DE102004019872B4

DE102004019872B4 - Wälzlager mit einem Schmierfett für Nieder- und Hochtemperaturanwendungen sowie dessen Verwendung

Info

Publication number: DE102004019872B4
Application number: DE102004019872A
Authority: DE
Inventors: Mitsunari Asao; Masaki Egami
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2013-01-31
Anticipated expiration: 2024-04-24
Also published as: US20040198612A1; DE102004019872A1; JP4515775B2; JP2004346298A; US7271135B2

Abstract

Wälzlager (1), das einen Innenring (2), einen Außenring (3), der mit dem Innenring (2) konzentrisch ist, eine Mehrzahl von Wälzelementen (4), die zwischen dem Innenring (2) und dem Außenring (3) angeordnet sind, und ein Schmierfett (7) umfasst, das auf einem Umfang der Wälzelemente (4) aufgebracht ist, wobei das Schmierfett (7) ein Schmierfett für Nieder- und Hochtemperaturanwendungen ist, das ein gemischtes Fett und ein Polyolefinöl umfasst, wobei das gemischte Fett ein Fluor-enthaltendes Schmierfett, das ein Perfluorpolyetheröl als Grundöl und ein Fluorkohlenstoffharzpulver als Verdickungsmittel enthält, und ein Harnstoff-enthaltendes Schmierfett umfasst, das ein Polyesteröl als Grundöl und eine Harnstoffverbindung als Verdickungsmittel enthält, wobei 3 bis 30 Gewichtsteile des Polyolefinöls 100 Gewichtsteilen des gemischten Fetts zugesetzt sind, wobei das Polyolefinöl einen Stockpunkt von nicht mehr als –50°C und eine kinematische Viskosität von 10 bis 70 mm2/s bei 40°C aufweist, und das Polyesteröl eine aromatische Esterverbindung eines einwertigen Alkohols mit 7 bis...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einem Schmierfett für Nieder- und Hochtemperaturanwendungen sowie dessen Verwendung gemäß den Patentansprüchen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Wälzlager mit einem Schmierfett, das zweckmäßig bei niedrigen und hohen Temperaturen für elektrische Geräte angewendet werden kann, die für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden.
Ein Schmierfett ist in einem Wälzlager eingekapselt, um diesem Schmiereigenschaften zu verleihen. Das Schmierfett wird durch Kneten eines Grundöls und eines Verdickungsmittels erhalten, welche als Hauptkomponenten des Schmierfetts dienen. Als Grundöl werden ein Mineralöl und ein synthetisches Öl wie z. B. ein Esteröl, ein Silikonöl und ein Etheröl verwendet. Als Verdickungsmittel werden im Allgemeinen Metallseifen, wie z. B. eine Lithiumseife, und Harnstoffverbindungen verwendet. Das Schmierfett enthält gegebenenfalls Additive, wie z. B. ein Antioxidationsmittel, ein Rostschutzmittel, einen Metalldeaktivator und einen Viskositätsindexverbesserer.
In den letzten Jahren ist der Bedarf für die Herstellung von Kraftfahrzeugen gestiegen, die kompakt und leicht sind und wenig Geräusche erzeugen. Daher werden Anstrengungen unternommen, elektrische Komponententeile für Kraftfahrzeuge zu erzeugen, die kompakt und leicht sind und wenig Geräusche erzeugen, und das Innere des Motorraums luftdicht zu machen. Zu diesem Zweck müssen die elektrischen Komponententeile eine hohe Ausgangsleistung und Effizienz aufweisen. Da die Lebensdauer des Schmierfetts, das in den Wälzlagern eingekapselt wird, geringer ist als die Lebensdauer des Wälzlagers, die von dessen Ermüdung bestimmt wird, hängt die Lebensdauer des Wälzlagers von der Lebensdauer des Schmierfetts ab. Daher sollte die Temperatur, gegen die das Schmierfett beständig ist, das für elektrische Geräte verwendet wird, höher sein als die Temperatur, gegen die ein Harnstoff-enthaltendes Schmierfett beständig ist.
Bisher wurde ein wärmebeständiges Fluor-enthaltendes Schmierfett, das ein Fluorkohlenstoffharzpulver als Verdickungsmittel und ein Perfluorpolyetheröl als Grundöl enthält, als Schmierfett eingesetzt, das in einem Wälzlager zur Verwendung in einer Gebläsekupplung eingekapselt wird, die auf hohe Temperaturen von etwa 200°C erhitzt wird. Das Fluor-enthaltende Schmierfett ist jedoch teuer und verhindert eine Senkung der Kosten für das Wälzlager.
Daher wurde ein Hybridfett entwickelt, das ein Gemisch des Fluor-enthaltenden Schmierfetts und des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts enthält, wie es in den japanischen Patentveröffentlichungen JP 2002327759 A , JP 2004003596 A und JP 2004026941 A beschrieben ist. Es ist auch eine Schmierfettzusammensetzung mit einem vorzugsweise geräuschmindernden Effekt bei Temperaturen von 180°C bis 250°C bekannt, wie es in der japanischen Patentveröffentlichung JP 2000514105 A beschrieben ist.
Das herkömmliche Fluor-enthaltende Schmierfett erzeugt jedoch bei niedrigen Temperaturen Geräusche, wenn es für elektrische Geräte verwendet wird.
