DE10202817B4

DE10202817B4 - Fett zum Abdichten eines Lagers für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10202817B4
Application number: DE10202817A
Authority: DE
Inventors: Mitsunari Asao; Hidenobu Mikami; Takayuki Kawamura; Takahiro Koremoto; Kunio Takemura
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2022-01-26
Also published as: US6605574B2; JP2002221231A; DE10202817A1; JP4427195B2; US20020137639A1

Abstract

Fett zum Abdichten eines Lagers, das in einer von einem Kraftfahrzeugmotor angetriebenen Vorrichtung verwendet wird, und das ein Grundöl, das ein synthetisches Kohlenwasserstofföl und ein oder mehrere Esteröle in einem Gewichtsverhältnis von 0,1 bis 0,49:0,9 bis 0,51 enthält, 5 bis 30 Gew.-% eines Verdickungsmittels auf Harnstoffbasis, und 0,1 bis 10 Gew.-% Dithiozinkphosphat, bezogen auf die Gesamtmenge des Fetts, umfasst, wobei das Harnstoff-Verdickungsmittel eine alicyclische Harnstoffverbindung ist, welche die Formelhat, worin R6 eine trivalente Gruppe ist, die einen aromatischen Kohlenwasserstoff enthält, R7 eine alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen ist und n den Wert 2 hat.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fett zum Abdichten eines Lagers für Kraftfahrzeuge und die Verwendung des Fetts in einem mit Fett abgedichteten Lager, das in einer von einem Kraftfahrzeugmotor angetriebenen Vorrichtung verwendet wird, gemäß den Patentansprüchen.
Ein von einem Kraftfahrzeugmotor angetriebener Zeitsteuerriemen und ein Riemen zum Antreiben einer Hilfsmaschine wie z. B. einer Drehstromlichtmaschine (Wechselstromgenerator) weisen Riemenspanner auf, um den Auflaufwinkel des Riemens einzustellen und um eine angemessene Spannung des Riemens zu ermöglichen. Manche der Riemenspanner sind vom sogenannten Kegelaußenringtyp (bevel outer ring type), bei dem eine Rolloberfläche einer Riemenscheibe, die mit dem Riemen in Kontakt steht, direkt an einem Außenring eines Kugellagers angeordnet ist. Viele der Riemenspanner sind vom integrierten Typ, bei dem eine Riemenscheibe mit Rolloberfläche und ein Kugellager in Eingriff gebracht sind. Bei der in dem letztgenannten Typ von Riemenspannern verwendeten Riemenscheibe dreht sich der Außenring des Kugellagers, das sich mit der Riemenscheibe in Eingriff befindet, auch mit der Riemenscheibe, wenn die Riemenscheibe durch das von dem Riemen übertragene Drehmoment gedreht wird.
Heutzutage steigt der Bedarf an Kraftfahrzeugen mit geringem Gewicht. Dieser Bedarf führt dazu, dass Hilfsteile eines Kraftfahrzeugs eine kompakte Größe aufweisen und ein geringes Gewicht haben müssen. Andererseits müssen solche Vorrichtungen eine hohe Leistung und eine hohe Effizienz aufweisen. Eine kompakte Größe führt in unerwünschter Weise zu einem Absinken der Ausgangsleistung der Vorrichtungen. Um das Absinken der Ausgangsleistung zu kompensieren, müssen die Vorrichtungen mit einer hohen Geschwindigkeit rotieren.
Bei der Riemenscheibe zur Drehung des Riemens, der die Drehkraft von dem Kraftfahrzeugmotor überträgt, ist es notwendig, dass sie mit einer Vielzahl von Nuten zur Aufnahme von Leistungsübertragungsriemen ausgebildet ist, um die Spannung der Bänder hoch zu halten, um so eine Verminderung der Übertragungseffizienz zu verhindern, die durch die kompakte Riemenscheibe verursacht wird. Das Lager, das sich mit einem Innendurchmesser der Riemenscheibe des Riemenspanners in Eingriff befindet, der eine Rolloberfläche aufweist, die mit dem Riemen in Kontakt steht, muss deshalb einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung widerstehen können. Im Allgemeinen ist bei einem mit Fett abgedichteten Lager die Lebensdauer des Fetts geringer als die Drehlebensdauer des Lagers selbst und folglich wird die Lebensdauer des Lagers durch die Lebensdauer des Fetts bestimmt. Demgemäß ist es erforderlich, das Lager mit einem Fett abzudichten, das bei einer hohen Temperatur beständig ist, einschließlich einer verlängerten Lebensdauer bei hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung.
