IT202000019774A1 - Collettore rotante per trasferire un fluido tra due entità, una delle quali è in moto rotatorio rispetto all’altra, in particolare per la regolazione della pressione di pneumatici - Google Patents

Description

Collettore rotante per trasferire un fluido tra due entit?, una delle quali ? in moto rotatorio rispetto all?altra, in particolare per la regolazione della pressione di pneumatici

La presente invenzione concerne un collettore rotante per trasferire un fluido tra due entit?, una delle quali ? in moto rotatorio rispetto all?altra, in particolare per la regolazione della pressione di pneumatici.

L?invenzione si riferisce in particolare al campo degli pneumatici per uso agricolo, movimento terra e forestale, ma pu? essere considerato in tutte le applicazioni che necessitano di una regolazione della pressione degli pneumatici, in particolare per adattare la pressione in base all?utilizzo e pi? in generale per trasferire un fluido tra due entit?, una delle quali ? in moto rotatorio rispetto all?altra.

? noto che le macchine per uso agricolo hanno l?esigenza di muoversi su vari tipi di suolo. In particolare, tali macchine possono essere utilizzate sia su strada che su campo. A seconda del tipo di utilizzo c?? la necessit? di avere uno pneumatico con pressioni di gonfiaggio diverse.

Infatti, quando il trattore lavora in condizioni da campo, una bassa pressione di gonfiaggio degli pneumatici consente un minore consumo di carburante, conseguente ad un aumento della trazione, ed inoltre riduce la compattazione del terreno. Viceversa, su strada ? necessario aumentare la pressione di gonfiaggio, per ridurre i consumi di carburante e migliorare la stabilit? del veicolo.

Tradizionalmente, il problema della trazione su campo pu? essere parzialmente risolto tramite l?ausilio delle zavorre che, aumentando il carico verticale, schiacciano lo pneumatico al suolo, aumentandone il valore dell?area di contatto, e quindi delle dimensioni dell?impronta, con l?effetto di incrementare la quantit? di superficie dello pneumatico utile alla trazione.

L?aumento delle dimensioni dell?impronta pu? per? essere ottenuto anche riducendo la pressione interna dello pneumatico. Tale meccanismo di regolazione risulta pi? efficace ai fini di una adattabilit? frequente (la zavorratura richiede delle azioni di montaggio e smontaggio su ruota non immediatamente attuabili) considerate le numerose variabili in gioco ed in continuo mutamento durante le operazioni di campo. In tal senso, sono da considerare principalmente due variabili:

1. il carico verticale agente sullo pneumatico ? dovuto ai contributi di i) peso proprio della macchina e degli eventuali tool sospesi che la stessa macchina pu? sollevare, e ii) effetti verticali dovuti a trazione, connessi all?utilizzo di specifici tool di lavorazione trascinati o semisospesi; e

2. gli effetti di forma e durezza del terreno, derivanti dalle caratteristiche di penetrabilit? intrinseche al terreno stesso e da altri fattori dovuti alla dinamica di interazione dello pneumatico con il terreno, come ad esempio la velocit? di avanzamento.

Le condizioni ottimali di lavoro su campo, dove la pressione necessita di regolazioni dipendenti da copertura, macchina e condizioni operative, e su strada, in cui la pressione deve essere pi? alta, possono essere combinate tramite un apposito sistema di regolazione della pressione.

Secondo la tecnica nota, per dar luogo a questa variazione di pressione esistono varie possibilit?, che risultano tuttavia gravose sia dal punto di vista della realizzazione che da quello economico.

In particolare, facendo pi? specificamente riferimento alle soluzioni che prevedono di installare dei dispositivi nello spazio interno al cerchio, ovvero sul lato del cerchio che non ? rivolto verso l?esterno, ? possibile distinguere due gruppi, rispettivamente un primo gruppo relativo ai dispositivi integrati all?assale del veicolo e un secondo gruppo relativo ai dispositivi non integrati all?assale.

Il principale problema connesso con l?adozione di soluzioni appartenenti al primo gruppo ? connesso alla necessit? di adattare ciascun dispositivo ai componenti specifici del veicolo di destinazione, con la conseguente necessit? per il produttore del dispositivo di adattare la sua specifica per ciascuna serie/modello di veicolo da equipaggiare. In aggiunta, poi, questa categoria di soluzioni richiede un aumento dei costi di manutenzione, visto l?alto livello di integrazione nell?assale.

Al contrario, le soluzioni appartenenti al secondo gruppo comportano un?applicabilit? limitata del sistema ai casi posteriori in configurazione bar-axle; restano tuttavia escluse le applicabilit? ai casi posteriori flangiati e agli anteriori sterzanti in generale. Tale limite ? connesso alla necessit? di collettori rotanti di diametro elevato (rispetto ai diametri caratterizzanti il primo gruppo) e impieganti sistemi di tenute che operano ad alte velocit? periferiche, e al contempo, soggette a giochi radiali e assiali critici dal punto di vista funzionale.

Inoltre, come pu? essere apprezzato facendo riferimento a titolo esemplificativo al brevetto tedesco per modello di utilit? N. DE8907153 e al brevetto statunitense US5253688, che mostrano sistemi di controllo della pressione in uno pneumatico in cui un tubo collega il canale di aria definito dallo penumatico e dal cerchio e mezzi di compressione che sono integrati nel veicolo sul quale la ruota ? montata (nel caso specifico un trattore), sistemi di questo tipo presentano la grande difficolt? che consiste nel passaggio dell?aria tra il veicolo e il sistema ruota, che ? in rotazione rispetto al veicolo. Questo comporta l?utilizzo di complicati sistemi di guarnizioni e giunti per garantire la tenuta, in aggiunta al fatto che questo tipo di sistema integrato deve necessariamente essere previsto a priori e non pu? essere montato su veicoli gi? in commercio.

Il brevetto europeo N. EP2613950B1 riguarda un sistema di regolazione della pressione degli pneumatici per autovetture, che ha una flangia del rotore inserita in una scanalatura circolare aperta in direzione radiale al rotore, dove parte delle scanalature circolari chiuse da guarnizioni attivate formano camere circolari.

