CN1214193C - 滚动轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种兼有高温烧结寿命、防锈性和低温流动性，而且比较廉价的滚动轴承。滚动轴承1的特征是在内轮10和外轮11之间以自由转动地保持数个转动体13，其中封装入如下混合的润滑脂组合物，即将各含有增稠剂量为8～35质量%的金属络合物皂系润滑脂和脲系润滑脂中至少一种，和以全氟聚醚油作为基油，含有15～42.5质量%聚四氟乙烯作为增稠剂的氟系润滑脂，按质量比，金属络合物皂系和脲系润滑脂中的至少一种：氟系润滑脂＝40～80∶60～20的比例混合，而且增稠剂的总量达到20～30质量%。

Description

滚动轴承
技术领域
本发明是关于封装入润滑脂组合物的滚动轴承，特别是关于在汽车发动机的散热器中为通风的冷却风扇的电动风扇马达和风扇连轴节的轴承等，在接近200℃高温到-40℃低温的很宽温度范围内可使用的，具有优良的高温烧结寿命，防锈性能的滚动轴承。
技术背景
随着汽车的小型化、轻量化，进而要求居住空间的放大，不得不减小发动机室的空间，进一步进行电器部件、发动机辅机的小型化和轻量化。此外，为提高肃静性的要求，进行发动机室的密闭化，为促进发动机室内的高温化，上述各部件必须能耐高温。由于上述各部件多数安装在发动机室的下部，在行驶中易于遭遇雨水等，对于该处的滚动轴承中使用的润滑脂，比其他处所使用的润滑脂，更要具有优良的防锈性能。
如上述，伴随着发动机室的高温化，例如，电动风扇马达的轴承，虽然能在以前的130～150℃轴承温度下使用，但更需要是在180～200℃高温下也能承受的轴承。在以前的150℃以下的轴承中，例如，在特许第1982669号公报中公开的，相应封装了在合成油系润滑油中配合了脲系化合物的润滑脂。然而，这种润滑脂在160℃以上的高温下很快就产生烧结，所以需要耐更高热性的润滑脂。
已知为了提高耐热性，例如，通过将聚四氟乙烯(PTFE)配合在增稠剂中，封装以全氟聚醚油作为基油的氟系润滑脂，形成可在160℃以上环境下使用的轴承。然而，这种氟系润滑脂，很难在一般合成油系润滑脂中添加配制的防锈剂，所以导致防锈性能低劣。虽然也考虑了分散固体防锈剂的配制方法，但是，当配制固体防锈剂时，音响性能显著降低。进而，氟系润滑脂与合成油系润滑脂相比，还存在价格高5～20倍的问题。
还知道，如特开平11-181465号公报中公开的，在脲系润滑脂中调配氟油的提高耐热性的润滑脂组合物。然而，因为基油是矿物油或合成油，与氟油无亲和性，离油性很大，特别是对于像电动风扇马达等高速旋转部件的轴承，很不适宜。再有，如特开平07-268370号公报中公开的，已知将加氢矿物油或合成油，氟聚醚油作为基油的润滑脂，由于增稠剂的量很少，为3～20质量％，所以仍存在离油和阻断稳定性低劣的问题。
发明解决的课题
如上所述，在汽车用发动机的散热器中通风的冷却风扇的电动风扇马达和风扇连轴节的轴承中，伴随着所处环境达到了更高的温度，存在烧结寿命降低的倾向，为确保该寿命，必须进一步提高润滑脂的耐热性。为了在行驶中易于遭遇雨水等的轴承中使用，对于所用的润滑脂，同时还要求比其他处所用润滑脂更优良的防锈性能，为了防止低温时起动发动机时产生杂音，还需要低温时的流动性。然而，对这种电动风扇马达和风扇连轴节用轴承的要求，如上所述，如封装现有润滑脂的轴承是不可能满足的。
本发明的目的，就是鉴于以上情况，而提供一种兼备优良的高温烧结寿命、防锈性和低温流动性，而且廉价的滚动轴承。
解决课题的方法