Wenn die Riemenscheibe des Riemenspanners bei niedriger Temperatur betrieben wird, kann abhängig von den Spezifikationen und Betriebsbedingungen der Riemenscheibe ein Geräusch, wie z. B. ein heulendes Geräusch auftreten. Die Ursachen dieses Geräuschs sind noch nicht speziell geklärt. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, das die Riemenscheibe durch die selbstinduzierte Schwingung eines sich drehenden Elements in Resonanz versetzt wird, wobei die Schwingung durch die Unregelmäßigkeit und Unebenheit eines Fettfilms verursacht wird, und der Außenring wird in Achsenrichtung (Verschiebungsbewegung) in Schwingungen versetzt, was zu dem Geräusch bei niedriger Temperatur führt.
Selbst wenn ein Fett auf dem Lager verwendet wird, das die Geräuscherzeugung verhindern kann, kann die Drehung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung ein frühzeitiges, durch Abblättern durch Verspröden auf der Rolloberfläche des Lagers verursachen. Anders als ein Abblättern, das aufgrund einer Materialermüdung auf der Rolloberfläche oder in deren darunterliegendem Bereich auftritt, zeigt diese Art von Abblättern ein eigenartiges zerstörerisches Phänomen in dem Lager an, das unvermittelt von einem tieferen Bereich in dem Lager ausgeht. Ein solches Abblättern kann bei dem folgenden Mechanismus auftreten: Das Lager schwingt aufgrund des Betriebs bei hoher Geschwindigkeit; die Schwingung führt zum Verschleiß der sich drehenden Oberfläche zu einer Spiegeloberfläche; dies erzeugt eine neue Oberfläche, die als Katalysator wirkt und das Fett zersetzt, wobei Wasserstoff erzeugt wird; der Wasserstoff dringt in den Stahl des Lagers ein, wodurch der Stahl versprödet.
Die offengelegten japanischen Schriften JP 9208982 A und JP 11270566 A beschreiben ein Fett zur Verwendung in einer Riemenscheibe, das ein Grundöl, welches ein synthetisches Kohlenwasserstofföl und ein Esteröl enthält, und ein Verdickungsmittel umfasst, das eine Harnstoffverbindung umfasst. Das Fett weist eine hervorragende Hochtemperaturbeständigkeit auf, verhindert das Auftreten eines Geräusches bei niedriger Temperatur und das Abblättern durch Verspröden bei hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung.
Die offengelegte japanische Schrift JP 8113793 A beschreibt ein Fett, das insbesondere für eine Drehung eines Außenrings geeignet ist und 10 Gew.-% oder mehr eines Esteröls und ein Verdickungsmittel umfasst, das eine an den Enden mit aromatischen Kohlenwasserstoffgruppen abgesättigte Diharnstoffverbindung umfasst.
Die vorstehend genannten Fette erfüllen jedoch nicht alle der Anforderungen, einschließlich der Verhinderung eines Geräusches bei niedriger Temperatur, der Hochtemperaturbeständigkeit und der Verhinderung des Abblätterns durch Verspröden bei einer Drehung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung. Es ist schwierig, sowohl die Stabilität des Ölfilms bei niedriger Temperatur als auch eine Beständigkeit des Fetts bei hoher Temperatur bereitzustellen.
Selbst wenn diese Fette hervorragende Eigenschaften aufweisen würden, gäben sie Anlaß zu dem neuen Problem, dass die Fette während eines langandauernden Betriebs unter einem hohen Scherdruck eine extrem stark erhöhte Penetration zeigen. Ein Fett mit einer erhöhten Penetration neigt dazu, aus dem Lager auszutreten, was die Lebensdauer des Lagers senken könnte.
US 6,020,290 A betrifft eine Fettzusammensetzung für Wälzlager, die (A) 100 Gewichtsteile eines Grundöls mit einer kinematischen Viskosität von 40 bis 200 mm²/s bei 40°C, (B) 5 bis 65 Gewichtsteile eines Harnstoff-Verdickungsmittels und (C) 0,05 bis 10 Gewichtsteile Zinkdithiocarbamat enthält, wobei die Zusammensetzung frei von Bornitrid ist.
DE 196 80 834 T1 betrifft eine Schmierfettzusammensetzung für Wälzlager mit 10 bis 60 Gewichtsteilen einer Mischung aus Diharnstoffverbindungen als Verdickungsmittel, bezogen auf 100 Gewichtsteile eines Basisöls, wobei die Mischung aus Diharnstoffverbindungen drei verschiedene Harnstoffverbindungen umfasst.
