DE112008001121T5

DE112008001121T5 - Schmierfettzusammensetzung und fettgeschmiertes Lager

Info

Publication number: DE112008001121T5
Application number: DE112008001121T
Authority: DE
Inventors: Hidenobu Kuwana-shi Mikami
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2010-04-08
Also published as: US8216985B2; WO2008136386A1; US20100092118A1

Abstract

Schmierfettzusammensetzung, die ein aus einem Grundöl und einem Verdicker bestehendes Basisschmierfett und ein dem Basisschmierfett zugesetztes Additiv umfasst, wobei das Additiv eine Epoxyverbindung umfasst und der Mischungsanteil der Epoxyverbindung pro 100 Gewichtsteile des Basisschmierfetts auf 0,05 bis 10 Gewichtsteile eingestellt ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmierfettzusammensetzung und ein fettgeschmiertes Lager und insbesondere eine Schmierfettzusammensetzung für Wälzlager für elektrische Teile und Hilfsmaschinen eines Kraftfahrzeugs, wie eine Ventilator-Kupplungsvorrichtung, einen Wechselstromgenerator, eine elektromagnetische Kupplung für eine Klimaanlage, eine Spannrolle, einen elektrisch angetriebenen Ventilatormotor und dgl., und Wälzlager für Motoren; sowie ein fettgeschmiertes Lager, in das die Schmierfettzusammensetzung eingebracht ist.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Für elektrische Teile und Hilfsmaschinen von Kraftfahrzeugen und Motoren von Industriemaschinen wird gefordert, dass sie kompakt sind und Jahr für Jahr hohe Performance und Leistung aufweisen. Daher wurden die Nutzungsbedingungen für diese streng. Wälzlager werden hierfür verwendet. Zur Schmierung derselben wird hauptsächlich Schmierfett verwendet.
Aufgrund des in letzter Zeit zunehmenden Bedarfs an der Entwicklung kleiner Fahrzeuge, leichtgewichtiger Fahrzeuge und der Verbesserung von Geräuscharmut werden Versuche unternommen, kleinere und leichtgewichtigere elektrische Teile und Hilfsmaschinenteile von Kraftfahrzeugen herzustellen und den Motorraum luftdicht auszuführen. Andererseits besteht wachsender Bedarf an hoher Leistung und hoher Effizienz für die Performance verschiedener Vorrichtungen eines Kraftfahrzeugs. Daher besteht derzeit die Tendenz einer Kompensation der durch Miniaturisierung verursachten Verringerung der Leistung der im Motorraum angebrachten elektrischen Teile und Hilfsmaschinen des Kraftfahrzeugs durch Drehen derselben mit hohen Geschwindigkeiten.
Als Beispiele für Wälzlager zur Verwendung in elektrischen Teilen und Hilfsmaschinen eines Fahrzeugs sind im folgenden ein Wälzlager zur Verwendung in einer Ventilator-Kupplungsvorrichtung, ein Wälzlager zur Verwendung in einem Wechselstromgenerator, ein Wälzlager zur Verwendung in einer Spannrolle (”idler pulley”) angegeben.
In Bezug auf die Ventilator- bzw. Lüfter-Kupplungsvorrichtung ist in dieser ein viskoses Fluid dicht eingeschlossen. Eine Gehäuse, das einen auf dessen Umfangsoberfläche montierten Luftzufuhrventilator aufweist, ist über ein Lager an einen direkt mit dem Motor verbundenen Rotor gekoppelt. Durch Nutzung des Scherwiderstands des viskosen Fluids, der entsprechend der atmosphärischen Temperatur zunimmt und abnimmt, steuert die Ventilator-Kupplungsvorrichtung die Höhe des vom Motor übertragenen Antriebsdrehmoments und die Drehzahl des Ventilators, wodurch die der Temperatur des Motors entsprechende optimale Luftmenge zugeführt wird.
Daher wird für das Wälzlager zur Verwendung in der Ventilator-Kupplungsvorrichtung gefordert, dass es hohe Wärmebeständigkeit, Schmierfettdichteigenschaft und Haltbarkeit derart aufweist, dass das Wälzlager einer hohen Drehgeschwindigkeitsänderung im Bereich von 1000 U/min bis 10000 U/min in Abhängigkeit von der Temperaturschwankung des Motors standhält und ferner einer sehr strengen Umge bung, wobei es im Sommer mit einer hohen Geschwindigkeit von nicht weniger als 10000 U/min bei einer hohen Temperatur von nicht weniger als 180°C betrieben wird, standhält.
