ITTO20130804A1

ITTO20130804A1 - Complesso di tenuta, in particolare per cuscinetti a rotolamento

Info

Publication number: ITTO20130804A1
Application number: IT000804A
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: COMPLESSO DI TENUTA, IN PARTICOLARE PER CUSCINETTI A ROTOLAMENTO.

D E S C R I Z I O N E

Settore Tecnico dell’Invenzione

La presente invenzione è relativa a un complesso di tenuta a basso attrito, in particolare per cuscinetti a rotolamento.

Tecnica Nota

I complessi di tenuta destinati ad equipaggiare i cuscinetti di rotolamento di gruppi mozzo ruota sono formati da cosiddette guarnizioni “a pacchetto” includenti 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/complesso di tenuta è dato da EP0980999B1.

Sebbene soddisfacenti, i complessi di tenuta “a pacchetto” noti presentano attriti relativamente elevati a causa dei labbri striscianti caricati da molle o comunque montati con forti interferenze. Complessi di tenuta includenti unicamente tenute a labirinto, oltre che essere relativamente ingombranti e complessi 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 un complesso di tenuta del tipo “a pacchetto”, che sia privo 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 fornito un complesso di tenuta come definito nella rivendicazione 1.

Secondo l’invenzione, lo schermo in uso rotante viene provvisto di un labbro di tenuta che coopera a labirinto con 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.

Particolari forme e disposizioni dei labbri e degli schermi permettono di conseguire prestazioni di tenuta ulteriormente ottimizzate.

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 del complesso di tenuta secondo il trovato applicato ad un cuscinetto a rotolamento, illustrati solo in parte per semplicità; e

- la figura 2 illustra schematicamente in sezione radiale una possibile variante del complesso di tenuta di figura 1.

Descrizione Dettagliata

Con riferimento alle figure 1 e 2, è indicato con 400 (figura 1) un complesso di tenuta a basso attrito, in particolare concepito per essere montato su un cuscinetto di 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.

Il complesso di tenuta 400 è realizzato in figura 1 secondo una prima forma di realizzazione, indicata con 400B, ed in figura 2 con una seconda forma di realizzazione, indicata con 400C.

Entrambi i complessi di tenuta 400B e 400C, che verranno d’ora innanzi descritti insieme per le parti comuni, usando per semplicità i medesimi numeri di riferimento, comprendono un primo schermo anulare 407 in uso vincolabile angolarmente solidale al primo organo o anello interno 3 per ruotare con esso intorno ad un asse A di simmetria dello schermo 407 ed un secondo schermo anulare 408 in uso vincolabile angolarmente solidale al secondo organo o anello esterno 4, coassiale con il primo schermo 407 e stazionario rispetto allo schermo 407, insieme al quale definisce una camera anulare 409.

La camera anulare 409 è delimitata su lati opposti, in direzione radiale da rispettive porzioni a manicotto 410,411, tra loro coassiali, del primo schermo 407 e del secondo schermo 408, mediante le quali gli schermi 407,408 sono vincolati agli organi 3 e 4, rispettivamente, in modo noto, ad esempio per piantaggio; e, in direzione assiale, da rispettive porzioni a flangia 412,413 del primo schermo 407 e del secondo schermo 408, disposte tra loro reciprocamente affacciate.

I complessi di tenuta 400B e 400C comprendono inoltre un anello di tenuta 414 portato solidale dallo schermo 408 e provvisto di almeno un primo labbro anulare 415 e un secondo labbro anulare 416 che si estendono assialmente e radialmente a sbalzo dalla porzione a flangia 413 e verso la porzione a flangia 412, all’interno della camera anulare 409.

Secondo un primo aspetto dell’invenzione, comune, come si vedrà, a tutte le forme di realizzazione che saranno illustrate, almeno uno dei labbri 415 e 416, 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 412 del primo schermo 407, che in uso è rotante intorno al suo asse di simmetria A rispetto al secondo schermo 408.

Pertanto, il labbro 415 definisce con la porzione a flangia 412 ed entro la camera anulare 409 una prima tenuta dinamica a labirinto 417, la quale è orientata assialmente ed è disposta obliquamente rispetto all’asse A per la conformazione, come si vedrà, del bordo 433. Qui e nel seguito con “dinamica” si intende il fatto che la tenuta 417 è esercitata tra due organi in moto relativo ed, in particolare, che l’organo mobile (schermo rotante 407 in questo caso) è quello rivolto in uso verso l’ambiente esterno E dal quale provengono i contaminanti, che cercano di introdursi nella cavità anulare 5.