Il brevetto europeo N. EP2647511B1 descrive un collettore rotante anulare per un sistema di regolazione della pressione degli pneumatici di un trattore, con segmento di scorrimento dotato di foro radiale per il collegamento del terminale disposto sul lato del veicolo dell?anello statore e del terminale lato ruota dello statore.

Il brevetto europeo N. EP2810795B1 descrive un collettore rotante per un?unit? di controllo della pressione degli pneumatici di un veicolo agricolo, ad esempio un trattore, che ha una valvola di non ritorno che si forma con elementi di blocco che si estendono all?interno della camera anulare concentricamente all?asse di rotazione del rotore.

Infine, il brevetto tedesco N. DE102011014025B4 descrive un veicolo agricolo, ad esempio un trattore, che ha un collettore rotante per un?unit? di controllo della pressione degli pneumatici in cui un rotore anulare ? supportato in modo rotatorio rispetto all?anello dello statore, e in cui le guarnizioni sono disposte coassialmente tra il rotore e l?anello dello statore lungo la direzione assiale.

La soluzione secondo il brevetto tedesco N. DE102011014025B4 presenta alcune limitazioni dovute, da un punto di vista dell?architettura, all?elevata complessit? (essendo previsti ben quattro componenti del rotore, due statori, tre distanziatori, quattro superfici di tenuta a forma di disco, due O-ring, due raschiatori, un tappo e cuscinetti). I distanziatori, deputati a facilitare l?assemblaggio delle guarnizioni, rendono per? pi? difficile fornire il corretto precarico di montaggio, come anche evitare che durante i cicli di pressione i dischi di tenuta scivolino fuori dalla loro sede. Inoltre, l?interfaccia di contatto del disco di tenuta con il rotore ? una superficie scorrevole, non un contatto lineare, da cui deriva un?elevata coppia resistente. Il contatto del disco di tenuta diminuisce durante il logorio dei dichi di tenuta a causa dell?offset fisso e dell?alloggiamento rigido della guarnizione, con la conseguenza che la tenuta a lunga durata non ? garantita.

In questo contesto viene ad inserirsi la soluzione secondo la presente invenzione, che si propone di garantire la possibilit? di regolare la pressione di uno pneumatico, in particolare uno pneumatico per uso agricolo, movimento terra e forestale, tramite un sistema inserito o inseribile sul lato interno del disco del cerchio di una ruota, ovvero sul lato che non ? rivolto verso l?esterno, e che pu? essere facilmente adattato per essere montato su cerchi preesistenti senza dover necessitare di alcuna modifica dell?infrastruttura dell?assale macchina e senza alcun limite in termini di applicabilit? su assi ruota anteriori e posteriori.

Scopo della presente invenzione ? quindi quello di fornire un collettore rotante per un sistema di regolazione della pressione di pneumatici, in particolare pneumatici per uso agricolo, movimento terra e forestale, che permetta di superare i limiti dei collettori rotanti secondo la tecnica nota e di ottenere i risultati tecnici precedentemente descritti.

Ulteriore scopo dell?invenzione ? che detto collettore rotante per un sistema di regolazione della pressione di pneumatici possa essere realizzato con costi sostanzialmente contenuti, sia per quanto riguarda i costi di produzione che per quanto concerne i costi di manutenzione e sostituzione dei componenti.

Non ultimo scopo dell?invenzione ? quello di proporre un collettore rotante per un sistema di regolazione della pressione di pneumatici, in particolare pneumatici per uso agricolo, movimento terra e forestale che sia semplice, sicuro ed affidabile.

Forma pertanto un oggetto specifico della presente invenzione un collettore rotante atto a trasferire un fluido tra due entit?, una delle quali in moto rotatorio rispetto all?altra, detto collettore rotante comprendendo due componenti cilindrici coassiali, rispettivamente definiti anello cilindrico interno e anello cilindrico esterno, liberi di ruotare l?uno rispetto all?altro e rispettivamente dotati di uno o pi? canali interni e di uno o pi? canali esterni per il passaggio di detto fluido, ciascuno di detti uno o pi? canali interni e ciascuno di detti uno o pi? canali esterni essendo collegati tramite almeno uno spazio anulare, ciascuno di detti almeno uno spazio anulare essendo delimitato assialmente da due anelli di tenuta, detti anelli di tenuta essendo alloggiati in una sede cilindrica di detto anello cilindrico interno oppure di detto anello cilindrico esterno, rispettivamente detta sede cilindrica essendo rivolta radialmente verso l?esterno oppure verso l?interno e rispettivamente essendo delimitata assialmente da un lato da una battuta assiale realizzata di pezzo oppure accoppiata a detto anello cilindrico interno oppure a detto anello cilindrico esterno, e dall?altro lato da una battuta assiale di un coperchio accoppiato in maniera amovibile a detto anello cilindrico interno oppure di un anello di chiusura o di un anello intermedio, accoppiati in maniera amovibile a detto anello cilindrico esterno, detti anelli di tenuta essendo rispettivamente accoppiati con interferenza a detto anello cilindrico interno oppure a detto anello cilindrico esterno ed essendo dotati di una porzione elastica di contatto con la superficie rispettivamente di detto anello cilindrico esterno oppure di detto anello cilindrico interno; e detto collettore rotante comprendendo mezzi che impediscono il movimento assiale di detto anello cilindrico interno rispetto a detto anello cilindrico esterno.

In particolare, secondo l?invenzione, detta sede cilindrica di detto anello cilindrico interno oppure di detto anello cilindrico esterno ? rispettivamente delimitata assialmente da un lato da un?aletta di detto anello cilindrico interno oppure da un?aletta di detto anello cilindrico esterno, e dall?altro lato da un?aletta di un coperchio accoppiato a detto anello cilindrico interno oppure da un?aletta di un anello di chiusura o da un anello intermedio, accoppiati a detto anello cilindrico esterno.

