ITTO20110581A1 - Complesso anulare di tenuta, in particolare per l'interposizione tra elementi soggetti a disassamento - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“COMPLESSO ANULARE DI TENUTA, IN PARTICOLARE PER L'INTERPOSIZIONE TRA ELEMENTI SOGGETTI A DISASSAMENTOâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad un complesso anulare di tenuta destinato in particolare ad essere interposto tra elementi meccanici che possono in uso essere soggetti a disassamenti, come ad esempio lo stelo ed il corpo di un ammortizzatore o le forcelle delle sospensioni di cicli o motocicli.

Gli ammortizzatori idraulici sono estensivamente usati nell’industria, automobilistica e sono destinati a lavorare sotto pressioni idrauliche anche relativamente elevate ed in un ambiente ricco di contaminanti (acqua, polvere, fango). La guarnizione di tenuta verso l’olio in pressione contenuto nel corpo ammortizzatore deve quindi essere protetta, per conservarne la funzione nel tempo, da un complesso di tenuta detto “parapolvere†, interposto tra lo stelo e l’imboccatura del corpo ammortizzatore.

Questo complesso di tenuta à ̈ soggetto in uso, per via della sua posizione, alle massime deformazioni radiali, in particolare quando si verifica un disassamento temporaneo tra stelo dell’ammortizzatore, o forcella della sospensione, e corpo dell’ammortizzatore o della sospensione, ad esempio a causa di una escursione elevata dello stelo o forcella accompagnata dalla applicazione di carichi laterali, che determinano un posizionamento obliquo dello stelo o forcella rispetto all’asse di simmetria del labbro di tenuta che agisce su di esso/essa, di solito caricato da una molla radiale.

Una problematica simile si può verificare anche in altre situazioni, ad esempio nelle guarnizioni di tenuta statica disposte tra testa motore ed iniettori, nel caso in cui sede della guarnizione e sede dell’iniettore non siano perfettamente allineate.

La domanda italiana di brevetto nr. TO20100689 risolve il problema tramite un complesso di tenuta consistente in un elemento anulare di tenuta in materiale elastomerico provvisto del labbro di tenuta e di una armatura parzialmente annegata nell’elemento di tenuta, a cui à ̈ accoppiata a scatto una bussola di guida realizzata in un materiale relativamente rigido, ad esempio in un polimero, destinata ad accoppiare in uso con lo stelo dell’ammortizzatore o la forcella della sospensione.

Pur se soddisfacente, il complesso di tenuta sopra descritto richiede l’utilizzazione di più componenti e può presentare prestazioni insufficienti in presenza di disassamenti relativamente elevati. US-A-5855375 non risolve nessuno di questi problemi.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un complesso di tenuta che sia privo degli inconvenienti descritti, che presenti ingombri, costi e tempi di produzione ridotti e che, al contempo, presenti buone prestazioni di tenuta verso i contaminanti esterni anche in presenza di disassamenti elevati degli elementi meccanici tra i quali à ̈ inserito in uso, che rischierebbero di far venire meno il contatto tra il labbro di tenuta e l’organo con il quale esso coopera, nonostante la presenza di una molla di compressione radiale del labbro di tenuta.

In base all’invenzione viene dunque fornito un complesso di tenuta, come definito nella rivendicazione 1.

Il trovato comporta l’utilizzo di un complesso di tenuta realizzato integrale in un unico pezzo, che non presenta quindi componenti separati/separabili e nel quale il labbro di tenuta à ̈ supportato con una rigidezza assiale relativamente elevata, che quindi garantisce buone prestazioni di tenuta anche in presenza di elevate e rapide escursioni assiali dei componenti meccanici tra i quali à ̈ in uso inserito. Tuttavia, à ̈ parimenti garantita una elevata flessibilità del labbro di tenuta sia in direzione radiale, sia in direzione circonferenziale, il che permette al labbro di tenuta di “seguire†gli spostamenti laterali dello stelo ammortizzatore o della forcella sospensione senza perdere mai contatto lungo tutta l’estensione circonferenziale dello stelo o forcella.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di suoi esempi non limitativi di attuazione, effettuata con riferimento alle figure dei disegni annessi, nelle quali:

- la figura 1 illustra schematicamente una vista assonometrica in spaccato di una sospensione per un motociclo dotata di un complesso di tenuta “parapolvere†realizzato secondo il trovato;

