ITTO20120604A1 - Gruppo cuscinetto-mozzo con dispositivo di tenuta - Google Patents

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ITTO20120604A1
ITTO20120604A1 IT000604A ITTO20120604A ITTO20120604A1 IT TO20120604 A1 ITTO20120604 A1 IT TO20120604A1 IT 000604 A IT000604 A IT 000604A IT TO20120604 A ITTO20120604 A IT TO20120604A IT TO20120604 A1 ITTO20120604 A1 IT TO20120604A1
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IT
Italy
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flange
radially
bearing
axially
cylindrical
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IT000604A
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Daniele Duch
Fausto Morello
Andrea Serafini
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Skf Ab
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Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: GRUPPO CUSCINETTO-MOZZO CON DISPOSITIVO DI TENUTA
La presente invenzione si riferisce ad un gruppo cuscinetto-mozzo provvisto di un dispositivo di tenuta. Più in particolare, il gruppo presenta un asse di rotazione e serve per montare girevolmente una ruota di un veicolo ad una sospensione del veicolo, e comprende:
- un anello di cuscinetto radialmente esterno e stazionario,
- un anello di cuscinetto radialmente interno, il quale à ̈ girevole attorno all’asse di rotazione e presenta una flangia che si estende in direzione radialmente esterna per il montaggio di una ruota;
- un dispositivo di tenuta, montato sull'anello esterno ed avente una pluralità di labbri di tenuta elastomerici che si estendono verso l'anello interno.
Gruppi cuscinetto del tipo generale suddetto sono noti, ad esempio, da EP 0286 151 A2, EP 1128 078 A2, EP 1803 948 A1.
Un gruppo cuscinetto-mozzo nel quale il dispositivo di tenuta à ̈ associato ad uno schermo o slinger montato sull’anello girevole, à ̈ descritto in WO 2012/019803 A1.
In generale, l'industria automobilistica deve soddisfare una richiesta sempre crescente in termini di riduzione di consumi di carburante e di emissioni allo scarico.
La presente invenzione si prefigge lo scopo di realizzare un gruppo cuscinetto-mozzo dotato di un dispositivo di tenuta il quale, da un lato, garantisca un elevato livello di ermeticità, e, contemporaneamente, comporti una riduzione della coppia d’attrito causata dal dispositivo di tenuta quando gli anelli del gruppo sono in rotazione relativa. Si desidera inoltre ridurre i costi di fabbricazione, e il numero di parti componenti il gruppo.
I suddetti ed altri scopi e vantaggi sono raggiunti, secondo l’invenzione, da un gruppo cuscinetto-mozzo avente le caratteristiche enunciate nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferenziali sono definite nelle rivendicazioni dipendenti.
Verranno ora descritte alcune forme di realizzazione preferite, ma non limitative, di un gruppo cuscinetto-mozzo secondo l'invenzione; si fa riferimento ai disegni allegati, in cui:
- la figura 1 Ã ̈ una vista parziale, in sezione assiale, di una prima forma di realizzazione di un gruppo cuscinetto-mozzo con un dispositivo di tenuta; - la figura 2 Ã ̈ una vista in scala ingrandita di una parte del gruppo della figura 1;
- la figura 3 Ã ̈ una vista, in scala ulteriormente ingrandita, di un dettaglio della figura 2; e
- le figure 4 e 5 sono viste parziali, in sezione assiale, di due ulteriori forme di realizzazione di un gruppo cuscinetto-mozzo con un dispositivo di tenuta.
Facendo inizialmente riferimento alle figure 1 e 2, un gruppo cuscinetto-mozzo, indicato nel suo insieme con 10, à ̈ destinato a montare girevolmente una ruota (non illustrata) ad un veicolo. Il gruppo 10 presenta un asse centrale di rotazione x e comprende un anello di cuscinetto esterno 20, un anello di cuscinetto interno 30, ed una pluralità di elementi di rotolamento 40, in questo esempio sfere, che sono interposti tra l'anello esterno 20 e l'anello interno 30. L'anello esterno 20 à ̈ un anello stazionario che viene fissato alla sospensione del veicolo e che presenta almeno una pista di rotolamento radialmente esterna 21 formata su una superficie radialmente interna dell'anello stesso. In tutta la presente descrizione e nelle rivendicazioni, termini ed espressioni che indicano posizioni e direzioni, quali "radiale" e "assiale", sono da intendersi riferiti all'asse di rotazione x del gruppo cuscinetto-mozzo.
