ES2298897T3 - Amortiguador. - Google Patents
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- F16F9/461—Means on or in the damper for manual or non-automatic adjustment; such means combined with temperature correction allowing control from a distance, i.e. location of means for control input being remote from site of valves, e.g. on damper external wall characterised by actuation means
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Abstract
Un amortiguador (D1), que se compone de: - una tuerca de tornillo (11) conectada a un lado tanto de un eje como de un cuerpo de vehículo; - un eje de tornillo (12) atornillado de forma giratoria en la tuerca de tornillo (11); y - un motor (M1) el cual está conectado al otro lado del eje y del cuerpo de vehículo y al cual se transmite la rotación del eje de tornillo (12), caracterizado en que el motor (M1) consta de: - un árbol de rotor hueco (3); - un eje de salida (T) insertado dentro del árbol de rotor (3), estando uno de los extremos del eje de salida (T) conectado al árbol de rotor (3) y estando el otro extremo del eje de salida (T) conectado al eje de tornillo (12); y - un dispositivo de detección (K1, K2) el cual detecta un ángulo de torsión del eje de salida (T) que varía con una fuerza de torsión que actúa sobre el eje de salida (T).
Description
Amortiguador.
La presente invención se refiere a un
amortiguador el cual reduce un desplazamiento relativo de un cuerpo
de vehículo y un eje mediante una fuerza electromagnética generada
por un motor.
La JP2003-343648A publicada por
la Oficina Japonesa de Patentes describe el siguiente amortiguador:
Un amortiguador incluye una tuerca de tornillo de bola y un eje de
tornillo atornillado de forma giratoria en la tuerca de tornillo de
bola y conecta el eje de tornillo con un árbol de rotor de un motor
a través de una barra de torsión. Como resultado, el amortiguador
convierte el movimiento lineal de la tuerca de tornillo de bola en
movimiento rotativo del eje de tornillo, transmite el movimiento
rotativo a través de la barra de torsión al árbol de rotor del
motor para generar una fuerza electromagnética en el motor, y
utiliza una fuerza de torsión contra la rotación del árbol de rotor
resultante de la fuerza electromagnética generada como una fuerza
de amortiguación para suprimir el movimiento lineal de la tuerca de
tornillo de bola.
Sin embargo, en el amortiguador mencionado
anteriormente, debido a que el motor no puede detectar una fuerza
de torsión generada, es imposible conservar un registro de una
fuerza de amortiguación producida por el amorti-
guador.
guador.
Además, puesto que un extremo inferior del árbol
de rotor del motor y un extremo superior del eje de tornillo están
conectados a través de una barra de torsión, el amortiguador
aumenta en longitud por una longitud de la barra de torsión. Esto
perjudica la facilidad de instalación del amortiguador y también
dificulta la aseguración de un recorrido del mismo.
Es un objeto de la presente invención mejorar la
controlabilidad de un amortiguador utilizando un motor y asimismo
disminuir una longitud total del amortiguador.
Con el fin de conseguir el susodicho objeto,
esta invención proporciona un amortiguador que consta de una tuerca
de tornillo conectada a un lado de un eje y de un cuerpo de
vehículo, un eje de tornillo atornillado de forma giratoria en la
tuerca de tornillo, y un motor el cual está conectado al otro lado
del eje y del cuerpo de vehículo y al que se transmite la rotación
del eje de tornillo, comprendiendo el motor un árbol de rotor hueco,
un eje de salida insertado en el árbol de rotor, estando uno de los
extremos del eje de salida conectado al árbol de rotor y el otro
extremo al eje de tornillo, y un dispositivo de detección el cual
detecta un ángulo de torsión del eje de salida que varia con una
fuerza de torsión que actúa sobre el eje de salida.
Los detalles así como otras características y
ventajas de esta invención están establecidos en el resto de la
especificación y se muestran en los dibujos que se acompañan.
La fig. 1 es una vista en sección longitudinal
en la que se muestra un amortiguador en una realización preferida
de la presente invención.
La fig. 2 es una vista esquemática en
perspectiva mostrando un acoplamiento.
La fig. 3 es una vista en sección longitudinal
en la que se muestra un motor de un amortiguador en otra
realización preferida de la presente invención.
A continuación, se describirá la presente
invención con referencia a los dibujos que se acompañan. Como se
muestra en la fig. 1, un amortiguador (D1) en una realización
preferida está provisto de una tuerca de tornillo de bola (11), un
eje de tornillo (12) y un motor (M1). El eje de tornillo (12) está
atornillado de forma giratoria en la tuerca de tornillo de bola (11)
y la rotación del eje de tornillo (12) se transmite al motor
(M1).
