IT8467162A1 - Dispositivo di tenuta per smorzatori e simili - Google Patents

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"Dispositivo di tenuta per smorzatori e simili"

di: CHICAGO RAWHIDE MANUFACTURING COMPANY, nazionalit?

statunitense, 900 North State Street Elgin, Illinois 60120

Stati Uniti d'America.

Inventore designato: Peter Szcupak.

Depositata il 20 febbraio 1984 67162 A/84

* * * * *

RIASSUNTO

St Dispositivo di tenuta composito includente una porzio s ? ne di contenimento ed un corpo elastomero di tenuta forman 8

T).CA te un labbro di esclusione, un labbro primario a tenuta

di liquido ed un labbro a tenuta di gas o vapore formanti

g ciascuno una parte del corpo di tenuta e atti a evitare

perdite in condizioni sia statiche sia dinamiche della

guarnizione. Il labbro a tenuta di gas o vapore ? integrale

con il corpo da cui si estende il labbro primario a tenuta

di liquido, e pu? essere premuto in una posizione di impegno con un'altra parte di un elemento corrispondente mediante la sua elasticit? intrinseca per realizzare un'azione

di valvola.

( Figura 1 ) .

fP.GK

* * ? ? *

La presente invenzione si riferisce in generale ai

CiV dispositivi a tenuta di fluido, e pi? in particolare alle

CE. FB/GQ/m^

guarnizioni multi-funzione utilizzate in smorzatori e simili

Negli ultimi anni vi ? stato un incremento nello svi?

luppo degli smorzatori per il controllo di movimenti, comu?

nemente denominati "ammortizzatori di colpi" o a volte

semplicemente "ammortizzatori", usati come parti di compo?

nenti di sospensioni per veicoli o altro.

Vi ? stato un considerevole miglioramento nelle dimen?

sioni e nella capacit? di simili unit?, con molti di tali

ammortizzatori provvisti di un numero di dispositivi di

controllo interni atti a realizzare un eccellente controllo

?r o di smorzamento e scuotimento, spesso con velocit? variabile Cg3

C? e altre caratteristiche sofisticate che permettono presta !-g zioni estremamente migliorate. Tuttavia, con tutti gli

m smorzatori di movimento, inclusi quelli costituiti da un e elemento unitario a cui ? associato una molla, come i cosiddetti montanti McPherson, vi ? il continuo problema di

far fronte alle varie difficili esigenze di tenuta.

Pertanto, ? richiesta una cosiddetta guarnizione per

ammortizzatori per escludere agenti contaminanti provenien?

ti dall'esterno dell'involucro. Questa necessit? ? spesso

parecchio gravosa, come nel caso in cui 1 ' ammortizzatore

o smorzatore debba essere esposto alle condizioni stradali

per un periodo di molti anni. Lo smorzatore ? esposto a

sabbia, sporcizia, acqua e sbalzi di temperatura. Inoltre,

la guarnizione deve permettere il movimento assiale di

uno stelo o simile e realizzare un sottile film di lubrifi?

cante sulle superfici di tenuta, ed anche costituire uno

sbarramento di liquido alle regioni all'interno del corpo

dell1ammortizzatore . Ci? richiede a sua volta un affidabile

azione di tenuta, particolarmente in vista delle elevate

pressioni che si sviluppano e del notevole numero di cicli

operativi attraverso cui un tale ammortizzatore o smorzato?

re deve operare durante la sua vita.

Inoltre, con gli smorzatori moderni, ? usuale realizza?

re una porzione di ritegno del gas cos? come una porzione

s di ritegno del fluido. A questo proposito, si comprender? s s che allorch? il fluido smorzatore si muove attraverso gli m n "P C/3 orifizi di controllo da un lato dello stantuffo all'altro

?? ?

all'interno del cilindro per realizzare l'azione di smorzamento, il fluido spostato da un lato dello stantuffo deve

essere ricevuto sull'altro lato di questo. Dal momento

che lo stantuffo ? azionato da uno stelo, che si estende

all'esterno di un'estremit? dell'unit?, l'estremit? di

stelo dello stantuffo causa uno spostamento maggiore dell'e?

stremit? chiusa o opposta allo stelo. In altre parole,

quando lo smorzatore ? completamente compresso, il suo

volume interno totale ? minore di quello corrispondente

alla completa estensione, inquantoch? lo stelo a cui lo

stantuffo ? collegato si ? spostato completamente all'inter?

no del gruppo intero, ed occupa un certo volume.

un buon ritegno del fluido ed un ritegno del gas in condi?

zioni. sia statiche sia dinamiche. Si vuole inoltre realizza?

re una guarnizione di tenuta in cui l?esistenza di pressio?

ne di gas in condizioni operative non influenzi negativamen?

te il carico radiale della guarnizione cosi da consentire

perdite o da causare un'eccessiva usura.

In vista delle necessit? fino ad oggi insoddisfatte

per un dispositivo di tenuta del tipo sopra descritto,

? uno scopo della presente invenzione realizzare una guarni?

zione di tenuta di fluido perfezionata per gas o vapore

e liquido in uno stesso dispositivo di tenuta. s Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare r, ? p 3y*-un dispositivo di tenuta di fluido che realizza la tenuta

di fluidi a bassa viscosit? come gas e vapori, nonch? di

liquidi come oli sintetici, oli minerali e s?mili.

Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare

un dispositivo di tenuta che realizza una lubrificazione

di un albero mosso assialmente attraverso di essa senza

consentire perdite.

Un ulteriore scopo dell'invenzione ? quello di realiz?

zare un dispositivo di tenuta di fluido perfezionato che

/

presenta uno o pi? labbri per escludere la sporcizia dal?

l'interno della regione a tenuta, e che servano anche come

/ labbri raschiatori per lo stelo formante parte del gruppo - ? ?V ??

'i-\^ di controllo di movimento. .' QlV '

In vista della natura incomprimibile del fluido di

smorzamento, questo cambiamento di volume, che si verifica

in maggiore o minore misura ad ogni ciclo, viene assorbito

mediante un gas o vapore che ? altamente comprimibile ri?

spetto al fluido. In alcune realizzazioni, il gas ? mantenu?

to separato da uno stantuffo, membrana o camera d'aria

ed ? mantenuto all'interno della sua propria area interna;

in un'altra realizzazione, lo smorzatore opera con il flu?-

do in forma di emulsione.

In entrambi i casi, alla massima compressione, il s s volume del fluido diminuisce sostanzialmente mentre il

? ?^ 3CO* gas ? sottoposto a compressione. Nel caso di emulsione,

dopo che l'unit? viene riportata in posizione statica,

5 i gas precedentemente disciolti o emulsionati vengono rila?

sciati o disemulsionati dall'olio. Di conseguenza, in un'ap?

plicazione di tenuta per uno smorzatore di controllo di

movimento, ? necessario realizzare una tenuta statica per

gas, usualmente disponendo tale tenuta dalla cavit? che

contiene il gas verso l'esterno, lungo un percorso separato

da quello lungo il quale ? disposta la guarnizione di tenu?

ta contro le perdite di fluido.

Secondo la presente invenzione, si realizza una guarni?

zione di tenuta nuova e perfezionata per gruppi di control?

lo di movimento, ed in particolare una guarnizione di tenu?

ta che realizza un'efficace esclusione della sporcizia,

Un ulteriore scopo dell'invenzione ? quello di realiz?

zare una tenuta in cui lo stesso corpo di tenuta serva

sia come corpo di tenuta di gas sia come corpo di tenuta

di vapore, utilizzando diverse superfici dello stesso corpo

per raggiungere il desiderato effetto di tenuta.

Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare

una tenuta in cui le tenute di gas o vapore e liquido sono

realizzate da un unico elemento.

Un altro scopo dell'invenzione ,? quello di realizzare

una tenuta a fluido avente un unico corpo di materiale

sc elastomero presentante almeno tre superfici di impegno C?d ?!?? o fasce di tenuta. p c n P3 Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare

-o m una tenuta a fluido che possa essere fabbricata mediante

tecniche esistenti senza attrezzature particolari e che

possa essere rapidamente rimossa dallo stampo dopo la fab?

bricazione .

Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare,

in una forma di attuazione, una guarnizione di tenuta di

fluido presentante due parti di tenuta separate di gas

o vapore in modo che perdite di gas nella seconda regione

t

a tenuta non influenzino negati vamente il comportamento

globale della guarnizione.

Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare

una guarnizione di tenuta d'olio composita avente una por

zione di irrigidimento o montaggio avente una sezione tra?

sversale semplice e di facile installazione.

Un ulteriore scopo dell'invenzione ? quello di realiz?

zare una tenuta di fluido che includa un

labbro di tenuta atto a resistere a perdite di vapore o

gas ed un altro labbro atto ad impegnare la superficie

di tenuta primaria, ed in particolare un'asta mobile di

moto alternativo estendentesi attraverso l'unit?.

Un ulteriore scopo dell'invenzione ? quello di realiz?

zare un'unit? in cui la parte di contenimento assicuri

un montaggio semplificato ed un'installazione affidabile

r> nell'uso. ?

.P Un ulteriore scopo dell'invenzione ? quello di realiz?

zare una tenuta di fluido che consenta il

flusso di gas o vapore in una direzione soltanto da una

prima regione a tenuta verso una seconda regione a tenuta,

ma che impedisca il flusso di fluido in direzione opposta

fra tali regioni.