Wenn die Viskosität des Grundöls vermindert wird, um eine Erzeugung von Geräuschen durch das Fluor-enthaltende Schmierfett bei niedrigen Temperaturen zu beschränken, nehmen die Geräusche bei niedrigen Temperaturen ab. Das Fluor-enthaltende Schmierfett, welches dieses Grundöl enthält, ist jedoch bei hohen Temperaturen von etwa 200°C nicht dauerbeständig.
US 2003/0069144 A1 betrifft ein Wälzlager, das mit einem Fett befüllt ist, wobei das Fett eine Fettzusammensetzung ist, die ein Gemisch aus mindestens einem von einem Fett auf der Basis einer Metallkomplexseife und einem Fett auf Harnstoffbasis, in das jeweils 8 bis 35 Massen-%, bezogen auf die Menge des Fetts auf der Basis einer Metallkomplexseife und des Fetts auf Harnstoffbasis einbezogen sind, und einem Fett auf Fluorbasis umfasst, das Perfluorpolyetheröl als Basisöl umfasst, in das 15 bis 42,5 Massen-%, bezogen auf die Menge des Fetts auf Fluorbasis, von Polytetrafluorethylen als Verdickungsmittel einbezogen sind, wobei das Verhältnis des mindestens einen des Fetts auf der Basis einer Metallkomplexseife und des Fetts auf Harnstoffbasis bezogen auf das Fett auf Fluorbasis 40 bis 80:60 bis 20, bezogen auf die Masse, beträgt, und wobei der Gesamtgehalt des Verdickungsmittels 20 bis 30 Massen-%, bezogen auf die Menge der Fettzusammensetzung, beträgt.
Weiterer Stand der Technik findet sich in DE 69417524 T2 , DE 19622906 A1 , JP 2003096480 A und JP 11181465 A .
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend genannten Probleme zu lösen. Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wälzlager bereitzustellen, in dem ein Schmierfett eingekapselt ist, wobei das Schmierfett ein Schmierfett für Nieder- und Hochtemperaturanwendungen ist, das aufgrund einer guten Hochtemperaturbeständigkeit dauerbeständig ist und eine Geräuscherzeugung bei niedrigen Temperaturen beschränken kann.
Das erfindungsgemäße Wälzlager umfasst ein Schmierfett für Nieder- und Hochtemperaturanwendungen, wie es im Patentanspruch 1 definiert ist.
Das Harnstoff-enthaltende Schmierfett weist vorzugsweise eine Verdampfungsmenge von nicht mehr als 25 Gew.-% auf, wenn das Harnstoff-enthaltende Schmierfett 250 Stunden bei 200°C stehengelassen wird.
Das erfindungsgemäße Wälzlager weist einen Innenring, einen mit dem Innenring konzentrischen Außenring, eine Mehrzahl von Wälzelementen, die zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind, und ein Schmierfett auf, das auf dem Umfang der Wälzelemente aufgebracht ist. Das aufzubringende Schmierfett ist das in den Patentansprüchen beschriebene Fett für Nieder- und Hochtemperaturanwendungen.
Durch Zugeben von 3 bis 30 Gewichtsteilen des Polyolefinöls zu 100 Gewichtsteilen des Gemischs aus dem Fluor-enthaltenden Schmierfett, welches das Perfluorpolyetheröl als Grundöl und das Fluorkohlenstoffharzpulver als Verdickungsmittel enthält, und dem Harnstoff-enthaltenden Schmierfett, welches das Polyesteröl als Grundöl und die Harnstoffverbindung als Verdickungsmittel enthält, ist es möglich, die Wärmebeständigkeit des Fluor-enthaltenden Schmierfetts aufrechtzuerhalten und die Geräuscherzeugung bei niedrigen Temperaturen zu unterdrücken. Durch die Verwendung der aromatischen Esterverbindung als Polyesteröl können die Herstellungskosten des Schmierfetts vermindert werden.
1 ist eine Schnittansicht eines Tiefrillen-Kugellagers.
Das Fluor-enthaltende Schmierfett, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthält ein Perfluorpolyetheröl als Grundöl und ein Fluorkohlenstoffharzpulver als Verdickungsmittel.
Als Perfluorpolyetheröl können Verbindungen verwendet werden, die durch Ersetzen von Wasserstoffatomen eines aliphatischen Kohlenwasserstoffpolyethers durch Fluoratome gebildet werden. Als Perfluorpolyetheröl mit dieser Struktur können Perfluorpolyether mit den chemischen Formeln 1 und 2 mit Seitenkette und die geradkettigen Perfluorpolyether mit den chemischen Formeln 3 bis 5 verwendet werden. Diese Perfluorpolyether können einzeln oder als Gemisch verwendet werden. Die Symbole n und m in den chemischen Formeln 1 bis 5 stehen für ganze Zahlen.
Als Perfluorpolyetheröl mit der chemischen Formel 1 ist Fomblin Y (Handelsname, von Solvay Solexis Inc. hergestellt) erhältlich. Als Perfluorpolyetheröl mit der chemischen Formel 2 sind Krytox (Handelsname, von DuPont Inc. hergestellt) und Barrierta J-Öl (Handelsname: von Klueber Inc. hergestellt) erhältlich. Als Perfluorpolyetheröl mit der chemischen Formel 3 ist Fomblin Z (Handelsname, von Solvay Solexis Inc. hergestellt) erhältlich. Als Perfluorpolyetheröl mit der chemischen Formel 4 ist Fomblin M (Handelsname, von Solvay Solexis Inc. hergestellt) erhältlich. Als Perfluorpolyetheröl mit der chemischen Formel 5 ist Demnum (Handelsname, von Daikin Industries, Ltd. hergestellt) erhältlich. Chemische Formel 1
m/n > 40 Chemische Formel 2
Chemische Formel 3

