CN103080286A - 轮毂单元轴承用润滑脂组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其包括（a）芳香族二脲系增稠剂、（b）基油、（c）氧化蜡的金属盐、（d）亚磷酸氢二苯、以及（e）选自由磺酸盐及羧酸系防锈剂组成的组中的至少一种防锈剂。本发明的润滑脂组合物的低温时的耐微振磨损性优异，并且抗锈性优异。

Description

轮毂单元轴承用润滑脂组合物
技术领域
本发明涉及一种用于汽车轮毂单元轴承的润滑脂组合物。具体地，本发明涉及一种低温下的耐微振磨损性优异，同时抗锈性优异的润滑脂组合物。
背景技术
用于汽车车轮的轴承（以下称为汽车轮毂单元轴承），是通过多列滚子轴承可自由旋转地支撑用于安装车轮的轮毂的部件，有驱动轮用和从动轮用。出于构造上的理由，驱动轮用为内轮旋转方式，从动轮用则一般采用内轮旋转和外轮旋转两种方式。另外，汽车轮毂单元轴承大致分为：构成悬架装置的转向节和轮毂之间嵌合由多列角球轴承等形成的车轮用轴承的称为第一代的结构，在外部部件的外周直接形成车体安装凸缘或车轮安装凸缘的第二代结构，以及在轮毂的外周直接形成一侧的内侧滚动面的第三代结构，还有在轮毂和等速万向接头的外侧接头部件的外周分别直接形成内侧滚动面的第四代结构。
汽车大多通过铁道、卡车来运输，由于轨道连接处、道路恶劣引起的振动，轴承的转动面上会产生微振磨损磨耗。微振磨损是在微小振幅下发生的表面损伤，在大气中生成氧化磨耗粉末，由于该磨蚀作用，常常会产生大量的磨耗（非专利文献1）。
作为对策，提出了（1）减少相对滑动量、（2）两个面分离、防止直接接触、（3）利用磷酸盐皮膜等覆盖接触面、或通过供给润滑油、润滑脂来防止金属表面间的凝结（非专利文献1）。
在用于汽车轮毂单元轴承的润滑脂领域，特别对于耐微振磨损性优异的润滑脂开发研究较多。
例如，报道了使用芳香族二脲作为增稠剂，使稠度变软，但与现有的使用锂皂的润滑脂相比，耐微振磨损性得到显著改善等等（非专利文献1）。
另外，专利文献1中公开了，使用特定的脲、有机钼的润滑脂能够明显延长剥落（フレ一キング）和润滑寿命，抑制微振磨损。
另外，专利文献2中报告了通过将特定的二脲化合物与选自由氧化石蜡类和磷化物所组成的组中的至少一种以特定的配合比例配合于润滑基油，可以得到优异的耐微振磨损性。
这样，现状的对策是，选择增稠剂的种类，或者使稠度变软来提高润滑脂流动性的方法，进一步配合特定的添加剂来抑制微振磨损。
但是，这些都是对于常温下发生的微振磨损的对策，并不足以防止低温下发生的微振磨损。
在低温下，随着基油粘度的增加，润滑脂的流动性下降，因此上述（3）的通过供给润滑脂而防止金属表面间凝结的能力显著下降，添加剂的效果也几乎不能期待。因此，虽然考虑了适用在低温下粘度增加也比较少的合成油的对策，但从经济的观点出发不能广泛使用。
另外，由于汽车轮毂单元轴承配置在容易沾上泥水等的部位，因此构成为安装作为密封装置的密封件而将外部部件与内部部件之间密封。
但是，永久的完全密封是困难的，在长时间的使用中，由于密封装置劣化，因此尽管微量但还是会浸入泥水。该泥水的混入会诱发轴承生锈，成为轴承寿命变短的主要原因。
因此，用于轮毂单元轴承的润滑脂需要耐微振磨损性，同时要求具有耐水性、特别是优异的抗锈性。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2006-77056号公报
专利文献2：日本特开2003-321693号公报
非专利文献1：山本雄二等，トライボロジ一（摩擦学），理工学社，1999年11月25日发行，第201~203页
发明内容
发明要解决的问题
本发明的课题是提供一种低温时耐微振磨损性优异，并且抗锈性优异的润滑脂组合物。
解决问题的技术方案
利用本发明，提供以下的润滑脂组合物：
1．一种轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其特征在于，含有以下（a）~（e）成分：
（a）芳香族二脲系增稠剂、
（b）基油、
（c）氧化蜡的金属盐、
（d）亚磷酸氢二苯、以及
