ITTO20090934A1 - Unità mozzo-portamozzo per autoveicoli ad elevate prestazioni - Google Patents

Description

UNITÀ MOZZO-PORTAMOZZO PER AUTOVEICOLI AD ELEVATE PRESTAZIONI

DESCRIZIONE

La presente invenzione à ̈ relativa ad una unità mozzo-portamozzo per autoveicoli ad elevate prestazioni.

In generale, le unità mozzo-portamozzo per autoveicoli ad elevate prestazioni comprendono:

- un portamozzo fisso provvisto di una cavità passante, e di due sedi cilindriche disposte in corrispondenza delle estremità opposte della cavità;

- due cuscinetti volventi, generalmente a contatto obliquo, alloggiati, ciascuno, in una relativa sede cilindrica del portamozzo, e mantenuti l’uno dall’altro ad una distanza assiale determinata mediante un distanziale disposto in posizione intermedia tra i cuscinetti stessi; ed

- un mozzo inserito all’interno della cavità passante, e supportato dai due cuscinetti per ruotare rispetto al portamozzo e per sostenere una rispettiva ruota dell’autoveicolo.

Le unità mozzo-portamozzo per autoveicoli ad elevate prestazioni si distinguono generalmente dalle unità mozzo-portamozzo per veicoli normali per il fatto di avere due cuscinetti volventi anziché un unico cuscinetto a doppia corona di corpi volventi, e per il fatto che questi due cuscinetti volventi non solo sono separati e distinti tra loro, ma sono anche distanziati tra loro dal distanziale.

Considerata la distanza assiale tra i due cuscinetti, ed al fine di conferire rigidezza all’unità mozzo-portamozzo, un dispositivo di precarico à ̈ associato al mozzo per precaricare assialmente i due cuscinetti, ed à ̈ definito da una ghiera filettata, la quale viene avvitata sul mozzo stesso per insistere sugli anelli interni dei due cuscinetti trasmettendo loro un carico assiale anche attraverso il distanziale.

E’ facile comprendere come le dimensioni assiali del distanziale influenzino in modo rilevante la progettazione delle unità mozzoportamozzo del tipo sopra descritto dovendosi, oltretutto, tenere anche in debito conto l’elevata sensibilità delle stesse unità mozzo-portamozzo alle variazioni termiche della temperatura di esercizio soprattutto, allorquando, il portamozzo à ̈ realizzato di un materiale presentante un coefficiente di dilatazione differente dal coefficiente di dilatazione del materiale metallico dei cuscinetti. Infatti, all’aumentare della temperatura di esercizio, il portamozzo tende a dilatarsi sia in senso radiale, sia in senso assiale e tale dilatazione si riflette immediatamente sui due cuscinetti andando ad incidere in modo sostanzialmente diretto sul precarico dei cuscinetti stessi e determinando un non corretto ed equilibrato funzionamento dell’intera unità mozzo-portamozzo Scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una unità mozzo-portamozzo per autoveicoli ad elevate prestazioni, la quale sia in grado di avere prestazioni pressoché costanti anche al variare della temperatura di esercizio.

Secondo la presente invenzione viene realizzato una unità mozzo-portamozzo per autoveicoli ad elevate prestazioni, l’unità mozzo-portamozzo presentando un asse di rotazione e comprendendo:

- un portamozzo provvisto di due sedi anulari; - due cuscinetti volventi alloggiati, ciascuno, in una relativa sede del portamozzo, i due cuscinetti essendo mantenuti ad una distanza assiale determinata l’uno dall’altro ed essendo sottoposti ad un precarico assiale;

- un mozzo inserito attraverso il portamozzo, e supportato dai due cuscinetti per ruotare rispetto al portamozzo stesso; ed

l’unità mozzo-portamozzo essendo caratterizzata dal fatto che almeno una sede delle dette due sedi ed almeno il relativo cuscinetto comprendono rispettive superfici di contatto reciproco, le quali sono superfici coniche e sono inclinate rispetto all’asse di rotazione in senso opposto ad una linea di carico del cuscinetto stesso.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento alla figura annessa, che ne illustra in maniera schematica ed in sezione, una preferita forma di attuazione fornita a titolo di esempio di attuazione non limitativo.