El motor (M1) está equipado con una caja (2), un
rotor (1), y un estator (5) tal y como se muestra en la fig. 1. El
rotor (1) está compuesto por un árbol de rotor hueco (3), un imán
(4) acoplado a una periferia externa del árbol de rotor (3), y una
barra de torsión (T) a modo de un eje de salida insertado dentro
del árbol de rotor (3). El rotor (1) está soportado de forma
giratoria en la caja (2) a través de cojinetes de bolas (8 y
9).
La caja (2) está formada por un cuerpo de caja
de fondo cilíndrico (2a) teniendo una abertura con una pestaña, una
tapa interna (2b) para cerrar la abertura, y una tapa externa de
fondo cilíndrico (2c) teniendo una abertura con una pestaña. La cara
del extremo inferior de la tapa interna (2b) y la pestaña de la
tapa externa (2c) sostienen un cuerpo de vehículo (B) de un
vehículo que se encuentra entre ellas. El motor (M1) está firmemente
fijado al interior del cuerpo de vehículo (B) utilizando un perno
(no mostrado) que atraviesa el cuerpo de caja (2a), la tapa interna
(2b), el cuerpo de vehículo (B), y la tapa externa (2c).
Tanto la tapa interna (2b) como la tapa externa
(2c) tienen un orificio que pasa a través de un eje del mismo,
dentro del cual están insertados el árbol de rotor (3) y la barra de
torsión (T).
El motor (M1) puede fijarse al cuerpo de
vehículo (B) mediante soldadura u otros métodos de fijación, pero
considerando la facilidad de mantenimiento, es preferible adoptar un
método que permita la firme fijación del motor (M1) al cuerpo de
vehículo (B) así como la separación del motor (M1).
El estator (5) está constituido de un núcleo (6)
a modo de un núcleo de armadura acoplado de tal manera a la
periferia interna de la caja (2) como para enfrentar el imán (4) y
una bobina (7) enrollada alrededor del núcleo (6). El motor (M1) se
construye como un denominado motor sin escobillas.
El imán (4) está configurado en una forma anular
y tiene un patrón de distribución de los polos, en el que el polo
norte y el polo sur aparecen de forma alterna a lo largo de la
circunferencia. El imán (4) se forma mediante la conexión de una
pluralidad de imanes de forma anular.
El árbol del rotor (3) está configurado de forma
hueca, de fondo sustancialmente cilíndrico. Dentro del árbol de
rotor (3), se ajusta y se fija al extremo del mismo un extremo
superior de la barra de torsión (T) a modo de un eje de salida. Por
fuera del árbol de rotor (3) se proporciona un eje (62) para
acoplar un imán detector (62).
Un diámetro interior del árbol de rotor (3) está
establecido a un valor mayor que un diámetro exterior de la barra
de torsión (T) de tal modo que una periferia externa de la misma no
se halla en contacto con una periferia interna del árbol de rotor
(3), es decir, el árbol de rotor (3) no interfiere con la torsión
de la barra de torsión (T).
El cojinete de bolas (8) tiene su lado del
anillo externo fijado en el cuerpo de caja (2a). El cojinete de
bolas (9) tiene su lado del anillo externo fijado a la periferia
interna de la tapa interna (2b). El árbol de rotor (3) está
insertado dentro de cada anillo interno de ambos cojinetes de bolas
(8 y 9) y está soportado de forma giratoria en la caja (2).
Dentro de una parte superior del cuerpo de la
caja (2a) se proporciona un sensor magnetométrico (63). Este sensor
magnetométrico (63) está provisto de un elemento de entrada y de un
elemento magnetoresistivo (MR) o similar de tal modo que queda
enfrentado al imán detector (61) acoplado a una periferia externa
del eje (62) del árbol de rotor (3). Mediante la combinación del
imán detector (61) y del sensor magnetométrico (63), el cual
constituye un dispositivo de detección (K1), es posible detectar un
ángulo de rotación del extremo superior del árbol de rotor (3),
producido como resultado de un ángulo de rotación del extremo
superior de la barra de torsión (T) que está fija dentro del árbol
de rotor (3).
Al otro extremo de la barra de torsión (T) está
acoplado un imán detector (64). Un sensor magnetométrico (65) está
dispuesto de tal manera dentro de la tapa externa (2c) que se
encuentra enfrentado al imán detector (64). Una parte lateral de un
extremo inferior de la barra de torsión (T) está insertada en un
anillo interno de un cojinete de bolas (10) el cual tiene su anillo
externo fijado a una periferia interna de la tapa externa (2c) y
está soportada de forma giratoria en la caja (2) como en el caso
del árbol de rotor (3).
