ES2284798T3 - Volante de arranque antirruido. - Google Patents
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Abstract
Volante (1) de un motor de combustión interna, que comprende un soporte (3), apto para ser montado axialmente sobre el árbol de salida del motor y una corona dentada (4), que tiene una extremidad periférica interna (6), a través de la cual está fijada con la extremidad periférica externa (5) del soporte (3), comprendiendo la extremidad periférica externa (5) del soporte (3) una superficie radial (8), y comprendiendo la extremidad periférica interna (6) de la corona dentada (4) una superficie radial complementaria (10), una garganta anular (15), en la que está alojada, bajo tensión de compresión, una junta anular (14) de material viscoelástico, que está realizada en una primera superficie radial (8), formada por la superficie radial (8) del soporte (3) o la superficie radial complementaria (10) de la corona dentada (4), caracterizado porque la garganta (15) está limitada, por una parte, radialmente por dos superficies de delimitación, que se encuentran frente a frente y que son portadas porla primera superficie radial (8) y, por otra parte, está recubierta por la segunda (10) de las dos superficies radiales (8, 10), que está en contacto con la junta anular (14) de manera que esta última quede sometida a tensión de compresión en las direcciones radial y axial.
Description
Volante de arranque antirruido.
La presente invención se refiere a un volante
apto para ser engranado con un piñón de arranque, utilizado para el
arranque de los motores de combustión interna, principalmente para
los vehículos tales como los automóviles
(FR-A-2 797 919).
Se conocen volantes del tipo, que comprende un
soporte adaptado para ser montado axialmente sobre el árbol de
salida del motor y una corona dentada, que tiene una extremidad
periférica interna mediante la cual está fijada en la extremidad
periférica externa del soporte.
Se sabe que se emite un ruido importante durante
el arranque de un motor de combustión interna. Este ruido
representa un perjuicio no solamente para el conductor y para los
pasajeros del vehículo, sino también para los transeúntes. Y los
múltiples arranques amplifican esta incomodidad. Esta incomodidad
acústica ensombrece la imagen del vehículo.
El ruido de arranque es generado por la
penetración del piñón del motor de arranque en la corona dentada del
volante, y a continuación por el engrane de estas dos piezas.
Una de las causas de la potencia importante del
ruido se debe a la baja relación de engranaje entre el número de
dientes del piñón del motor de arranque, que comprende normalmente
7, 9 o incluso 11 dientes, y el número de dientes de la corona
dentada, que comprende entre 95 y 150.
El ruido, emitido de este modo, es transmitido,
por una parte, por vía aérea (en una proporción muy pequeña) y, por
otra parte, por vía sólida, es decir por la transmisión de la corona
dentada al soporte y a continuación al cigüeñal y, finalmente,
hasta el resto del grupo motopropulsor.
Una solución propuesta en el arte anterior
consiste en aumentar el número de dientes del piñón. De este modo
se tienen, en ciertos modelos de motor de arranque, piñones con 21
dientes. Sin embargo la relación sigue siendo pequeña y el ruido de
arranque persiste.
Otra solución consiste en utilizar volantes
mucho más macizos que, de este modo, generan ruidos con frecuencias
mucho más bajas que, por lo tanto, son percibidas de forma menos
perjudicial: para un volante de 220 mm de diámetro, la frecuencia
propia del volante es próxima a 2.000 Hz, mientras que para un
volante de 300 mm de diámetro, su frecuencia propia es próxima a
1.200 Hz. Puesto que los ruidos de arranque son debidos
principalmente a la transmisión por vía sólida, el hecho de
disminuir la frecuencia propia del volante permite disminuir
conjuntamente la frecuencia de los ruidos de arranque que tengan una
frecuencia mayor que la de la frecuencia propia.
Sin embargo, por razones de tamaño y de coste,
esta solución no puede ser empleada más que para automóviles de
gran confort. Además, no permite reducir la potencia sonora emitida:
únicamente disminuye las frecuencias de los ruidos de arranque que
se encuentran, de este modo, en una gama mucho más soportable.
