ITTO20130660A1 - Dispositivo di tenuta per gruppo mozzo-ruota - Google Patents

Dispositivo di tenuta per gruppo mozzo-ruota

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ITTO20130660A1
ITTO20130660A1 IT000660A ITTO20130660A ITTO20130660A1 IT TO20130660 A1 ITTO20130660 A1 IT TO20130660A1 IT 000660 A IT000660 A IT 000660A IT TO20130660 A ITTO20130660 A IT TO20130660A IT TO20130660 A1 ITTO20130660 A1 IT TO20130660A1
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IT
Italy
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sealing device
collar
lateral surface
cylindrical wall
screen
Prior art date
Application number
IT000660A
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English (en)
Inventor
Daniele Duch
Fausto Morello
Andrea Serafini
Original Assignee
Skf Ab
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Publication date
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Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: DISPOSITIVO DI TENUTA PER GRUPPO MOZZO-RUOTA
A nome: Aktiebolaget SKF
5 di nazionalità: Svedese
con sede in: 415 50 Göteborg (SVEZIA)
Inventori designati: DUCH Daniele;
MORELLO Fausto; e
SERAFINI Andrea.
10 D E S C R I Z I O N E
Settore Tecnico dell’Invenzione
La presente invenzione è relativa ad un dispositivo di tenuta per un gruppo mozzo-ruota.
La presente invenzione è particolarmente idonea, anche se non 15 esclusivamente, nel campo dei gruppi mozzo-ruota per autoveicoli provvisti di un cuscinetto a rotolamento per una ruota non motrice. In tali applicazioni, l’anello interno del cuscinetto è calettato sull’asse della ruota e ne trasmette il conseguente moto di rotazione, mentre l’anello esterno del cuscinetto è calettato su di un mozzo fisso, per esempio un mozzo di 20 una sospensione dell’autoveicolo. La trattazione che segue farà riferimento, a titolo di esempio, a questa specifica applicazione senza per questo perdere in generalità.
Tecnica Nota
Dal momento che si tratta di applicazioni per ruote non motrici e 25 quindi non dotate di un asse passante lungo l’asse del cuscinetto, i relativi
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2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B) dispositivi di tenuta hanno una conformazione assialsimmetrica a “tazza” in modo da avvolgere l’anello esterno del cuscinetto. Dal momento che, come si è detto, l’anello esterno del cuscinetto è fisso, detti dispositivi realizzano una tenuta statica che protegge il cuscinetto da qualsiasi 5 contaminante ambientale (acqua, fango, detriti, etc.).
Nella sua forma più generica, il dispositivo di tenuta comprende uno schermo metallico pressoché a forma di tazza, calettato su di un collarino dell’anello esterno del cuscinetto a rotolamento a mezzo di piantaggio con interferenza. Lo schermo comprende, in particolare, una 10 parete cilindrica anulare, la cui superficie laterale interna si accoppia per mezzo del detto piantaggio con la superficie laterale esterna di un collarino dell’anello esterno del cuscinetto. Mentre in precedenti realizzazioni il dispositivo di tenuta era stato concepito per garantire la sua funzione soltanto a mezzo dell’accoppiamento per interferenza con il 15 cuscinetto, nelle attuali realizzazioni il dispositivo di tenuta ha uno schermo metallico a cui si rende solidale un elemento di tenuta in materiale elastomerico che avvolge esternamente lo schermo e ne prosegue idealmente il suo profilo con un’appendice che si sviluppa in direzione assiale e verso l’interno del cuscinetto e che va a realizzare un 20 labbro di tenuta.
L’attuale geometria dello schermo metallico e del collarino dell’anello esterno del cuscinetto, in particolare, l’interferenza di piantaggio tra le superfici dei due componenti e la lunghezza di accoppiamento delle superfici medesime, è tale da causare, a montaggio 25 avvenuto, una evidente conicità della parete cilindrica anulare del
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2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B) dispositivo di tenuta. Questo fenomeno ha un riscontro pratico nella qualità della tenuta stessa. Infatti, le prove di durata del componente denotano, a fine prova, un incremento della percentuale delle infiltrazioni di acqua che raggiunge valori non accettabili.
