ITTO980190A1 - Complesso anulare di tenuta, in particolare per mozzi ruota. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

di Brevetto per Invenzione Industriale,

La presente invenzione si riferisce a un complesso anulare di tenuta del tipo destinato a proteggere i cuscinetti di rotolamento di un mozzo ruota dai contaminanti esterni, quali acqua, polvere, fango, con cui il mozzo ruota viene costantemente in contatto durante la vita operativa.

E' noto che, nelle applicazioni veicolistiche, i cuscinetti di rotolamento, in particolare quelli presenti nei mozzi ruota, sono continuamente esposti, in uso, al contatto con elevate quantità dì contaminanti: pertanto, in tali applicazioni, i complessi di tenuta usati a protezione dei cuscinetti (incorporati nei cuscinetti stessi o, più frequentemente, facenti parte dell'unità mozzo-ruota) non hanno solo lo scopo di trattenere all'interno del cuscinetto l'olio o grasso lubrificante, ma soprattutto quello di impedire ai contaminanti esterni l'ingresso all'interno del mozzo ruota e/o del cuscinetto.

Purtroppo, contaminanti quali polvere e fango, anche se vengono bloccati dal complesso di tenuta, tendono ad impastarsi con il grasso che lubrifica i labbri di tenuta ed a logorare per attrito questi ultimi, fino a far perdere agli stessi ogni capacità di tenuta. Per superare tale inconveniente, i complessi di tenuta noti per le applicazioni descritte presentano un labbro principale di tenuta e, più verso l'esterno, un labbro parapolvere, che ha lo scopo di preservare il labbro principale dal contatto con i contaminanti.

Tuttavia, per evitarne la rapida usura, i labbri parapolvere vengono di solito progettati in modo da accoppiarsi con la superficie di tenuta su cui il labbro principale coopera ad interferenza, con interferenze molto basse o, addirittura, con piccoli giochi. In questo modo, però, l'eventuale grasso lubrificante disposto tra i due labbri viene facilmente perduto all'esterno ed i contaminanti esterni, anche se in misura minima, possono comunque giungere a contatto con il labbro principale di tenuta, con conseguente usura dello stesso.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire un complesso di tenuta per applicazioni gravose, per esempio su mozzi ruote di veicoli, che sia in grado di assicurare una lunga durata del labbro principale di tenuta, pur in presenza di forti dosi di contaminanti esterni e conservando, al contempo, una struttura semplice e compatta ed un basso costo di produzione .

In base all'invenzione viene dunque fornito un complesso di tenuta inseribile tra due organi in rotazione relativa per sigillare a tenuta di fluido un vano definito tra i detti organi da un ambiente esterno al vano, il .complesso di tenuta comprendendo: una porzione di montaggio per l'inserimento coassiale tra detti organi ed il collegamento angolare ad un primo di essi; ed almeno un primo ed un secondo labbro anulare, tra loro coassiali, atti a cooperare a strisciamento con una superficie di tenuta di un secondo di detti organi; il primo labbro essendo immediatamente affacciato al detto vano per delimitare lo stesso verso detto ambiente esterno ed essendo conformato come un labbro di tenuta, atto a cooperare con detta superficie di tenuta con una pressione ed interferenza prefissate; ed il secondo labbro essendo esposto al detto ambiente esterno su un suo lato rivolto da banda opposta al primo labbro ed essendo conformato come un labbro parapolvere; caratterizzato dal fatto che detto secondo labbro è provvisto di uno spigolo di tenuta cooperante ad interferenza con detta superficie di tenuta e conformato ad onda.

In particolare, lo spigolo di tenuta è definito da almeno una rigatura circonferenziale ondulata formante, in senso assiale, creste ed avvallamenti ed il secondo labbro è conformato, nel complesso, in modo tale che le tracce del suo profilo radiale indeformato effettuate in corrispondenza di un detto avvallameno e della cresta immediatamente adiacente si intersecano sostanzialmente in corrispondenza di detta superficie di tenuta, ovvero si intersecano ad una distanza dal diametro interno indeformato del labbro pari all'interferenza prevista, in uso, tra il labbro e la superficie di tenuta.