L'anello interno 30 à ̈ un anello girevole, che presenta una superficie di rotolamento radialmente interna 31 disposta in una posizione coassialmente interna rispetto alla pista di rotolamento 21. L'anello interno 30 forma una flangia 32 che si estende in direzione radialmente esterna dal lato outboard, cioà ̈ dal lato assialmente esterno del veicolo. La flangia 32 à ̈ provvista di mezzi di connessione 11 per consentire il montaggio della ruota del veicolo. Tipicamente, i mezzi di connessione possono comprendere una pluralità di fori filettati 11 formati assialmente attraverso la flangia per accogliere rispettive viti di montaggio della ruota. Il gruppo cuscinettomozzo, illustrato solo parzialmente nelle figure, prevede tipicamente due corone di elementi di rotolamento 40 e 40a, secondo una configurazione di per sé nota, che non richiede di essere qui descritta in maggior dettaglio.
Tra la flangia 32 e l'anello esterno 20 del cuscinetto à ̈ individuata un'intercapedine G che occorre sigillare in modo ermetico, per impedire ad agenti contaminanti quali acqua, polvere, fango, di penetrare nelle parti interne del cuscinetto e deteriorare le superfici interessate dal rotolamento degli elementi di rotolamento 40. A questo scopo, à ̈ previsto un dispositivo di tenuta 50, il quale à ̈ montato sull'anello esterno 20 del cuscinetto e presenta una pluralità di labbri di tenuta che si estendono verso l'anello interno girevole 30, come descritto più avanti.
Il dispositivo di tenuta 50 comprende un inserto metallico 51 di forma anulare che à ̈ fissato su una porzione di estremità dell'anello esterno 20 rivolta verso la flangia 32, ed una guarnizione anulare 52 di materiale elastomerico, solidale all'inserto metallico 51, ad esempio per vulcanizzazione. La guarnizione 52 à ̈ illustrata in una condizione indeformata.
L'inserto metallico 51 presenta complessivamente una forma in sezione assiale sostanzialmente a L, preferibilmente ottenuta mediante piegatura e tranciatura di un elemento di lamiera d'acciaio, e comprende una porzione cilindrica 53, la quale à ̈ fissata forzatamente ad interferenza radiale attorno ad una superficie cilindrica 22 della porzione di estremità dell'anello esterno 20, ed una porzione sostanzialmente radiale 54, a forma di disco sagomato, che si estende in direzione radialmente interna a partire da una porzione terminale 55 della porzione cilindrica 53.
Un tratto radialmente più esterno 56 della porzione discoidale o radiale 54 à ̈ disposto in battuta contro una superficie radiale 23 dell'anello esterno 20; un secondo tratto, radialmente più interno 57, sporge in direzione radialmente interna oltre l'anello esterno 20, estendendosi verso l'anello interno girevole 30 del gruppo cuscinetto-mozzo.
L'anello flangiato girevole 30 presenta la pista di rotolamento 31 e, adiacente a questa, una superficie assiale cilindrica 33, rivolta in direzione radialmente esterna. La superficie cilindrica 33 à ̈ raccordata ad una porzione di superficie toroidale 34, situata alla base della flangia 32 dal lato assialmente interno. La superficie toroidale 34 à ̈ raccordata ad una porzione di superficie radiale 35, che si estende radialmente o trasversalmente rispetto all’asse di rotazione x ed à ̈ situata in una posizione radialmente esterna rispetto alla porzione di superficie toroidale 34.
