ITMI991761A1 - Complesso di tenuta per un organo meccanico in movimento alternativo rispetto ad una relativa sede di scorrimento in particolare per uno ste - Google Patents

Description

DE S CR I Z I ONE

di Brevetto per Invenzione Industriale,

La presente invenzione è relativa ad un complesso di tenuta per un organo meccanico in movimento alternativo rispetto ad una relativa sede di scorrimento, in particolare per uno stelo di ammortizzatore .

È nota l'esigenza di assicurare la funzione di tenuta tra uno stelo di un ammortizzatore per veicoli e la relativa sede, allo scopo di evitare il trafilamento di lubrificante e l'ingresso di contaminanti esterni all'interno dell'ammortizzatore. Sono noti complessi di tenuta per steli .di ammortizzatori in cui un anello rigido, tipicamente metallico, porta un anello di tenuta realizzato in un materiale elastomerico, il quale presenta almeno un labbro di tenuta che si estende a sbalzo da un bordo perimetrale radialmente interno dell'anello rigido per cooperare radialmente con lo stelo durante il movimento alternativo di quest'ultimo. In particolare, sono noti complessi di tenuta in cui l'anello di tenuta comprende due labbri di tenuta (ciascuno dei quali con uno o due punti di contatto) che si estendono assialmente da bande opposte ed esplicano la propria funzione di tenuta in virtù di una prefissata interferenza al montaggio e/o per effetto di una molla. Questo tipo di complessi ditenuta presenta il grave inconveniente di sottoporre i labbri di tenuta a condizioni di sforzo molto gravose, ulteriormente accentuate dal fatto che i labbri debbono mantenersi efficienti in campi di temperature molto ampi: proprio le particolari condizioni di lavoro dell'anello di tenuta in questa specifica applicazione hanno portato alla sperimentazione di diversi tipi di materiali elastomerici: recentemente, per esempio, è stato proposto l'uso di gomme fluorurate, le quali si mantengono efficienti in ampi campi di temperature (comprese temperature relativamente basse) ma risultano relativamente poco resistenti alle sollecitazioni ripetute, soprattutto se utilizzate per realizzare elementi di tenuta aventi la conformazione precedentemente ricordata, in cui i labbri di tenuta si estendono a sbalzo dall'anello rigido che li supporta.

È pertanto uno scopo della presente invenzione quello di fornire un complesso di tenuta per un organo meccanico in movimento relativo rispetto ad una relativa sede, per esempio per uno stelo di ammortizzatore, che sia privo degli inconvenienti precedentemente ricordati dei complessi di tenuta noti: in particolare, è uno scopo dell'invenzione quello di fornire un complesso di tenuta che sia efficiente, facilmente realizzabile a costo contenuto, e che si mantenga efficace a lungo nel tempo,· è un ulteriore' scopo dell'invenzione quello di fornire un complesso di tenuta il quale sia in grado di assicurare al relativo anello di tenuta, in uso, condizioni di sforzo particolarmente favorevoli, in modo tale che l'anello di tenuta possa essere realizzato con materiali elastomerici adatti all'impiego a basse temperature, tipo gomme fluorurate.

La presente invenzione è dunque relativa ad un complesso di tenuta per un organo meccanico in movimento alternativo rispetto ad una relativa sede di scorrimento, in . particolare per uno stelo di ammortizzatore, comprendente un anello rigido ed un anello di tenuta realizzato in materiale elastomerico e portato da un bordo perimetrale di detto anello rigido; detto anello di tenuta comprendendo a sua volta almeno una prima porzione di tenuta radiale che si estende assialmente a sbalzo da detto bordo perimetrale di detto anello rigido; il complesso di tenuta essendo caratterizzato dal fatto che detto anello rigido comprende un elemento anulare di sostegno di detta prima porzione di tenuta, detto elemento anulare di sostegno essendo ricavato integrale di pezzo con detto anello rigido ed estendendosi a sbalzo da detto anello rigido in direzione sostanzialmente assiale e parallelamente a detta prima porzione di tenuta, per cooperare in battuta, in uso, con detta prima porzione di tenuta in direzione radiale.

Secondo una preferita forma di attuazione, l'anello di tenuta è provvisto di una camera anulare di scarico radialmente interposta tra detta prima porzione di tenuta e detto elemento anulare di sostegno, e comprende inoltre una porzione di radice solidalmente fissata a detto bordo perimetrale dell'anello rigido: detta prima porzione di tenuta estendendosi assialmente a sbalzo da detta porzione di radice e presentando una propria estremità.libera affacciata a distanza radiale prefissata a detto elemento anulare di sostegno, dalla quale è separata da detta camera anulare; detta porzione di radice definendo una cerniera virtuale per consentire la deformazione elastica di detta prima porzione di tenuta e portare detta prima porzione di tenuta in battuta contro detto elemento anulare di sostegno .