（e）选自由磺酸盐及羧酸系防锈剂所组成的组中的至少一种防锈剂。
2．根据前述1项所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中（e）防锈剂为磺酸钙。
3．根据前述1项所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中（e）防锈剂为二壬基萘磺酸钙盐。
4．根据前述1至3中任一项所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中以润滑脂组合物的总量为基准，（e）防锈剂的含量为0.5~5质量%。
5．根据前述1至4中任一项所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中（c）氧化蜡的金属盐为石油系氧化蜡的钙盐。
6．根据前述1至5中任一项所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中以润滑脂组合物的总量为基准，（c）氧化蜡的金属盐的含量为0.5~10质量%。
7．根据前述1至6中任一项所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中以润滑脂组合物的总量为基准，（d）亚磷酸氢二苯的含量为0.1~5质量%。
8．一种轮毂单元轴承，封入有前述1至7中任一项所述的润滑脂组合物。
发明效果
本发明的润滑脂组合物能够抑制低温时的微振磨损磨耗，并且抗锈性优异。
附图说明
图1表示第三代驱动用汽车轮毂。
具体实施方式
（a）增稠剂
可用于本发明的增稠剂作为一般耐热性优异的增稠剂使用，用下面的通式表示：
R1-NHCONH-R2-NHCONH-R3  （1）
式中，R1和R3可以相同或不同，分别表示碳原子数为6~12的芳香族烃基。具体地，可以为苯基、甲苯基、二甲苯基、异丙苯基、叔丁苯基、苄基、三甲苯基。其中，优选甲苯基。
R2表示碳原子数6~15的芳香族烃基。作为代表例，可以是以下的结构式所表示的物质。
[化学式1]
Figure BDA00002874086500041
具体地，作为可使用的脲化合物，可以为下述式（1-1）和（1-2）所表示的物质。其中，特别优选式（1-1）所表示的脲系增稠剂。
[化学式2]
Figure BDA00002874086500042
Figure BDA00002874086500043
本发明的组合物中，对脲化合物的含量没有特别限制，但是相对于基油，优选为2~35质量%，更优选为10~25质量%。
本发明使用的脲系增稠剂例如通过使单胺和二异氰酸酯在10~200℃反应得到，但对该反应方法没有特别限制，可以通过公知的方法制造。此时，也可以使用挥发性的溶剂，若使用基油作为溶剂，则可以直接配合于本发明的组合物。
具体地，作为可使用的二异氰酸酯可以举出，例如甲苯-2,4-二异氰酸酯、甲苯-2,6-二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、萘-1,5-二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯及其混合物。另外，作为单胺，可以举出例如苯胺、苄胺、甲苯胺、氯苯胺等芳香胺。
该脲系增稠剂由于具有皮膜形成能力，因此能够使寿命（剥落）和耐微振磨损性提高。另外，由于与金属皂系增稠剂不同，没有针对基油的氧化促进作用，因此能够延长氧化寿命（润滑寿命）。
（b）基油
本发明中使用的基油优选40℃的运动粘度为50~200mm2/s。更优选为50~80mm2/s。若40℃的运动粘度不足50mm2/s，则具有油膜变薄的倾向，不能确保足够的油膜厚度，有发生表面损伤的情况。若超过200mm2/s，则粘性阻力增加而发热，或者发生扭矩增大的情况。
作为基油，可以无区别地使用矿物油、合成油，从经济的观点考虑最好为矿物油。基油中矿物油的含量优选为70质量%以上，更优选为80~100质量%。