Preferibilmente, secondo la presente invenzione detta porzione elastica di contatto comprende un elemento di tenuta rotante formato da un labbro proteso da detto anello di tenuta alloggiato in detta sede cilindrica di detto anello cilindrico interno oppure di detto anello cilindrico esterno e con l?estremit? rispettivamente a contatto con la superficie interna di detto anello cilindrico esterno oppure con la superficie esterna di detto anello cilindrico interno.

Inoltre, sempre secondo l?invenzione, il collettore pu? comprendere due anelli di tenuta ambientale, rispettivamente disposti alle due estremit? assiali di detto collettore rotante, con interferenza sia con detto anello cilindrico interno che con detto anello cilindrico esterno e che preferibilmente sono anelli di tenuta composti.

Ancora secondo la presente invenzione detti anelli di tenuta sono mantenuti separati da un distanziatore anulare, detto distanziatore anulare essendo posizionato in ciascuno di detti almeno uno spazio anulare e definendo uno spazio anulare esterno disposto sul lato di detto distanziatore anulare rivolto verso detto anello cilindrico esterno, detto distanziatore anulare comprendendo uno o pi? canali radiali di collegamento tra detto spazio anulare e detto spazio anulare esterno.

Infine, ancora secondo la presente invenzione, tra detto anello cilindrico interno e detto anello cilindrico esterno ? disposto almeno un cuscinetto configurato per sopportare sia il carico radiale che il carico assiale tra detto anello cilindrico interno e detto anello cilindrico esterno, e preferibilmente ? disposta una coppia di cuscinetti (20).

Risulta evidente l?efficacia del collettore rotante per un sistema di regolazione della pressione di pneumatici della presente invenzione, che consente di disporre di una soluzione potenzialmente adattabile ai cerchi dei trattori esistenti, senza modifiche di architetture strutturali di assali e mozzi, con un numero limitato di componenti e quindi con costi minori connessi alla produzione e alle esigenze di manutenzione.

La presente invenzione verr? ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo alcune sue forme preferite di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

- la figura 1a mostra una vista prospettica anteriore parzialmente in sezione di uno pneumatico sul quale ? applicato un collettore rotante secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 1b mostra una vista prospettica posteriore di un asse anteriore sul quale ? applicato un collettore rotante secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 2 mostra una vista prospettica posteriore del collettore della figura 1;

- la figura 3 mostra una vista in sezione di una porzione del collettore della figura 1, e degli elementi di ingresso e di uscita del fluido collegato tramite detto collettore rispettivamente da una prima entit? statica ed in connessione con l?asse ruota ad una seconda entit? dinamica in moto rotatorio rispetto alla prima entit? e solidale alla ruota;

- la figura 4 mostra una vista in sezione di un dettaglio della porzione della figura 3 del collettore della figura 1;

- la figura 5 mostra una vista in sezione di un dettaglio di una diversa porzione del collettore della figura 1, coassiale ma con un diverso angolo rispetto alla porzione mostrata nella figura 4;

- la figura 6 mostra una vista in sezione di un dettaglio di una porzione di un collettore rotante secondo una seconda forma di realizzazione della presente invenzione, alternativa alla forma di realizzazione mostrata nelle figure 3-5;

- la figura 7 mostra una vista in sezione di un dettaglio di una porzione di un collettore rotante secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione, alternativa alle forme di realizzazione mostrate nelle figure 3-6;

- la figura 8 mostra una vista in sezione di un dettaglio di una porzione di un collettore rotante secondo una quarta forma di realizzazione della presente invenzione, alternativa alle forme di realizzazione mostrate nelle figure 3-7; e

- la figura 9 mostra una vista in sezione di un dettaglio di una porzione di un collettore rotante secondo una quinta forma di realizzazione della presente invenzione, alternativa alle forme di realizzazione mostrate nelle figure 3-8.

Facendo preliminarmente riferimento alla figura 1a, un collettore rotante secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione, idonea all?utilizzo con aria come fluido da trasferire da una prima entit? ad una seconda entit?, dette entit? essendo in moto rotatorio l?una rispetto all?altra, ? indicato complessivamente con il riferimento numerico 10 ed ? applicato ad un sistema ruota comprendente un cerchio C e uno pneumatico P. In particolare, come sar? meglio specificato nel seguito della descrizione, il collettore rotante 10 ? costituito da due componenti cilindrici coassiali, in grado di ruotare l?uno rispetto all?altro, ed ? montato sul lato del cerchio C rivolto verso il veicolo, mediante accoppiamento tra il cerchio C e uno di detti componenti cilindrici coassiali (nel caso mostrato a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle figure, il componente cilindrico 12 con raggio maggiore), senza avere alcun impatto sui componenti originali del sistema ruota, ed ? installabile indistintamente su soluzioni di assali rigidi o sterzanti di qualsiasi macchina agricola.

Facendo riferimento alla figura 1b, il componente cilindrico del collettore rotante 10 che non ? accoppiato con il cerchio C, che nel caso puramente esemplificativo e non limitativo mostrato in figura 1b ? il componente cilindrico 11 con raggio minore, viene accoppiato con l?assale A, nel caso specifico mostrato in figura 1b per mezzo di staffaggi S, la cui geometria viene rappresentata a titolo puramente esemplificativo. Tuttavia, l?esempio non esclude soluzioni alternative e applicabili ad ulteriori forme di assali rigidi o sterzanti di qualsiasi macchina agricola.

