ITTO20130800A1

ITTO20130800A1 - Unità di tenuta, in particolare per cuscinetti di rotolamento

Info

Publication number: ITTO20130800A1
Application number: IT000800A
Authority: IT
Inventors: Carmelo Gulli
Original assignee: Skf Ab
Priority date: 2013-10-03
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-04-04
Also published as: US9140305B2; EP2857704A1; CN104696369B; EP2857704B1; US20150097340A1; CN104696369A

Description

UNITÀ DI TENUTA, 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 unità di tenuta, in particolare per cuscinetti di rotolamento.

Tecnica Nota

Le unità di tenuta destinate ad equipaggiare i cuscinetti di rotolamento di gruppi mozzo ruota sono formate da cosiddette guarnizioni “a pacchetto” o “ a cassetto” 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/unità di tenuta è dato da EP0980999B1.

Sebbene soddisfacenti, le unità di tenuta “a pacchetto” note presentano attriti relativamente elevati a causa dei labbri striscianti caricati da molle o comunque montati con forti interferenze. Unità 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 una unità di tenuta , 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 unità di tenuta 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 dell’unità di tenuta 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 dell’unità di tenuta di figura 1.

Descrizione Dettagliata

Con riferimento alle figure 1 e 2, è indicato con 100 (figura 1) una unità di tenuta 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.

L’unità di tenuta 100 è realizzata in figura 1 secondo una prima forma di realizzazione, indicata con 100B, ed in figura 2 con una seconda forma di realizzazione, indicata con 100C.

Entrambe le unità di tenuta 100B e 100C, 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 107 in uso vincolabile angolarmente solidale al primo organo o anello interno 3 per ruotare con esso intorno all’asse ed un secondo schermo anulare 108 in uso vincolabile angolarmente solidale al secondo organo o anello esterno 4, coassiale con il primo schermo 107 e stazionario rispetto allo schermo 107, insieme al quale definisce una camera anulare 109.

La camera anulare 109 è delimitata su lati opposti, in direzione radiale da rispettive porzioni a manicotto 110, 111, tra loro coassiali, del primo schermo 107 e del secondo schermo 108, mediante le quali gli schermi 107, 108 sono vincolati agli organi 3 e 4, rispettivamente, in modo noto, ad esempio per piantaggio; e, in direzione assiale, da rispettive porzioni a flangia 112, 113 del primo schermo 107 e del secondo schermo 108, disposte tra loro reciprocamente affacciate.

Le unità di tenuta 100B e 100C comprendono inoltre un anello di tenuta 114 portato solidale dallo schermo 108 e provvisto di almeno un primo labbro anulare 115 e un secondo labbro anulare 116 che si estendono assialmente e radialmente a sbalzo dalla porzione a flangia 113 e verso la porzione a flangia 112, all’interno della camera anulare 109.

Secondo un primo aspetto dell’invenzione, almeno uno dei labbri 115 e 116, negli esempi non limitativi illustrati entrambi i labbri, coopera/cooperano senza toccarla, ma con un gioco assiale minimo (dell’ordine del millimetro o meno) con la porzione a flangia 112 del primo schermo 107, che in uso è rotante intorno all’ asse A rispetto al secondo schermo 108.

Pertanto, il labbro 115 definisce con la porzione a flangia 112 ed entro la camera anulare 109 una prima tenuta dinamica a labirinto 117 orientata radialmente; qui e nel seguito con “dinamica” si intende il fatto che la tenuta 117 è esercitata tra due organi in moto relativo e, in particolare, che l’organo mobile (schermo rotante 107 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 107 supporta solidale un terzo labbro anulare 118 che si estende a sbalzo dallo schermo 107 verso uno dei labbri 115,116 portati dallo schermo in uso stazionario 108 (nell’esempio non limitativo illustrato verso il labbro 115) senza toccarlo, per definire tra gli schermi 107 e 108 ed entro la camera anulare 109 una seconda tenuta dinamica a labirinto 119.

