ITTO970494A1

ITTO970494A1 - Sistema di livellamento dell'olio lubrificante in un componente meccan ico a bagno d'olio e complesso di tenuta utilizzabile in detto sistema

Info

Publication number: ITTO970494A1
Application number: IT97TO000494A
Authority: IT
Inventors: Pietro Chiovato
Original assignee: Rft Spa
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-06
Also published as: ITTO970494A0; IT1293926B1; EP0882913A1

Description

D E S C R I Z I O N E

di Brevetto per Invenzione Industriale,

La presente invenzione si riferisce a un sistema di livellamento dell'olio lubrificante in un qualsiasi componente meccanico a bagno d'olio, per esempio un complesso cambio/differenziale di un veicolo, ove esistono due cavità contigue separate da un element meccanico, quale un cuscinetto di rotolamento a rull conici, capace di generare in uso un effetto pompant atto a determinare un flusso di olio diretto da un cavità verso l'altra. L'invenzione è inoltre relativ ad un complesso di tenuta utilizzabile nel sistema d livellamento suddetto.

E' noto-'che nei componenti meccanici del tipo suddetto, occorre garantire la possibilità per l'olio lubrificante di fluire liberamente tra le due camere contigue: infatti, in caso contrario, occorrerebbe prevedere, per ciascuna camera, una apertura apposita per effettuare i cambi o i rabbocchi d'olio necessari, cosa costosa e, in ogni caso, sostanzialmente impossibile per motivi di ingombro.

Tuttavia, a causa dell'effetto pompante dovuto in uso ai cuscinetti, tale possibilità determina il verificarsi in uso di un accumulo di olio in una delle due camere, con conseguente riduzione o mancanza di lubrificazione del componente nell'altra camera, il che espone il componente stesso ad usura precoce e, eventualmente, a malfunzionamenti. D'altra parte, l'eliminazione dell'effetto pompante non è fattibile in termini di costo economico e di ingombri.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema che permetta di riequilibrare il livello (e/o la pressione) di olio lubrificante presente in due camere contigue di un componente meccanico qualsiasi tra le quali sia presente in uso un effetto pompante, il tutto con bassi costi, ingombro ridotto, elevata affidabilità e senza far venire meno la possibilità di eseguire il cambio dell'olio o i rabbocchi in·" tutto il componente tramite una unica apertura.

In base all'invenzione viene dunque fornito un sistema di livellamento dell'olio lubrificante in un componente meccanico a bagno d'olio, in particolare un complesso cambio/differenziale di un veicolo, detto componente meccanico comprendendo una prima ed una seconda cavità contigue separate da un elemento meccanico, in particolare un cuscinetto di rotolamento, capace di generare in uso un effetto pompante atto a determinare un flusso di olio diretto dalla seconda verso la prima cavità; caratterizzato dal fatto che il sistema di livellamento comprende: un complesso di tenuta a labbro strisciante atto a separare a tenuta di fluido le dette prima e seconda cavità e disposto tra detto elemento meccanico generante l'effetto pompante e detta seconda cavità; ed una apertura passante praticata attraverso una porzione di supporto del complesso di tenuta.

In particolare, detta apertura passante è disposta al di sopra di un livello prefissato di olio nella seconda cavità e dalla detta porzione di supporto portante l'apertura si origina, da banda opposta ad una armatura sostanzialmente rigida di calettamento per il complesso di tenuta, un labbro anulare strisciante. Tale porzione di supporto può essere costituita interamente da materiale elastomerico o includere una parte di detta armatura e, in ogni caso, il labbro di tenuta è conformato in modo da consentire un flusso d'olio dalla prima cavità verso la seconda, ma non viceversa .

in questo modo, quando si deve effettuare un cambio d'olio o un rabbocco nel componente meccanico, è possibile utilizzare una unica apertura di immissione, dislocata in corrispondenza della prima cavità o a monte della stessa: l'olio, una volta riempita la prima cavità e, conseguentemente, creato in essa una certa pressione, alza il labbro di tenuta e può fluire anche nella seconda cavità; una piccola parte di olio può inoltre fluire attraverso l'apertura. In uso, quando l'effetto pompante del cuscinetto tenderebbe a risucchiare indietro l'olio, trasferendolo dalla seconda cavità nella prima, il labbro del complesso di tenuta impedisce tale transito all'indietro di olio. Al contempo, però, raggiunta tra monte e valle del complesso di tenuta una differenza di pressione di olio prefissata, una parte di olio può fluire indietro, verso il cuscinetto, attraverso l'apertura passante del complesso di tenuta, che funziona come una valvola "troppo pieno", impedendo sia il raggiungimento di pressioni o livelli di olio troppo elevati ne seconda cavità, sia un eccessivo prosciugamento di olio dalla stessa.