Por medio de la combinación del imán detector
(64) y del sensor magnetométrico (65), el cual constituye un
dispositivo de detección (K2), es posible detectar un ángulo de
rotación del otro extremo de la barra de torsión (T).
En la presente realización, los dispositivos de
detección (K1 y K2) están compuestos, respectivamente, por los
imanes detectores (61 y 64) y los sensores magnetométricos (63 y
65), pero estos dispositivos pueden configurarse como un
transformador en donde el imán detector es una bobina de rotor o
núcleo de transformador y el sensor magnetométrico es una bobina de
estator. Además, puede utilizarse un codificador rotativo óptico o
de cualquier otro tipo para detectar los ángulos de rotación de los
extremos superior e inferior de la barra de torsión (T).
En la presente realización, el eje de salida
está formado por la barra de torsión (T) de tal modo que se crea
fácilmente una diferencia en el ángulo de rotación entre los
extremos superior e inferior del eje de salida, pero se puede
utilizar un eje de salida tipo barra. Sin embargo, si el eje de
salida tiene una elevada rigidez de torsión es preferible que, como
en el caso de cada uno de los dispositivos de detección (K1 y K2),
se emplee uno con una alta resolución.
El árbol de rotor (3) puede estar configurado en
una forma cilíndrica. En este caso, el árbol de rotor (3) está fijo
a la periferia externa del extremo superior del eje de salida.
Además, se recomienda que el diámetro interior del árbol de rotor
(3) se establezca a un valor mayor que el diámetro exterior del eje
de salida para, de este modo, no restringir la torsión del
mismo.
El motor (M1) está conectado a una unidad de
control y a una fuente de alimentación exterior (no mostrado) a
través de un cable eléctrico (no mostrado) llevado al interior de la
caja (2) por un pasacables (G) que se proporciona en la parte
lateral del extremo superior del cuerpo de caja (2a). Al controlar
una fuerza de torsión rotacional que actúa sobre el rotor (1) se
permite obtener una fuerza de amortiguación deseada y el
accionamiento del motor (M1) posibilita que el amortiguador (D1)
funcione no sólo como un amortiguador sino también como un
impulsor.
\newpage
En la presente realización, se utiliza un motor
sin escobillas como motor (M1), pero pueden emplearse motores
diferentes como, por ejemplo, un motor DC o AC con una escobilla,
un motor de inducción o similar si se usan como una fuente de una
fuerza electromagnética.
Asimismo, en la presente realización, puesto que
la capacidad térmica está concebida para estar a un nivel elevado
mediante un incremento del diámetro del motor (M1), se puede
prevenir la desimanación térmica del imán (4) y el daño térmico del
motor (M1). De igual forma, el motor (M1) está diseñado para ser
corto de tal modo que aunque el motor (M1) esté montado dentro del
cuerpo de vehículo (B), no se producirá una obstrucción.
Por otro lado, el amortiguador (D1) en la
presente realización incluye el eje de tornillo (12) y la tuerca de
tornillo de bola (11) atornillada de forma giratoria con el eje de
tornillo (12) para convertir el movimiento de expansión y
contracción del amortiguador (D1) en movimiento rotativo.
El eje del tornillo (12) está soportado de forma
giratoria en un tubo interno (20) a través de cojinetes de bolas
(23 y 24). Los cojinetes de bolas (23 y 24) están sujetos en una
cofia (21) encajada dentro de un extremo superior del tubo interno
(20). Una pestaña (22) proporcionada alrededor de una periferia
externa de la cofia (21) está sujeta con un perno a un miembro de
conexión en forma de copa (25) el cual tiene un orificio en una
parte inferior del mismo y una abertura con un pestaña.
Los cojinetes de bolas (23 y 24) se sostienen en
medio de un hombro (12a) proporcionado en un extremo superior del
eje de tornillo (12) y una tuerca (60) con el fin de prevenir la
sacudida del eje de tornillo (12) con respecto al tubo interno
(20).
El tubo interno (20) se sostiene en el cuerpo
del vehículo (B) mediante el encaje de la tapa externa (2c) en una
periferia interna de un extremo superior del miembro de conexión
(25). El motor (M1) y el miembro de conexión (25) pueden sujetarse
al cuerpo de vehículo (B) con un perno (no mostrado) utilizado en
la fijación del motor (M1) al cuerpo de vehículo (B).
Puede disponerse un cuerpo elástico, tal como
una goma a prueba de vibraciones, entre la pestaña del miembro de
conexión (25) y la tapa externa (2c). En este caso, la vibración del
amortiguador (D1) puede ser absorbida por el cuerpo elástico
mejorando, por tanto, la calidad de conducción del vehículo.
