Acoplamiento de árbol elástico con una característica adaptativa.

Acoplamiento de árbol elástico con un cuerpo de acoplamiento con elasticidad de retroceso (10),

con un dispositivo de fijación en el lado de accionamiento como una brida de fijación (20) para la disposición del acoplamiento en una rueda volante de motor, y con un dispositivo de fijación en el lado accionado como una brida de fijación (21) para la disposición del acoplamiento en un cubo de árbol,

caracterizado porque

el cuerpo de acoplamiento está acoplado, a través de un elemento de unión, con una masa de amortiguación que se puede controlar de manera activa,

presentando el elemento de unión elementos de ajuste mediante los que se puede influir en la capacidad de compensación de vibración de rotación del acoplamiento de árbol, y con los que se puede regular, en función de la vibración de rotación en el tren de accionamiento, la vibración complementaria de la masa de amortiguación que es necesaria para la amortiguación.

Acoplamiento de árbol elástico con una característica adaptativa La invención se refiere a un acoplamiento de árbol elástico con un cuerpo de acoplamiento con elasticidad de retroceso y un dispositivo de fijación en el lado de accionamiento como una brida de fijación para la disposición del acoplamiento en una rueda volante de motor, y un dispositivo de fijación en el lado accionado como una brida de fijación para la disposición del acoplamiento en un cubo de árbol.

Acoplamientos de árbol elásticos de este tipo se conocen en numerosas formas de realización diferentes con un flujo de fuerza axial o un flujo de fuerza radial, con uno o varios cuerpos de acoplamiento con elasticidad de retroceso que están conectados en serie o en paralelo. Como ejemplo se mencionan los acoplamientos de árbol publicados por el documento DE 100 13 412 A1 o por el documento genérico DE 10 2005 055 605 A1.

Además de la compensación de un desplazamiento radial y/o axial del grupo de accionamiento y del grupo accionado, estos acoplamientos de árbol elásticos sirven en particular para absorber vibraciones de rotación y puntas de par de giro entre grupos de accionamiento y grupos accionados, tal como se producen por ejemplo mediante una marcha irregular de motores diésel.

Cada acoplamiento está diseñado con respecto a un ámbito operativo determinado en el que puede reducir especialmente bien las vibraciones de rotación del sistema global. En determinadas aplicaciones están interconectados varios acoplamientos del tipo mencionado al inicio por ejemplo para conseguir una amortiguación óptima de vibraciones por un intervalo amplio de números de revoluciones del accionamiento. En este caso, un primer acoplamiento absorbe las vibraciones de rotación con números de revoluciones bajos, un segundo acoplamiento absorbe las vibraciones de rotación con números de revoluciones altos. Como ejemplo de una disposición de acoplamiento de este tipo se menciona el documento EP 0 626 523 B1 en el que una etapa de acoplamiento está interconectada con una línea característica lineal y una etapa de acoplamiento está interconectada con una línea característica progresiva para formar una disposición de acoplamiento de dos etapas. Así, se puede crear un acoplamiento que puede compensar vibraciones de rotación por un intervalo operativo amplio del accionamiento.

Acoplamientos de dos etapas que aprovechan el efecto de diferentes líneas características de los cuerpos de acoplamiento para la compensación de vibraciones de rotación fundamentalmente cumplen su objetivo de manera muy fiable, sin embargo tienen el problema de que por un lado también en este caso aún esté limitado el ámbito operativo del sistema global por la suma de los ámbitos operativos del respectivo cuerpo de acoplamiento, y por otro lado la compensación de vibración de rotación en la zona de transición de una etapa de acoplamiento a otra aún se deba mejorar.

El objetivo de la invención es por tanto crear un acoplamiento que pueda reducir de manera eficaz vibraciones de rotación en un intervalo de frecuencia amplio.

Este objetivo se soluciona mediante un acoplamiento de árbol elástico con las características de la reivindicación 1. Características adicionales de la invención se pueden deducir de las características de las reivindicaciones dependientes.

Según la invención, el cuerpo de acoplamiento con elasticidad de retroceso está acoplado, a través de un elemento de unión, con una masa que amortigua la vibración de rotación.

A este respecto, está previsto en particular que el elemento de unión sea un segundo cuerpo de acoplamiento con elasticidad de retroceso en cuya rigidez se pueda influir mediante elementos de ajuste, en particular cuando los elementos de ajuste sean piezoelementos. Asimismo, es concebible el uso de un elastómero magnetoreológico.

A este respecto, es posible renunciar al empotramiento de elementos de ajuste en el cuerpo de acoplamiento con elasticidad de retroceso y, en su lugar, controlar la rigidez y, con ello, el efecto de la masa de amortiguación al influir de manera correspondiente en el elemento de unión. La compensación de vibraciones de rotación se realiza en este caso únicamente mediante la masa de amortiguación. Evidentemente, el elemento de unión, que también se denomina segundo cuerpo de acoplamiento con elasticidad de retroceso, puede estar configurado como elastómero magnetoreológico o presentar piezoelementos empotrados.

Muy en general, es preferible una forma de realización en la que el cuerpo de acoplamiento esté configurado como elastómero.

Ventajas adicionales de la invención resultan de la siguiente descripción de diferentes ejemplos de realización.