Con riferimento alla figura annessa, con 1 à ̈ indicato nel suo complesso una unità mozzoportamozzo per autoveicoli ad elevate prestazioni.

L’unità mozzo-portamozzo 1 presenta un asse A di rotazione e comprende un portamozzo 2 fisso, il quale à ̈ realizzato preferibilmente, ma non necessariamente di alluminio, ed à ̈ provvisto di una cavità 3 passante ed estendentesi lungo l’asse A, e di due sedi 4 anulari disposte in corrispondenza di rispettive estremità 5 opposte della cavità 3 ed assialmente aperte verso l’esterno rispetto alla cavità 3 stessa.

L’unità mozzo-portamozzo 1 comprende, un mozzo 6 inserito all’interno della cavità 3 passante, e supportato girevole rispetto al portamozzo 2 mediante l’interposizione di due cuscinetti 7 volventi, i quali sono realizzati di un materiale metallico con un coefficiente di dilatazione differente da un coefficiente di dilatazione del materiale del portamozzo 2, fanno altresì parte dell’unità 1, e sono del tipo a contatto obliquo.

Il mozzo 6 comprende, in corrispondenza di un rispettivo lato 61 cosiddetto “lato outboard†, una flangia 62 di connessione per una ruota (nota e non illustrata), ed uno spallamento 63, il quale à ̈ assialmente attiguo alla flangia 62, e presenta una superficie 64 anulare di battuta rivolta verso la cavità 3. Inoltre, il mozzo 6 comprende, in corrispondenza di un rispettivo lato 65 cosiddetto “lato inboard†, una porzione filettata 66, la quale delimita, unitamente con la superficie 64, una zona assiale di montaggio dei cuscinetti 7.

I due cuscinetti 7 presentano un diametro P medio determinato e sono alloggiati nelle sedi 4 del portamozzo 2 secondo una configurazione cosidetta ad "O", ovvero sono posizionati in modo tale che le rispettive linee L di carico divergano verso l’asse A. Inoltre, un cuscinetto 7a dei due cuscinetti 7 à ̈ disposto in battuta assiale contro lo spallamento 63, mentre un cuscinetto 7b dei due cuscinetti 7 à ̈ disposto in corrispondenza della porzione filettata 66.

Ciascun cuscinetto 7 comprende un rispettivo anello interno 71, un rispettivo anello esterno 72, ed una rispettiva pluralità di corpi 73 volventi interposti tra il relativo anello interno 71 ed il relativo anello esterno 72, e l’anello interno 71 del cuscinetto 7a à ̈ disposto in battuta assiale contro la superficie 64.

L’unità mozzo-portamozzo 1 comprende, inoltre, un distanziale 8, il quale à ̈ definito da un corpo tubolare montato sul mozzo 6 in posizione intermedia tra gli anelli interni 71 dei cuscinetti 7, e mantiene i cuscinetti 7 stessi ad una distanza D assiale determinata l’uno dall’altro.

L’unità mozzo-portamozzo 1 comprende, infine, un dispositivo 9 di precarico, il quale à ̈ associato al mozzo 6 per precaricare assialmente i due cuscinetti 7, e comprende, oltre alla porzione filettata 66, anche una ghiera 91 filettata, la quale à ̈ avvitata sulla porzione filettata 66 stessa per essere disposta in battuta assiale contro l’anello interno 71 del cuscinetto 7b e per insistere sugli anelli interni 71 trasmettendo un carico assiale ai cuscinetti 7 stessi anche attraverso il distanziale 8.

