ES2249398T3 - Dispositivo de amortiguacion por inercia desembragable para motor termico. - Google Patents

Dispositivo de amortiguacion por inercia desembragable para motor termico.

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ES2249398T3 ES01401814T ES01401814T ES2249398T3 ES 2249398 T3 ES2249398 T3 ES 2249398T3 ES 01401814 T ES01401814 T ES 01401814T ES 01401814 T ES01401814 T ES 01401814T ES 2249398 T3 ES2249398 T3 ES 2249398T3
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Abstract

Dispositivo (10) para reducir las irregularidades del par proporcionado por un motor térmico (12) de vehículo automóvil, que comprende, por una parte, un volante primario (24) que está unido con el cigüeñal (16) del motor y acciona un embrague (18) del vehículo y, por otra, un volante de inercia secundario (20), coaxial con el volante primario (24), unido con el cigüeñal (16), por medio de un dispositivo de acoplamiento centrífugo (22), en un margen determinado de velocidades de rotación del motor, que corresponde a un margen de velocidades de rotación del motor (12) inferiores a un valor umbral de velocidad, comprendiendo dicho dispositivo (10), de aguas arriba hacia aguas abajo, el volante primario (24), el dispositivo (22) de acoplamiento coaxial centrífugo y el volante secundario (20) coaxial de inercia, que forma una campana que rodea al volante primario (24), comprendiendo dicho dispositivo (22) de acoplamiento centrífugo medios (34) expansibles radialmente dispuestos dentro de la campana, entre el volante primario (24) y el volante secundario (20), caracterizado porque el dispositivo (22) de acoplamiento centrífugo comprende un disco (36) de fricción montado, a deslizamiento axial libre, dentro del volante secundario (20) y unido en rotación con él, que es apretado axialmente entre una cara (42) de fricción del volante primario (24) y una cara (44) de fricción de un plato (46), axialmente móvil, solicitado elásticamente hacia el volante primario (24), y que es susceptible de ser separado de su posición apretada merced a los medios expansibles (34).

Description

Dispositivo de amortiguación por inercia desembragable para motor térmico.
La invención se refiere a un dispositivo para reducir el efecto de las irregularidades del par proporcionado por un motor térmico de vehículo automóvil.
La invención se refiere, más concretamente, a un dispositivo para reducir las irregularidades del par proporcionado por un motor térmico de vehículo automóvil de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Se conocen numerosos ejemplos de dispositivos de este tipo.
Los nuevos desarrollos en materia de diseño de motores han dado lugar a la obtención de motores térmicos susceptibles de proporcionar grandes pares.
Cuando un motor de este tipo funciona con un régimen de rotación reducido es susceptible de entregar a la transmisión asociada un par irregular producido por las fuerzas de combustión. Este par irregular presenta el doble inconveniente de ser perjudicial desde el punto de vista de la comodidad de utilización del vehículo y de solicitar en fatiga a los órganos rotatorios del motor y de la transmisión, lo que, más tarde o más temprano, puede afectar a la fiabilidad mecánica del vehículo.
Este inconveniente es particularmente importante porque los recientes desarrollos en materia de diseño de motores dan lugar a la fabricación de motores que pueden proporcionar pares cada vez más elevados y funcionar a regímenes de ralentí cada vez más bajos, con el fin de reducir el consumo de carburante y el nivel de ruido dentro del vehículo. Pero a estos regímenes de ralentí reducidos el par motor es particularmente irregular.
Para remediar este inconveniente, es conocido interponer entre el motor y la transmisión dispositivos destinados a reducir las irregularidades del par motor, en particular, dispositivos que comprendan, al menos, un elemento rotatorio de inercia dispuesto entre el motor y la transmisión, al nivel del volante motor. El aumento de la inercia del volante motor permite reducir la intensidad de los picos de aceleración del cigüeñal.
Pero, el aumento de la inercia total del volante motor limita, también, la dinámica de aceleración del vehículo, y ello de manera más evidente para las relaciones más bajas de la transmisión tales como la segunda y la tercera relaciones.
Además, el aumento de la inercia total del volante motor provoca un consumo excesivo de carburante con las relaciones más bajas de la transmisión, tales como la primera y la segunda relaciones.
