ITRM20120217A1

ITRM20120217A1 - MOTORWHEEL PIN WHEEL HAVING A SINGLE-BRACKET BUILT WITH ECO-INNOVATIVE SOLUTIONS.

Info

Publication number: ITRM20120217A1
Application number: IT000217A
Authority: IT
Inventors: Meis Diego De; Pietro Rosica
Original assignee: Cometa S P A
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2013-11-16

Description

PERNO RUOTA DI MOTOVEICOLI AVENTI FORCELLONE WHEEL PIN OF MOTORCYCLES WITH SWINGARM

MONOBRACCIO REALIZZATO CON SOLUZIONI ECOINNOVATIVE SINGLE ARM MADE WITH ECO-INNOVATIVE SOLUTIONS

Campo dell’invenzione Field of the invention

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di collegamento, in particolare un dispositivo di collegamento idoneo per connettere un sistema di trasmissione di forza motrice ad una ruota in un motoveicolo che presenti un forcellone a monobraccio (il che comporta, rispetto allo schema tradizionale di sospensione posteriore del motociclo, un cambiamento sostanziale della concezione del perno di bloccaggio e rotazione della ruota, ora più soggetto a tutte le sollecitazioni offerte in curva o dall’asfalto, tanto in trazione quanto in frenata). The present invention refers to a connection device, in particular a connection device suitable for connecting a power transmission system to a wheel in a motor vehicle that has a single-sided swingarm (which involves, compared to the traditional suspension scheme rear of the motorcycle, a substantial change in the conception of the locking pin and wheel rotation, now more subject to all the stresses offered by cornering or asphalt, both in traction and braking).

Background dell’invenzione Background of the invention

I dispositivi di collegamento di tipo albero (o perno) - flangia vengono realizzati tramite lavorazione meccanica a partire da un pezzo unico. Si parte ad esempio da un semilavorato a sezione costante (billetta), preferibilmente in acciaio, e si procede con le fasi produttive necessarie per la realizzazione del pezzo finito. The connection devices of the shaft (or pin) - flange type are made by mechanical processing starting from a single piece. For example, we start from a semi-finished product with a constant section (billet), preferably in steel, and proceed with the production phases necessary for the realization of the finished piece.

Lo svantaggio principale di una tale realizzazione è che lo scarto di materiale durante le lavorazioni meccaniche necessarie per arrivare al pezzo finito è pari a circa la metà del peso del semilavorato iniziale. The main disadvantage of such an embodiment is that the waste of material during the mechanical processing necessary to arrive at the finished piece is equal to approximately half the weight of the initial semi-finished product.

Tali lavorazioni meccaniche eseguite per l'ottenimento del pezzo finito prevedono una fase di foratura lungo l’intera estensione del perno per l'ottenimento del perno stesso. These mechanical processes performed to obtain the finished piece provide for a drilling phase along the entire extension of the pin to obtain the pin itself.

Si rende pertanto necessaria l’esecuzione di test strutturali estremamente accurati, successivi alla produzione del pezzo, per verificare l’esistenza di possibili cricche provocate dalle lavorazioni meccaniche di asportazione di truciolo eseguite. It is therefore necessary to carry out extremely accurate structural tests, subsequent to the production of the piece, to verify the existence of possible cracks caused by the mechanical machining of chip removal performed.

Come noto, inoltre, nella zona di raccordo fra l’albero e la flangia si concentrano le tensioni che limitano la vita a fatica dei componenti del tipo albero-flangia. Furthermore, as is known, the tensions that limit the fatigue life of the shaft-flange type components are concentrated in the connection area between the shaft and the flange.

Inoltre, nell’arte nota alla fase di lavorazione meccanica per l'ottenimento della forma desiderata albero-flangia, segue una fase di tempra ad induzione, per l'ottenimento del valore di durezza superficiale necessaria ad evitare possibili fenomeni di usura del pezzo. Furthermore, in the known art, the mechanical processing step for obtaining the desired shaft-flange shape is followed by an induction hardening step, to obtain the surface hardness value necessary to avoid possible wear of the piece.

Inoltre, per aumentare la resistenza alla corrosione del pezzo finito, si rende sempre necessaria una ulteriore fase di finitura superficiale, generalmente di zincatura per componenti in acciaio. Furthermore, to increase the corrosion resistance of the finished piece, an additional surface finishing phase is always required, generally galvanizing for steel components.

La realizzazione di un pezzo albero (o perno) - flangia, come descritto nell’arte nota, comporta pertanto una pluralità di svantaggi, primo tra tutti l’impatto ambientale generato dal ciclo di produzione, dovuto sia alla grande quantità di materiale di scarto e all’energia spesa per la sua asportazione, e sia al processo di finitura superficiale. The realization of a shaft (or pin) - flange piece, as described in the known art, therefore involves a plurality of disadvantages, first of all the environmental impact generated by the production cycle, due to both the large amount of waste material and to the energy spent on its removal, and to the surface finishing process.

L’eccessivo scarto di materia prima, per ogni pezzo realizzato, incide negativamente tanto sull’impatto ambientale generato quanto sui costi ed i tempi di produzione. Excessive waste of raw material, for each piece made, negatively affects both the environmental impact generated and the costs and production times.