In combinazione con quanto precede, lo schermo 407 supporta solidale un terzo labbro anulare 418 che si estende a sbalzo dallo schermo 407 verso uno dei labbri 415,416 portati dallo schermo in uso stazionario 408 (nell’esempio non limitativo illustrato verso il labbro 415) senza toccarlo, per definire tra gli schermi 407 e 408 ed entro la camera anulare 409 una seconda tenuta dinamica a labirinto 419.

I labbri anulari di tenuta 415,416 e 418, come anche l’intero anello di tenuta 414 sono elasticamente deformabili, essendo realizzati in un materiale elastomerico. Viceversa, gli schermi 407,408 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 415,416 e 418.

La porzione a flangia 412 dello schermo rotante 407 è disposta in uso in modo da delimitare la camera anulare 409 verso l’ambiente esterno E, lo schermo 407 definendo in uso uno schermo assialmente esterno del complesso di tenuta 400B/C rispetto alla cavità anulare 5 definita tra il primo e secondo organo 3 e 4.

Secondo le forme di realizzazione illustrate nelle figure 1 e 2, il labbri 415,416 sono disposti in sequenza in direzione radiale entro la camera anulare 409, il secondo labbro 416 essendo disposto radialmente più verso l’asse A di rotazione del primo schermo 407 rispetto al primo labbro 415. Inoltre, entrambi i labbri 415,416 cooperano a distanza ravvicinata, ma senza toccarla, con la porzione a flangia 412 del primo schermo 407, per definire con la tale porzione a flangia 412 una successione di labirinti interposti in serie in direzione radiale tra la porzione a manicotto 410 dello schermo 407 e la porzione a manicotto 411 dello schermo 408, il più esterno dei quali è quello che definisce la tenuta dinamica a labirinto 417.

Il terzo labbro anulare 418 è portato assialmente e radialmente a sbalzo dalla porzione a manicotto 410 del primo schermo 407 e si estende all’interno della camera anulare 409 in modo da essere interposto in serie, secondo una direzione radiale, tra il secondo labbro 416 e la porzione a manicotto 410 del primo schermo 407; un bordo libero di estremità 421 del terzo labbro 418 è rivolto verso il secondo labbro 416 ed è disposto, in una sezione radiale, in una posizione immediatamente sottostante e ravvicinata al secondo labbro 416, in modo da definire con una porzione di estradosso 422 del secondo labbro 416, rivolta verso la porzione a manicotto 410, la seconda tenuta dinamica a labirinto 419.

I labbri 415,416 e 418 presentano in sezione radiale tutti una forma ad U (labbri 415 e 416) o a V minuscola asimmetrica (labbro 418), in modo da definire in direzione radiale (e verso diretto verso l’asse A) una successione di gocciolatoi anulari 425, 426 ed una barriera 427, disposti radialmente in serie, uno sull’altro.

I complessi di tenuta 400B e 400C comprendono infine un quarto labbro anulare 428 ricavato di pezzo con l’anello di tenuta 414 e i relativi labbri 415 e 416. Il labbro 428 si estende a sbalzo dalla porzione a flangia 413 da banda opposta al labbro 416 e, in uso, da banda opposta all’ambiente esterno E e coopera con leggera interferenza con una superficie laterale 429 radialmente esterna della porzione a manicotto 410, in modo da definire con essa una tenuta radiale strisciante. Il labbro 428 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 409, tra il labbro 416 e la porzione a manicotto 410.

Nel complesso di tenuta 400B, la porzione a flangia 412 dello schermo rotante 407 (destinato a venire montato sul lato interno veicolo di un mozzo ruota) supporta, su una propria seconda faccia 430 rivolta da banda opposta allo schermo 408, un riporto anulare 431 (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 431 ricopre almeno in parte la faccia 430 fino in corrispondenza della porzione a manicotto 410 e presenta un primo risalto anulare radiale 432, che si estende radialmente a sbalzo dalla porzione a manicotto 410 del primo schermo 407 verso l’asse di rotazione A e sull’interno della porzione a manicotto 410, ed il quale risalto anulare 432 è conformato in modo da definire in uso uno spallamento assiale di battuta per determinare una posizione assiale di montaggio fissa del primo schermo 407 sull’organo 3.