In questo modo, il complesso di tenuta secondo il trovato risulta efficiente, di semplice ed economica realizzazione ed assicura all'anello di tenuta, in uso condizioni di sforzo particolarmente favorevoli: è dunque possibile realizzare l'anello di tenuta con materiali elastomerici che, come per esempio la gomme fluorurate, pur presentando resistenza alle sollecitazioni ripetute relativamente modesta, presentano in compenso altre desiderabili caratteristiche, come la resistenza alla basse temperature: la particolare conformazione del complesso di tenuta secondo il trovato, infatti, assicura che l'anello di tenuta lavori nelle condizioni di sforzo ottimali, riducendo le sollecitazioni e consentendo di ampliare la gamma di materiali elastomerici impiegabili .

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

la figura 1 illustra, in forma schematica e in sezione radiale, un complesso di tenuta per uno stelo di ammortizzatore realizzato secondo l'invenzione,· la figura 2 è un grafico sperimentale che illustra schematicamente lo stato di sforzo, in uso, del complesso di tenuta di figura 1;

la figura 3 illustra una possibile variante al complesso di tenuta di figura 1.

Con riferimento alla figura 1, è indicato nel suo complesso con 1 un complesso di tenuta per uno stelo 2 di un ammortizzatore, noto e non illustrato per semplicità: anche lo stelo 2 è noto ed è rappresentato solo schematicamente, con linea tratteggiata, in figura 1: il complesso di tenuta 1 comprende un anello rigido 3 atto ad essere montato solidale ad un cilindro dell'ammortizzatore, in modo noto e non illustrato per semplicità: nella fattispecie, l'anello rigido 3 è un disco circolare realizzato in lamierino metallico ed è provvisto di un foro centrale 4 passante, delimitato da un bordo perimetrale 5 radialmente interno.

Dal bordo perimetrale 5 si estende radialmente a sbalzo all'interno del foro centrale 4 un anello di tenuta 6, realizzato in materiale elastomerico, per esempio in un polimero elastomerico fluorurato tipo FKM™ : come noto, l'anello di tenuta 6 è destinato, in uso, a cooperare a strisciamento con lo stelo 2, il quale è inserito passante attraverso il foro 4, entro il quale si muove, in uso, con movimento rettilineo alternativo.

Secondo il trovato, l'anello rigido 3 comprende un collare 7 sostanzialmente cilindrico ricavato integrale di pezzo con lo stesso anello rigido 3 ed estendentesi a sbalzo dal bordo perimetrale 5 in direzione assiale: nella preferita forma di realizzazione illustrata in figura 1, peraltro non limitativa, il collare 7 presenta forma sostanzialmente tronco-conica, con diametro crescente da una propria estremità 8 di attacco al bordo perimetrale 5 verso una propria estremità 9 libera: una parete laterale 10 del collare 7 presenta dunque inclinazione prefissata rispetto ad un asse di simmetria centrale dell'anello rigido 3; il collare 7, che può per esempio essere ottenuto per piegatura del lamierino metallico costituente l'anello rigido 3, definisce un elemento anulare di sostegno dell'anello di tenuta 6, come sarà chiarito nel seguito .

L'anello di .tenuta 6 comprende una porzione di radice il, solidalmente fissata (secondo tecniche note) al bordo perimetrale 5 dell'anello rigido 3, da cui si estendono una prima e una seconda porzione di tenuta 12, 13: in particolare, le porzioni di tenuta 12, 13 si estendono radialmente oltre il bordo perimetrale 5 dell'anello rigido 3 e assialmente in direzione sostanzialmente parallela al collare 7, da banda opposta una all'altra. La porzione di tenuta 12 è del tipo multicontatto, presentando due labbri di tenuta 14, 1S, mentre la porzione di tenuta 13 presenta un singolo labbro di tenuta 16.