CF₃O-(CF₂CF₂O)_m-(CF₂O)_n-CF₃ m/n < 1

Chemische Formel 4

CF₃O-(CF₂CF₂O)_m-(CF₂O)_n-CF₃ m/n > 1

Chemische Formel 5

F-(CF₂CF₂CF₂O)-CF₂CF₃

Das Fluorkohlenstoffharzpulver kann als Verdickungsmittel für das Fluor-enthaltende Schmierfett dienen, da es eine hohe Affinität für das Perfluorpolyetheröl, eine gute Stabilität bei hohen Temperaturen und eine gute Chemikalienbeständigkeit aufweist.
Als Fluorkohlenstoffharz sind die folgenden Perfluorkohlenstoffharze bevorzugt: Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (PFA) und Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP). Polytetrafluorethylen (PTFE) ist ganz besonders bevorzugt, da es eine hervorragende Hochtemperaturstabilität und Chemikalienbeständigkeit aufweist.
Es ist bevorzugt, dass für 100 Gew.-% der gesamten Menge des Fluor-enthaltenden Schmierfetts 70 bis 90 Gew.-% des Perfluorpolyetheröls und 10 bis 30 Gew.-% des Fluorkohlenstoffharzpulvers miteinander gemischt werden. Durch das Mischungsverhältnis weist das Fluor-enthaltende Schmierfett eine Penetration auf, bei der es eine geringe Leckagemenge und ein niedriges Drehmoment aufweist, die über einen langen Zeitraum beibehalten werden können, wenn das Fluor-enthaltende Schmierfett in einem Wälzlager eingekapselt wird.
Das Harnstoff-enthaltende Schmierfett, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthält ein Polyesteröl als Grundöl und eine Harnstoffverbindung als Verdickungsmittel.
Als Polyesteröl, das als Grundöl des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts dient, wird mindestens einer der folgenden Ester verwendet: Ester von einem aliphatischen einwertigen Alkohol mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen mit einer aromatischen Tricarbon- oder Tetracarbonsäure oder Derivaten davon und Ester von einer aliphatischen einwertigen Carbonsäure mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen mit Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Dipentaerythrit.
Aliphatische einwertige Alkohole und aliphatische einwertige Carbonsäuren mit weniger als 7 Kohlenstoffatomen oder mehr als 22 Kohlenstoffatomen weisen schlechte Schmiereigenschaften auf.
Als aliphatischer einwertiger Alkohol mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen kann Heptylalkohol, Octylalkohol, Nonylalkohol, Decylalkohol, Undecylalkohol, Laurylalkohol, Oleylalkohol und Stearylalkohol und dergleichen verwendet werden.
Als aliphatische einwertige Carbonsäure mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen kann eine einwertige Carbonsäure verwendet werden, die durch Ersetzen einer -CH₂OH-Gruppe des aliphatischen einwertigen Alkohols durch eine -COOH-Gruppe erhalten wird.
Als aromatische Tricarbonsäure, aromatische Tetracarbonsäure und deren Derivate können Trimellithsäure, Trimesinsäure, Pyromellithsäure, Biphenyltetracarbonsäure, Benzophenontetracarbonsäure und deren Säureanhydride verwendet werden.
Das Harnstoff-enthaltende Schmierfett, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, enthält die Harnstoffverbindung als Verdickungsmittel.
Als Harnstoff ist ein Diharnstoff mit der nachstehend gezeigten chemischen Formel 6 mit zwei Harnstoffbindungen im Molekül bevorzugt:
Chemische Formel 6

