ITTO20130904A1 - Gruppo cuscinetto-mozzo con mozzo in lega leggera - Google Patents
Gruppo cuscinetto-mozzo con mozzo in lega leggeraInfo
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Description
GRUPPO CUSCINETTO-MOZZO CON MOZZO IN LEGA LEGGERA.
D E S C R I Z I O N E
Settore Tecnico dell’Invenzione
La presente invenzione è relativa ad un gruppo cuscinetto-mozzo comprendente un mozzo in lega leggera, ad esempio alluminio. Il gruppo in oggetto è particolarmente idoneo per applicazioni laddove il mozzo è girevole in quanto collegato ad un elemento rotante, ad esempio la ruota di un autoveicolo, ed inoltre il mozzo stesso è accoppiato stabilmente con un anello interno del cuscinetto.
Tecnica Nota
Sono già noti allo stato della tecnica gruppi cuscinetto-mozzo ruota del tipo flangiato per applicazioni a ruote motrici di un autoveicolo. Un esempio è descritto nel brevetto europeo EP 1031439 B1 e comprende un anello di rotolamento radialmente esterno, una coppia di anelli di rotolamento radialmente interni e due corone di elementi di rotolamento (in tale applicazione trattasi di sfere) interposti radialmente tra l'anello esterno e la coppia di anelli interni. L’anello di rotolamento esterno presenta una superficie cilindrica esterna atta ad essere forzata con interferenza per inserire il cuscinetto in una sede cilindrica formata nel montante di una sospensione. Gli anelli di rotolamento radialmente interni, i quali sono montati con interferenza su di un mozzo flangiato, solidale alla rotazione in modo noto con la porzione terminale di un fuso, ovvero un semiasse del gruppo di trasmissione di un autoveicolo. Gli anelli di rotolamento sono tipicamente realizzati in acciaio ad alta resistenza per cuscinetti a rotolamento dovendo sopportare elevati carichi hertziani trasmessi tra elementi e piste di rotolamento.
Il gruppo cuscinetto - mozzo ruota comprende inoltre un mozzo che presenta una porzione a flangia all’interno della quale sono ricavati i fori per una pluralità di elementi di fissaggio (ad esempio, bulloni prigionieri) che collegano in modo noto un elemento della ruota dell’autoveicolo, ad esempio il disco del freno, al mozzo flangiato.
Vantaggiosamente, il mozzo flangiato, altresì definito come porzione strutturale del gruppo, avente cioè la funzione di assorbire i carichi trasmessi dall’elemento della ruota dell’autoveicolo, può essere realizzato in lega leggera ovvero in un materiale comunque più leggero del materiale della porzione hertziana, allo scopo di ridurre il peso complessivo del gruppo. Secondo quanto insegnato dalla tecnica nota, il mozzo può essere costampato alla porzione hertziana, ovvero ad un anello di rotolamento. Diversi sono i metodi di costampaggio che necessitano la trasformazione della lega leggera in uno stato differente dallo stato solido, mediante riscaldamento della lega leggera stessa. A causa del diverso comportamento termico del materiale costituente la porzione hertziana e di quello costituente la porzione strutturale (com’è noto una lega leggera, ad esempio alluminio, ha una dilatazione termica maggiore dell’acciaio), in particolare nelle applicazioni con mozzo girevole e con accoppiamento stabile con l’anello interno del cuscinetto, risulta particolarmente complesso far sì che le due porzioni restino perfettamente aderenti l’una all’altra, ovvero non si distacchino né a raffreddamento avvenuto, né, soprattutto, in uso.
Sintesi dell’Invenzione
Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un gruppo cuscinetto-mozzo, comprendente un mozzo in lega leggera, il quale gruppo sia esente dagli inconvenienti sopra descritti.
Secondo la presente invenzione è descritto un gruppo cuscinettomozzo con mozzo in alluminio o altra lega leggera, avente le caratteristiche enunciate nella rivendicazione indipendente annessa.
Ulteriori modi di realizzazione dell’invenzione, preferiti e/o particolarmente vantaggiosi, sono descritti secondo le caratteristiche enunciate nelle rivendicazioni dipendenti annesse.
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 è una sezione assialsimmetrica del gruppo cuscinetto -mozzo secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione.
- la figura 2 è un dettaglio di figura 1 che mostra il particolare delle superfici di accoppiamento tra mozzo e anello di rotolamento radialmente interno.