DE 195 38 658 A1 betrifft eine Schmierfettzusammensetzung, die ein Grundöl, das nicht weniger als 10 Gew.-% eines Esteröls, bezogen auf die Gesamtmenge des Grundöls, enthält und eine kinematische Viskosität bei 40°C von 50 bis 200 mm²/s aufweist, und 15 bis 35 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Schmierfettzusammensetzung, einer Diharnstoffverbindung umfasst.
DE 33 03 442 A1 betrifft eine Schmierfettzusammensetzung auf Basis eines größeren Anteils an Mineral- oder Syntheseöl als Grundöl und eines kleineren Anteils einer Polyharnstoffverbindung als Verdickungsmittel sowie üblichen Additiven, wobei die Schmierfettzusammensetzung als Polyharnstoff das Reaktionsprodukt eines Isocyanats mit mindestens 3 Isocyanatgruppen im Molekül mit einem langkettigen aliphatischen Monoamin enthält.
Im Hinblick auf die vorstehend genannten Probleme des Standes der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fett zum Abdichten eines Lagers für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das sowohl Hochtemperaturbeständigkeit als auch Scherstabilität aufweist und sowohl das Geräusch bei niedrigen Temperaturen als auch das Abblättern durch Verspröden bei Drehung mit hoher Geschwindigkeit und hoher Belastung verhindert, sowie die Verwendung des Fetts bereitzustellen.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Fett zum Abdichten eines Lagers, das in einer Vorrichtung verwendet wird, die von einem Kraftfahrzeugmotor angetrieben wird, bei dem das Fett ein Grundöl, das ein synthetisches Kohlenwasserstofföl und ein oder mehrere Esteröle in einem Gewichtsverhältnis von 0,1 bis 0,49:0,9 bis 0,51 enthält, 5 bis 30 Gew.-% eines Verdickungsmittels auf Harnstoffbasis, und 0,1 bis 10 Gew.-% Dithiozinkphosphat, bezogen auf die Gesamtmenge des Fetts, umfasst, wobei das Harnstoff-Verdickungsmittel eine alicylische Harnstoffverbindung ist, welche die Formel
hat, worin R₆ eine trivalente Gruppe ist, die einen aromatischen Kohlenwasserstoff enthält, R₇ eine alicylische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen ist und n den Wert 2 hat.
Wie hier verwendet, beschreibt der Ausdruck „eine von einem Kraftfahrzeugmotor angetriebene Vorrichtung” eine Vorrichtung zum Einstellen der Spannung eines Zeitsteuerriemens, eines Riemens zum Antrieb einer Hilfsmaschine, und dergleichen.
Das Esteröl hat eine kinematische Viskosität von 30 bis 100 mm²/s bei 40°C und einen Stockpunkt von –30°C oder weniger.
Das synthetische Kohlenwasserstofföl hat eine kinematische Viskosität von 3 bis 65 mm²/s bei 40°C und einen Stockpunkt von –50°C oder weniger.
Das synthetische Kohlenwasserstofföl und das Esteröl werden als Grundöl des Fetts verwendet, dem das Verdickungsmittel auf Harnstoffbasis und das Dithiozinkphosphat in den vorstehend angegebenen Verhältnissen zugemischt werden. Insbesondere hat das Esteröl eine kinematische Viskosität von 30 bis 100 mm²/s bei 40°C und einen Stockpunkt von –30°C oder weniger, das synthetische Kohlenwasserstofföl hat eine kinematische Viskosität von 3 bis 65 mm²/s bei 40°C und einen Stockpunkt von –50°C oder weniger. Dadurch wird ein Fett mit hervorragenden Eigenschaften bei niedriger Temperatur erhalten, das aufgrund des Esteröls eine hervorragende Wärmebeständigkeit aufweist. Die Verwendung der alicyclischen Harnstoffverbindung führt zu einer hervorragenden Scherstabilität.
Die Erfindung und die damit verbundenen Vorteile werden durch die nachstehende detaillierte Beschreibung zusammen mit der beigefügten Zeichnung genauer erläutert, wobei 1 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Führungsriemenscheibe ist.
Das mit Fett abgedichtete Lager für Kraftfahrzeuge, in dem das erfindungsgemäße Fett verwendet werden kann, wird unter Bezugnahme auf 1 erläutert. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Führungsriemenscheibe, die als Riemenspanner für einen Riemen zum Antreiben einer Hilfsmaschine in einem Kraftfahrzeug verwendet wird.
