IT201900014244A1 - Macchina di prova tenuta per cerchio di veicolo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una macchina di prova tenuta per cerchio di un veicolo, quale ad esempio un cerchio di una ruota di un veicolo leggero o pesante, ad esempio di un’auto o di un camion o di un veicolo agricolo.

Sono note nell’arte macchine di prova tenuta. Questa tipologia di macchine è utilizzata per individuare delle piccolissime perdite nel cerchio.

Le perdite sono dovute, per esempio, a porosità nel caso di cerchi fusi (ottenuti per gravità, bassa pressione o pressofusione) oppure a difetto di saldatura nei cerchi in acciaio o per cattiva aderenza degli strati che formano una ruota in materiale composito (fibra di carbonio o altro).

Per eseguire il test, è noto sigillare il cerchione tra due guarnizioni, una inferiore ed una superiore, così da ottenere una cosiddetta camera interna. Successivamente una cosiddetta campana (o camera esterna) chiude l’intero cerchione, simulando lo pneumatico. La macchina procede quindi a pressurizzare la camera esterna, con aria o con una miscela di gas che include un gas tracciante. Nella camera interna, si misura l’aumento di pressione o l’aumento di concentrazione del gas tracciante. In questo modo, con appositi algoritmi, si determina in maniera rapida se vi è la presenza di un trafilamento (perdita) tra camera esterna e camera interna.

È importante che questa tipologia di macchine siano in grado di provare in modo casuale cerchi con la più ampia varietà di dimensioni e stili diversi.

Negli anni, dimensioni e stili hanno rivoluzionato il mercato del cerchio. I designer hanno creato cerchi sempre più grandi e stili sempre più spinti. Durante queste evoluzioni sono nati così gli stili sporgenti (mozzo sporgente rispetto al bordo superiore) e ancora stili che modificano il bordo stesso, a tal punto che la razza del cerchio arriva sopra il bordo. Addirittura è possibile che vengano creati delle sorte di piccoli canalini nel bordo, ovvero interruzioni parziali del bordo stesso.

In conseguenza di ciò, quando la guarnizione superiore si appoggia sul bordo esterno del cerchione, le macchine prova dell’arte nota vanno in crisi, ad esempio a causa del bordo al di sotto del piano del mozzo oppure a causa delle discontinuità incontrate sul bordo che non permettono un’adeguata tenuta.

Il problema del mozzo sporgente rispetto al bordo del cerchio è stato risolto nell’arte grazie alla presenza di una guarnizione superiore conica. Sconvenientemente, quando il cerchio non è ben allineato, la guarnizione superiore a forma conica causa una non uniformità del carico sul perimetro del bordo del cerchio, con conseguente scarsa tenuta sul bordo. In questi casi, la macchina genera dei così detti “falsi scarti” (cioè cerchi che non hanno perdite, ma che la macchina definisce come scarti). Per questi motivi, laddove sia necessario utilizzare una guarnizione conica, è necessario mantenere un angolo di conicità molto basso (piccoli angoli di inclinazione), per limitare il più possibile la generazione di falsi scarti.

Tuttavia, la problematica relativa alla presenza di cerchi con bordi interrotti, non è stata ancora risolta. Infatti, sebbene un’angolazione maggiore della conicità della guarnizione superiore potrebbe consentire di migliorare la tenuta, ciò comporterebbe un’aumentata generazione di falsi scarti nei cerchi con mozzo sporgente.

Per i suddetti motivi, ad oggi, sono previsti elementi anulari, in gomma, opportunamente sagomati che, una volta applicati sul bordo del cerchio, conferiscono continuità al bordo del cerchio, permettendo così di eseguire le prove. Sconvenientemente, per ogni dimensione e stile di cerchio è necessario avere un elemento anulare personalizzato. Inoltre, in aggiunta è necessario inserire e togliere l’elemento anulare ogni qualvolta viene eseguito il test.

È dunque sentita l’esigenza di proporre una macchina di prova tenuta per cerchio di veicolo in grado di superare gli inconvenienti delle macchine di prova tenuta dell’arte nota. In particolare, uno degli scopi della presente invenzione è quello di realizzare una macchina di prova tenuta per cerchio di veicolo che sia in grado di provare molteplici varietà di cerchi di veicoli in maniera rapida, affidabile e senza complicate procedure che rallentino le operazioni di prova.