Questi ed altri oggetti e vantaggi dell'invenzione

vengono raggiunti in pratica mediante un elemento di tenu -

ta composito che include una porzione di contenimento ed

/un corpo di tenuta di materiale elastomero ad essa collega?

to con il corpo di tenuta formante un labbro esclusore,

un labbro di tenuta di liquido primario ed un labbro di

tenuta di gas o vapore, formanti ciascuno una parte del

corpo di tenuta primario ed adatti ad impedire perdite

in condizioni sia statiche sia dinamiche della guarnizione,

con il labbro di tenuta di gas o vapore formato integralmen?

te con il corpo dal quale ? formato il labbro di tenuta

di liquido primario, ed atto ad essere premuto in posizione

di impegno con un'altra parte di un elemento di un organo

associato dalla sua stessa elasticit? intrinseca per realiz?

zare un'azione a valvola.

Le modalit? in cui questi ed altri scopi e vantaggi

fc dell'invenzione vengono ottenuti in pratica risulteranno s s s pi? chiare riferendosi alla seguente descrizione dettagliam C5 ta delle forme di attuazione preferite dell'invenzione P L?j R? fornite a titolo di esempio e illustrate nei disegni annes *o ? si, in cui gli stessi numeri di riferimento indicano parti

corrispondenti .

BREVE DESCRIZIONI: DEI DISEGNI

La figura 1 ? una vista in sezione verticale frammenta?

ria, in scala ingrandita, che illustra una forma preferita

di attuazione di una guarnizione di tenuta realizzata secon?

do l'invenzione, con la guarnizione in condizioni di riposo;

la figura 2 ? una vista in sezione verticale frammenta-

ria, in scala ridotta, che illustra la guarnizione installa?

ta su un ammortizzatore idraulico o simile, in cui vengono

mostrate due regioni a tenuta, ed altre porzioni del mecca?

nismo a tenuta ed una regione ad esso esterna;

la figura 3 ? un'altra vista in sezione frammentaria

ed in maggiore scala della guarnizione della figura 2,

nella posizione installata, che illustra la tenuta di gas

attuata in condizioni statiche;

la figura 4 mostra la guarnizione installata della

figura 3, con la differenza che viene illustrato un passag?

gio di liquido attraverso la guarnizione;

la figura 5 mostra la nervatura di posizionamento

sul corpo della guarnizione e la corrispondente scanalatu?

ra sul corpo dell'amortizzatore. ?? s DESCRIZIONE DELLE FORME PREFERITE

DI ATTUAZIONE DELL'INVENZIONE ?!??C/3 Bench? l'invenzione non sia limitata a nessuna parti ?? colare applicazione o per realizzare la tenuta in nessun 5 particolare tipo di meccanismo, la descrizione che segue

si riferisce ad uno smorzatore di controllo di movimento

avente uno stantuffo di controllo con uno stelo di smorza?

tore ad esso collegato, che si muove di moto alternativo

all'interno di un involucro che include una o pi? valvole

ai controllo del passaggio di un fluido ed in cui i mezzi

a tenuta includono sia un olio come un olio minerale, sia

un gas o vapore, come azoto o "freon".

/ Riferendosi ora in dettaglio ai disegni, la figura

1 illustra un dispositivo di tenuta indicato nel suo insie?

me con 10 e includente un irrigidimento o parte di conteai

mento della guarnizione indicato con 12, un corpo di guar-

nizione di materiale elastomero indicato con 14, ed una

molla elicoidale toroidale agente radialmente 16. Il corpo

di guarnizione di materiale elastomero 14, che ? convenzio?

nalmente costituito da un elastomero sintetico, include

una porzione di collegamento 18 che circonda una porzione

estendentesi radialmente verso l'interno 20 dell'involucro

12, e che ? fissata a questo durante la fabbricazione in

modo per s? noto. L'involucro 12, normalmente di metallo,

include una porzione radialmente esterna o flangia di mon?

taggio 22, ed una flangia radiale 24, avente come sua parte

radiale l'estremit? di collegamento interna 20 sopra cita?

ta. Bench? l'acciaio sia un materiale preferito per la

realizzazione dell'involucro 12, questo pu? anche essere realizzato con altri metalli o altri materiali relativamen-! te rigidi a cui un elastomero pu? essere fissato, mediante

incollaggio o con altri metodi.

La porzione di corpo di materiale elastomero 14 inclu?

de una serie di componenti principali, includenti una scana?

latura 26 per l'alloggiamento della molla 16, una porzione

primaria a labbro agente radialmente 2S atta a realizzare

una tenuta per una prima regione a tenuta, un corpo a lab?

bro 30 estendentesi assialmente e spostabile radialmente /

atto a realizzare un?unica azione di tenuta e di. valvola

per una seconda regione a tenuta, ed un cosiddetto corpo a labbro esclusore 32. Il corpo di guarnizione nel suo

insieme include anche un manicotto di gomma cilindrico

34, formante il diametro esterno o "OD" della guarnizione

10.

Come si pu? ulteriormente vedere nella figura 1, il

corpo a labbro 23 include una superficie troncoconica 36

dal lato olio ed una superficie troncoconica 33 dal lato

aria che si incontrano lungo una zona sostanzialmente circo?

lare per formare una fascia di tenuta primaria 40. Il corpo

a labbro 30 ? definito in parte da una superficie interna

sostanzialmente cilindrica, leggermente rastremata 42,

da una superficie anulare frontale di estremit? estendente- ?>

?

si radialmente 44, e da una superficie esterna sostanzial?

mente cilindrica 45.

Riferendosi (ora al corpo a labbro esclusore 32, si

deve notare che Questo corpo ? definito in parte da una

superficie troncoconica 4G avente una rastremazione opposta

a quella della superficie 33, e che tale superficie 43

incontra una superficie anulare sostanzialmente diretta

radialmente 50, con queste superfici 43, 50 cooperanti

per formare un labbro esclusore avente un'area a fascia

di tenuta anulare 52 e agente in modo noto per escludere

?

agenti contaminanti dalla regione a tenuta.

/ Con riferimento alla figura 2, vengono illustrati

i dettagli del meccanismo a tenuta e della guarnizione

superf?cie esterna 66 dello stelo 64. La seconda regione

a tenuta ? indicata con 82, e comprende un secondo passag?

gio 84 che si trova fra la superficie esterna 86 del corpo

di valvola 68 e la superficie interna 58 dell'involucro

54.

Un meccanismo a tenuta 35, in una forma tipica, com?

prende inoltre uno stantuffo 88 presentante solchi anulari

90, e fissato ad una porzione di estremit? filettata 32

dello stelo 64,

Facendo ora riferimento alle figure 3 e 4, le quali

C2 C? sono in maggior scala rispetto alle figure 1 e 2, viene

?!?gco ora descritto il comportamento del dispositivo di tenuta p a

come "valvola" unidirezionale, ovvero a sfog? di pressio- m 5 ne ,

Nella figura 3 ? mostrato che il labbro 30 di tenuta

del vapore ha la superficie 42 rivolta radialmente verso

l'interno sospinta contro la superficie che definisce il

solco 72, non soltanto a seguito dell'elasticit? intrinseca

del labbro 30, ma anche per effetto delle forze del fluido

nella seconda regione a tenuta 82, le quali forze sono

indicate dalle frecce mostrate nella figura 3. Cos?, in

tale condizione, le forze agenti radialmente verso l'inter-'? ?<?'7?\ no, dovute ad esempio a vapore o gas, sono confinate entro

la seconda regione 82, in particolare quando la pressione

r??

in tale cavit? supera quella regnante nella prima regione

10 nella sua condizione installata.

Prendendo in considerazione l'applicazione ad uno

smorzatore di movimento o "ammortizzatore", indicato nel

suo complesso con 35, ? mostrata un'estremit? che include

un'involucro cilindrico esterno 54, terminante con una

flangia di estremit? 56, diretta radialmente verso l'inter?

no. L'involucro presenta una superficie di parete cilindri?

ca interna 58, con un solco 60 per il posizionamento di

una guarnizione, ed una superficie di parete di estremit?

interna 62. o Un'altra porzione del meccanismo a tenuta 35 comprende C3 un'asta 64 traslabile, presentante una superficie 66 cilin i-? P? drica, diretta radialmente verso l'esterno. Una parte del-

1 ?ammortizzatore 35 comprende inoltre un corpo di valvola

68, anch'esso cilindrico, il quale giace tra la superficie

58 e la superficie esterna 66 dell'asta 64. Tale corpo

68 presenta una parete di estremit? esterna 70 ed un solco

72 arrotondato, fungente da sede 74. Con 76 ? indicato

un passaggio radiale, definito fra la parete di estremit?

70 ed il lato olio del dispositivo di tenuta 10; tale pas?

saggio 76, come apparir? dal seguito, permette il flusso

di fluido.

'ideila figura 2 la regione a tenuta primaria ? indicata

con 73, e comprende la regione situata fra la superficie

cilindrica pi? interna 30 del corpo di valvola SC e la

a tenuta 78. I.e forze nella regione 82 agiscono principal?

mente sulla superficie 46 esposta del labbro 30 di tenuta,

ed anche sulla superficie di estremit? 44 di tale labbro

30, per sospingerlo radialmente verso l'interno in stretto

impegno di tenuta con la superficie sagomata del solco

72.