Preferibilmente, l'ondulazione della citata rigatura è tale da includere da due a otto onde, ovvero da due a otto creste ed altrettanti avvallamenti.

In questo modo, i contaminanti esterni, che vengono intercettati dal labbro parapolvere, vengono non semplicemente fermati dallo stesso, con conseguente possibilità di sua rapida usura, ma "pompati" all'indietro, nell'ambiente esterno di provenienza, da un effetto di pompaggio determinato sul labbro a spigolo di tenuta ondulato dalla rotazione relativa tra lo stesso e la superficie di tenuta, su cui, secondo l'invenzione, il labbro parapolvere è fatto strisciare con interferenza, sia pure contenuta.

Tale effetto di "pompaggio", ottenibile tramite opportuna sagomatura di un labbro di tenuta, è noto nella tecnica, ma è nato (ed è stato finora utilizzato) solamente per favorire la lubrificazione di labbri di tenuta in ambienti "puliti", per applicazioni ad alte velocità .

Secondo l'invenzione, invece, esso viene ora applicato in un campo completamente differente (ambiente "sporco" e relativamente basse velocità), su un labbro diverso (parapolvere), e modificando il labbro stesso in modo da renderlo accoppiabile con interferenza (seppur bassa) con la superficie di tenuta; ma, soprattutto, l'effetto noto viene applicato per uno scopo completamente diverso ("pompare" contaminanti e detriti, non olio) con un risultato positivo del tutto sorprendente ed imprevedibile, che non poteva essere dedotto a priori.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, effettuata con riferimento alle figure del disegno annesso, nel quale:

- la figura 1 illustra una vista in alzata, in sezione radiale longitudinale, di un complesso di tenuta realizzato secondo l'invenzione;

la figura 2 illustra un dettaglio costruttivo e di funzionamento del complesso di tenuta di figura 1.

Con riferimento alle figure 1 e 2, è indicato con 1 un complesso di tenuta di struttura generale sostanzialmente nota, inseribile tra due organi 2,3 in rotazione relativa (rappresentati solo schematicamente ed a tratteggio in figura 1, per esempio l'anello interno ed esterno di un cuscinetto, oppure un albero e la carcassa di supporto per lo stesso) per sigillare a tenuta di fluido un vano 4 definito tra gli organi 2,3 da un ambiente esterno al vano 4, indicato nel complesso con 5.

Il complesso di tenuta 1 comprende una porzione di montaggio 8, per l'inserimento tra gli organi 2,3, coassialmente agli stessi, e per il collegamento angolare del complesso di tenuta 1 ad uno di essi, nella fattispecie all'organo 3, ed almeno due labbri anulari, 9,10, tra loro coassiali, atti a cooperare a strisciamento con una superficie 12 di tenuta dell'altro organo, nella fattispecie l'organo 2 radialmente più interno.

La porzione di montaggio 8 comprende una armatura 13 sostanzialmente rigida, per esempio realizzata in una materia plastica o, preferibilmente, in un metallo coniato (ad esempio ferro zincato od ottone), ed una porzione elastomerica 14, da cui si dipartono, di pezzo ed assialmente da bande opposte, i labbri 9 e 10, i quali sono pure essi formati nel medesimo elastomero della porzione 14, la quale, preferibilmente, secondo una configurazione nota, si estende anche a coprire in parte una porzione di calettamento 16 dell'armatura 13, conformata a manicotto, per effettuare una tenuta statica tra porzione 8 ed organo 3.