R₁-NHCONH-R₃-NHCONH-R₂
worin R₃ eine aromatische Gruppe ist, R₁ und R₂ jeweils aus einer aliphatischen Gruppe, einer alicyclischen Gruppe und einer aromatischen Gruppe ausgewählt sind und R₁ und R₂ gleich oder verschieden voneinander sind. In einem Verfahren zur Herstellung der Harnstoffverbindung werden eine Diisocyanatverbindung und eine Aminverbindung mit einem Äquivalentgewicht der Isocyanatgruppe miteinander umgesetzt.

Zusätzlich zu dem Diharnstoff kann als Verdickungsmittel des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts auch ein Polyharnstoff oder dergleichen verwendet werden.
Es ist bevorzugt, dass für eine Gesamtmenge von 100 Gew.-% des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts 70 bis 95 Gew.-% des Esteröls und 30 bis 5 Gew.-% der Harnstoffverbindung miteinander gemischt werden. Durch dieses Mischungsverhältnis weist das Harnstoff-enthaltende Schmierfett eine Penetration auf, bei der es eine geringe Leckagemenge und bevorzugte Schmiereigenschaften aufweist, die über einen langen Zeitraum beibehalten werden können, wenn das Harnstoff-enthaltende Schmierfett in einem Lager eingekapselt wird.
Die Verdampfungsmenge des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts beträgt nicht mehr als 25 Gew.-%. Wenn die Verdampfungsmenge größer als 25 Gew.-% ist, dann ist es unmöglich, die Verdampfungsmenge eines Gemischs des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts und des Fluorenthaltenden Schmierfetts niedrig zu machen, z. B. einen Wert von nicht mehr als 15 Gew.-% zu erhalten.
Zur Ermittlung der Verdampfungsmenge wird in der vorliegenden Erfindung folgendermaßen vorgegangen. Nachdem etwa 5 g Fett in einen aus Glas hergestellten Becher mit einem Volumen von 50 ml eingebracht worden sind, der dem japanischen Industriestandard (JIS) R3503 entspricht, wird das Fett 250 Stunden in einem Ofen mit konstanter Temperatur (Innenvolumen: 90 Liter, Luftströmung: 5,1 m³/min, Luftgeschwindigkeit: 0,42 m/s) und innerer Luftzirkulation, der auf 200°C eingestellt ist, stehengelassen. Das ursprüngliche Gewicht des Fetts und das Gewicht des Fetts nach dem Stehenlassen für 250 Stunden werden gemessen, um die Verdampfungsmenge aus der nachstehenden Gleichung zu ermitteln: Verdampfungsmenge (%) = {(ursprüngliches Gewicht – Gewicht nach dem Stehenlassen für 250 Stunden)/ursprüngliches Gewicht} × 100
Das Gemisch des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts und des Fluor-enthaltenden Schmierfetts enthält 30 Gew.-% bis 75 Gew.-% des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts. Wenn der Mischungsanteil des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts 75 Gew.-% übersteigt, nimmt die Verdampfungsmenge des gemischten Fetts zu. Wenn der Mischungsanteil des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts weniger als 30 Gew.-% beträgt, ist es nicht möglich, die Herstellungskosten des Schmierfetts zu vermindern.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Polyolefinöl mit einem Stockpunkt von nicht mehr als –50°C und einer kinematischen Viskosität von 10 bis 70 mm²/s bei 40°C in einer Menge von 3 bis 30 Gewichtsteilen, vorzugsweise 3 bis 20 Gewichtsteilen und insbesondere 3 bis 15 Gewichtsteilen 100 Gewichtsteilen des Gemischs des Fluor-enthaltenden Schmierfetts und des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts zugesetzt. Wenn der Mischungsanteil des Polyolefinöls geringer als 3 Gewichtsteile ist, ist das Schmierfett zwar wärmebeständig, verursacht jedoch bei niedrigen Temperaturen Geräusche. Wenn der Mischungsanteil des Polyolefinöls mehr als 30 Gewichtsteile beträgt, verursacht das Schmierfett zwar keine Geräusche bei niedrigen Temperaturen, weist jedoch eine schlechte Wärmebeständigkeit auf.
Das Polyolefinöl, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist ein flüssiges Polyolefin mit den chemischen Formeln 7 und 8: Chemische Formel 7