Nella fattispecie non limitativa illustrata in figura 1, l'anello di tenuta 6 si estende con una propria porzione di rivestimento 20 a ricoprire una superficie laterale radialmente interna 21 del collare 7; la porzione di tenuta 12 presenta una propria estremità libera 22, opposta ad una estremità di attacco 23 alla porzione di radice 11, affacciata a distanza radiale prefissata all'estremità 9 del collare 7, dalla quale è separata da una camera anulare 24 di scarico: la camera anulare 24 è definita nella fattispecie da una gola circonferenziale ricavata nell'anello di tenuta 6 e risulta radialmente interposta tra la porzione di tenuta 12 e il collare 7: la camera anulare 24 presenta una coppia di fianchi laterali divergenti affacciati tra loro ed è aperta verso l'estremità libera 22 della porzione di tenuta 12. La porzione di radice 11 definisce in tal modo una cerniera virtuale per consentire la deformazione elastica della porzione di tenuta 12 e portare la porzione di tenuta 12 in battuta contro la superficie laterale radialmente interna 21 del collare 7.

Come illustrato a linea tratteggiata in figura l, l'anello di tenuta 6 può comprendere anche una ulteriore porzione di rivestimento 25 di una superficie laterale radialmente esterna 26 del collare 7: l'eventuale porzione·di rivestimento 25, che può anche essere collegata di pezzo direttamente alla porzione di rivestimento 20, può inoltre opzionalmente estendersi a rivestire, anche solo parzialmente, una faccia 27 dell'anello rigido 3 rivolta verso il collare 7: l'anello di tenuta 6 può inoltre estendersi a rivestire, almeno parzialmente, una faccia 28 dell'anello rigido 3 opposta alla faccia 27 e dunque opposta al collare 7.

In uso, quando lo stelo 2 viene inserito all'interno del foro centrale 4, l'anello di tenuta 6, a causa dell'interferenza radiale al montaggio evidenziata iri figura 1 (in cui l'anello di tenuta 6 è rappresentato in condizione indeformata), viene elasticamente deformato in modo da assicurare il contatto strisciante tra i suoi labbri di tenuta 14, 15, 16 e lo stelo 2: in particolare, la porzione di tenuta 12 si porta, flettendo attorno alla propria porzione di attacco 23 alla porzione di radice 11 e grazie alla presenza della camera anulare 24, in battuta contro il collare 7, che fornisce dunque un sostegno radiale alla stessa porzione di tenuta 12 e assicura una deformazione elastica controllata della medesima porzione di tenuta 12.

La condizione di funzionamento della porzione di tenuta 12 è schematicamente illustrata in figura 2, nella quale i dettagli simili o uguali a quelli già descritti sono indicati con i medesimi numeri ed è inoltre evidenziato lo stato di sforzo della porzione di tenuta 12: si può notare come lo stato di sforzo in uso della porzione di tenuta 12 è ottimale in termini di ripartizione degli sforzi: in figura 2, infatti, le zone della porzione di tenuta 12 sottoposte al medesimo valore di sollecitazione sono presentate con colorazione uniforme. I valori di sforzo rilevati sono inoltre significativamente inferiori a quelli riscontrati in analoghe soluzioni note.

Nella figura 3, nella quale i dettagli simili o uguali a quelli .già descritti sono indicati con i medesimi numeri, è illustrata una possibile variante al complesso di tenuta 1 dell'invenzione. Secondo questa variante, la parete laterale 10 del collare 7 è sostanzialmente ortogonale rispetto all'asse di simmetria centrale dell'anello rigido 3 e parallela allo stelo 2, e il collare 7 presenta dunque forma di cilindro retto coassiale e concentrico rispetto allo stelo 2. La camera anulare 24 di scarico che consente la deformazione elastica controllata della porzione di tenuta 12 è definita da una luce radiale tra la porzione di tenuta 12 e la superficie laterale radialmente interna 21 del collare 7, la quale può anche non essere rivestita con la porzione cfiF rivestimento 20 precedentemente descritta: la camera anulare 24 è comunque anche in questo caso aperta verso l'estremità libera 22 della porzione di tenuta 12 ed è sempre delimitata da una coppia di fianchi laterali divergenti affacciati tra loro, uno dei quali è nella fattispecie definito dalla stessa parete laterale radialmente interna 21 del collare 7 e l'altro da una superficie laterale della porzione di tenuta 12.