Otra solución propuesta en el estado de la
técnica consiste en fijar la corona al soporte por intermedio de un
material flexible de materia plástica pegado, a la vez, con la
corona dentada y con el soporte. Aún cuando se produzca entonces
una ligera rotación del conjunto de la corona con relación al
soporte, el ruido sigue siendo importante y esta rotación del
conjunto de la corona plantea problemas que se refieren a la
duración de vida de tales volantes.
El problema planteado consiste en disminuir de
forma significativa la potencia sonora del ruido generado durante
el arranque de los motores de combustión interna.
Según la presente invención, el volante del tipo
anteriormente citado, comprende un elemento de manera viscoelástica
que está situado entre la superficie radial, situada en la
extremidad periférica externa del soporte y la superficie radial,
complementaria, situada en la extremidad periférica interna de la
corona con el fin de ser puesta bajo tensión de compresión al menos
en las direcciones radial y axial.
De este modo, cuando se pene bajo tensión, al
menos en todas las direcciones de una sección recta, a un elemento
de materia viscoelástica, situado entre la superficie radial del
soporte y la superficie radial, complementaria, de la corona, se
reduce, de una manera importante, el volumen sonoro: la potencia
sonora de los ruidos que tienen una frecuencia situada más allá de
la frecuencia propia del volante (2.000 Hz) se reduce a 9 dB
aproximadamente. Además, algunos ruidos, cuya frecuencia es más
baja que la frecuencia propia del volante, ven disminuida su
frecuencia.
Otras particularidades de la presente invención
se pondrán de manifiesto por la descripción que sigue del modo de
realización, dado a título de ejemplo no limitativo,
- la figura 1 es una vista en sección radial de
un volante, según un primer modo de realización de la presente
invención; y
- la figura 2 es una vista en sección radial de
la extremidad periférica de un volante, según un segundo modo de
realización de la presente invención.
Un volante 1 del motor de combustión interna
está unido con el motor a través de un cigüeñal 2. El volante 1
comprende un soporte 3, que está unido mecánicamente con el cigüeñal
2, por ejemplo mediante unión por bulones, y una corona dentada 4,
que está unida con el soporte 3 por zunchado, por soldadura o por
cualquier otro sistema mecánico de ensamblaje, por ejemplo mediante
unión por medio de bulones. La corona dentada 4 está adaptada para
ser engranada con el piñón del motor de arranque.
El soporte 3 y la corona dentada 4 presenta,
recíprocamente, una extremidad periférica externa 5 y una extremidad
periférica interna 6, estando fijada la extremidad periférica
interna 6 de la corona dentada 4 con la extremidad periférica
externa 5 del soporte 3.
La extremidad periférica externa 5 presenta una
superficie periférica 7 y una superficie radial 8. Igualmente, la
extremidad periférica interna 6 presenta una superficie periférica
complementaria 9 y una superficie radial complementaria 10.
Según el primer modo de realización, ilustrado
en la figura 1, la corona dentada 4 está unida con el soporte 3 por
fijación de la superficie periférica complementaria 9 con la
superficie periférica 7. Esta fijación puede hacerse por zunchado o
por soldadura. Ésta puede realizarse mediante todos los medios
descritos en la solicitud de patente europea EP 00 402 629.0.
Según el segundo modo de realización, ilustrado
en la figura 2, la corona dentada 4 está unida con el soporte 3 por
la fijación de la superficie radial complementaria 10 con la
superficie radial 8 por medio de tornillos 18: las superficies
periférica 7 y periférica complementaria 9 están separadas por un
juego que evita cualquier contacto entre estas dos superficies y
que permite principalmente introducir la corona 4 alrededor de la
superficie 7.
El soporte 3 comprende, en la proximidad del eje
de rotación 11, una superficie radial de apoyo 12 mediante la cual
está fijada con una superficie radial de recepción 13 del cigüeñal
2.
Según la presente invención, un elemento 14 de
materia viscoelástica está dispuesto entre la superficie radial 8
del soporte 3 y la superficie radial complementaria 10 de la corona
4.
Este elemento 14 de materia viscoelástica está
sometido a tensión en todas las direcciones.