- la figura 2 illustra in scala ingrandita una vista assonometrica in spaccato di un dettaglio della sospensione di figura 1, con parti asportate per semplicità;

- la figura 3 illustra una vista ortogonale in elevazione del complesso di tenuta secondo il trovato, applicato sulla sospensione di figure 1 e 2;

- la figura 4 illustra in modo schematico una vista assonometrica in spaccato di una unità di guida e tenuta per uno stelo ammortizzatore includente un complesso di tenuta realizzata secondo il trovato; e

- la figura 5 illustra una vista assonometrica in spaccato di un complesso di tenuta secondo il trovato realizzato in una variante particolarmente adatta ad effettuare una tenuta statica tra un iniettore ed una relativa testa motore, o dinamica su un albero rotante, entrambi non illustrati per semplicità.

Con riferimento alle figure da 1 a 3, Ã ̈ indicato con 1 (figura 3) un complesso di tenuta particolarmente adatto a venire interposto tra un primo elemento meccanico 2 ed un secondo elemento meccanico 3 soggetti in uso a possibili disassamenti.

Con riferimento alla forma di realizzazione non limitativa di figura 1, questi elementi 2 e 3 sono costituiti da uno stelo forcella 2 e da un corpo tubolare 3 di una sospensione 4 di motoveicolo comprendente, oltre allo stelo forcella 2 ed al corpo 3, il complesso di tenuta 1 secondo il trovato, che à ̈ montato ad una imboccatura 5 del corpo 3 attraverso la quale lo stelo forcella 2 à ̈ alloggiato nel corpo 3 in modo telescopico, una bussola di guida 6 per lo stelo forcella ed un complesso di tenuta olio 7, del tipo a doppio labbro, nel complesso noto, disposto in prossimità della bussola 6 per impedire all’olio presente tra corpo 3 e stelo forcella 2 di fuoriuscire dall’imboccatura 5; il complesso di tenuta 1 ha funzione cosiddetta “parapolvere†, ovvero quella di proteggere il complesso di tenuta 7 dai contaminanti (acqua, polvere, fango) presenti all’esterno del corpo 3. Con riferimento alle figure 2 e 3, il complesso di tenuta 1 secondo l’esempio non limitativo illustrato comprende un’armatura 8 realizzata in una lamiera metallica coniata, utilizzata come elemento di supporto ed irrigidimento, ed almeno un elemento elastomerico 9 di tenuta, nel quale l’armatura 8 à ̈ almeno parzialmente (nell’esempio illustrato, totalmente) annegata.

L’elemento di tenuta 9 comprende a sua volta una membrana 10 anulare sagomata come un manicotto troncoconico, priva in ogni sua parte dell’armatura 8, che si estende in sezione radiale obliquamente a sbalzo dall’armatura 8, verso un asse di simmetria A del complesso di tenuta 1 coincidente, in uso, con l’asse della sospensione 4 (figura 1) e che termina ad una sua estremità libera 11 opposta all’armatura 8, con almeno un labbro anulare 12 di tenuta destinato a cooperare a strisciamento, in uso, con lo stelo forcella 2.

Il labbro di tenuta 12 à ̈ sagomato come un labbro parapolvere ed à ̈ provvisto radialmente sull’esterno di una molla 13 di compressione radiale, nota. L’armatura 8 presenta in sezione radiale una forma ad L e comprende una porzione a manicotto 14 coassiale con l’asse A ed una porzione a flangia 15 orientata sostanzialmente perpendicolare all’asse A e che si estende perpendicolarmente a sbalzo, radialmente sull’esterno, da una estremità terminale della porzione a manicotto 14.

L’elemento elastomerico 9 di tenuta comprende una porzione di base 16 sagomata a manicotto ed entro la quale à ̈ annegata almeno parte dell’armatura 8, nella fattispecie la porzione a manicotto 14 della stessa, ed una porzione di radice 17 definita da una prima estremità ingrossata e sagomata a flangia della porzione di base 16, entro la quale à ̈ annegata la porzione a flangia 15 dell’armatura 8 e dalla quale la membrana a 10 a forma di manicotto troncoconico si estende assialmente a sbalzo, da banda opposta alla porzione a manicotto 14 dell’armatura 8.

La membrana 10, insieme con il labbro 12, à ̈ ottenuta integrale di pezzo con la porzione di base 16 e con la porzione di radice 17 nella quali à ̈ annegata l’armatura 8, in modo che il complesso di tenuta 1 risulta realizzato integrale in un unico pezzo.