Secondo quanto illustrato nella figura allegata, le due sedi 4 anulari comprendono rispettive superfici 4a di contatto, le quali delimitano radialmente verso l’esterno le sedi 4 stesse, sono superfici di forma conica, e sono inclinate rispetto all’asse A in senso opposto alla linea L di carico del relativo cuscinetto 7, ovvero le superficie 4a di contatto giacciono su rispettivi coni disposti lungo l’asse A con i rispettivi vertici l’uno verso l’altro.

Parimenti, anche gli anelli esterni 72 dei cuscinetti 7 comprendono rispettive superfici 72a di contatto, le quali si interfacciano con le relative superfici 4a essendo disposte a contatto con le superfici 4a stesse, e sono inclinate rispetto all’asse A allo stesso modo delle superfici 4a, ovvero sono anch’esse di forma conica.

Nella forma di attuazione illustrata, le superfici 72a interessano completamente gli anelli esterni 72 dei cuscinetti 7, i quali trovano sulle superfici 4a un appoggio sia radiale, sia assiale.

Le superfici 4a di entrambe le sedi 4 e, parimenti, le superfici 72a di entrambi i cuscinetti 7 sottendono, sull’asse A, rispettivi angoli A1 e A2, la cui ampiezza à ̈ funzione sia del diametro P dei cuscinetti 7, sia della distanza D tra i cuscinetti 7 stessi, e dalla cui ampiezza dipende anche la dilatazione termica sia in senso radiale, sia in senso assiale del portamozzo 2.

Nell’esempio di attuazione illustrato, l’ampiezza di entrambi gli angoli A1 e A2 à ̈ pari a 30°. Comunque, gli angoli A1 e A2 debbono avere un’ampiezza inferiore a 90°, e, in alcuni casi, le ampiezze degli angoli A1 e A2 possono anche essere differenti tra loro. In ogni caso, almeno l’ampiezza di un angolo A1, A2 dei due angoli A1, A2 dovrà essere differente da 90°.

L’ampiezza degli angoli A1 e A2 può essere variata a progetto in funzione della propensione che le sedi 4 hanno di deformarsi in senso assiale e/o radiale a seconda sia della geometria complessiva del portamozzo 2, sia del materiale costituente il portamozzo 2 e del relativo coefficiente di dilatazione termica, sia, infine, delle dimensioni dei diametri P e della distanza D.

In uso, il precarico sui cuscinetti 7 viene dato avvitando la ghiera 91 sulla porzione filettata 66 in modo da determinare, progressivamente, la chiusura a pacco degli anelli interni 71 e del distanziale 8 tra la ghiera 91 e lo spallamento 63 stessi, nonché la chiusura degli anelli esterni 72 sulle superfici 4a delle sedi 4.

Quando il portamozzo 2 subisce delle deformazioni termiche non compensabili dalle deformazioni termiche subite dai cuscinetti 7, anche a causa del differente coefficiente di dilatazione termica, la geometria costruttiva delle sedi 4 e dei cuscinetti 7 consente alle superfici 4a di contatto di scivolare rispetto alle superfici 72a permettendo di mantenere un precarico assiale/radiale sui cuscinetti 7 pressoché costante.

In particolare, a causa dell’innalzamento della temperatura di esercizio, il portamozzo 2, soprattutto se realizzato di un materiale isotropico come l’alluminio, potrà subire una dilatazione termica sia in senso radiale, sia in senso assiale, laddove la dilatazione termica in senso radiale à ̈ proporzionale ad una dimensione del diametro P dei cuscinetti 7 ed all’ampiezza degli angoli A1 e A2, mentre la dilatazione termica in senso assiale à ̈ proporzionale alla distanza D tra i cuscinetti 7 stessi e, ancora, all’ampiezza degli angoli A1 e A2.

Se la dilatazione in senso radiale del portamozzo 2 porta ad un incremento del gioco tra le sedi 4 e gli anelli esterni 72, la dilatazione in senso assiale del portamozzo 2 porta una riduzione del gioco tra le sedi 4 e gli anelli esterni 72 e tale effetto à ̈ ottenuto proprio in virtù della geometria delle superfici 4a e 72a di contatto, la cui conicità determina una sorta di spostamento dei punti delle superfici 4a sulle superfici 72a senza né alcuna creazione di giochi, né, soprattutto, alcuna modifica del valore di precarico impostato con la ghiera 9.