Un ulteriore svantaggio è dovuto alla necessità di controlli strutturali molto accurati sui pezzi prodotti tramite lavorazione meccanica. Tali controlli infatti aumentano i costi e rallentano i tempi di produzione per ciascun pezzo realizzato. A further disadvantage is due to the need for very accurate structural checks on the pieces produced by mechanical processing. These controls in fact increase costs and slow down production times for each piece made.

Per garantire la necessaria qualità del prodotto, i dispositivi albero-flangia dell’arte nota comportano elevati costi di produzione, causati sia dalle lavorazioni eseguite che dagli scarti ottenuti, e tempi di produzione non competitivi sul mercato. To ensure the necessary quality of the product, the shaft-flange devices of the known art involve high production costs, caused both by the processes performed and the scraps obtained, and production times that are not competitive on the market.

Sommario dell'invenzione Summary of the invention

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo albero-flangia che permette di superare gli svantaggi dei dispositivi dell’arte nota. The present invention refers to a shaft-flange device that allows to overcome the disadvantages of the devices of the known art.

In considerazione degli aspetti sopra descritti, il problema tecnico posto e risolto dalla presente invenzione è quello di fornire un dispositivo alberoflangia in cui le lavorazioni meccaniche, con gli associati costi di produzione e di materiale di scarto, siano ridotte al minimo. In consideration of the aspects described above, the technical problem posed and solved by the present invention is that of providing a shaft-flange device in which the mechanical machining, with the associated production and waste material costs, are reduced to a minimum.

Tale problema viene risolto da un dispositivo di collegamento del tipo albero-flangia secondo la rivendicazione 1. This problem is solved by a connection device of the shaft-flange type according to claim 1.

Un ulteriore aspetto della presente invenzione fornisce un metodo di rivestimento di un componente del tipo albero-flangia. A further aspect of the present invention provides a method of coating a shaft-flange type component.

Caratteristiche preferite della presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti della stessa. Preferred characteristics of the present invention are the subject of the dependent claims thereof.

Nel seguito, si farà riferimento ad un elemento oblungo collegato ad un elemento a flangia, indicandolo indifferentemente con il termine albero oppure perno. In the following, reference will be made to an oblong element connected to a flange element, indicating it indifferently with the term shaft or pin.

Nella sua accezione più generale, l'invenzione ha ad oggetto un dispositivo di collegamento 1 del tipo perno-flangia, particolarmente idoneo a connettere un sistema di trasmissione di forza motrice ad una ruota in un motoveicolo, comprendente un elemento perno ed un elemento a flangia tra loro distinti ed assemblabili o assemblati l’uno con l’altra. In its most general meaning, the invention relates to a connection device 1 of the pin-flange type, particularly suitable for connecting a power transmission system to a wheel in a motor vehicle, comprising a pin element and a flange element distinct from each other and can be assembled or assembled with each other.

Vantaggiosamente, il dispositivo secondo l’invenzione supera i problemi legati alle fasi di lavorazione senza valore aggiunto quali la foratura. Advantageously, the device according to the invention overcomes the problems related to the processing steps without added value such as drilling.

L’eliminazione della foratura, in particolare, comporta vantaggi dal punto di vista di una diminuzione sia dei costi di produzione che dei tempi di produzione. Inoltre, si elimina il rischio di cricche nel materiale dovute alla lavorazione, pertanto si riducono i tempi di controllo qualità sul pezzo finito. The elimination of drilling, in particular, has advantages from the point of view of a decrease in both production costs and production times. Furthermore, the risk of cracks in the material due to processing is eliminated, thus reducing the quality control times on the finished piece.

Il dispositivo secondo la presente invenzione consente inoltre un allungamento della vita a fatica dovuto all’eliminazione della zona di concentrazione delle tensioni in corrispondenza della zona di raccordo fra l’albero e la flangia dei dispositivi dell’arte nota. The device according to the present invention also allows an extension of the fatigue life due to the elimination of the stress concentration zone at the connection area between the shaft and the flange of the devices of the prior art.

Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo. Other advantages, characteristics and methods of use of the present invention will become evident from the following detailed description of some embodiments, presented by way of example and not of limitation.

Descrizione breve della figure Brief description of the figure

Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui: Reference will be made to the figures of the attached drawings, in which:

<■>la Figura 1 mostra una vista prospettica di una prima forma di realizzazione preferita del dispositivo secondo la presente invenzione, in una configurazione di accoppiamento tra un elemento perno e un elemento a flangia; Figure 1 shows a perspective view of a first preferred embodiment of the device according to the present invention, in a coupling configuration between a pin element and a flange element;

<■>la Figura 2 mostra una vista laterale, parzialmente sezionata, dell’elemento perno di Figura 1; <■> Figure 2 shows a side view, partially sectioned, of the pivot element of Figure 1;

<■>la Figura 3 mostra una vista dall’alto di una prima forma di realizzazione preferita dell’elemento a flangia secondo la presente invenzione; <■> Figure 3 shows a top view of a first preferred embodiment of the flange element according to the present invention;

<■>la Figura 4 mostra una vista laterale, parzialmente sezionata, dell’elemento a flangia di Figura 3; <■> Figure 4 shows a side view, partially sectioned, of the flange element of Figure 3;

<■>la Figura 5 mostra una vista schematica del dispositivo di Figura 1 in una configurazione di assemblaggio su un motoveicolo con forcellone monobraccio; Figure 5 shows a schematic view of the device of Figure 1 in an assembly configuration on a motor vehicle with single-sided swingarm;

<■>la Figura 6 mostra una riproduzione fotografica del dispositivo 1 di Figura 1, in corrispondenza di una zona di accoppiamento tra l’elemento perno e l’elemento a flangia. <■> Figure 6 shows a photographic reproduction of the device 1 of Figure 1, in correspondence with a coupling area between the pivot element and the flange element.

Descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite Detailed description of preferred embodiments

Una prima forma di realizzazione preferita della presente invenzione concerne un dispositivo di collegamento, come mostrato in Figura i , complessivamente denotato con 1. A first preferred embodiment of the present invention relates to a connection device, as shown in Figure i, denoted as a whole with 1.

In particolare, in Figura 1 è raffigurata una prima forma di realizzazione preferita dell'invenzione in una configurazione di accoppiamento di un elemento perno 2 con un elemento a flangia 3. In particular, Figure 1 shows a first preferred embodiment of the invention in a coupling configuration of a pin element 2 with a flange element 3.

Nella forma di realizzazione qui descritta, il dispositivo di collegamento 1 è in particolare idoneo a connettere un sistema di trasmissione di forza motrice ad una ruota in un motoveicolo e comprende un elemento perno 2, idoneo ad essere connesso al sistema di trasmissione, ed un elemento a flangia 3 idoneo ad essere connesso alla ruota e a sostenere il disco del freno. In particolare, l’elemento a flangia 3 è idoneo a supportare la ruota del motoveicolo durante una rotazione attorno ad un asse di moto corrispondente ad un asse longitudinale del perno stesso. Tale asse è denotato con L in Figura 2. In the embodiment described here, the connection device 1 is in particular suitable for connecting a power transmission system to a wheel in a motor vehicle and comprises a pivot element 2, suitable for being connected to the transmission system, and an element with flange 3 suitable to be connected to the wheel and to support the brake disc. In particular, the flange element 3 is suitable for supporting the wheel of the motorcycle during a rotation around an axis of motion corresponding to a longitudinal axis of the pin itself. This axis is denoted by L in Figure 2.

Nelle Figure 2 e 3, l’elemento perno 2 e l’elemento a flangia 3 sono rappresentati distinti. In Figures 2 and 3, the pin element 2 and the flange element 3 are shown separately.

In particolare, in Figura 2 è mostrato l’elemento perno 2. Tale elemento perno 2 presenta, nella forma realizzativa preferita qui descritta, una sezione trasversale variabile lungo la propria estensione longitudinale. In particular, in Figure 2 the pivot element 2 is shown. This pivot element 2 has, in the preferred embodiment described here, a variable cross section along its longitudinal extension.

In particolare, in corrispondenza di una prima porzione di estremità dell’elemento perno 2 si realizza un accoppiamento di forma tra l’elemento perno 2 e l’elemento a flangia 3. In particular, at a first end portion of the pin element 2 a shape coupling is made between the pin element 2 and the flange element 3.

Per l’ottenimento del desiderato profilo esterno del perno, in una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, si procede dapprima tramite tornitura di un tubo grezzo e poi con le lavorazioni meccaniche necessarie per la realizzazione delle zone di seguito descritte. To obtain the desired external profile of the pin, in a preferred embodiment of the present invention, one proceeds first by turning a raw tube and then with the mechanical processing necessary for the realization of the areas described below.

Nella forma di realizzazione preferita qui descritta, il profilo esterno del perno 2 presenta una zona dentata 50 per l’accoppiamento con il sistema di trasmissione del moto, in particolare comprendente un dispositivo parastrappi, una corona ed una catena di trasmissione. In the preferred embodiment described here, the external profile of the pin 2 has a toothed area 50 for coupling with the motion transmission system, in particular comprising a flexible coupling device, a crown and a transmission chain.

Tale zona dentata 50, in particolare, viene ottenuta tramite una lavorazione di rullatura a freddo, ad esempio eseguita mediante una terna di rulli ed un’anima ad espansione interna. This toothed area 50, in particular, is obtained through a cold rolling process, for example performed by means of a set of three rollers and an internal expansion core.

In particolare, la suddetta seconda porzione di estremità comprende una filettatura interna in corrispondenza di una estremità libera (in particolare mostrata nella sezione B-B), ad esempio del tipo M35X1. In particular, the aforementioned second end portion comprises an internal thread at a free end (in particular shown in section B-B), for example of the M35X1 type.

Come mostrato in Figura 2, il profilo esterno dell’elemento perno 2 presenta una prima zona di supporto, ad esempio idonea al supporto di cuscinetti che consentano il collegamento del particolare al forcellone. Una ulteriore zona di supporto, che funge ad esempio come supporto del disco freno, è prevista in prossimità del collegamento con l’elemento a flangia 3. As shown in Figure 2, the external profile of the pivot element 2 has a first support area, for example suitable for supporting bearings that allow the connection of the part to the swingarm. A further support area, which serves for example as a support for the brake disc, is provided in the vicinity of the connection with the flange element 3.