Der Wechselstromgenerator zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug nimmt die Drehung eines Motors auf und erzeugt Elektrizität, wodurch er der elektrischen Last des Kraftfahrzeugs elektrische Energie liefert, und er hat die Funktion des Ladens einer Batterie. Daher ist es bei dem Wälzlager zur Verwendung in dem Wechselstromgenerator erforderlich, dass es hohe Wärmebeständigkeit, Schmierfettdichteigenschaft und Haltbarkeit aufweist, so dass das Wälzlager einer sehr strengen Umgebung, wobei es mit einer hohen Geschwindigkeit von nicht weniger als 10000 U/min bei einer hohen Temperatur von nicht weniger als 180°C gedreht wird, standhält.
Die Spannrolle eines Kraftfahrzeugs wird als Riemenspannteil für den Treibriemen, der die Motorleistung auf die elektrische Hilfsmaschine desselben überträgt, verwendet. Die Spannrolle hat die Funktion einer Riemenscheibe zur Ausübung einer Zugkraft auf den Treibriemen, wenn der Abstand zwischen Drehwellen fest ist. Die Spannrolle hat eine weitere Funktion einer Ablenkrolle, die zur Änderung der Bewegungsrichtung des Riemens oder zur Verhinderung einer Störung durch Hindernisse verwendet wird, um dadurch das Volumen des Motorraums zu verringern.
Daher wird für das Wälzlager zur Verwendung in der Spannrolle gefordert, dass es hohe Wärmebeständigkeit, Schmierfettdichteigenschaft und Haltbarkeit aufweist, so dass das Wälzlager einer sehr strengen Umgebung, wobei es mit einer hohen Geschwindigkeit von nicht weniger als 10000 U/min bei einer hohen Temperatur von nicht weniger als 180°C gedreht wird, standhält.
Als Schmierfettzusammensetzung, die für ein Wälzlager wie das Wälzlager zur Verwendung in einer elektrischen Hilfsmaschine eines Kraftfahrzeugs, das bei hoher Temperatur und Drehgeschwindigkeit verwendet wird, bevorzugt ist, ist eine Schmierfettzusammensetzung bekannt. Die Schmierfettzusammensetzung enthält 0,5 bis 10 Gew.-% an einem Wachs auf Amidbasis, das die Eigenschaft, dass es eine Oxidation des Grundöls verhindert, und einen Schmelzpunkt von nicht weniger als 80°C aufweist. Das Grundöl weist eine kinematische Viskosität von 20 bis 150 mm²/s bei 40°C auf. Die Schmierfettzusammensetzung enthält den Verdicker auf Harnstoffbasis zu 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die gesamte Schmierfettzusammensetzung (siehe Patentdokument 1).
In den letzten Jahren tritt aufgrund der strengen Verwendungsbedingung, dass ein Wälzlager mit hoher Drehzahl bei hoher Temperatur rotiert, ein spezielles Ablösephänomen in einem frühen Verwendungsstadium auf, wobei die Wälzoberfläche des Wälzlagers in ihrer Textur weiß wird, was zu einem Problem wurde.
Im Gegensatz zu einem Ablösen, das im Inneren der Wälzoberfläche aufgrund von Metallermüdung auftritt, tritt das spezielle Ablösephänomen in der Wälzoberfläche in einem vergleichsweise flachen Teil derselben auf, wobei die Wälzoberfläche in ihrer Textur weiß wird. Das heißt, das Ablösephänomen wird als durch Wasserstoffbrüchigkeit verursachtes Zerstörungsphänomen betrachtet.
Als Verfahren zur Verhinderung des speziellen Ablösephänomens, das in einem frühen Verwendungsstadium auftritt, wobei die Wälzoberfläche in ihrer Textur weiß wird, ist ein Verfahren der Zugabe eines Passivierungsmittels zu einer Schmierfettzusammensetzung bekannt (siehe Patentdokument 2). Ein Verfahren der Zugabe von Bismutdithiocarbamat zu dieser ist ebenfalls bekannt (siehe Patentdokument 3).
Jedoch werden in den letzten Jahren Motoren von elektrischen Teilen und Hilfsmaschinen von Kraftfahrzeugen und die von Industriemaschinen bei hoher Temperatur häufigen Veränderungen durch Betrieb mit hoher Geschwindigkeit – plötzliches Verzögern – plötzliches Beschleunigen – plötzliches Anhalten unterzogen. Daher wurden die Verwendungsbedingungen für das Wälzlager zunehmend strenger. Daher sind das Verfahren der Zugabe eines Passivierungsmittels zu der Schmierfettzusammensetzung und das Verfahren der Zugabe von Bismutdithiocarbamat zu dieser unzureichend, um das Auftreten des Ablösephänomens zu verhindern.