Die Riemenscheibe umfasst einen Riemenscheibenkörper 1, der aus gepresstem Stahlblech hergestellt ist, und ein einreihiges Kugellager mit tiefer Rille 2, das an einem Innendurchmesser des Riemenscheibenkörpers 1 angebracht ist. Der Riemenscheibenkörper 1 weist eine Ringform auf, die einen Innendurchmesserzylinder 1a, einen Flansch 1b, der sich von einem Ende des Innendurchmesserzylinders 1a zu einer Außendurchmesserseite erstreckt, einen Außendurchmesserzylinder 1c, der sich von dem Flansch 1b in Achsenrichtung erstreckt, und einen Rand 1d umfasst, der sich von einem anderen Ende des Innendurchmesserzylinders 1a zu der Innendurchmesserseite erstreckt. Ein Außenring 2a des Kugellagers 2 ist an dem Innendurchmesserzylinder 1a angebracht und eine Rolloberfläche 1e, die mit dem von dem Motor getriebenen Riemen in Kontakt steht, ist an dem Außendurchmesserzylinder 1c ausgebildet. Die Rolloberfläche 1e wird mit dem Riemen in Kontakt gebracht, wodurch die Riemenscheibe als Riemenspannrolle wirkt.
Das Kugellager 2 umfasst den Außenring 2a, der in den Innendurchmesserzylinder 1a eingepasst ist, einen inneren Ring 2b, der an einer feststehenden Achse (nicht gezeigt) befestigt ist, eine Vielzahl von Kugeln 2c, die sich zwischen Laufbahnflächen 3b, 3a des inneren und des Außenrings 2b, 2a befinden, einen Käfig 2d zum Halten der Kugeln 2c in regelmäßigen Intervallen auf dem Umfang, und ein Paar von Dichtungen 2e zum Einschließen von Fett. Der Außenring 2a und der innere Ring 2b sind einstückig ausgebildet.
Nachstehend wird das Fett beschrieben, das sich innerhalb des Kugellagers 2 befindet.
Das Fett umfasst ein Grundöl, das ein synthetisches Kohlenwasserstofföl und ein oder mehrere Esteröle enthält. Das Esteröl ist vorzugsweise ein Polyolesteröl mit drei oder vier Estergruppen im Molekül. Besonders bevorzugt ist ein Ester, bei dem die Seite des Polyalkohols ein quartäres β-Kohlenstoffatom aufweist, wie z. B. ein Trimethylolester der nachstehenden Formel 1 und ein Pentaerythritester der nachstehenden Formel 2. In diesen Formeln ist jeder der Reste R₁, R₂ und R₃ eine Alkylgruppe. Jede der Alkylgruppen kann eine beliebige Anzahl von Kohlenstoffatomen aufweisen, solange das Esteröl die nachstehend beschriebene vorbestimmte kinematische Viskosität aufweist.
Das vorstehend genannte Esteröl weist eine kinematische Viskosität von 30 bis 100 mm²/s bei 40°C und einen Stockpunkt von –30°C oder weniger auf. Wenn die kinematische Viskosität des Esteröls 100 mm²/s übersteigt, erhöht sich die Viskosität bei niedrigen Temperaturen, was zu schlechten Niedrigtemperatureigenschaften führt. Wenn die kinematische Viskosität andererseits weniger als 30 mm²/s beträgt, wird ein Ölfilm bei hohen Temperaturen dünner, was zu einer schlechten Wärmebeständigkeit führt. Wenn der Stockpunkt des Esteröls –30°C übersteigt, verschlechtern sich die Niedrigtemperatureigenschaften.
Das Fett umfasst ferner ein synthetisches Kohlenwasserstofföl. Das synthetische Kohlenwasserstofföl ist eine aus Kohlenstoff und Wasserstoff aufgebaute Kohlenwasserstoffverbindung. Beispiele umfassen aliphatische Kohlenwasserstofföle, wie z. B. Poly-α-olefinöle, ein Copolymer aus einem α-Olefin und einem Olefin, und Polybuten, sowie aromatische Kohlenwasserstofföle, wie z. B. Alkylbenzole, Alkylnaphthalin, Polyphenyl und synthetisches Naphthen.
Das aliphatische Kohlenwasserstofföl ist als synthetisches Kohlenwasserstofföl zur erfindungsgemäßen Verwendung bevorzugt. Wenn das aliphatische Kohlenwasserstofföl mit dem Verdickungsmittel auf Harnstoffbasis und dem Dithiophosphat gemischt wird, kann sowohl eine Stabilität des Ölfilms bei niedriger Temperatur als auch Beständigkeit bei hoher Temperatur gewährleistet werden. Besonders bevorzugt sind Poly-α-olefinöle, ein Copolymer aus einem α-Olefin und einem Olefin, und Polybuten.
