ITTO20130801A1

ITTO20130801A1 - Guarnizione a cassetto, in particolare per cuscinetti di rotolamento

Info

Publication number: ITTO20130801A1
Application number: IT000801A
Authority: IT
Inventors: Carmelo Gulli
Original assignee: Skf Ab
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-04-04

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: GUARNIZIONE A CASSETTO, IN PARTICOLARE PER CUSCINETTI DI ROTOLAMENTO.

D E S C R I Z I O N E

Settore Tecnico dell’Invenzione

La presente invenzione è relativa ad una guarnizione a cassetto , in particolare per cuscinetti di rotolamento.

Tecnica Nota

Le guarnizioni a cassetto destinati ad equipaggiare i cuscinetti di rotolamento di gruppi mozzo ruota comprendono un primo ed un secondo schermo anulare, montati uno di fronte all’altro in modo da delimitare tra gli schermi una camera anulare entro la quale sono disposti una serie di labbri di tenuta portati da un anello di tenuta fissato solidale ad uno degli schermi, generalmente lo schermo destinato in uso a rimanere stazionario. Questi labbri di tenuta esercitano una tenuta strisciante o a labirinto su rispettive superfici di tenuta dello schermo rotante e possono essere di varia forma ed eventualmente caricati da molle. Un esempio di un tale tipo di guarnizione/guarnizione a cassetto è dato da EP0980999B1.

Sebbene soddisfacenti, le guarnizioni a cassetto note presentano attriti relativamente elevati a causa dei labbri striscianti caricati da molle o comunque montati con forti interferenze. Guarnizioni a cassetto includenti unicamente tenute a labirinto, oltre che essere relativamente ingombranti e complesse da realizzare, presentano bassi attriti a fronte di efficienze di tenuta ridotte e spesso insufficienti per numerose applicazioni, ad esempio, in campo automobilistico.

Sintesi dell’Invenzione

Scopo della presente invenzione è quello di fornire una guarnizione a cassetto, che sia priva degli inconvenienti descritti, presentando bassi costi ed elevata facilità di produzione, elevata efficienza di protezione dei corpi volventi, ridotti ingombri sia assiali che radiali e soprattutto un attrito ridotto.

In base all’invenzione viene dunque fornita una guarnizione a cassetto come definita nella rivendicazione 1.

Secondo l’invenzione, lo schermo in uso rotante viene provvisto di un labbro di tenuta che coopera a labirinto con almeno un labbro di una coppia di labbri di tenuta portati dallo schermo stazionario, che cooperano a loro volta, entrambi o uno soltanto, a labirinto con una porzione a flangia dello schermo rotante. In questo modo si ottiene un effetto sinergico di “pompaggio” dei contaminati verso l’esterno della camera anulare definita tra gli schermi permettendo di ottenere ottime efficienze di tenuta quando anche tutti e tre i suddetti labbri non esercitano alcuna tenuta strisciante. Conseguentemente, gli attriti vengono drasticamente ridotti pur conservando una efficienza di tenuta adeguata, ad esempio, per applicazioni su mozzi ruota. Solo un ulteriore labbro, detto “paragrasso”, rivolto in uso verso i corpi volventi da proteggere, viene realizzato come labbro strisciante, ma con solo una ridotta interferenza, in modo da mantenere comunque bassi gli attriti.

Breve Descrizione dei Disegni

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra schematicamente ed in sezione radiale una vista longitudinale in elevazione di una prima forma di realizzazione della una guarnizione a cassetto secondo il trovato applicato ad un cuscinetto di rotolamento, illustrati solo in parte per semplicità; e

- la figura 2 illustra schematicamente in sezione radiale una possibile variante della guarnizione a cassetto di figura 1.

Descrizione Dettagliata

Con riferimento alle figure 1 e 2, è indicato con 200 (figura 1) una guarnizione a cassetto a basso attrito, in particolare concepita per essere montata su un cuscinetto a rotolamento 2 di un gruppo mozzo ruota, noto e non illustrato nel suo complesso per semplicità, per essere inserito tra un primo organo 3 ed un secondo organo 4 in rotazione relativa, nell’esempio illustrato definiti dall’anello interno 3 e dall’anello esterno 4 del cuscinetto 2, per isolare a tenuta di fluido da un ambiente esterno, indicato con la lettera “E”, una cavità anulare 5 delimitata tra gli organi 3 e 4 ed alloggiante, nell’esempio illustrato, una pluralità di corpi volventi 6 del cuscinetto 2.