Al extremo superior del eje de tornillo (12)
está conectado un acoplamiento flexible (30). El extremo inferior
de la barra de torsión (T) está insertado dentro y conectado a un
extremo superior del acoplamiento flexible (30). La rotación del
eje de tornillo (12) se transmite a través del acoplamiento
flexible (30) al rotor (1) del motor (M1). El acoplamiento flexible
(30) está alojado dentro del miembro de conexión (25).
El acoplamiento flexible (30) está compuesto por
un par de miembros de engranaje superior e inferior (31 y 32) y de
cuerpos elásticos (33) interpuestos entre los miembros de engranaje
(31 y 32) tal y como se muestra en la fig. 2. Uno de los miembros de
engranaje (31) está provisto de un cuerpo cilíndrico y de un par de
proyecciones verticales que sobresalen de éste, cada una de las
cuales con una sección transversal sectorial, y el otro miembro de
engranaje (32) tiene la misma forma que el miembro de engranaje
(31). Los miembros de engranaje (31 y 32) se ajustan entre sí de
tal modo que las proyecciones de un miembro de engranaje se insertan
entre las proyecciones del otro miembro, y los cuerpos elásticos
(33) quedan interpuestos entre cada una de las proyecciones de
ambos miembros de engranaje mediante soldadura o similar.
Por consiguiente, el acoplamiento flexible (30)
permite la torsión del eje del tornillo (12) con respecto a la
barra de torsión (T). Es decir, en un estado donde la barra de
torsión (T) y el eje de tornillo (12) están conectados, está
permitida una rotación circunferencial del eje de tornillo (12) con
respecto a la barra de torsión (T). Asimismo, puesto que los cuerpos
elásticos (33) están colocados, se puede prevenir que una rotación
con aceleración angular elevada del eje de tornillo (12) sea
transmitida directamente a la barra de torsión (T).
Como acoplamiento flexible (30) se pueden
utilizar, además del mostrado, otros tipos diferentes como, por
ejemplo, uno tipo fuelle o uno incorporado con resorte de hoja.
Igualmente, si el acoplamiento flexible (30) permite la
excentricidad, se facilita el encaje del amortiguador (D1).
La ventaja de proporcionar el miembro de
conexión en forma de copa (25) radica en que se evita una
exposición directa del acoplamiento flexible (30) al impacto de una
piedra y a salpicaduras de agua de lluvia durante la marcha del
vehículo.
Por otro lado, la tuerca de tornillo de bola
(11) atornillada con el eje de tornillo (12) está conectada de
forma no giratoria al extremo superior de un tubo cooperativo (40)
que tiene un diámetro menor que el tubo interno (20). El tubo
cooperativo (40), el cual no está ilustrado en detalle, está
conectado por un extremo inferior del mismo a un tubo externo (41) a
través de una parte de montaje (E) sobre el lado del eje. El tubo
interno (20) se inserta deslizándolo dentro del tubo externo (41) a
través de los cojinetes (35 y 36).
A saber, la tuerca de tornillo de bola (11) está
conectada al lado del eje del vehículo por medio del tubo
cooperativo (40) y de la parte de montaje (E) sobre el lado del eje.
Cuando la tuerca de tornillo de bola (11) hace un movimiento lineal
en una dirección vertical con respecto al eje de tornillo (12), la
tuerca de tornillo de bola (11) tiene su rotación restringida por el
tubo cooperativo (40) que está fijo en el lado del eje y, en
consecuencia, el eje de tornillo (12) se ve forzado a rotar. Por el
contrario, cuando el motor (M1) es accionado para hacer rotar al eje
de tornillo (12), la tuerca de tornillo de bola (11) tiene su
rotación restringida y, por consiguiente, la tuerca de tornillo de
bola (11) se mueve en dirección vertical.
Como los cojinetes (35 y 36) están situados
entre el tubo externo (41) y el tubo interno (20), este último está
preparado contra sacudidas con respecto al tubo externo (41) y, en
consecuencia, el eje de tornillo (12) está preparado contra
sacudidas con respecto a la tuerca de tornillo de bola (11). Esto
previene la carga derivada de concentrar a algunas bolas (no
mostrado) de la tuerca de tornillo de bola (11), haciendo así
posible evitar el deterioro de las bolas o de las vueltas de rosca
del eje de tornillo (12).
Puesto que puede evitarse el deterioro de las
bolas o de las vueltas de rosca del eje de tornillo (12), es
posible mantener la uniformidad de la rotación del eje de tornillo
(12) con respecto a la tuerca de tornillo de bola (11) y del
movimiento del amortiguador (D1) en una dirección de expansión y
contracción y prevenir, por tanto, el deterioro del amortiguador
(D1) sin perjudicar su función.
