ITTO970411A1

ITTO970411A1 - Sistema per il collegamento della ruota e dell'elemento frenante al mozzo della ruota di un veicolo.

Info

Publication number: ITTO970411A1
Application number: IT97TO000411A
Authority: IT
Inventors: Angelo Vignotto; Luciano Pons
Original assignee: Skf Ind Spa
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 1998-11-15
Also published as: EP0878327A2; ITTO970411A0; EP0878327A3; IT1292308B1

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per Invenzione Industriale dal titolo: Sistema per il collegamento della ruota e dell'elemento frenante al mozzo della ruota di un veicolo.

DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un sistema per il collegamento della ruota e dell’elemento frenante al mozzo della ruota di un veicolo per mezzo di una pluralità di viti prigioniere.

Descrizione della tecnica nota

È noto che il cerchione e l’elemento frenante (disco o tamburo) devono essere saldamente fissati al mozzo della ruota. Nella maggior parte delle soluzioni adottate, il cerchione, una flangia dell’elemento frenante e una flangia del mozzo (o del gruppo cuscinetto/mozzo) della ruota vengono affiancati in senso assiale facendo allineare dei rispettivi fori in cui si inseriscono viti prigioniere infilandole dal lato assialmente più interno della flangia del mozzo. Tale soluzione nota è illustrata in sezione assiale in FIG. 1 ; solitamente si usano quattro o cinque viti prigioniere 10 dotate di una parte 11 con zigrinatura assiale in prossimità della testa 12. Le viti prigioniere vengono piantate forzatamente in fori circolari 13 ottenuti nella flangia radiale 14 del mozzo 15. Successivamente sulla parte terminale delle viti si infila dall’esterno l’elemento frenante e il cerchione della ruota (non illustrati), e si avvitano infine dei dadi esterni (non illustrati) con la coppia di serraggio prescritta.

Un altro sistema noto, peraltro meno utilizzato, prevede che la vite prigioniera sia filettata anziché zigrinata, e che sia quindi avvitata in modo forzato per bloccarla nella flangia del mozzo o del cuscinetto.

È importante che i prigionieri siano orientati parallelamente all'asse con una certa precisione poiché devono potersi infilare nella serie di fori allineati predisposti nella flangia dell'elemento frenante e nel cerchione. In caso contrario, si incontrano delle difficoltà nel montaggio del freno e/o del cerchione, che in alcuni casi non possono essere infilati sui prigionieri.

La tecnica di accoppiamento forzato sopra citata comporta anche un problema di posizione assiale dei prigionieri: se infatti l'interferenza tra la parte zigrinata 11 del prigioniero e il foro 13 della flangia mozzo è eccessiva, la posizione della parte sporgente della vite prigioniera può variare sensibilmente poiché l’applicazione di uno sforzo eccessivamente elevato per produrre il piantaggio forzato va a discapito della precisione con cui la vite prigioniera si troverà posizionata a piantaggio effettuato, È noto, infatti, che il forzamento produce inevitabilmente anche spostamenti e/o deviazioni angolari incontrollabili e in una certa misura proporzionali aii’entità dello sforzo applicato.

L’accoppiamento forzato per piantaggio o per avvitamento comporta anche un rìschio di rotazione relativa del prigioniero nella sede sia nei caso in cui l'interferenza radiale sia insufficiente, e sia nel caso in cui le caratteristiche meccaniche del materiale costituente il prigioniero non sono quelle prescritte; il problema emerge all’atto del serraggio dei dadi di bloccaggio esterni. Come noto, per piantare un elemento (prigioniero) in una sede (foro della flangia mozzo), quello con la parte zigrinata deve essere più duro dell'altro altrimenti la zigrinatura inevitabilmente cede durante il piantaggio stesso e l'efficacia del bloccaggio viene meno. A tal fine, per indurire la parte zigrinata si sottopone i prigionieri ad uno speciale trattamento di indurimento. Come noto agli esperti del settore, vi è un limite tecnologico in quanto proprio le zone appuntite (in questo caso le zigrinature) sono particolarmente difficili da indurire; in tali zone, infatti, si tende ad avere una decarburazione della punta, con conseguente perdita della durezza nominale voluta, per cui nel piantaggio la punta viene abrasa e l'accoppiamento perde di efficacia. C’è quindi il rìschio che un prigioniero possa ruotare quando si strìngono i dadi di bloccaggio della ruota.

Un ulteriore problema relativo al piantaggio sta nel fatto che si verìfica un rifollamento di materiale asportato dalla sede. Nei cuscinetti del mozzo ruota, invece, è indesiderata la formazione di una bava di rifollamento 16 che costituisce uno spessore sulla faccia assialmente esterna 17 della flangia del cuscinetto, dove invece deve appoggiare ed essere aderente l’elemento frenante.