La guarnizione a cassetto 200 è realizzata in figura 1 secondo una prima forma di realizzazione, indicata con 200B, e in figura 2 con una seconda forma di realizzazione, indicata con 200C.

Entrambe le guarnizioni a cassetto 200B e 200C, che verranno d’ora innanzi descritte insieme per le parti comuni, usando per semplicità i medesimi numeri di riferimento, presentano un asse A di simmetria o rotazione e comprendono un primo schermo anulare 207 in uso vincolabile angolarmente solidale al primo organo o anello interno 3 per ruotare con esso intorno all’asse A ed un secondo schermo anulare 208 in uso vincolabile angolarmente solidale al secondo organo o anello esterno 4, coassiale con il primo schermo 207 e stazionario rispetto allo schermo 207, insieme al quale definisce una camera anulare 209.

La camera anulare 209 è delimitata su lati opposti, in direzione radiale da rispettive porzioni a manicotto 210,211, tra loro coassiali, del primo schermo 207 e del secondo schermo 208, mediante le quali gli schermi 207,208 sono vincolati agli organi 3 e 4, rispettivamente, in modo noto, ad esempio per piantaggio; e, in direzione assiale, da rispettive porzioni a flangia 212,213 del primo schermo 207 e del secondo schermo 208, disposte tra loro reciprocamente affacciate.

I guarnizione a cassetto 200B e 200C comprendono inoltre un anello di tenuta 214 portato solidale dallo schermo 208 e provvisto di almeno un primo labbro anulare 215 e un secondo labbro anulare 216 che si estendono assialmente e radialmente a sbalzo dalla porzione a flangia 213 e verso la porzione a flangia 212, all’interno della camera anulare 209.

Secondo un primo aspetto dell’invenzione, comune, come si vedrà, a tutte le forme di realizzazione che saranno illustrate, almeno uno dei labbri 215 e 216, negli esempi non limitativi illustrati entrambi, coopera/cooperano senza toccarla, ma con un gioco assiale minimo (dell’ordine del millimetro o meno) con la porzione a flangia 212 del primo schermo 207, che in uso è rotante intorno al suo asse di simmetria A rispetto al secondo schermo 208.

Pertanto, il labbro 215 definisce con la porzione a flangia 212 ed entro la camera anulare 209 una prima tenuta dinamica a labirinto 217 orientata radialmente ; qui e nel seguito con “dinamica” si intende il fatto che la tenuta 217 è esercitata tra due organi in moto relativo ed, in particolare, che l’organo mobile (schermo rotante 207 in questo caso) è quello rivolto in uso verso l’ambiente esterno E dal quale provengono i contaminanti, che cercano di introdursi nella cavità 5.

In combinazione con quanto precede, lo schermo 207 supporta solidale un terzo labbro anulare 218 che si estende a sbalzo dallo schermo 207 verso uno dei labbri 215,216 portati dallo schermo in uso stazionario 208 (nell’esempio non limitativo illustrato verso il labbro 215) senza toccarlo, per definire tra gli schermi 207 e 208 ed entro la camera anulare 209 una seconda tenuta dinamica a labirinto 219.

I labbri anulari di tenuta 215,216 e 218, come anche l’intero anello di tenuta 214 sono elasticamente deformabili, essendo realizzati in un materiale elastomerico. Viceversa, gli schermi 207,208 sono preferibilmente realizzati in metallo, ad esempio in una lamiera tranciata e piegata/imbutita, oppure in tutto o in parte in una materia plastica sintetica stampata, ma comunque in un materiale più rigido di quello usato per i labbri 215,216 e 218.