Das α-Olefin ist ein Oligomer, d. h., ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht, bei dem Wasserstoff an eine endständige Doppelbindung addiert worden ist und hat z. B. die nachstehende Formel 3, worin n derart ausgewählt ist, dass das synthetische Kohlenwasserstofföl die nachstehend beschriebene vorbestimmte kinematische Viskosität aufweist. Ein Polybuten, das ein Poly-α-olefin ist, kann verwendet werden. Es kann durch Polymerisieren eines Ausgangsmaterials, das Isobutylen als Hauptkomponente enthält, unter Verwendung eines Katalysators, wie z. B. Aluminiumchlorid, hergestellt werden. Das Polybuten kann so verwendet werden, wie es vorliegt, oder es kann hydriert werden.
Das synthetische Kohlenwasserstofföl weist eine kinematische Viskosität von 3 bis 65 mm²/s bei 40°C und einen Stockpunkt von –50°C oder weniger auf. Wenn die kinetische Viskosität des synthetischen Kohlenwasserstofföls 65 mm²/s übersteigt, verschlechtern sich die Niedrigtemperatureigenschaften. Wenn die kinematische Viskosität andererseits weniger als 3 mm²/s beträgt, wird ein Ölfilm dünner. Wenn der Stockpunkt des synthetischen Kohlenwasserstofföls –50°C übersteigt, verschlechtern sich die Niedrigtemperatureigenschaften.
Das Grundöl wird durch Kombinieren des synthetischen Kohlenwasserstofföls und mindestens einem der Esteröle in einem Gewichtsverhältnis von 0,1 bis 0,49:0,9 bis 0,51 erhalten. Das Esteröl wird als Hauptkomponente verwendet und das synthetische Kohlenwasserstofföl wird diesem in dem vorstehend angegebenen Gewichtsverhältnis zugesetzt, wodurch sowohl die Stabilität des Ölfilms bei niedrigen Temperaturen als auch die Beständigkeit bei hohen Temperaturen gewährleistet wird. Ferner kann eine Zunahme der Penetration unter einem hohen Scherdruck vorteilhafterweise verhindert werden.
Das Verdickungsmittel auf Harnstoffbasis ist eine Harnstoffverbindung der Formel 4
worin R₆ eine Gruppe ist, die einen aromatischen Kohlenwasserstoff enthält, R₇ eine alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen ist und n den Wert 2 hat.
R₆ ist eine trivalente Gruppe, die einen aromatischen Kohlenwasserstoff enthält, und umfasst aromatische Einzelringe und kondensierte aromatische Ringe. Diese Ringe können durch eine Methylenkette, einen Cyanurring oder einen Isocyanurring verbunden sein. Spezielle Beispiele umfassen Diphenylmethandiisocyanat, Toluylendiisocyanat, ein Dimer oder ein Trimer dieser Diisocyanate, bei welchen jede der Isocyanatgruppe eliminiert ist. Da R₆ eine Gruppe ist, die den aromatischen Kohlenwasserstoff enthält, hat das Fett eine verbesserte Wärmebeständigkeit.
R₇ ist eine alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen. Wenn R₇ weniger Kohlenstoffatome enthält, als es vorstehend angegeben ist, weist das Fett schlechte Verdickungseigenschaften auf. Wenn R₇ andererseits mehr Kohlenstoffatome enthält, als es vorstehend angegeben ist, sinkt die Wärmebeständigkeit.
Vorzugsweise ist R₇ eine Cyclohexylgruppe. Die Verwendung der alicyclischen Harnstoffverbindung kann vorteilhafterweise eine Zunahme der Penetration unter einem hohen Scherdruck verhindern.
In der Formel 4 hat n den Wert 2, um die thermische Stabilität des Fetts zu gewährleisten.
Die Harnstoffverbindung kann durch Umsetzen einer Isocyanatverbindung mit einer Aminoverbindung erhalten werden. Es ist bevorzugt, dass die Äquivalentgewichte der zu mischenden Isocyanat- und Aminogruppen so gewählt werden, dass kein reaktiver freier Rest zurückbleibt.
Das Fett kann durch Umsetzen der Isocyanatverbindung mit der Aminoverbindung in dem Grundöl oder durch Mischen der vorher synthetisierten Harnstoffverbindung mit dem Grundöl erhalten werden. Da die Stabilität des Fetts leicht aufrechterhalten werden kann, ist das erstgenannte Herstellungsverfahren bevorzugt.