En el ejemplo ilustrado en las figuras 1 y 2, el
elemento 14 de materia viscoelástica es una junta anular 14. Esta
junta 14 está introducida en una garganta anular 15 realizada en la
superficie radial 8 del soporte 3, bajo tensión en las direcciones
radiales y axiales.
La puesta bajo tensión de la junta anular 14 en
la garganta 15 se obtiene, por ejemplo, cuando el volumen de la
garganta 15 sea menor que el volumen de la junta anular 14
aproximadamente en un 5%.
La puesta bajo tensión de la junta anular 14 en
la garganta anular 15 en todas las direcciones y el hecho de que
esta junta 14, puesta bajo tensión, esté en contacto, a la vez, con
la superficie radial 8 del soporte 3 y con la superficie radial
complementaria 10 de la rueda dentada 4, permite reducir
considerablemente el ruido de arranque.
En efecto, la junta anular 14, sometida a
tensión en la garganta 15 absorbe la mayor parte de las vibraciones
que proceden de la corona dentada 4.
Según el modo de realización, ilustrado en la
figura 2, la garganta anular 15 se ha realizado en una corona
radial 19, que corresponde a la zona en la que la superficie radial
8 no está en contacto con la superficie radial complementaria 10 de
la corona dentada 4. Sin embargo, la junta anular 14 está en
contacto con la superficie radial complementaria 10 comprendida en
esta corona radial 19 y está bajo tensión en las direcciones
radiales y axiales a pesar de la distancia que separa la superficie
radial 8 de la superficie radial complementaria 10.
La fabricación de un volante 1, tal como se ha
ilustrado en la figura 2, puede realizarse, por ejemplo, siguiéndose
las etapas siguientes:
- -
- se introduce bajo tensión, la junta anular 14 en la garganta anular 15, realizada en la superficie radial 8,
- -
- se coloca la superficie radial complementaria 10 sobre la superficie radial 8, teniendo la corona dentada 4 y el soporte 3 sus ejes de rotación confundidos con el del volante 1,
- -
- se perfora, según la dirección axial, en continuo, cada orificio 20, que desemboca en la superficie radial 8, con el orificio complementario 21, que se encuentra en su prolongación, lo que permite colocar angularmente y radialmente la corona dentada 4 con relación al soporte 3, sin que intervengan las desviaciones dimensionales de las superficies periférica 7 y periférica complementaria 9,
- -
- se introduce un tornillo 18 en cada orificio 20 y el orificio complementario 21 correspondiente, con el fin de ensamblar la superficie radial complementaria 10 de la corona dentada 4 con la superficie radial 8 del soporte 3, encontrándose los orificios 20 y los orificios complementarios 21, naturalmente, alineados debido a su horadación en continuo.
Según un modo de realización particular,
ilustrado en la figura 1, se ha dispuesto un elemento suplementario
16 de materia viscoelástica entre la superficie radial de apoyo 12
del soporte 3 y la superficie radial de recepción 13 del cigüeñal
2, y está en contacto con el mismo.
Este elemento suplementario 16 de material
viscoelástica está puesto bajo tensión, como el elemento 14, en
todas las direcciones.
En el ejemplo ilustrado en la figura 1, el
elemento suplementario 16 de material viscoelástica es una junta
anular suplementaria 16. Esta junta suplementaria 16 está
introducida, bajo tensión, en una garganta anular suplementaria 17,
realizada en la superficie radial de apoyo 12 del soporte 3.
La puesta bajo tensión de la junta anular
suplementaria 16 en la garganta suplementaria 17 se obtiene, por
ejemplo, porque el volumen de la garganta suplementaria 17 es menor
que el volumen de la junta anular suplementaria 16, aproximadamente
en un 5%.
La puesta bajo tensión de la junta anular
suplementaria 16 en la garganta anular, suplementaria, 17 en todas
las direcciones y el hecho de que esta junta suplementaria 16,
puesta bajo tensión, esté en contacto a la vez con la superficie
radial de apoyo 12 del soporte 3 y con la superficie radial de
recepción 13 del cigüeñal 2, permite tener una reducción
suplementaria del ruido de arranque.