El eje de tornillo (12) y la tuerca de tornillo
de bola (11), los cuales están alojados dentro del tubo interno (20)
y del tubo externo (41), están libres de interferencias exteriores
debidas a un impacto de piedra o similar por lo que se evita el
deterioro o similar del amortiguador (D1).
En un extremo superior del tubo externo (41),
está ajustado un miembro de tope cilíndrico (42) que posee una
pestaña en un extremo superior del mismo. Un precinto protector
anular del polvo (43) dispuesto alrededor de una periferia interna
del miembro de tope (42) actúa como sello entre el tubo externo
(41) y una periferia externa del tubo interno (20) para prevenir la
entrada de polvo y de agua de lluvia o similar dentro del tubo
externo (41) y del tubo interno (20). En consecuencia, se evita la
degradación de la calidad del eje de tornillo (12) y de la tuerca
de tornillo de bola (11).
El extremo superior del miembro de tope (42),
cuando el amortiguador (D1) se contrae hasta una determinada
longitud, se pone en contacto con un tope de choque cilíndrico tipo
fuelle (28) proporcionado alrededor de la periferia externa del
extremo superior del tubo interno (20). Esto permite que el miembro
de tope (42) amortigüe cualquier golpe durante la contracción del
amortiguador (D1) y evite la colisión del extremo inferior del eje
de tornillo (12) con la parte de montaje (E) sobre el lado del eje,
es decir, lo que se conoce como impacto en la parte inferior del
amortiguador (D1), mejorando por tanto la calidad de conducción del
vehículo en el momento de máxima contracción del amortiguador
(D1).
Por otro lado, un caucho amortiguador (29)
dispuesto dentro del tubo interno (20) y en contacto con un extremo
inferior de la cofia (21) amortigua cualquier golpe causado por una
colisión de la tuerca de tornillo de bola (11) con la cofia (21).
Esto permite que el caucho amortiguador (29) evite la degradación
de la calidad de la tuerca de tornillo de bola (11) y, por lo
tanto, del amortiguador (D1) y mejore la calidad de conducción del
vehículo en el momento de máxima contracción del amortiguador
(D1).
En el amortiguador (D1), construido como se ha
descrito arriba, cuando el cuerpo de vehículo y el eje producen un
movimiento lineal relativo bajo una fuerza procedente de una
calzada, la tuerca de tornillo de bola (11) conectada al lado del
eje y el eje de tornillo (12) conectado al lado del cuerpo de
vehículo (B) producen también un movimiento lineal relativo. Este
movimiento relativo se convierte en rotación del eje de tornillo
(12) como se ha descrito anteriormente, y esta rotación del eje de
tornillo (12) se transmite al rotor (1) del motor (M1) a través de
la barra de torsión (T).
Cuando el rotor (1) del motor (M1) rota, la
bobina (7) presente dentro del motor (M1) se encuentra con un campo
magnético creado por el imán (4) y, como resultado, se produce una
fuerza electromotriz inducida en la bobina (7). Esta fuerza
electromotriz es regenerada con energía por el motor (M1) para
generar una fuerza electromagnética. Una fuerza de torsión
rotacional producida por la fuerza electromagnética resultante de la
fuerza electromotriz inducida actúa sobre el rotor (1) del motor
(M1) y esta fuerza de torsión rotacional suprime la rotación del
rotor (1).
Este acto de suprimir la rotación del rotor (1)
suprime la rotación del eje de tornillo (12) y esto, a su vez,
suprime el movimiento lineal de la tuerca de tornillo de bola (11).
De esta forma, el amortiguador (D1) produce una fuerza de control
que actúa como una fuerza de amortiguación mediante el uso de la
fuerza electromagnética para absorber y amortiguar la energía de
vibración.
Cuando la bobina (7) es alimentada con una
corriente eléctrica procedente de la fuente de alimentación
externa, mediante el ajuste de la fuerza de torsión rotacional que
actúa sobre el rotor (1), se puede controlar libremente la
expansión y la contracción del amortiguador (D1), es decir, la
fuerza de control del amortiguador (D1) puede ser libremente
controlada dentro de los límites en que ésta pueda producirse.
Asimismo, la propiedad de amortiguación del amortiguador (D1) puede
hacerse variable y se puede hacer que este amortiguador (D1)
funcione como un impulsor. Cuando el amortiguador (D1) se controla
como un impulsor de acuerdo con la fuerza de amortiguación
producida por la regeneración energética antes mencionada, el
amortiguador (D1) puede funcionar como una suspensión activa.