La figura 4 mostra il dispositivo di tenuta in un'al?

tra situazione operativa, in cui la pressione nella prima

regione 78 supera quella regnante nella seconda regione

82. In questo caso, l'elasticit? intrinseca del corpo 30, ? 2 combinata con la pressione eventualmente agente sulle super- S c fici radialmente pi? esterne del corpo 30, ? insufficiente mn

a far si che la superficie 42 del corpo 30 rimanga contro

m 2 la sede 72. In questo esempio, il fluido oppure il fluido

e il vapore passano come ? mostrato dalle frecce attraverso

il modesto interstizio o passaggio unidirezionale 92 defini?

to fra le superfici 42 e 72. Tale azione di valvola unidire?

zionale solleva il labbro 30 in una certa misura, in dire?

zione radiale verso l'esterno, in modo tale che la superfi?

cie 46 assume una forma o profilo arrotondato o incurvato;

la sua elasticit? intrinseca, agente contro tale deformazio?

ne, tende a riportarla alla forma originale, cos? come

era stato stampata, mostrata nella figura 1.

/

Cos? la combinazione delle forze agenti radialmente

verso l'interno nella seconda camera 82 e l'elasticit?

intrinseca del labbro 30 tendono a riportare la valvola

nella condizione di chiusura, cos? come il precarico realiz?

zato sul corpo 30 mediante lo spostamento del labbro 30

in direzione assiale durante il montaggio in modo tale

che la sua faccia di estremit? 44 venga sospinta radialmen?

te verso l'esterno, come verr? ulteriormente descritto

nel seguito.

Tali forze vengono vinte di quando in quando nel fun?

zionamento da un prestabilito livello di pressione, realiz-5 zando l'azione illustrata nella figura 4. Nell'impiego, Ofc gcC3a quando la pressione di progetto nella cavit? 73 ? sufficien-T?co temente maggiore della pressione nella cavit? 32, si realizxeza la forza richiesta per l'apertura della valvola.

5 Un'importante caratteristica dell'invenzione risiede

nel fatto che, nell'impiego, la pressione nella cavit?

82 ? normalmente dovuta a pressioni di vapore, gas, o di

emulsioni di vapore, e tale forza mantiene il labbro di

tenuta del vapore strettamente sulla sede, in modo tale

che non si verifica alcuna perdita di vapore o gas anche

in lunghi periodi di inazione del meccanismo di tenuta.

In altre parole, nelle applicazioni automobilistiche, quali

ad esempio le strutture MacPherson, il meccanismo di tenuta

35 ? chiamato a sopportare sollecitazioni normalmente mode?

rate e, in iqualche caso pi? severe, quando l'auto viene

condotta ad esempio su strade sconnesse, eppure ad elevate

velocit?, provocando una pluralit? di spostamenti alterni

dello stelo G4. Successivamente, non ? insolito che il

meccanismo rimanga inattivo per ore, o persino giorni,

settimane o mesi, ad esempio a seguito del rimessaggio

o di riparazioni dell'autoveicolo. In tali condizioni,

occorre realizzare un dispositivo di tenuta il quale garan?

tisca un'efficace azione di tenuta del fluido, e che consen?

ta la lubrificazione lungo la superficie dello stelo, ma

che utilizzi l'azione valvolare sopra descritta per ridurre

da una parte improvvisi aumenti di pressione, e dall'altra o oco parte rallentare le perdite di gas o vapore. ccoo ? questo riguardo si noter? che molti dispositivi ?i-gco i?E3 di tenuta per olio sono progettati in modo tale che quando i*?

la pressione nella cavit? 78 diventa eccessivamente eleva ?

ta, il corpo primario 28 o di tenuta del fluido viene so?

spinto racialmente verso l'interno poich? le forze nella

cavit? sospingenti tale corpo radialmente verso l'interno

prevalgono su quelle che lo sospingono radialmente verso

l'esterno o in allontanamento dallo stelo 64. Se da un

lato ci? c- desiderabile, entro certi limiti, poich? assicu?

ra una efficace azione di tenuta del fluido, pressioni

eccessivamente elevate creano un'azione di tenuta talmente

stretta che la superficie dello stelo viene privata del

lubrificante, ed il dispositivo di tenuta tende a venir

meno a causa dell'elevato attrito e del calore sviluppato.

Cosi, si deve realizzare un'adeguata azione di valvola

per controllare od eliminare l'eccessivo incremento di

pressione nella regione 78.

Facendo ora riferimento alla figura 5, a scopi illu?

strativi il dispositivo di tenuta ? mostrato radialmente

distanziato verso 1 'interno rispetto alla superficie 58

dell'involucro 54. Ci? ? stato fatto per mostrare che in

adiacenza all'estremit? assialmente pi? interna del manicot?

to elastomero 34 ? realizzato un bordo sporgente 61 che

si estende un pochino all'esterno rispetto ad un solco s anulare 63, per permettere la deflessione temporanea di r ?!*?co tale bordo 61 quando il dispositivo di tenuta sta per rag P

giungere la sede.

5 Con riferimento alle figure 1 e 2, ed incidentalmente

alla figura 5, ? possibile intuire il metodo preferito

di montaggio del dispositivo di tenuta. Tale metodo prevede

l?inserimento dell'organo di tenuta all'estremit? del mani?

cotto 54 opposta alla flangia di estremit? 55, e il disposi?

tivo di tenuta 10 viene quindi portato in sede con la flan?

gia radiale 24 che impegna la superficie di estremit? inter?

na 62 della flangia 56. A questo punto il bordo 61 entra a

scatto nel solco 60 del cilindro, il solco 63 consentendo

ogni necessario adattamento per deformazione della gomma. 01"

Successi vamente, "quando il corpo di valvola 63 viene inseri?

to in posizione, prima o durante o dopo che lo stelo 64

sia stato inserito all'interno del dispositivo d.i tenuta IO, il solco 72 impegna la superficie diretta radialmente verso l'interno 42 del labbro 30, e non appena il corpo 68 viene spostato verso la sua posizione finale, il corpo del labbro 30 viene deformato radialmente verso l'esterno, in modo che assume la posizione mostrata nelle figure 2 e 3, ad esempio, in cui rimane sotto l'azione di precarico sopra descritta.

Nell'impiego, il dispositivo di tenuta funziona nel modo descritto, con il corpo del labbro esclusore 32 agente nel senso di impedire a eventuali contaminanti di raggiungere la regione a tenuta, il corpo del labbro primario 23 confinando il fluido all'interno della regione 78, ed il labbro del lato vapore realizzando la tenuta di vapore statica e l'azione di valvola unidirezionale sopra descritta. La struttura del labbro del lato vapore ? tale che esso risulta di agevole stampaggio, e per nulla sensibile a problemi derivanti nel montaggio da effetti di cumulo di tolleranze. In altre parole, quando montato, esso funziona in modo soddisfacente ed affidabile in un ampio campo di tolleranze, considerando la precisione ed il costo del dispositivo di tenuta e del meccanismo a tenuta nel suo complesso. Non ? necessario ribadire che tale caratteristica ? molto importante per articoli destinati alla produzione di massa, in particolare quelli ad esempio destinati

13.

all'impiego nell'industria automobilistica.

Si ? cos? visto che la presente invenzione realizza

un dispositivo di tenuta multi-funzione per smorzatori

e simili, presentante una pluralit? di vantaggi e di carat?

teristiche, quali quelle sopra evidenziate, ed altre

intrinseche all'invenzione.

Essendo stata descritta, a titolo di esempio, una

forma preferita di realizzazione dell'invenzione, ? chiaro

che possibili variazioni e modifiche del dispositivo di

tenuta descritto appariranno immediate per i tecnici esper-? ti in questo campo, e che tali variazioni e modifiche po ? f>?2 cn tranno essere realizzate senza peraltro uscire dall'ambi > ? to e dalla portata dell'invenzione, secondo le rivendicazio tmi ni che seguono.

