial 76 para fornecer uma base para o cubo de cisalhamento 70. O corpo elastomérico 54 é ligado ao membro estrutural interno 50 incluindo o cubo de cisalhamento 70 estando ligado ao flange radial 78.
[0029] O membro estrutural externo 52 é um componente cilíndrico flangeado de metal ou de plástico que inclui um cilindro axial 82 e um flange radial 84. O cilindro axial 82 se estende ao longo da superfície circunferencial externa do vazio circunferencial interno e é projetado para ser encaixado por pressão ou de outro modo aceitar a braçadeira 32. Embora a montagem do isolador do sistema de escapamento 30 seja ilustrada usando uma braçadeira 32 separada, está dentro do escopo da presente descrição integrar o membro estrutural externo 52 e a braçadeira 32 e ligar o cubo de cisalhamento 70 diretamente à braçadeira 32. O flange radial 84 se estende de modo radial e para fora do cilindro axial 76 para fornecer uma base para o cubo de cisalhamento 70 na extremidade oposta do cubo de cisalhamento 70. O corpo elastomérico 54 é ligado ao membro estrutural externo 52 incluindo o cubo de cisalhamento 70 sendo ligado ao flange radial 84.
[0030] A braçadeira 32 é uma braçadeira de metal ou de plástico tendo uma parede cilíndrica interna 86, e uma parede externa 88 e uma parede radial 90 se estendendo entre a parede cilíndrica interna 86 e a parede externa 88. A parede cilíndrica interna 86 é projetada para ser encaixada por pressão dentro de uma abertura definida pelo cilindro axial 82 do membro estrutural externo 52, como ilustrado na figura 2.
[0031] Com referência agora à figura 2, pode ser visto que o cilindro axial 76 do membro estrutural interno 50 se estende através da abertura definida pelo cilindro axial 82 do membro estrutural externo 52 e através da parede cilíndrica interna 86 da braçadeira 32. Isso fornece uma interrupção do curso para o movimento radial do membro estrutural interno 50 em relação ao membro estrutural externo 52 que elimina a compressão e, por conseguinte, estresses de compressão no cubo de cisalhamento 70. O membro estrutural interno 50 moverá radialmente com respeito ao membro estrutural externo 52 para fechar o vazio circunferencial interno 66 até o membro estrutural interno 50 contatar a braçadeira 32. Uma porção anular do corpo elastomérico 54 localizada no lado de fora do membro estrutural interno 50 fornece um efeito de acolchoamento e impede o contato direto entre o membro estrutural externo 52 e a braçadeira 32. Se a braçadeira 32 for integrada com o membro estrutural externo 52 para anexar a montagem do iso-lador do sistema de escapamento 30 para o componente estrutural do veículo, tanto o cilindro axial 82 do membro estrutural externo 52, o componente estrutural do veículo quanto uma braçadeira separada podem ser usados para a interrupção.
[0032] O isolador do sistema de escapamento 34 impede carga de estresse de tensão no corpo elastomérico 54 durante o carregamento radial. O carregamento de estilo de cisalhamento em todas as direções permite que o isolador do sistema de escapamento 34 alcance uma razão mais baixa e mais estável de deflexão. Isto é porque o módulo de cisalhamento (carga de cisalhamento) é mais baixo do que o módulo de elasticidade (carga de tração). Também, a razão de mola de materiais elastoméricos no cisalhamento é mais consistente do que em tração. As razões e deflexões são capazes de serem simétricas em torno do eixo central ou elas podem ser reguladas usando-se aberturas encaixadas por pressão 62 ou por, de outro modo, alterando o tamanho ou conformação do corpo elastomérico 54 ou das estruturas rígidas. Uma vantagem adicional é que a razão de deflexão para o cubo de cisalhamento 70 é linear por toda deflexão (até o vazio 66 fechar) que adiciona robustez ao projeto com respeito à posição. Isto significa que qualquer pré-carga de tolerâncias posicionais não irá elevar as razões de deflexão e fazer o Ruído, Vibração e Aspereza (NVH) do veículo mudar com as tolerâncias geométricas de escapamento. [0033] Com referência agora à figura 4, é mostrada uma montagem do isolador do sistema de escapamento 130 de acordo com uma outra modalidade da presente descrição. Uma montagem do isolador do sistema de escapamento 130 compreende uma braçadeira 132 e um par de isoladores do sistema de escapamento isolador do sistema de escapamento 34. O uso da braçadeira 132, em vez da braçadeira 32, permite que a montagem do isolador do sistema de escapamento 130 seja anexada ao veículo e ao sistema de escapamento usando um par de pinos de suspensão 60. A suspensão acima com respeito à braçadeira 32 se aplica também à braçadeira 132.