Uno degii obiettivi che i costruttori perseguono è quello di ridurre al minimo gli errori di rotazione assiale (runout) della flangia che porta la mota a il freno. Si cerca di contenere gli errori di runout entro limiti di 15+30 micron perché tali errori possono creare vibrazioni anomale nel sistema. Nonostante tali flange siano perciò prodotte con tolleranze di planarità bassissime, la tecnica tradizionale di piantaggio forzato incrementa il cosiddetto errore di runout deformando ulterormente la flangia; a prigioniero già infilato non si possono compiere rettifiche ulteriori, per cui tali difetti non possono più essere corretti.

Inoltre, il piantaggio forzato richiede l'applicazione di carichi assiali piuttosto elevati per avere la garanzia di non-rotazione dei prigionieri. L'applicazione di uno sforzo è causa di deformazioni sotto forma di ondulazioni radiali nella faccia assialmente esterna della flangia cuscinetto. A queste deformazioni, che causano vibrazioni anomale durante il funzionamento, non c’è rimedio. Non si può infatti appianare la faccia esterna della flangia del mozzo attraverso lavorazioni meccaniche una volta che i prigionieri sono già infilati e fuoriescono dalia superficie da appianare.

Sintesi dell'invenzione

La presente invenzione propone un sistema perfezionato per il collegamento della mota e dell’elemento frenante al mozzo della mota di un veicolo.

Secondo un primo aspetto dell’invenzione, si propone un sistema per il collegamento della mota e dell'elemento frenante al mozzo delia mota di un veicolo per mezzo di una pluralità di viti prigioniere inserite lungo direzioni parallele all’asse di rotazione della mota in fori passanti allineati ottenuti in una flangia radiale solidale al mozzo, nell'elemento frenante e nella ruota, caratterizzato dai fatto che le teste delle viti prigioniere sono fissate a detta flangia radiale mediante saldatura.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, si propone un procedimento per collegare una ruota ed un elemento frenante al mozzo della ruota di un veicolo per mezzo di una pluralità di viti prigioniere, come rivendicato nella rivendicazione 8.

Breve descrizione dei disegni

Verranno ora descritte le caratteristiche strutturali e funzionali di alcune forme di realizzazione preferite ma non limitative del sistema di collegamento secondo l'invenzione; si fa riferimento ai disegni allegati, in cui:

la FIG. 1 è una vista in sezione assiale di un gruppo cuscinetto/mozzo ruota dotato di viti prigioniere piantate forzatamente secondo la tecnica nota;

la FIG. 2 è una vista in sezione assiale di un gruppo cuscinetto/mozzo ruota dotato di viti prigioniere saldate alla flangia radiale di detto gruppo secondo la presente invenzione;

la FIG. 3 è una vista in sezione simile alla FIG. 2 in cui è mostrata una mascherina per il posizionamento delle viti prigioniere in fase di saldatura;

la FIG. 4 è una vista in sezione assiale di una forma di realizzazione alternativa della presente invenzione; e

Le FIGG. 5 e 6 illustrano rispettivamente due tipi di viti prigioniere utilizzabiii secondo l'invenzione.

Descrizione di forme di realizzazione preferite

Facendo inizialmente riferimento alla figura 2, secondo la presente invenzione le teste 12 di una pluralità di viti prigioniere 10 sono saldate in 20 direttamente alla faccia assialmente interna 23 della flangia radiale 14 del mozzo 15, che nell’esempio illustrato forma anche una delle piste di rotolamento del cuscinetto del mozzo. Si intende però ette i principi della presente invenzione sono applicabili anche a mozzi ruota di tipo diverso da quello illustrato, ad esempio dei tipo in cui la flangia radiale che porta la ruota sia un elemento distinto dalla pista di rotolamento.

Nella forma di realizzazione di FIG. 2, i fori 13 presentano dal iato assialmente più interno della flangia 14 una parte allargata 18 di forma sostanzialmente conica, convergente in una direzione parallela all’asse del mozzo e nel verso in cui si infilano le viti prigioniere 10. La parte allargata 18 serve da imbocco e da superficie per il posizionamento corretto delle teste 12 dei prigionieri; le teste 12 presentano una porzione conica 19, sostanzialmente corrispondente alle parti allargate coniche 18 sulla flangia. La porzione conica 19 raccorda la testa 12 alla porzione cilindrica 22 della vite prigioniera, sulla cui parte terminale è ricavata la filettatura 21. Le viti prigioniere vengono infilate nei fori 13 della flangia 14 e saldate ad essa in 20 senza effettuare alcun forzamento. Come illustrato in FIG. 2, le viti prigioniere 10 sono infatti prive della tradizionale zigrinatura longitudinale.

Ciascun foro smussato potrà essere prodotto usando due punte di foratura in tempi successivi o una punta unica a doppio cono che produrrà ie parti coniche e cilindriche del foro in un'unica operazione di foratura.