为达到上述目的，本发明提供的滚动轴承，其特征是在内轮和外轮之间保持多个自由转动的转动体，封装润滑脂的滚动轴承中，上述润滑脂是按以下配制形成的润滑脂组合物，即将分别含有增稠剂量为8～35质量％的金属络合物皂系润滑脂和脲系润滑脂中的至少一种，并以全氟聚醚油作为基油，作为增稠剂含有15～42.5质量％聚四氟乙烯的氟系润滑脂，按质量比，以金属络合物皂系润滑脂和脲系润滑脂中的至少一种：氟系润滑脂＝40～80∶60～20的比率进行混合，而且，使增稠剂的总量达到20～30质量％。
在本发明的滚动轴承中封装的润滑脂组合物，通过定量配合氟系润滑脂，可维持优良的耐高温持久性，并能将润滑脂基油的粘度抑制到很低，从而低温流动性也很优良。通过在润滑脂组合物中定量配合金属络合物皂系润滑脂和脲系润滑脂，这些润滑脂中，通过作为基油的矿物油或合成油的作用，由于可添加各种防锈剂，所以能维持优良的防锈性。而且，因为金属络合物皂系润滑脂和脲系润滑脂价廉，作为整体润滑脂组合物，与单一氟系润滑脂相比，价更低。
附图说明
图1是本发明滚动轴承的一种实施方案，滚珠轴承的示意断面图。
图2是实施例和比较例中的烧结试验和防锈试验结果的曲线图。
图3是实施例和比较例中的烧结试验和润滑脂泄漏试验结果的曲线图。
发明的实施方案
以下对本发明的滚动轴承作详细说明。
本发明中，滚动轴承的自身构造没有特殊限制。例如，图1中以断面图示出的滚珠轴承1的示例。该滚珠轴承1的构造是在内轮10和外轮11之间，通过保持器12自由转动地保持数个转动体滚珠13，进而在由内轮10、外轮11和滚珠13形成的轴承空间S中，填充润滑脂组合物(未图示)，再利用密封件14进行封闭。
本发明中使用的润滑脂组合物是将金属络合物皂系润滑脂、或脲系润滑脂、或这两种润滑脂，与氟系润滑脂按一定比率进行混合的润滑脂。以下对这些润滑脂作详细说明。
[金属络合物皂系润滑脂、脲系润滑脂]
作为金属络合物皂系润滑脂或脲系润滑脂，可适当使用以前的金属络合物皂系润滑脂或脲系润滑脂。作为这种金属络合物皂系润滑脂或脲系润滑脂，为了避免润滑脂组合物因低温流动性不足引起的低温起动时的杂音，和高温下难以形成油膜引起的烧结，将基油40℃下的动粘度，定为10～400mm2/sec，优选定为25～250mm2/sec，更好定为40～150mm2/sec。
基油的种类，从易于含有防锈剂等添加剂方面考虑，可以有矿物油系、合成油系的润滑油为优选。作为矿物油系润滑油，优选对矿物油进行减压蒸馏、脱除溶剂、溶剂提取、氢化分解、溶剂脱除、硫酸洗涤、白土精制、氢化精制等适当组合而进行精制。作为合成油系润滑油，有烃系油、芳香族系油、酯系油、醚系油等。作为烃系油，有正链烷烃、异链烷烃、聚丁烯、聚异丁烯、1-癸烯低聚物、1-癸烯和乙烯共低聚物等的聚-α-烯烃或它们的氢化物等。作为芳香族系油，有单烷基苯、二烷基苯等烷基苯、或单烷基萘、二烷基萘、聚烷基萘等烷基萘等。作为酯系油，有二丁基癸二酸酯、二-2-乙基己基癸二酸酯、二辛基己二酸酯、二异癸基己二酸酯、二(十三烷基)己二酸酯、二(十三烷基)戊二酸酯、甲基·乙酰肉桂酸酯(シル-ト)等二酯油，或三辛基偏苯三酸酯、十三基偏苯三酸酯、四辛基苯均四酸酯等芳香族酯油、还有三羟甲基丙烷辛酸酯、三羟甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇-2-乙基己醇酯、季戊四醇壬酸酯等聚醇酯油、进而还有多元醇和二元酸·一元酸的混合脂肪酸的聚酯的复合酯油等。作为醚系油，有聚乙烯乙二醇、聚丙烯乙二醇、聚乙烯乙二醇单醚、聚丙烯乙二醇单醚等聚乙二醇、或单烷基三苯基醚、烷基二苯基醚、二烷基二苯基醚、五苯基醚、四苯基醚、单烷基四苯基醚、二烷基四苯基醚等苯基醚油等。这些基油可单独使用，也可以混合物使用。一般最好调整到上述动粘度。这些基油中，与氟系润滑脂基油的全氟聚醚油相比亲和性较高，优选使用醚系油和酯系油。