在使用合成油的情况中，例如将1-葵烯作为起始原料的聚-α-烯烃油、α-烯烃和乙烯的低聚共聚油、苯基醚系合成油、脂系合成油、聚乙二醇系合成油以及硅油等公知的合成油全部都可以使用。作为合成油，特别优选仅由碳原子和氢原子形成的烃油。作为混合基油中的合成油，若含有合成烃油，则不会对密封带来负面影响，润滑脂从轴承泄漏的泄漏性较低，因此是优选的。
（c）氧化蜡的金属盐
作为本发明中使用的氧化石蜡的金属盐，可以举出碱金属盐、碱土金属盐、胺盐等。优选碱土金属盐和胺盐，特别优选钙盐、钡盐、胺盐。作为氧化石蜡，可以举出石蜡、微晶蜡、散蜡等石油系蜡，或聚烯烃蜡等合成蜡氧化得到的物质。最优选石油系氧化蜡的钙盐。
至于添加量，从耐微振磨损性的观点看，相对于本发明的润滑脂组合物的总量，优选为0.5~10质量%，更优选0.5~6质量%。
（d）亚磷酸氢二苯
本发明中使用的亚磷酸氢二苯以下面的通式表示。
从耐微振磨损性的观点看，添加量相对于本发明的润滑脂组合物的总量，优选为0.1~5质量%，更优选为0.1~2质量%。
[化学式3]
（e）防锈剂
本发明的润滑脂组合物含有选自磺酸盐或羧酸系防锈剂中的至少一种作为防锈剂。
作为磺酸盐，可以举出被碳原子数为1~12的烷基一取代或二取代的苯磺酸或萘磺酸的盐，例如钙、镁、钡等碱土金属盐，钠、钾、锂等碱金属盐，锌盐、铅盐、铵盐、乙二胺等胺盐。更优选的是钙盐、钡盐、锌盐、铵盐。进一步优选的是被碳原子数为1~12的烷基一取代或二取代的萘磺酸的钙盐、锌盐、铵盐，特别优选被碳原子数为1~12的烷基一取代或二取代的萘磺酸的锌盐。
作为羧酸系防锈剂，一元羧酸可以举出月桂酸、硬脂酸等直链脂肪酸，含有环烷烃核的饱和羧酸等。二元羧酸可以举出琥珀酸、烷基琥珀酸、烷基琥珀酸半酯、烯基琥珀酸、烯基琥珀酸半酯、琥珀酰亚胺等琥珀酸衍生物，以及蜡、凡士林的氧化物等氧化蜡等。优选烯基琥珀酸、烯基琥珀酸半酯。
本发明使用的（e）防锈剂优选磺酸盐，进一步优选磺酸钙，特别适宜的是二壬基萘磺酸钙盐。
从防锈性的观点考虑，它们的添加量相对于本发明的润滑脂组合物总量优选为0.5~5质量%，更优选0.5~3质量%。
本发明的润滑脂组合物中，为了进一步提高各种性能，可以根据需要分别单独添加、或者两种以上混合添加其他的添加剂，例如抗氧化剂、极压剂、油性提高剂、金属钝化剂等。这些其他添加剂的添加量只要在不损害本发明效果的范围内则不作限制，通常为润滑脂组合物总量的0.1~20质量%。若添加量不足0.1质量%则添加效果不充分，若超过20质量%则效果饱和，基油的量相对变少，存在润滑性降低的危险。
本发明组合物的配制方法不做特别限制，可以使用各种方法，但具体地，可以通过在基油中同时或依次添加的各个成分并使用辊磨机等混炼来制造。或者，可以通过预先配制本发明的最终组合物的5~10倍浓度的添加剂组合物并将该添加剂组合物与基油混合来配制。
结合附图来说明将本发明的润滑脂组合物适用于汽车轮毂单元的本发明的轮毂单元轴承的实施方式。
图1示出了轮毂的一个例子，为第三代驱动用的汽车轮毂单元。
本图中内轮1也作为轮毂。内轮2的直径较小侧的端面与内轮1的肩部对接，构成背面对齐的多列角球轴承。内轮1的外周面一体形成有用于安装车轮（图中未示出）的车轮安装凸缘1a、与外轮3的外置侧轨道相对应的轨道、以及嵌入内置侧的内轮2的圆筒状的小直径段部1b。内轮2通过一定的过盈量压入内轮1的小直径段部1b，对于内轮1在轴向上固定。内轮1的内周面形成有用于传递扭矩的细齿（或花键）。然而，在车轮安装凸缘1a的圆周等配位置固定有轮毂螺栓。内轮1通过车轮安装凸缘1a与车轮的联结而固定于车轮侧。
外轮3的外周面上一体形成安装凸缘3a。外轮3通过安装凸缘3a与图中省略的悬架装置的转向节联结而固定于车体侧。
外轮3的多列轨道和置于内轮1、2的轨道之间的各列转动体4分别通过保持器5、5来保持。
内轮1、2与外轮3之间形成的环状空间的开口部通过固定于外轮3的密封件6、7来密封。密封件6、7防止封入到轴承内部的润滑脂泄漏，以及泥水、雨水、灰尘等从外部向轴承内部侵入。内轮1连接等速万向接头8。等速万向接头8的外侧接头部件啮合至内轮1的内周面的细齿，通过与外侧接头部件的螺纹轴螺纹连接的固定螺母10的紧固力从而能够与内轮1传递扭矩，并且可自由拆卸地结合。本发明的润滑脂组合物以一定的量填充至密封件6、7之间密封的空间部分9中。