Es conocido, también, proponer un volante motor que comprende un dispositivo denominado "doble volante amortiguador" o "DVA". El principio de funcionamiento de este dispositivo consiste en el acoplamiento elástico de dos elementos de inercia. Un primer volante, unido con el cigüeñal del motor, presenta la inercia más elevada. Un segundo volante, unido con el árbol de entrada de la transmisión, se une con el primer volante merced a medios elásticos. Por encima de la frecuencia de resonancia del dispositivo el segundo volante de inercia es amortiguado con fuerza, lo que permite reducir las irregularidades del par motor aguas abajo del dispositivo.
Pero, debido a la presencia de la unión elástica entre el primero y el segundo volantes, este dispositivo presenta el inconveniente de entrar en resonancia a un régimen particular de rotación del motor, que corresponde al arranque o a la parada del motor.
Así, el paso del motor al régimen de resonancia puede provocar una sacudida cuando se para el motor, lo que puede resultar desagradable desde el punto de vista de la acústica, o bien un desplazamiento angular elevado del primer volante de inercia durante el arranque, en particular cuando se trate de un arranque prolongado en tiempo frío, lo que puede producir daños mecánicos en el motor y/o la transmisión.
Además, el inconveniente común a todos estos dispositivos es que están intercalados axialmente entre el motor y la transmisión y, por ello, son particularmente desventajosos desde el punto de vista del volumen ocupado por el grupo motopropulsor.
Para remediar estos inconvenientes, en el documento JP-56-059056 se ha propuesto un dispositivo del tipo descrito en lo que antecede que comprende, al menos, un volante rotatorio de inercia que puede desembragarse en función de la velocidad de rotación del motor.
En este dispositivo, el volante de inercia está montado a rotación coaxialmente con el volante motor, y puede ser unido en rotación con el cigüeñal por medio de un dispositivo de acoplamiento centrífugo en un margen determinado de velocidades de rotación del motor, que corresponde a un margen de velocidades de rotación del motor inferiores a un valor umbral de velocidad.
Este dispositivo comprende el volante motor y comprende, de aguas arriba hacia aguas abajo, un volante primario, unido con el cigüeñal, el dispositivo de acoplamiento coaxial centrífugo, y el volante secundario coaxial de inercia.
El dispositivo de acoplamiento centrífugo comprende medios expansibles radialmente, dispuestos entre el volante primario y el volante secundario.
La invención propone un dispositivo que funciona de acuerdo con otro principio, en el que el dispositivo de acoplamiento centrífugo comprende un disco de fricción montado, a deslizamiento axial libre, dentro del volante secundario y unido en rotación con él, que es apretado axialmente entre una cara de fricción del volante primario y una cara de fricción de un plato, axialmente móvil, solicitado elásticamente hacia el volante primario, y que es susceptible de ser separado de su posición apretada merced a los medios expansibles.
De acuerdo con otras características opcionales de la invención:
- el plato móvil es sensiblemente anular, y está montado en un diafragma elástico cuyas lengüetas radiales elásticas están montadas en un cubo unido con el volante primario y son susceptibles de ser solicitadas axialmente por los medios expansibles alejándose del volante primario, con objeto de separar el plato de su posición de apriete del disco de fricción,
- los medios expansibles comprenden una serie de bolas aprisionadas en alojamientos radiales de una jaula montada axialmente entre una cara de apoyo del volante primario y las lengüetas radiales del diafragma elástico, y susceptibles de moverse entre una posición radial de reposo, próxima al eje del dispositivo, y una posición radial de centrifugación, en la que, cuando el valor de la velocidad de rotación del motor sea superior al valor umbral, son susceptibles de desplazarse radialmente hacia el exterior en sus alojamientos, con objeto de solicitar a flexión las lengüetas elásticas del diafragma y, de ese modo, separar axialmente el plato de su posición de apriete del disco de fricción,
- las caras de fricción del plato móvil y del volante primario están revestidas con forros de fricción.
Otras características y ventajas de la invención se pondrán de manifiesto a partir de la lectura de la descripción detallada que sigue, para cuya comprensión se hará referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una vista, en corte axial, de un dispositivo de acuerdo con un primer modo de realización de la invención que comprende medios expansibles de bolas;
- la figura 2 es una vista, en corte por el plano A-A de la figura 1, del dispositivo de dicha figura;
- la figura 3 es una vista, en corte axial, de un dispositivo conforme al estado de la técnica que comprende medios expansibles con patines pivotantes; y
- la figura 4 es una vista, en corte por el plano B-B de la figura 3, del dispositivo de la figura 3.