Tale scopo è conseguito con una macchina di prova tenuta per cerchio di veicolo in accordo con la rivendicazione indipendente allegata. Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite o vantaggiose della macchina di prova tenuta per cerchio di veicolo.

Le caratteristiche e i vantaggi della macchina di prova tenuta per cerchio di veicolo secondo l'invenzione risulteranno comunque evidenti dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle allegate figure, in cui:

la figura 1a mostra un esempio di tipologia di cerchio di veicolo in cui, su un bordo esterno 22 del cerchio, cioè il bordo del cerchio che è esposto all’esterno quando la ruota è montata sul veicolo, sono ricavati dei canali o delle discontinuità del bordo esterno stesso;

la figura 1b mostra un esempio di tipologia di cerchio di veicolo in cui, le razze esterne 25 del cerchio arrivano fin sopra il bordo esterno 22 del cerchio, modificandone la geometria lineare;

la figura 2 mostra una vista planare in sezione della macchina di prova tenuta per cerchio di veicolo secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, in configurazione chiusa;

la figura 3 mostra un dettaglio ingrandito della figura 2.

Con riferimento alle suddette figure, con il numero di riferimento 1 si è complessivamente indicata una macchina di prova tenuta 1 per cerchio 2 (o, altrimenti detto, cerchione) di veicolo, ad esempio un cerchio di una moto, di un’automobile o di un autoveicolo di grandi dimensioni, quale un camion o simili.

La macchina di prova tenuta 1 comprende una base 3, che supporta un elemento di tenuta inferiore 31, ad esempio una guarnizione anulare, adatto ad accogliere un primo bordo 21 del cerchio 2. Preferibilmente il primo bordo 21 del cerchio 2 è il bordo interno del cerchio, cioè il bordo destinato ad affacciarsi verso la carrozzeria del veicolo quando il cerchio è montato sul veicolo. Il primo bordo 21 ed il bordo esterno 22, sono quindi i bordi del cerchio sui quali è tallonato il pneumatico. La base 3 è supportata da un piano di supporto, ad esempio da una pavimentazione, attraverso un apposito telaio di supporto della macchina. Preferibilmente, quindi, la macchina comprende un telaio di supporto che da un lato poggia sulla pavimentazione e dall’altro è connesso con la base 3.

La macchina di prova tenuta 1 comprende un elemento di chiusura 4, preferibilmente a forma di campana cilindrica o a forma di parallelepipedo, traslabile lungo una direzione di traslazione X, preferibilmente una direzione di traslazione verticale (cioè perpendicolare al piano di supporto della macchina), così da assumere una configurazione aperta in cui l’elemento di chiusura 4 non è impegnato con la base 3 e una configurazione chiusa, in cui l’elemento di chiusura 4 si impegna a tenuta con la base 3 in modo tale da definire una camera esterna 41 che circonda totalmente il cerchio 2. In altre parole, nella configurazione aperta è consentito l’inserimento del cerchio 2 sul primo elemento guarnizione 31, ad esempio da parte di un operatore o di un sistema di movimentazione cerchio, nella configurazione chiusa, invece, l’elemento di chiusura chiude totalmente a tenuta la camera esterna 41, attorno al cerchio 2.

La macchina di prova tenuta 1 comprende anche un gruppo di tenuta superiore 5, contenuto nella camera esterna 41 e traslabile lungo la direzione di traslazione X per impegnare a tenuta il cerchio 2 su un bordo esterno 22 del cerchio 2, opposto al primo bordo 21, così da definire una camera interna 20 delimitata dal gruppo di tenuta superiore 5, dall’elemento di tenuta inferiore 31 e dalle pareti di canale 23 del cerchio 2. Quando il gruppo di tenuta superiore impegna a tenuta il cerchio 2, quindi, si definisce la camera interna 20 che risulta disposta internamente alla camera esterna 41, ma sigillata e non comunicante con la camera esterna 41.

La macchina di prova tenuta 1 comprende anche un dispositivo di traslazione gruppo tenuta 6, operativamente connesso con il gruppo di tenuta superiore 5 per movimentare il gruppo di tenuta lungo la direzione di traslazione X.