worin n eine ganze Zahl von 4 bis 16 und m eine ganze Zahl von 1 bis 6 ist. Chemische Formel 8
worin n eine ganze Zahl von 1 bis 8, m eine ganze Zahl von 1 bis 3, q eine ganze Zahl von 1 bis 3 und p eine ganze Zahl ist, die abhängig von der Viskosität des Polyolefinöls variiert.
Das Polyolefinöl ist bei Normaltemperatur flüssig. Das Polyolefinöl hat einen Stockpunkt von nicht mehr als –50°C und eine kinematische Viskosität von 10 bis 70 mm²/s bei 40°C. Da das Polyolefinöl eine kinematische Viskosität von 10 bis 70 mm²/s aufweist, kann es eine Geräuscherzeugung bei niedrigen Temperaturen beschränken und ist wärmebeständig.
Die 1 zeigt ein Beispiel des erfindungsgemäßen Wälzlagers. 1 ist eine Schnittansicht eines Tiefrillen-Kugellagers. Das Wälzlager 1 umfasst einen Innenring 2 mit einer Innenringwälzoberfläche 2a auf dessen Umfangsoberfläche, einen Außenring 3, der mit dem Innenring 2 konzentrisch ist und eine Außenringwälzoberfläche 3a auf dessen innerer Umfangsfläche aufweist, und eine Mehrzahl von Wälzelementen 4, die zwischen der Innenringwälzoberfläche 2a und der Außenringwälzoberfläche 3a angeordnet sind. Das Wälzlager 1 umfasst ferner einen Halter 5, der die Wälzelemente 4 hält, und ein Abdichtungselement 6, das an dem Außenring 3 befestigt ist. Ein Fett 7 für Nieder- und Hochtemperaturanwendungen ist auf mindestens dem Umfang der Wälzelemente 4 aufgebracht.
Das Schmierfett 7 ist aufgrund der guten Hochtemperaturbeständigkeit dauerbeständig und kann eine Geräuscherzeugung bei niedrigen Temperaturen beschränken. Daher kann das Wälzlager zweckmäßig für elektrische Komponententeile eines Kraftfahrzeugs verwendet werden, wie z. B. einer Drehstromlichtmaschine, einer elektromagnetischen Kupplung für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, für eine Zwischenriemenscheibe, einen Motor eines elektrischen Gebläses, eine Gebläsekupplung und für elektrische Geräte.
Beispiel
Referenzbeispiel 1: Herstellung des Fetts 1
Für eine Gesamtmenge von 100 Gew.-% des Fetts wurden 33 Gew.-% eines Fluorkohlenstoffharzpulvers 67 Gew.-% eines Perfluorpolyetheröls mit einer kinematischen Viskosität von 191 mm²/s bei 40°C zugesetzt. Danach wurde das Gemisch gerührt und einem Walzenstuhl zugeführt. Dadurch wurde ein halbfestes Fett 1 erhalten, welches das Fluorkohlenstoffharzpulver als Verdickungsmittel und das Perfluorpolyetheröl als Grundöl enthielt.
Referenzbeispiel 2: Herstellung eines Fetts 2
Für eine Gesamtmenge von 100 Gew.-% des Fetts wurden 33 Gew.-% eines Fluorkohlenstoffharzpulvers 67 Gew.-% eines Perfluorpolyetheröls mit einer kinematischen Viskosität von 90 mm²/s bei 40°C zugesetzt. Danach wurde das Gemisch gerührt und einem Walzenstuhl zugeführt. Dadurch wurde ein halbfestes Fett 2 erhalten, welches das Fluorkohlenstoffharzpulver als Verdickungsmittel und das Perfluorpolyetheröl als Grundöl enthielt.
Referenzbeispiel 3: Herstellung eines Fetts 3
Für eine Gesamtmenge von 100 Gew.-% des Fetts wurde 1 mol Diphenylmethandiisocyanat in der Hälfte von 88 Gew.-% eines aromatischen Esteröls mit einer kinematischen Viskosität von 91 mm²/s bei 40°C gelöst. Danach wurden 2 mol Octylamin in der anderen Hälfte des aromatischen Esteröls gelöst. Das Gemisch aus dem Octylamin und dem aromatischen Esteröl wurde unter Rühren dem Grundöl zugesetzt, welches das Diphenylmethandiisocyanat und das aromatische Esteröl enthielt. Das Rühren wurde zur Umsetzung 30 min bei 100 bis 120°C fortgesetzt. Als Folge davon wurden 12 Gew.-% einer Harnstoffverbindung in dem Grundöl abgeschieden.
Danach wurde das Gemisch einem Walzenstuhl zugeführt. Dadurch wurde ein halbfestes Fett 3 erhalten, das die Harnstoffverbindung als Verdickungsmittel und das aromatische Esteröl als Grundöl enthielt. Wenn das Fett 3 250 Stunden bei 200°C stehengelassen wurde, betrug die Verdampfungsmenge des Fetts 3 17,4 Gew.-%.