Si el amortiguador (D1) no se ha concebido para
que funcione como un impulsor, es decir, el amortiguador (D1) es
fabricado simplemente para producir una fuerza de amortiguación, el
motor (M1) no necesita estar conectado a la fuente de alimentación
externa. En este caso, el movimiento lineal relativo del eje de
tornillo (12) y de la tuerca de tornillo de bola (11) se suprime
mediante una fuerza electromotriz inducida la cual se produce en la
bobina (7) cuando se obliga a que el rotor (1) del motor (M1) rote,
es decir, mediante una fuerza de torsión rotacional resultante de
una fuerza electromagnética generada sólo por la regeneración
energética.
El motor (M1) montado en el amortiguador (D1)
puede detectar el ángulo de rotación tanto del extremo inferior de
la barra de torsión (T) como el del extremo superior conectado al
árbol de rotor (3). Esto hace posible detectar una fuerza de torsión
que actúa prácticamente sobre el rotor (1) a partir de una
diferencia en el ángulo de rotación producida entre los extremos
superior e inferior.
Mediante el uso de la fuerza de torsión así
detectada, el motor (M1) puede controlarse y, por consiguiente, es
posible controlar de manera más precisa el motor (M1).
Cuando se detecta una fuerza de torsión mediante
la detección de un ángulo de torsión de una barra de torsión o
similar, es una práctica habitual disponer primero una barra de
torsión entre un motor y un eje de un dispositivo accionado por el
motor y montar posteriormente sensores de ángulo de rotación a
ambos extremos de la barra de torsión. Sin embargo, la
interposición de la barra de torsión entre el motor y el dispositivo
da lugar a que todo el dispositivo aumente de tamaño. Entonces, el
motor (M1) en la presente realización tiene la barra de torsión (T)
dispuesta dentro del árbol del rotor (3). Esto posibilita que la
fuerza de torsión sea detectada dentro del motor (M1) sin
incrementar una longitud total del motor (M1) y, en consecuencia,
el dispositivo al cual se adapta el motor (M1) puede reducirse de
tamaño.
En especial en la presente realización en donde
el dispositivo es el amortiguador (D1), se puede reducir una
longitud total del amortiguador (D1) por al menos una longitud de la
barra de torsión en comparación con los amortiguadores
convencionales y, por consiguiente, se facilita el aseguramiento de
un recorrido del amortiguador (D1) y se mejora la facilidad de
instalación al vehículo.
En los amortiguadores convencionales no puede
detectarse una fuerza de torsión, al contrario de lo que sucede con
el amortiguador de la presente realización. Al controlar la fuerza
de torsión rotacional producida por el motor (M1) basada en la
fuerza de torsión detectada se permite mejorar la calidad de
conducción del vehículo.
Con la presente realización, ya que el motor
(M1) está fijo especialmente dentro del cuerpo de vehículo (B), una
longitud de una fracción del movimiento relativo del amortiguador
(D1) es equivalente a un resultado obtenido mediante la sustracción
de una longitud del motor (M1) a partir de una longitud de todo el
amortiguador (D1). Asimismo a este respecto, es fácil asegurar el
recorrido del amortiguador (D1). A saber, comparado con una caja
donde el motor (M1) está montado a una parte inferior del cuerpo de
vehículo (B), es decir, por fuera del cuerpo de vehículo (B), es
posible incrementar el recorrido por la longitud del motor (M1).
En este motor (M1), puesto que la barra de
torsión (T) a modo de eje de salida actúa como un resorte, cuando
la producción de una fuerza de torsión del motor (M1) es excesiva,
se evita que la fuerza de torsión actúe directamente sobre un eje
de transmisión del dispositivo y puede reducirse, por tanto, una
carga sobre el dispositivo conectado al motor (M1).
El amortiguador (D1) en la presente realización
puede disminuir un cambio rápido en la fuerza de torsión que actúa
sobre el eje de tornillo (12) transmitida desde el motor (M1) y
reducir las cargas sobre la tuerca de tornillo de bola (11) y el
eje de tornillo (12) para asegurar una expansión y contracción
suaves.
Puesto que el amortiguador (D1) tiene el motor
(M1) fijo al cuerpo de vehículo (B), una masa del motor (M1) no se
incluye en un peso suspendido y así éste puede reducirse.
Esto posibilita reducir una fuerza que transmite
una entrada de vibración desde el lado del eje, el cual está por
debajo de un resorte del vehículo, al lado del cuerpo de vehículo,
el cual está por encima del resorte del vehículo, mejorando así la
calidad de conducción del vehículo.
El acoplamiento flexible (30) permite la torsión
del eje de tornillo (12) con respecto al rotor (1), es decir, el
acoplamiento flexible (30) permite, en un estado donde el rotor (1)
y el eje de tornillo (12) están conectados, una rotación
circunferencial del eje de tornillo (12) con respecto al rotor (1)
y, por consiguiente, es posible reducir una fuerza de amortiguación
innecesaria producida por un momento de inercia específico al
amortiguador (D1) construido como se describe a continuación.