[0034] O sistema de montagem para o isolador do sistema de es-capamento 34 não é limitado a usar a braçadeira 32 ou braçadeira 132. Qualquer um dos sistemas de montagem descritos no pedido co-pendente 11/233.283 do Requerente, cuja descrição é aqui incorporada a título de referência, poderia ser utilizado para montar o isolador do sistema de escapamento 34 ao veículo.
REIVINDICAÇÕES
Claims (9)
1. Isolador (30) compreendendo: um corpo elastomérico (54); um membro estrutural externo (52) anexado ao dito corpo elastomérico (54), o dito membro estrutural externo (52) tendo um flange (84) que se estende radialmente definindo uma superfície ligada ao dito corpo elastomérico; e um membro estrutural interno (50) anexado ao dito corpo elastomérico (54), o dito membro estrutural interno (50) tendo um cilindro (76) que se estende em uma direção axial e um flange (78) que se estende radialmente definindo uma superfície ligada ao dito corpo elastomérico (54) que se estende radialmente para fora de uma primeira extremidade terminal do dito cilindro do dito membro estrutural interno (50), dito cilindro (76) do dito membro estrutural interno (50) definindo uma segunda extremidade terminal oposta à dita primeira extremidade terminal na direção axial; caracterizado pelo fato de que: o dito corpo elastomérico (54) define um cubo de cisalhamento (70) que se estende entre do dito flange (84) que se estende radialmente do dito membro estrutural externo (52) e o dito flange (78) que se estende radialmente do dito membro estrutural interno (50); a dita superfície do dito flange (84) que se estende radialmente do dito membro estrutural externo (52) voltada para a dita superfície do dito flange (78) que se estende radialmente do dito membro estrutural interno (50) na dita direção axial; o dito membro estrutural externo (52) inclui um cilindro (82) que se estende axialmente, o dito flange (84) que se estende radialmente do dito membro estrutural externo (52) se estendendo radialmente para fora do dito cilindro (82) que se estende axialmente do dito membro estrutural externo (52); e o dito cilindro (82) inteiro que se estende axialmente do dito membro estrutural externo (52) sendo disposto radialmente para fora do dito cilindro (82) que se estende axialmente do dito membro estrutural interno (50) entre as ditas primeira e segunda extremidades terminais.
2. Isolador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito flange (78) que se estende radialmente do dito membro estrutural interno (50) é axialmente oposto ao dito membro estrutural externo (52).
3. Isolador de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma braçadeira de montagem rígida (32) anexada ao dito membro estrutural externo (52).
4. Isolador de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o movimento radial do dito membro estrutural interno (50) com respeito ao dito membro estrutural externo (52) faz com que o dito cilindro axial (76) do dito membro estrutural interno (50) contate o dito membro estrutural externo (52).
5. Isolador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito corpo elastomérico (54) define um primeiro vazio circunferencial (66) disposto em torno do dito membro estrutural interno (50), o dito cubo de cisalhamento (70) sendo definido pelo dito primeiro vazio circunferencial (66).
6. Isolador de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dito corpo elastomérico (54) define um segundo vazio circunferencial (64), e o dito segundo vazio circunferencial (64) define uma blindagem térmica (72) circundando o dito cubo de cisalha-mento (70).
7. Isolador de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a dita blindagem térmica (72) é integral com o dito corpo elastomérico (54).
8. Isolador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito corpo elastomérico (54) define um furo de montagem (58) que se estende através do dito corpo elastomérico (54), o dito cilindro axial (76) do dito membro estrutural interno (50) se estendendo sobre o dito furo de montagem (58).
9. Isolador de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito membro estrutural externo (52) define uma braçadeira (32).
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