Referenzbeispiel 4: Herstellung eines Fetts 4
Für eine Gesamtmenge von 100 Gew.-% des Fetts wurde 1 mol Diphenylmethandiisocyanat in der Hälfte von 80 Gew.-% eines Alkyldiphenylethers mit einer kinematischen Viskosität von 100 mm²/s bei 40°C gelöst. Danach wurden 2 mol p-Toluidin in der anderen Hälfte des Alkyldiphenylethers gelöst. Das Gemisch aus dem p-Toluidin und dem Alkyldiphenylether wurde unter Rühren dem Grundöl zugesetzt, welches das Diphenylmethandiisocyanat und den Alkyldiphenylether enthielt. Das Rühren wurde zur Umsetzung 30 min bei 100 bis 120°C fortgesetzt. Als Folge davon wurden 20 Gew.-% einer Harnstoffverbindung in dem Grundöl abgeschieden. Danach wurde das Gemisch einem Walzenstuhl zugeführt. Dadurch wurde ein halbfestes Fett 4 erhalten, das die Harnstoffverbindung als Verdickungsmittel und den Alkyldiphenylether als Grundöl enthielt. Wenn das Fett 4 250 Stunden bei 200°C stehengelassen wurde, betrug die Verdampfungsmenge des Fetts 4 31,0 Gew.-%.
Das in jedem der Beispiele und Vergleichsbeispiele verwendete Polyolefinöl ist nachstehend gezeigt.
Polyolefinöl 1: Stockpunkt: –57°C, kinematische Viskosität bei 40°C: 46 mm²/s, kinematische Viskosität bei 100°C: 7,8 mm²/s (hergestellt von Nippon Steel Chemical Co., Ltd., Handelsname: Shinfluid 801).
Polyolefinöl 2: Stockpunkt: –73°C, kinematische Viskosität bei 40°C: 17 mm²/s, kinematische Viskosität bei 100°C: 3,9 mm²/s (hergestellt von Nippon Steel Chemical Co., Ltd., Handelsname: Shinfluid 401).
Polyolefinöl 3: Stockpunkt: –53°C, kinematische Viskosität bei 40°C: 63 mm²/s (hergestellt von Idemitsu Petrochemical Co., Ltd., Handelsname: Idemitsu PAO 5010).
Polyolefinöl 4: Stockpunkt: –73°C, kinematische Viskosität bei 40°C: 5 mm²/s, kinematische Viskosität bei 100°C: 1,7 mm²/s (hergestellt von Nippon Steel Chemical Co., Ltd., Handelsname: Shinfluid 201).
Polyolefinöl 5: Stockpunkt: –35°C, kinematische Viskosität bei 40°C: 420 mm²/s (hergestellt von Exxon Mobil Corp., Handelsname: Mobil SHF401).
Beispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiele 1 bis 9
Das Fett und das Polyolefin wurden in den in den Tabellen 1 und 2 angegebenen Verhältnissen gemischt und geknetet, um das Schmierfett der Beispiele und der Vergleichsbeispiele für eine Nieder- und Hochtemperaturanwendung herzustellen.
Die Penetration und der Tropfpunkt jedes Schmierfetts wurden gemessen. Auch die Kosten pro Volumen wurden berechnet, wobei die Kosten pro Volumen für das Schmierfett des Vergleichsbeispiels 1 als eins angesetzt wurden. Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Ergebnisse.
Jedes Schmierfett für eine Nieder- und Hochtemperaturanwendung wurde in einem Lager 6203LLHA eingekapselt, das mit Petrolether gereinigt worden ist, um ein Wälzlager für jedes Beispiel und Vergleichsbeispiel zu erhalten. Jedes Schmierfett nahm 38% des Volumens des gesamten Raums in dem Lager ein. Das erhaltene Wälzlager wurde in einem Niedertemperaturbad von –60°C belassen. Wenn die Temperatur des Wälzlagers selbst einen Wert von –60° erreichte, wurde es aus dem Bad entnommen und in eine Umgebung mit Raumtemperatur gebracht. Das Wälzlager wurde mit 2700 U/min (Außenring) bei einer Radiallast von 127 N gedreht, um zu untersuchen, ob Geräusche erzeugt werden, bevor das Wälzlager Raumtemperatur erreicht hat. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt.
Jedes Schmierfett für eine Nieder- und Hochtemperaturanwendung wurde in einem Lager 6204ZZ eingekapselt, das mit Petrolether gereinigt worden ist, um ein Wälzlager für jedes Beispiel und Vergleichsbeispiel zu erhalten. Jedes Schmierfett nahm 38% des Volumens des gesamten Raums in dem Lager ein. Das erhaltene Lager wurde in einem Hochtemperatur-Dauerbeständigkeitstest bewertet.