En la descripción que sigue, los números de referencia idénticos designan piezas idénticas o que tengan funciones similares.
Se ha representado en la figura 1 el conjunto de un dispositivo 10 realizado de acuerdo con la invención y en la figura 3 un dispositivo análogo a un dispositivo conocido del estado de la técnica.
De manera conocida, un dispositivo 10 de este tipo está destinado a reducir las irregularidades del par proporcionado por un motor térmico 12 de vehículo automóvil.
Con este fin, un volante motor 14, que está unido con el cigüeñal 16 del motor térmico 12 y que acciona un embrague 18, representado en este caso de manera esquemática, es susceptible de estar unido en rotación con el dispositivo 10, es decir, en particular, con, al menos, un volante rotatorio 20 de inercia.
El volante rotatorio 20 de inercia está montado a rotación coaxialmente con el volante motor 14, y es susceptible de estar unido en rotación con el cigüeñal 16 por medio de un dispositivo 22 de acoplamiento centrífugo en un margen determinado de velocidades de rotación del motor 12.
El dispositivo 10 comprende el volante motor 14. Más concretamente, el dispositivo 10 comprende, de aguas arriba hacia aguas debajo de acuerdo con el orden cinemático de sus elementos, es decir, de la derecha de la figura 1 hacia su izquierda, un volante primario 24, que está unido con el cigüeñal 16, el dispositivo 22 de acoplamiento coaxial centrífugo, y un volante secundario 20, coaxial, de inercia.
Así, el volante primario 24 está dispuesto en el extremo del cigüeñal 16, con el que esté unido rígidamente merced a medios conocidos (no representados), tales como tornillos, y monta en su cara libre 26 el embrague 18, mientras que el volante rotatorio 20 de inercia está atravesado por el cigüeñal 16 y, por tanto, está dispuesto entre el volante primario 24 y el motor 12. Por ello, el dispositivo 10 forma un conjunto particularmente compacto.
Más concretamente, el volante secundario 20 forma una campana que rodea al volante primario 24. El volante secundario 20 puede fabricarse, por ejemplo, por moldeo y/o forjado. Comprende una parte cilíndrica 28 central en la que una garganta interior 30 recibe un elemento de apoyo 32, por ejemplo, un rodamiento con una fila de bolas en contacto radial, que permite el montaje a rotación del volante secundario 20 en el cigüeñal 16. El dispositivo 22 de acoplamiento centrífugo comprende medios expansibles radialmente 34 que están dispuestos dentro de la campana, entre el volante primario 24 y el volante secundario 20.
Conforme a la invención, tal como se representa en las figuras 1 y 2, el dispositivo de acoplamiento centrífugo comprende un disco 36 de fricción montado dentro del volante secundario 20. El disco 36 de fricción está montado, a deslizamiento axial libre, en el volante secundario 20 y, también, está unido en rotación con él. Por ejemplo, el disco de fricción 36 puede comprender, en su periferia externa, estrías complementarias de estrías 38 previstas en un ánima 40 del volante secundario 20.
El disco 36 de fricción es apretado axialmente entre una cara 42 de fricción del volante primario 24 y una cara 44 de fricción de un plato 46 que puede moverse axialmente dentro de la campana que forma el volante secundario 26 y que es solicitado hacia el volante primario 24. El disco 36 de fricción es mantenido apretado contra la cara 42 de fricción del volante primario 24 mediante la cara de fricción 44 del plato 46, que es solicitado hacia el volante primario 24 merced a medios de recuperación elástica. El plato 46 puede ser separado de su posición de apriete del disco de fricción 36 merced a los medios expansibles 34.
El plato móvil 46 es sensiblemente anular, y es mantenido coaxialmente con el eje C del dispositivo 10 y, simultáneamente, solicitado elásticamente hacia el volante primario 24 por medio de un diafragma elástico 48 en el que está montado. El diafragma elástico 48 comprende lengüetas radiales elásticas 50 montadas en un cubo 52 unido con el volante primario 24. Las lengüetas 50 son susceptibles de ser solicitadas axialmente por los medios expansibles 34 alejándose del volante primario 24, con objeto de separar el plato 46 de su posición de apriete del disco 36 de fricción.
