ENSAMBLE DE CARRILES DE INERCIA CONM UTABLES DE ETAPAS M ULTIPLES
Antecedentes de la Descri pción Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente de
E . U . No. se Serie 61 /030,360, presentada el 21 de Febrero de 2008, cuya descripción se incorpora expresamente en la presente por referencia. Esta descripción se refiere a un ensamble amortiguador y específicamente un ensamble de carriles de inercia conmutables de etapas múltiples. Más particularmente, el ensamble de carriles de inercia conmutables de etapas múltiples contiene tanto un carril de inercia de baja frecuencia como un carril de inercia de alta frecuencia. El carril de baja frecuencia se usa para crear amortiguación para tratar las sacudidas del vehículo en carreteras lisas. El carril de alta frecuencia se usa para crear una resonancia favorable de alta frecuencia para reducir la transmisión de frecuencias perturbadoras en ralentí del tren de fuerza a una carrocería o bastidor de vehículo. Aspectos seleccionados pueden encontrar aplicación en otros entornos y aplicaciones relacionados. La tecnología básica para montajes hidráulicos conmutables de motores se ha conocido en la industria durante varios años. La conmutación física de un soporte hidráulico de un estado fluido amortiguado a un estado no amortiguado por medio de la abertura y el cierre de un orificio es bien entendida. Sin embargo, hay múltiples
métodos mediante los cuales esto se puede alcanzar. La mayoría del hardware de vacío se monta externamenté para facilidad de fabricación. Este montaje externo tiende a reducir la eficiencia de la respuesta del soporte, pero permite el sellado más fácil del fluido hidráulico en el ensamble de soporte. Un problema con la mayoría de los diseños convencionales es que usarí un diafragma que encierra un volumen y forma un muelle de aire debajo del diafragma y unido a un orificio externo. Abrir y cerrar este orificio externo es el método usado para "conmutar" el estado de soporte, es decir, la respuesta de rigidez o de amortiguación. En el estado "abierto" de conmutador, se puede bombear aire a la atmósfera desde el volumen . Por ejemplo, el soporte hidráulico de motor tiene una rigidez baja de muelle de apoyo con el conmutador abierto (el volumen está abierto a la atmósfera) y el soporte de motor amortigua o aisla las vibraciones en ralentí (baja amplitud , alta frecuencia). En el estado de conmutador "cerrado", el aire en el volumen actúa como un muelle rígido porque el volumen está cerrado o sellado y el fluido de amortiguación es transferido de regreso y hacia adelante entre una cámara de fluido primera o de trabajo y una segunda cámara de fluido o de compensación para amortiguar vibraciones de alta amplitud , baja frecuencia. El muelle de aire (volumen cerrado) creado por el orificio cerrado reduce la presión del fluido que de otra manera sería bombeado a través del carril de inercia, ya que algo de la presión del fluido se usa para comprimir el muelle de aire. Otros diseños usan también un diafragma accionado por vacío
que sella sobre la cubierta del diafragma y usa el diafragma como un sello en el carril de inercia. Aun otros diseños usan una válvula giratoria para abrir y cerrar el orificio. Estas válvulas giratorias pueden girar ya sea axial o radialmente con el soporte. En cualquier caso, el sellado de la válvula puede convertirse en un problema, donde es difícil sellar de la atmósfera desde cualquier lado de presión baja del soporte al lado alto o de presión alta del soporte. Como con la mayoría de los soportes hidráulicos conmutables de motor está soporte está destinado a suspender el tren de fuerza, proporcionar amortiguación al movimiento del tren de fuerza, controlar el viaje del tren de fuerza y aislar el tren de fuerza del chasis del vehículo. Los mecanismos de conmutación en soportes de estados múltiples permiten que el soporte conmute entre cuatro estados. Dos de los estados permiten que el efecto del fluido del soporte se desacople de las vibraciones de conformación y los otros dos estados ajustan la respuesta de amortiguación y frecuencia del soporte. Ni un montaje de motor o conmutación accionada por vació de los estados en un soporte de motor son individualmente novedosos! per se. Sin embargo, existe una necesidad de un ensamble mejorado de carriles de inercia conmutables y método asociado de empacar el mismo. Breve Descripción de la Invención Un ensamble de carriles de inercia conmutables de etapas múltiples incluye un alojamiento, un carril de inercia recibido : en el