RIVENDICAZIONI

-1. - Un?unit? di tenuta d? fluido per l'impiego per

ritenere fluidi in un associato meccanismo a tenuta con

parti suscettibili di /noto relativo definenti almeno una

di una coppia di regioni destinate a ricevere e a ritenere

il fluido in detto meccanismo, detta unit? di tenuta compren

dendo, in combinazione, un'unit? di contenimento relativa?

mente rigida ed un corpo di tenuta di materiale elastomero,

detta unit? di contenimento presentando una flangia atta

a essere ricevuta e trattenuta entro una parte di detto

meccanismo a tenuta, detta unit? di contenimento comprenden

do .i noltre una parte di collegamento atta a trattenere

nell'impiego detto corpo di tenuta, detto corpo di tenuta

di materiale elastomero essendo in generale di forma anula?

re, vincolato a detta parte di collegamento dell'unit?

di contenimento, e presentando parti che definiscono una

porzione primaria di labbro ed una seconda porzione di

labbro esclusore, detta porzione primaria di labbro presen?

tando superfici tronco-coniche del lato aria e olio, le

quali si congiungono in una zona sostanzialmente circola?

re per definire una fascia di tenuta atta a cooperare con

un'associata parte a tenuta in stretto impegno di tenuta,

p detta superficie tronco-conica del lato olio essendo diret- p

ta in parte verso la prima di dette regioni a tenuta di

contenimento del fluido entro detto meccanismo, ed un'al?

tra parte di detto corpo di tenuta comprendendo un corpo

a labbro di valvola di sfogo definito almeno in parte da

una superficie anulare diretta almeno parzialmente radial?

mente verso l'esterno, una superficie di transizione anulare estendendosi almeno in parte in direzione radiale verso

l'interno da un margine di detta superficie diretta verso

l'esterno, ed una superficie diretta in generale radial?

mente verso l'interno di configurazione tronco-conica esten?

dendosi. verso e congiungendosi con detta superficie di

transizione, detto corpo di labbro di valvola di sfogo

assenno atto a cooperare con una superficie di sede ui

valvola di sfogo sagomata formante una parte di detto asso?

ciato meccanismo a tenuta, detta superficie del corpo del

labbro di valvola di sfogo tronco-conica e detta superficie

di sede essendo dimensionate in modo tale che la superficie

del corpo del labbro di valvola di sfogo ? sospinta contro

detta parte di superficie di sede dalla elasticit? intrinse?

ca di detto corpo di labbro di valvola di sfogo, detta

porzione di labbro secondaria comprendendo inoltre almeno

due superfici anulari che si incontrano fra loro per defini?

re, in cooperazione con detta parte movibile di detto mecc canismo a tenuta, una f?sciadi tenuta di esclusione, generi Cda

P C/3 camente circolare, agente in direzione radiale verso l'in p?3

0? terno. *mD ? 2. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendica?

zione 1, in cui detta superficie di sede comprende una

formazione anulare presentante una porzione di collo a

diametro ridotto, una spalla pi? larga, ed una parte di

superficie arrotondata che si estende fra detta parte di

collo e detta spalla.

3. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendica?

zione 1, in cui detta superficie tronco-conica diretta

generalmente in direzione radiale verso 1'interno di detto

corpo di labbro di valvola di sfogo comprende una porzione

Oli?

di estremit? aperta, con diametro maggiorato, ed una porzio?

ne intermedia a diametro ridotto, detta superficie di sede

eli valvola presentando una parte pi? piccola di. detta estre?

mit? a diametro maggiorato, ed un'altra porzione che ?

pi? grande di detto diametro, detta estremi,t? aperta di

dette porzioni a diametro ridotto essendo congiunte da

una porzione di superficie diretta radialmente verso l'in?

terno, rastremata verso l'esterno.

A . ~ Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendica?

zione 1, in cui detta flangia di posizionamento di detta

unit? di contenimento ? una flangia che si estende assial?

mente, con una porzione di estremit? diretta verso l'inter?

no di detto associato meccanismo a tenuta, ed in cui detto Cc?3

P C/3 corpo di labbro di valvola di sfogo presenta una parte

principale, includente detta superficie della parte di *mo 5 transizione, che ? non sopportata da detta flangia, e che

si estende verso detta regione a tenuta di detto mecca?

nismo associato.

5. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendica?

zione 1, in cui detta parte di labbro primario comprende

inoltre un solco, e detta unit? di tenuta comprende una

molla elicoidale toroidale agente in senso radiale, dispo?

sta in detto solco.

S. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendi?

cazione 1, in cui detta unit? di contenimento presenta

flange assiali e radiali, con detto corpo di labbro di

valvola di sfogo legato :in parte ad entrambe dette flange,

detto dispositivo di tenuta comprendendo un manicotto e-

lastomero disposto all'esterno di,e collegato ad almeno in

parte ad una parte di detta flangia assiale di detta unit?

di contenimento.

7. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendica?

zione 1, in cui detta unit? di tenuta comprende inoltre

un bordo anulare di bloccaggio, che si estende almeno in

parte in direzione radiale verso l'esterno dalla perife?

ria di detto dispositivo di tenuta per l'impegno con un

solco di forma complementare ricavato in una parte di detto

meccanismo a tenuta.

3. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendica- ?

? f zione 1, in cui detto corpo di labbro di valvola di sfogo

? realizzato e disposto in modo tale che il suo spessore?

in sezione trasversale diminuisce nella direzione di detta

superficie di transizione di detto corpo di labbro di valvo?

la di sfogo.

G. - Un meccanismo a tenuta comprendente, in combina?

zione, un involucro cilindrico esterno chiuso ad una estre?

mit? e presentante un'apertura all'altra estremit?, uno

stantuffo disposto in detto involucro cilindrico e suscetti?

bile di compiervi un movimento alternativo, uno stelo fissa?

to a detto stantuffo ad una delle sue estremit? e atto

ad essere connesso all'altra estremit? ad un elemento mobi?

le, un corpo di valvola in detto cilindro destinato a coope

rare con detto stantuffo e detto cilindro per controllare

un flusso di fluido per smorzare il movimento dello stantuf?

fo, ed un dispositivo di tenuta che chiude detta altra

estremit? di detto involucro, con una parte di detto stelo

che si estende attraverso detta tenuta, detto meccanismo

comprendendo una prima regione a tenuta normalmente occupa?

ta principalmente da un liquido, ed una seconda regione

a tenuta occupata primariamente da gas o vapore, detta

unit? di tenuta comprendendo, in combinazione, un'unit?

di contenimento relativamente rigida presentante una flan?

gia di posizionamento ricevuta e contenuta in adiacenza s a detta altra estremit? di detto involucro, .detta unit? v rGO-p 3?? di contenimento comprendendo una porzione di collegamento ff "O a cui ? vincolato un corpo di tenuta, nell'impiego, ed

un corpo di tenuta elastomerico di forma generalmente anulare, detto corpo di tenuta essendo vincolato a detta parte

di collegamento di detta unit? di contenimento e presentan?

do porzioni che definiscono una porzione di labbro escluso-

re secondaria, con detta porzione primaria di labbro che

presenta superfici tronco-coniche dal lato aria ed olio

che si incontrano lungo una regione genericamente circolare

per definire una fascia di tenuta che impegna detto stelo

in stretto impegno di tenuta, detta superficie tronco-coni?

ca dal lato olio essendo diretta in parte verso detta prima

regione a tenuta ed un'altra parte di detto corpo di tenuta

presentando un corpo di labbro di valvola di sfogo definito

almeno in parte da una superficie anulare diretta almeno

in parte radialmente verso l'esterno, una superficie anula?

re di transizione estendendosi almeno in parte radialmente

verso l'interno da un margine di detta superficie diretta

verso l'esterno, ed una superficie diretta verso l'interno

in generale in direzione radiale di configurazione tronco-conica estendendosi verso e congiungendosi con detta

superficie di transizione, detto corpo di labbro di valvola

di sfogo cooperando con una superficie di sede di valvola

di sfogo sagomata, detta superficie del corpo di labbro

e di valvola di sfogo tronco-conica e detta superficie di

?!??CO sede essendo dimensionate in modo tale che detta superficie s??

?? del corpo del labbro di valvola di sfogo risulta sospinta 5 contro detta parte della superficie di sede dalla elastici?

t? intrinseca di detto corpo di labbro di valvola di sfogo,

la regione esterna a detto corpo di labbro di valvola di

sfogo comprendendo detta seconda regione a tenuta, per

cui il vapore pu? fluire attraverso detta valvola di sfogo

da detta prima regione a detta seconda regione, ma non

da detta seconda regione a detta prima regione, detta porzione di labbro secondaria comprendendo inoltre almeno

due superfici anulari che si incontrano fra loro per defini?

re, in cooperazione con detto stelo, una fascia di tenuta

di esclusione ausiliaria, genericamente circolare, agente

2fj.

radialmente verso 1 ' interno .

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R? 5

2G.

Numero di Serie: 467*597

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Data di deposito: 18.2.1983

Classe: ? 277 Sottoclasse: Gruppo: 245

Richiedente/i: Peter Szcupak, Park Ridge, II.

(proseguono dati )

( controllato)

Domande estere/PCT

(controllato)

Priorit? estera rivendicata !_! si !_! no

a norma dell'art. 35 USC 119 !_! si ! ! no

ALL?ATTO DEL DEPOSITO:

Stato o Paese: IL

Tavole disegni: 1 Totale rivendicazioni : 9 Rivendicaz. indipend enti : 2

Tasse di deposito versate: $ 300.00Numero di riferimento dell 'agente: 321-P-118

Indi rizzo: James T. Fitzgibbon

FitzGibbon, Roehrig, Greenawalt & Stone

135 South LaSalle St.

Chicago, IL 60603

Titolo:

"Guarnizioni multi-funzione a tenuta di fluido per smorzatori e simili"

Con la presente si certifica che l 'allegato ? una copia

autentica dagli Archivi dell 'Ufficio Brevetti e Marchi degli Sta^

ti Uniti della domanda cos? come originariamente depositata

e qui sopra identificata.

Per incarico del Commissario dei Brevetti e Marchi

f.to M. Middleton

Funzionario addetto alle legalizzazioni

Data: 2 marzo 1984

La presente invenzione si riferisce in generale ai

dispositivi a tenuta di fluido, e pi? in particolare alle

guarnizioni multi-funzione utilizzate in smorzatori e simili.

Negli ultimi anni vi ? stato un incremento nello svi?

luppo degli smorzatori per il controllo di movimenti, comu?

nemente denominati "ammortizzatori di colpi" o a volte

semplicemente "ammortizzatori", usati come parti di compo?

nenti ci sospensioni per veicoli o altro.