In accordo ad una forma di realizzazione preferita, l’elemento di chiusura 4 comprende una parete laterale di elemento di chiusura 42, 42’ adatta ad impegnarsi a tenuta con la base 3. In questa variante, il dispositivo di traslazione gruppo tenuta 6, comprende un elemento di supporto gruppo di tenuta 61 scorrevolmente impegnato a tenuta con la parete laterale di elemento di chiusura 42, 42’. In questo modo, la camera esterna 41 è definita non solo dall’elemento di chiusura 4, ma, superiormente, anche dal dispositivo di traslazione gruppo tenuta 6.

Il gruppo di tenuta superiore 5 è supportato in maniera snodata dal dispositivo di traslazione gruppo tenuta 6, in modo tale da consentire almeno una rotazione del gruppo di tenuta superiore 5 attorno ad un asse incidente la direzione di traslazione X. Ciò consente di adattare meglio il gruppo di tenuta superiore 5 al piano del bordo esterno 22 del cerchio.

In accordo ad una forma preferita di realizzazione, il gruppo di tenuta superiore 5 è supportato in maniera snodata dal dispositivo di traslazione gruppo tenuta 6 in maniera folle, cioè in maniera passiva e non attuata.

Inoltre, di preferenza, il gruppo di tenuta superiore 5 è supportato in maniera distanziata dal dispositivo di traslazione gruppo tenuta 6. Ciò consente di lasciare uno spazio di movimento tra il dispositivo di traslazione gruppo tenuta 6 ed il gruppo di tenuta superiore 5.

In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa, il gruppo di tenuta superiore 5 è collegato al dispositivo di traslazione gruppo tenuta 6 mediante un giunto sferico 71.

Preferibilmente, il gruppo di tenuta superiore 5 comprende una porzione di supporto 52 e una porzione di tenuta 51 di forma conica o tronco conica.

Preferibilmente, nella forma conica o troncoconica, la porzione di tenuta 51 comprende una parete laterale di porzione di tenuta 510 inclinata rispetto ad una direzione orizzontale Y perpendicolare alla direzione di traslazione X di un angolo di inclinazione α almeno pari a 20°. In accordo a forme vantaggiose di realizzazione l’angolo di inclinazione α è scelto tra 20° e 40°, estremi inclusi, ad esempio pari a circa 40°. Tale angolo di inclinazione α è misurato come l’angolo acuto tra la direzione orizzontale Y e la superficie interna 510’ della parete laterale di porzione di tenuta 510 destinata ad andare a contatto con il bordo esterno 22 del cerchio.

In accordo ad una forma di realizzazione preferita, la porzione di supporto 52 ha una forma tronco-conica, comprendente una parete laterale di porzione di supporto 520 inclinata rispetto alla direzione orizzontale Y, preferibilmente con i medesimi angoli già indicati per la porzione di tenuta 51.

Di preferenza, la porzione di tenuta 51 è unita alla porzione di supporto 52 lungo la parete laterale di porzione di supporto 520.

Preferibilmente, un elemento di giunzione 7 collega il gruppo di tenuta superiore 5 al dispositivo di traslazione gruppo tenuta 6. In questa variante, la porzione di supporto 52 comprende una parete di base di porzione di supporto 521 e l’elemento di giunzione 7 è fissato da un lato in maniera solidale con la porzione di supporto 521 e, da un lato opposto, comprende il giunto sferico 71 collegato con il dispositivo di traslazione gruppo tenuta 6.

Di preferenza, la macchina di prova tenuta comprende un dispositivo di rilevazione di un gas tracciante, ad esempio elio, all’interno della camera interna 20, per rilevare eventuali difetti del cerchio 2.

Preferibilmente, l’elemento di tenuta inferiore 31 e/o la porzione di tenuta 51 sono realizzati in un materiale polimerico, preferibilmente in gomma o in un materiale siliconico.

Per eseguire il test del cerchio 2 inserito nella macchina di prova tenuta 1 secondo la presente invenzione, si procede quindi ad aprire l’elemento di chiusura 4, traslandolo ad opera di mezzi di primi mezzi di traslazione lungo la direzione di traslazione X (non mostrati). Ciò consente l’accesso per inserire il cerchio 2 in appoggio sull’elemento di tenuta inferiore 31 (ad esempio una guarnizione anulare) lungo il primo bordo 21. Successivamente, si procede a traslare l’elemento di chiusura 4 fino a impegnarlo a tenuta contro la base 3. In questo caso, di preferenza è previsto un ulteriore elemento di tenuta 8 (ad esempio una guarnizione) sulla base 3 oppure sull’elemento di chiusura 4.