Facendo riferimento alla figura 2, come gi? precedentemente anticipato, il collettore rotante 10 si compone di due componenti cilindrici coassiali, rispettivamente un componente cilindrico 11 con raggio minore, nel seguito definito anello cilindrico interno 11, e un componente cilindrico 12 con raggio maggiore, nel seguito definito anello cilindrico esterno 12. Nella forma di realizzazione mostrata con riferimento alla figura 2, l?anello cilindrico interno 11 ? solidale al telaio del veicolo ed ? mantenuto fermo rispetto a detto telaio per mezzo di un sistema di staffaggi S. In particolare, l?anello cilindrico interno 11 presenta almeno un foro filettato per il fissaggio dell?anello cilindrico interno 11 all?assale A, e pu? presentare un numero maggiore di fori filettati per ottimizzare l?accoppiamento con l?assale A attraverso il bloccaggio e a seconda del tipo di configurazione del semiasse. Per contro, l?anello cilindrico esterno 12 ? solidale al cerchio C della ruota ed ? accoppiato a detto cerchio C per mezzo di viti di bloccaggio (una delle quali ? mostrata nella figura 3, ed ? indicata con il riferimento V) equamente distribuite lungo la circonferenza di base di detto anello cilindrico esterno 12. In particolare, l?anello cilindrico esterno 12 presenta almeno tre fori filettati disposti sulla sua circonferenza in posizione equispaziata, per fissare l?anello cilindrico esterno 12 al cerchio C della ruota per mezzo di altrettante viti di bloccaggio V. L?anello cilindrico esterno 12 pu? presentare pi? di tre fori filettati disposti sulla sua circonferenza in posizione equispaziata, per ottimizzare l?accoppiamento con il cerchio C. Alternativamente, secondo altre possibili forme di realizzazione della presente invenzione, l?anello cilindrico interno 11 pu? essere accoppiato al cerchio C, e comportarsi da rotore e l?anello cilindrico esterno 12 pu? essere accoppiato all?assale e assumere il ruolo di statore, sulla base delle configurazioni di assali rigidi o sterzanti di qualsiasi macchina agricola.

Nelle figure 1-3, inoltre, sono mostrati il tubo di collegamento I tra mezzi di gonfiaggio (non mostrati) solidali al telaio del veicolo e il collettore rotante 10 e il tubo di collegamento U tra il collettore rotante 10 e la camera d?aria dello pneumatico P.

Facendo riferimento alle figure 3-5, l?anello cilindrico interno 11 presenta, in prossimit? della sua estremit? destinata ad essere rivolta verso il cerchio C, un primo spallamento 25 praticato su di una aletta 110 orientata radialmente verso l?esterno e l?anello cilindrico esterno 12 presenta, in prossimit? della sua estremit? destinata ad essere rivolta verso il cerchio C, un secondo spallamento 25 praticato su di una aletta 120 orientata radialmente verso l?interno. Nel montaggio del collettore rotante 10, nella forma di realizzazione mostrata con riferimento alle figure 3-5, l?anello cilindrico interno 11 viene calettato sull?anello cilindrico esterno 12 per mezzo di apposizione di un cuscinetto 20 (nel caso mostrato a titolo esemplificativo e non limitativo con elementi di rotazione a sfere) fino a portare lo spallamento 25 dell?aletta 110 dell?anello cilindrico interno 11, che si trova sul lato del collettore rotante 10 rivolto verso il cerchio C, di fronte allo spallamento 25 dell?aletta 120 dell?anello cilindrico esterno 12, detto cuscinetto essendo disposto tra lo spallamento 25 dell?aletta 110 dell?anello cilindrico interno 11 e lo spallamento 25 dell?aletta 120 dell?anello cilindrico esterno 12 e costituendo un primo vincolo assiale rispetto alle possibilit? di reciproco scorrimento assiale tra anello cilindrico interno 11 e anello cilindrico esterno 12 funzionale a mantenere, in cooperazione con un corrispondente vincolo assiale realizzato in prossimit? dell?estremit? del collettore rotante 10 destinata ad essere rivolta sul lato pi? distante rispetto al cerchio C, e che sar? descritta nel seguito, la mutua posizione tra gli anelli cilindrici interno 11 ed esterno 12.

Inoltre, sempre facendo riferimento alle figure 3-5, sull?estremit? dell?anello cilindrico esterno 12 opposta a quella rivolta verso il cerchio C, ? montato un anello di chiusura 21, il cui corretto posizionamento pu? essere convenientemente garantito a titolo esemplificativo, come mostrato nelle figure 3-5, mediante boccole di centraggio 26, ma che potrebbe anche essere realizzato mediante un gradino di centraggio o secondo altre soluzioni equivalenti. L?anello di chiusura 21 comprende un primo spallamento 25 praticato su un?aletta 121, rivolta radialmente verso l?interno del collettore rotante 10. Inoltre, l?anello di chiusura 21 ? fissato all?anello cilindrico esterno 12 per mezzo di un sistema di bloccaggio che pu? essere, a titolo esemplificativo, come mostrato nelle figure 3-5, una vite 24. Una volta che l?anello di chiusura 21 ? stato reso solidale all?anello cilindrico esterno 12 per mezzo del sistema di bloccaggio, l?aletta 121 dell?anello di chiusura 21, insieme all?aletta 120 dell?anello cilindrico esterno 12, delimita assialmente una sede cilindrica dell?anello cilindrico esterno 12, rivolta verso l?anello cilindrico interno 11 e destinata ad alloggiare degli anelli di tenuta, che saranno descritti in seguito. Nelle forme di realizzazione della presente invenzione descritte e mostrate a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle figure allegate, l?anello di chiusura 21 ? rappresentato sul lato del collettore rotante 10 pi? distante dal cerchio C, ma in alternativa avrebbe potuto essere disposto sul lato opposto, al contempo l?aletta 120 dell?anello cilindrico esterno 12 essendo disposta sul lato pi? distante dal cerchio C, con conseguenti modifiche della struttura del collettore rotante 10, rispetto a quanto descritto e mostrato nelle figure allegate, alla portata di un tecnico del settore.