alojamiento y que tiene una primera trayectoria alargada amortiguada de fluido que está adaptada para comunicar con una primera cámara de fluido asociada en un primer lado y una segunda cámara dé fluido asociada en un segundo lado, y una segunda trayectoria no amortiguada que está adaptada para comunicar con la primera y la segunda cámaras de fluido asociadas, un desacoplador recibido en el alojamiento que cierra selectivamente por lo menos una de la primera y la segunda trayectorias, un diafragma de ralentí en el alojamiento que controla selectivamente la comunicación entre la primera y la segunda cámaras de fluido para alterar selectivamente la amortiguación , y primer y segundo orificios en el alojamiento que comunican con el desacoplador y el diafragma de ralentí, respectivamente. Un método de fabricación de un ensamble de carriles de inercia conmutables de etapas múltiples incluye proporcionar un alojamiento, posicionar un carril de inercia en el alojamiento que tiene una primera trayectoria amortiguada de fluido alargada que está adaptada para comunicar con una primera cámara de fluido asociada en un primer lado y una segunda cámara de fluido asociada en un segundo lado, y una segunda trayectoria no amortiguada que está adaptada para comunicar con la primera y la segunda cámaras de fluido asociadas, asegurar un desacoplador en el alojamiento para cerrar selectivamente por lo menos una de la primera y la segunda trayectorias, suministrar un diafragma de ralentí en el alojamiento para controlar selectivamente la comunicación entre la primera y la segunda cámaras de fluido y alterar selectivamente el estado de amortiguación , y proporcionar
primer y segundo orificios en el alojamiento para comunicar con el desacoplador y el diafragma de ralentí , respectivamente. Otros aspectos y beneficios aun serán encontrados en la siguiente descripción detallada . Breve Descripción de los Dibu jos La Figura 1 es una vista en perspectiva de un soporte 0 hidro-soporte hidráulico de motor ensamblado. La Figura 2 es una vista en explosión de varios componentes del ensamble de soporte de la Figura 1 . La Figura 3 es una vista de sección transversal longitudinal del soporte ensamblado de las Figuras 1 y 2. La Figura 4 es una vista en explosión de una primera modalidad del ensambles de carriles de inercia. La Figura 5 es una vista en explosión similar a la Figura 4 de un ensamble de carriles de inercia alternativo. La Figura 6 es una vista en perspectiva del carril de inercia principal . La Figura 7 es una vista en sección transversal del ensamble de carriles de inercia que ilustra una primera trayectoria de flujo a través del orificio de vacío de desacoplador. La Figura 8 es una vista en sección transversal del ensamble de carriles de inercia y que ilustra una segunda trayectoria de flujo del orificio de vacío del diafragma de ralentí. Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas Haciendo referencia primero a las Figuras 1 a 3, se muestra un
ensamble de carriles de inercia de etapas múltiples por vacío dentro de un soporte o hidro-soporte de
Más particularmente, el ensamble 1 00 de soporte incluye un alojamiento 1 02 limitador o externo dimensionado para recibir un ! primer componente o elastomérico o elemento principal 1 04 de hule qué está : i formado generalmente como un cono truncado , y hecho principalmente de un material elastomérico, tal como un hule elastomérico como es i convencional en la técnica . Un sujetador o perno 1 06 se extiende hacia fuera desde el elemento principal de hule para sujetar al tren de potencia o motor (no mostrado) de una manera generalmente conocida en la técnica . El sujetador coopera con un miembro 1 08 de metal de I apoyo que tiene por lo menos una porción encapsulada dentro del primer miembro 1 04 elastomérico . Además, una porción periférica ? , inferior del elemento principal de hule puede incluir un atiesador, tal como