Preferibilmente, in corrispondenza della suddetta prima porzione di estremità, l’elemento perno 2 è conformato per consentire un accoppiamento di forma con una sede dell’elemento a flangia 3. In particolare, nella forma di realizzazione preferita qui descritta, in corrispondenza di una estremità libera (in particolare mostrata nella sezione A-A) della suddetta prima porzione, l’elemento perno 2 presenta due superfici di battuta 15 sostanzialmente piane realizzate sulla circonferenza esterna del profilo e rispettivamente posizionate l’una opposta all’altra rispetto ad un asse longitudinale L del perno stesso. Preferably, at the aforementioned first end portion, the pin element 2 is shaped to allow a shape coupling with a seat of the flange element 3. In particular, in the preferred embodiment described here, at one end free (in particular shown in section A-A) of the aforementioned first portion, the pivot element 2 has two substantially flat abutment surfaces 15 made on the outer circumference of the profile and respectively positioned opposite each other with respect to a longitudinal axis L of the pin itself.

Può essere prevista la realizzazione di un numero superiore di superfici di battuta 15 sulla circonferenza esterna del perno 2. It is possible to provide a greater number of abutment surfaces 15 on the outer circumference of the pin 2.

Nella forma realizzativa preferita qui descritta, l’elemento a flangia 2 viene realizzato tramite taglio laser di un laminato, allo scopo di perseguire la minimizzazione dell’impatto ambientale nella produzione del componente. In una forma di realizzazione alternativa è prevista la realizzazione del grezzo della flangia mediante stampaggio a caldo. Successive operazioni di scontornatura e foratura dell’elemento a flangia 2 vengono eseguite tramite una lavorazione di asportazione di truciolo. In the preferred embodiment described here, the flange element 2 is made by laser cutting a laminate, in order to pursue the minimization of the environmental impact in the production of the component. In an alternative embodiment, the flange blank is produced by hot pressing. Subsequent operations of contouring and drilling of the flange element 2 are performed through a machining of chip removal.

La sede principale dell’elemento a flangia 2 viene rifinita, ad esempio tramite una operazione di brocciatura. Tale operazione richiede una certa precisione per consentire, in un secondo momento, l’accoppiamento di forma tra l’elemento a flangia 3 e l’elemento perno 2 in corrispondenza della suddetta sede. The main seat of the flange element 2 is finished, for example through a broaching operation. This operation requires a certain precision to allow, at a later time, the shape coupling between the flange element 3 and the pin element 2 at the aforementioned seat.

Preferibilmente, la flangia comprende inoltre, un elemento di riscontro 5. In particolare, il suddetto elemento di riscontro è posizionato in corrispondenza della sede principale. Preferably, the flange further comprises an abutment element 5. In particular, the aforesaid abutment element is positioned in correspondence with the main seat.

La sede principale presenta, ad esempio, un perimetro sostanzialmente circolare. L’elemento di riscontro 5, preferibilmente presentante un profilo sostanzialmente rettilineo, è posizionato lungo una porzione della sede allo scopo di eliminare possibili cedimenti a torsione del sistema assemblato. The main office has, for example, a substantially circular perimeter. The abutment element 5, preferably having a substantially straight profile, is positioned along a portion of the seat in order to eliminate possible torsional yielding of the assembled system.

Come mostrato in Figura 5, l’elemento di riscontro 5 è conformato come un riempimento di una porzione circolare della sede principale. In particolare, tale elemento di riscontro 5 ha uno spessore massimo di circa 3 mm. As shown in Figure 5, the abutment element 5 is shaped as a filling of a circular portion of the main seat. In particular, this abutment element 5 has a maximum thickness of about 3 mm.

L’elemento di riscontro 5 è in particolare idoneo per essere accoppiato ad una superficie di battuta 15. The abutment element 5 is in particular suitable for being coupled to an abutment surface 15.

Vantaggiosamente, un accoppiamento di un perno con la flangia, in corrispondenza della sede con l’elemento di riscontro 5, comporta una interferenza in corrispondenza dell’elemento di riscontro 5 stesso. Advantageously, a coupling of a pin with the flange, in correspondence with the seat with the abutment element 5, involves an interference in correspondence with the abutment element 5 itself.

Nella forma realizzativa preferita qui descritta, come mostrato nella Figura 3, l’elemento a flangia 3 prevede due elementi di riscontro 5, rispettivamente posizionati l’uno opposto all’altro rispetto ad un asse di simmetria della flangia stessa, in particolare per consentirne l’accoppiamento con le suddette superfici di battuta 15. In the preferred embodiment described here, as shown in Figure 3, the flange element 3 provides two abutment elements 5, respectively positioned opposite each other with respect to an axis of symmetry of the flange itself, in particular to allow its coupling with the aforementioned abutment surfaces 15.

Preferibilmente, la fase di accoppiamento tra l’elemento perno 2 e l’elemento a flangia 3 viene eseguita sotto pressa. Preferably, the coupling step between the pin element 2 and the flange element 3 is performed under a press.