Infine, la struttura del collettore rotante 10 ? chiusa mediante un coperchio 22, il cui corretto posizionamento pu? essere convenientemente garantito a titolo esemplificativo, come mostrato nelle figure 3-5, mediante boccole di centraggio 26, ma che potrebbe anche essere realizzato mediante un gradino di centraggio o secondo altre soluzioni equivalenti e che, nella forma di realizzazione mostrata a titolo esemplificativo con riferimento alle figure 3-5, comprende un secondo spallamento 25 di un?aletta 122, che si dispone, sul lato opposto rispetto al cerchio C, di fronte allo spallamento 25 dell?aletta 121 dell?anello di chiusura 21, tra lo spallamento 25 dell?aletta 122 del coperchio 22 e lo spallamento 25 dell?aletta 121 dell?anello di chiusura 21 essendo disposto un cuscinetto 20 (a titolo esemplificativo, nella forma di realizzazione mostrata nelle figure 3-5, un cuscinetto a sfere), la cui funzione ? quella di costituire un secondo vincolo assiale rispetto alle possibilit? di reciproco scorrimento assiale tra anello cilindrico interno 11 e anello cilindrico esterno 12, funzionale a mantenere, in cooperazione con un corrispondente vincolo assiale realizzato in prossimit? della sua estremit? destinata ad essere rivolta verso il cerchio C, precedentemente descritta, la mutua posizione tra l?anello cilindrico interno 11 e l?anello cilindrico esterno 12.

Nelle forme di realizzazione della presente invenzione descritte e mostrate a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle figure allegate, il coperchio 22 ? rappresentato sul lato del collettore rotante 10 pi? distante dal cerchio C, ma in alternativa avrebbe potuto essere disposto sul lato opposto, al contempo l?aletta 110 dell?anello cilindrico interno 11 essendo disposta sul lato pi? distante dal cerchio C, con conseguenti modifiche della struttura del collettore rotante 10, rispetto a quanto descritto e mostrato nelle figure allegate, alla portata di un tecnico del settore.

In particolare, i cuscinetti 20 possono essere del tipo a sezione bassa, per acconsentire alle esigenze di compattezza del sistema. Il rispetto delle corrette tolleranze di montaggio in direzione assiale ? garantito attraverso calibrazione degli spessori.

Preferibilmente, l?anello cilindrico interno 11, l?anello cilindrico esterno 12, l?anello di chiusura 21 e il coperchio 22 sono realizzati in materiale metallico, scelto in considerazione della resistenza meccanica, finitura superficiale e durezza di ciascun componente. Possono essere ammesse anche soluzioni realizzate in altro materiale (a titolo esemplificativo e non limitativo, materiale tecnopolimerico) o in materiale composito.

In corrispondenza della sede cilindrica dell?anello cilindrico esterno 12, definita assialmente dall?aletta 120 dell?anello cilindrico 12 e dall?aletta 121 dell?anello di chiusura 21, e preferibilmente in corrispondenza della parte assialmente pi? centrale della sede cilindrica, l?anello cilindrico esterno presenta uno o pi? passaggi esterni 17, disposti lungo la circonferenza dell?anello cilindrico esterno 12, e l?anello cilindrico interno 11 presenta uno o pi? passaggi interni 18, disposti lungo la circonferenza dell?anello cilindrico interno 11. Secondo la forma di realizzazione mostrata a titolo esemplificativo nelle figure 3-5, detti uno o pi? passaggi esterni 17 e detti uno o pi? passaggi interni 18 sono disposti con un orientamento radiale, ma ? anche possibile che gli stessi, ovvero almeno uno dei due, possano assumere un orientamento assiale. In particolare, facendo riferimento alla figura 3, sono mostrati un passaggio esterno 17, collegato al tubo di collegamento U tra il collettore rotante 10 e la camera d?aria dello pneumatico P per mezzo di un primo raccordo 170 e un canale interno 18, collegato al tubo di collegamento I, configurato per collegare mezzi di gonfiaggio (non mostrati) solidali al telaio del veicolo e il collettore rotante 10 per mezzo di un secondo raccordo 180. In particolare, detti uno o pi? passaggi esterni 17, come tutto l?anello cilindrico esterno 12, sono solidali al cerchio C della ruota e, quindi, al canale d?aria dello pneumatico P, mentre detti uno o pi? passaggi interni 18, come tutto l?anello cilindrico interno 11, sono solidali al telaio del veicolo e, tramite questo, ad un serbatoio di alimentazione di aria compressa destinata al gonfiaggio dello pneumatico P.

La sede cilindrica dell?elemento cilindrico esterno 12 definisce quindi uno spazio che garantisce il collegamento pneumatico tra detti uno o pi? passaggi esterni 17 e detti uno o pi? passaggi interni 18, la tenuta pneumatica di tale spazio essendo assicurata tramite due anelli di tenuta 19, disposti nella sede cilindrica dell?anello cilindrico esterno 12, rispettivamente sui due lati assialmente opposti della sede cilindrica, i quali, allo stesso tempo, garantiscono anche una tenuta idraulica nei confronti del lubrificante presente nella zona occupata dai cuscinetti 20, deputati a garantire una rotazione senza attrito tra l?anello cilindrico interno 11 e l?anello cilindrico esterno 12, tenuta idraulica necessaria in particolare nel caso in cui tali cuscinetti 20 siano del tipo non schermato.

In particolare, tali anelli di tenuta 19 sono configurati in maniera tale da ammettere un assetto radiale variabile, connesso al run-out derivante dalla geometria dell?anello interno 11 e dell?anello di chiusura 21 rispetto all?anello esterno 12 e al coperchio 22, preferibilmente contenuto entro i limiti di 0.2mm, per consentire agli anelli di tenuta 19 di potersi adattare per effetto delle deformazioni dovute alle pressurizzazioni di aria all?interno della sede cilindrica dell?anello cilindrico esterno 12. Gli anelli di tenuta 19 sono configurati in maniera da ammettere un posizionamento assiale fissato rispetto alla superficie interna dell?anello cilindrico esterno 12 sul quale questi calettano e dovuto alla interazione per interferenza meccanica con l?anello cilindrico esterno 12, al contempo autocentrante rispetto a quest?ultimo. Infine, tali anelli di tenuta 19 (solidali all?anello esterno 12) mantengono nei confronti dell?anello cilindrico interno 11 un assetto assiale variabile preferibilmente contenuto anch?esso entro i limiti di 0.2mm, garantito dal fatto che l?alloggiamento degli anelli di tenuta 19 ? definito lateralmente dell?aletta 120 dell?anello cilindrico esterno 12 e dall?aletta 121 dell?anello di chiusura 21.