el atiesador 1 10 metálico moldeado dentro del elemento prihcipal de hule para agregar rigidez y soporte. El elemento principal de hule es recibido en el alojamiento 1 02 limitador de manera que el sujetador 106 se extiende a través de la abertura central 1 1 2 en el limitador. Ün hombro interno 1 14 (Figura 3) del limitador acopla de manera colindante con la porción inferior, reforzada del elemento principal de hule. Además, la porción inferior del elemento principal de hule forma una porción de una primera o cámara principal 1 1 6 de fluido, es decir el lado de alta presión, del soporte de motor. El resto de la primera cámara 1 16 de fluido está I definido por el ensamble 1 20 de carriles de inercia, detalles más
I ; específicos serán descritos más adelante. Una porción radial ¡externa de una superficie superior del ensamble de carriles de inercia indicada mediante el número de referencia 122 acopla de manera colindante y sellante con el elemento 104 principal de hule con el fin d seílar la ¡ i primera cámara 116 de fluido. Como es evidente particularmente; en la i >
Figura 3, por lo menos una porción del ensamble de carriles de! inercia es recibida dentro del alojamiento 102 limitador. Una segunda porción radial externa a lo largo de la superficie inferior indicada mediante el número de referencia 124 está acoplada de manera colindante mediante un manguito o diafragma 130 de hule, y particularmente una porción 132 periférica superior del mismo. El diafragma 130 está protegido por una cubierta 140 de diafragma, formada de preferencia de un material más rígido que el diafragma elastomérico, y que¡ acopla por empatación con el alojamiento 102 limitador. Cuando la cubierta 140 de diafragma se sujeta al limitador, el borde periférico inferior del elemento principal 104 de hule y la porción periférica 132 del diafragma acoplan de manera sellante con los lados o caras opuestos; 122; 124, respectivamente, del ensamble 120 de carriles de inercia. Conforme se ¡ | reciben las vibraciones o los desplazamientos en el soporte del tren de potencia, se bombea fluido, desde la primera cámara 116 de fluido a través del ensamble 120 de carriles de inercia en diferentes máneras. Particularmente, y con referencia continua a las Figuras 1 a 3, y con referencia adicional a las Figuras 4 y 5, el ensamble 120 de carriles de inercia está dispuesto entre la primera o cámara superior 116 de fluido y la segunda o cámara inferior 150 de fluido. Así, el lado superior del I I !
i
ensamble de carriles de inercia se asocia con el lado de alta presión del soporte. Por otra parte, la superficie inferior del ensamble de carriles de inercia se asocia con la segunda o cámara inferior 1 50 de fluido y se alude algunas veces como el lado de baja presión del soporte. El fluido se bombea desde la parte superior hasta el fondo a través del ensamble de carriles de inercia. La trayectoria que toma el fluido a través del ensamble de carriles de inercia depende de un desacoplador 1 60 y un diafragma 1 70 de ralentí. Más particularmente, el desacoplador 1 60 es de preferencia un disco de hule o arreglo estructural similar recibido sobre una porción de una primera abertura o trayectoria 1 80 a través del carril de inercia de alta frecuencia . Así , el desacoplador 160 de hule está dimensionado para recepción estrecha dentro de una depresión 182 en forma de copa én una superficie superior 1 84 del alojamiento, que tiene una abertura o trayectoria al carril 180 de inercia de alta frecuencia y particularmente una abertura central 1 86 (Figura 6) que se cierra selectivamente mediante una porción central 1 88 del diafragma 1 70 de ralentí. Así, una cubierta 1 90 de desacoplador tiene una serie de aberturas 1 92 que permiten que fluido de la primera cámara de fluido pase a través de la misma y alrededor del desacoplador 1 60 y hacia el carril 1 80 de inercia de alta frecuencia , particularmente a través de la abertura 1 82 , además de pasar a través de la abertura 1 94. Esta es la trayectoria de menor resistencia desde la primera/cámara superior 1 16 de fluido, a la segunda/cámara inferior 1 50 de fluido dispuesta arriba del diafragma 1 70 de ralentí, es decir, el lado de fluido del diafragma de ralentí.