Das Verdickungsmittel auf Harnstoffbasis wird in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge des Fetts zugesetzt. Wem die Menge des Harnstoff-Verdickungsmittels weniger als 5 Gew.-% beträgt, wird das Fett flüssig und weist eine niedrige Viskosität auf, neigt zum Herausfließen und kann das Lager nur schwer abdichten. Wenn die Menge andererseits 30 Gew.-% übersteigt, verfestigt sich das Fett zu einer Penetration von 200 oder weniger und kann zur Abdichtung des Lagers nicht verwendet werden.
Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Dithiozinkphosphat ist eine aromatische Metallverbindung der nachstehenden Formel 5 und ist eine Art von Hochdruckadditiv.
In der vorstehenden Formel 5 ist jeder Rest R eine Alkylgruppe mit 1 bis 14 Kohlenstoffatomen.
Das Dithiozinkphosphat wird in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge des Fetts zugesetzt. Wenn die Menge des Dithiozinkphosphats weniger als 0,1 Gew.-% beträgt, tritt die Wirkung des Hochdruckadditivs nicht ein. Wenn die Menge andererseits 10 Gew.-% übersteigt, erweicht das Fett.
Das in der vorliegenden Erfindung zu verwendende Fett kann darüber hinaus beliebige bekannte Additive enthalten, um gegebenenfalls hervorragende Eigenschaften noch zu verbessern. Beispiele umfassen Antioxidationsmittel, wie z. B. Antioxidationsmittel auf Aminbasis, Phenolbasis oder Schwefelbasis; Antirostmittel wie z. B. Petroleumsulfonat, Dinonylnaphthalinsulfonat, Sorbitanester; Metalldesaktivatoren wie z. B. Benzotriazol und Natriumnitrit; und Viskositätsindexverbesserer wie z. B. ein Polymethacrylat und Polystyrol. Diese Additive können allein oder in Kombination verwendet werden.
Beispiele 1 und 2 (Vergleichsbeispiele)
Als synthetisches Kohlenwasserstofföl wurde ein α-Olefinoligomer mit einer kinematischen Viskosität von 26 mm²/s bei 40°C verwendet. Als Esteröl A wurde ein Pentaerythritester mit einer kinematischen Viskosität von 70 mm²/s bei 40°C und einem Stockpunkt von –45°C verwendet. Als Esteröl B wurde ein Pentaerythritester mit einer kinematischen Viskosität von 41,2 mm²/s bei 40°C und einem Stockpunkt von –40°C verwendet. Diese Öle wurden zur Herstellung der Grundöle in den in der Tabelle 1 angegebenen Verhältnissen gemischt. 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat wurde in einer ersten Hälfte jedes Grundöls gelöst. Cyclohexylamin wurde in der Menge eines Isocyanat-Äquivalents in der zweiten Hälfte jedes Grundöls gelöst. Anschließend wurde die zweite Hälfte der ersten Hälfte unter Rühren des Gemischs zugesetzt. Das Gemisch wurde 30 min bei 160°C bis 170°C gerührt, um die alicyclische Diharnstoffverbindung auszufällen, so dass sie in dem Grundöl in dem in Tabelle 1 angegebenen Anteil enthalten war. Nach dem Abkühlen wurde Dithiozinkphosphat (ZnDTP) in dem in Tabelle 1 angegebenen Anteil dem Gemisch zugesetzt und es wurde weiter gerührt. Das Gemisch wurde dann mit einem Mischer homogenisiert, um ein Fett zu erzeugen.

Das erhaltene Fett wurde wie folgt geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1

	Vergleichsbeispiele		Vergleichsbeispiele
	1	2	1	2	3	4	5
Grundöl, Gewichtsverhältnis
Synthetisches Kohlenwasserstofföl	0,3	0,24	1	0,8	0,8	0,7	0
Esteröl A	0,7	0,56	0	0,2	0,2	0,3	1
Esteröl B	-	0,2	-	-	-	-	-
Fettzusammensetzung, Gew.-%
Grundöl	80	80	80	83	82	88	80
Alicyclischer Diharnstoff	19	19	20	-	17	-	20
Aliphatischer Diharnstoff	-	-	-	-	-	12	-
Gemischter Diharnstoff	-	-	-	17	-	-	-
ZnDTP	1	1	-	-	-	-	-
ZnDTC	-	-	-	-	1	-	-
Eigenschaften
Konsistenz	275	283	285	245	272	243	266
Tropfpunkt, °C	> 260	> 260	> 260	> 260	> 260	252	> 260
Geräusch bei niedriger Temperatur, *1	0/100	3/100	100/100	53/100	0/100	14/100	0/100
Beständigkeit bei hoher Temperatur, Stunden	355	995	130	282	227	299	187
Abblättern, Stunden	> 300	> 300	-	94	280	250	50
Scherstabilität, *2	25	35	-	160	-	150	-

Anmerkung) *1: Anzahl der Lager, die das abnormale Geräusch erzeugten/Anzahl der getesteten Lager
*2: Unterschied in der Konsistenz

(1) Penetration: gemessen gemäß JIS K2220 5.3
(2) Tropfpunkt: gemessen gemäß JIS K2220 5.4
(3) Geräusch bei niedriger Temperatur: Ein Lager ”6203” mit einem Spalt von 0,02 mm oder ohne Spalt wurde mit 0,85 bis 0,95 g von jedem der in den Beispielen erhaltenen Fette gefüllt. Eine Kautschukkontaktdichtung wurde auf beiden Seiten des Lagers angebracht. Das Lager wurde in die Riemenscheibe eingesetzt, wie es in 1 gezeigt ist, in einem auf –27°C eingestellten Niedrigtemperaturbad ausreichend gekühlt und mit einer Lagerdrehmaschine verbunden, die Raumtemperatur aufwies. Die Lagertesttemperatur betrug etwa –20°C. Die Riemenscheibe wurde mit 2700 U/min unter einer Radialbelastung von 127 N gedreht, um die Geräuscherzeugung bei niedriger Temperatur akustisch zu prüfen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 als Verhältnis der Anzahl der Lager, die das Geräusch erzeugten, zu der Anzahl der getesteten Lager angegeben.