实施例
实施例1~4和比较例1~5的润滑脂组合物是通过向表1和表2所示（b）基油（40℃的运动粘度：74.7mm2/s）中添加表1和表2所示（a）增稠剂和（c）~（e）成分，并利用三辊研磨机混炼来制造。表中的数值表示组合物中各成分的含量（质量%）。剩余部分为基油。
另外，实施例1~4和比较例1~3的（a）增稠剂使用上述式（1-1）所示的芳香族系脲化合物。
（c）成分使用将石蜡主体的石油系蜡氧化后物质的钙盐。
（d）成分使用亚磷酸氢二苯。
（e）成分使用二壬基萘磺酸钙盐。
另外，各组合物中，作为任意成分，配有抗氧化剂2质量%。
润滑脂组合物的稠度通过JIS K2220测定，稠度全部统一为300。
评价方法和判定
<微振磨损试验>
费夫那摩擦氧化测试（Fafnir friction oxidation test）（遵照ASTM D4170）
对下述2组试验推力轴承涂布试验润滑脂，进行规定的摇动运转，求出磨耗量（微振磨损磨耗中的重量减少量）。
轴承：ANDREWS W5/8
荷重：2450N
摇动角：0.21rad
摇动周期：25Hz
时间：22h
温度：-40℃
润滑脂封入量：相对于一组轴承为1.0g
磨耗量：相对于一组轴承的轴承环磨耗减少量（试验轴承环的总质量减少量/2）
判定：◎和○为合格
◎磨耗量不足5.0mg
○磨耗量为5.0mg以上~不足10.0mg
×磨耗量为10.0mg以上
<轴承防锈试验>
遵照ASTM D1743-73（NaCl1%浓度、40℃、48h）
将外轮环面在圆周方向上分成32等分，对生锈的区域进行计数，测定生锈数量，从而评价生锈状况。
判定：◎和○为合格
◎生锈数量不足10个区域
○生锈数量为10个区域以上~不足20个区域
×生锈数量为20个区域以上
[表1]
Figure BDA00002874086500091
[表2]
Figure BDA00002874086500092
从表1和表2可以看出，实施例的用于汽车轮毂单元轴承的润滑脂组合物与比较例的润滑脂组合物相比，低温时的微动磨损磨耗降低，并且防锈性优异，因此特别适宜用于追求耐水性和优异抗锈性的汽车轮毂单元轴承。
附图标记说明
1、2为内轮；3为外轮；4为转动体；5为保持器；6、7为密封件；8为等速万向接头；10为固定螺母。

Claims (8)

1.一种轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其特征在于，含有以下（a）~（e）成分：
（a）芳香族二脲系增稠剂、
（b）基油、
（c）氧化蜡的金属盐、
（d）亚磷酸氢二苯、以及
（e）选自由磺酸盐及羧酸系防锈剂所组成的组中的至少一种防锈剂。
2.根据权利要求1所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中（e）防锈剂为磺酸钙。
3.根据权利要求1所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中（e）防锈剂为二壬基萘磺酸钙盐。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中以润滑脂组合物的总量为基准，（e）防锈剂的含量为0.5~5质量%。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中（c）氧化蜡的金属盐为石油系氧化蜡的钙盐。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中以润滑脂组合物的总量为基准，（c）氧化蜡的金属盐的含量为0.5~10质量%。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其中以润滑脂组合物的总量为基准，（d）亚磷酸氢二苯的含量为0.1~5质量%。
8.一种轮毂单元轴承，封入有权利要求1至7中任一项所述的润滑脂组合物。
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