I labbri anulari di tenuta 115, 116 e 118, come anche l’intero anello di tenuta 114 sono elasticamente deformabili, essendo realizzati di materiale elastomerico. Viceversa, gli schermi 107, 108 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 115, 116 e 118.

Un ulteriore aspetto comune alle due preferite forme di realizzazione dell’invenzione consiste, come si vedrà, nel fatto che la porzione a flangia 112 dello schermo rotante 107 è disposta in uso in modo da delimitare la camera anulare 109 verso l’ambiente esterno E, lo schermo 107 definendo in uso uno schermo assialmente esterno dell’unità di tenuta 100B/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 115, 116 sono disposti in sequenza in direzione radiale entro la camera anulare 109, il secondo labbro 116 essendo disposto radialmente più verso l’asse A di rotazione del primo schermo 107 rispetto al primo labbro 115. Inoltre, entrambi i labbri 115, 116 cooperano a distanza ravvicinata, ma senza toccarla, con la porzione a flangia 112 del primo schermo 107, per definire con la tale porzione a flangia 112 una successione di labirinti interposti in serie in direzione radiale tra la porzione a manicotto 110 dello schermo 107 e la porzione a manicotto 111 dello schermo 108, il più esterno dei quali è quello che definisce la tenuta dinamica a labirinto 117.

Il terzo labbro anulare 118 è portato assialmente e radialmente a sbalzo da una prima faccia 120 rivolta verso lo schermo 108 della porzione a flangia 112 e si estende all’interno della camera anulare 109 in modo da essere interposto in serie, secondo una direzione radiale, tra il primo labbro 115 ed il secondo labbro 116; un bordo libero 121 di estremità del labbro 118 è rivolto verso il primo labbro 115 ed è disposto, in una sezione radiale (piano del foglio in figure 1 e 2), in una posizione immediatamente sottostante e ravvicinata al primo labbro 115, in modo da definire con una porzione di estradosso 122 del primo labbro 115 rivolta verso lo schermo 107 la seconda tenuta dinamica a labirinto 119.

Inoltre, il labbro 118 è conformato e disposto in modo da definire con una porzione di intradosso 123 del labbro 116 rivolta verso il secondo schermo 108, una terza tenuta dinamica a labirinto 124.

Inoltre, i labbri 115, 116 e 118 presentano in sezione radiale tutti una forma ad U (labbri 115, 118) o a V (labro 116), in modo da definire in direzione radiale (e verso diretto verso l’asse A) una successione di gocciolatoi anulari 125, 126, 127 disposti in serie uno sull’altro e da delimitare così all’interno della camera anulare 109 una pluralità di recessi costituenti i gocciolatoi 125, 126, 127 e disposti successivamente in serie in direzione radiale, separati tra loro da almeno le tenute dinamiche a labirinto 119 e 124.

Le unità di tenuta 100B e 100C comprendono, infine, un quarto labbro anulare 128 ricavato di pezzo con l’anello di tenuta 114 ed i relativi labbri 115 e 116. Il labbro 128 si estende a sbalzo dalla porzione a flangia 113 da banda opposta al labbro 116 e, in uso, da banda opposta all’ambiente esterno E e coopera con leggera interferenza con una superficie laterale 129 radialmente esterna della porzione a manicotto 110, in modo da definire con essa una tenuta radiale strisciante. Il labbro 128 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 109, tra il labbro 116 e la porzione a manicotto 110.

Nell’unità di tenuta 100B, la porzione a flangia 112 dello schermo rotante 107 (destinato a venire montato sul lato interno veicolo di un mozzo ruota) supporta, su una propria seconda faccia 130 rivolta da banda opposta allo schermo 108, un riporto anulare 131 (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 131 ricopre almeno in parte la faccia 130 fino in corrispondenza della porzione a manicotto 110 e presenta un primo risalto anulare radiale 132, che si estende radialmente a sbalzo dalla porzione a manicotto 110 del primo schermo 107 verso l’asse di rotazione A e sull’interno della porzione a manicotto 110, ed il quale risalto anulare 132 è conformato in modo da definire in uso uno spallamento assiale di battuta per determinare una posizione assiale di montaggio fissa del primo schermo 107 sull’organo 3.