I complessi di tenuta 400B e 400C differiscono tra loro, oltre per la presenza o meno del riporto anulare 431, per il fatto che un bordo radialmente esterno 433 della porzione a flangia 412 del primo schermo 407 è realizzato in un materiale diverso; nel caso del complesso di tenuta 400B nel medesimo materiale del resto dello schermo 407; nel caso del complesso di tenuta 400C in un materiale plastico sintetico o elastomerico, comunque diverso dal, e meno rigido del, materiale con cui è formato il resto del primo schermo 407.

In ogni caso, il bordo 433 presenta la medesima forma, sia nel complesso di tenuta 400B, che nel complesso di tenuta 400C. In particolare, il bordo 433, che è opposto alla porzione a manicotto 410, è conformato in modo da definire, da banda opposta alla camera anulare 409 e, in uso, verso l’ambiente esterno E, un primo risalto anulare assiale 434 conformato in sezione radiale come un nasello arrotondato e che si estende assialmente a sbalzo rispetto alla faccia 430 ed in immediata prossimità della porzione a manicotto 411 del secondo schermo 408 per formare con il secondo schermo 408 una pre-tenuta a labirinto 435 verso l’esterno della camera anulare 409.

Il bordo radialmente esterno 433 è inoltre conformato in modo da definire verso la camera anulare 409 e, in uso, da banda opposta all’ambiente esterno E, un secondo risalto anulare assiale 436 che si estende assialmente a sbalzo verso il secondo schermo 408 rispetto ad una faccia 420 della porzione a flangia 412 del primo schermo 407, e all’interno della camera anulare 409; il secondo risalto anulare assiale 436 è, in queste due forme di realizzazione, conformato in sezione radiale come una V asimmetrica avente la concavità rivolta verso la porzione a flangia 411 del secondo schermo 408 in modo da definire con la sua cavità un gocciolatoio 437 disposto immediatamente sopra, in una sezione radiale, ai labbri 415,416; il risalto 436 che forma il gocciolatoio 437 coopera inoltre, con una sua estremità libera 438 con la porzione a manicotto 411 per definire con essa una seconda pre-tenuta a labirinto 439.

Nel complesso di tenuta 400B, infine, la faccia 430 della porzione a flangia 412 del primo schermo 407 è provvista anche, in posizione immediatamente adiacente al primo risalto anulare assiale 434 e su una porzione della faccia 430 lasciata libera (non occupata) dall’inserto 431, disposta radialmente verso l’asse di rotazione A rispetto al risalto 434, di una scanalatura anulare 440 a fondo curvo atta a definire insieme al primo risalto 434 un elemento centrifugatore 441 disposto sull’esterno della camera anulare 409 e, in uso, sull’esterno della cavità anulare 5.