Bei dem Hochtemperatur-Dauerbeständigkeitstest wurde das Lager bei einer Radiallast von 67 N und einer Axiallast von 67 N bei 10000 U/min und 180°C gedreht, um die Zeit zu messen, bis ein Motor aufgrund einer Überlastung gestoppt wurde. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 gezeigt. Tabelle 1

	Beispiel
	1	2	3	4	5	6	7	8
Komponente (Gewichtsteile)
Fett 1	40	40	40	40	40	40	40	40
Fett 2	-	-	-	-	-	-	-	-
Fett 3	60	60	60	60	60	60	60	60
Fett 4	-	-	-	-	-	-	-	-
Polyolefinöl 1	3	5	10	-	-	12	15	20
Polyolefinöl 2	-	-	-	3	-	-	-	-
Polyolefinöl 3	-	-	-	-	3	-	-	-
Eigenschaften
Penetration	348	358	360	350	348	315	310	311
Tropfpunkt, °C	≥ 250	≥ 250	≥ 250	≥ 250	≥ 250	≥ 250	≥ 250	≥ 250
Geräusch bei niedrigen Temperaturen	N	N	N	N	N	N	N	N
Hochtemperatur-Dauerbeständigkeitstest (180°C), Stunden	≥ 4000	≥ 4000	≥ 4000	≥ 4000	≥ 4000	≥ 4000	≥ 4000	≥ 4000
Kosten	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4

N: Nicht erzeugt Tabelle 2

	Vergleichsbeispiel
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Komponente (Gewichtsteile)
Fett 1	100	-	-	40	40	40	40	40	40
Fett 2	-	100	-	-	-	-	-	-	-
Fett 3	-	-	100	60	60	60	60	60	-
Fett 4	-	-	-	-	-	-	-	-	60
Polyolefinöl 1	-	-	-	-	2	35	-	-	10
Polyolefinöl 4	-	-	-	-	-	-	5	-	-
Polyolefinöl 5	-	-	-	-	-	-	-	5	-
Eigenschaften
Penetration	282	285	283	280	350	370	352	365	240
Tropfpunkt, °C	≥ 250	≥ 250	≥ 250	≥ 250	≥ 250	≥ 250	≥ 250	≥ 250	246
Geräusch bei niedrigen Temperaturen	Gen.	N	Gen.	Gen.	Gen.	N	N	Gen.	N
Hochtemperatur-Dauerbeständigkeitstest (180°C), Stunden	≥ 4000	3500	1400	≥ 4000	≥ 4000	1600	2000	≥ 4000	580
Kosten	1,0	1,0	0,1	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,3

