CN111334358A

CN111334358A - 轮毂单元轴承用润滑脂组合物

Info

Publication number: CN111334358A
Application number: CN202010260706.7A
Authority: CN
Inventors: 筒井大介; 佐藤雄太; 今井淳一; 河村名展
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Kyodo Yushi Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Kyodo Yushi Co Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2020-06-26
Also published as: KR101654116B1; JP2014088527A; JP5991477B2; DE112013005199T5; CN104755599A; KR20150064201A; US20150299608A1; WO2014069522A1; US10081778B2

Abstract

本发明提供一种轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其含有(a)基油和(b)增稠剂；所述基油为含有烃系合成油与酯系合成油的混合油，相对于烃系合成油与酯系合成油的合计100质量份，酯系合成油的比率为20～50质量份，所述基油的40℃时的运动粘度为20～80mm²/s，所述增稠剂为脲化合物。

Description

轮毂单元轴承用润滑脂组合物

本申请是申请号为201380056398.4、申请日为2013年10月30日，发明名称为轮毂单元轴承用润滑脂组合物的分案申请。

技术领域

本发明涉及轮毂单元(hub unit)轴承的低扭矩性优异，且与密封材料的兼容性优异的润滑脂组合物。

背景技术

近年来，为了减少二氧化碳排放量以推进全球温暖化对策，基于节能法，制定了汽车的2015年度燃油效率基准等，提高燃油效率成为当务之急。可举出降低用于汽车车轮的轴承(以下，称为“轮毂单元轴承”)的扭矩作为提高汽车的燃油效率的方法之一。

轮毂单元轴承通过双列的滚动轴承，可自由旋转地支撑用于安装车轮的轮毂环，分为驱动轮用轮毂单元轴承和从动轮用轮毂单元轴承。出于结构上的理由，驱动轮用轮毂单元轴承一般采用内轮旋转方式，从动轮用轮毂单元轴承则一般采用内轮旋转和外轮旋转的两种方式。

轮毂单元轴承大致分为以下结构:在构成悬挂装置的转向节与轮毂环之间嵌合由双列角球轴承等构成的车轮用轴承的被称为第一代的结构，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，以及在轮毂环的外周直接形成一方的内侧滚动面的第三代结构，还有在轮毂环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。

此外，由于轮毂单元轴承配置于容易沾上泥水等的部位，因此要构成为装备密封装置(即密封材料)，以使外部部件和内部部件之间密封。一般而言，作为密封材料，出于耐油性、耐摩耗性、耐热性、加工性、低价格等理由，广泛使用丁腈橡胶(NBR)(以下，称为“NBR”)。

对于轮毂单元轴承的扭矩的下降，可以通过改变轴承内部技术参数、所使用的润滑脂的组成来应对。例如，作为利用润滑脂来降低扭矩的代表的方法之一，可举出通过使用基油运动粘度低的润滑脂而导致搅拌阻力降低(非专利文献1)的方法。然而，虽然降低基油运动粘度可以降低扭矩，但在高温条件下，由于油膜的降低，存在无法满足轴承寿命这样的问题。

作为该问题的对策，可举出通过使用合成烃油、酯系合成油这样的高粘度指数的基油作为基油，来抑制在高温的粘度降低的方法。

然而，合成烃油的耐热稳定性略差，因此存在无法充分满足轴承寿命这样的问题，另一方面，酯系合成油的耐热稳定性优异，但存在使密封材料溶胀，降低密封性能这样的问题(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-132746号公报

非专利文献

非专利文献1：石川宽朗，轮毂单元轴承的技术动向和摩擦学，摩擦学者(Tribologist),第54卷第9号2009，580～585

发明内容

发明所要解决的课题

本发明的课题在于提供用于轮毂单元轴承的润滑脂组合物，其低扭矩性及高温条件下的耐久性优异，且在使用NBR(丁腈橡胶)等作为密封材料的情况下，对密封材料也不产生负面影响。