Come illustrato in FIG. 3, è preferìbile effettuare la saldatura applicando dal lato esterno una mascherina indicata schematicamente con 30 in cui sono formati incavi assiali 31 che determinano le posizioni campione per accogliere e posizionare correttamente le viti prigioniere durante l'operazione di saldatura. Gli incavi 31 sono calibrati in modo che i prigionieri che vengono infilati attraverso i fori 13 nella flangia siano mantenuti paralleli all'asse di rotazione del mozzo. Per ottenere un posizionamento preciso, la mascherina 30 è preferibilmente dotata di una o più superfici calibrate 33 di appoggio per centrarla sui mozzo in corrispondenza del diametro di calettamento 32 per il disco freno e/o per il cerchione.

Con riferimento alla FIG. 4, in una forma di realizzazione aiternativa della presente invenzione i fori prodotti nella flangia 14 del mozzo potranno essere semplici fori cilindrici, privi della parte allargata conica 18. In questo caso la saldatura verrà effettuata in 20' tra la base delle teste 12 e la superficie piana costituita dalla faccia assialmente più interna 23 della flangia attorno ai fori. Si noti che in questa forma di realizzazione è però quasi indispensabile l'uso di una mascherina di posizionamento come quella illustrata in FIG. 3, poiché in questo caso le viti non possono sfruttare l'effetto di allineamento dato dagli smussi conici 18 della variante di FIGG. 2 e 3.

Una ulteriore innovazione della presente invenzione riguarda le viti prigioniere utilizzate. I prigionieri fino ad ora utilizzati sono ottenuti di stampaggio da uno sbozzato a doppio diametro a partire dal quale si ottengono le parti filettate e zigrinate mediante due rullature. Con riferimento alla FIG. 5, poiché il prigioniero da usare nella presente invenzione non deve più avere la parte filettata o zigrinata per il piantaggio forzato, il nuovo prigioniero è vantaggiosamente ottenuto da uno sbozzato a diametro singolo, più semplice, in cui si forma la parte filettata terminale attraverso una sola rollatura. Il diametro del foro nella flangia sarà svincolato dal diametro di nocciolo del prigioniero; l’unica condizione da rispettare sarà che il diametro del foro sia tale da parmettere l'inserimento del prigioniero. In FIG. 6 è illustrata una variante del prigioniero in cui la testa forma un bordo o tacche o bugne 24 per facilitare la saldatura.

Come si potrà apprezzare, la presente invenzione oltre ad eliminare gli inconvenienti delia tecnica nota citati nell’introduzione, permette di conseguire anche altri vantaggi.

Secondo la tecnica tradizionale di piantaggio forzato, per avere un buon posizionamento la vite deve appoggiare su una faccia piana e priva di irregolarità, per cui la faccia assialmente più interna della flangia mozzo 14 deve subire una lavorazione preliminare che comporta ovviamente dei costi e richiede tempo. Inoltre, per effettuare gli accoppiamenti forzati in generale, ed in particolare quando il forzamento avviene tra un elemento zigrinato ed un foro liscio, è indispensabile che gli accoppiamenti dimensionali siano molto precisi. La presente invenzione permette di scavalcare questi problemi, per il fatto che non occorre più lavorare la faccia interna della flangia, in quanto l'allineamento dei prigionieri è garantito dai fori smussati e/o dalla mascherina di centraggio. La faccia interna deila flangia porta-ruota può quindi essere lasciata grezza. Inoltre, eliminando la zigrinatura dai prigionieri, l’accoppiamento dimensionale tra questi e i fori non dovrà essere necessariamente ad alta precisione, ed in particolare i fori nella flangia non dovranno più essere alesati per realizzare un accoppiamento di precisione; si elimina quindi anche questa ulteriore lavorazione.

La profondità in senso assiale dell'imbocco conico 18 dei fori 13 riduce la parte di testa dei prigioniero che sporge oltre il lato interno 23 della flangia, per cui si può ridurre la lunghezza del prigioniero con conseguente risparmio di materiale.

La presente invenzione può anche essere vantaggiosamente applicata anche in flange nelle quali i fori sono ottenuti in prossimità di zone curve della flangia, dove questa si raccorda centralmente al mozzo. La tecnica nota ha finora evitato di realizzare fori nelle zone curve di raccordo per il fatto che la testa del prigioniero non può andare a battuta contro la faccia della flangia. Si è cercato di ovviare a questo problema proponendo viti prigioniere con testa a forma di D; questa soluzione, peraltro costosa, comporta comunque problemi di problemi di orientamento della testa, che a piantaggio effettuato deve rivolgere la parte tronca della propria testa verso l’asse centrale. La variante a foro smussato della presente invenzione (FIG. 2) può invece essere vantaggiosamente applicata anche in fori situati nelle zone di raccordo sopra discusse, in quanto la testa non sporge di poco dalia superficie della flangia.