Gen.: Erzeugt; N: Nicht erzeugt

Das in dem erfindungsgemäßen Wälzlager enthaltene Schmierfett für Nieder- und Hochtemperaturanwendungen enthält das dem gemischten Fett aus dem Fluor-enthaltenden Schmierfett und dem Harnstoff-enthaltenden Schmierfett zugesetzte Polyolefinöl. Daher ist das Schmierfett bei der Anwendung des Wälzlagers auf elektrische Geräte eines Kraftfahrzeugs und dergleichen, die bei niedrigen und hohen Temperaturen eingesetzt werden, aufgrund der guten Hochtemperaturbeständigkeit dauerbeständig und kann Geräusche beschränken, die bei niedrigen Temperaturen erzeugt werden.
Folglich kann das Wälzlager zweckmäßig für eine Gebläsekupplung, die auf sehr hohe Temperaturen von etwa 180°C erhitzt wird, und für eine bei hohen Temperaturen eingesetzte Drehstromlichtmaschine verwendet werden.

Claims

Wälzlager (1), das einen Innenring (2), einen Außenring (3), der mit dem Innenring (2) konzentrisch ist, eine Mehrzahl von Wälzelementen (4), die zwischen dem Innenring (2) und dem Außenring (3) angeordnet sind, und ein Schmierfett (7) umfasst, das auf einem Umfang der Wälzelemente (4) aufgebracht ist, wobei das Schmierfett (7) ein Schmierfett für Nieder- und Hochtemperaturanwendungen ist, das ein gemischtes Fett und ein Polyolefinöl umfasst, wobei das gemischte Fett ein Fluor-enthaltendes Schmierfett, das ein Perfluorpolyetheröl als Grundöl und ein Fluorkohlenstoffharzpulver als Verdickungsmittel enthält, und ein Harnstoff-enthaltendes Schmierfett umfasst, das ein Polyesteröl als Grundöl und eine Harnstoffverbindung als Verdickungsmittel enthält, wobei 3 bis 30 Gewichtsteile des Polyolefinöls 100 Gewichtsteilen des gemischten Fetts zugesetzt sind, wobei das Polyolefinöl einen Stockpunkt von nicht mehr als –50°C und eine kinematische Viskosität von 10 bis 70 mm²/s bei 40°C aufweist, und das Polyesteröl eine aromatische Esterverbindung eines einwertigen Alkohols mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen und einer aromatischen Tricarbon- oder Tetracarbonsäure oder Derivaten davon, und/oder eine aliphatische Esterverbindung einer einwertigen Carbonsäure mit 7 bis 22 Kohlenstoffatomen und Trimethylolpropan, Pentaerythrit oder Dipentaerythrit ist.
Wälzlager (1) nach Anspruch 1, wobei das Harnstoff-enthaltende Schmierfett eine Verdampfungsmenge von nicht mehr als 25 Gew.-% aufweist, wenn das Harnstoff-enthaltende Schmierfett 250 Stunden bei 200°C gehalten wird.
Wälzlager (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Harnstoffverbindung, die als Verdickungsmittel des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts dient, die chemische Formel R₁-NHCONH-R₃-NHCONH-R₂ hat, worin R₃ eine aromatische Gruppe ist, R₁ und R₂ jeweils aus einer aliphatischen Gruppe, einer alicyclischen Gruppe und einer aromatischen Gruppe ausgewählt sind, und R₁ und R₂ gleich oder verschieden voneinander sind.
Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei für eine Gesamtmenge von 100 Gew.-% des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts 70 bis 95 Gew.-% des Esteröls und 30 bis 5 Gew.-% der Harnstoffverbindung miteinander gemischt sind.
Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei für eine Gesamtmenge von 100 Gew.-% des Fluor-enthaltenden Schmierfetts 70 bis 90 Gew.-% des Perfluorpolyetheröls und 10 bis 30 Gew.-% des Fluorkohlenstoffharzpulvers miteinander gemischt sind.
Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Fluorkohlenstoffharzpulver ein Polytetrafluorethylenharzpulver ist.
Wälzlager (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das gemischte Fett 25 bis 70 Gew.-% des Fluor-enthaltenden Schmierfetts und 30 bis 75 Gew.-% des Harnstoff-enthaltenden Schmierfetts enthält.
Verwendung eines Wälzlagers (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in elektrischen Geräten eines Kraftfahrzeugs.