La corona dentada 4 está fijada con el soporte 3
bien por intermedio de la superficie periférica 7 y de la
superficie periférica complementaria 9 (por zunchado o por
soldadura), o bien por intermedio de bulones y, como consecuencia,
una parte de las vibraciones son transmitidas desde la corona
dentada 4 hacia el soporte 3 por estos medios de fijación, a pesar
de la presencia de la junta anular 14.
La junta anular suplementaria 16 permite
absorber una gran parte de estas vibraciones residuales que proceden
de la corona dentada 4, transmitidas al soporte 3.
Cuando se utiliza un volante dotado con una
junta anular 14 y con una junta anular suplementaria 16, la potencia
sonora de los ruidos de arranque queda considerablemente
disminuida.
Esta disminución es aproximadamente de 9 dB para
los ruidos que tengan frecuencias elevadas (mayores que 2.000 Hz),
es decir una frecuencia igual o mayor que la frecuencia propia del
volante 1.
Esta disminución del volumen sonoro es tanto más
apreciable cuanto más concierna a los ruidos que tengan frecuencias
consideradas agresivas. Además, esta disminución del volumen sonoro
general y, principalmente, de las frecuencias elevadas, va
acompañada de una disminución de la frecuencia de ciertos ruidos,
principalmente aquellos cuya frecuencia sea ligeramente menor que
la frecuencia propia.
La materia viscoelástica, utilizada para la
realización del elemento 14 y del elemento complementario 16 es,
por ejemplo, un flúor-elastómero, neopreno,
silicona, polímeros a base de nitrilo...
De manera general, la materia es tal que la
deformación remanente, tras tensión, esté comprendida entre un 10 y
un 20%.
Por la lectura de esta descripción se ve
claramente, que una ventaja importante de la invención consiste en
que puede aplicarse a cualquier tipo de volante de arranque y que
presenta un sobrecoste muy modesto.
Finalmente, esta invención puede emplearse con
otros dispositivos, como por ejemplo para aislar el motor de
arranque colocando un elastómero de unión elástica en rotación con
el piñón y el árbol del motor de arranque que puede ser un resorte
o un amortiguador de elastómero, para asegurar un desacoplado de las
vibraciones transmitidas por vía sólida, colocándose una placa de
elastómero entre el motor de arranque y el motor o el cárter de
embrague, utilizándose tornillos de fijación y un peón de indexación
de materia plástica, o recubriéndose el cuerpo del motor de
arranque con una manta para el aislamiento
fónico, etc.
fónico, etc.
La asociación de todos estos dispositivos, si
son empleados en combinación con la presente invención, permite
reducir la potencia sonora de los ruidos de arranque hasta 12 dB y,
para los ruidos que tengan frecuencias elevadas (mayores que 2.000
Hz), de hasta 25 dB.
De una manera más precisa, las medidas
efectuadas por la solicitante muestran que el volante, según la
presente invención, reduce de forma notable a la vez el ruido de
penetración de los dientes del piñón entre los dientes de la
corona, y el ruido de engrane.
Evidentemente, la invención no está limitada a
los modos de realización descritos en detalle anteriormente,
pudiéndose aportar a la misma numerosos cambios y modificaciones sin
salir del ámbito de la invención. Por ejemplo, sería perfectamente
posible realizar la garganta anular 15 sobre la superficie radial
complementaria 10 de la corona dentada 4 o realizar la garganta
anular suplementaria 17 sobre la superficie radial de recepción 13
del cigüeñal 2.
Claims (11)
1. Volante (1) de un motor de combustión
interna, que comprende un soporte (3), apto para ser montado
axialmente sobre el árbol de salida del motor y una corona dentada
(4), que tiene una extremidad periférica interna (6), a través de
la cual está fijada con la extremidad periférica externa (5) del
soporte (3), comprendiendo la extremidad periférica externa (5) del
soporte (3) una superficie radial (8), y comprendiendo la extremidad
periférica interna (6) de la corona dentada (4) una superficie
radial complementaria (10), una garganta anular (15), en la que
está alojada, bajo tensión de compresión, una junta anular (14) de
material viscoelástico, que está realizada en una primera
superficie radial (8), formada por la superficie radial (8) del
soporte (3) o la superficie radial complementaria (10) de la corona
dentada (4), caracterizado porque la garganta (15) está
limitada, por una parte, radialmente por dos superficies de
delimitación, que se encuentran frente a frente y que son portadas
por la primera superficie radial (8) y, por otra parte, está
recubierta por la segunda (10) de las dos superficies radiales
(8,10), que está en contacto con la junta anular (14) de manera que
esta última quede sometida a tensión de compresión en las
direcciones radial y axial.