Secondo il trovato, la membrana 10 à ̈ delimitata da una parete laterale 18 che presenta in direzione radiale uno spessore relativamente sottile, nella fattispecie più sottile di quello dell’almeno un labbro di tenuta 12 e della porzione di radice 17, in modo da risultare altamente flessibile; la membrana 10 presenta inoltre una pluralità di nervature 19 di irrigidimento ricavate di pezzo con la parete laterale 18, come inspessimenti localizzati della membrana 10, e che si estendono in direzione assiale, parallelamente l’una all’altra, distanziate tra loro, a formare sulla membrana 10 una corona di risalti radiali longitudinali.

Le nervature 19 di irrigidimento della membrana 10 sono ricavate integrali di pezzo con la parete laterale 18, in modo da estendersi radialmente a sbalzo da una superficie laterale 20 tronco-conica radialmente interna della parete laterale 18 rivolta verso l’asse di simmetria A. In particolare, le nervature 19 si estendono in direzione assiale per tutta l’estensione assiale della membrana 10, da banda opposta al labbro 12 di tenuta e senza interessare il labbro 12, con il quale si raccordano però a filo, senza soluzione di continuità.

Secondo l’esempio di realizzazione non limitativo illustrato in figura 3, la porzione di base 16 dell’elemento di tenuta 9 à ̈ provvista anch’essa, lungo almeno parte della propria estensione assiale ed a partire dalla prima estremità definente la porzione di radice 17, di seconde nervature 21 di irrigidimento, rettilinee, che si estendono in direzione assiale, parallelamente l’una all’altra, distanziate tra loro, a formare sulla porzione di base 16, radialmente sull’interno della stessa, una corona di risalti radiali longitudinali; le nervature 21 sono realizzate come estensioni sulla porzione di base 16, senza soluzione di continuità, delle corrispondenti nervature 19 della membrana 10: ciascuna nervatura 21 forma pertanto un tutto unico e continuo con una rispettiva nervatura 19, della quale costituisce una estensione sulla porzione 16.

Nella forma di realizzazione illustrata in figura 3, dove la porzione di base 16 conformata a manicotto presenta le nervature 21 di prosecuzione delle nervature 19, la porzione di base 16 ha forma cilindrica e presenta un tratto terminale 22, opposto alla membrana 10, privo di nervature 21. La porzione di radice 17 conformata a flangia si estende inoltre radialmente verso l’esterno, da banda opposta alle nervature 19,21, in modo che la porzione di base 16 serve per montare il complesso di tenuta 1 sul corpo 3, piantato entro l’imboccatura 15.

In figure 4 e 5, ove i dettagli simili od uguali a quelli già descritti sono indicati per semplicità con i medesimi numeri di riferimento, sono illustrate rispettive possibili varianti 1a ed 1b del complesso di tenuta 1.

In figura 4 à ̈ in particolare illustrata una unità di guida e tenuta 23 per uno stelo di un ammortizzatore monotubo, non illustrati per semplicità, comprendente il complesso di tenuta 1a secondo il trovato, ed una bussola 24 anulare guida stelo, dotata di una boccola 25 a basso coefficiente d’attrito e che à ̈ fissata in uso alla parete laterale interna del corpo dell’ammortizzatore, e che à ̈ in uso simmetrica rispetto all’asse A ed impegnata passante dallo stelo. Il complesso di tenuta 1a presenta una armatura 8 sagomata ad L in sezione radiale, ma la cui porzione a flangia 15 si estende radialmente verso l’interno a partire dalla porzione a manicotto 14, anziché radialmente verso l’esterno come nel complesso di tenuta 1 di figura 3. Di conseguenza, la porzione di base 16 dell’elemento di tenuta 9 elastomerico à ̈ sagomata a tazza (cioà ̈ presenta una parete di fondo, anulare, da cui si estende a sbalzo una parete laterale) e presenta la porzione di radice 17 che si estende radialmente a sbalzo verso l’asse A (verso l’interno), dalla quale a sua volta si estende a sbalzo, radialmente verso l’interno, la membrana 10 a forma di manicotto tronco-conico, che definisce pertanto una sorta di duomo forato dell’elemento di tenuta 9. In questo caso sono presenti solo nervature 19, ricavate radialmente sull’interno, sporgenti a sbalzo dalla superficie laterale 20 della parete laterale 18.