Muestran:

La figura 1 una representación parcial esquemática de un elemento de acoplamiento conocido,

La figura 2 una representación gráfica de la posición de resonancia del elemento de acoplamiento en la figura 1

en función de la frecuencia,

La figura 3 una representación parcial esquemática de un elemento de acoplamiento según la invención,

La figura 4 la representación gráfica del efecto de los elementos de ajuste según la invención con respecto a la posición de resonancia del elemento de acoplamiento según la figura 3 en función de la frecuencia,

La figura 5 una representación esquemática de la disposición de elementos de ajuste dentro del cuerpo de acoplamiento,

La figura 6 una representación esquemática de la influencia en la vibración de rotación mediante una masa de amortiguación que se puede regular con respecto a su efecto.

En las figuras, un cuerpo de acoplamiento de un acoplamiento de árbol elástico está dotado en su totalidad del número de referencia 10.

El cuerpo de acoplamiento 10 del estado de la técnica que se representa en la figura 1 está compuesto por un material con elasticidad de retroceso, preferiblemente por un elastómero. Este elastómero tiene, en función de su composición, una elasticidad constante c y una amortiguación constante d.

El diagrama de frecuencia de la figura 2 muestra un posible desarrollo de vibración de rotación del cuerpo de acoplamiento en la figura 1 en función de la frecuencia. En el eje X se puede disponer la frecuencia o el número de revoluciones y en el eje Y se puede disponer la función de amplificación, es decir, en general el par de giro, la fuerza o el recorrido. En 11 existe una sobreelevación máxima de la amplitud de vibraciones que se debe evitar en una instalación real. Por regla general, se elige un nivel supercrítico o subcrítico de los ámbitos operativos con respecto a esta resonancia. El nivel de frecuencia es fijo para un acoplamiento según la figura 1.

En el cuerpo de acoplamiento de la figura 3 está empotrado un elemento de ajuste Fa. Este elemento de ajuste se puede activar y controlar. Mediante la activación controlada del elemento de ajuste Fa se puede influir en la posición de resonancia. Esto lleva a una influencia en la elasticidad y/o en la amortiguación d según la figura 4. De este modo, la posición de resonancia se puede desplazar de manera variable en función de ámbitos operativos momentáneos. Si no se puede evitar una posición de resonancia, se puede disminuir la sobreelevación de amplitud mediante una adaptación de la amortiguación.

En la figura 4 se representa que la sobreelevación en el pico de resonancia 11 se reduce por el importe b hasta la sobreelevación reducida 12 mediante una activación del elemento de ajuste Fa. Esto significa que el elemento de ajuste Fa aumenta mediante una activación la amortiguación d del cuerpo de acoplamiento 10. Además, se representa en la figura 4 que en lugar de un aumento de la amortiguación se puede modificar la elasticidad. En este caso, el elemento de ajuste Fa provoca un desplazamiento del nivel de frecuencia de la resonancia 11 a lo largo del eje X hasta la nueva posición 13. Con respecto a la figura 4 cabe tener en cuenta que en este caso se trata de una representación estática y que en un sistema de accionamiento dinámico con un acoplamiento de árbol elástico se producen por regla general estados mezclados en el espectro de frecuencia. Según la situación, la influencia en la elasticidad y/o la amortiguación se puede adaptar al caso de aplicación.

Para poder modificar la amortiguación o la elasticidad del cuerpo de acoplamiento 10 mediante un elemento de ajuste, el cuerpo de acoplamiento 10 se perfecciona según la invención de la siguiente manera:

En un primer ejemplo se empotran partículas magnéticas en el material elastomérico, estando prevista en este caso en particular goma. Durante la vulcanización del cuerpo de acoplamiento se aplica... [Seguir leyendo]

1. Acoplamiento de árbol elástico con un cuerpo de acoplamiento con elasticidad de retroceso (10) , con un dispositivo de fijación en el lado de accionamiento como una brida de fijación (20) para la disposición del acoplamiento en una rueda volante de motor, y con un dispositivo de fijación en el lado accionado como una brida de fijación (21) para la disposición del acoplamiento en un cubo de árbol,

caracterizado porque el cuerpo de acoplamiento está acoplado, a través de un elemento de unión, con una masa de amortiguación que se puede controlar de manera activa, presentando el elemento de unión elementos de ajuste mediante los que se puede influir en la capacidad de compensación de vibración de rotación del acoplamiento de árbol, y con los que se puede regular, en función de la vibración de rotación en el tren de accionamiento, la vibración complementaria de la masa de amortiguación que es necesaria para la amortiguación.

2. Acoplamiento de árbol elástico según la reivindicación 1, caracterizado porque los elementos de ajuste están integrados en un circuito de regulación.

3. Acoplamiento de árbol elástico según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque está previsto un elemento activo que influye en los elementos de ajuste.

4. Acoplamiento de árbol elástico según la reivindicación 3, caracterizado porque el elemento activo influye en los elementos de ajuste sin contacto.

5. Acoplamiento de árbol elástico según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto 20 un elemento de sensor para la regulación activa del acoplamiento de árbol elástico.

6. Acoplamiento de árbol elástico según la reivindicación 5, caracterizado porque el elemento de sensor detecta el estado operativo del acoplamiento, en particular la vibración de rotación.

7. Acoplamiento de árbol elástico según la reivindicación 3 y según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque el elemento activo, el sensor y los elementos de ajuste son elementos de un circuito de regulación que influye en la

elasticidad del cuerpo con elasticidad de retroceso mediante la comparación de un valor teórico y un valor real de la vibración de rotación del acoplamiento de árbol.