Un ulteriore aspetto comune di tutte le forme di realizzazione dell’invenzione consiste, come si vedrà, nel fatto che la porzione a flangia 212 dello schermo rotante 207 è disposta in uso in modo da delimitare la camera anulare 209 verso l’ambiente esterno E, lo schermo 207 definendo in uso uno schermo assialmente esterno del guarnizione a cassetto 200B/C rispetto alla cavità anulare 5 definita tra il primo e secondo organo 3 e 4.

Secondo le forme di realizzazione illustrate in figure 1 e 2, il labbri 215,216 sono disposti in sequenza in direzione radiale entro la camera anulare 209, il secondo labbro 216 essendo disposto radialmente più verso l’asse A di rotazione del primo schermo 207 rispetto al primo labbro 215. Inoltre, entrambi i labbri 215,216 cooperano a distanza ravvicinata, ma senza toccarla, con la porzione a flangia 212 del primo schermo 207, per definire con la tale porzione a flangia 212 una successione di labirinti interposti in serie in direzione radiale tra la porzione a manicotto 210 dello schermo 207 e la porzione a manicotto 211 dello schermo 208, il più esterno dei quali è quello che definisce la tenuta dinamica a labirinto 217.

Il terzo labbro anulare 218 è portato assialmente e radialmente a sbalzo da una prima faccia 220 rivolta verso lo schermo 208 della porzione a flangia 212 e si estende a sbalzo all’interno della camera anulare 209 in modo da essere interposto in serie, secondo una direzione radiale, tra il primo labbro 215 e il secondo labbro 216. Il terzo labbro anulare 218 presenta un bordo libero 221 di estremità, ingrossato in direzione radiale, rivolto verso la porzione a flangia 213, alla quale è disposto parallelo, in una sezione radiale (piano del foglio in figure 1 e 2), in una posizione immediatamente sottostante e ravvicinata al primo labbro 215, in modo da definire con una porzione di estradosso 222 del primo labbro 215 rivolta verso lo schermo 207 la seconda tenuta dinamica a labirinto 219.

Inoltre, il labbro 218 è conformato e disposto in modo da definire con una porzione di intradosso 223 del labbro 216 rivolta verso il secondo schermo 208, una terza tenuta dinamica a labirinto 224.

Inoltre, i labbri 215, 216 e 218 presentano in sezione radiale tutti una forma ad U (labbri 215,216) o a V asimmetrica (labbro 218), in modo da definire in direzione radiale (e verso diretto verso l’asse A) una successione di gocciolatoi anulari 225, 226, 227 disposti in serie uno sull’altro. e da delimitare così all’interno della camera anulare 209 una pluralità di recessi costituenti i gocciolatoi 225,226,227 e disposti successivamente in serie in direzione radiale, separati tra loro da almeno le tenute dinamiche a labirinto 219 e 224.

Le guarnizioni a cassetto 200B e 200C comprendono infine un quarto labbro anulare 228, il quale è ricavato di pezzo con l’anello di tenuta 214, e si estende a sbalzo dalla porzione a flangia 213 da banda opposta al labbro 216 e, in uso, da banda opposta all’ambiente esterno E e coopera con leggera interferenza con una superficie laterale 229 radialmente esterna della porzione a manicotto 210, in modo da definire con essa una tenuta radiale strisciante. Il labbro 228 costituisce un labbro cosiddetto “paragrasso” ed è costantemente lubrificato da grasso disposto in uso all’interno della cavità 5 verso i corpi volventi 6 ed, eventualmente, anche entro la camera 209, tra il labbro 216 e la porzione a manicotto 210.

Nella guarnizione a cassetto 200B, la porzione a flangia 212 dello schermo rotante 207 (destinato a venire montato sul lato interno veicolo di un mozzo ruota) supporta, su una propria seconda faccia 230 rivolta da banda opposta allo schermo 208, un riporto anulare 231 (illustrato a tratteggio) realizzato in un elastomero (ad esempio ABS) almeno in parte magnetizzato, in modo da definire un elemento generatore di segnale o encoder, noto, per un sensore noto e non illustrato per semplicità di un sistema ABS o anti-skid o ESP di un veicolo. Il riporto 231 ricopre almeno in parte la faccia 230 fino in corrispondenza della porzione a manicotto 210 e presenta un primo risalto anulare radiale 232, che si estende radialmente a sbalzo dalla porzione a manicotto 210 del primo schermo 207 verso l’asse di rotazione A e sull’interno della porzione a manicotto 210, ed il quale risalto anulare 232 è conformato in modo da definire in uso uno spallamento assiale di battuta per determinare una posizione assiale di montaggio fissa del primo schermo 207 sull’organo 3.