In figura 5 à ̈ invece illustrato un complesso di tenuta 1b particolarmente adatto a fare tenuta olio statica tra un iniettore e la sua sede sulla testa motore, noti e non illustrati per semplicità. Il complesso di tenuta 1b à ̈ conformato come un elemento anulare a canale, in quanto l’armatura 8 sagomata ad L in sezione radiale presenta la porzione a manicotto 14 di forma tronco-conica annegata entro una corrispondente porzione a manicotto 16 di forma tronco-conica dell’elemento di tenuta elastomerico 9, una porzione a flangia 15, che si estende radialmente verso l’interno, annegata entro la porzione di radice 17 dell’armatura 8, e la membrana 10 con le nervature 19 radialmente interne che si estende a sbalzo dalla porzione di radice 17, ma in questo caso dalla medesima parte della porzione a manicotto 14, anziché da banda opposta alla stessa, come nelle forme di realizzazione 1 ed 1a. Inoltre, la porzione a manicotto 14 dell’armatura 8 presenta un bordo 26 ripiegato ad L da banda opposta alla porzione a flangia 15 e non annegato nell’elemento di tenuta 9, che serve per il montaggio del complesso di tenuta 1b nella sede della testa motore.

In tutte le forme di realizzazione 1, 1a ed 1b del complesso di tenuta secondo il trovato, l’altezza delle nervature 19 di irrigidimento della membrana 10, misurata in direzione radiale, à ̈ sostanzialmente pari allo spessore, misurato in direzione radiale, della parete laterale 18 della membrana 10, in modo che tale parete laterale della membrana 10 presenta, in corrispondenza delle nervature 19, spessore radiale sostanzialmente doppio che in corrispondenza di rispettive porzioni longitudinali 27 della membrana 10 prive di nervature 19.

Inoltre, la larghezza delle nervature 19 della membrana 10, misurata in direzione circonferenziale, à ̈ sostanzialmente pari all’altezza radiale delle nervature 19, misurata a partire dalla parete laterale 18 della membrana 10 e fino in corrispondenza di rispettive creste terminali 28 delle nervature 19.

Infine, la spaziatura circonferenziale tra le nervature 19 della membrana 10, ovvero la larghezza circonferenziale delle rispettive porzioni longitudinali 27 della membrana 10 prive di nervature 19, à ̈ sostanzialmente pari o superiore all’altezza radiale delle nervature 19, misurata come sopra.

Tramite la struttura descritta, il labbro 12 di tenuta risulta supportato dall’elemento di tenuta 9 elastomerico in modo relativamente rigido in direzione assiale, ed estremamente flessibile in direzione sia radiale che circonferenziale, ovvero nelle direzioni trasversali allo sviluppo longitudinale delle nervature 19. Esso può in uso pertanto seguire i movimenti dello stelo o altro elemento 2 con cui coopera a contatto, indipendentemente dalla posizione relativa della porzione di base 16. Nel caso dei complessi di tenuta 1 ed 1a lo stelo forcella o lo stelo ammortizzatore può pertanto assumere una qualsiasi posizione sghemba rispetto all’asse A senza far venire meno il contatto circonferenziale continuo con il labbro 12, grazie alle deformazioni elastiche che subisce nelle direzioni circonferenziale e radiale la membrana 10, mantenendo la tenuta del labbro 12, nella fattispecie sullo stelo forcella 2. L’elevata rigidezza assiale, tuttavia, permette di mantenere questa tenuta anche in conseguenza di movimenti rapidi ed ampi dello stelo forcella 2.