Successivamente o in concomitanza con la chiusura dell’elemento di chiusura 4, si procede a traslare il dispositivo di traslazione gruppo tenuta 6 lungo la direzione di traslazione X fino ad impegnare a tenuta il gruppo di tenuta superiore 5 con il bordo esterno 22 del cerchio. In questa fase, eventuali disallineamenti o inclinazioni del cerchio con il gruppo di tenuta superiore 5 sono compensati dalla mobilità stessa del gruppo di tenuta superiore 5 rispetto al dispositivo di traslazione gruppo di tenuta 6 e alla base 3 nonché rispetto all’elemento di chiusura 4.

A questo punto, la camera interna 20 e la camera esterna 41 risultano create e tra loro non comunicanti. Successivamente, viene iniettata una miscela di gas in pressione nella camera esterna 41. Tale miscela di gas contiene un gas tracciante, ad esempio elio.

Dopo che la camera esterna 41 è stata pressurizzata, si procede a rilevare l’aumento di pressione nella camera interna 20, mediante un dispositivo di rilevazione di pressione oppure (o in concomitanza) si procede a rilevare la concentrazione di gas tracciante nel tempo nella camera interna 20.

Se la pressione della camera interna o la concentrazione di gas tracciante supera una determinata soglia in un determinato intervallo temporale, si rileva quindi la presenza di un trafilamento, quindi un possibile difetto del cerchio.

Innovativamente, la macchina di prova tenuta secondo la presente invenzione permette di risolvere gli inconvenienti legati alla tecnica nota. In particolare, la macchina di prova tenuta secondo la presente invenzione consente di poter provare molteplici tipologie di cerchio in maniera rapida e affidabile, riducendo il numero di falsi scarti.

Infatti, grazie alla presenza del gruppo di tenuta superiore 6 ruotabile, o ancor meglio basculante o flottante, è possibile compensare eventuali disallineamenti tra l’asse del cerchio e l’asse del tronco di cono del gruppo di tenuta superiore 5. Grazie a ciò, si evita una possibile non uniformità di applicazione del carico sul cerchio, cosa che accade, invece, nelle macchine dell’arte nota in cui il gruppo di tenuta superiore è fisso.

Inoltre, in maniera sinergica alla presenza del gruppo di tenuta superiore 5 ruotabile (o ancor meglio basculante o flottante), è possibile realizzare la porzione di tenuta 51 con una parete laterale di porzione di tenuta 510 inclinata rispetto alla direzione orizzontale Y di un angolo di inclinazione α piuttosto elevato (almeno pari a 20°, o anche maggiore, ad esempio uguale a 40°). L’angolo di inclinazione aumentato consente di collaudare cerchi con mozzi molto sporgenti e bordi discontinui, in quanto consente di far lavorare la porzione di tenuta 510 su un perimetro di bordo che non è interrotto né da razze né da discontinuità. Ulteriormente, l’aumentato angolo di inclinazione, reso possibile dalla presenza di un gruppo di tenuta superiore 5 ruotabile o flottante, permette anche di ridurre il carico sulla porzione di tenuta, aumentandone la durata nel tempo. Ulteriormente, potendo ridurre il carico sul cerchio, è possibile utilizzare materiali di realizzazione della porzione di tenuta 51 e/o dell’elemento di tenuta 31 più morbidi, i quali consentono di adattarsi meglio alle irregolarità dei bordi del cerchio. Preferibilmente, l’elemento di tenuta inferiore 31 e/o la porzione di tenuta 51 sono realizzati in un materiale polimerico, preferibilmente in gomma o in un materiale siliconico, con durezza shore A compresa tra 45 e 85, e ancor più preferibilmente compresa tra 50 e 80, ad esempio circa 50.

Alle forme di realizzazione della macchina di prova tenuta per cerchio di veicolo, un tecnico del ramo, al fine di soddisfare esigenze specifiche, potrebbe apportare varianti o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti.