用于解决课题的方法

本发明人等通过适用使用合成烃油和酯系合成油的混合油作为基油、使用脲化合物作为增稠剂的润滑脂，改善上述轮毂单元轴承的低扭矩化、改善提高耐热性导致的轴承寿命、改善与作为密封材料的NBR(丁腈橡胶)的兼容性。本发明是基于这样的见解而完成的。即，根据本发明，提供下述润滑脂组合物:

1.轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其特征在于包含以下(a)、(b)成分：

(a)作为基油的含有烃系合成油和酯系合成油的混合油且40℃时的运动粘度为20～80mm²/s的基油，其中，相对于烃系合成油和酯系合成油的合计100质量份，酯系合成油的比率为20～50质量份，以及

(b)作为增稠剂的脲化合物。

2.如上述第1项所述的润滑脂组合物，所述基油的40℃时的运动粘度为30～80mm²/s。

3.如上述第1或2项所述的润滑脂组合物，所述烃系合成油为聚α烯烃，酯系合成油为多元醇酯。

4.如上述第3项所述的润滑脂组合物，所述多元醇酯为三羟甲基丙烷、季戊四醇或二季戊四醇与碳原子数为2～36的脂肪族直链或支链一元羧酸生成的酯。

5.如上述第3项所述的润滑脂组合物，所述多元醇酯为季戊四醇与碳原子数为7～10的直链或支链脂肪酸生成的酯，二季戊四醇与碳原子数为7～10的直链或支链脂肪酸生成的酯。

6.如上述1～5中的任一项所述的润滑脂组合物，所述脲化合物由下述式(1)表示，

R1-NHCONH-R2-NHCONH-R3(1)

式中，R1及R3可以相同或不同，分别表示碳原子数为6～12的芳香族系烃基、环己基、碳原子数为8～22的直链或支链烷基。R2表示碳原子数为6～15的2价的芳香族系烃基。

发明的效果

本发明的润滑脂组合物，密封性、低扭矩性优异，且寿命长。

具体实施方式

(a)基油

本发明中使用的基油为烃系合成油和酯系合成油的混合基油，酯系合成油相对于烃系合成油和酯系合成油的合计100质量份的比率为20～50质量份，基油的40℃时的运动粘度为20～80mm²/s。基油的运动粘度优选为30～80mm²/s。最优选为60mm²/s。如果40℃的运动粘度小于20mm²/s，则油膜有变薄的倾向，无法确保充分的油膜厚度，将产生表面损伤，或润滑部位的两面之间发生接触，成为扭矩增大的原因。40℃时的运动粘度超过80mm²/s的情况下，粘性阻力增加，扭矩会增大。予以说明的是，本说明书中，只要没有其他特别的记载，术语“质量份”意味着酯系合成油相对于烃系合成油和酯系合成油的合计100质量份的比率。

相对于烃系合成油和酯系合成油的合计100质量份，酯系合成油的含量为20～50质量份。基油中的酯系合成油小于20质量份的情况下，高温下的轴承耐久性差，超过50质量份的情况下，使密封材料溶胀，有可能产生因密封滑动部的扭矩增大、密封性降低而导致润滑脂从轴承泄漏。

作为烃系合成油，可举出聚α-烯烃、聚丁烯、乙烯α烯烃共聚物等所有的烃系合成油，可以单独使用一种，也可以适宜地混合两种以上的烃系合成油。尤其合适的是粘度指数高且低温性优异的聚α烯烃。

作为酯系合成油，可举出单酯、二酯、多元醇酯、复合酯等所有的酯系合成油，可以单独使用一种，也可以适宜地混合两种以上的酯系合成油。尤其优选多元醇酯，其中，季戊四醇酯的低温性、耐热性优异，因此是最合适的。

作为多元醇酯，优选三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇等新戊基型多元醇与碳原子数为2～36的脂肪族直链或支链的饱和或不饱和一元羧酸所生成的酯。具体而言，可举出三羟甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇等新戊基型多元醇与正乙酸、正丙酸、正丁酸、正戊酸、2-甲基戊酸、2-乙基戊酸、正己酸、2-甲基己酸、2-乙基己酸、正庚酸、正辛酸、正壬酸、正癸酸、正十一酸、正十二酸、正十三酸、正十四酸、正十五酸、正十六酸、正十七酸、正十八酸等碳原子数为2～36脂肪族直链或支链一元羧酸所生成的酯。其中，特别优选季戊四醇与碳原子数为7～10的直链或支链脂肪酸所生成的酯、二季戊四醇与碳原子数为7～10的直链或支链脂肪酸所生成的酯。