Il labbro 10 è immediatamente affacciato al vano 4 per delimitare lo stesso verso l'ambiente esterno 5 ed è conformato come un tradizionale labbro di tenuta: pertanto, il labbro 10 è conformato, in sezione radiale, sostanzialmente come una V avente il vertice rivolto verso l'asse di simmetria dei labbri 9,10, non illustrato per semplicità {figura 1) e, preferibilmente, porta radialmente sull'esterno, da banda opposta alla superficie 12 e montata in modo noto, una molla toroidale 20 di serraggio radiale.

In questo modo, il labbro 10 risulta atto a cooperare con la superficie di tenuta 12 con una pressione di contatto ed una interferenza prefissate, stabilite dalla molla 20.

Secondo il trovato, invece, il labbro 9 è posizionato e conformato, salvo le varianti che si vedranno, sostanzialmente come un labbro parapolvere noto; pertanto, i labbri 9,10 si estendono assialmente da bande opposte dalla porzione 14, in modo che il labbro 9 risulti esposto all'ambiente esterno 5 dalla parte di un suo lato 21 rivolto da banda opposta al labbro 10. lato delimitato verso l'asse di simmetria del labbro 9, non illustrato, da una superficie frontale 22 disposta sostanzialmente perpendicolare al citato asse di simmetrìa, come è comune per i labbri parapolvere .

Secondo il trovato, il labbro 9 è però provvisto di uno spigolo di tenuta 23 cooperante ad interferenza con la superficie di tenuta 12 e conformato sostanzialmente ad onda. In particolare, lo spigolo di tenuta 23 risulta conformato come quello di un labbro dì tenuta, risultando delimitato tra opposti fianchi anulari 24,25, obliqui, del labbro 9 medesimo, ed è definito, nella fattispecie non limitativa illustrata, da una rigatura circonferenziale ondulata 26 formante, in senso assiale, una pluralità di creste 27 e di corrispondenti avvallamenti 28.

I fianchi 24,25 sono, secondo 'l'invenzione, formati entrambi inclinati ad angolo acuto, e con verso opposto, rispetto al citato asse di simmetria dei labbri anulari 9,10 e, in particolare, secondo angoli dì valore diverso. Secondo un aspetto dell'invenzione, il fianco 24, che non esiste in labbri parapolvere tradizionali, taglia obliquamente la superficie frontale 22, interrompendola, ed è conseguentemente rivolto verso l'ambiente esterno 5; inoltre il fianco 24 è inclinato rispetto all'asse di simmetria dei labbri 9,10 di un angolo inferiore a quello del fianco opposto 25 e, in ogni caso molto piccolo (compreso, tra 5 e 15 gradi).

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, la rigatura circonferenziale 26 può comprendere da due ad otto onde, ovvero da due ad otto rispettive creste 27 ed avvallamenti 28, a seconda di come viene conformata, ovvero del passo tra due creste 27 (o tra due avvallamenti 28) adiacenti. In ogni caso, invece, l'ampiezza assiale delle ondulazioni, ovvero l'estensione delle creste 27 e degli avvallamenti 28, è simmetrica e si mantiene compresa in valori relativamente piccoli, compresi tra 1 e 4 decimi di millimetro .

Con particolare riferimento alla figura 2, in uso, grazie alla presenza della rigatura ondulata 26 ed al fatto di cooperare con interferenza con la superficie 12, sia pure di valore ridotto rispetto all'interferenza tra superficie 12 e labbro 10, il labbro 9 è indotto ad un moto periodico assiale che porta lo spigolo di tenuta 26 a spostarsi assialmente, rispetto alla posizione a riposo, illustrata a linea continua in figura 2, di quantità assiali a1 ed a2 tra loro identiche e pari al valore della citata estensione assiale delle creste 27 ed avvallamenti 28, cioè 1-4 decimi di millimetro, generando così un effetto di pompaggio che, durante le prove sperimentali condotte dai tecnici della Richiedente, si è sorprendentemente mostrato capace di respingere i contaminanti esterni, assicurando una ridotta usura del labbro 9, che è pertanto in grado di preservare a lungo il labbro di tenuta vero e proprio 10.