Ventajosamente, las caras 44 y 42 de fricción del plato móvil 46 y del volante primario 24 están revestidas con forros de fricción.
Como muestran las figuras 1 y 2, los medios expansibles 34 comprenden una serie de bolas 54 aprisionadas en alojamientos radiales 56 de una jaula 58 montada axialmente entre una cara 60 de apoyo del volante primario 24 y las lengüetas radiales 50 del diafragma elástico 48. Las bolas 54 son susceptibles de moverse entre una posición radial de reposo próxima al eje C del dispositivo y una posición radial de centrifugación en la que estén alejadas de este eje C.
El margen determinado de velocidades de rotación del motor 12 en el que esté embragado el dispositivo de acoplamiento centrífugo 22 corresponde a un margen de velocidades de rotación del motor 12 inferiores a un valor umbral de velocidad. Por tanto, el dispositivo de acoplamiento centrífugo 22 puede desembragarse por encima del valor determinado de umbral de velocidad de rotación del motor 12.
Con este fin, los extremos exteriores de las lengüetas 50 radiales elásticas están más cerca del volante primario 24 que sus extremos interiores. De ese modo, las lengüetas 50 apoyan contra el plato móvil 46 cuando las bolas 54 se encuentren en su posición radial de reposo.
De ese modo, cuando el valor de la velocidad de rotación del motor 12 sea superior al valor umbral, las bolas 54, debido a su inercia, por encima de un valor determinado de umbral del régimen motor, son susceptibles de desplazarse radialmente hacia el exterior en sus alojamientos 56, con objeto de solicitar a flexión las lengüetas elásticas 50 del diafragma 48 y, de ese modo, separar axialmente el plato 46, que está unido con las lengüetas 50, de su posición de apriete del disco de fricción 36.
Se comprenderá que la rigidez de las lengüetas elásticas 50 y la masa de cada bola 54 determina el valor umbral de velocidad para el paso del dispositivo de acoplamiento centrífugo 22 de su posición embragada de reposo a su posición desembragada.
Esta configuración es particularmente ventajosa porque en el ámbito de una fabricación de gran serie, resulta posible adaptar la velocidad umbral a la que se desembrague el dispositivo 10 conforme a las características del motor 12 considerado, seleccionando un diafragma 48 cuyas lengüetas 50 tengan una rigidez determinada y bolas 54 de masa adecuada.
A título de comparación, las figuras 3 y 4 muestran un dispositivo conforme al estado de la técnica en el que los medios expansibles 34 comprenden, al menos, dos patines 60 solidarios con el volante primario 24, dispuestos radialmente entre el volante primario 24 y el volante secundario 20, ambos con forma de arco de círculo de curvatura sensiblemente igual a la del asiento cilíndrico interior del volante secundario, de manera que puedan embragar/desembragar el volante secundario 20 con el volante primario 24 al apretar la parte cilíndrica 28.
Con este fin, la periferia exterior 62 de la parte cilíndrica 28 se mecaniza, por ejemplo por torneado, con objeto de formar una superficie de fricción apropiada para cooperar con extremos 64 de fricción de los patines 60 revestidos con un forro 66 de fricción.
El extremo 70 de cada patín 60 opuesto a su extremo 64 está montado a pivotamiento en relación con un eje 68 excéntrico del volante primario 24 en torno al cual dicho extremo es solicitado merced a medios elásticos. De esta manera, cada patín 60 puede moverse entre una posición de reposo, en la que su extremo 64 esté en contacto con la parte interior 28 cilíndrica de fricción del volante secundario 20 y asegure así la unión entre el volante secundario 20 y el volante primario 24, y una posición de centrifugación, en la que, cuando el valor de la velocidad de rotación del motor sea superior al valor umbral, el extremo 64 de fricción del patín 60 se separe de la parte cilíndrica interior 28 del volante secundario 20, con el fin de desacoplar el volante secundario 20 del volante primario 24.
Los medios elásticos de recuperación están constituidos por resortes 72 helicoidales de torsión.
De ese modo, cuando el valor de la velocidad de rotación del motor 12 sea superior al valor umbral, los patines 60, debido a su inercia, por encima de un valor umbral determinado de velocidad del motor, son susceptibles de pivotar en torno a sus ejes 68 con el fin de oponerse al esfuerzo de recuperación ejercido por los resortes 72, de manera que el volante secundario 20 ya no esté unido con el volante primario 24.