Ahora se describirá la fuerza de amortiguación
producida por el momento de inercia. La fuerza de amortiguación
producida por el amortiguador (D1) es generalmente la suma total de
los momentos de inercia del eje de tornillo (12), del rotor (1) del
motor (M1) y de la tuerca de tornillo de bola (11) más una fuerza
electromagnética generada por el motor (M1). A partir del hecho de
que la aceleración angular del rotor (1) del motor (M1) es
proporcional a la aceleración del movimiento de expansión y
contracción del amortiguador (D1), cada momento de inercia aumenta
en proporción a la aceleración del movimiento de expansión y
contracción del amortiguador (D1). Sin embargo, el momento de
inercia del eje de tornillo (12) es relativamente mayor y, por
tanto, no puede ignorarse el efecto de este momento de inercia sobre
la fuerza de amortiguación.
Puesto que los momentos de inercia descritos
anteriormente son proporcionales a la aceleración del movimiento de
expansión y contracción, el amortiguador (D1) produce una fuerza de
amortiguación independientemente de la fuerza electromagnética del
motor (M1) contra una fuerza axial del amortiguador (D1)
introducida por la superficie de la calzada o similar al
amortiguador (D1). El amortiguador (D1), especialmente cuando se
introduce de forma rápida una fuerza axial, produce una fuerza de
amortiguación superior, haciendo de este modo que un ocupante del
vehículo perciba una sensación de rugosidad.
Como resultado, antes de que se produzca una
fuerza de amortiguación siempre dependiente de la fuerza
electromagnética, se produce una fuerza de amortiguación por el
momento de inercia del eje de tornillo (12). Ya que la fuerza de
amortiguación producida por el momento de inercia del eje de
tornillo (12), el cual depende de la aceleración del movimiento de
expansión y contracción del amortiguador (D1), es difícil de
controlar; cuanto menor sea el momento de inercia del eje de
tornillo (12), mayor será la capacidad de suprimir el efecto del
momento de inercia del eje de tornillo (12) sobre la fuerza de
amortiguación. Además de esto, puesto que el acoplamiento flexible
(30) permite la torsión del eje de tornillo (12) tal y como se ha
descrito antes, la fuerza de amortiguación producida por el momento
de inercia del eje de tornillo (12) puede ser reducida por el
acoplamiento flexible (30). Esto permite mejorar la controlabilidad
de la fuerza de amortiguación producida por el amortiguador (D1) y
cuando éste se adapta al vehículo, puede mejorarse la calidad de
conducción del mismo.
Puesto que la barra de torsión (T) del motor
(M1) actúa también como un resorte, la reducción en la fuerza de
amortiguación producida por el momento de inercia mencionado
anteriormente es realizada además por la barra de torsión (T). Es
decir, es posible reducir la fuerza de amortiguación producida por
el momento de inercia antes mencionado incluso si no se utiliza el
acoplamiento flexible (30). Por el contrario, aún si se emplea un
miembro con una rigidez de torsión relativamente elevada para el
eje de salida, es posible reducir la fuerza de amortiguación
producida por el momento de inercia, como se ha descrito arriba, por
el acoplamiento flexible (30) el cual es un acoplamiento que
permite el desplazamiento del eje de tornillo (12) con respecto al
eje de salida.
El uso de la barra de torsión (T) y del
acoplamiento flexible (30) permite que se reduzca más eficazmente
la fuerza de amortiguación producida por el momento de inercia.
Además, al colocar el motor (M1) dentro del
cuerpo de vehículo (B), es posible utilizar cables eléctricos (no
mostrado) extendidos desde cada electrodo del motor (M1) dentro del
cuerpo de vehículo (B), y esto facilita la conexión de los cables
eléctricos a la unidad de control exterior o circuito de control.
En este caso, los cables eléctricos están alojados dentro del cuerpo
de vehículo (B) y, por tanto, puede reducirse la posibilidad de
deterioro de los mismos.
En la presente realización, el motor (M1) está
fijo en el interior del cuerpo de vehículo (B), pero incluso si el
motor (M1) está fijo por fuera del cuerpo de vehículo (B), no se
pierde el efecto capaz de reducir la longitud total del
amortiguador.
A continuación, se describirá un amortiguador
(D2) en otra realización preferida. Los mismos miembros de la
realización mencionada precedentemente se identificarán mediante
números de referencia iguales y se omitirán las descripciones
detalladas de los mismos.