Vi ? stato un considerevole miglioramento nelle dimen?

sioni e nella capacit? di simili unit?, con molti di tali

ammortizzatori provvisti di un numero di dispositivi di

controllo interni atti a realizzare un eccellente controllo

S: 8 di smorzamento e scuotimento, spesso con velocit? variabile s s e altre caratteristiche sofisticate che permettono presta * ? * n?CA? zioni estremamente migliorate. Tuttavia, con tutti gli

smorzatori di movimento, inclusi quelli costituiti da un ? elemento unitario a cui ? associato una molla, come i cosiddetti montanti McPherson, vi ? il continuo problema di

far fronte alle varie difficili esigenze di tenuta.

Pertanto, ? richiesta una cosiddetta guarnizione per

ammortizzatori per escludere agenti contaminanti provenienti dall'esterno dell'involucro. Questa necessit? ? spesso

parecchio gravosa, come nel caso in cui 1'ammortizzatore

o smorzatore debba essere esposto alle condizioni stradali

per un periodo di molti anni. Lo smorzatore ? esposto a

sabbia, sporcizia, acqua e sbalzi di temperatura. Inoltre,

la guarnizione deve permettere il movimento assiale di

uno stelo o simile e realizzare un sottile film di lubrifi?

cante sulle superfici di tenuta, ed anche costituire uno

sbarramento di liquido alle regioni all'interno del corpo

dell'ammortizzatore . Ci? richiede a sua volta un affidabile

azione di tenuta, particolarmente in vista delle elevate

pressioni che si sviluppano e del notevole numero di cicli

operativi attraverso cui un tale ammortizzatore o smorzato?

re deve operare durante la sua vita.

Inoltre, con gli smorzatori moderni, ? usuale realizza?

re una porzione di ritegno del gas cos? come una porzione

8 di ritegno del fluido. A questo proposito, si comprender? g e che allorch? il fluido smorzatore si muove attraverso gli

? CA

orifizi di controllo da un lato dello stantuffo all'altro

all'interno del cilindro per realizzare l'azione di smorza e mento, il fluido spostato da un lato dello stantuffo deve

essere ricevuto sull'altro lato di questo. Dal momento

che lo stantuffo ? azionato da uno stelo, che si estende

all'esterno di un'estremit? dell'unit?, l'estremit? di

stelo dello stantuffo causa uno spostamento maggiore dell'e?

stremit? chiusa o opposta allo stelo. In altre parole,

quando lo smorzatore ? completamente compresso, il suo

volume interno totale ? minore di quello corrispondente

alla completa estensione, inquantoch? lo stelo a cui lo

stantuffo ? collegato si ? spostato completamente all'inter?

no del gruppo intero, ed occupa un certo volume.

3.

In vista della natura incomprimibile del fluido di

smorzamento, questo cambiamento di volume, che si verifica

in maggiore o minore misura ad ogni ciclo, viene assorbito

mediante un gas o vapore che ? altamente comprimibile ri?

spetto al fluido. In alcune realizzazioni, il gas ? mantenu?

to separato da uno stantuffo, membrana o camera d'aria

ed ? mantenuto all'interno della sua propria area interna;

in un'altra realizzazione, lo smorzatore opera con il flui?

do in forma di emulsione.

In entrambi i casi, alla massima compressione, il s g volume del fluido diminuisce sostanzialmente mentre il

; co gas ? sottoposto a compressione. Mei caso di emulsione, P3

dopo che l'unit? viene riportata in posizione statica, *mo

i gas precedentemente disciolti o emulsionati vengono rila?

sciati o disemulsionati dall'olio. Di conseguenza, in un'ap?

plicazione di tenuta per uno smorzatore di controllo di

movimento, ? necessario realizzare una tenuta statica per

gas, usualmente disponendo tale tenuta dalla cavit? che

contiene il gas verso l'esterno, lungo un percorso separato

/ da quello lungo il quale ? disposta la guarnizione di tenu?

ta contro le perdite di fluido.

Secondo la presente invenzione, si realizza una guarni?

zione di tenuta nuova e perfezionata per gruppi di control?

lo di movimento, ed in particolare una guarnizione di tenu?

ta che realizza un?efficace esclusione della sporcizia,

4.

un buon ritegno del fluido ed un ritegno del gas in condi?

zioni sia statiche sia dinamiche. Si vuole inoltre realizza?

re una guarnizione di tenuta in cui l'esistenza di pressio?

ne di gas in condizioni operative non influenzi negativamen?

te il carico radiale della guarnizione cos? da consentire

perdite o da causare un'eccessiva usura.

In vista delle necessit? fino ad oggi insoddisfatte

per un dispositivo di tenuta del tipo sopra descritto,

? uno scopo della presente invenzione realizzare una guarni?

zione di tenuta di fluido perfezionata per gas o vapore

e liquido in uno stesso dispositivo di tenuta. 8 Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare P 03

F !Zj un dispositivo di tenuta di fluido che realizza la tenuta ??

di fluidi a bassa viscosit? come gas e vapori, nonch? di

liquidi come oli sintetici, oli minerali e simili.

Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare

un dispositivo di tenuta che realizza una lubrificazione

di un albero mosso assialmente attraverso di essa senza

consentire perdite.

Un ulteriore scopo dell'invenzione ? quello di realiz?

zare un dispositivo di tenuta di fluido perfezionato che

!

presenta uno o pi? labbri per escludere la sporcizia dal?

l'interno della regione a tenuta, e che servano anche come

labbri raschiatori per lo stelo formante parte del gruppo

di controllo di movimento.

Un ulteriore scopo dell'invenzione ? quello di realiz?

zare una tenuta in cui lo stesso corpo di tenuta serva

sia come corpo di tenuta di gas sia come corpo di tenuta

di vapore, utilizzando diverse superfici dello stesso corpo

per raggiungere il desiderato effetto di tenuta.

Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare

una tenuta in cui le tenute di gas o vapore e liquido sono

realizzate da un unico elemento.

Un altro scopo dell1invenzione ?? quello di realizzare

una tenuta a fluido avente un unico corpo di materiale nC3 s elastomero presentante almeno tre superfici di impegno

o fasce di tenuta. ?p co P? s? Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare

m una tenuta a fluido che possa essere fabbricata mediante

tecniche esistenti senza attrezzature particolari e che

possa essere rapidamente rimossa dallo stampo dopo la fab-

bricazione .

Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare,

in una forma di attuazione, una guarnizione di tenuta di

fluido presentante due parti di tenuta separate di gas

o vapore in modo che perdite di gas nella seconda regione

tenuta non influenzino negativamente il comportamento

globale della guarnizione.

Un altro scopo dell'invenzione ? quello di realizzare

una guarnizione di tenuta d'olio composita avente una por

zione di irrigidimento o montaggio avente una sezione trasversale semplice e di facile installazione.

Un ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di realizzare una tenuta di fluido che includa un labbro di tenuta atto a resistere a perdite di vapore o gas ed un altro labbro atto ad impegnare la superficie di tenuta primaria, ed in particolare un'asta mobile di moto alternativo estendentesi attraverso l'unit?.

Un ulteriore scopo dell'invenzione ? quello di realizzare un'unit? in cui la parte di contenimento assicuri un montaggio semplificato ed un'installazione affidabile nell 'uso.

Un ulteriore scopo dell'invenzione ? quello di realizzare una tenuta di fluido che consenta il flusso di gas o vapore in una direzione soltanto da una prima regione a tenuta verso una seconda regione a tenuta, ma che impedisca il flusso di fluido in direzione opposta fra tali regioni.

Questi ed altri oggetti e vantaggi dell'invenzione vengono raggiunti in pratica mediante un elemento di tenu -ta composito che include una porzione di contenimento ed /un corpo di tenuta di materiale elastomero ad essa collegato con il corpo di tenuta formante un labbro esclusore, un labbro di tenuta di liquido primario ed un labbro di tenuta di gas o vapore, formanti ciascuno una parte del

7.

corpo di tenuta primario ed adatti ad impedire perdite

in condizioni sia statiche sia dinamiche della guarnizione,

con il labbro di tenuta di gas o vapore formato integralmen?

te con il corpo dal quale ? formato il labbro di tenuta

di liquido primario, ed atto ad essere premuto in posizione

di impegno con un'altra parte di un elemento di un organo

associato dalla sua stessa elasticit? intrinseca per realiz?

zare un'azione a valvola.

Le modalit? in cui questi ed altri scopi e vantaggi

fc dell'invenzione vengono ottenuti in pratica risulteranno S S

pi? chiare riferendosi alla seguente descrizione dettagliam n T3OO ta delle forine di attuazione preferite dell'invenzione ?r=l (*? fornite a titolo di esempio e illustrate nei disegni annes-5 si, in cui gli stessi numeri di riferimento indicano parti

corrispondenti .