本发明的基油，可以进一步含有合成烃油及酯系合成油以外的基油。可与合成烃油及酯系合成油并用的基油，没有特别限定。具体而言，可以使用石蜡系矿物油、环烷系矿物油、硅油、氟化油等各种基油。

基油中的合成烃油及酯系合成油的含量优选为50质量％以上，进而优选为80～100质量％，最优选为100质量％。

(b)增稠剂

在本发明中可使用的增稠剂为芳香族二脲化合物或脂环脂肪族二脲化合物。一般而言，芳香族二脲化合物、脂环脂肪族二脲化合物作为耐热性优异的增稠剂来使用。优选下述通式所表示的化合物:

R1-NHCONH-R2-NHCONH-R3 (1)

式中，R1及R3可以相同或不同，分别表示碳原子数为6～12的芳香族系烃基、环己基、碳原子数为8～22的直链或支链烷基。具体而言，可举出苯基、甲苯基、二甲苯基、枯烯基、叔丁基苯基、苄酯基、

基等。R2表示碳原子数为6～15的2价的芳香族系烃基。作为代表例，可举出下述结构式所表示的物质。

[化1]

作为可以具体使用的脲化合物，可举出下述式(1-1)～(1-6)所表示的物质。其中，特别优选式(1-1)或(1-5)所表示的脲化合物。

[化2]

本发明的组合物中，对二脲化合物的含量没有特别限制，但优选是能将本发明的组合物的锥入度值调整为通常235～325所需要的含量、更优选是能调整为280～325所需要的含量，相对于组合物的总质量，优选为2～35质量％、更优选为5～25质量％。本发明中使用的脲系增稠剂，可通过例如在10～200℃使单胺与二异氰酸酯发生反应而得，其反应方法没有特别限制，可以通过公知的方法来制造。此时可以使用挥发性的溶剂，但如果将基油作为溶剂使用，则可以直接混合在本发明的组合物中。

作为具体可以使用的二异氰酸酯，可举出例如2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、亚萘基-1,5-二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯及它们的混合物。此外，作为单胺，可举出例如苯胺、苄胺、甲苯胺、氯苯胺等芳香族胺。由于该脲系增稠剂具有成膜能力，因此能够提高寿命(剥落)及微振磨损。此外，由于与金属皂系增稠剂不同，没有促进基油的氧化的作用，因此能够延长氧化寿命(润滑寿命)。

(c)添加剂

在本发明的润滑脂组合物中，为了更加提高各种性能，根据需求，可以单独添加或混合两种以上添加例如防锈剂、抗氧化剂、极压剂、油性提高剂、金属钝化剂等作为添加剂。这些其他添加剂的添加量，只要在不损失本发明效果的范围内，没有限制，但通常为润滑脂组合物总量的0.1～20质量％。添加量小于0.1质量％时添加效果不充分，但添加至超过20质量％，效果也将饱和，且由于基油量相对减少，因此存在润滑性下降的可能性。

防锈剂

通过含有防锈剂，能够提供即使在沾上水的情况下，也不生锈或难以生锈的润滑脂组合物。作为防锈剂，可以适宜地使用例如羧酸及其衍生物、磺酸盐等。

防锈剂的含量，从效果及经济性方面考虑，相对于本发明的组合物的总质量，通常为0.05～5质量％，优选为0.10～4质量％，更优选为0.25～3质量％。

抗氧化剂

已知抗氧化剂作为润滑脂的氧化劣化抑制剂。作为在本发明中可使用的抗氧化剂，可举出酚系抗氧化剂、胺系抗氧化剂等。作为酚系抗氧化剂，可举出2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,6-二叔丁基苯酚、2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚、叔丁基羟基茴香醚(BHA)、4,4’-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4’-亚甲基双(2,3-二叔丁基苯酚)、4,4’-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)等。作为胺系抗氧化剂，可举出N-正丁基对氨基苯酚、4,4’-四甲基-二氨基二苯甲烷、α-萘胺、N-苯基-α-萘胺、吩噻嗪等。

