NL1015429C2 - Wentellager waarin de smeermiddeltoestand is uitgeput. - Google Patents

Description

t 7 8. Lager volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij elk wentelelement of ring een smeermiddellaag draagt als gevolg van oppervlaktespanning.

9. Lager volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de oppervlakte-ener-5 gie van de uitsparingen verschilt van oppervlakte-energie van de gebieden die de putjes omgeven.

10. Lager volgens conclusie 9, waarbij het oppervlak van de wentelelementen is bekleed en de uitsparingen niet bekleed zijn, of omgekeerd.

10 11. Lager volgens conclusie 10, waarbij de bekleding een diamantachtige kool-stofbekleding is, en de putjes staal materiaal omvaten.

xxxxx 6

Conclusies 1 .Wentellager, omvattende een binnenring en een buitenring die elk zijn voorzien van een loopbaan, en een reeks wentelelementen die in contact zijn met de loopbanen 5 van elke ring, waarbij een smeerfilm is voorzien in de contacten tussen de wentelelementen en de loopbanen, welke smeermiddelfïlm nabij de inlaatzijde van elk contatt een smeermiddelmeniscus vormt waarin de smeermiddeltoestand uitgeput is, en het oppervlak van elk wentelelement minuscule uitsparingen bezit gevuld met een smeer-middelhoeveelheid, welke uitsparingen worden platgedrukt in het contactgebied be- 10 paald door het contact tussen de wentelelementen en de ringen waardoor smeermiddel wordt afgegeven aan de inlaatzijde van elk contact resulterende in een verplaatsing van de meniscus verder weg van dat contact, welke meniscusverplaatsing leidt tot een vergrote filmmiddeldikte in elk contactgebied.

15 2. Lager volgens conclusie 1, waarbij de smeermiddelmeniscus een van nul ver schillende drukgradiënt vormt met betrekking tot het oppervlak van de loopbaan.

3. Lager volgens conclusie 1 of 2, waarbij de uitsparingen een willekeurige vorm bezitten.

20 4. Lager volgens conclusie 3, waarbij de uitsparingen dwarsgroeven omvatten.

5. Lager volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de dikte van de smeermiddelfïlm verkregen na verplaatsing van de meniscus verder weg van het con- 25 tact tot ten minste 0,01 pm bedraagt in het midden van het contact.

6. Lager volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de uitsparingen een isotroop oppervlaktepatroon vormen.

30 7. Lager volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de uitsparingen en anisotroop oppervlaktepatroon vormen.

5

In figuur 3 is een directe vergelijking gemaakt tussen de verschillen tussen een van uitsparingen en een niet van uitsparingen voorzien wentelelement ter plaatse van het contact, voor volledig overstroomde smeermiddelsmeermiddelomstandigheden, en omstandigheden waarin het smeermiddel is uitgeput.

5 Figuren 4 en 5 tonen de fïlmdikte in een dwarsdoorsnede loodrecht op de loop baan voor volledig overstroomde omstandigheden en door omstandigheden waarin hét smeermiddel is uitgeput.

Zoals duidelijk zal zijn uit de figuren 1 en 4, maakt de aanwezigheid van een uitsparing op de positie Y=0 in het volledig overstroomde geval niet zo'n verschil, met 10 uitzondering op de positie van de uitsparing zelf.

Zoals duidelijk is uit figuur 2, is de bovenstroomse fïlmdikte in het uitgeputte geval beter in het geval van een van uitsparingen voorzien wentelelementoppervlak vergeleken met een glad wentelelementoppervlak.

4

Figuur 4 toont de filmdikte bij omstandigheden waarin smeermiddel aanwezig is, in een dwarsdoorsnede loodrecht op de loopbaan.

Figuur 5 toont de filmdikte bij omstandigheden waarin het smeermiddel is uitgeput.

5 In de figuren heeft H betrekking op de spleet tussen de op elkaar rakende opper vlakken. In het geval van volledig overstroomde toestand komt deze overeen met de filmdikte. In het geval van een uitgeputte toestand komt deze overeen met de filmdikte in het onder druk staande gebied.

In de genormaliseerde grafiek van figuur 1 heeft de onderbroken lijn betrekking 10 op de smeermiddelfilmdikte in een contact tussen het wentelelement en de loopbaan voor een niet van uitsparingen voorzien van wentelelement. Ter plaatse van het contact is de werkelijke dikte van de smeermiddellaag ongeveer 0,14 micrometer.

De volledig getrokken lijn geeft de filmdikte weer in het geval van een wentelelement met een uitsparing dat zich beweegt door het contact waar een momentopname 15 is genomen op de putpositie X=0. Zoals duidelijk zal zijn wordt de dikte van de smeermiddellaag binnen het contact nauwelijks beïnvloed door de aanwezigheid van de put.

De resultaten van figuur 2 tonen dat in het geval van omstandigheden waarin het smeermiddel is uitgeput de dikte van de smeermiddellaag ter plaatse van het contact 20 drastisch is af genomen. Voor een wentelelement zonder uitsparingen is de dikte ongeveer 0,036 micrometer, hetgeen gewoonlijk te klein is voor het volledig van elkaar scheiden van de oppervlakken van het wentelelement en de loopbanen. Daarom raken de oppervlakteruwheden elkaar, hetgeen tot de verkorte levensduur van het lager leidt.