In corrispondenza del suddetto accoppiamento viene quindi eseguita una operazione di acciaccatura meccanica tra l’elemento a flangia 3 e l’elemento perno 2, allo scopo di fissare l’accoppiamento tra i due elementi. L’operazione di acciaccatura meccanica consente inoltre di eliminare possibili cedimenti a trazione del sistema assemblato. In correspondence with the aforementioned coupling, a mechanical acciaccatura operation is then performed between the flange element 3 and the pin element 2, in order to secure the coupling between the two elements. The mechanical pressing operation also allows to eliminate possible tensile failure of the assembled system.

In particolare, l’operazione di acciaccatura meccanica -ovvero di giunzione meccanica- avviene in corrispondenza dell’elemento di riscontro 5 previsto sulla sede della flangia 3 e della corrispondente superficie di battuta 15 ricavata sul profilo del perno 2. In particular, the mechanical acciaccatura operation - that is, mechanical joining - takes place in correspondence with the abutment element 5 provided on the seat of the flange 3 and the corresponding abutment surface 15 obtained on the profile of the pin 2.

In particolare, per esaminare la presenza di eventuali difetti dovuti all’acciaccatura meccanica il componente assemblato 1 viene esaminato tramite un impianto ad ultrasuoni a immersione, ad esempio in corrispondenza di una zona di accoppiamento tra l’elemento a flangia 2 e l’elemento perno 3. In particular, to examine the presence of any defects due to mechanical binding, the assembled component 1 is examined by means of an ultrasonic immersion system, for example in correspondence with a coupling area between the flange element 2 and the pin element 3.

Nel dispositivo di accoppiamento 1 così assemblato, l’elemento perno 2 risulta vincolato all’elemento a flangia 3 rispetto alle traslazioni, ad esempio lungo l’asse longitudinale L del perno stesso. In the coupling device 1 thus assembled, the pin element 2 is constrained to the flange element 3 with respect to the translations, for example along the longitudinal axis L of the pin itself.

Inoltre, attraverso il suddetto accoppiamento di forma, l’elemento perno 2 risulta vincolato all’elemento a flangia 3 rispetto alle rotazioni, ad esempio intorno all’asse longitudinale L del perno stesso. Furthermore, through the aforementioned shape coupling, the pin element 2 is constrained to the flange element 3 with respect to rotations, for example around the longitudinal axis L of the pin itself.

L’operazione di assemblaggio su descritta avviene senza variazioni di temperatura sul pezzo in lavorazione, preferibilmente sotto pressa, ad esempio ad un valore di carico di 100kN. La successiva operazione di acciaccatura meccanica deforma il diametro della flangia in maniera tale che, in corrispondenza della zona della sede, la flangia interferisca con il perno. In questo modo, il dispositivo 1 così assemblato resiste alle sollecitazioni assiali, ad esempio alle sollecitazioni lungo l’asse del perno. The assembly operation described above takes place without changes in temperature on the workpiece, preferably under a press, for example at a load value of 100kN. The subsequent mechanical pressing operation deforms the diameter of the flange in such a way that, in the region of the seat, the flange interferes with the pin. In this way, the device 1 thus assembled resists axial stresses, for example the stresses along the axis of the pin.

Nella forma realizzativa qui descritta, il dispositivo 1 è soggetto a sollecitazioni lungo l’asse del perno in particolare in corrispondenza di curve e/o dalla interazione della ruota con le discontinuità presenti sull’asfalto, sia in condizioni di trazione che in condizioni di frenata del motoveicolo. In the embodiment described here, the device 1 is subjected to stresses along the axis of the pin in particular at curves and / or from the interaction of the wheel with the discontinuities present on the asphalt, both in traction and braking conditions. of the motorcycle.

In particolare, sono stati effettuati dei test distruttivi sul dispositivo 1 ed è stato verificato che con una lavorazione di acciaccatura pari a circa 3mm, il carico massimo di spiantaggio che l’elemento perno riesce a sopportare (pari al carico necessario per disaccoppiare l’elemento perno 2 dall’elemento a flangia 3) è di circa 57300N. In particular, destructive tests were carried out on the device 1 and it was verified that with an acciaccatura machining equal to about 3mm, the maximum deflection load that the pin element is able to withstand (equal to the load necessary to uncouple the element pin 2 from the flange element 3) is approximately 57300N.

In particolare, i suddetti risultati sono stati ottenuti con un dispositivo 1 realizzato in acciaio 42CrMo4. In particular, the above results were obtained with a device 1 made of 42CrMo4 steel.

Per quanto concerne la resistenza alle sollecitazioni di rotazione, il dispositivo di accoppiamento 1 , assemblato secondo una forma preferita del metodo secondo l’invenzione, ha la stessa resistenza alla rotazione -sia in condizioni statiche che dinamiche- del pezzo albero-flangia ottenuto interamente per lavorazione meccanica nell’arte nota. As regards the resistance to rotational stresses, the coupling device 1, assembled according to a preferred form of the method according to the invention, has the same resistance to rotation - both in static and dynamic conditions - as the shaft-flange piece obtained entirely for mechanical processing in the known art.