Le guarnizioni a cassetto 200B e 200C differiscono tra loro, oltre per la presenza o meno del riporto anulare 231, per il fatto che un bordo radialmente esterno 233 della porzione a flangia 212 del primo schermo 207 è realizzato in un materiale diverso; nel caso del guarnizione a cassetto 200B nel medesimo materiale del resto dello schermo 207; nel caso del guarnizione a cassetto 200C in un materiale plastico sintetico o elastomerico, comunque diverso dal, e meno rigido del, materiale con cui è formato il resto del primo schermo 207.

In ogni caso, il bordo 233 presenta la medesima forma, sia nella guarnizione a cassetto 200B, che nella guarnizione a cassetto 200C. In particolare, il bordo 233, che è opposto alla porzione a manicotto 210, è conformato in modo da definire, da banda opposta alla camera anulare 209 e, in uso, verso l’ambiente esterno E, un risalto anulare assiale 234 che si estende assialmente a sbalzo rispetto alla faccia 230, da banda opposta alla porzione a flangia 213 ed in immediata prossimità della porzione a manicotto 211 del secondo schermo 208 per formare con il secondo schermo 208 una prima pre-tenuta a labirinto 235 verso l’esterno della camera anulare 209.

Il labbro 215 presenta un bordo radialmente esterno formante un aggetto 236 disposto a filo del bordo 233 e che si estende verso la porzione a flangia 213, il che migliora la tenuta dinamica a labirinto 217.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, in tutte le forme di realizzazione illustrate e descritte la porzione a manicotto 211 del secondo schermo 208 si estende assialmente di sbalzo rispetto alla porzione a flangia 212 del primo schermo 207 dalla parte opposta alla camera anulare 209, in modo da definire in uso, con un proprio bordo anulare di estremità 242 opposto alla porzione a flangia 213 dello schermo 208, un recesso circolare 243 disposto fuori dalla cavità anulare 5 e che circonda il bordo 233 radialmente esterno della porzione a flangia 212 per l’intera sua estensione assiale; il bordo anulare 242 è annegato completamente in un prolungamento dell’anello di tenuta 214 che forma un elemento anulare di tenuta statica 244 destinato a cooperare in uso con il secondo organo 4; l’elemento anulare di tenuta statica 244 è provvisto di un secondo risalto anulare radiale 245 radialmente esterno, conformato in modo da definire in uso, anch’esso, uno spallamento assiale di battuta per determinare una posizione assiale di montaggio fissa del secondo schermo 208 sul secondo organo 4. A tale scopo, l’organo o anello esterno 4 è provvisto di una sede anulare 7 entro la quale alloggia in appoggio assiale, in uso, il risalto 245.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Guarnizione a cassetto (200B; 200C), in particolare per cuscinetti di rotolamento di gruppi mozzo ruota, atta ad essere inserita tra un primo (3) ed un secondo (4) organo in rotazione relativa per isolare a tenuta di fluido da un ambiente esterno una cavità anulare (5) definita tra il primo e secondo organo, la guarnizione a cassetto presentando un asse di simmetria (A) e comprendendo: - un primo e un secondo schermo anulari (207, 208) coassiali tra loro, in uso vincolabili angolarmente solidali, rispettivamente, al primo organo (3) e al secondo organo (4), definenti tra loro una camera anulare (209); il primo schermo anulare (207) definendo uno schermo assialmente esterno dalla guarnizione a cassetto rispetto alla cavità anulare (5) ed essendo atto a ruotare con il primo organo (3) intorno all’asse di simmetria (A); il secondo schermo anulare (208) definendo uno schermo assialmente interno dalla guarnizione a cassetto rispetto alla cavità anulare (5) ed essendo stazionario rispetto al primo schermo (207); il primo e il secondo schermo anulari (207, 208) essendo vincolati al primo e al secondo organo medianti rispettive porzioni a manicotto (210; 211), tra loro coassiali, delimitanti su lati opposti la camera anulare (209), ed essendo provvisti di rispettive porzioni a flangia (212; 213) disposte reciprocamente affacciate e delimitanti, in direzione assiale, la camera anulare (209); e - un anello