Alternativamente, una segunda trayectoria, o carril de 1 inercia alargada de baja frecuencia tiene una abertura 1 96 radialmente hacia fuera de la cubierta de la cubierta del desacoplador en el alojamiento del desacoplador que comunica con un carril 1 98 de inercia de baja frecuencia en serpentín ( Figura 6) que comunica finalmente con la abertura 200 a través de una superficie inferior del alojamiento de carriles de inercia en comunicación con la segunda/cámara inferior 1 50 de fluido. El fluido fluye solamente a través de esta trayectoria en serpentín , sin embargo, cuando la trayectoria de carril de inercia de alta frecuencia se bloquea de alguna manera. Así, por ejemplo, donde el diafragma de ralentí se muestra en su posición extendida, como se muestra en la Figura 3, el carril de alta frecuencia se cierra puesto que la abertura 1 86 está sellada por la porción central 1 88 del diafragma de ralentí. El fluido debe avanzar entonces a través del carril 1 98 de inercia de baja frecuencia para salir a través de la abertura 200 que comunica con el lado de baja presión del soporte. Como se apreciará , esto ocurre cuando no se aplica vacío al lado de abajo del diafragma de ralentí. Además, se permite al desacoplador oscilar libremente creando un estado desacoplado para desplazamientos bajos de alimentación o entrada. Para desplazamientos mayores de alimentación , el fluido es forzado a través del carril de inercia de baja frecuencia . En otro estado o modo de operación, se proporciona vacío al lado de abajo 202 del diafragma de ralentí. De esta manera, el orificio central 1 86 se abre y el fluido pasa más fácilmente de la primera o
cámara superior 1 1 6 de fluido a la segunda o cámara inferior 1 50 de fluido. Así, mediante conmutación selectiva de vacío o presión negativa al lado de abajo 202 del diafragma de ralentí, el soporte es conmutado del carril 1 80 de inercia de alta frecuencia (vacío aplicado, orificio abierto) al carril 1 98 de esta frecuencia (vacío eliminado, orificio cerrado). El orificio 21 0, como se muestra en la Figura 7, es suministrado selectivamente con presión negativa o vacío . Una válvula externa , tal como una válvula solenoide, está conectada al orificio 21 0 y cuándo se aplica vacío al orificio de desacoplador, el desacoplador 160 coíapsa, el desacoplador ya no puede oscilar. El pasaje o trayectoria particular para la presión negativa o vacío para alcanzar el lado de abajo del diafragma de ralentí se ilustra más particularmente en la Figura 8 donde una válvula (tal como una válvula solenoide, no mostrada) suministra presión negativa al orificio 220. Finalmente, se logran cuatro diferentes estados o modos de operación . En un primer estado del hidrosoporte, cuando no sé aplica vacío, a cualquiera el desacoplador 1 60 o el diafragma 1 70 de ralentí, se permite al desacoplador oscilar libremente lo que crea un estado desacoplado para desplazamientos bajos de alimentación . Para desplazamientos mayores de alimentación , el fluido es forzado a través del carril de inercia de baja frecuencia que sale hacia el lado de baja presión del soporte. ! , En un segundo estado, cuando se áplica vacío tanto al desacoplador como al diafragma de ralentí, el desacoplador ya no
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puede oscilar y se abre el carril de inercia de alta frecuencia (es decir, la porción central 188 del diafragma de ralentí es retraída de la abertura 186). Esto causa que el fluido fluya a través del carril de inercia de alta frecuencia. Esto crea la caída del régimen dinámico de alta frecuencia que puede usarse, por ejemplo, para reducir las perturbaciones en ralentí a la frecuencia de caída de régimen. En un tercer estado, cuando se aplica vacío al desacoplador solamente y no al diafragma de ralentí, el fluido de la primera cámara de fluido es forzado otra vez a través del carril de inercia de baja frecuencia con el fin de alcanzar la segunda cámara de fluido. Éste es el estado acoplado del soporte, el cual crea altos niveles de amortiguación a bajas frecuencias que pueden usarse, por ejemplo, para amortiguar vibraciones de entrada del camino. En un cuarto estado del ensamble de carriles de inercia conmutables del soporte, se aplica vacío al diafragma de ralentí solamente y no al desacoplador. Este estado permitiría que el desacoplador oscile libremente para alimentación de, bajo desplazamiento, pero el fluido fluirá á través del carril de inercia de alta frecuencia a alimentaciones de mayor desplazamiento porque el carril de inercia de alta frecuencia está abierto. La placa superior 1 84 (lado de alta presión del soporte) está hecha de metal , plástico o material compuesto. El desacoplador 1 60 está hecho de metal , plástico, o material compuesto hecho de un metal , plástico, o anillo de soporte de compuesto, y un material elastqmérico i de diafragma . El desacoplador es retenido y sellado en el centro de la