Per quanto concerne la resistenza a fatica rispetto ad una sollecitazione di flessione rotante, vantaggiosamente, il dispositivo di collegamento 1 presenta una resistenza maggiore rispetto ai dispositivi dell’arte nota. Il dispositivo 1 secondo la forma di realizzazione preferita qui descritta, presenta una vita a fatica nettamente migliorata rispetto ai dispositivi noti in quanto vengono eliminate le zone di raccordo tra perno e flangia - zone di massima concentrazione di tensione - presenti nei perni noti ottenuti sia per lavorazione meccanica, ad esempio forgiatura, che per saldatura. As regards the fatigue resistance with respect to a rotating bending stress, advantageously, the connection device 1 has a greater resistance than the devices of the known art. The device 1 according to the preferred embodiment described here has a significantly improved fatigue life with respect to known devices since the connection areas between pin and flange - areas of maximum tension concentration - present in the known pins obtained both for mechanical processing, for example forging, and by welding.

L’aumentata resistenza a fatica del dispositivo 1, ha consentito un ridimensionamento dei pezzi, in particolare ha reso possibile una diminuzione dello spessore dell’elemento perno 2 con una conseguente riduzione del peso del pezzo finito. The increased fatigue resistance of the device 1 has allowed a resizing of the pieces, in particular it has made it possible to reduce the thickness of the pin element 2 with a consequent reduction in the weight of the finished piece.

Tale diminuzione dello spessore è, ad esempio, ottenibile tramite una lavorazione di barenatura, interna al perno 2. This decrease in thickness can be obtained, for example, by means of a boring process, inside the pin 2.

Al fine di ridurre ulteriormente il peso del componente finito, è prevista la realizzazione del dispositivo di accoppiamento 1 a partire da componenti in lega di titanio TÌ-6AI-4V. In order to further reduce the weight of the finished component, provision is made for the construction of the coupling device 1 starting from components in titanium alloy Ti-6AI-4V.

Nella forma realizzativa qui descritta, l’elemento a flangia 3 comprende mezzi di collegamento 6 alla ruota, in particolare fori 6 opportunamente conformati per contenere mezzi di fissaggio della ruota rispetto alla flangia. In the embodiment described here, the flange element 3 comprises connecting means 6 to the wheel, in particular holes 6 suitably shaped to contain means for fixing the wheel with respect to the flange.

Inoltre, l’elemento a flangia 3 comprende mezzi di collegamento 7 ad un disco freno, in particolare fori 7 opportunamente conformati per contenere mezzi di fissaggio del disco freno rispetto alla flangia. Furthermore, the flange element 3 comprises connecting means 7 to a brake disc, in particular holes 7 suitably shaped to contain means for fixing the brake disc with respect to the flange.

In particolare, il disco freno viene posizionato in corrispondenza di una opportuna sede ricavata sul profilo esterno del perno 2 e fissato su una faccia della flangia. Nella configurazione mostrata in Figura 5, la ruota viene fissata sulla faccia opposta della flangia rispetto a quella di fissaggio del disco freno. In particular, the brake disc is positioned in correspondence with a suitable seat obtained on the external profile of the pin 2 and fixed on one face of the flange. In the configuration shown in Figure 5, the wheel is fixed on the opposite face of the flange with respect to that of the brake disc.

II metodo di assemblaggio sopra descritto così come il ciclo di lavorazioni, oggetto della presente invenzione, può essere applicato a tutti i componenti meccanici ottenuti per assemblaggio e sottoposti a carichi ciclici fra cui il principale è quello di flessione rotante: alcuni esempi possono essere dispositivi del tipo giunto tubo-flangia oppure componenti di sicurezza quali traverse di sostegno di motori presentanti una conformazione del tipo albero-flangia (in particolare nel settore ferroviario). The assembly method described above as well as the processing cycle, object of the present invention, can be applied to all the mechanical components obtained by assembly and subjected to cyclic loads, among which the main one is that of rotating bending: some examples may be devices of the pipe-flange joint type or safety components such as motor support crosspieces having a shaft-flange type configuration (in particular in the railway sector).

Il dispositivo di collegamento 1 secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, comprende inoltre uno strato di rivestimento, ad esempio comprendente diamante cristallino. The connecting device 1 according to a preferred embodiment of the present invention further comprises a coating layer, for example comprising crystalline diamond.

Preferibilmente, il rivestimento ha uno spessore di circa 2 pm. Preferably, the coating has a thickness of about 2 µm.

In particolare, il dispositivo di collegamento 1 viene rivestito tramite una tecnica di deposizione fisica in fase gassosa migliorata con il plasma (P.E.C.V.D.). In particular, the connecting device 1 is coated by means of a plasma-enhanced physical gas-phase deposition technique (P.E.C.V.D.).

Nella forma realizzativa preferita qui descritta, prima di essere sottoposte alla suddetta fase di deposizione, le superfici del dispositivo vengono sottoposte ad una fase di rettifica per l'ottenimento di un desiderato valore di rugosità superficiale. In the preferred embodiment described here, before being subjected to the aforementioned deposition step, the surfaces of the device are subjected to a grinding step to obtain a desired surface roughness value.

In particolare, per ottenere una perfetta adesione del rivestimento su una superficie del dispositivo, il valore della rugosità superficiale deve essere inferiore o al più uguale a 0,3 Ra. In particular, to obtain perfect adhesion of the coating on a surface of the device, the value of the surface roughness must be less than or at most equal to 0.3 Ra.