di tenuta (214) portato solidale dal secondo schermo e provvisto di almeno un primo (215) e un secondo (216) labbro anulare che si estendono assialmente e radialmente a sbalzo dalla porzione a flangia del secondo schermo e verso la porzione a flangia del primo schermo, all’interno della camera anulare; la guarnizione a cassetto essendo caratterizzata dal fatto che, in combinazione: i)- il primo e il secondo labbro (215; 216) sono disposti in sequenza in direzione radiale entro la camera anulare, cooperano senza contatto con la porzione a flangia (212) del primo schermo, che in uso è rotante intorno all’asse (A), e definiscono con la porzione a flangia (213) del primo schermo ed entro la camera anulare una prima tenuta dinamica a labirinto (217); ii)- il primo schermo (207) supporta solidale un terzo labbro anulare (218), il quale si estende a sbalzo dal primo schermo verso il primo e il secondo labbro senza toccarli per definire tra il primo e secondo schermo ed entro la camera anulare una seconda tenuta dinamica a labirinto (219), e presenta un bordo libero (221) di estremità, ingrossato in direzione radiale.
2. Guarnizione a cassetto secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il primo e secondo labbro (215;216) sono disposti in sequenza in direzione radiale verso l’asse (A) ed entro la camera anulare e cooperano a distanza ravvicinata, ma senza toccarla, con la porzione a flangia (212) del primo schermo per definire una successione di labirinti interposti in serie in direzione radiale tra la porzione a manicotto (210) del primo schermo e la porzione a manicotto (211,411) del secondo schermo.
3. Guarnizione a cassetto secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il terzo labbro anulare (218) è interposto in serie, secondo una direzione radiale, tra il primo ed il secondo labbro (215; 216), ed il relativo bordo libero di estremità (221) definisce con una porzione di estradosso (222) del primo labbro rivolta verso il primo schermo la seconda tenuta dinamica a labirinto (219); e, con una porzione di intradosso (223,323) del secondo labbro rivolta verso il secondo schermo, una terza tenuta dinamica a labirinto (224).
4 Guarnizione a cassetto secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il primo, secondo e terzo labbro (215; 216; 218) definiscono in direzione radiale una successione di gocciolatoi anulari disposti in serie e separati tra loro dalla seconda e dalla terza tenuta dinamica a labirinto (219; 224).
5. Guarnizione a cassetto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l’anello di tenuta (214) comprende un quarto labbro anulare (228) che si estende a sbalzo dalla porzione a flangia (213) del secondo schermo da banda opposta al secondo labbro (216) e, in uso, all’ambiente esterno (E) alla cavità anulare (5) definita tra il primo e secondo organo; il quarto labbro cooperando con leggera interferenza con una superficie laterale radialmente esterna (229) della porzione a manicotto del primo schermo, in modo da definire con essa una tenuta radiale strisciante.
6. Guarnizione a cassetto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che un bordo radialmente esterno (233) della porzione a flangia del primo schermo, opposto alla porzione a manicotto del primo schermo, è conformato in modo da definire, da banda opposta alla camera anulare delimitata tra il primo e secondo schermo e, in uso, verso l’ambiente esterno alla cavità anulare, un primo risalto anulare assiale (234) che si estende assialmente a sbalzo rispetto ad una seconda faccia (230) della porzione a flangia del primo schermo rivolta da banda opposta al secondo schermo ed in immediata prossimità della porzione a manicotto del secondo schermo per formare con il secondo schermo una prima pre-tenuta a labirinto (235) verso l’esterno della camera anulare.
7. Guarnizione a cassetto secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che il bordo radialmente esterno (233) della porzione a flangia del primo schermo è realizzato in un materiale diverso, preferibilmente plastico sintetico o elastomerico, dal materiale con cui è formato il resto del primo schermo.