In particolare, gli anelli di tenuta 19 sono costituiti di un corpo in materiale elastomerico sulla superficie esterna, tale da permettere alla tenuta il giusto livello di adesione per interferenza rispetto alla superficie interna dell?anello cilindrico esterno 12 sulla quale questa viene calettata.

Nella superficie radialmente interna degli anelli di tenuta 19, invece, la tenuta presenta almeno un elemento di tenuta rotante, denominato comunemente ?labbro? e indicato con il riferimento numerico 191, attivabile dalla pressione presente all?interno dello spazio anulare 15 compreso assialmente tra i due anelli di tenuta 19. La superficie esterna dell?anello cilindrico interno 11 su cui poggiano i labbri degli anelli di tenuta 19 ? caratterizzata da bassa rugosit? e da elevata durezza per garantire la tenuta pneumatica, un attrito ridotto e resistere all?usura dovuta all?effetto di scorrimento delle guarnizioni.

A titolo esemplificativo ma non limitativo, viene rappresentata in Figura 3-5 l?architettura degli anelli di tenuta 19, che presentano ciascuno due labbri 191 di tenuta, uno orientato nella direzione del passaggio interno 18, il cui compito ? il mantenimento in pressione dello spazio anulare 15 compreso assialmente tra i due anelli di tenuta 19, e l?altro orientato nella direzione del cuscinetto 20, il cui compito ? la tenuta idraulica rispetto al lubrificante del cuscinetto.

Entrambi i labbri 191 sono in contatto con la superficie esterna dell?anello cilindrico interno 11 in modo tale da far s? che il contatto intervenga fra lo spigolo del labbro 191 e una porzione lineare dell?anello cilindrico interno 11. In tale configurazione, il labbro 191 risulta flesso per effetto del contatto rispetto alla superficie esterna dell?anello cilindrico interno 11. In particolare, il labbro 191 di ciascun anello di tenuta 19 orientato verso il passaggio interno 18 ? flesso e forma una concavit? rivolta verso lo spazio anulare 15, e prevede una interazione variabile a seconda della condizione di pressurizzazione o di riposo presente all?interno del canale di aria, ovvero nello spazio anulare 15. In condizione di pressione nello spazio anulare 15, il labbro 191 dell?elemento di tenuta 19, rotante insieme all?elemento cilindrico esterno, a sua volta solidale al cerchio C, si appoggia sulla superficie esterna dell?elemento cilindrico interno 11, garantendo la tenuta pneumatica. Quando il valore di pressione torna al valore di pressione ambiente, il contatto tra il labbro 191 e la superficie esterna dell?elemento cilindrico interno 11 torna a ridursi ad un contatto di linea, in favore delle perdite per attrito dovute all?azione di strisciamento della tenuta stessa.

Preferibilmente, come mostrato nelle figure 3-5, nello spazio anulare 15 ? disposto un distanziatore anulare 13, configurato per mantenere una concentricit? con gioco rispetto all?anello cilindrico esterno 12. Il distanziatore anulare 13 mantiene le distanze tra i due anelli di tenuta 19 e, occupando la porzione radialmente esterna dello spazio anulare 15, nella parte rivolta verso l?anello cilindrico esterno 12 definisce una porzione di detto spazio anulare, denominata spazio anulare esterno 14, che percorre una circonferenza lungo la parete interna dell?anello cilindrico esterno 12 e che intercetta detti uno o pi? passaggi esterni 17. Lo spazio anulare esterno 14 ? in collegamento pneumatico con lo spazio anulare 15 mediante uno o pi? canali radiali di collegamento 16, disposti lungo la circonferenza del distanziatore anulare 13. Preferibilmente, il distanziatore anulare 13 presenta almeno due canali radiali di collegamento 16, in corrispondenza di due lati diametralmente opposti del distanziatore anulare 13. La presenza di un numero maggiore di canali radiali di collegamento 16 pu? essere preferita per ridurre le perdite di carico.

La tenuta ambientale nei confronti dell?esterno ? garantita da due anelli di tenuta ambientale 23, disposti in due rispettive sedi, nel caso esemplificato nelle figure rispettivamente a destra dell?aletta 122 del coperchio 22 e a sinistra dell?aletta 110 dell?anello cilindrico interno 11, e che hanno la funzione di impedire l?ingresso nel collettore rotante 10 di elementi ambientali, quali acqua, polvere o fango, impedendo che vadano a contatto con i cuscinetti 20. Detti anelli di tenuta ambientale 23 hanno anche la funzione di mantenere la tenuta idraulica del grasso contenuto all?interno delle aree interessate dai cuscinetti 20, garantendone il funzionamento nel tempo. In particolare, un primo anello di tenuta ambientale 23 ? alloggiato in una sede definita dalla parete radialmente esterna dell?anello cilindrico interno 11 e dalla parete radialmente interna dell?anello cilindrico esterno 12, sul lato rivolto verso il cerchio C rispetto all?aletta 110 dell?anello cilindrico interno 11 e un secondo anello di tenuta ambientale 23 ? alloggiato in una sede definita tra la parete radialmente esterna del coperchio 22, una parete radialmente interna dell?anello di chiusura 21 e la parete assialmente esterna dell?aletta 121.

In particolare, gli anelli di tenuta ambientale 23 sono provvisti di una serie di labbri di tenuta assiale e radiale, tali da assicurare una iterazione con livello di interferenza costante all?interno dell?intervallo di tolleranza definito dal sistema ed espletato rispetto alla controparte in materiale metallico.