Descrizione Dettagliata
Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato nel suo complesso un gruppo cuscinetto-mozzo 1 che comprende un anello di rotolamento radialmente esterno 2, stazionario, un anello di rotolamento radialmente interno 4 e un inserto anulare 5, entrambi girevoli, e due corone 31, 32 di elementi di rotolamento 3, in questo esempio sfere, interposti radialmente rispettivamente tra l'anello esterno 2 e l’anello interno 4 e tra l'anello esterno 2 e l’inserto anulare 5. L’inserto 5 può essere considerato un secondo anello di rotolamento radialmente interno e, ai fini della presente invenzione, così come in questa forma di attuazione, può essere contenuto nell’anello interno 4 con le modalità che saranno descritte nel seguito, oppure può essere affiancato all’anello interno 4 o ancora può mancare del tutto.
In tutta la presente descrizione e nelle rivendicazioni, termini ed espressioni che indicano posizioni e direzioni quali “radiale” e “assiale” sono da intendersi riferite all’asse di rotazione A del gruppo 1. Espressioni quali “assialmente esterno” e “assialmente interno” sono, invece, riferite alla condizione montata, e nel caso di specie, preferibilmente, sono riferite ad un lato ruota di un autoveicolo e, rispettivamente, ad un lato opposto al lato ruota.
L'anello di rotolamento radialmente esterno 2 comprende una porzione anulare, in cui sono formate le piste di rotolamento 6 per gli elementi di rotolamento 3.
Nella forma di attuazione non limitativa della figura 1, gli elementi di rotolamento 3 ruotano sulle piste 7, 8 degli anelli di rotolamento radialmente interni 4, 5. In particolare, le due corone 31 e 32 di elementi di rotolamento 3 si distinguono, rispetto all’asse A di rotazione, in una corona 31 assialmente esterna e in una corona 32 assialmente interna, e, se la pista assialmente esterna 7 è integrata nell’anello interno 4, la pista assialmente interna 8 è ricavata sull’inserto anulare 5 facente parte dell’anello interno 4, e reso parte integrante di esso mediante un bordo rollato 4’ localizzato ad un’estremità dell’anello interno 4 ed estendentesi radialmente verso l’esterno e assialmente a ridosso dell’inserto anulare 5.
Nel cuscinetto a rotolamento sopra descritto un diametro De dei centri delle sfere 3 della corona 31 più assialmente esterna presenta dimensioni maggiori delle dimensioni di un diametro Di dei centri delle sfere 3 della corona 32 più assialmente interna configurando il cuscinetto a rotolamento come un cuscinetto cosiddetto “asimmetrico”, che, com’è noto, presenta vantaggi funzionali rispetto ai cuscinetti di tipo simmetrico, ovvero laddove i diametri De e Di presentano le medesime dimensioni. Naturalmente, come si è detto, questa forma di attuazione con cuscinetto asimmetrico è puramente esemplificativa, potendosi l’invenzione in oggetto applicare anche a cuscinetti a rotolamento di tipo simmetrico.
Sull’anello di rotolamento radialmente interno 4 è montato un mozzo 9 realizzato in lega leggera. Il mozzo comprende una porzione a flangia 10 ed un corpo cilindrico 11, solidale e dello stesso materiale della porzione a flangia.
Con riferimento alla figura 2, il corpo cilindrico 11 è disposto radialmente all’interno dell’anello di rotolamento interno 4 e presenta una superficie laterale esterna 91 di forma complementare ad una superficie laterale interna 41 dell’anello 4, ovvero della porzione hertziana del gruppo.
Secondo la presente invenzione è possibile evitare la laboriosa operazione di costampaggio. Infatti il mozzo 9 è deformato a freddo a ridosso dell’anello 4. In particolare, la superficie radialmente interna 41 dell’anello di rotolamento radialmente interno 4 è dotata di scanalature anulari 42 alternate a protrusioni anulari 43. Per effetto della deformazione a freddo, la superficie radialmente esterna 91 del mozzo ricopia perfettamente il profilo della superficie radialmente interna 41 dell’anello interno 4 e pertanto nelle scanalature 42, si inseriscono corrispondenti protrusioni 93 del mozzo 9 mentre le protrusioni 43 dell’anello interno 4 si inseriranno in corrispondenti scanalature 92 del mozzo 9. Il processo di deformazione a freddo del mozzo 9 può essere eseguito utilizzando differenti tecnologie note, tra le quali a puro titolo esemplificativo è possibile citare la rollatura a freddo, la formatura orbitale, l’idroformatura o la formatura elastomerica.