作为金属络合物皂系润滑脂的增稠剂，可选自Li、Na、Ba、Ca中的金属络合物皂、或它们的混合物。作为脲系润滑脂的增稠剂，有二脲化合物、三脲化合物、四脲化合物、聚脲化合物、或它们的混合物。这些增稠剂可单独使用，也可以混合物使用。
金属络合物皂系或脲系润滑脂的增稠剂量，都为8～35质量％，优选为10～30质量％。
上述金属络合物皂系或脲系润滑脂，根据需要，也可只使用其中任何一种，也可二种润滑脂组合使用。当考虑到所得润滑脂组合物的耐热性和音响性时，最好使用脲系润滑脂。组合使用两种润滑脂时，金属络合物皂系润滑脂和脲系润滑脂的配合比率，可根据需要任意设定。
[氟系润滑脂]
另一方面，作为氟系润滑脂，可以使用聚四氟乙烯(PTFE)作为增稠剂、全氟聚醚油(PFPE)作为基油的氟系润滑脂。这种氟系润滑脂。为避免因低温流动性不足而引起低温起动时的杂音，和因高温下难以形成油膜而引起的烧结，优选使PFPE在40℃下的动粘度为20～400mm2/sec，更好为30～200mm2/sec。
作为PFPE没有特殊限制，可适当使用一般氟系润滑脂中使用的。这些基油可单独使用，或以混合物使用。
PTFE可以是球形、多面体(立方体或长方体)，极端情况下可以是针状也无妨。这些PTFE可单独使用，也可以混合物使用。
PTFE的含有量为15～42.5质量％，优选为15～35质量％。
[润滑脂组合物的组成]
本发明中使用的润滑脂组合物是将上述金属络合物皂系润滑脂和脲系润滑脂中的至少一种，和氟系润滑脂，按质量比，以金属络合物皂系和脲系润滑脂中至少一种：氟系润滑脂＝40～80∶60～20的比率进行混合的组合物。配合超过60质量％氟系润滑脂时，金属络合物皂系、脲系润滑脂过少，其中作为基油所含的矿物油和合成油的配合率变小，不能以有效量添加防锈剂，从而不能获得充分的防锈性。而且，由于氟系润滑脂增多，所以导致润滑脂组合物的原料费用因氟系润滑脂的价格而增高。另一方面，氟系润滑脂低于20质量％时，不能使润滑脂组合物具有充分的耐热性，轴承的烧结寿命缩短。
润滑脂组合物中的增稠剂总量，即金属皂、脲化合物、和PTFE的总量为20～30质量％。润滑脂组合物中的增稠剂总量低于20质量％时，离油性很大，阻断稳定性低劣，所以产生润滑脂泄漏，缩短了烧结寿命。超过30质量％时，润滑脂组合物的流动性增大，由于润滑脂不能进入到轴承内外轮和转动体的转动面上，所以会出现烧结寿命和低温性的问题。
[润滑脂组合物的稠度]
润滑脂组合物的稠度，在将金属络合物皂系润滑脂和脲系润滑脂中至少一种与氟系润滑脂混合时，混合后达到NLGI No.0～3为好。
[添加剂]
为了进一步提高上述润滑脂组合物的性能，根据需要，可以含有现有的润滑脂中使用的公知添加剂。从基油的溶解性考虑，可在金属络合物皂系润滑脂或脲系润滑脂中添加添加剂。作为添加剂，例如有膨润土、硅胶等凝胶化制剂；胺系、酚系、硫系、二硫代磷酸锌等防氧化剂；氯系、硫系、磷系、二硫代磷酸锌、有机钼等耐高压添加剂；脂肪酸、动植物油等油性添加剂；石油磺酸盐、二壬基萘磺酸盐、山梨聚糖酯等的防锈剂；苯并三唑、亚硝酸钠等金属惰性剂；聚甲基丙烯酸酯、聚异丁烯、聚苯乙烯等粘度指数提高剂等。这些可单独添加，也可2种以上组合添加。其中，当考虑到本发明滚动轴承的主要用途，在高温下，在遇水部位使用时，最好添加防氧化剂和防锈剂。这些添加剂的添加量，只要能达到本发明的预期目的就可以，没有特殊限定，可含有20质量％以下。
[润滑脂组合物的制备方法]
对于润滑脂组合物构成成分的金属络合物皂系润滑脂、脲系润滑脂的调制方法，没有特殊限制，用任何基油中使增稠剂进行反应即可获得。配合添加剂时，在添加了添加剂后，必须用捏和机或轧制机等进行搅拌，用混练装置充分搅拌、混练、均匀分散。在搅拌、混练时，加热也很有效。