抗氧化剂的含量，从效果及经济性方面考虑，相对于本发明的组合物的总质量，通常为0.1～5质量％，优选为0.5～4质量％，更优选为1～3质量％。

油性剂

进一步可含有油性剂。作为在本发明中可使用的油性剂，可举出高级脂肪酸、高级醇、油脂等。

制造方法

对于本发明的组合物的调制方法没有特别限制，可以使用各种方法，具体而言，可以通过在基油中将各成分同时或依次添加，利用辊轧机等进行混炼来制造。或，可以预先调制好添加剂组合物，使所述添加剂组合物的浓度为本发明的最终组合物的浓度的5～10倍，通过将该添加剂组合物和基油混合来调制。

轴承

在本发明中使用的轴承为使用了丙烯橡胶(ACM)、氯丁二烯橡胶(CR)、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氨酯橡胶(U)、有机硅橡胶(VMQ)、氟橡胶(FKM)等各种密封材料的轮毂单元轴承。作为轴承，可举出例如汽车的车辆用轴承。

实施例

在表1～表4所示的基油中，相对于原料异氰酸酯1摩尔，按原料胺2摩尔的比率，使实施例及比较例的润滑脂组合物发生规定量的反应，加入规定量的添加剂，利用3辊轧机，调整为规定的锥入度。

作为基油，将聚α烯烃和多元醇酯以规定比率混合来使用。作为多元醇酯，使用季戊四醇与碳原子数为7～10的直链或支链脂肪酸所生成的酯，及二季戊四醇与碳原子数为7～10的直链或支链脂肪酸所生成的酯。基油的混合比率在表1～表4中示出(单位:质量份)。将各基油的40℃时的运动粘度(mm²/s)示于表1～表4中。

作为增稠剂，使用使4.4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和对甲苯胺发生反应而得的芳香族二脲或使4.4'-二苯基甲烷二异氰酸酯与环己胺及硬脂胺发生反应而得的脂环脂肪族二脲。予以说明的是，使构成脂环脂肪族二脲化合物的环己胺和硬脂胺的摩尔比为7:1。增稠剂的混合量如表1～表4所示(单位:质量％，将润滑脂组合物的总质量设为基准)。

此外，在各组合物中混合烷基二苯胺1质量％作为抗氧化剂、胺系防锈剂0.30质量％作为防锈剂。剩余部为基油。润滑脂组合物的工作锥入度(混和ちょう度)按照JISK2220来测定，将全部统一为325。

评价方法和判定

密封性

密封材料的浸渍试验

●评价条件

试验温度:100℃

试验时间:70h

密封材料:NBR

●评价方法

在润滑脂组合物中将密封材料即NBR完全浸没，在100℃静置70h后，取出密封材料，测定体积膨胀率。

●判定

体积膨胀率小于10％ ◎(合格)

10％以上小于15％ ○(合格)

15％以上 ×(不合格)

低扭矩性

流变仪试验

●评价条件

剪切速度:1～10⁴s^-1

试验温度:25℃

板间距离:1.0mm

板直径:25mm

●评价方法

算出剪切速度为1～10⁴s^-1时的剪切应力的平均值，作为测定结果。

●判定

剪切应力小于1500Pa ◎(合格)

1500Pa以上小于2000Pa ○(合格)

2000Pa以上 ×(不合格)

高温耐久性

轴承润滑寿命试验(依据ASTM D3336)

●评价条件

轴承形式:6204金属密封

试验温度:140℃

转数:10000rpm

润滑脂量:1.8g

试验负荷:轴向负荷66.7N径向负荷66.7N

●评价方法

将试验开始后，直至马达产生过电流(4安培)或直至轴承温度上升+15℃的时间作为寿命。

●判定

轴承润滑寿命1500h以上 ◎(合格)