(4) Test der Beständigkeit bei hoher Temperatur Das Lager ”6204” wurde mit 1,79 bis 1,81 g von jedem der in den Beispielen erhaltenen Fette gefüllt. Das Lager wurde an einer Seite eines Lagers mit einer kontaktfreien Abdichtung aus Eisen befestigt. Ein innerer Ring des Lagers wurde mit 10000 U/min unter einer Radialbelastung von 67 N und einer Axialbelastung von 67 N bei 180°C gedreht. Das Fett hatte sich nach der abgelaufenen Zeit verschlechtert und war aus dem Lager herausgeflossen, was zu einem übermäßigen Rotationsdrehmoment führte. Die Lebensdauer des Fettes wurde als die Zeit bestimmt, zu der ein Eingangsstrom des Motors für den Antrieb der Hauptwelle einen vorbestimmten kontrollierten Wert überstieg. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
(5) Prüfung des Abblätterns Das Lager ”6203” mit einem Spalt von 0,02 mm oder ohne Spalt wurde mit 0,85 bis 0,95 g von jedem der in den Beispielen erhaltenen Fette gefüllt. Eine Kautschukkontaktdichtung wurde auf beiden Seiten des Lagers angebracht. Das Lager wurde in die Riemenscheibe eingesetzt, wie es in 1 gezeigt ist. Auf die Riemenscheibe wurde eine Radialbelastung von 2160 N aufgebracht und die Riemenscheibe wurde abwechselnd 1 s bei 0 bis 8700 U/min und 1 s bei 8700 U/min gedreht. Es wurde die Zeit gemessen, bis auf der Rolloberfläche des Lagers ein Abblättern auftrat und eine Schwingung induziert wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
(6) Scherstabilitätstest Das Lager ”6203” wurde mit 1 g von jedem der in den Beispielen erhaltenen Fette gefüllt. Eine Kautschukkontaktdichtung wurde auf beiden Seiten des Lagers angebracht. Das Lager wurde in die Riemenscheibe eingesetzt, wie es in 1 gezeigt ist. Auf die Riemenscheibe wurde eine Radialbelastung von 670 N aufgebracht und die Riemenscheibe wurde bei Raumtemperatur mit einer Rotationsgeschwindigkeit des Außenrings von 4920 U/min gedreht. Die Penetration des Fetts wurde vor dem Einsatz und nach einem Einsatz von 100 Stunden gemessen. Der Unterschied der Penetrationswerte wurde durch Subtrahieren des Penetrationswerts vor dem Einsatz von dem Penetrationswert nach einem Einsatz von 100 Stunden berechnet. Je größer diese Differenz ist, desto geringer ist die Scherstabilität. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 1 bis 5
Jedes Grundöl wurde durch Mischen der Öle in den in Tabelle 1 angegebenen Verhältnissen hergestellt. 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat wurde in einer ersten Hälfte jedes Grundöls gelöst. Ein Isocyanat-Äquivalent von Stearylamin (aliphatisches Amin), Cyclohexylamin (alicyclisches Amin) oder ein gemischtes Amin wurde in der zweiten Hälfte jedes Grundöls mit dem in der Tabelle 1 angegebenen Mischungsverhältnis gelöst. Anschließend wurde die zweite Hälfte der ersten Hälfte unter Rühren des Gemischs zugesetzt. Das Gemisch wurde 30 min bei 160°C bis 170°C gerührt, um die Diharnstoffverbindung auszufällen, so dass sie in dem Grundöl in dem in Tabelle 1 angegebenen Anteil enthalten war. Im Vergleichsbeispiel 2 lagen Stearylamin und Cyclohexylamin in einem Verhältnis von 50/50 bezogen auf die Aminäquivalente vor. Nach dem Abkühlen wurde das Gemisch mit einem Mischer homogenisiert, um ein Fett zu erzeugen. Im Vergleichsbeispiel 3 wurde Dithiozinkcarbamat (ZnDTC) zugesetzt.