La soluzione ideata permette, quindi, di realizzare un gruppo cuscinetto-mozzo di peso limitato dal momento che il mozzo è realizzato in lega leggera. Inoltre, consente di evitare la complessa operazione di costampaggio con i relativi rischi di distacco del mozzo dall’anello interno. Infatti, il distacco può avvenire a causa del ritiro della lega leggera del mozzo durante la solidificazione. Com’è noto, la lega leggera ha un coefficiente di espansione termica maggiore rispetto a quello del materiale usato per l’anello di rotolamento radialmente interno e, di conseguenza, durante il raffreddamento si contrae di più. Questo problema è risolto dall’adozione del processo di deformazione a freddo.
Infine l’adozione di un profilo con scanalature e protrusioni è funzionale durante la vita del cuscinetto. Infatti durante l’utilizzo del gruppo in condizioni operative del veicolo, ovvero ad alta temperatura (o, in ogni caso, a temperatura più alta di quella di formatura) la lega leggera si espande di più del materiale dell’anello 4. La solidarietà mutua tra mozzo e anello sarà assicurata dal contatto tra le superfici 94 del mozzo e le superfici 44 dell’anello interno, mentre il mozzo sarà libero di espandersi per tramite del suo bordo assialmente interno 95. Viceversa, all’avvio della vettura, quando il cuscinetto opera a bassa temperatura (o comunque ad una temperatura inferiore a quella di formatura), le protrusioni 43 agiscono sempre come punti di ancoraggio evitando il distacco tra i due componenti.
Oltre ai modi di attuazione dell’invenzione, come sopra descritti, è da intendere che esistono numerose ulteriori varianti. Deve anche intendersi che detti modi di attuazione sono solo esemplificativi e non limitano l’oggetto dell’invenzione, né le sue applicazioni, né le sue configurazioni possibili. Al contrario, sebbene la descrizione sopra riportata rende possibile all’uomo di mestiere l’attuazione della presente invenzione almeno secondo una sua configurazione esemplificativa, si deve intendere che sono concepibili numerose variazioni dei componenti descritti, senza che per questo si fuoriesca dall’oggetto dell’invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate, interpretate letteralmente e/o secondo i loro equivalenti legali.
Claims (6)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1. Gruppo (1) cuscinetto-mozzo comprendente: - un cuscinetto a rotolamento provvisto di un anello di rotolamento radialmente esterno (2) stazionario, almeno un anello di rotolamento radialmente interno (4) girevole e di almeno una corona (31, 32) di elementi di rotolamento (3), - un mozzo (9) in lega leggera, comprendente una porzione a flangia (10) ed un corpo cilindrico (11), caratterizzato dal fatto che il corpo cilindrico (11) è disposto assialmente all’interno dell’anello di rotolamento radialmente interno (4) e presenta una superficie laterale esterna (91) di forma complementare ad una superficie laterale interna (41) dell’anello di rotolamento radialmente interno (4).
- 2. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che lungo la superficie laterale interna (41) dell’anello di rotolamento radialmente interno (4) si alternano una pluralità di scanalature anulari (42) ed una pluralità di protrusioni anulari (43).
- 3. Gruppo (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che lungo la superficie laterale esterna (91) del mozzo (9) si alternano una pluralità di scanalature anulari (92) ed una pluralità di protrusioni anulari (93) e che nelle scanalature (42) dell’anello interno (4) sono disposte le protrusioni (93) del mozzo (9), mentre nelle scanalature (92) del mozzo (9) sono disposte le protrusioni (43) dell’anello interno (4).
- 4. Gruppo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la superficie laterale esterna (91) del corpo cilindrico (11) è ottenuta mediante processo di deformazione a freddo del mozzo (9) sull’anello di rotolamento radialmente interno (4).
- 5. Gruppo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le due corone (31, 32) di elementi di rotolamento (3) hanno diametri (De, Di) di differente dimensione.
- 6. Gruppo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che una pista radialmente esterna (7) della prima corona di sfere (31) è integrata nell’anello di rotolamento radialmente interno (4), mentre una pista radialmente interna (8) della seconda corona di sfere (32) è ricavata su di un inserto anulare (5), reso parte integrante dell’anello interno (4) mediante un bordo rollato (4’) localizzato ad un’estremità dell’anello di rotolamento radialmente interno (4) ed estendentesi radialmente verso l’esterno e assialmente a ridosso dell’inserto anulare (5).
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