IT201900000238A1

IT201900000238A1 - Rolling contact bearing with improved performances

Info

Publication number: IT201900000238A1
Application number: IT102019000000238A
Authority: IT
Inventors: Victor Brizmer; Ralph Meeuwenoord; Francesco Lamboglia; Hubertus Laurentius Maria Peek
Original assignee: Skf Ab
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2020-07-09
Also published as: CN111425525A; US11078960B2; DE102020200082A1; US20200217365A1

Description

Titolo: CUSCINETTO A CONTATTO VOLVENTE CON PRESTAZIONI MIGLIORATE

DIVULGAZIONE

Questa invenzione riguarda un cuscinetto a contatto volvente con prestazioni migliorate.

L'invenzione è applicabile anche, per esempio, a un cuscinetto a contatto volvente usato nel mozzo di ruota di un'automobile.

Nell'industria dei veicoli a motore, cuscinetti a contatto volventi ben noti per mozzi di ruota comprendono un elemento esterno e un elemento interno, elementi di rotolamento posizionati tra l'elemento esterno e l'elemento interno, che sono a loro volta dotati di piste adeguate per gli elementi di rotolamento.

Le superfici di pista dell'elemento interno ed esterno sono formate in modo casuale con un innumerevole numero di cavità microconcave per m icro-irruvidimento superficiale.

Al fine di ridurre danni come attrito o abrasione dovuti a scarsa lubrificazione, vengono adottate misure tecnologiche contro questi danni prevedendo cavità microconcave nelle piste e impostando i parametri pertinenti, come ruvidità Ra e asimmetria, Rsk, che è il grado di distorsione della curva di ruvidità.

È un oggetto della presente invenzione, pertanto, fornire un cuscinetto a contatto volvente con prestazioni migliorate, che affronta principalmente il problema di evitare abrasione e ridurre attrito e di ottimizzare le prestazioni pertinenti.

Per ottenere gli obiettivi citati sopra, l'invenzione propone un cuscinetto a contatto volvente con prestazioni migliorate avente le caratteristiche definite nella rivendicazione 1

Un cuscinetto a contatto volvente, preferibilmente un cuscinetto a contatto volvente usato nel mozzo di ruota di un'automobile, è composto da un elemento interno, o anello interno, un elemento esterno, o anello esterno, ed elementi di rotolamento posizionati tra l'elemento esterno e l'elemento interno.

L'elemento esterno e l'elemento interno sono anche dotati di piste pertinenti per gli elementi di rotolamento, e le superfici di pista dell'elemento interno ed esterno sono formate con un innumerevole numero di cavità microconcave per micro-irruvidimento superficiale che sono composte anche da una successione di rialzi e avvallamenti, in cui rialzi, come verrà divulgato in seguito, riducono pressioni locali all'interno del contatto tra elementi di rotolamento e anelli, mentre profondi avvallamenti servono come riserve di grasso.

Secondo una prima forma di realizzazione preferita della presente invenzione, in queste superfici di pista, al fine di migliorare la prestazione ad abrasione (false brinelling) nel cuscinetto a contatto volvente, il valore di ruvidità Ra deve rientrare nell'intervallo tra 0,1 e 0,25 micron e, in combinazione, l'asimmetria Rsk deve anche essere negativa e nell'intervallo -3,5< Rsk< -1 ,0.

La combinazione di un valore di ruvidità Ra nell'intervallo tra 0,1 e 0,25 micron e di un'asimmetria Rsk negativa entro l'intervallo -3,5< Rsk< -1 ,0 genera una topografia di pista in cui profondi avvallamenti prevalgono rispetto a picchi e, più in particolare, elimina i picchi fornendo rialzi con superfici più basse. I rialzi con superfici più basse ridurranno pressioni locali nel contatto, mentre i profondi avvallamenti serviranno come riserve di grasso, aumentando così la lubrificazione. Pressione locale inferiore e migliore lubrificazione ridurranno il rischio di danni da abrasione.