In het geval van een wentellager met uitsparingen, is de dikte van de smeermid-25 dellaag ter plaatse van het contact echter aanzienlijk groter, ondanks de algemene omstandigheden waarin het smeermiddel is uitgeput van het lager in zijn geheel. De volledig getrokken lijn, betrokken op een wentellager met een put op de positie X=0, aan de inlaatzijde van het contact bedraagt ongeveer 0,06 micrometer. Dit gunstige effect wordt veroorzaakt door het afleveren van olie uit de put in de olie-inhoud die aanwezig 30 is vóór het wentelelement of, met andere woorden, bovenstrooms daarvan. Deze olie-inhoud wordt begrensd door de oppervlakte van het wentelelement, de loopbaan en de meniscus.

Claims (3)

1. 3 ten en de ring bepaalde smeermiddelinhoud is niet voldoende om een adequate scheiding daarvan te verkrijgen ter plaatse van het contact. Een andere manier om uitputting te definiëren is de beschouwing van de gevulde fractie-inhoud die bepaald is als de verhouding van de smeermiddelfilmdikte en de 5 spleet. De meniscus wordt dan gedefinieerd als het punt waar de filmdikte afwijkt van de spleet. Indien dit punt zich dicht bevindt bij het Hertz-contact dan wordt het contabt aangeduid als uitgeput. Volgens de uitvinding echter wordt deze olie-inhoud aangevuld met minuscule aanvullende hoeveelheden olie afkomstig uit de oppervlakte-uitsparingen die enigszins 10 worden afgeplat onder belasting ter plaatse van het contact. Deze minuscule hoeveelheden bewegen vervolgens de meniscus van het hiervoor aangeduide contact af, hetgeen leidt tot een betere scheiding van de contactoppervlakken bij uitgeputte omstandigheden. De uitsparingen kunnen elke gewenste vorm bezitten, en kunnen volgens elk ge-15 schikt patroon worden aangebracht. Zoals hiervoor toegelicht wordt het verbeterde smeereffect onder uitgeputte omstandigheden waarin het smeermiddel is uitgeput verkregen in geval de uitsparingen een hoeveelheid smeermiddel bevatten. Teneinde de beschikbaarheid van smeermiddel in de uitsparingen te bevorderen, is bij voorkeur de oppervlakte-energie van de uitspa-20 ringen anders dan de oppervlakte-energie van de de putjes omgevende gebieden. Als voorbeeld wordt het oppervlak van de wentelelementen bekleed en zijn de uitsparingen niet bekleed. In het bijzonder is de bekleding een diamantachtige koolstofbekleding, en omvatten de putjes staal materiaal.
2. 25 De uitvinding zal nu verder worden beschreven onder verwijzing naar de in figu ren 1 tot 5 getoonde grafieken. Figuur 1 toont schematisch de filmdikte en druk in een enkel contact onder omstandigheden waarin voldoende smeermiddel aanwezig is, in een dwarsdoorsnede loodrecht op de hartlijn van een lager.
3. 30 Figuur 2 toont de filmdikte en druk bij omstandigheden waarin het smeermiddel is uitgeput. Figuur 3 toont een samenstel van de figuren 1 en 2. 2 wentellager, omvattende een binnenring en een buitenring die elk zijn voorzien van een loopbaan, en een reeks wentelelementen die in contact zijn met de loopbanen van elke ring, waarbij een smeerfilm is voorzien in de contacten tussen de wentelelementen en de loopbanen, welke smeermiddelfïlm nabij de inlaatzijde van elk contact een smeer-5 middelmeniscus vormt, waarbij een toestand heerst waarin het smeermiddel uitgeput is, en het oppervlak van elk wentelelement minuscule uitsparingen bezit gevuld met eén smeermiddelhoeveelheid, welke uitsparingen worden platgedrukt in het contactgebied bepaald door het contact tussen de wentelelementen en de ringen waardoor smeermiddel wordt afgegeven aan de inlaatzijde van elk contact resulterende in een verplaatsing 10 van de meniscus verder weg van dat contact, welke meniscusverplaatsing leidt tot een vergrote filmmiddeldikte in elk contactgebied. Als gevolg van de vergrote fïlmdikte in de contactgebieden, neemt het risico van metaal-tot-metaalcontact af en neemt de levensduur van het lager toe. Er wordt op gewezen dat wentellagers met kogels met minuscule uitsparingen op 15 zich bekend zijn. Het werd echter niet herkend dat dergelijke wentellagers zich beter gedragen onder omstandigheden waarin het smeermiddel is uitgeput. Volgens de uitvinding wordt derhalve een wentellager verschaft voorzien van minuscule oppervlakte-uitsparingen in combinatie met omstandigheden waarin het smeermiddel is uitgeput, dat is een smeermiddelfilmdikte die gewoonlijk, in het geval van niet van uitsparingen 20 voorziene oppervlakken, te klein zou zijn om de contactoppervlakken volledig te scheiden. Zoals weergegeven kan in het geval van omstandigheden waarin het smeermiddel is uitgeput te weinig smeermiddel aanwezig zijn in de contacten tussen de ringen en de wentelelementen ter verkrijging van een adequate scheiding van de oppervlakken daar-25 van. Dergelijke omstandigheden waarin het smeermiddel is uitgeput kunnen gedefinieerd worden door gebruik te maken van de drukgradiënt op de positie van de meniscus. Indien voldoende smeermiddel aanwezig is, d.w.z. een volledig overstromend contact wordt verkregen, dat wordt gekenmerkt door een nuldrukgradiënt bij het startpunt van de drukopbouw. In het geval van omstandigheden waarin het smeermiddel is 30 uitgeput echter is deze drukgradiënt niet nul. Er is onvoldoende smeermiddel beschikbaar om een meniscus te verkrijgen die zich op de vereiste afstand van het contact bevindt. De tussen de meniscus en de aangrenzende oppervlakken van de wentelelemen-