5 Sintesi dell’Invenzione
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di tenuta per un gruppo mozzo-ruota, il quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti.
Secondo la presente invenzione è descritto un dispositivo di tenuta 10 per un gruppo mozzo-ruota provvisto di un cuscinetto a rotolamento, avente le caratteristiche enunciate nella rivendicazione indipendente annessa.
L’ottimizzazione dell’interferenza e della lunghezza di accoppiamento tra lo schermo del dispositivo di tenuta e l’anello esterno 15 del cuscinetto conferisce il vantaggio di annullare pressoché totalmente la conicità di detta parete cilindrica anulare a tutto beneficio della tenuta statica da realizzare.
Ulteriori modi di realizzazione dell’invenzione, preferiti e/o particolarmente vantaggiosi, sono descritti secondo le caratteristiche 20 enunciate nelle rivendicazioni dipendenti annesse.
Breve Descrizione dei Disegni
L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:
25 - la figura 1 è una sezione parziale di un gruppo mozzo-ruota
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2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B) corredato di un dispositivo di tenuta secondo l’invenzione;
- la figura 2 è una sezione del dispositivo di tenuta di fig. 1, secondo un primo esempio di attuazione;
- la figura 3 è un dettaglio di fig. 2 che mostra in particolare la 5 superficie di piantaggio del dispositivo di tenuta ed una porzione del labbro in elastomero;
- la figura 4 è una sezione parziale dell’anello esterno del cuscinetto a rotolamento, che mostra in particolare il collarino di ove piantare il dispositivo di tenuta;
10 - la figura 5 è una sezione del dispositivo di tenuta di fig. 1, secondo un esempio di attuazione alternativo; e
- la figura 6 è un dettaglio di fig. 5 che mostra in particolare la superficie di piantaggio del dispositivo di tenuta ed una porzione del labbro in elastomero.
15 Descrizione Dettagliata
Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un dispositivo di tenuta per un gruppo 2 mozzo-ruota. Il gruppo 2 è provvisto di un cuscinetto 3 a rotolamento comprendente un anello esterno 4, coassiale ad un asse A di rotazione del cuscinetto 3 stesso, un 20 anello interno 5 coassiale all’anello esterno 4 ed un pluralità di elementi di rotolamento 4’, ad esempio sfere.
Il dispositivo di tenuta 1, secondo la presente invenzione e con riferimento anche alle figure 2 e 3, comprende uno schermo 6 che è calettato sull’anello esterno 4 del cuscinetto 3. Lo schermo 6 assume una 25 forma sostanzialmente a tazza e comprende una parete cilindrica anulare
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2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B) 61, provvista di una superficie laterale interna 62, ed una parete circolare a sviluppo sostanzialmente radiale 63, solidale alla parete cilindrica anulare 61, che costituisce il fondo dello schermo 6. Il dispositivo di tenuta comprende inoltre un elemento di tenuta statica 7, di sviluppo 5 sostanzialmente cilindrico anulare. Esso è solidale a detto schermo 6 e si sviluppa al suo esterno a forma di parete cilindrica anulare 71. L’elemento di tenuta statica 7 è realizzato preferibilmente in materiale elastomerico ed è reso solidale allo schermo 6 per mezzo di procedimenti noti, ad esempio per mezzo di vulcanizzazione. L’elemento di tenuta 7 si 10 sviluppa assialmente oltre la superficie di estremità 64 della parete cilindrica anulare 61 assumendo la forma di un labbro cilindrico anulare 72.
Con riferimento alla figura 4, l’anello esterno 4 del cuscinetto 3 presenta un collarino 41, delimitato da una prima superficie laterale 15 esterna 42, da una superficie anulare frontale 43 e da una superficie laterale interna 44. Il collarino 41 è la porzione dell’anello esterno 4 su cui si effettua il piantaggio del dispositivo di tenuta 1. Il profilo esterno del collarino 41 prosegue assialmente con una seconda superficie cilindrica esterna 45 di diametro maggiore del diametro della superficie 20 42. Le superfici 42 e 45 sono tra loro collegate da un raccordo circolare 46 di raggio R.