Al fine di ottenere l'obiettivo principale della presente invenzione, test sperimentali hanno mostrato che questo obiettivo si ottiene se il valore di ruvidità Ra è inferiore a 0,25 micron al fine di evitare di mettere a repentaglio la prestazione alla fatica della pista e poiché un valore maggiore non sarebbe chiaramente benefico per la prestazione ad abrasione. Al contempo, per quanto riguarda l'attrito, l'asimmetria Rsk deve essere nell'intervallo -3,5 < Rsk < -1 ,5 e la situazione ideale sarebbe avere Rsk quanto più negativa possibile per ridurre l'attrito a media velocità, ma l'attrito statico e l'attrito a bassa velocità aumentano con Rsk maggiormente negativa e le attuali tecnologie di lavorazione a macchina e processi standard non consentono di ottenere valori Rsk altamente negativi, pertanto, in vista di quanto appena detto, un valore dell'asimmetria Rsk maggiore o vicino a -3,5 rappresenta un buon compromesso.

L'effetto di asimmetria di ruvidità sull'attrito è illustrato dalla figura seguente. In un regime di lubrificazione limite (a) , la frazione di contatti di asperità solido con solido è inferiore per asimmetria neutra che per asimmetria negativa. In quest'ultimo caso, è probabile che tutto il rialzo venga a contatto con la controparte (che si presume essere liscia, per semplicità) . La frazione maggiore di contatti di asperità solido con solido nel caso di asimmetria negativa porta a un attrito in qualche misura maggiore.

Nella lubrificazione mista (b) , tuttavia, è vero il contrario: quando la pellicola di lubrificante diventa abbastanza spessa da separare il rialzo (ad esempio aumentando la velocità) , la frazione di contatti solido con solido diventa minore nel caso di asimmetria negativa, corrispondendo a un attrito minore. Infine, nel caso di lubrificazione elastoidrodinamica (EHL) full-film (c) , i contatti di asperità solido con solido scompaiono e l'attrito diventa insensibile ai parametri di rugosità superficiale.

Conformemente a una seconda forma di realizzazione preferita della presente invenzione, per quanto riguarda le superfici di pista citate sopra del cuscinetto a contatto volvente, al fine di migliorare la prestazione di attrito, il valore di ruvidità Ra deve essere inferiore a 0,1 micron e, in combinazione, l'asimmetria Rsk deve essere, di nuovo, negativa e nell'intervallo -3,5< Rsk< -1 ,0.

Asimmetria Rsk negativa in combinazione con valore di ruvidità Ra inferiore a 0,1 micron corrisponde a una topografia di pista con ruvidità fine e senza alcun picco elevato, ma con una serie di rialzi con avvallamenti. Tale topografia è caratterizzata da riserve di grasso e assenza di elevate asperità pertanto fornente meno contatti solido con solido nella lubrificazione mista che significa minore attrito.

La combinazione divulgata sopra di asimmetria Rsk negativa e valori di ruvidità Ra darà una minore abrasione o un minore attrito con gli ulteriori vantaggi del fatto di usare lo stesso grasso, mentre darà anche una riduzione di 10% dell'attrito della serie di sfere caricata a velocità medie.

Si deve comprendere che l'invenzione non è limitata alle forme di realizzazione descritte e mostrate nella presente, che devono essere considerate come esempi dell'assieme e dei metodi per assemblarlo; è chiaro ai tecnici del ramo che numerose modifiche possono essere apportate in termini di forme, dimensioni, progettazione e dettagli funzionali e la configurazione degli elementi descritti nella forma di realizzazione esemplificativa, senza discostarsi così dalla portata dell'invenzione quale definita nelle rivendicazioni allegate e loro equivalenti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Cuscinetto a contatto volvente, in cui la superficie delle piste di un elemento esterno e/o un elemento interno sono formate in modo casuale con un innumerevole numero di cavità microconcave, le superfici sono dotate di dette cavità aventi un valore di rugosità superficiale inferiore a 0,25 micron e un valore di asimmetria Rsk tale che -3,5< Rsk< -1 ,0.
2. Cuscinetto a contatto volvente come rivendicato nella rivendicazione 1 , in cui il valore di rugosità superficiale Ra rientra nell'intervallo di 0, 1 micron e 0,25 m icron.
3. Cuscinetto volvente come rivendicato nella rivendicazione 1 , in cui il valore di rugosità superficiale Ra è inferiore a 0,1 micron.