E' pertanto parte dell'invenzione anche un complesso di tenuta per 1'inserimento tra due cavità tra le quali è possibile in uso il verificarsi di un flusso di olio in un verso indesiderato, il complesso di tenuta comprendendo una porzione di supporto dalla quale si dipartono, da banda opposta, un labbro di tenuta ed una porzione sostanzialmente rigida di armatura per il calettamento del complesso di tenuta in una sede di detto componente meccanico; caratterizzato dal fatto che;

-detto labbro è conformato in modo da consentire un flusso di olio diretto da una prima detta camera verso una seconda detta camera del detto componente meccanico, ma non viceversa;

- detta porzione di supporto del complesso di tenuta è provvista di una apertura passante conformata ad asola ed atta a mettere in comunicazione idraulica dette camere .

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di due suoi esempi non limitativi di attuazione, effettuata con riferimento alle figure del disegno annesso, nel quale:

- la figura 1 illustra una vista in alzata, in sezione radiale longitudinale, di un componente meccanico, nella fattispecie un complesso cambio/differenziale, provvisto del sistema di livellamento olio lubrificante secondo l'invenzione;

- la figura 2 illustra una vista frontale di un complesso di tenuta costituente l'elemento principale del sistema di livellamento di figura 1; e - la figura 3 illustra in scala ingrandita una vista in elevazione ed in sezione radiale longitudinale di una variante preferita del complesso di tenuta di figura 2.

Con riferimento alle figure 1 e 2, è indicato nel suo complesso con 1 un componente meccanico noto/ nella fattispecie non limitativa illustrata un complesso cambio/dif ferenziale per un veicolo, di qualsiasi tipo nel quale siano presenti due cavità o camere contigue, indicate rispettivamente con 2 e 3, separate da un elemento meccanico 4, nella fattispecie non limitativa illustrata costituito da un cuscinetto di rotolamento a rulli conici 5, capace di generare in uso un effetto pompante atto a determinare la creazione indesiderata di un flusso di olio 8, illustrato tramite una freccia bianca in figura 1, diretto dalla cavità 3 verso la cavità 2; il componente 1 presenta inoltre la caratteristica di avere una unica apertura 7 di immissione olio (per il suo riempimento/rabbocco) disposta in corrispondenza della prima cavità 2 o, comunque, a monte di questa rispetto alla seconda cavità 3, cosicché un flusso d'olio di riempimento/rabbocco 9, indicato dalla freccia nera in figura 1, per raggiungere e riempire anche la cavità 3 deve fluire attraverso l'elemento 4.

Secondo l'invenzione, il componente 1 è provvisto di un sistema di livellamento olio tra le cavità 2 e 3, indicato nel suo complesso con 10, atto a consentire il libero passaggio al flusso 9 ma, al contempo, bloccare come si vedrà il flusso 8. Nella fattispecie, il sistema 10 comprende una sede 11 di calettamento per un complesso di tenuta 12; la sede 11 è disposta tra la camera 3 e il componente 4 ed alloggia il complesso di tenuta 12 in modo noto e tale che il complesso di tenuta 12 risulta inserito a dividere a tenuta di fluido le due cavità 2 e 3, immediatamente a valle del componente 4.

Secondo la preferita forma di realizzazione illustrata in figura 1, il complesso di tenuta 12 è di forma anulare e comprende una porzione di supporto 16, realizzata interamente in un materiale elastomerico, dalla quale si dipartono, da banda opposta, un labbro anulare di tenuta strisciante 18, pure in materiale elastomerico, ed una porzione cilindrica 19 sostanzialmente rigida di una armatura 20 pure sostanzialmente rigida, per esempio realizzata in lamiera; la porzione 19 è conformata per permettere il calettamento del complesso di tenuta 12 nella sede 11, solidale con una carcassa 21 del componente 1, e con il labbro 18 a contatto con un elemento mobile interno del componente 1, nella fattispecie un albero girevole 22 supportato dal cuscinetto 4 alloggiato passante in entrambe le cavità 2,3.

Secondo l'invenzione, il labbro 18 è conformato in modo da consentire il passaggio di un flusso di olio diretto dalla camera 2 alla camera 3, per esempio del flusso 9, ma non viceversa, ovvero effettuare una azione di tenuta strisciante sull'albero 22 che impedisca il passaggio al flusso 8; a tale scopo, il labbro 18 coopera ad interferenza con l'albero 22 ed è conformato come una ciglia anulare ricurva, inclinata verso la cavità 3 ed avente la concavità rivolta verso la cavità 3, in modo da essere atto a venire sollevato dal flusso d'olio 9, così da annullare l'interferenza e permetterne il transito sostanzialmente senza ostacoli, ma, al contempo, essere atto a venire premuto con maggior pressione contro l'albero 22 (aumentando l'interferenza) da un flusso d'olio opposto, come per esempio il flusso 8.