La flangia 32 forma un rilievo anulare 36 che sporge in direzione assialmente interna e che presenta una superficie radialmente interna 37, di forma cilindrica o tronco-conica, rivolta verso l'asse di rotazione x, in direzione radialmente interna. La superficie cilindrica o tronco-conica 37 à ̈ raccordata ad una porzione di superficie radiale 38 la quale, in una forma di realizzazione, può essere rientrante rispetto alla porzione di superficie radiale 35, individuando così una gola anulare 39 rivolta verso il dispositivo di tenuta 50.
Il rilievo anulare 36 presenta una superficie terminale 36a, sostanzialmente radiale o trasversale rispetto all’asse di rotazione x, rivolta verso le parti assialmente interne del cuscinetto. Preferibilmente la superficie terminale 36a forma con la superficie cilindrica o troncoconica 37 uno spigolo vivo 36b, di circa 90°.
Con 41 à ̈ indicata una porzione di superficie radiale formata dal lato assialmente interno della flangia 32 in una posizione radialmente esterna al rilievo anulare 36; quest’ultimo à ̈ raccordato alla superficie radiale 41 attraverso una superficie toroidale 42.
La guarnizione 52 presenta un primo labbro assiale contattante 60 che si estende assialmente da una porzione di estremità radialmente interna 58 della guarnizione e contatta a strisciamento la superficie toroidale 34 o la superficie radiale 35 della flangia 32. Un ulteriore labbro radiale 66, non contattante, si estende dall'estremità radialmente interna verso la superficie cilindrica 33.
Un secondo labbro assiale non contattante 61 si estende verso la flangia 32 e presenta una porzione terminale libera 62 che effettua una tenuta a labirinto, senza contatto, con la flangia 32. La porzione terminale libera 62 del labbro 61 presenta una superficie preferibilmente cilindrica o debolmente tronco-conica 63, estesa assialmente e affacciata coassialmente all'interno della superficie 37 del rilievo 36, così da collaborare con tale superficie per realizzare una tenuta a labirinto particolarmente efficace.
Nella forma di realizzazione illustrata, la porzione terminale libera 62 del labbro 61 à ̈ biforcata, in modo tale da formare due bordi sporgenti 64, 65, estesi rispettivamente in una direzione radialmente esterna ed in una direzione assialmente esterna. Il primo bordo 64 di questi due bordi 64, 65 presenta la superficie cilindrica o troncoconica 63; il secondo bordo 65 à ̈ affacciato alla superficie radiale rientrante 38 della flangia. Convenientemente, la porzione terminale libera 62 del labbro à ̈ accolta nella gola anulare 39 così da ottimizzare l'effetto di tenuta a labirinto.
La forma coassialmente allungata delle superfici affacciate 37 e 63 à ̈ vantaggiosa in quanto determina tra queste due superfici un meato cilindrico o troncoconico 67 avente una forma anulare in sezione trasversale. Il meato 67 à ̈ allungato in una direzione assiale, il che esalta l'effetto di tenuta a labirinto. La tenuta a labirinto à ̈ ulteriormente accentuata dal fatto che la porzione terminale libera 62 del labbro assiale non contattante 61 à ̈ accolta, almeno parzialmente, nella gola anulare 39. Si realizza così un percorso sinuoso che rende particolarmente difficile l’ingresso di contaminanti (acqua, polvere, fango) oltre il labbro 61.
Quando l’anello interno 30 ruota rispetto all’anello esterno 20, la forma toroidale della superficie 42 facilita l’espulsione di acqua prima ancora che questa raggiunga la zona del labbro 61. Il labbro contattante 60 realizza un’ulteriore barriera ai contaminanti. In aggiunta, il labbro radiale non contattante 66 definisce due camere 68 e 69, delle quali la prima camera 68 à ̈ interna al cuscinetto e la seconda camera 69 à ̈ delimitata dai due labbri 60, 61 e dalle superfici 34, 35 della flangia 32. Le due camere 68, 69 possono essere riempite di grasso lubrificante che può essere di tipo differente; il labbro radiale 66 evita il contatto e la miscelazione tra i due diversi tipi di grasso.