Le unità di tenuta 100B e 100C differiscono tra loro, oltre per la presenza o meno del riporto anulare 131, per il fatto che un bordo radialmente esterno 133 della porzione a flangia 112 del primo schermo 107 è realizzato in un materiale diverso; nel caso dell’unità di tenuta 100B nel medesimo materiale del resto dello schermo 107; nel caso dell’unità di tenuta 100C in un materiale plastico sintetico o elastomerico, comunque diverso dal, e meno rigido del, materiale con cui è formato il resto del primo schermo 107.

In ogni caso, il bordo 133 presenta la medesima forma, sia nell’unità di tenuta 100B, che nell’unità di tenuta 100C. In particolare, il bordo 133, che è opposto alla porzione a manicotto 110, è conformato in modo da definire, da banda opposta alla camera anulare 109 e, in uso, verso l’ambiente esterno E, un primo risalto anulare assiale 134 che si estende assialmente a sbalzo rispetto alla faccia 130, da banda opposta alla porzione a flangia 113 e in immediata prossimità della porzione a manicotto 111 del secondo schermo 108 per formare con il secondo schermo 108 una prima pre-tenuta a labirinto 135 verso l’esterno della camera anulare 109; negli esempi illustrati, la faccia 130 è inoltre provvista, in posizione immediatamente adiacente al risalto 134 e radialmente verso l’asse di rotazione A, di una scanalatura anulare a fondo curvo 136 atta a definire insieme al risalto 134 un elemento centrifugatore 137 disposto sull’esterno della camera anulare 109 e, in uso, sull’esterno della cavità anulare 5.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, in tutte le forme di realizzazione illustrate e descritte la porzione a manicotto 111 del secondo schermo 108 si estende assialmente di sbalzo rispetto alla porzione a flangia 112 del primo schermo 107 dalla parte opposta alla camera anulare 109, in modo da definire in uso, con un proprio bordo anulare di estremità 142 opposto alla porzione a flangia 113 dello schermo 108, un recesso circolare 143 disposto fuori dalla cavità anulare 5 e che circonda il bordo 133 radialmente esterno della porzione a flangia 112 per l’intera sua estensione assiale; il bordo anulare 142 è annegato completamente in un prolungamento dell’anello di tenuta 114 che forma un elemento anulare di tenuta statica 144 destinato a cooperare in uso con il secondo organo 4; l’elemento anulare di tenuta statica 144 è provvisto di un secondo risalto anulare radiale 145 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 108 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 145.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Unità di tenuta (100B; 100C), 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 (3) e secondo (4) organo, l’unità di tenuta (110B; 100C) presentando un asse di simmetria (A), e comprendendo: - un primo schermo anulare (107) in uso vincolabile angolarmente solidale al primo organo (3) mediante una rispettiva porzione a manicotto (110) per ruotare con il primo organo intorno all’asse di simmetria (A) e definente uno schermo assialmente esterno dell’unità di tenuta rispetto alla cavità anulare (5); - un secondo schermo anulare (108) in uso vincolabile angolarmente solidale al secondo organo (4), in posizione coassiale con il primo schermo (107), mediante una rispettiva porzione a manicotto (111), e definente uno schermo assialmente interno dell’unità di tenuta rispetto alla cavità anulare (5); il secondo schermo anulare (108) e il primo schermo anulare (107) formando tra loro una camera anulare (109) delimitata, su lati opposti in direzione radiale, dalle porzioni a manicotto (110; 111), e, in direzione assiale, da rispettive porzioni a flangia (112; 113) del primo e del secondo schermo disposte reciprocamente affacciate, la porzione a flangia (112) del primo schermo delimitando la camera anulare (109) verso l’ambiente esterno (E); e - un anello di tenuta (114) portato solidale dal secondo schermo anulare (108) e provvisto di almeno un primo (115) e un secondo (116) 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 (109); l’unità di tenuta (100B; 100C) essendo caratterizzata dal fatto che, in combinazione: i)- il primo e il secondo labbro (115; 116) sono disposti in sequenza in direzione radiale entro la camera anulare, cooperano, senza contatto, con la porzione a flangia (112) del primo schermo e definiscono con la porzione a flangia (113) del primo schermo ed entro la camera anulare una prima tenuta dinamica a labirinto (117); ii)- il primo schermo (107) supporta solidale un terzo labbro anulare (118) che si estende a sbalzo dal primo schermo verso il primo e il secondo labbro senza toccarli per formare una seconda tenuta dinamica a labirinto (119).