Inoltre, la porzione di supporto 16 del complesso di tenuta 12 è provvista di una apertura passante 25 conformata ad asola ed atta a mettere in comunicazione idraulica le camere 2 e 3. In particolare, l'apertura passante 25 è praticata attraverso la porzione di supporto 16 in una posizione tale da risultare in uso (figura 1) disposta al di sopra di un livello prefissato di olio nella cavità 3; nella fattispecie, l'apertura o asola 25 è sostanzialmente ovale ed è ricavata attraverso la porzione di supporto 16 disposta orientata circonferenzialmente nel senso della propria lunghezza .

Il complesso di tenuta 12 è inoltre provvisto, perifericamente sull'esterno, di una coppia di alette di orientamento 27 e 28 diametralmente opposte, atte ad impegnare rispettive sedi del componente meccanico 1, delle quali solo quella superiore, indicata con 29, è illustrata in figura 1: tali sedi sono disposte in modo da determinare un allineamento in verticale delle alette 27, 28 del complesso di tenuta 12 una volta che questo è alloggiato all'interno del componente meccanico 1. L'apertura ad asola 25 è disposta in prossimità dell'aletta 28, angolarmente sfalsata di un angolo acuto'di ampiezza prefissata rispetto ad essa; le alette 27, 28 sono asimmetriche e l'aletta 28, recante in prossimità l'asola 25, è quella disposta nella sede superiore 29 del componente meccanico 1.

In sostanza, l'apertura passante 25, praticata nella porzione di supporto 16 del complesso di tenuta 12, realizza un passaggio fluidodinamico tra le camere 2 e 3.

In uso, quando si deve effettuare un cambio d'olio o un rabbocco nel componente meccanico 1, l'olio viene immesso nella camera 2 attraverso l'unica apertura di immissione 7, disposta a monte della camera 2: l'olio, una volta riempita la cavità 2 e creato quindi in essa una certa pressione, solleva il labbro di tenuta 18, grazie alla conformazione dello stesso, e fluisce nella cavità 3; chiaramente, una piccola quantità di olio può inoltre fluire attraverso l'apertura passante 25.

Durante il funzionamento del componente meccanico 1, la rotazione del cuscinetto 4 induce un effetto pompante che tende a risucchiare olio dalla cavità 3 alla cavità 2, cioè a determinare il flusso d'olio 8. Il labbro strisciante 18 del complesso di tenuta 12 impedisce però, data la sua particolare conformazione, il flusso d'olio 8, in quanto tale flusso tende ad aumentare la pressione del labbro stesso contro l'albero 22 e ad aumentarne dunque l'interferenza con 10 stesso. Essendo impedito il transito all'indietro di olio dalla camera 3 alla 2, l'olio tende ad accumularsi, a causa del citato effetto pompante generato dal cuscinetto 4, nella camera 3: il sistema di livellamento 10 consente tuttavia di riequilibrare 11 livello (e/o la pressione) di olio lubrificante nelle camere contigue 2, 3, nonostante tale effetto.

Raggiunta infatti tra monte e valle del complesso di tenuta 12 una differenza di pressione di olio prefissata/ l'apertura passante 25 del complesso di tenuta 12 consente il passaggio di un flusso d'olio 30 dalla camera 3 verso la camera 2; l'apertura 25 funziona dunque in sostanza come una valvola di "troppo pieno", impedendo sia il raggiungimento di pressioni o livelli di olio troppo elevati nella cavità 3, sia un eccessivo prosciugamento di olio dalla stessa.

In figura 3, nella quale i dettagli simili o ugnali a quelli già descritti sono indicati con i medesimi numeri, è illustrata una possibile variante 12a al complesso di tenuta costituente l'elemento principale del sistema di livellamento secondo 1'invenzione.