Il montaggio del dispositivo di tenuta 1, come visibile in figura 1, si effettua accoppiando con interferenza lo schermo 6 sul collarino 41 dell’anello esterno 4 e l’interferenza si realizza tra il diametro De esterno 25 della superficie laterale esterna 42 del collarino 41 ed il diametro Di
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2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B) interno della superficie laterale interna 62 della parete cilindrica anulare 61 dello schermo 6. Il piantaggio dello schermo 6 sul collarino 41 avviene portando in battuta la superficie interna 65 della parete circolare 63 dello schermo 6 sulla superficie anulare frontale 43 del collarino 41. La 5 lunghezza L di accoppiamento è determinata dalla lunghezza della parete cilindrica anulare 61 dello schermo 6, ovvero dalla distanza tra la superficie interna 65 della parete circolare 63 e la superficie di estremità 64 della parete cilindrica anulare 61. A montaggio avvenuto, il labbro 72 dell’elemento di tenuta 7 sarà compresso contro la superficie del collarino 10 41 delimitata dal raccordo circolare 46 di raggio R, esercitando un’opportuna forza di tenuta.
Allo scopo di ottenere il principale risultato della presente invenzione, ovvero la riduzione della conicità della parete cilindrica anulare 61 dello schermo 6 a piantaggio avvenuto, evidenze sperimentali 15 hanno dimostrato che tale risultato si consegue se i valori di interferenza tra il diametro Di della superficie laterale interna 62 della parete cilindrica anulare 61 dello schermo 6 e il diametro De della superficie laterale esterna 42 del collarino 41 sono compresi in un range del rapporto interferenza/spessore dello schermo pari a 0.22÷0.5, se la lunghezza di 20 accoppiamento L tra le medesime superfici è uguale o maggiore a 5 mm e il rapporto tra il diametro De della superficie laterale esterna 42 del collarino 41 e lunghezza L di accoppiamento è compreso tra 1 e 1.19.
Operando in questo modo la conicità della parete cilindrica anulare 61 assume un valore pressoché prossimo a zero, a tutto beneficio della 25 tenuta verso il cuscinetto per tutta la durata della sua vita operativa.
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2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B) Secondo un modo di attuazione preferito e sempre allo scopo di migliorare le prestazioni del dispositivo di tenuta, è anche possibile incrementare la forza di compressione esercitata sul labbro 72 dell’elemento di tenuta statica 7 dal collarino 41 ed in particolare, come si 5 è detto, dalla superficie delimitata dal raccordo circolare 46 di raggio R.
Inoltre, sempre allo scopo di incrementare la pressione sul labbro 72, risulta vantaggioso posizionare la superficie delimitata dal raccordo circolare 46 di raggio R del collarino 41, in modo tale da permettere al labbro di tenuta di deformarsi in modalità adeguata ed incrementare le 10 forze del labbro 72 e conseguentemente, le pressioni di contatto nelle suddetta area. Ciò si ottiene dimensionando la distanza D tra il centro del raccordo circolare 46 di raggio R e la superficie anulare frontale 43 del collarino 41 in modo che tale distanza sia uguale o maggiore a 5 mm.
Infine, e con l’ulteriore scopo di posizionare il labbro 72, a 15 montaggio avvenuto e quindi in configurazione compressa, sul raccordo circolare 46 di raggio R è opportuno che il rapporto tra la distanza D (distanza, come si è detto, tra il centro del raccordo circolare 46 di raggio R e la superficie anulare frontale 43 del collarino 41) e la lunghezza L della parete cilindrica anulare 61 dello schermo 6, sia compreso tra 1 e 1.19. 20 Un’attuazione alternativa del dispositivo di tenuta secondo l’invenzione è mostrato in figura 5 e nel dettaglio in figura 6. Nelle suddette figure, il dispositivo di tenuta 11 comprende uno schermo 16, anche in questo caso avente una forma sostanzialmente a tazza e comprendente una parete cilindrica anulare 161, provvista di una 25 superficie laterale interna 162, ed una parete circolare a sviluppo
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2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B) sostanzialmente radiale 163 solidale alla parete cilindrica anulare 161 che costituisce il fondo dello schermo 16. Peculiarità di questa configurazione è il fatto che detta parete cilindrica anulare 161 è provvista, di un peduncolo terminale 164 piegato in direzione radiale verso l’esterno.