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 ? una vista in sezione verticale frammenta?

ria, in scala ingrandita, che illustra una forma preferita

di attuazione di una guarnizione di tenuta realizzata secondo l'invenzione, con la guarnizione in condizioni di riposo;

la figura 2 ? una vista in sezione verticale frammenta-/

ria, in scala ridotta, che illustra la guarnizione installa?

ta su un ammortizzatore idraulico o simile, in cui vengono

mostrate due regioni a tenuta, ed altre porzioni del mecca?

nismo a tenuta ed una regione ad esso esterna;

3.

la figura 3 ? un'altra vista in sezione frammentaria ed in maggiore scala della guarnizione della figura 2, nella posizione installata, che illustra la tenuta di gas attuata in condizioni statiche;

la figura 4 mostra la guarnizione installata della figura 3, con la differenza che viene illustrato un passaggio di liquido attraverso la guarnizione;

la figura 5 mostra la nervatura di posizionamento sul corpo della guarnizione e la corrispondente scanalatura sul corpo dell'amortizzatore.

DESCRIZIONE DELLE FORME PREFERITE DI ATTUAZIONE DELL'INVENZIONE Bench? l'invenzione non sia limitata a nessuna particolare applicazione o per realizzare la tenuta in nessun particolare tipo di meccanismo, la descrizione che segue si riferisce ad uno smorzatore di controllo di movimento avente uno stantuffo di controllo con uno stelo di smorzatore ad esso collegato, che si muove di moto alternativo all 'interno di un involucro che include una o pi? valvole di controllo del passaggio di un fluido ed in cui i mezzi a tenuta includono sia un olio come un olio minerale, sia un gas o vapore, come azoto o "freon".

/ Riferendosi ora in dettaglio ai disegni, la figura 1 illustra un dispositivo di tenuta indicato nel suo insieme con 10 e includente un irrigidimento o parte di conteni.-9.

? ,<

mento della guarnizione indicato con 12, un corpo di guar?

nizione di materiale elastomero indicato con 14, ed una

molla elicoidale toroidale agente radialmente 16. Il corpo

di guarnizione di materiale elastomero 14, che ? convenzio?

nalmente costituito da un elastomero sintetico, include

una porzione di collegamento 18 che circonda una porzione

estendentesi radialmente verso l'interno 20 dell'involucro

12, e che ? fissata a questo durante la fabbricazione in

modo per s? noto. L'involucro 12, normalmente di metallo,

include una porzione radialmente esterna o flangia di mon?

taggio 22, ed una flangia radiale 24, avente come sua parte

radiale l'estremit? di collegamento interna 20 sopra cita?

ta. Bench? l'acciaio sia un materiale preferito per la

realizzazione dell'involucro 12, questo pu? anche essere realizzato con altri metalli o altri materiali relativamen?

te rigidi a cui un elastomero pu? essere fissato, mediante

incollaggio o con altri metodi.

La porzione di corpo di materiale elastomero 14 inclu?

de una serie di componenti principali, includenti una scana?

latura 26 per 1'alloggiamento della molla 16, una porzione

primaria a labbro agente radialmente 28 atta a realizzare

una tenuta per una prima regione a tenuta, un corpo a lab?

bro 30 estendentesi assialmente e spostabile radialmente /

atto a realizzare un'unica azione di tenuta e di valvola

per una seconda regione a tenuta, ed un cosiddetto corpo

10.

a labbro esclusore 32. Il corpo di guarnizione nel suo

insieme include anche un manicotto di gomma cilindrico

34, formante il diametro esterno o "OD" della guarnizione

10.

Come si pu? ulteriormente vedere nella figura 1, il

corpo a labbro 23 include una superficie troncoconica 36

dal lato olio ed una superficie troncoconica 33 dal lato

aria che si incontrano lungo una zona sostanzialmente circo?

lare per formare una fascia di tenuta primaria 40. Il corpo

a labbro 30 ? definito in parte da una superficie interna

sostanzialmente cilindrica, leggermente rastremata 42,

da una superficie anulare frontale di estremit? estendente-

si radialmente 44, e da una superficie esterna sostanzial?

mente cilindrica 46.

Riferendosi ora al corpo a labbro esclusore 32, si / deve notare che questo corpo ? definito in parte da una

superficie troncoconica 4G avente una rastremazione opposta

a quella della superficie 3B, e che tale superficie 48

incontra una superficie anulare sostanzialmente diretta

radialmente 50, con queste superfici 48, 50 cooperanti

per formare un labbro esclusore avente un'area a fascia

di tenuta anulare 52 e agente in modo noto per escludere ?

agenti contaminanti dalla regione a tenuta.

/ Con riferimento alla figura 2, vengono illustrati

de ttagli del meccanismo a tenuta e della guarnizione

11.

10 nella sua condizione installata.

Prendendo in considerazione l'applicazione ad uno

smorzatore di movimento o "ammortizzatore", indicato nel

suo complesso con 35, ? mostrata un'estremit? che include

un'involucro cilindrico esterno 54, terminante con una

flangia di estremit? 56, diretta radialmente verso l'inter?

no. L'involucro presenta una superficie di parete cilindri?

ca interna 53, con un solco 60 per il posizionamento di

una guarnizione, ed una superficie di parete di estremit?

interna 62.

s g Un'altra porzione del meccanismo a tenuta 35 comprende ?2 un'asta 64 traslabile, presentante una superficie 66 cilin TJCO

drica, diretta radialmente verso l'esterno. Una parte del- a?

1 'ammortizzatore 35 comprende inoltre un corpo di valvola 5

68, anch'esso cilindrico, il quale giace tra la superficie

58 e la superficie esterna 66 dell'asta 64. Tale corpo

68 presenta una parete di estremit? esterna 70 ed un solco

72 arrotondato, fungente da sede 74. Con 76 ? indicato

un passaggio radiale, definito fra la parete di estremit?

70 ed il lato olio del dispositivo di tenuta 10; tale pas-

saggio 75, come apparir? dal seguito, permette il flusso

rii fluido.

'Nella figura 2 la regione a tenuta primaria ? indicata

con 73, e comprende la regione situata fra la superficie

cilindrica pi? interna 30 del corpo di valvola 68 e la

12.

superficie esterna 66 dello stelo 64. La seconda regione

a tenuta ? indicata con 82, e comprende un secondo passag?

gio 34 che si trova fra la superficie esterna 86 del corpo

di valvola 68 e la superficie interna 53 dell'involucro

54.

Un meccanismo a tenuta 35, in una forma tipica, com?

prende inoltre uno stantuffo 88 presentante solchi anulari

90, e fissato ad una porzione di estremit? filettata 32

dello stelo 64.

Facendo ora riferimento alle figure 3 e 4, le quali s g ?2 sono in maggior scala rispetto alle figure 1 e 2, viene

m C~) ora descritto il comportamento del dispositivo di tenuta ??

5? a? come "valvola" unidirezionale, ovvero a sfog? di pressio-

ne .

Nella figura 3 ? mostrato che il labbro 30 di ten /uta

del vapore ha la superficie 42 rivolta radialmente verso

l'interno sospinta contro la superficie che definisce il

solco 72, non soltanto a seguito dell'elasticit? intrinseca

del labbro 30, ma anche per effetto delle forze del fluido

nella seconda regione a tenuta 32, le quali forze sono

indicate dalle frecce mostrate nella figura 3. Cosi, in

tale condizione, le forze agenti radialmente verso l'inter?

no, dovute ad esempio a vapore o gas, sono confinate entro

la seconda regione 32, in particolare quando la pressione

in tale cavit? supera quella regnante nella prima regione

13.

a tenuta 78. Le forze nella regione 82 agiscono principal?

mente sulla superficie 46 esposta del labbro 30 di tenuta,

ed anche sulla superficie di estremit? 44 di tale labbro

30, per sospingerlo radialmente verso l'interno in stretto

impegno di tenuta con la superficie sagomata del solco

72.

La figura 4 mostra il dispositivo di tenuta in un'al?

tra situazione operativa, in cui la pressione nella prima

regione 73 supera quella regnante nella seconda regione

82. In questo caso, l'elasticit? intrinseca del corpo 30, sg combinata con la pressione eventualmente agente sulle super-?p co fici radialmente pi? esterne del corpo 30, ? insufficiente !?S ff a far s? che la superficie 42 del corpo 30 rimanga contro

m 5 la sede 72. In questo esempio, il fluido oppure il fluido

e il vapore passano come ? mostrato dalle frecce attraverso

il modesto interstizio o passaggio unidirezionale 92 defini?

to fra le superfic? 42 e 72. Tale azione di valvola unidire?

zionale solleva il labbro 30 in una certa misura, in direzione radiale verso l'esterno, in modo tale che la superfi?

cie 46 assume una forma o profilo arrotondato o incurvato;

la sua elasticit? intrinseca, agente contro tale deformazio?

ne, tende a riportarla alla forma originale, cos? come

era stato stampata, mostrata nella figura 1.

/

Cos? la combinazione delle forze agenti radialmente

verso l'interno nella seconda camera 82 e l'elasticit?

14.

intrinseca del labbro 30 tendono a riportare la valvola

nella condizione di chiusura, cos? come il precarico realiz?

zato sul corpo 30 mediante lo spostamento del labbro 30

in direzione assiale durante il montaggio in modo tale

che la sua faccia di estremit? 44 venga sospinta radialmen?

te verso l'esterno, come verr? ulteriormente descritto

nel seguite.

Tali forze vengono vinte di quando in quando nel fun?

zionamento da un prestabilito livello di pressione, realiz-?r zando l'azione illustrata nella figura 4. Nell'impiego, o C s?D quando la pressione di progetto nella cavit? 73 ? sufficien-?p!-gco temente maggiore della pressione nella cavit? 32, si realiz p?

