AMORTIGUADOR DE TORSION EN MATERIAL TERMOPLASTICO.

Amortiguador de torsión moldeado en material termoplástico para equipos arrastrados por correa,

destinado preferentemente al acoplamiento de equipos de climatización para vehículos automóviles, que se puede construir a base de partir de geometrías macizas, a las que se les practican rebajes pasantes de dirección axial o rebajes circulares coaxiales, resultando así unas geometrías no macizas a base de delgados radios de diferentes hechuras o a finas membranas de distintas secciones meridianas, respectivamente, dando lugar, en ambos casos, a que los amortiguadores así configurados, y que unen los dos rotores (interior y exterior -polea-), se puedan moldear en materiales termoplásticos -con las ventajas mecánicas y térmicas propias del uso de estos materiales-, y tengan las adecuadas características de flexibilidad que son necesarias para su trabajo de atenuación de las vibraciones y de los cambios bruscos de par a los que pueda resultar sometido el acoplamiento giratorio del correspondiente equipo arrastrado

Amortiguador de torsión en material termoplástico.

La presente invención, que se pretende proteger bajo la modalidad registral de patente de invención, se refiere a un amortiguador de torsión, fabricado en material termoplástico, para su uso en equipos arrastrados por correa, preferentemente destinados a vehículos automóviles.

En principio, se ha previsto su empleo en los acoplamientos entre el eje y la polea de los compresores de los equipos de climatización de los vehículos automóviles. Y ello, al objeto de que el amortiguador que se describe y reivindica, además de transmitir el par correspondiente, atenúe las variaciones bruscas de velocidad angular y las vibraciones torsionales debidas a cambios rápidos del par resistente o del par motor del compresor o del propulsor, respectivamente, del correspondiente vehículo automóvil.

Hasta ahora, los amortiguadores de esta índole se han venido fabricando con cauchos naturales o sintéticos. La realización que se propone en esta memoria permite el uso de materiales termoplásticos para la construcción de estos componentes.

El uso de materiales termoplásticos, en vez de cauchos naturales o sintéticos, permite lograr, entre otras, las siguientes ventajas relativas:

- Mayor resistencia térmica y química, lo que es esencial para garantizar la vida útil de los amortiguadores instalados en el vano motor de los vehículos automóviles.

- Reducción de peso, y empleo de menos material, al permitir diseños no macizos.

- Menor coste, dado que se prescinde de procesos tales como el de la vulcanización de los cauchos, imprescindibles para lograr las adecuadas características elásticas de los mismos.

- Mayor estabilidad dimensional.

- Total reciclabilidad.

- Mayor integración de funciones, dado que el moldeo de termoplásticos permite incorporar otros elementos en la pieza moldeada, como, por ejemplo, aletas ventiladoras o retenes axiales.

Antecedentes de la invención

Los amortiguadores de torsión que se comercializan en el mercado utilizan cauchos como material elástico básico. Para ellos, existen dos diseños clásicos:

- De geometría maciza o semimaciza, a base de una o varias piezas de caucho, normalmente cilíndrica o anular, que realiza su función amortiguadora trabajando y deformándose por cizalladura.

- De geometría maciza o semimaciza, a base de una o varias piezas de caucho, montadas en la polea de arrastre, de tal suerte que su función amortiguadora se logra trabajando y deformándose por compresión.

En la solicitud internacional de patente W02006013189, conjunta de Robert Bosch GMBH [DE]; Valeo Compressor Europ G [DE]; se propone como básica una realización dentada para efectuar la fijación y la transmisión de par entre la polea y el amortiguador. Esta solicitud se refiere a un amortiguador en elastómero, en forma de anillo, funcionamiento a cizalladura -no novedoso- y con una unión dentada -novedosa- entre el amortiguador y el rotor exterior (polea). Unión que se prevé a base de un dentado simple y no doble.