A differenza del complesso di tenuta 12 descritto con riferimento alle figure 2 e 3, in cui la porzione di supporto 16, provvista dell'asola 25, è interamente realizzata in materiale elastomerico, nel complesso di tenuta 12a la porzione di supporto 16 è realizzata come una porzione sostanzialmente rigida dello stesso complesso di tenuta 12a, conformata sostanzialmente come una campana tronco-conica e definita dall'armatura rigida 20, per esempio metallica; anche in questo caso, l'armatura 20 è atta a venire calettata, per esempio tramite una sua porzione cilindrica 19, in una rispettiva sede di alloggiamento (non illustrata in figura 3) del componente meccanico 1, ed è disposta tra le cavità 2 e 3. La porzione di supporto 16 è inoltre provvista di un rivestimento elastomerico 32 estendentesi parzialmente sull'armatura 20, dal quale nasce, da banda opposta alla porzione cilindrica di calettamento 19, un labbro anulare di tenuta strisciante 18. L'apertura ad asola 25 è in questo caso ricavata passante nella porzione rigida 16 e si estende anche attraverso il rivestimento elastomerico 32.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Sistema di livellamento dell'olio lubrificante in un componente meccanico a bagno d'olio, in particolare un complesso cambio/differenziale di un veicolo, detto componente meccanico comprendendo una prima ed una seconda cavità contigue separate da un elemento meccanico, in particolare un cuscinetto di rotolamento, capace di generare in uso un effetto pompante atto a determinare un flusso di olio diretto dalla seconda verso la prima cavità; caratterizzato dal fatto che il sistema di livellamento comprende: un complesso di tenuta a labbro strisciante atto a separare a tenuta di fluido le dette prima e seconda cavità e disposto tra detto elemento meccanico generante l'effetto pompante e detta seconda cavità; ed una apertura passante praticata attraverso una porzione di supporto del complesso di tenuta.
2. Sistema ' di livellamento dell'olio lubrificante secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta apertura passante praticata attraverso detta porzione di supporto del complesso di tenuta è disposta al di sopra di un livello prefissato di olio nella seconda cavità.
3. Sistema di livellamento dell'olio lubrificante secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto complesso di tenuta è di forma anulare e dal fatto che detta apertura passante è conformata come un'asola sostanzialmente ovale ricavata attraverso detta porzione di supporto del detto complesso di tenuta disposta orientata circonferenzialmente nel senso della propria lunghezza.
4. Sistema di livellamento dell'olio lubrificante secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il detto complesso anulare di tenuta è provvisto perifericamente sull'esterno di una coppia di opposte alette di orientamento atte ad impegnare rispettive sedi del detto componente meccanico disposte in modo da determinare un allineamento in verticale di dette alette del complesso di tenuta quando questo è alloggiato all'interno di detto componente meccanico; detta asola essendo disposta angolarmente sfalsata di un angolo acuto di ampiezza prefissato rispetto ad una prima di dette alette.
5. Sistema di livellamento dell'olio lubrificante secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che le dette alette sono asimmetriche e dal fatto che la detta prima aletta, recante in prossimità detta asola, è quella disposta in una sede superiore di detto componente meccanico.
6. Sistema di livellamento dell'olio lubrificante secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta porzione di supporto provvista di detta apertura passante è realizzata interamente in un materiale elastomerico, da detta porzione di supporto dipartendosi, da banda opposta, un labbro anulare di tenuta strisciante ed una armatura sostanzialmente rigida atta a venire calettata in una rispettiva sede di alloggiamento del detto componente meccanico, disposta tra dette prima e seconda cavità.
7. Sistema di livellamento dell'olio lubrificante secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che detta porzione di supporto provvista di detta apertura passante è realizzata come una porzione sostanzialmente rigida di detto complesso di tenuta, conformata sostanzialmente come una campana tronco-conica e definita da una armatura, atta a venire calettata in una rispettiva sede di alloggiamento del detto componente meccanico e disposta tra dette prima e seconda cavità, e da un rivestimento elastomerico di detta armatura, dal quale nasce, da banda opposta ad una porzione cilindrica di calettamento dell'armatura, un labbro anulare di tenuta strisciante.
8. Sistema di livellamento dell'olio lubrificante secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato dal fatto che il detto labbro anulare di tenuta strisciante è conformato in modo da consentire un flusso di olio diretto dalla prima verso la seconda cavità, ma non viceversa.
9. Complesso dì tenuta per l'inserimento tra due cavità tra le quali è possibile in uso il verificarsi di un flusso di olio in un verso indesiderato, il complesso di tenuta comprendendo una porzione di supporto dalla quale si dipartono, da banda opposta, un labbro di tenuta ed una porzione sostanzialmente rigida di armatura per il calettamento del complesso di tenuta in una sede di detto componente meccanico; caratterizzato dal fatto che: -detto labbro è conformato in modo da consentire un flusso di olio diretto da una prima detta camera verso una seconda detta camera del detto componente meccanico, ma non viceversa; - detta porzione di supporto del complesso di tenuta è provvista di una apertura passante conformata ad asola ed atta a mettere in comunicazione idraulica dette camere.