对于氟系润滑脂的调制方法也没有特殊限制，在全氟聚醚油中混合PTFE粉末，利用三段轧制机等进行混练，即可获得。
同样，将金属络合物皂系和脲系润滑脂中至少一种和氟系润滑脂按所规定的比率进行配合，通过捏和机或轧制机等的搅拌，混练装置的充分搅拌、混练，进行相互均匀分散，得到润滑脂组合物，进行该处理时，加热是很有效的。
                          实施例
以下列举实施例和比较例以更具体地说明本发明，但本发明不受其任何限定。
[实施例1～8、比较例1～8]
分别调制表1和表2所示组成的脲系润滑脂、金属络合物皂系润滑脂、氟系润滑脂。而调制脲系润滑脂是将混合有二异氰酸酯的基油和混合有胺的基油进行反应、搅拌加热，在得到的半固体状物中，加入预先在基油中溶解的胺系防氧化剂，并进行充分搅拌而调制。这时调整二异氰酸酯和胺的量达到表2中所示增稠剂的量。关于金属络合物皂系润滑脂，在12羟基硬酯酸和氢氧化锂进行皂化反应(一次皂化反应)后，加入二元酸和氢氧化锂进行皂化反应(二次皂化反应)，待皂化反应结束后，将润滑脂加热到180℃，加入基油，冷却到室温，利用三段轧制机进行混练调制。关于氟系润滑脂，在PFPE中充分混合30质量％或22质量％的PTFE粉末，利用三段轧制机进行混练调制。
                                             表1
    A 比1 实1 实2 实3 实4 比2 比3 比4
增稠剂     Li络合物皂
增稠剂量(质量％)     25
基油     酯油
基油动粘度(mm2/sec，40℃)     70
    B PTFE量(质量％)     30
PFPE动粘度(mm2/sec，40℃)     190
    混合 A量(质量％)     100     80     70     60     40     20     10     0
B量(质量％)     0     20     30     40     60     80     90     100
    增稠剂总量(质量％)     25     26     26.5     28     28     29     29.5     30
    混和稠度(NLGI)     No.2
A：金属络合物皂系润滑脂或脲系润滑脂
B：氟系润滑脂
                                                      表2
    A 比5 比6 实5 实6 实7 实8 比7 比8
增稠剂     双脲
增稠剂量(质量％)     10     15     20     20     22     25     25     28
基油     醚油
基油动粘度(mm2/sec，40℃)     100
    B PTFE量(质量％)     20     21     20     28     34     35     41     42
PFPE动粘度(mm2/sec，40℃)     60
  混合 A量(质量％)     50     50     50     50     50     50     50     50
B量(质量％)     50     50     50     50     50     50     50     50
    增稠剂总量(质量％)     15     18     20     24     28     30     32     35
    混和稠度(NLGI)     No.1～3