2. Volante (1) según la reivindicación 1,
caracterizado porque el volumen de la garganta (15) es menor
que el volumen de la junta anular (14) en un 5%
aproximadamente.
3. Volante (1) según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque la corona dentada (4) se ha unido con
el soporte (3) por la fijación de la superficie periférica
complementaria (9) de la corona dentada (4) con la superficie
periférica (7) del soporte (3).
4. Volante (1) según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque la corona dentada (4) está unida con el
soporte (3) mediante la fijación de la superficie radial
complementaria (10) con la superficie radial (8) por medio de
bulones.
5. Volante (1) según la reivindicación 4,
caracterizado porque la garganta anular (15) se ha realizado
en una corona radial (19), que corresponde a la zona en la que la
superficie radial (8) no está en contacto con la superficie radial
complementaria (10).
6. Volante (1) según una de las reivindicaciones
1 a 5, caracterizado porque el soporte (3) comprende una
superficie radial de apoyo (12), mediante la cual está fijado con
una superficie radial de recepción (13) de un órgano (2) solidario
con el árbol de salida del motor, estando realizada una garganta
anular suplementaria (17), en la que está alojada bajo tensión de
compresión una junta anular suplementaria (16), de materia
viscoelástica, con una primera superficie radial suplementaria
formada por la superficie radial de apoyo (12) del soporte (3) o la
superficie radial de recepción (13) del órgano (2), estando
delimitada la garganta suplementaria (17), por una parte, por dos
superficies suplementarias de delimitación, que están situadas
frente a frente y que son portadas por la primera superficie radial
suplementaria y, por otra parte, recubierta con la segunda de las
dos superficies radiales suplementarias (12, 13) que está en
contacto con la junta anular suplementaria (16) de manera que ésta
última sea sometida a tensión de compresión en las direcciones
radial y axial.
7. Volante (1) según la reivindicación 6,
caracterizado porque el volumen de la garganta suplementaria
(17) es menor que el volumen de la junta anular suplementaria (16),
aproximadamente en un 5%.
8. Procedimiento para la fabricación de un
volante (1) por ensamblaje de una corona dentada (4), que tiene una
extremidad periférica interna (6), que comprende, en sección radial,
una superficie radial complementaria (10) de un soporte (3), que
tiene una extremidad periférica externa (5), que comprende, en
sección radial, una superficie radial (8), en el que se realizan
las etapas siguientes:
- -
- se introduce bajo tensión, una junta anular (14) en una garganta anular (15) realizada en la superficie radial (8) y delimitada radialmente por dos superficies de delimitación, que se encuentran frente a frente y que son portadas por la superficie radial (8),
- -
- se coloca, de forma coaxial, la superficie radial complementaria (10) sobre la superficie radial (8), de manera que la superficie radial complementaria (10) recubra la garganta anular (15) y entre en contacto con la junta anular (14),
- -
- se perforan de manera continua, según la dirección del eje de rotación del volante (1), orificios (20), que desembocan en la superficie radial (8) y orificios complementarios (21), que desembocan en la superficie radial complementaria (10) y que prolongan a los orificios (20), y
- -
- se introduce un bulón (17) en cada orificio (20) y en cada orificio complementario (21), correspondiente, con el fin de ensamblar la superficie radial complementaria (10) con la superficie radial (8).
9. Motor, caracterizado porque comprende
un volante (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7.
10. Motor según la reivindicación 9,
caracterizado porque está situada una placa de elastómero
entre el motor de arranque y el bloque motor.
11. Motor, según la reivindicación 9 o 10,
caracterizado porque el motor de arranque está recubierto con
una manta de aislamiento fónico.
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