Risulta infine chiaro che al complesso di tenuta qui descritto ed illustrato possono essere apportate ulteriori modifiche e varianti che non escono dall'ambito della.presente invenzione.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Complesso di tenuta (1) per un organo meccanico (2) in movimento alternativo rispetto ad una relativa sede di scorrimento, in particolare per uno stelo di ammortizzatore, comprendente un anello rigido (3) ed un anello di tenuta (6) realizzato in materiale elastomerico e portato da un bordo perimetrale (5) di detto anello rigido (3) ; detto anello di tenuta (6) comprendendo a sua volta almeno una prima porzione di tenuta (12) radiale che si estende assialmente a sbalzo da detto bordo perimetrale (5) di detto anello rigido (3); il complesso di tenuta essendo caratterizzato dal fatto che detto anello rigido (3) comprende un elemento anulare di sostegno (7) di detta prima porzione di tenuta (12), detto elemento anulare di sostegno (7) essendo ricavato integrale di pezzo con detto anello rigido (3) ed estendendosi a sbalzo da detto anello rigido (3) in direzione sostanzialmente assiale e parallelamente a detta prima porzione di tenuta (12), per cooperare in battuta, in uso, con detta prima porzione di tenuta (12) in direzione radiale.
2. 2. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto anello di tenuta è provvisto di una camera anulare (24) di scarico radialmente interposta tra detta prima porzione di tenuta (12) e detto elemento anulare di sostegno (7).
3. 3. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto anello di tenuta (6) comprende una porzione di radice (11) solidalmente fissata a detto bordo perimetrale (5) dell'anello rigido (3) detta prima porzione di tenuta (12 estendendosi assialmente a sbalzo da detta porzione di radice (11) e presentando una propria estremità libera (22) affacciata a distanza radiale prefissata a detto elemento anulare di sostegno (7), dalla quale è separata da detta camera anulare (24); detta porzione di radice (11) definendo una cerniera virtuale per consentire la deformazione elastica di detta prima porzione di tenuta (12) e portare detta prima porzione di tenuta (12) in battuta contro detto elemento anulare di sostegno (7).
4. 4. Complesso di.tenuta secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta camera anulare (24) presenta una coppia di fianchi laterali divergenti affacciati tra loro ed è aperta verso detta estremità libera (22) di detta prima porzione di tenuta (12).
5. 5 . Complesso di tenuta secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che detto elemento anulare di sostegno comprende un collare (7) sostanzialmente cilindrico estendentesi a sbalzo da detto bordo perimetrale (5) dell'anello rigido (3) in direzione sostanzialmente assiale.
6. 6. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che una parete laterale (10) di detto collare (7) presenta inclinazione prefissata rispetto ad un asse di simmetria centrale di detto anello rigido (3), detto collare (7) presentando forma sostanzialmente tronco-conica.
7. 7 . Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che una parete laterale (10) di detto collare (7) è sostanzialmente ortogonale rispetto ad un asse di simmetria centrale di detto anello rigido (3), detto collare (7) presentando forma di cilindro retto.
8. 8 . Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che detto anello di tenuta (6) comprende una-prima porzione di rivestimento (20) di una superficie laterale radialmente interna (21) di detto collare (7): detta camera anulare (24) essendo definita da una gola circonferenziale ricavata tra detta prima porzione di rivestimento (20) e detta prima porzione di tenuta (12).
9. 9. Complesso di tenuta secondo una delle rivendicazioni da 6 a 8, caratterizzato dal fatto che detto anello di tenuta (6) comprende una seconda porzione di rivestimento (25) di una superficie laterale radialmente esterna (26) di detto collare (7).
10. 10. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta seconda porzione di rivestimento (25) si estende a rivestire almeno parzialmente anche una prima faccia (27) di c anello rigido (3), rivolta verso detto collare (7).
11. 11. Complesso di tenuta secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto anello di tenuta (6) comprende, una seconda porzione di tenuta (13), estendentesi assialmente da banda opposta a detta prima porzione di tenuta (12) e radialmente oltre detto bordo perimetrale (5) dell'anello rigido (3); detto anello di tenuta (6) estendendosi inoltre a rivestire almeno parzialmente una seconda faccia (28) di detto anello rigido (3), opposta a detto collare (7); detta prima porzione di tenuta (12) comprendendo a sua volta un primo ed un seconda labbro di tenuta (14, 15).
12. 12 . Complesso di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto anello rigido (3) è realizzato in lamierino metallico ripiegato, in corrispondenza di detto bordo perimetrale (5), a formare detto elemento anulare di sostegno (7) ; detto anello di tenuta (6) essendo realizzato in un polimero elastomerico fluorurato.
13. 13. Complesso di tenuta per un organo meccanico in movimento alternativo rispetto ad una relativa sede di scorrimento, in particolare per uno stelo di ammortizzatore, sostanzialmente come descritto ed illustrato con riferimento ai/disegni annessi.