Come illustrato nella figura 3, lo spigolo 36b à ̈ preferibilmente collocato in una posizione assialmente interna rispetto alla superficie 63, in modo tale che l’acqua e altri contaminanti non cadano nel meato 67. La superficie 37 può essere cilindrica o troncoconica; nel caso in cui si scelga di realizzarla di forma troncoconica, à ̈ preferibile che essa sia rastremata in direzione assialmente interna, così da impedire all’acqua di penetrare nel meato 67 scorrendo lungo la superficie 37.
Le superfici dell’anello 30 e della flangia 32 che non sono interessate dallo strisciamento dei labbri del dispositivo di tenuta non necessitano di un livello di finitura meccanica particolarmente elevato per minimizzare le asperità superficiali. Le superfici 34 e 35 della flangia sono le uniche superfici costituenti un'interfaccia rotante contro le quali strisciano labbri della guarnizione. Ad esempio, queste superfici possono essere assoggettate ad un trattamento di rettifica. Le altre superfici della flangia 32, rivolte verso il lato assialmente interno (o lato inboard), non necessitano di un grado di finitura particolarmente elevato, dato che contro di esse non viene esercitato alcun contatto a strisciamento. Pertanto, le superfici della gola 39, del rilievo 36 e la superficie toroidale 41, possono essere semplicemente tornite anziché essere anche rettificate. Si apprezzerà che il gruppo non necessita di un tradizionale schermo costituente una controfaccia rotante di strisciamento (noto come slinger). Si elimina così un componente e i relativi costi di produzione e assemblaggio.
Grazie alla presenza di un singolo labbro contattante o strisciante, l’attrito dovuto allo strisciamento à ̈ ridotto al minimo.
Nella forma di realizzazione illustrata, la gola 39 à ̈ delimitata dalla superficie cilindrica o troncoconica 37, dalla superficie radiale rientrante 38, e da una superfice 38a rastremata in direzione assialmente interna, per aumentare l’efficienza della tenuta a labirinto. Preferibilmente le superfici 37 e 38 sono raccordate da una prima superfice di collegamento raggiata 37a, e le superfici 38 e 38a sono raccordate da una seconda superficie di collegamento raggiata 38b.
Nella figura 4 à ̈ illustrata una forma di realizzazione alternativa, dove la porzione terminale libera 62 del labbro 61 non à ̈ biforcata, e forma un singolo bordo che presenta la superficie cilindrica o troncoconica 63 affacciata coassialmente alla superficie 37 del rilievo anulare 36.
L’invenzione non à ̈ limitata alla particolare geometria del dispositivo di tenuta così come illustrato nelle figure. Ad esempio, come illustrato nella figura 5, la guarnizione elastomerica 52 può formare un ulteriore labbro non contattante 59 che si estende verso la flangia 32 dell’anello interno girevole 30.
Nonostante siano state illustrate alcune forme di realizzazione esemplificative nella precedente descrizione dettagliata, si dovrà apprezzare che si può configurare una grande varietà di gruppi cuscinetto–mozzo sigillati diversamente da quanto illustrato e descritto. Si dovrà anche apprezzare che le forme di realizzazione illustrate costituiscono solo degli esempi, e non sono da intendersi come limitative in alcun modo della portata, dell'applicabilità, o della configurazione. I disegni e la descrizione dettagliata che precede, invece, forniranno alle persone esperte nel settore una traccia conveniente per l'attuazione dell'invenzione, restando inteso che potranno essere apportati diversi cambiamenti rispetto a quanto descritto, senza esulare dall'ambito dell'invenzione così come definito nelle rivendicazioni annesse e nei loro equivalenti legali.