Nel caso del complesso di tenuta 1b, la struttura descritta permette di poter montare l’iniettore nella sua sede con una tolleranza di montaggio ampia, in quanto eventuali disassamenti vengono assorbiti dalla deformazione elastica della membrana 10 pur mantenendo il labbro 12 in impegnamento statico sull’iniettore e quindi fornendo una tenuta ottimale. Questo permette di ridurre i costi di produzione della testa motore e di ridurre costi e tempi di montaggio degli iniettori. Lo stesso vantaggio si ottiene nel caso in cui il complesso di tenuta 1b sia utilizzato per essere interposto tra un albero rotante e la sua sede, ad esempio nel basamento motore.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Complesso di tenuta (1;1a;1b), in particolare per l’inserzione tra un primo (2) ed un secondo (3) elemento meccanico soggetti a possibili disassamenti, comprendente un’armatura (8) ed almeno un elemento (9) elastomerico di tenuta nel quale l’armatura (8) à ̈ almeno parzialmente annegata, l’elemento di tenuta (9) comprendendo una membrana anulare (10) sagomata come un manicotto troncoconico, priva di armatura, che si estende in sezione radiale obliquamente a sbalzo dall’armatura (8), verso un asse di simmetria (A) del complesso di tenuta e che termina con almeno un labbro (12) anulare di tenuta destinato a cooperare a strisciamento, in uso, con un primo elemento meccanico (2); caratterizzato dal fatto che, in combinazione: - la membrana (10) à ̈ delimitata da una parete laterale (18) che presenta in direzione radiale uno spessore relativamente sottile, più sottile di quello dell’almeno un labbro (12) di tenuta, in modo da risultare altamente flessibile, - la membrana (10) presenta inoltre una pluralità di nervature (19) di irrigidimento ricavate di pezzo con la parete laterale (18) della membrana, come inspessimenti localizzati della membrana (10), e che si estendono in direzione assiale, parallelamente l’una all’altra, distanziate tra loro, a formare sulla membrana (10) una corona di risalti radiali longitudinali.
2. 2. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le nervature (19) di irrigidimento della membrana (10) sono ricavate integrali di pezzo con la parete laterale (18) della membrana, in modo da estendersi radialmente a sbalzo da una superficie laterale (20) tronco-conica radialmente interna della parete laterale (18) della membrana, rivolta verso l’asse di simmetria (A).
3. 3. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che le nervature (19) si estendono in direzione assiale da banda opposta al labbro di tenuta (12) e senza interessare l’almeno un labbro anulare di tenuta, per tutta l’estensione assiale della membrana (10).
4. 4. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l’elemento elastomerico di tenuta (9) comprende una porzione di base (16) sagomata a manicotto ed entro la quale à ̈ annegata almeno parte dell’armatura (8); la membrana (10) a forma di manicotto tronco-conico estendendosi assialmente a sbalzo da una prima estremità (17) della porzione di base sagomata a manicotto (16), la quale porzione di base à ̈ provvista anch’essa, lungo almeno parte della propria estensione assiale ed a partire dalla prima estremità (17), di seconde nervature (21) di irrigidimento, rettilinee, che si estendono in direzione assiale, parallelamente l’una all’altra, distanziate tra loro, a formare sulla porzione di base (16), radialmente sull’interno della stessa, una corona di risalti radiali longitudinali; le seconde nervature (21) essendo realizzate come estensioni sulla porzione di base (16), senza soluzione di continuità, di corrispondenti nervature (19) della membrana (10).
5. 5. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la porzione di base (16) dell’elemento elastomerico (9) à ̈ conformata come un manicotto cilindrico o tronco-conico entro cui à ̈ annegata una corrispondente porzione a manicotto (14) dell’armatura (8).
6. 6. Complesso di tenuta secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che l’armatura (8) comprende una porzione a flangia (15), disposta sostanzialmente perpendicolare all’asse di simmetria (A), annegata all’interno dell’elemento elastomerico (9) di tenuta in corrispondenza della prima estremità (17) della sua porzione di base (16).
7. 7. Complesso di tenuta secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’altezza delle nervature (19) di irrigidimento della membrana, misurata in direzione radiale, à ̈ sostanzialmente pari allo spessore, misurato in direzione radiale, della parete laterale (18) della membrana, in modo che la parete laterale (18) della membrana presenta, in corrispondenza delle nervature (19) spessore radiale sostanzialmente doppio che in corrispondenza di rispettive porzioni longitudinali (27) della membrana (10) prive di nervature (19).
8. 8. Complesso di tenuta secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la larghezza delle nervature (19) della membrana (10), misurata in direzione circonferenziale, à ̈ sostanzialmente pari all’altezza radiale delle nervature (19), misurata a partire dalla parete laterale (18) della membrana e fino ad una cresta terminale (28) delle nervature.
9. 9. Complesso di tenuta secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la spaziatura circonferenziale tra le nervature (19) della membrana (10), ovvero la larghezza circonferenziale di rispettive porzioni longitudinali (27) della membrana (10) prive di nervature (19), à ̈ sostanzialmente pari o superiore all’altezza radiale delle nervature (19), misurata a partire dalla parete laterale (18) della membrana e fino ad una cresta terminale (28) delle nervature.
10. 10. Complesso di tenuta secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’almeno un labbro di tenuta (12) à ̈ un labbro parapolvere provvisto radialmente sull’esterno di una molla (13) di compressione radiale.