La solicitud internacional de patente PCT/DE2003/003234, de Robert Bosch GMBH, propone la realización de un engranaje para un motorreductor en el que se logra cierta amortiguación mediante una geometría que prevé la deformación de su material termoplástico. Este diseño está ideado para bajas velocidades de giro y amortiguación en caso de bloqueo del motor.

En las solicitudes nacionales de las patente DE1986000150, de Winkelmann&Panhoff GMBH, y US2002052242, de Denso Corp., están descritas varias realizaciones en las que la amortiguación torsional se produce mediante la compresión de elementos de materiales elastómeros. Algunas geometrías son no macizas y su objetivo es la consecución de un muelle progresivo, en el que la elasticidad es alta a pares bajos y viceversa. Esta característica no coincide con la de la invención que se propone, en la cual la geometría no maciza tiene la finalidad de aumentar, de manera general, la elasticidad del respectivo amortiguador, y así poder utilizar en su construcción materiales de una rigidez relativamente alta.

En la patente DE69910144, de Maschinenfabrik Stromag GMBH, está descrito un acoplamiento elástico, con limitador de par. Las reivindicaciones de esta patente se refieren sólo a novedades en el funcionamiento del limitador de par. Aunque existe una similitud geométrica con una variante de la presente invención, las funciones de una y otra realización son distintas. En dicha patente, con el diseño del elemento elástico, se consigue una elasticidad radial que permite la actuación del limitador de par, mientras que en la presente invención la forma del elemento elástico sirve para aumentar la elasticidad torsional.

Descripción detallada de la invención

La substitución en los amortiguadores torsionales de un material blando, como es el de los cauchos naturales o sintéticos, con su geometría maciza, por un material más rígido, como es el de los termoplásticos, permite una geometría no maciza que ofrece la misma elasticidad torsional.

Partiendo de geometrías macizas en forma de cilindro o anillo, una geometría no maciza se puede realizar eliminando material según ranuras radiales, siendo la más simple aquella que presenta nervios radiales (Ver figura 1).

La elasticidad torsional se consigue por medio de una combinación de flexión y tracción de tales nervios. Este diseño, no obstante, presenta la desventaja de ofrecer una rigidez alta frente a una resistencia mecánica baja, que deviene de la existencia de zonas en las correspondientes piezas de elevada concentración de tensiones. Ambos defectos se pueden mejorar disminuyendo el espesor y aumentando el número de los nervios, respetando en todo caso los simples límites impuestos por las exigencias del oportuno proceso de moldeo de dicha piezas.

Si el giro de la aplicación es siempre del mismo sentido, y el movimiento torsional del amortiguador es mayormente positivo, el diseño se puede optimizar inclinando adecuadamente los nervios, con respecto a las respectivas direcciones radiales, para de esta manera mejorar la resistencia mecánica, haciendo trabajar mucho a tracción y poco a flexión los mencionados nervios, y así disminuir las concentraciones de tensiones, lo que implica un mejor aprovechamiento mecánico del material empleado en la fabricación del amortiguador (Ver figura 2).

Para evitar una rotura del amortiguador, en un caso accidental de gran sobrecarga torsional, como puede ser por ejemplo por un bloqueo del aparato actuado, se ha pensado en un elemento que, llegado a un par preestablecido, que quede claramente por encima del de uso normal y donde ya no interese el efecto del amortiguador sino el de su no rotura, rigidice la geometría y, de este modo, aumente considerablemente la resistencia torsional, aunque se suprima parcial o totalmente su función amortiguadora, lo que resulta inevitable para preservar la integridad del amortiguador ante este tipo de situaciones extremas.

Se han previsto varios diseños, que se mostrarán en las correspondientes figuras, para conseguir este aumento de la resistencia torsional (Ver figuras 3/4. 5/6 y 7/8). La ventaja de todos ellos (Figuras 1 a 8) radica en los finos espesores, de los respectivos radios, combinada con un amplio vaciado entre ellos, lo que permite buenas disipaciones de calor y, por tanto, mejores comportamientos térmicos frente al alcance de determinadas altas temperaturas desfavorables para el mantenimiento de las características mecánicas del material del respectivo amortiguador.