2. Unità di tenuta secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il secondo labbro (116) è disposto radialmente più verso l’asse di rotazione (A) rispetto al primo labbro (115); il terzo labbro anulare (118) essendo portato assialmente e radialmente a sbalzo da una prima faccia (120) della porzione a flangia (112) del primo schermo rivolta verso il secondo schermo e si estende all’interno della camera anulare in modo da essere interposto in serie, secondo una direzione radiale, tra il primo ed il secondo labbro (115; 116).
3. Unità di tenuta secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che un bordo libero di estremità (121) del terzo labbro è rivolto verso il primo labbro (115) ed è disposto, in una sezione radiale, in una posizione immediatamente sottostante e ravvicinata al primo labbro, in modo da definire con una porzione di estradosso (122) del primo labbro rivolta verso il primo schermo la seconda tenuta dinamica a labirinto (119); e, con una porzione di intradosso (123) del secondo labbro rivolta verso il secondo schermo, una terza tenuta dinamica a labirinto (124).
4. Unità di tenuta secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il primo, secondo e terzo labbro (115; 118) sono definiscono in direzione radiale una successione di gocciolatoi anulari (125, 126, 127), i quali sono disposti in serie all’interno della camera anulare in una direzione radiale, e sono separati tra loro da almeno la seconda e terza tenuta dinamica a labirinto (119; 124).
5. Unità di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che l’anello di tenuta (114) comprende un quarto labbro anulare (128) che si estende a sbalzo dalla porzione a flangia (113) del secondo schermo da banda opposta al secondo labbro (116) 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 (129) della porzione a manicotto del primo schermo, in modo da definire con essa una tenuta radiale strisciante.
6. Unità di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la porzione a flangia del primo schermo supporta, su una propria seconda faccia (130) rivolta da banda opposta al secondo schermo, un riporto anulare (131) realizzato in un elastomero almeno in parte magnetizzato, in modo a definire un elemento generatore di segnale, il quale riporto anulare (131) ricopre almeno in parte la seconda faccia fino in corrispondenza della porzione a manicotto (110) del primo schermo e presenta un primo risalto anulare (132) radiale che si estende radialmente a sbalzo dalla porzione a manicotto del primo schermo verso l’asse di rotazione (A) del primo schermo e sull’interno della porzione a manicotto (110) del primo schermo; il primo risalto anulare radiale essendo conformato in modo da definire in uso uno spallamento assiale di battuta per determinare una posizione assiale di montaggio fissa del primo schermo sul primo organo.
7. Unità di tenuta secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che un bordo radialmente esterno (133) 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 e, in uso, verso l’ambiente esterno alla cavità anulare delimitata tra il primo e secondo organo, un primo risalto anulare assiale (134) che si estende assialmente a sbalzo rispetto ad una seconda faccia (130) 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 (135) verso l’esterno della camera anulare; opzionalmente, la seconda faccia (130) della porzione a flangia del primo schermo essendo inoltre provvista, in posizione immediatamente adiacente al primo risalto anulare assiale (134) e radialmente verso l’asse di rotazione (A) del primo schermo, di una scanalatura anulare a fondo curvo (136) atta a definire insieme a primo risalto anulare assiale un elemento centrifugatore (137) disposto sull’esterno della camera anulare e, in uso, sull’esterno della cavità anulare delimitata tra il primo e secondo organo.
8. Unità di tenuta secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che il bordo radialmente esterno (133) 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.