A titolo esemplificativo, almeno uno di detti primo e secondo anelli di tenuta ambientale 23, preferibilmente entrambi detti primo e secondo anelli di tenuta ambientale 23 sono anelli di tenuta composti, comprendenti una prima parte rotante, ovvero atta ad essere solidale agli elementi del collettore rotante 10 che sono solidali al cerchio C (in particolare, rispettivamente all?anello cilindrico esterno 12 e all?anello di chiusura 21) e una seconda parte statica, ovvero atta ad essere solidale agli elementi del collettore rotante 10 che sono solidali all?assale A. Inoltre, ancora pi? preferibilmente, sul lato rivolto verso l?assale, il collettore rotante 10 ? provvisto di un carter (non mostrato), configurato in modo da proteggere gli anelli di tenuta ambientale 23 dall?esposizione a elementi ambientali estremi, come ad esempio l?impatto con pietre durante le fasi di utilizzo.

La configurazione appena descritta, facendo riferimento alle figure 3-5, costituisce una variante del collettore rotante 10 secondo la presente invenzione, che per? pu? assumere anche forme diverse, come ad esempio nel caso in cui vengano utilizzati anelli di tenuta 19? con un solo elemento di tenuta a labbro 191?, posizionato nella direzione dello spazio anulare 15, cos? come rappresentato a titolo esemplificativo in figura 6 (in cui gli elementi corrispondenti a quelli mostrati con riferimento alle figure 3-5 sono indicati attraverso gli stessi riferimenti numerici). In particolare, il labbro di tenuta 191? secondo questa forma di realizzazione alternativa, espleta il duplice compito di mantenimento in pressione dello spazio anulare 15 e di tenuta idraulica nei confronti del grasso dei cuscinetti 20. Tale forma di realizzazione del collettore rotante 10 secondo la presente invenzione ha come vantaggio la possibilit? di riduzione delle dimensioni assiali del collettore rotante 10, con il vantaggio di una maggiore semplicit? di integrazione di questo dal lato interno della ruota, ovvero, con minore probabilit? di interferire rispetto ai componenti costitutivi originali della ruota e del rispettivo assale.

Facendo riferimento alla figura 7, ? mostrata una vista in sezione di un dettaglio di una porzione di un collettore rotante secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione, in cui sono utilizzati dei cuscinetti a sfere 20? schermati sul lato esterno. In particolare, il labbro di tenuta 200 integrato alle ralle del cuscinetto 20? secondo questa forma alternativa di realizzazione della presente invenzione, espleta il duplice compito di assicurare il giusto posizionamento dell?anello interno 11 e dell?anello di chiusura 21 rispetto all?anello esterno 12 e al coperchio 22 durante la rotazione del collettore rotante 10, e di tenuta ambientale e del grasso dalla zona del cuscinetto 20? stesso. Tale variante, costituisce un ulteriore vantaggio dal punto di vista della compattezza di sistema. Infatti, non essendo necessario prevedere delle sedi per l?alloggiamento di anelli di tenuta ambientale come quelli mostrati nelle forme di realizzazione precedenti, ? possibile ridurre le dimensioni assiali dell?anello cilindrico interno 11 e dell?anello cilindrico esterno 12 da un lato del collettore rotante 10, e dell?anello di chiusura 21 e del coperchio 22 dall?altro lato del collettore rotante 10, che non dovranno comprendere delle pareti tra loro radialmente contrapposte per alloggiare gli anelli di tenuta ambientale.

Facendo riferimento alla figura 8 ? mostrata un?ulteriore forma di realizzazione del collettore rotante secondo la presente invenzione, in cui la funzione di mantenere la mutua posizione tra l?anello cilindrico interno 11? e l?anello cilindrico esterno 12?, ? delegata ad un singolo cuscinetto 20. Secondo questa forma di realizzazione del collettore rotante 10 della presente invenzione, un singolo cuscinetto 20 ? disposto in una sede ricavata mediante un primo spallamento 25? all?estremit? pi? distante dal cerchio C dell?anello cilindrico interno 11? e delimitata dal lato rivolto verso il cerchio C da un coperchio 22?, e sul lato dell?anello cilindrico esterno 12? si contrappone, sul lato rivolto verso la direzione del cerchio C una sede ricavata mediante un secondo spallamento 25? praticato su di un?aletta 121 e delimitata dal lato rivolto in direzione opposta a quella del cerchio C da un disco 28, interposto tra l?anello di chiusura 21 e l?anello cilindrico esterno 12?. Dal momento che la mutua posizione tra l?anello cilindrico interno 11? e l?anello cilindrico esterno 12? ? garantita dal singolo cuscinetto 20, la struttura del collettore rotante ? pi? semplice. Ad esempio, non ? necessario prevedere delle alette contrapposte sulle estremit? opposte dell?anello cilindrico interno 11 e dell?anello cilindrico esterno 12, conseguentemente essendo sufficiente la presenza della sola aletta 120 dell?anello cilindrico esterno 12, con la funzione di delimitare la sede per gli anelli di tenuta 19. Questa forma di realizzazione risulta quindi pi? semplice da realizzare e, di conseguenza pi? conveniente economicamente.

Ulteriori forme realizzative possono riguardare il caso in cui il collettore rotante sia del tipo che comprende due canali di passaggio di aria, il che pu? rendersi necessario nel caso in cui, ad esempio, si adoperi una valvola meccanica che lo necessita, ovvero provvista ad esempio di un primo canale dedicato alla apertura e chiusura del passaggio di aria e di un secondo canale dedicato all?immissione di aria all?interno dello pneumatico. Anche in questo caso sono possibili le stesse varianti mostrate in precedenza con riferimento alle forme di realizzazione con un solo canale di passaggio di aria.

A titolo esemplificativo, la figura 9 mostra una vista in sezione di un dettaglio di una porzione di un collettore rotante secondo una quinta forma di realizzazione della presente invenzione, in cui sull?anello cilindrico esterno 12? sono presenti due distinti passaggi esterni 17 e sull?anello cilindrico interno 11? sono presenti due corrispondenti passaggi interni 18, collegati da rispettivi spazi anulari 15, mantenuti pneumaticamente separati tra loro mediante l?interposizione di un anello di tenuta intermedio 19?, interposto tra detti spazi anulari 15. Nella forma di realizzazione mostrata nella figura 9, le restanti caratteristiche del collettore rotante 10 sono le stesse mostrate con riferimento alla forma di realizzazione mostrata nelle figure 3-5. Ad esempio, in ciascuno spazio anulare 15 ? disposto un rispettivo anello distanziatore 13, che in questo caso ? essenziale per mantenere in posizione l?anello di tenuta intermedio 19?.