Además, como todos ellos (Figuras 1 a 8) dejan pasar aire a su través y en sentido axial, cabe la posibilidad de refrigerar los correspondientes equipos acoplados al amortiguador, posibilidad que puede ser notoriamente incrementada a base de unir aletas a los nervios del amortiguador para activar la oportuna ventilación y refrigeración del mismo y, por ende, la del equipo a él acoplado. Cosa que con un material termoplástico es más fácil de realizar y de moldear.

Otra manera muy destacada que también se ha previsto para realizar un diseño no macizo consiste en eliminar material, a partir de un diseño macizo, según ranuras circulares coaxiales con el eje de la pieza (Ver figuras 9/10).

En los diseños de este tipo, la elasticidad torsional se consigue en gran medida gracias al trabajo a cizalladura del material restante, el cual puede presentar secciones meridianas en forma...

1. Amortiguador de torsión moldeado en material termoplástico para equipos arrastrados por correa, destinado a la transmisión de pares y a la absorción y al aislamiento de vibraciones y cambios bruscos de estos pares, caracterizado por la geometría no maciza de carácter elástico, geometría que deriva de otra maciza, de forma anular o cilíndrica a la que se practican determinados rebajes cuyo resultado es el aumento de la flexibilidad torsional, permitiendo así el empleo de materiales relativamente rígidos situado entre los dos rotores (interior y exterior -polea-) unidos por dicho amortiguador.

2. Amortiguador de torsión moldeado en material termoplástico para equipos arrastrados por correa, según la reivindicación 1, caracterizado por una geometría no maciza de carácter elástico, en la que tal geometría deriva de otra maciza de forma anular o cilíndrica a la que se le practican rebajes pasantes de direcciones axiales para lograr que dicho elemento, moldeado en material termoplástico, presente adecuadas características de flexibilidad para que cumpla su función amortiguadora, rebajes que dan lugar a delgados nervios de distintas configuraciones radiales en múltiples nervios en forma de "M", alternando con múltiples nervios en forma de "W", apta para giros en ambos sentidos y pares de torsión alternos (positivo/negativo); en múltiples nervios en forma de "N", apta para giros en un solo sentido y pares de torsión mayormente positivos; en múltiples nervios en forma de "S", estando estos nervios inclinados un cierto ángulo con respecto a la dirección radial, apta para giros en un solo sentido y pares de torsión mayormente positivos, con la particularidad todas ellas de estar provistas de un tope geométrico que, llegando a pares excepcionalmente altos -más altos que los propios del uso normal previsto-, aumenta la resistencia y la rigidez torsional del elemento amortiguador.

3. Amortiguador de torsión moldeado en material termoplástico para equipos arrastrados por correa, según la reivindicación 1, caracterizado por una geometría no maciza de carácter elástico, en la que dicha geometría deriva de otra maciza de forma anular o cilíndrica a la que se le practican rebajes circulares coaxiales para lograr que dicho elemento, moldeado en material termoplástico, presente adecuadas características de flexibilidad para que cumpla su función amortiguadora, rebajes que dan lugar a finas membranas de distintas configuraciones y secciones meridianas (en U, en S, en doble U, en doble S, etc.).

4. Amortiguador de torsión moldeado en material termoplástico para equipos arrastrados por correa, según las reivindicaciones 1 y 3, caracterizado por su unión con los rotores a base de un doble dentado entre el amortiguador y el rotor interior, y/u otro doble dentado entre el amortiguador y el rotor exterior (polea), dobles dentados que están destinados a asegurar la ausencia de holguras y a evitar deslizamientos relativos entre las piezas que componen el correspondiente dispositivo amortiguador de torsión.