Das erhaltene Fett wurde wie vorstehend beschrieben getestet. Die Testergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Wie es aus den in Tabelle 1 angegebenen Testergebnissen ersichtlich ist, wurde in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 bei niedrigen Temperaturen weniger Geräusch erzeugt, die Beständigkeit bei höherer Temperatur und die Abblättereigenschaften waren hervorragend und die Penetrationsdifferenz war gering, wodurch eine hervorragende Scherstabilität erhalten wurde.
Im Gegensatz dazu wurden in den Vergleichsbeispielen 1, 2 und 4 bei niedriger Temperatur Geräusche erzeugt. In den Vergleichsbeispielen 3 und 5 waren die Abblättereigenschaften schlecht, obwohl bei niedriger Temperatur kein Geräusch erzeugt wurde. In den Vergleichsbeispielen 2 und 4 trat eine große Penetrationsdifferenz auf und daher war die Scherstabilität schlecht.
Das mit dem erfindungsgemäßen Fett abgedichtete Lager für Kraftfahrzeuge verhindert die Geräuscherzeugung bei niedriger Temperatur, ist hochtemperaturbeständig und weist hervorragende Versprödungsabblättereigenschaften bei schneller Drehung und hoher Belastung sowie eine hervorragende Scherstabilität auf. Das Fett zur Abdichtung des Lagers weist eine kleine Penetrationsdifferenz auf und hat daher eine hervorragende Scherstabilität.

Claims

Fett zum Abdichten eines Lagers, das in einer von einem Kraftfahrzeugmotor angetriebenen Vorrichtung verwendet wird, und das ein Grundöl, das ein synthetisches Kohlenwasserstofföl und ein oder mehrere Esteröle in einem Gewichtsverhältnis von 0,1 bis 0,49:0,9 bis 0,51 enthält, 5 bis 30 Gew.-% eines Verdickungsmittels auf Harnstoffbasis, und 0,1 bis 10 Gew.-% Dithiozinkphosphat, bezogen auf die Gesamtmenge des Fetts, umfasst, wobei das Harnstoff-Verdickungsmittel eine alicyclische Harnstoffverbindung ist, welche die Formel
hat, worin R₆ eine trivalente Gruppe ist, die einen aromatischen Kohlenwasserstoff enthält, R₇ eine alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen ist und n den Wert 2 hat.
Fett nach Anspruch 1, bei dem das synthetische Kohlenwasserstofföl ein aliphatisches Kohlenwasserstofföl ist.
Fett nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das aliphatische Kohlenwasserstofföl mindestens ein Öl ist, das aus der Gruppe, bestehend aus einem Poly-α-olefinöl, einem Copolymer aus einem α-Olefin und einem Olefin, und Polybuten, ausgewählt ist.
Fett nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das synthetische Kohlenwasserstofföl eine kinematische Viskosität von 3 bis 65 mm²/s bei 40°C und einen Stockpunkt von –50°C oder weniger aufweist.
Fett nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Esteröl ein Polyolesteröl mit 3 oder 4 Estergruppen im Molekül ist.
Fett nach Anspruch 5, bei dem das Polyolesteröl ein Trimethylolpropanester oder ein Pentaerythritester ist.
Fett nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, bei dem das Esteröl eine kinematische Viskosität von 30 bis 100 mm²/s bei 40°C und einen Stockpunkt von –30°C oder weniger aufweist.
Fett nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem R₇ eine Cyclohexylgruppe ist.
Fett nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Dithiozinkphosphat die Formel
hat, worin jeder Rest R eine Alkylgruppe ist.
Verwendung eines Fetts nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem mit Fett abgedichteten Lager, das in einer von einem Kraftfahrzeugmotor angetriebenen Vorrichtung verwendet wird.
Verwendung nach Anspruch 10, bei der die von einem Kraftfahrzeugmotor angetriebene Vorrichtung eine als Riemenspanner verwendete Führungsriemenscheibe ist.