?*? za la forza richiesta per l'apertura della valvola.

m 5 Un'importante caratteristica dell'invenzione risiede

nel fatto che, nell?impiego, la pressione nella cavit?

82 ? normalmente dovuta a pressioni di vapore, gas, o di

emulsioni di vapore, e tale forza mantiene il labbro di

tenuta del vapore strettamente sulla sede, in modo tale

che non si verifica alcuna perdita di vapore o gas anche

in lunghi periodi di inazione del meccanismo di tenuta.

In altre parole, nelle applicazioni automobilistiche, quali

ad esempio le strutture MacPherson, i.l meccanismo di tenuta

35 ? chiamato a sopportare sollecitazioni normalmente mode?

rate e, in ^qualche caso pi? severe, quando l'auto viene

condotta ad esempio su strade sconnesse, eppure ad elevate

15.

velocit?, provocando una pluralit? di spostamenti alterni

cello stelo G4 . Successivamente, non ? insolito che il

meccanismo rimanga inattivo per ore, o persino giorni,

settimane o mesi, ad esempio a seguito del rimessaggio

o di riparazioni dell'autoveicolo. In tali condizioni,

occorre realizzare un dispositivo di tenuta il quale garan?

tisca un'efficace azione di tenuta del fluido, e che consen?

ta la lubrificazione lungo la superficie dello stelo, ma

che utilizzi l'azione valvolare sopra descritta per ridurre

da una parte improvvisi aumenti di pressione, e dall'altra

s e parte rallentare le perdite di gas o vapore. s _ r n ? questo riguardo si noter? che molti dispositivi TJ30=3-

di tenuta per olio sono progettati in modo tale che quando ??

la pressione nella cavit? 73 diventa eccessivamente eleva ? ta, il corpo primario 28 o di tenuta del fluido viene so?

spinto radialmente verso l'interno poich? le forze nella

cavit? sospingenti tale corpo radialmente verso l?interno

prevalgono su quelle che lo sospingono radialmente verso

l'esterno o in allontanamento dallo stelo 64. Se da un

lato ci? ? desiderabile, entro certi limiti, poich? assicu?

ra una efficace azione ci tenuta del fluido, pressioni

eccessivamente elevate creano un'azione di tenuta talmente

stretta che la superficie dello stelo viene privata del

lubrificante, ed il dispositivo di tenuta tende a venir

meno a causa dell'elevato attrito e del calore sviluppato.

16.

Cos?, si deve realizzare un'adeguata azione di valvola

per controllare od eliminare l'eccessivo incremento di

pressione nella regione 78.

Facendo ora riferimento alla figura 5, a scopi illu?

strativi il dispositivo di tenuta ? mostrato radialmente

distanziato verso l'interno rispetto alla superficie 53

dell'involucro 54. Ci? ? stato fatto per mostrare che in

adiacenza all'estremit? assialmente pi? interna del manicot?

to elastomero 34 ? realizzato un bordo sporgente 61 che

So: si estende un pochino all'esterno rispetto ad un solco

C?3 Emulare 63, per permettere la deflessione temporanea di

C5 V-cr> tale bordo 61 quando il dispositivo di tenuta sta per rag?

giungere la sede. -o

Con riferimento alle figure 1 e 2, ed incidentalmente

alla figura 5, ? possibile intuire il metodo preferito

di montaggio del dispositivo di tenuta. Tale metodo prevede

l'inserimento dell'organo d? tenuta all'estremit? del mani?

cotto 54 opposta alla flangia di estremit? 55, e il disposi?

tivo di tenuta 10 viene quindi portato in sede con la flan?

gia radiale 24 che impegna la superficie di estremit? inter?

na 62 della flangia 56. A questo punto il bordo 61 .entra a

scatto nel solco 60 del cilindro, il solco 63 consentendo

ogni necessario adattamento per deformazione della gomma.

Successi vamente,''quando il corpo di valvola 63 viene inseri?

to in posizione, prima o durante o dopo che lo stelo 64

17.

sia stato inserito all'interno del dispositivo d: tenuta IO, il solco 72 impegna la superficie diretta radialmente verso l'interno 42 del labbro 30, e non appena il corpo 68 viene spostato verso la sua posizione finale, il corpo del labbro 30 viene deformato radialmente verso l'esterno, in modo che assume la posizione mostrata nelle figure 2 e 3, ad esempio, in cui rimane sotto l'azione di precarico sopra descritta.

Nell'impiego, il dispositivo di tenuta funziona nel modo descritto, con il corpo del labbro esclusone 32 agente nel senso di impedire a eventuali contaminanti di raggiungere la regione a tenuta, il corpo del labbro primario 28 confinando il fluido all'interno della regione 78, ed il labbro del lato vapore realizzando la tenuta di vapore statica e l'azione di valvola unidirezionale sopra descritta. La struttura del labbro del lato vapore ? tale che esso risulta di agevole stampaggio, e per nulla sensibile a problemi derivanti nel montaggio da effetti di cumulo di tolleranze. In altre parole, quando montato, esso funziona in modo soddisfacente ed affidabile in un ampio campo di tolleranze, considerando la precisione ed il costo del dispositivo di tenuta e del meccanismo a tenuta nel suo complesso. Non ? necessario ribadire che tale caratteristica ? molto importante per articoli destinati alla produzione di massa, in particolare quelli ad esempio destinati

13.

all'impiego nell'industria automobilistica.

Si ? cosi visto che la presente invenzione realizza

un dispositivo di tenuta multi-funzione per smorzatori

e simili, presentante una pluralit? di vantaggi e di carat?

teristiche, quali quelle sopra evidenziate, ed altre

intrinseche all'invenzione.

Essendo stata descritta, a titolo di esempio, una

forma preferita di realizzazione dell'invenzione, ? chiaro

che possibili variazioni e modifiche del dispositivo di

tenuta descritto appariranno immediate per i tecnici esper & s ti in questo campo, e che tali variazioni e modifiche po 8

? !-eCO tranno essere realizzate senza peraltro uscire dall'ambi?

to e dalla portata dell'invenzione, secondo le rivendicaziog ni che seguono.

RIVENDICAZIONI

1. - Un'unit? di tenuta di fluido per l'impiego per

ritenere fluidi in un associato meccanismo a tenuta con

parti suscettibili di moto relativo definenti almeno una

di una coppia di regioni destinate a ricevere e a ritenere

il fluido in detto meccanismo, detta unit? di tenuta cornpren

dendo, in combinazione, un'unit? di contenimento relativa?

mente rigida ed un corpo di tenuta di materiale elastomero,

detta unit? di contenimento presentando una flangia atta

a essere ricevuta e trattenuta entro una parte di detto

meccanismo a tenuta, detta unit? di contenimento comprenden-

19.

do inoltre una parte di collegamento atta a trattenere

nell'impiego detto corpo di tenuta, detto corpo di tenuta

di materiale elastomero essendo in generale di forma anula?

re, vincolato a detta parte di collegamento dell?unit?

di contenimento, e presentando parti che definiscono una

porzione primaria di labbro ed una seconda porzione di

labbro esclusore, detta porzione primaria di labbro presen?

tando superfici tronco-coniche del lato aria e olio, le

quali si congiungono in una zona sostanzialmente circola?

re per definire una fascia di tenuta atta a cooperare con

un'associata parte a tenuta in stretto impegno di tenuta,

v detta superficie tronco-conica del lato olio essendo diret- p

ta in parte verso la prima di dette regioni a tenuta di

contenimento del fluido entro detto meccanismo, ed un'al?

tra parte di detto corpo di tenuta comprendendo un corpo

a labbro di valvola di sfogo definito almeno in parte da

una superficie anulare diretta almeno parzialmente radial?

mente verso l'esterno, una superficie di transizione anula?

re estendendosi almeno in parte in direzione radiale verso

l'interno da un margine di detta superficie diretta verso

l'esterno, ed una superficie diretta in generale radial?

mente verso l'interno di configurazione tronco-conica esten?

dendosi. verso e congiungendosi con detta superficie di

transizione, detto corpo di labbro di. valvola di sfogo

essenoc atto a cooperare con una superficie di sede di

20.

valvola di sfogo sagonata formante una parte di detto asso?

ciato meccanismo a tenuta, detta superficie del corpo del

labbro di valvola di sfogo tronco-conica e detta superficie

di sede essendo dimensionate in modo tale che la superficie

del corpo del labbro di valvola di sfogo ? sospinta contro

detta parte di superficie di sede dalla elasticit? intrinse?

ca di detto corpo di labbro di valvola di sfogo, detta

porzione di labbro secondaria comprendendo inoltre almeno

due superfici anulari che si incontrano fra loro per defini-& re, in cooperazione con detta parte movibile di detto mec C?:

canismo a tenuta, una fasciadi tenuta di esclusione, generi n ? e camente circolare, agente in direzione radiale verso l'in-?*? terno ?

5 2. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendica?

zione 1, in cui detta superficie di sede comprende una

formazione anulare presentante una porzione di collo a

diametro ridotto, una spalla pi? larga, ed una parte di

superficie arrotondata che si estende fra detta parte di

collo e detta spalla.

3. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendica?

zione 1, in cui detta superficie tronco-conica diretta

generalmente in direzione radiale verso l'interno di. detto

corpo di labbro di valvola di sfogo comprende una porzione

di estremit? aperta, con diametro maggiorato, ed una porzio?

ne intermedia a diametro ridotto, detta superficie di sede

21.

di valvola presentando una parte pi? piccola di detta estre?

mit? a diametro maggiorato, ed un'altra porzione che ?

pi? grande di detto diametro, detta estremi,t? aperta di

dette porzioni a diametro ridotto essendo congiunte da

una porzione di superficie diretta radialmente verso l'in?

terno, rastremata verso l'esterno.

4. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendica?

zione 1, in cui detta flangia di posizionamento di detta

unit? di contenimento ? una flangia che si estende assial?

mente, con una porzione di estremit? diretta verso l'inter ? g no di detto associato meccanismo a tenuta, ed in cui detto

? C/3 corpo di labbro di valvola di sfogo presenta una parte F tij principale, includente detta superficie della parte di ?? 5 transizione, che ? non sopportata da detta flangia, e che

si estende verso detta regione a tenuta di detto mecca?

nismo associato.

5. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendica?

zione 1, in cui detta parte di labbro primario comprende

inoltre un solco, e detta unit? di tenuta comprende una

molla elicoidale toroidale agente in senso radiale, dispo?

sta in detto solco.

?. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendi?

cazione 1, in cui detta unit? di contenimento presenta

flange assiali e radiali, con detto corpo di labbro di

valvola di sfogo legato in parte ad entrambe dette flange,

22.

detto dispositivo di tenuta comprendendo un manicotto elastomero disposto all'esterno di,e collegato sd almeno in

parte ad una parte di detta flangia assiale di detta unit?

di contenimento.

7. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendicazione 1, in cui detta unit? di tenuta comprende inoltre

un bordo anulare di bloccaggio, che si estende almeno in

parte in direzione radiale verso l'esterno dalla periferia di detto dispositivo di tenuta per l'impegno con un

solco di forma complementare ricavato in una parte di detto

meccanismo a tenuta.

8. - Un'unit? di tenuta di fluido secondo la rivendica- ? ?

zione 1, in cui detto corpo di labbro di valvola di sfogo

? realizzato e disposto in modo tale che il suo spessore

in sezione trasversale diminuisce nella direzione di detta

superficie di transizione di detto corpo di labbro di valvola di sfogo.

9. - Un meccanismo a tenuta comprendente, .in combinazione, un involucro cilindrico esterno chiuso ad una estremit? e presentante un'apertura all'altra estremit?, uno

stantuffo disposto in detto involucro cilindrico e suscettibile di compiervi un movimento alternativo, uno stelo fissato a detto stantuffo ad una delle sue estremit? e atto

ad essere connesso all'altra estremit? ad un elemento mobile, un corpo di valvola in detto cilindro destinato a coope

rare con detto stantuffo e detto cilindro per controllare un flusso di fluido per smorzare il movimento dello stantuffo, ed un dispositivo di tenuta che chiude detta altra estremit? di detto involucro, con una parte di detto stelo che si estende attraverso detta tenuta, detto meccanismo comprendendo una prima regione a tenuta normalmente occupata principalmente da un liquido, ed una seconda regione a tenuta occupata primariamente da gas o vapore, detta unit? di tenuta comprendendo, in combinazione, un'unit? di contenimento relativamente rigida presentante una flangia di posizionamento ricevuta e contenuta in adiacenza a detta altra estremit? di detto involucro, detta unit? di contenimento comprendendo una porzione di collegamento a cui ? vincolato un corpo di tenuta, nell'impiego, ed un corpo di tenuta elastomerico di forma generalmente anulare, detto corpo di tenuta essendo vincolato a detta parte di collegamento di detta unit? di contenimento e presentando porzioni che definiscono una porzione di labbro esclusore secondaria, con detta porzione primaria di labbro che presenta superfici tronco-coniche dal lato aria ed olio che si incontrano lungo una regione genericamente circolare per definire una fascia di tenuta che impegna detto stelo in stretto impegno di tenuta, detta superficie tronco-conica dal lato olio essendo diretta in parte verso detta prima regione a tenuta ed un'altra parte di detto corpo di tenuta 24.

presentando un corpo di labbro di valvola di sfogo definito

almeno in parte da una superficie anulare diretta almeno

in parte radialmente verso l'esterno, una superficie anula?

re di transizione estendendosi almeno in parte radialmente

verso l'interno da un margine di detta superficie diretta

verso l'esterno, ed una superficie diretta verso l'interno

in generale in direzione radiale di configurazione tronco-conica estendendosi verso e congiungendosi con detta

superficie di transizione, detto corpo di labbro di valvola

di sfogo cooperando con una superficie di sede di valvola

Sca: di sfogo sagomata, detta superficie del corpo di labbro

e? di valvola di sfogo tronco-conica e detta superficie di

?!??CO rS sede essendo dimensionate in modo tale che detta superficie

del corpo del labbro di valvola di sfogo risulta sospinta

5 contro detta parte della superficie di sede dalla elastici?

t? intrinseca di detto corpo di labbro di valvola di sfogo,

la regione esterna a detto corpo di labbro di valvola di

sfogo comprendendo detta seconda regione a tenuta, per

cui il vapore pu? fluire attraverso detta valvola di sfogo

da detta prima regione a detta seconda regione, ma non

da detta seconda regione a detta prima regione, detta porzione di labbro secondaria comprendendo inoltre almeno

due superfici anulari che si incontrano fra loro per defini?

re, in cooperazione con detto stelo, una fascia di tenuta

di esclusione ausiliaria. genericamente circolare, agente

25.

radialmente verso l'interno.

sDB 3? e ecmn P

3> if m 5 321 ,? =3,18

DICHIARAZIONE, PROCURA ISTANZA

Io, PETER SZCUPAK

dichiaro di essere un cittadino statunitense

residente a Park Ridge, Contea di Cook, Stato di Illinois, indirizzo:

713 South Lincoln, che ho letto la descrizione e le rivendi cazinid che precedono, e che ritengo di essere l ' originale , primo ed unico inventore dell ' invenzio ne o scoperta relativa a "Guarnizione multi -funzione a tenuta di fluido per smorzatori e simili",

descritta e rivendicata nella descrizione annessa; che non sono a conoscer za e non ritengo che questa invenzione o scoperta fosse gi? nota o in uso negli Stati Uniti d' America prima della mia invenzione o scoperta, o brevet tata 0 descritta in qualche pubblicazione stampata in un paese qual siasi

prima della mia invenzione o scoperta, o pi? di un anno prima del deposito di questa domanda, o di pubblico uso 0 in vendita negli Sfati Uniti d ' America pi? di un anno prima del deposito della presente domanda; che que sta invenzione o scoperta non ? stata brevettata o fatta oggetto di un certifi cato d 'inventore rilasciato prima del deposito della presente domanda in qual_ che paese estraneo agli Stati Uniti d' America, sulla base di una domanda de positata da me o dai miei legali rappresentanti o cessionari pi? di dodici mesi prima del deposito della presente domanda; che riconosco essere mio dovere fornire quelle informazioni delle quali sono a conoscenza e che costituiscono materia di esame in relazione alla presente domanda, e che nessuna domanda di brevetto o certificata d ' inventore in merito alla presente invenzione o scoperta ? stata depositata da me o dai miei rappresentanti 0 cessio nari in alcun paese estraneo agli Stati Uniti d' America, ad eccezione dei seguenti: NULLA

E con la presente nomino James T. FitzGibbon, Registrazione No. 20. 592;

August E. Roehrig, Jr., Registrazione No. 22.667; e/o Angelo J. Bufalino, Registrazione No. 29*662, membri del Poro dello Stato di Illinois, e membri dello Studio FitzGibbon, Roehrig, Greenawalt & Stone, miei procuratori per proseguire la suddetta domanda e per evadere tutte le pratiche ad essa relative presso l 'Ufficio Brevetti.

Si prega di indirzzare tutta la corrispondenza a:

James T, FitzGibbon

FitzGibbon, Roehrig, Greenawalt & Stono

135 South LaSalle Street

Chicago, Illinois 60603

Claims (1)

1. Perci? chi edo che mi venga concesso il brevetto in relazione all ' invenzione d escritta e rivendicata nella descrizione e nell e rivendicazioni annesse , e con la presente sottoscrivo detta descrizione e de?te rivendicazioni e la sudd etta dichiarazione, la procura e l ' istanza.

   * 11 sottoscritto richiedente certifica inoltre che tutte le dichiarazioni rilasciato con la presente, per quanto risulta a sua conoscenza, sono veritiere e che tutte le dichiarazioni rilasciate su informazione e credenza sono da ritenersi veritiere; ed inoltre che queste dichiarazioni sono state rilasciate sapendo che dichiarazioni volontariamente false e simili cos? fatte sono punibili mediante contravvenzione o reclusione, o entrambe, ai sensi dell'art. 1001, titolo 18, del Codice degli Stati Uniti, e che tali dichiarazioni volontariamente false possono pregiudicare la validit? della domanda,o di qualsiasi brevetto che ne risulti.

   ?

   f.to Peter Szcupak

   Datato: 25.1.1983

   ADUZION

   no BOSOTTI Ilo proprio e per gli olirli