Prima della fase di rivestimento vera e propria, ovvero prima della fase di deposizione, il dispositivo di collegamento 1 viene sottoposto ad una fase di degasaggio, in particolare per evitare espulsioni di residui delle lavorazioni dalla zona di assemblaggio. Before the actual coating step, ie before the deposition step, the connection device 1 is subjected to a degassing step, in particular to avoid the expulsion of processing residues from the assembly area.

Preferibilmente, la suddetta fase di degasaggio avviene in un forno, sostanzialmente in condizioni di vuoto, ad esempio ad una temperatura di circa 80°C. In particolare, tale fase di degasaggio ha una durata temporale di circa 30 minuti. Preferably, the above degassing step takes place in an oven, substantially under vacuum conditions, for example at a temperature of about 80 ° C. In particular, this degassing phase has a time duration of about 30 minutes.

Il metodo di rivestimento utilizzato per rivestire il componente comprende una fase di deposizione fisica in fase gassosa migliorata con il plasma {P.E.C. V.D. Plasma Enhanced Vapor Deposition). The coating method used to coat the component includes an enhanced physical gas deposition step with plasma {P.E.C. V.D. Plasma Enhanced Vapor Deposition).

Questa tecnologia consente di evitare le operazioni di rinvenimento dell’acciaio, che generalmente si rendono necessarie nelle operazioni di rivestimento eseguite sottovuoto, a causa dell’alta temperatura a cui il pezzo viene sottoposto per l’attivazione delle reazioni. This technology allows to avoid the steel tempering operations, which are generally necessary in the coating operations performed under vacuum, due to the high temperature to which the piece is subjected for the activation of the reactions.

Inoltre, vantaggiosamente, con tale tecnica è possibile rivestire anche le parti interne di un foro o di una cavità del pezzo assemblato, cosa che non avviene con le altre tecniche P.V.D. per via del principio della gabbia di Faraday. Moreover, advantageously, with this technique it is also possible to coat the internal parts of a hole or a cavity of the assembled piece, which is not the case with the other P.V.D. techniques. because of the Faraday cage principle.

In particolare, le reazioni del precursore gassoso non sono attivate dalla temperatura ma da un plasma di gas reagente creato da un generatore RF che quindi, orientando il pezzo nella direzione del plasma, consentono di rivestire anche le cavità eventualmente presenti. In particular, the reactions of the gaseous precursor are not activated by temperature but by a reagent gas plasma created by an RF generator which then, by orienting the piece in the direction of the plasma, also allows to coat any cavities present.

In particolare il processo secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione, per la deposizione del rivestimento prevede l’utilizzo di tre gas: argon (gas di trasporto), acetilene e tetramethylsilane (TMS) le cui portate sono regolate da un flussimetro così da definire esattamente le quantità dei gasi in gioco. In particular, the process according to a preferred embodiment of the invention, for the deposition of the coating provides for the use of three gases: argon (carrier gas), acetylene and tetramethylsilane (TMS) whose flow rates are regulated by a flow meter so as to exactly define the quantities of gases involved.

I parametri di processo sono riportati di seguito: The process parameters are shown below:

Argon: « 149 standard cubie centimeters per minute (sccm) Argon: «149 standard cubie centimeters per minute (sccm)

Acetilene: « 400 sccm Acetylene: «400 sccm

TMS: 50 sccm max TMS: 50 sccm max

Pressione di deposizione: 0.7-÷0.8 Pa Deposition pressure: 0.7- ÷ 0.8 Pa

Temperatura di deposizione: 100°C max Deposition temperature: 100 ° C max

In particolare, tramite l'utilizzo della tecnica del D.L.C. (diamond like carbon) è possibile ottenere, dalla tecnologia P.E.C.V.D., depositi di diamante cristallino con caratteristiche simili al diamante naturale monocristallino. In particular, through the use of the D.L.C. (diamond like carbon) it is possible to obtain, from the P.E.C.V.D.technology, crystalline diamond deposits with characteristics similar to the natural monocrystalline diamond.

Tramite la sintesi metastabile a bassa pressione del diamante in fase gassosa è possibile un’estrema durezza del rivestimento applicato al componente, ad esempio un valore di durezza di circa 6000 HV. Through the low pressure metastable synthesis of the diamond in the gaseous phase, it is possible to obtain an extreme hardness of the coating applied to the component, for example a hardness value of about 6000 HV.

In particolare, in una forma di realizzazione preferita, è prevista la realizzazione di un rivestimento di spessore di circa 2 μm ed un valore di durezza di circa 6000 HV. In particular, in a preferred embodiment, a coating with a thickness of about 2 μm and a hardness value of about 6000 HV is provided.

Vantaggiosamente, l’elevato valore di durezza del rivestimento applicato permette di eliminare nel ciclo di produzione del componente il trattamento di tempra ad induzione (con funzione antiusura), rendendo così competitivo un processo, il P.E.C.V.D., di per sé costoso. Advantageously, the high hardness value of the applied coating allows the induction hardening treatment (with anti-wear function) to be eliminated in the production cycle of the component, thus making a process, the P.E.C.V.D., expensive in itself competitive.

Inoltre, tale metodo di rivestimento consente l’eliminazione delle operazioni di zincatura con deidrogenazione o simili necessarie al rivestimento del pezzo lavorato, con conseguente diminuzione sia dei costi di smaltimento degli inquinanti che delle problematiche di tipo ambientale. Furthermore, this coating method allows the elimination of the galvanizing operations with dehydrogenation or the like necessary for the coating of the worked piece, with a consequent decrease in both the costs of disposing of pollutants and environmental problems.