Nei complessi di tenuta 400B e 400C è il labbro 415 che può, in caso di necessità, per aumentare l’azione di tenuta, essere reso strisciante, ma con ridotta interferenza, conformando il labbro 415 come una V, anziché come una U e portandolo così a toccare sulla flangia 412.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, la porzione a manicotto 411 del secondo schermo 408 si estende assialmente di sbalzo rispetto alla porzione a flangia 412 del primo schermo 407 dalla parte opposta alla camera anulare 409, in modo da definire in uso, con un proprio bordo anulare di estremità 442 opposto alla porzione a flangia 413 dello schermo 408, un recesso circolare 443 disposto fuori dalla cavità anulare 5 e che circonda il bordo 433 radialmente esterno della porzione a flangia 412 per l’intera sua estensione assiale; il bordo anulare 442 è annegato completamente in un prolungamento dell’anello di tenuta 414 che forma un elemento anulare di tenuta statica 444 destinato a cooperare in uso con il secondo organo 4; l’elemento anulare di tenuta statica 444 è provvisto di un secondo risalto anulare radiale 445, 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 408 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 445.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Complesso di tenuta (400B; 400C) a basso attrito, in particolare per cuscinetti di rotolamento di gruppi mozzo ruota, atto ad essere inserito 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, e comprendente: un primo schermo anulare (407) in uso vincolabile angolarmente solidale al primo organo (3) per ruotare con il primo organo intorno ad un asse di simmetria (A) del primo schermo; un secondo schermo anulare (408) in uso vincolabile angolarmente solidale al secondo organo (4), coassiale con il primo schermo e stazionario rispetto al primo schermo, insieme al quale definisce una camera anulare (409) delimitata su lati opposti, in direzione radiale da rispettive porzioni a manicotto (410; 411), tra loro coassiali, del primo e del secondo schermo, mediante le quali il primo e secondo schermo sono vincolati al primo e secondo organo e, in direzione assiale, da rispettive porzioni a flangia (412; 413) del primo e del secondo schermo disposte reciprocamente affacciate; e un anello di tenuta (414) portato solidale dal secondo schermo e provvisto di almeno un primo (415) e un secondo (416) 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; caratterizzato dal fatto che, in combinazione: i)- almeno uno dei primo e secondo labbro (415; 416) coopera senza toccarla con la porzione a flangia (412) del primo schermo, che in uso è rotante intorno al suo asse di simmetria (A) rispetto al secondo schermo, per definire con la porzione a flangia (413) del primo schermo ed entro la camera anulare una prima tenuta dinamica a labirinto (417); ii)- la porzione a manicotto (410) del primo schermo (407) supporta solidale un terzo labbro anulare (418) che si estende assialmente e radialmente a sbalzo dal primo schermo all’interno della camera anulare in modo da essere interposto in serie, secondo una direzione radiale, tra il secondo labbro (416) e la porzione a manicotto (410) del primo schermo (407).
2. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che un bordo libero (421) di estremità del terzo labbro è rivolto verso il secondo labbro ed è disposto, in una sezione radiale, in una posizione immediatamente sottostante e ravvicinata al secondo labbro, in modo da definire con una porzione di estradosso (422) del secondo labbro (416) rivolta verso la porzione a manicotto (410) del primo schermo la seconda tenuta dinamica a labirinto (419).
3. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la porzione a flangia (412) del primo schermo è disposta in uso in modo da delimitare la camera anulare (409) verso l’ambiente esterno (E), il primo schermo (407) definendo in uso uno schermo assialmente esterno del complesso di tenuta rispetto alla cavità anulare (5) definita tra il primo e secondo organo.
4. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che entrambi il primo e secondo labbro (415; 416) cooperano a distanza ravvicinata, ma senza toccarla, con la porzione a flangia (412) del primo schermo, per definire con la porzione a flangia del primo schermo una successione di labirinti interposti in serie in direzione radiale tra la porzione a manicotto (410) del primo schermo e la porzione a manicotto (411) del secondo schermo.
5. Complesso di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’anello di tenuta (414) comprende un quarto labbro anulare (428) che si estende a sbalzo dalla porzione a flangia (413) del secondo schermo da banda opposta al secondo labbro (416) 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 (429) della porzione a manicotto del primo schermo, in modo da definire con essa una tenuta radiale strisciante.
6. Complesso di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la porzione a manicotto (411) del secondo schermo si estende assialmente di sbalzo rispetto alla porzione a flangia del primo schermo dalla parte opposta alla camera anulare (409) delimitata tra il primo ed il secondo schermo, in modo da definire in uso, con un proprio bordo anulare di estremità (442) opposto alla porzione a flangia del secondo schermo, un recesso circolare (443) disposto fuori dalla cavità anulare delimitata tra il primo e secondo organo e che circonda un bordo radialmente esterno (433) della porzione a flangia del primo schermo; il bordo anulare di estremità della porzione a flangia del secondo schermo essendo annegato in un prolungamento dell’anello di tenuta che forma un elemento anulare di tenuta statica (444) destinato a cooperare in uso con il secondo organo; l’elemento anulare di tenuta statica essendo provvisto di un secondo risalto anulare radiale (445), radialmente esterno, conformato in modo da definire in uso uno spallamento assiale di battuta per determinare una posizione assiale di montaggio fissa del secondo schermo sul secondo organo.
7. Complesso di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che un bordo radialmente esterno (433) 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 delimitata tra il primo e secondo organo, un primo risalto anulare assiale (434) che si estende assialmente a sbalzo rispetto ad una seconda faccia (430) 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 (435) verso l’esterno della camera anulare.
8. Complesso di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la seconda faccia (430) della porzione a flangia del primo schermo è inoltre provvista, in posizione immediatamente adiacente al primo risalto anulare assiale (434) e radialmente verso l’asse di simmetria (A) del primo schermo, di una scanalatura anulare a fondo curvo (440) atta a definire insieme a primo risalto anulare assiale un elemento centrifugatore (441) disposto sull’esterno della camera anulare e, in uso, sull’esterno della cavità anulare delimitata tra il primo e secondo organo