Claims (9)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo cuscinetto-mozzo (10) per montare girevolmente una ruota ad un veicolo, il gruppo presentando un asse di rotazione (x) e comprendendo - un anello di cuscinetto radialmente esterno e stazionario (20); - un anello di cuscinetto radialmente interno (30), il quale à ̈ girevole attorno all’asse di rotazione e presenta una flangia (32) che si estende in direzione radialmente esterna per il montaggio di una ruota; - una pluralità di elementi di rotolamento (40) interposti tra gli anelli esterno (20) e interno (30); - un dispositivo di tenuta (50), montato sull'anello esterno (20) ed avente una pluralità di labbri di tenuta elastomerici che si estendono verso l'anello interno (30); caratterizzato dal fatto che - la flangia (32) forma un rilievo anulare (36) che sporge in direzione assialmente interna e presenta una superficie radialmente interna (37), di forma cilindrica assiale o tronco-conica, rivolta verso l'asse di rotazione (x), e che - almeno uno dei labbri di tenuta elastomerici del dispositivo di tenuta (50) à ̈ un labbro assiale non contattante (61) il quale si estende assialmente verso la flangia (32) e presenta una porzione terminale libera (62) che effettua una tenuta a labirinto, senza contatto, con la superficie radialmente interna (37) del rilievo anulare (36).
  2. 2. Gruppo cuscinetto-mozzo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la porzione terminale libera (62) à ̈ almeno parzialmente accolta senza contatto in una gola anulare (39) la quale à ̈ ricavata in una superficie della flangia (32) rivolta in una direzione assialmente interna ed à ̈ delimitata, da un lato radialmente esterno, dal rilievo anulare (36), e, da un lato assialmente esterno, da una superficie (38) rientrante ricavata nella flangia (32).
  3. 3. Gruppo cuscinetto-mozzo secondo la rivendicazione 2, in cui l’anello interno (30) forma una pista di rotolamento (31) adiacente ad una porzione di base della flangia (32) che presenta una porzione di superfice toroidale (34); il gruppo essendo caratterizzato dal fatto che la superficie rientrante (38) à ̈ ricavata in una porzione di superficie radiale (35) la quale à ̈ situata in una posizione radialmente esterna ed à ̈ raccordata alla porzione di superficie toroidale (34) e che la superficie rientrante (38) à ̈ situata tra il rilievo anulare (36) e la porzione di superficie toroidale (34).
  4. 4. Gruppo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il dispositivo di tenuta (50) comprende un singolo labbro di tenuta elastomerico (60) contattante, il quale contatta a strisciamento la porzione di superficie toroidale (34) o la porzione di superficie radiale (35), e che dette porzioni di superficie (34, 35) sono rettificate.
  5. 5. Gruppo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la porzione terminale libera (62) del labbro assiale non contattante (61) presenta una superficie cilindrica o troncoconica (63), estesa assialmente e affacciata coassialmente all'interno della superficie radialmente interna (37), di forma cilindrica assiale o troncoconica, del rilievo (36), così da formare con quest’ultima un meato (67) allungato in una direzione assiale ed avente una forma anulare in sezione trasversale, per realizzare una tenuta a labirinto.
  6. 6. Gruppo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il rilievo anulare (36) sporge in direzione assialmente interna oltre la superficie cilindrica o tronco-conica (63) del labbro non contattante (61).
  7. 7. Gruppo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 2 a 6, caratterizzato dal fatto che la porzione terminale libera (62) del labbro assiale non contattante (61) Ã ̈ biforcata, in modo tale da formare due bordi sporgenti (64, 65), estesi rispettivamente in una direzione radialmente esterna ed in una direzione assialmente esterna, dove un primo (64) di questi due bordi sporgenti (64, 65) presenta la superficie cilindrica o troncoconica (63), mentre il secondo (65) di questi due bordi sporgenti (64, 65) Ã ̈ affacciato alla superficie radiale rientrante (38) della flangia (32).
  8. 8. Gruppo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti , caratterizzato dal fatto che i l rilievo anulare (36) presenta una superficie terminale (36a), sostanzialmente trasversale all’asse di rotazione (x) , la quale superficie terminale (36a) à ̈ rivolta in una direzione assialmente interna e forma con la superficie cilindrica o troncoconica (37) uno spigolo vivo (36b) di circa 90°.
  9. 9. Gruppo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti , caratterizzato dal fatto che la flangia (32) presenta una porzione di superficie radiale (41) formata su un lato assialmente interno della flangia (32) in una posizione radialmente esterna al rilievo anulare (36) e che il rilievo anulare (36) Ã ̈ raccordato alla superficie radiale (41) attraverso una superficie toroidale (42).
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