Infine, secondo un ultimo aspetto dell'invenzione, il labbro 9 viene conformato in fase di progetto in modo tale che le tracce del suo profilo radiale indeformato effettuate in corrispondenza di una cresta 27 e dell'avvallameno 28 immediatamente adiacente, tracce che sono illustrate a tratto e punto in figura 2 e sono indicate rispettivamente con 30 e 31, si intersecano, come illustrato in figura 2, sostanzialmente in corrispondenza della superficie 12, ovvero lungo un diametro DN nominale del complesso di tenuta 1 (pari al diametro esterno della superficie di tenuta 12 con cui i labbri 9,10 sono destinati a cooperare) pari al valore del diametro interno D1 in condizioni indeformate del labbro 9, diminuito del valore della interferenza I calcolata in fase di progetto tra labbro 9 e superficie 12.

Claims (10)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Complesso di tenuta inseribile tra due organi in rotazione relativa per sigillare a tenuta di fluido un vano definito tra i detti organi da un ambiente esterno al vano, il complesso di tenuta comprendendo: una porzione di montaggio per l'inserimento coassiale tra detti organi ed il collegamento angolare ad un primo di essi; ed almeno un primo ed un secondo labbro anulare, tra loro coassiali, atti a cooperare a strisciamento con una superficie di tenuta di un secondo di detti organi; il primo labbro essendo immediatamente affacciato al detto vano per delimitare lo stesso verso detto ambiente esterno ed essendo conformato come un labbro di tenuta, atto a cooperare con detta superficie di tenuta con una pressione ed interferenza prefissate; ed il secondo labbro essendo esposto al detto ambiente esterno su un suo lato rivolto da banda opposta al primo labbro ed essendo conformato come un labbro parapolvere; caratterizzato dal fatto che detto secondo labbro è provvisto di uno spigolo di tenuta cooperante ad interferenza con detta superficie di tenuta a conformato ad onda.
2. 2. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto spigolo di tenuta è delimitato tra opposti fianchi anulari obliqui del secondo labbro, inclinati ad angolo acuto ed in verso opposto rispetto all'asse di simmetria di detti labbri, ed è definito da almeno una rigatura circonferenziale ondulata formante, in senso assiale, creste ed avvallamenti .
3. 3. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la detta rigatura circonferenziale comprende da due ad otto rispettive creste ed avvallamenti.
4. 4. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzato dal fatto che detti fianchi del secondo labbro sono inclinati secondo angoli di valore diverso .
5. 5. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il fianco del secondo labbro rivolto verso detto ambiente esterno è inclinato rispetto all'asse di simmetria dei labbri di un angolo inferiore a quello del fianco opposto.
6. 6. Complesso di tenuta secondo una delle rivendicazioni da 2 a 5, caratterizzato dal fatto che il detto secondo labbro è conformato in modo tale che le tracce del suo profilo radiale indeformato effettuate in corrispondenza di un detto avvallameno e della cresta immediatamente adiacente si intersecano sostanzialmente in corrispondenza di detta superficie di tenuta.
7. 7 . Complesso di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il detto primo labbro è conformato in sezione radiale sostanzialmente come una V avente il vertice rivolto verso l'asse di simmetria di detti labbri.
8. 8. Complesso di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato ,dal fatto che il detto primo labbro di tenuta porta radialmente sull'esterno, da banda opposta della superficie di tenuta, una molla toroidale.
9. 9. Complesso di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la detta porzione di montaggio comprende una armatura sostanzialmente rigida, in plastica o metallo coniato, ed una porzione elastomerica da cui si dipartono di pezzo ed assialmente da bande opposte, detti primo e secondo labbro.
10. 10. Complesso di tenuta sostanzialmente come descritto e come illustrato con riferimento al disegno annesso.