5 Il dispositivo di tenuta 11 comprende inoltre, anche secondo questa configurazione, un elemento di tenuta statica 17, di sviluppo sostanzialmente cilindrico anulare. Esso è solidale a detto schermo 16 e si sviluppa al suo esterno a forma di parete cilindrica anulare 171. L’elemento di tenuta statica 17 è realizzato preferibilmente in materiale 10 elastomerico ed è reso solidale allo schermo 6 per mezzo di procedimenti noti, ad esempio per mezzo di vulcanizzazione. L’elemento di tenuta 17 si sviluppa assialmente oltre il peduncolo 164 della parete cilindrica anulare 161 assumendo la forma di un labbro cilindrico anulare 172.
Il montaggio del dispositivo di tenuta 11, si effettua come per il 15 dispositivo di tenuta 1 precedentemente descritto, accoppiando con interferenza lo schermo 16 sul collarino 41 dell’anello esterno 4 e l’interferenza si realizza tra il diametro De della superficie laterale esterna 42 del collarino 41 ed il diametro Di della superficie laterale interna 162 della parete cilindrica anulare 161 dello schermo 16. Il piantaggio dello 20 schermo 16 sul collarino 41 avviene portando in battuta la superficie interna 165 della parete circolare 163 dello schermo 16 sulla superficie anulare frontale 43 del collarino 41. La lunghezza L’ di accoppiamento è determinata dalla lunghezza della parete cilindrica anulare 161 dello schermo 16, ovvero dalla distanza tra la superficie interna 165 della 25 parete circolare 163 e il bordo di attacco 166 del peduncolo terminale 164
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2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B) della parete cilindrica anulare 161. A montaggio avvenuto, il labbro 172 dell’elemento di tenuta 17 sarà compresso contro la superficie del collarino 41 delimitata dal raccordo circolare 46 di raggio R, esercitando un’opportuna forza di tenuta.
5 Anche in questo caso, la conicità della parete cilindrica anulare 161 dello schermo 16, a montaggio avvenuto, diventa pressoché nulla se i valori di interferenza tra il diametro Di della superficie laterale interna 162 della parete cilindrica anulare 162 dello schermo 16 e il diametro De della superficie laterale esterna 42 del collarino 41 sono ricompresi un range 10 del rapporto interferenza/spessore dello schermo pari a 0.22÷0.5, se la lunghezza di accoppiamento L’ tra le medesime superfici è compresa uguale o maggiore di 5 mm e se il rapporto tra il diametro De della superficie laterale esterna 42 del collarino 41 e lunghezza L’ di accoppiamento è compreso tra 1 e 1.19.
15 Analogamente a quanto già osservato per il dispositivo di tenuta 1, anche per il dispositivo di tenuta 11, allo scopo di migliorare le prestazioni della tenuta, è possibile incrementare la forza di compressione esercitata sul labbro 172 dell’elemento di tenuta statica 17 dal collarino 41 ed in particolare, ciò si può ottenere irrigidendo il suddetto labbro. Inoltre, 20 sempre allo scopo di incrementare la pressione sul labbro 172, risulta vantaggioso posizionare la superficie delimitata dal raccordo circolare 46 di raggio R del collarino 41, in modo tale da permettere al labbro di tenuta di deformarsi in modalità adeguata ed incrementare le forze del labbro 172 e conseguentemente, le pressioni di contatto nelle suddette aree.
25 Ciò si ottiene dimensionando la distanza D tra il centro del raccordo
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2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B) circolare 46 di raggio R e la superficie anulare frontale 43 del collarino 41 in modo che tale distanza sia uguale o maggiore a 5 mm.
Infine, e con l’ulteriore scopo di posizionare il labbro 172, a montaggio avvenuto e quindi in configurazione compressa sul raccordo 5 circolare 46 di raggio R è opportuno che il rapporto tra la distanza D (distanza, come si è detto, tra il centro del raccordo circolare 46 di raggio R e la superficie anulare frontale 43 del collarino 41) e la lunghezza di accoppiamento L’ sia compreso tra 1 e 1.19.