Da quanto testà ̈ descritto, risulta chiaro come la geometria delle superfici 4a e 72a di contatto permetta di garantire la costanza del precarico assiale sui cuscinetti 7, ovvero permette di garantire il mantenimento delle prestazioni ottimali di funzionamento dell’unità mozzo-portamozzo 1.

Si intende che l’invenzione non à ̈ limitata alla forma di realizzazione qui descritta ed illustrata, che à ̈ da considerarsi come esempio di attuazione dell’unità mozzo-portamozzo per autoveicoli ad elevate prestazioni, che à ̈ invece suscettibile di ulteriori modifiche relative a forme e disposizioni di parti, dettagli costruttivi e di montaggio.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Unità mozzo-portamozzo (1) per autoveicoli ad elevate prestazioni, l’unità mozzo-portamozzo (1) presentando un asse (A) di rotazione e comprendendo: - un portamozzo (2) provvisto di due sedi (4) anulari; - due cuscinetti (7) volventi alloggiati, ciascuno, in una relativa sede (4) del portamozzo (2), i due cuscinetti (7) essendo mantenuti ad una distanza assiale (D) determinata l’uno dall’altro ed essendo sottoposti ad un precarico assiale; - un mozzo (6) inserito attraverso il portamozzo (2), e supportato dai due cuscinetti (7) per ruotare rispetto al portamozzo (2) stesso; ed l’unità mozzo-portamozzo (1) essendo caratterizzata dal fatto che almeno una sede (4) delle dette due sedi (4) ed almeno il relativo cuscinetto (7) comprendono rispettive superfici (4a, 72a) di contatto reciproco, le quali sono superfici coniche e sono inclinate rispetto all’asse (A) di rotazione in senso opposto ad una linea (L) di carico del cuscinetto (7) stesso.
2. 2. Unità mozzo-portamozzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che entrambe le sedi (4) ed i relativi cuscinetti (7) comprendono rispettive superfici di contatto (4a, 72a) reciproco, le quali sono superfici coniche e sono inclinate rispetto all’asse (A) di rotazione in senso opposto ad una linea (L) di carico dei rispettivi cuscinetti (7).
3. 3. Unità mozzo-portamozzo secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che le linee (L) di carico dei due cuscinetti (7) divergono verso l’asse (A) di rotazione.
4. 4. Unità mozzo-portamozzo secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che gli angoli (A1, A2) sottesi dalle superfici di contatto (72a) dei due cuscinetti (7) hanno un’ampiezza inferiore a 90°.
5. 5. Unità mozzo-portamozzo secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che le superfici di contatto (72a) dei due cuscinetti (7) sottendono sull’asse (A) di rotazione rispettivi angoli (A1, A2) di ampiezza pari tra loro.
6. 6. Unità mozzo-portamozzo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 2 alla 5, caratterizzata dal fatto le superfici di contatto (72a) dei cuscinetti sono ricavate su rispettivi anelli esterni (72) dei cuscinetti (7) stessi; gli anelli esterni (72) essendo delimitati radialmente verso l’esterno da una relativa superficie di contatto (72a) per tutta una rispettiva larghezza assiale dei cuscinetti (7).
7. 7. Unità mozzo-portamozzo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il portamozzo (2) à ̈ realizzato di un materiale differente da un materiale dei detti cuscinetti (7), ed à ̈ preferibilmente realizzato di un materiale isotropico.
8. 8. Unità mozzo-portamozzo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che il materiale del portamozzo (2) ed il materiale dei cuscinetti (7) presentano coefficienti di dilatazione termica differenti tra loro.
9. 9. Unità mozzo-portamozzo secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che il portamozzo (2) à ̈ realizzato di alluminio.