La presente soluzione è inoltre vantaggiosa in quanto applicabile anche in tutti i casi in cui si dispone di poco spazio per la testa di un prigioniero; variando opportunamente la profondità della parte smussata dal foro è possibile portare l’estremità della testa a raso con la superfide della flangia.

Si apprezzerà inoltre che la tecnica di saldatura permette di ovviare alia necessità di avere prigioniero e flangia con durezze diverse al fine di effettuare il piantaggio. Questi due componenti potranno ora avere anche durezze uguali, essendo questo un aspetto ininfluente ai fini della saldatura.

In aggiunta, la testa dei prigionieri potrà essere vantaggiosamente più sottile di quelle fino ad ora usate nella tecnica di piantaggio, le quali dovevano essere resistenti e quindi spesse per sopportare i carichi di piantaggio senza subire cricche. La testa dei prigionieri da usare nella presente invenzione dovrà avere lo spessore minimo in grado di garantire la resistenza a trazione all’atto del serraggio dei dadi di bloccaggio della ruota.

Si intende che l'invenzione non è limitata alle forme di realizzazione qui descritte ed illustrate, che sono da considerarsi come esempi di attuazione del sistema di collegamento, che è invece suscettibile di modifiche relative a forma e disposizioni di parti, dettagli costruttivi e di funzionamento. In particolare, la saldatura delie viti prigioniere alla flangia radiale 14 solidale al mozzo della ruota potrà essere effettuata in punti diversi da quelli sopra descritti, ad esempio in corrispondenza del lato assialmente più esterno 17 della flangia radiale 14.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema per il collegamento della ruota e dell'elemento frenante al mozzo della ruota di un veicolo per mezzo di una pluralità di viti prigioniere (10) inserite lungo direzioni parallele all’asse di rotazione della ruota in fori passanti allineati ottenuti in una flangia radiale (14) solidale al mozzo (15), nell’elemento frenante e nella ruota, caratterizzato dal fatto che le teste (12) delle viti prigioniere (10) sono fissate a detta flangia radiale (14) mediante saldatura (20, 20’).
2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto die dette saldature (20) sono disposte in corrispondenza dei lato assialmente interno (23) di detta flangia radiale (14).
3. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la flangia (14) e le viti prigioniere (10) sono dotate di rispettive superfici coniugate (18, 19) per il centraggio e l’allineamento delle viti (10) all’interno dei fori passanti (13) formati nella flangia (14).
4. Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che dette superfici coniugate (18, 19) sono costituite da una porzione allargata (18) di forma sostanzialmente conica, convergente nella direzione di inserimento delle viti prigioniere (10), con cui i fori passanti (13) si affacciano su detto lato assialmente interno (23), e da una corrispondente porzione (19) a superficie conica della testa (12) delle viti prigioniere (10).
5. Sistema secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che dette porzioni allargate (18) hanno una profondità assiale tale da ridurre la parte di testa (12) del prigioniero (10) che sporge oltre detto lato interno (23).
6. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette saldature (20’) sono effettuate tra la base delle teste (12) e fa superficie piana costituita dalla detto lato assialmente interno (23) della flangia attorno a detti fori (13).
7. Sistema secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che dette viti prigioniere (10) sono ottenute da uno sbozzato a diametro singolo in cui si forma una filettatura terminale (21) attraverso una sola operazione di rollatura.
8. Procedimento per collegare una ruota ed un elemento frenante al mozzo della ruota di un veicolo per mezzo di una pluralità di viti prigioniere (10), caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: a) infilare una pluralità di viti prigioniere (10) in fori passanti (13) ottenuti in una flangia radiale (14) solidale al mozzo (15); b) allineare dette viti prigioniere lungo direzioni parallele all'asse di rotazione della ruota spingendo le teste (12) delle viti (10) a battuta contro una superficie (18, 23) sul lato assialmente interno (23) di detta flangia (14); c) saldare dette viti prigioniere (10) a detta flangia radiale (14) d) infilare l'elemento frenante e la ruota sulle viti (10) dal lato assialmente esterno della flangia radiale (14); e) avvitare e serrare elementi di fissaggio filettati sugli estremi assialmente esterni delle viti (10).
9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detta fase b) comprende la fase di: b1) applicare dal lato assialmente esterno (17) della flangia radiale (14) una mascherina (30) dotata di incavi assiali (31) atti ad accogliere provvisoriamente le viti prigioniere (10) per mantenerle centrate rispetto a detti fori (13) della flangia (14) e parallele all’asse di rotazione del mozzo.
10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta mascherina (30) è dotata di una o più superfici calibrate (33) di appoggio per centrarla sul mozzo (15) in corrispondenza del diametro di calettamento (32) per la ruota.