In questa forma di realizzazione, come nelle altre realizzate in parallelo alle forme di realizzazione mostrate nelle figure 4-8, ai fini del corretto funzionamento del collettore rotante ? sempre necessario che gli spazi anulari 15 siano mantenuti separati, per evitare che l?aria di uno dei canali possa passare all?altro canale. Per ottenere questo risultato ? necessario che l?anello di tenuta intermedio 19? sia del tipo in grado di assicurare la tenuta su entrambi i lati, ovvero sia dotato di labbri 191 su entrambi i lati, come descritto con riferimento alle forme di realizzazione mostrata nelle figure 3-5 e 8.

Di conseguenza, la sede di alloggiamento definita tra l?anello cilindrico interno 11? e l?anello cilindrico esterno 12? dovr? essere di dimensioni maggiori rispetto a quelle dei corrispondenti componenti descritti con riferimento alle precedenti forme di realizzazione.

La parte restante della struttura del collettore rotante rimane identica a quella dei collettori rotanti secondo le forme di realizzazione descritte in precedenza o pu? variare secondo le varianti gi? mostrate con riferimento alle figure 6-8, i vantaggi in termini di semplificazione della struttura del collettore rotante essendo gli stessi gi? descritti con riferimento a tali forme di realizzazione.

Nelle forme di realizzazione della presente invenzione descritte e mostrate a titolo esemplificativo e non limitativo con riferimento alle figure allegate, l?anello di chiusura 21 e il coperchio 22 sono rappresentati sul lato del collettore rotante 10 pi? distante dal cerchio C, ma in alternativa avrebbero potuto essere disposti sul lato opposto, al contempo l?aletta 120 dell?anello cilindrico esterno 12 e l?aletta 110 dell?anello cilindrico interno 11 essendo disposte sul lato pi? distante dal cerchio C, con conseguenti modifiche della struttura del collettore rotante 10, rispetto a quanto descritto e mostrato nelle figure allegate, alla portata di un tecnico del settore.

La presente invenzione ? stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma ? da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI

1) Collettore rotante (10) atto a trasferire un fluido tra due entit?, una delle quali in moto rotatorio rispetto all?altra, detto collettore rotante (10) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere due componenti cilindrici coassiali, rispettivamente definiti anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) e anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?), liberi di ruotare l?uno rispetto all?altro e rispettivamente dotati di uno o pi? canali interni (18) e di uno o pi? canali esterni (17) per il passaggio di detto fluido, ciascuno di detti uno o pi? canali interni (18) e ciascuno di detti uno o pi? canali esterni (17) essendo collegati tramite almeno uno spazio anulare (15), ciascuno di detti almeno uno spazio anulare (15) essendo delimitato assialmente da due anelli di tenuta (19, 19?, 19?), detti anelli di tenuta (19, 19?, 19?) essendo alloggiati in una sede cilindrica di detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) oppure di detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?), rispettivamente detta sede cilindrica essendo rivolta radialmente verso l?esterno oppure verso l?interno e rispettivamente essendo delimitata assialmente da un lato da una battuta assiale realizzata di pezzo oppure accoppiata a detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) oppure a detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?), e dall?altro lato da una battuta assiale di un coperchio (22, 22?) accoppiato in maniera amovibile a detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) oppure di un anello di chiusura (21) o di un anello intermedio (28), accoppiati in maniera amovibile a detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?), detti anelli di tenuta (19, 19?, 19?) essendo rispettivamente accoppiati con interferenza a detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) oppure a detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?) ed essendo dotati di una porzione elastica di contatto con la superficie rispettivamente di detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?) oppure di detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?); e detto collettore rotante (10) comprendendo mezzi che impediscono il movimento assiale di detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) rispetto a detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?).

2) Collettore rotante (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta sede cilindrica di detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) oppure di detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?), ? rispettivamente delimitata assialmente da un lato da un?aletta (110) di detto anello cilindrico interno (11, 11?) oppure da un?aletta (120) di detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?), e dall?altro lato da un?aletta (122) di un coperchio (22) accoppiato a detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) oppure da un?aletta (121) di un anello di chiusura (21) o da un anello intermedio (28), accoppiati a detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?).

3) Collettore rotante (10) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta porzione elastica di contatto comprende almeno un elemento di tenuta rotante formato da un labbro (191, 191?) proteso da detto anello di tenuta (19, 19?) alloggiato in detta sede cilindrica di detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) oppure di detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?) e con l?estremit? rispettivamente a contatto con la superficie interna di detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?) oppure con la superficie esterna di detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?).

4) Collettore rotante (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende due anelli di tenuta ambientale (23), rispettivamente disposti alle due estremit? assiali di detto collettore rotante (10), con interferenza sia con detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) che con detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?).

5) Collettore rotante (10) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti anelli di tenuta ambientale sono anelli di tenuta composti.

6) Collettore rotante (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti anelli di tenuta (19, 19?, 19?) sono mantenuti separati da un distanziatore anulare (13) posizionato in ciascuno di detti almeno uno spazio anulare (15) e definendo uno spazio anulare esterno (14) disposto sul lato di detto distanziatore anulare (13) rivolto verso detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?), detto distanziatore anulare (13) comprendendo uno o pi? canali radiali di collegamento (16) tra detto spazio anulare (15) e detto spazio anulare esterno (14).

7) Collettore rotante (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-6, caratterizzato dal fatto che tra detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) e detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?) ? disposto almeno un cuscinetto (20) configurato per sopportare sia il carico radiale che il carico assiale tra detto anello cilindrico interno (11, 11?, 11?) e detto anello cilindrico esterno (12, 12?, 12?).

8) Collettore rotante (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che tra detto anello cilindrico interno (11, 11?) e detto anello cilindrico esterno (12, 12?) ? disposta una coppia di cuscinetti (20).