Anche tali varianti sono contenute nell’ambito di tutela come definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Macchina di prova tenuta (1) per cerchio (2) di veicolo comprendente: - una base (3), che supporta un elemento di tenuta inferiore (31) adatto ad accogliere un primo bordo (21) del cerchio (2); - un elemento di chiusura (4), traslabile lungo una direzione di traslazione (X) per assumere una configurazione aperta in cui l’elemento di chiusura (4) non è impegnato con la base (3) e consente l’inserimento del cerchio (2) sul primo elemento guarnizione (31) e una configurazione chiusa, in cui l’elemento di chiusura (4) si impegna a tenuta con la base (3) in modo tale da definire una camera esterna (41) che circonda totalmente il cerchio (2); - un gruppo di tenuta superiore (5), contenuto nella camera esterna (41) e traslabile lungo la direzione di traslazione (X) per impegnare a tenuta il cerchio (2) su un bordo esterno (22) del cerchio (2), opposto al primo bordo (21), così da definire una camera interna (20) delimitata dal gruppo di tenuta superiore (5), dall’elemento di tenuta inferiore (31) e dalle pareti di canale (23) del cerchio; - un dispositivo di traslazione gruppo tenuta (6), operativamente connesso con il gruppo di tenuta superiore (5) per movimentare il gruppo di tenuta superiore (5) lungo la direzione di traslazione (X); in cui detta macchina di prova tenuta (1) è caratterizzata dal fatto che il gruppo di tenuta superiore (5) è supportato in maniera snodata dal dispositivo di traslazione gruppo tenuta (6), in modo tale da consentire almeno una rotazione del gruppo di tenuta superiore (5) attorno ad un asse incidente la direzione di traslazione (X).
2. 2. Macchina di prova tenuta (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il gruppo di tenuta superiore (5) è supportato in maniera snodata dal dispositivo di traslazione gruppo tenuta (6) in maniera folle.
3. 3. Macchina di prova tenuta (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il gruppo di tenuta superiore (5) è supportato in maniera distanziata dal dispositivo di traslazione gruppo tenuta (6).
4. 4. Macchina di prova tenuta (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il gruppo di tenuta superiore (5) è collegato al dispositivo di traslazione gruppo tenuta (6) mediante un giunto sferico (71).
5. 5. Macchina di prova tenuta (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il gruppo di tenuta superiore (5) comprende una porzione di supporto (52) e una porzione di tenuta (51), detta porzione di tenuta (51) essendo di forma conica o tronco conica.
6. 6. Macchina di prova tenuta (1) secondo la rivendicazione 5, in cui la porzione di tenuta comprende una parete laterale di porzione di tenuta (510) inclinata rispetto ad una direzione orizzontale (Y) perpendicolare alla direzione di traslazione (X) di un angolo di inclinazione (α) almeno pari a 20°, misurato come angolo acuto tra la direzione orizzontale (Y) e la superficie interna (510’) della parete laterale di porzione di tenuta (510) destinata ad andare a contatto con il bordo esterno (22) del cerchio.
7. 7. Macchina di prova tenuta (1) secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui la porzione di supporto (52) ha una forma tronco-conica, comprendente una parete laterale di porzione di supporto (520) inclinata rispetto alla direzione di traslazione (X), e in cui la porzione di tenuta (51) è unita alla porzione di supporto (52) lungo detta parete laterale di porzione di supporto (520).
8. 8. Macchina di prova tenuta (1) secondo la rivendicazione 2, 3 e 7, in cui la macchina comprende un elemento di giunzione (7) che collega il gruppo di tenuta superiore (5) al dispositivo di traslazione gruppo tenuta (6), e in cui la porzione di supporto (52) comprende una parete di base di porzione di supporto (521), e in cui detto elemento di giunzione (7) è fissato da un lato in maniera solidale con di porzione di supporto (521) e da un lato opposto comprende il giunto sferico (71) collegato con il dispositivo di traslazione gruppo tenuta (6).
9. 9. Macchina di prova tenuta (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’elemento di chiusura (4) comprende una parete laterale di elemento di chiusura (42, 42’) adatta ad impegnarsi a tenuta con la base (3), e in cui il dispositivo di traslazione gruppo tenuta (6), comprende un elemento di supporto gruppo di tenuta (61) scorrevolmente impegnato a tenuta con la parete laterale di elemento di chiusura (42, 42’).
10. 10. Macchina di prova tenuta (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un dispositivo di rilevazione di un gas tracciante, ad esempio elio, all’interno della camera interna (20).