A：金属络合物皂系润滑脂或脲系润滑脂
B：氟系润滑脂
同样，以表1所示质量比，将金属(Li)络合物皂系润滑脂和PTFE 30质量％的氟系润滑脂进行混合，随后通过轧制机，得到各试验用润滑脂组合物。所得各试验用润滑脂组合物的稠度，都为NLGI No.2。同样，将得到的各试验用润滑脂组合物封装入试验轴承中，进行下述所示烧结试验和防锈试验。结果示于图2。图2中，·标记曲线是烧结试验结果，△标记曲线是防锈试验结果。
按表2所示质量比，将脲系润滑脂和氟系润滑脂进行混合，随后通过轧制机，得到各试验用润滑脂组合物。所得各试验用润滑脂组合物的稠度为NLGI No.1～3。同样，将所得各试验用润滑脂组合物封装入试验轴承中，进行下述所示烧结试验和润滑脂泄漏试验。结果示于图3中。图3中，·标记曲线是烧接试验结果，△标记曲线是润滑脂泄漏试验结果。
(烧接试验)
在内径φ8mm、外径φ22mm、宽7mm铁封闭板的深沟配置的滚珠轴承中，封装入各润滑脂组合物，其占容积空间50％，在内轮旋转速度3000min-1、轴承温度180℃、轴向荷重59N的条件下，连续旋转轴承，在产生烧结时，轴承外轮温度上升到190℃以上时，终止试验，在1000小时以上为合格。试验对于同一轴承进行4例。
(防锈试验)
在内径φ17mm、外径φ47mm、宽14mm橡胶密封的深沟配置的滚珠轴承内，封装入各润滑脂组合物，占容积空间50％，以1800min-1速度旋转30秒。随后，向该滚珠轴承内注入0.5ml 0.5质量％的盐水，再以1800min-1速度旋转30秒。接着将该滚珠轴承在80℃、100％ RH的恒湿恒温槽内设置48小时后，拆解，用肉眼观察轴承轨道面的生锈状况。该防锈试验的锈评价点和锈状况，如以下所示。
#7：无锈
#6：斑点锈(斑点状的少量锈)
#5：点锈(φ0.3mm以下)
#4：小锈(φ1.0mm以下)
#3：中锈(φ5.0mm以下)
#2：大锈(φ10.0mm以下)
#1：极大锈(几乎全面生锈)
#7～5为良好，#5～1为不好。
(润滑脂泄漏试验)
在内径φ17mm、外径φ40mm、宽12mm橡胶密封的深沟安装的滚珠轴承内，封装入各润滑脂组合物，占容积空间的35％，在内轮旋转速度14500min-1，轴承外轮温度180℃、轴向荷重200N的条件下，旋转轴承20小时，到试验终止时，测定泄漏润滑脂的量。试验对同一轴承进行4例，泄漏量在10质量％以下为合格。
如图2和图3所示，通过封装入金属(Li)络合物皂系润滑脂的混合比为40～80质量％，且，增稠剂总量为20～30质量％的润滑脂组合物，评价改进的烧结寿命。由图2可知抑制了锈的发生，由图3可知抑制了润滑脂泄漏。
发明效果
如以上说明，根据本发明，提供了一种封装入兼有氟系润滑脂的高温烧结寿命和合成油系润滑脂的防锈性、低温流动性，而且比较廉价的润滑脂的滚动轴承。本发明的滚动轴承，最适宜用作汽车用发动机的散热器通风的冷却风扇的电动风扇马达和风扇性轴节的轴承，可暴露在从高温到低温很广的温度范围内，在易于遇雨水等产生生锈的恶劣条件下使用的轴承。

Claims (1)

1.一种滚动轴承，其为在内轮和外轮之间自由转动地保持数个转动体，并封装入润滑脂而形成的滚动轴承，其特征是，
上述润滑脂是如下混合的润滑脂组合物：将分别含有增稠剂量为8～35质量％的金属络合物皂系润滑脂和脲系润滑脂中至少一种，和以全氟聚醚油作为基油，含有15～42.5质量％聚四氟乙烯作为增稠剂的氟系润滑脂，按质量比，金属络合物皂系和脲系润滑脂中的至少一种∶氟系润滑脂＝40～80∶60～20的比率混合，而且增稠剂的总量达到20～30质量％。
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