1000h以上短于1500h ○(合格)

短于1000h ×(不合格)

表1

表2

实施例1～6含有40℃时的运动粘度在规定范围的聚α烯烃与季戊四醇酯和/或二季戊四醇酯的混合基油为混合基油以及芳香族二脲增稠剂，因而密封性、低扭矩性及高温耐久性(轴承润滑寿命)均为优异。

而另一方面，比较例1含有多元醇酯100质量份作为基油，比较例2含有聚α烯烃40质量份作为基油，但密封材料的溶胀显著，密封性不合格。

比较例3含有聚α烯烃100质量份作为基油，比较例4含有多元醇酯10质量份作为基油，但耐热性不足，轴承寿命不合格。

比较例5含有聚α烯烃和多元醇酯，但40℃时的基油的运动粘度低至15mm²/s，导致密封材料溶胀。此外，油膜也薄，因而轴承寿命不合格。

比较例6含有聚α烯烃和多元醇酯，但40℃时的基油的运动粘度高至100mm²/s，因而扭矩试验不合格。

由表1、2可明确，实施例1、2、3、4、5、6的润滑脂组合物与比较例1、2、3、4、5、6的润滑脂组合物相比，密封性、低扭矩性、轴承润滑寿命优异，因而适合用于汽车轮毂单元轴承。

表3

表4

由于实施例6～11含有40℃时的运动粘度在规定范围的聚α烯烃与季戊四醇酯和/或二季戊四醇酯的混合基油以及脂环脂肪族二脲增稠剂，因此密封性、低扭矩性及轴承润滑寿命均为优异。

而另一方面，比较例7含有多元醇酯100质量份作为基油，比较例8含有聚α烯烃40质量份作为基油，但密封材料的溶胀显著，密封性不合格。

比较例9含有聚α烯烃100质量份作为基油，比较例10含有多元醇酯10质量份作为基油，但耐热性不足，轴承寿命为不合格。

比较例11含有聚α烯烃和多元醇酯，但40℃时的基油的运动粘度低至15mm²/s，导致密封材料溶胀。此外，油膜也薄，因而轴承寿命不合格。

比较例12含有聚α烯烃和多元醇酯，但40℃时的基油的运动粘度高至100mm²/s，因而扭矩试验不合格。

由表3、4可明确，实施例6、7、8、9、10、11的润滑脂组合物与比较例7、8、9、10、11、12的润滑脂组合物相比，密封性、低扭矩性、轴承润滑寿命优异，因而适合用于汽车轮毂单元轴承。

Claims

1.一种轮毂单元轴承用润滑脂组合物，其特征在于，包含以下(a)、(b)成分：

(a)作为基油的含有烃系合成油与酯系合成油的混合油且40℃时的运动粘度为20～80mm²/s的基油，其中，相对于烃系合成油和酯系合成油的合计100质量份，酯系合成油的比率为20～50质量份，以及

(b)作为增稠剂的脲化合物；

所述脲化合物由下述式(1)表示：

R1-NHCONH-R2-NHCONH-R3 (1)

式中，R1及R3可以相同或不同，分别表示环己基、碳原子数为8～22的直链或支链烷基，R2表示碳原子数为6～15的2价的芳香族系烃基。

2.如权利要求1所述的润滑脂组合物，所述基油的40℃时的运动粘度为30～80mm²/s。

3.如权利要求1或2所述的润滑脂组合物，所述烃系合成油为聚α烯烃，酯系合成油为多元醇酯。

4.如权利要求3所述的润滑脂组合物，所述多元醇酯为三羟甲基丙烷、季戊四醇或二季戊四醇与碳原子数为2～36的脂肪族直链或支链一元羧酸所生成酯。

5.如权利要求3所述的润滑脂组合物，所述多元醇酯为季戊四醇与碳原子数为7～10的直链或支链脂肪酸生成的酯、二季戊四醇与碳原子数为7～10的直链或支链脂肪酸的生成酯。

6.如权利要求1所述的润滑脂组合物，所述润滑脂组合物的锥入度为235～325。