placa o alojamiento 120 mediante la placa superior 184. La placa central está hecha de metal, plástico o material compuesto. El alojamiento central contiene la mayoría de las geometrías de carriles de inercia y orificios de vacío integrados en una parte. El diafragma 170 de vacíOo de alta frecuencia está hecho de un metal, plástico, o anillo de soporte de compuesto y un material elastomérico de diafragma. El ensamble de carriles de inercia contiene ambos diafragmas de conmutación de vacío. Esto hace más fácil ensamblar el conmutador en el resto del hidrosoporte. Los conmutadores compactos internos evitan el daño potencial de embarque, ya que solamente son visibles externamente los dos orificios de vacío. La invención no usa el diafragma como parte del mecanismo de conmutación, mejorando así la durabilidad y rendimiento del soporte. Otra vez, cuando se aplica vacío al orificio 210 del desacoplador, la presión negativa causa que el desacoplador colapse. Cuando se quita el vacío, se permite que el desacoplador se mueva libremente. Este mecanismo de conmutación de vacío, cambia el soporte del acoplador (vacío aplicado) al desacoplador (vacío eliminado). Cuando se aplica o se elimina el vacío del orificio 220 del diafragma de ralentí, eso causa que el diafragma de ralentí colapse o se extienda. Esto abre y cierra el carril de ralentí de alta frecuencia. Este mecanismo de conmutación de vacío conmuta el soporte del carril de inercia de alta frecuencia (vacío aplicado - orificio abierto) al carril de baja frecuencia (vacío eliminado - orificio cerrado).
En un proceso preferido de ensamblado, el desacoplador 160 se presiona hacia el alojamiento de desacoplador. La cubierta 190 de desacoplador se suelda ultrasónicamente al alojamiento del desacoplador, y el alojamiento 184 de desacoplador se suelda ultrasónicamente al carril principal 120 de inercia. El orificio del desacoplador se suelda ultrasónicamente al carril principal de inercia y el diafragma de ralentí se presiona hacia el alojamiento 230 de diafragma de ralentí. El alojamiento del diafragma de ralentí se suelda ultrasónicamente a la cubierta 232 del diafragma de ralentí . Después, el ensamble del alojamiento de diafragma de ralentí se ¡ suelda ultrasónicamente al carril principal 120 de inercia. La modalidad de la Figura 5 es sustancialmente idéntica a la modalidad de la Figura 4, excepto que muchos de los componentes incluyen un metal tal como aluminio y no son de plástico simplemente. El proceso de ensamblado incluye presionar el desacoplador 1 60 hacia el alojamiento del desacoplador y la cubierta 190 del desacoplador se pliega con el alojamiento 1 82 de desacoplador. El alojamiento de desacoplador se presiona sobre el carril principal 1 20 de inercia y el orificio 21 0 de desacoplador se presiona hacia el carril principal de inercia. El diafragma 1 70 de ralentí se presiona hacia el alojamiento 230 de diafragma de ralentí y el alojamiento de diafragma de ralentí se suelda ultrasónicamente a la cubierta 232 de diafragma de ralentí. El ensamble del alojamiento de diafragma de ralentí se suelda entonces i ultrasónicamente al carril principal 120 de inercia. i La invención está destinada a funcionar apropiadamente con poca
degradación para desempeño en el rango de temperatura de -40 °C a + 1 20 °C. La invención se ha descrito con referencia a la modalidad preferida . Modificaciones y alteraciones se les ocurrirán a otros por la lectura y entendimiento de esta especificación . Se pretende incluir todas estas modificaciones y alteraciones en la medida en que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas o los equivalentes de las mismas.