La configurazione del dispositivo di tenuta 11, grazie alla presenza 10 del peduncolo 164, consente di ottenere una maggiore pressione di contatto del labbro 172 sulla superficie del raccordo circolare 46 di raggio R
Oltre ai modi di attuazione dell’invenzione, come sopra descritti, è da intendere che esistono numerose ulteriori varianti. Deve anche 15 intendersi che detti modi di attuazione sono solo esemplificativi e non limitano l’oggetto dell’invenzione, né le sue applicazioni, né le sue configurazioni possibili. Al contrario, sebbene la descrizione sopra riportata rende possibile all’uomo di mestiere l’attuazione della presente invenzione almeno secondo una sua configurazione esemplificativa, si 20 deve intendere che sono concepibili numerose variazioni dei componenti descritti, senza che per questo si fuoriesca dall’oggetto dell’invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate, interpretate letteralmente e/o secondo i loro equivalenti legali.
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2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B)

Claims (1)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Dispositivo di tenuta (1, 11) per un gruppo (2) mozzo-ruota provvisto di un cuscinetto (3) a rotolamento, il dispositivo di tenuta (1, 11) comprendendo: 5 - uno schermo (6, 16) montato su di un anello esterno (4) del cuscinetto (3) e provvisto di una parete cilindrica anulare (61, 161) avente una superficie laterale interna (62, 162) piantata per interferenza su una superficie laterale esterna (42) di un collarino (41) dell’anello esterno (4), la superficie laterale interna (62, 162) presentando un 10 rispettivo diametro (Di) interno e la superficie laterale esterna (42) presentando un rispettivo diametro (De) esterno; e - un elemento di tenuta statica (7, 17) solidale allo schermo (6, 16); il dispositivo di tenuta (1, 11) essendo caratterizzato dal fatto di 15 avere: - un rapporto interferenza tra i diametri (Di) interno e (De) esterno e tra uno spessore dello schermo (6, 16) definito in un range compreso tra 0.22 e 0.5, - una lunghezza (L, L’) di accoppiamento tra la superficie laterale 20 interna (62, 162) e la superficie laterale esterna (42) uguale o maggiore di 5 mm; e - un rapporto tra diametro (De) esterno della superficie laterale esterna (42) e lunghezza (L, L’) di accoppiamento definito in un range compreso tra 1 e 1.19. 25 2. Dispositivo di tenuta secondo la rivendicazione 1, 1 2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B) caratterizzato dal fatto che la lunghezza (L) di accoppiamento tra la superficie laterale interna (62) dello schermo (6) e la superficie laterale esterna (42) è pari alla distanza tra una superficie interna (65) di una parete a sviluppo sostanzialmente circolare (63) dello schermo (6) e una 5 superficie di estremità (64) della parete cilindrica anulare (61). 3. Dispositivo di tenuta secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la parete cilindrica anulare (161) è provvista di un peduncolo terminale (164) piegato in direzione radiale verso l’esterno. 4. Dispositivo di tenuta secondo la rivendicazione 3, 10 caratterizzato dal fatto che la lunghezza (L’) di accoppiamento tra la superficie laterale interna (162) e la superficie laterale esterna (42) è determinata dalla distanza tra una superficie interna (165) di una parete a sviluppo sostanzialmente circolare (163) e un bordo di attacco (166) del peduncolo terminale (164) della parete cilindrica anulare (161). 15 5. Dispositivo di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la distanza (D) tra il centro di un raccordo circolare (46) di raggio (R) del collarino (41) e una superficie anulare frontale (43) del collarino (41) è uguale o maggiore a 5 mm. 20 6. Dispositivo di tenuta secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che il rapporto tra la distanza (D) e la lunghezza (L’) di accoppiamento è definito in un range compreso tra 1 e 1.19. p.i. Aktiebolaget SKF 25 DOTT. MAG. ING. LUCA TEDESCHINI (939B) 2 2013P00281-IT Dott. Mag. Ing. LUCA TEDESCHINI (939B)
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