In particolare, le fasi di processo per la deposizione del rivestimento D.L.C. sul dispositivo di collegamento 1, tramite tecnologia P.E.C.V.D., sono: In particular, the process steps for the deposition of the D.L.C. on the connection device 1, using P.E.C.V.D.technology, are:

- creazione del vuoto all’interno del reattore: volume reattore utilizzato 280 I tempo 13 min; - creation of vacuum inside the reactor: reactor volume used 280 I time 13 min;

- etching (attivazione): plasma di argon per 20 min; - etching (activation): argon plasma for 20 min;

utilizzando, in particolare come fase di interfaccia tetrametilsilano (TMS) puro per 400 s e come fase di rivestimento tetrametilsilano (TMS) e acetilene per 50 min. using, in particular, pure tetramethylsilane (TMS) as the interface phase for 400 s and tetramethylsilane (TMS) and acetylene as the coating phase for 50 min.

In particolare, durante il suddetto processo di deposizione, il dispositivo di collegamento 1 è montato in maniera orientabile durante detta deposizione per consentire il rivestimento delle cavità del dispositivo 1 stesso. In particular, during the aforementioned deposition process, the connecting device 1 is mounted in an orientable manner during said deposition to allow the lining of the cavities of the device 1 itself.

Il metodo di rivestimento sopra descritto, oggetto della presente invenzione, può essere applicato a tutti i componenti meccanici ottenuti per assemblaggio e che presentano cavità, in particolare realizzati con leghe basso fondenti o anche materiali plastici. The coating method described above, object of the present invention, can be applied to all mechanical components obtained by assembly and which have cavities, in particular made with low melting alloys or even plastic materials.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito daN’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate. The present invention has been described up to now with reference to preferred embodiments. It is to be understood that there may be other embodiments that refer to the same inventive core, as defined by the scope of the claims set out below.

Claims

CLAIMS 1. Connection device (1), particularly suitable for connecting a power transmission system to a wheel of a motor vehicle which has a single-sided swingarm, comprising: - a pivot element (2), suitable for being connected to the transmission system; And - a flange element (3), suitable to be fixed to the wheel of the motor vehicle and to support it during a rotation around an axis of motion corresponding to a longitudinal axis (L) of said pin, characterized in that said pivot element (2) and said flange element (3) are distinct and can be assembled or assembled with each other.

Connection device (1) according to the preceding claim, wherein said flange element (3) is shaped to allow a form coupling with said pivot element (2).

Connection device (1) according to the preceding claim, wherein said flange element (3) comprises an abutment element (5) able to abut on said pivot element (2).

4. Connection device (1) according to the preceding claim, wherein said abutment element (5) has a maximum thickness of about 3 mm.

Connection device (1) according to any one of the preceding claims in which said pivot element (2) is constrained or adapted to be constrained to said flange element (3) with respect to translations through said shape coupling.

Connection device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said pivot element (2) is constrained or adapted to be constrained with respect to rotations with respect to said flange element (3) through said shape coupling.

Connection device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said shape coupling between said pivot element (2) and said flange element (3) is made at a first end portion of said pivot element (2).

Connection device (1) according to any one of the preceding claims, in which said pivot element (2) is configured to be coupled to a motor vehicle motion transmission system in correspondence with a toothed area 50.

Connecting device (1) according to the preceding claim, wherein said pivot element (2) has a variable cross section along its longitudinal extension.

Connecting device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said flange element (3) comprises connecting means (6) to the wheel.

Connection device (1) according to any one of the preceding claims, wherein said flange element (3) comprises further connecting means (7) to a brake disc.

Connection device (1) according to any one of the preceding claims, having a coating layer which comprises crystalline diamond.

Connection device (1) according to the preceding claim, wherein said coating layer has a thickness of about 2 μm.

Connection device (1) according to any one of claims 12 or 13, wherein said coating layer has a hardness value of about 6000HV.

15. Flange element (2), comprising a main seat (4) and an abutment element (5) arranged in correspondence with said main seat (4), in which said seat (4) is substantially circular and able to be coupled to a pin element (3).

Flange element (2) according to the preceding claim, wherein said abutment element (5) has a maximum thickness of about 3 mm.

17. Method for coating a shaft or pin-flange type component comprising a step of: - physical deposition in gas phase improved with plasma (P.E.C.V.D.) of crystalline diamond.

18. Method according to the preceding claim, further comprising an analysis phase of the material, in particular in correspondence with a connection area between shaft or pin and flange, by means of an immersion ultrasound system, said analysis phase anticipating said deposition phase .

Method according to any one of claims 17 or 18, further comprising a degassing step of said component, said degassing step anticipating said deposition step.

Method according to the preceding claim, in which said degassing step takes place in an oven substantially under vacuum conditions.

Method according to any one of claims 19 or 20, in which said degassing step takes place in an oven at a temperature of about 80 ° C.

Method according to any one of claims 19 to 21, wherein said degassing step has a duration of about 30 minutes.

Method according to any one of claims 17 to 22, wherein said component is a device according to any one of claims 1 to 13.