La rigidez de los resortes 72 de torsión y la masa de cada patín 60 determinan el valor de velocidad umbral de paso del dispositivo de acoplamiento centrífugo 22 de su posición embragada de reposo a su posición desembragada.
Esta configuración permite, en el ámbito de una fabricación de gran serie, adaptar la velocidad umbral a la que el dispositivo 10 se desembrague conforme a las características del motor 12 considerado, seleccionando resortes 72 con rigidez torsional determinada y patines 60 de masa adecuada.
De manera análoga al dispositivo conforme al estado de la técnica, el dispositivo 10 de acuerdo con la invención permite obtener un volante motor que comprenda una primera inercia permanente, que corresponda a la inercia del volante primario 24, y una segunda inercia, desembragable, que corresponda a la inercia del volante secundario 24 y que sólo sea operativa para velocidades de rotación del motor 12 inferiores a la velocidad umbral.
A diferencia del dispositivo conforme al estado de la técnica, esta segunda inercia es desembragable axialmente.
Así, un motor 12 equipado con un volante motor 14 de este tipo presenta la ventaja de proporcionar un par regular a bajo régimen, debido a la acción conjunta de la primera y la segunda inercias y, además, puede ser llevado rápidamente a un régimen elevado, puesto que en este caso interviene solamente la primera inercia, girando loco, entonces, el volante secundario 20 en el cigüeñal, sin oponer par de inercia al motor 12.

Claims (4)

1. Dispositivo (10) para reducir las irregularidades del par proporcionado por un motor térmico (12) de vehículo automóvil, que comprende, por una parte, un volante primario (24) que está unido con el cigüeñal (16) del motor y acciona un embrague (18) del vehículo y, por otra, un volante de inercia secundario (20), coaxial con el volante primario (24), unido con el cigüeñal (16), por medio de un dispositivo de acoplamiento centrífugo (22), en un margen determinado de velocidades de rotación del motor, que corresponde a un margen de velocidades de rotación del motor (12) inferiores a un valor umbral de velocidad, comprendiendo dicho dispositivo (10), de aguas arriba hacia aguas abajo, el volante primario (24), el dispositivo (22) de acoplamiento coaxial centrífugo y el volante secundario (20) coaxial de inercia, que forma una campana que rodea al volante primario (24), comprendiendo dicho dispositivo (22) de acoplamiento centrífugo medios (34) expansibles radialmente dispuestos dentro de la campana, entre el volante primario (24) y el volante secundario (20),
caracterizado porque el dispositivo (22) de acoplamiento centrífugo comprende un disco (36) de fricción montado, a deslizamiento axial libre, dentro del volante secundario (20) y unido en rotación con él, que es apretado axialmente entre una cara (42) de fricción del volante primario (24) y una cara (44) de fricción de un plato (46), axialmente móvil, solicitado elásticamente hacia el volante primario (24), y que es susceptible de ser separado de su posición apretada merced a los medios expansibles (34).
2. Dispositivo según la reivindicación precedente, caracterizado porque el plato móvil (46) es sensiblemente anular, y porque está montado en un diafragma elástico (48) cuyas lengüetas (50) radiales elásticas están montadas en un cubo (52) unido con el volante primario (24) y son susceptibles de ser solicitadas axialmente por los medios expansibles (34), alejándose del volante primario (24), con objeto de separar el plato (46) de su posición de apriete del disco (36) de fricción.
3. Dispositivo (10) según la reivindicación precedente, caracterizado porque los medios expansibles (34) comprenden una serie de bolas (54) aprisionadas en alojamientos radiales (56) de una jaula (58) montada axialmente entre una cara (60) de apoyo del volante primario (24) y las lengüetas radiales (50) del diafragma elástico (48), y que son susceptibles de moverse entre una posición radial de reposo próxima al eje (C) del dispositivo y una posición radial de centrifugación en la que, cuando el valor de la velocidad de rotación del motor sea superior al valor umbral, son susceptibles de desplazarse radialmente hacia el exterior en sus alojamientos (56), con objeto de solicitar a flexión a las lengüetas elásticas (48) del diafragma y, de ese modo, separar axialmente el plato (46) de su posición de apriete del disco (36) de fricción.
4. Dispositivo (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las caras (42, 44) de fricción del plato móvil (46) y del volante primario (24) están revestidas con forros de fricción.
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