El amortiguador (D2) en la otra realización,
como se muestra en la fig. 3, difiere del de la realización
anterior en que una periferia externa de una parte intermedia de la
barra de torsión (T) a modo de un eje de salida de un motor (M2)
está cubierta con una goma cilíndrica (70) la cual es un cuerpo
elástico.
Puesto que la goma (70) tiene una periferia
externa de la misma en contacto con la periferia interna del árbol
de rotor (3), la vibración de torsión de la barra de torsión (T)
puede amortiguarse por medio de la goma (70).
A saber, cuando la barra de torsión (T) se
tuerce con respecto al árbol de rotor (3), se genera fricción entre
una superficie periférica externa de la barra de torsión (T) y una
superficie lateral periférica interna de la goma (70), y la energía
de vibración de torsión de la barra de torsión (T) se convierte en
energía térmica o similar, con el resultado de que se amortigua la
vibración de torsión de la barra de torsión (T).
Adicionalmente, ya que una superficie periférica
externa de la goma (70) está en contacto con la superficie
periférica interna del árbol de rotor (3), se genera fricción entre
la superficie periférica interna del árbol de rotor (3) y la
superficie lateral periférica externa de la goma (70), y la energía
de vibración de torsión de la barra de torsión (T) se convierte en
energía térmica o similar, con el resultado de que se amortigua la
vibración de torsión de la barra de torsión (T).
Incluso si la superficie periférica externa de
la goma (70) no está en contacto con la superficie periférica
interna del árbol de rotor (3), se puede amortiguar la vibración de
torsión de la barra de torsión (T), pero si es así, un estado de
contacto proporciona un resultado más eficaz.
\newpage
Por consiguiente, en la otra realización,
después de que se tuerza la barra de torsión (T), se puede
amortiguar la vibración de torsión por una acción de resorte del eje
de salida durante un corto periodo de tiempo y, en consecuencia, el
dispositivo al cual está conectado el motor (M2) puede accionarse
con estabilidad.
Es decir, en el amortiguador (D2) en el cual
está montado el motor (M2), la vibración de torsión de la barra de
torsión (T) no ocasiona vibraciones en la fuerza de amortiguación
que se va a producir ni perjudica la controlabilidad. Así pues,
puede mejorarse la calidad de conducción del vehículo.
En la otra realización antes mencionada, la
periferia externa de la barra de torsión (T) está cubierta con la
goma (70), pero la barra de torsión puede estar configurada en una
forma hueca y el interior de la barra de torsión puede rellenarse
con caucho, arcilla u objetos granulares tales como arena o arena
colada. También en este caso, como la energía de vibración de
torsión puede amortiguarse por la fricción que se produce entre la
barra de torsión y el relleno, tal como caucho, se consigue como
antes el mismo funcionamiento y efecto.
Claims (6)
1. Un amortiguador (D1), que se compone de:
- una tuerca de tornillo (11) conectada a un
lado tanto de un eje como de un cuerpo de vehículo;
- un eje de tornillo (12) atornillado de forma
giratoria en la tuerca de tornillo (11); y
- un motor (M1) el cual está conectado al otro
lado del eje y del cuerpo de vehículo y al cual se transmite la
rotación del eje de tornillo (12), caracterizado en que el
motor (M1) consta de:
- un árbol de rotor hueco (3);
- un eje de salida (T) insertado dentro del
árbol de rotor (3), estando uno de los extremos del eje de salida
(T) conectado al árbol de rotor (3) y estando el otro extremo del
eje de salida (T) conectado al eje de tornillo (12); y
- un dispositivo de detección (K1, K2) el cual
detecta un ángulo de torsión del eje de salida (T) que varía con
una fuerza de torsión que actúa sobre el eje de salida (T).
2. El amortiguador (D1) según la reivindicación
1, en donde el dispositivo de detección (K1, K2) está formado por
un primer dispositivo de detección de ángulo de rotación (K1) el
cual detecta un ángulo de rotación a un extremo del eje de salida
(T) y un segundo dispositivo de detección de ángulo de rotación
(K2) el cual detecta un ángulo de rotación al otro extremo del eje
de salida (T).
3. El amortiguador (D1) según la reivindicación
1, en donde el eje de salida (T) es una barra de torsión.
4. El amortiguador (D1) según la reivindicación
1, en donde se proporciona un miembro elástico (70) alrededor de
una periferia externa del eje de salida (T).
5. El amortiguador (D1) según la reivindicación
4, en donde una periferia externa del miembro elástico (70) está en
contacto con una periferia interna del árbol de rotor (3).
6. El amortiguador (D1) según la reivindicación
1, en donde el eje de salida (T) y el eje de tornillo (12) están
conectados a través de un acoplamiento (30) el cual permite el
desplazamiento del eje de tornillo (12) con respecto al eje de
salida (T).
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