Patentdokument 1: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2003-105366
Patentdokument 2: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 3-210394
Patentdokument 3: offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2005-42102

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Die vorliegende Erfindung erfolgte zur Lösung der im vorhergehenden beschriebenen Probleme. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Schmierfettzusammensetzung, durch die das Auftreten von durch Wasserstoffbrüchigkeit verursachtem Ablösen auf einer Wälzoberfläche unter den Verwendungsbedingungen eines fettgeschmierten Lagers, insbesondere den Verwendungsbe dingungen eines Wälzlagers zur Verwendung in elektrischen Teilen und Hilfsmaschinen eines Kraftfahrzeugs wirksam verhindert werden kann, sowie die Bereitstellung des fettgeschmierten Lagers.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Die Schmierfettzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst ein aus einem Grundöl und einem Verdicker bestehendes Basisschmierfett und ein dem Basisschmierfett zugesetztes Additiv. Das Additiv enthält mindestens eine Epoxyverbindung. Der Mischungsanteil der Epoxyverbindung pro 100 Gewichtsteile des Basisschmierfetts ist auf 0,05 bis 10 Gewichtsteile eingestellt.
Vorzugsweise wird die Epoxyverbindung dem Basisschmierfett zugesetzt, um das Auftreten eines durch Wasserstoffbrüchigkeit verursachten Ablösens auf einer Wälzoberfläche eines Lagers, in das die Schmierfettzusammensetzung eingebracht ist, zu verhindern.
Vorzugsweise ist die Epoxyverbindung mindestens eine Epoxyverbindung, die aus einer Epoxyverbindung des Bisphenol-A-Typs und einer Epoxyverbindung des Bisphenol-F-Typs ausgewählt ist.
Der Verdicker ist vorzugsweise ein Verdicker auf Harnstoffbasis.
Vorzugsweise ist das Grundöl mindestens ein Öl, das aus einem Alkyldiphenylether-Öl und einem Poly-α-olefin-Öl ausgewählt ist.
Die im vorhergehenden beschriebene Schmierfettzusammensetzung ist in das fettgeschmierte Lager der vorliegenden Erfindung eingebracht.
Vorzugsweise wird das im vorhergehenden beschriebene Lager für elektrische Teile und Hilfsmaschinen eines Kraftfahrzeugs verwendet, wobei das Lager eine durch Motorleistung angetriebene Drehwelle an einem stationären Element drehbar lagert. Das Lager weist einen Innenring und einen Außenring; mehrere Wälzelemente, die sich zwischen dem Innenring und dem Außenring befinden; und ein Dichtelement zum Bedecken von Öffnungen, die sich an beiden axialen Enden des Innenrings und des Außenrings befinden, auf. Die Schmierfettzusammensetzung ist an Umfangsbereichen der Wälzelemente eingebracht. Das Lager wird vorzugsweise für einen Wechselstromgenerator eines Kraftfahrzeugs verwendet.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Bei der Schmierfettzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird das mindestens die Epoxyverbindung enthaltende Additiv dem aus dem Grundöl und dem Verdicker bestehenden Schmierfett zugesetzt. Daher kann die Schmierfettzusammensetzung das Auftreten des durch Wasserstoffbrüchigkeit verursachten speziellen Ablösens an Lagern zur Verwendung in Kraftfahrzeugen und Industriemaschinen verhindern. Daher ermöglicht die Schmierfettzusammensetzung eine lange Lebensdauer für das fettgeschmierte Lager.
Das fettgeschmierte Lager der vorliegenden Erfindung kann das Auftreten des speziellen Ablösens auf der Wälzoberfläche, wobei die Wälzoberfläche in ihrer Textur weiß wird, wirksam verhindern und es zeigt daher eine lange Lebensdauer. Daher kann das fettgeschmierte Lager der vorliegenden Erfindung vorzugsweise als Wälzlager für elektrische Teile und Hilfsmaschinen eines Kraftfahrzeugs, wie eine Ventilator-Kupplungsvorrichtung, einen Wechselstromgenerator, eine elektromagnetische Kupplung für eine Klimaanlage, eine Spannrolle, einen elektrisch angetriebenen Ventilatormotor und dgl., verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittdarstelllung eines fettgeschmierten Lagers (Tiefrillenkugellager).
2 ist eine Schnittdarstellung des Aufbaus einer Ventilator-Kupplungsvorrichtung.
3 ist eine Schnittdarstellung des Aufbaus eines Wechselstromgenerators.
4 ist eine Schnittdarstellung des Aufbaus einer Spannrolle.

1: fettgeschmiertes Lager
2: Innenring
3: Außenring
4: Wälzelement
5: Käfig
6: Dichtelement
7: Schmierfettzusammensetzung
8a, 8b: Öffnung
9: Kühlventilator bzw. -gebläse
10: Gehäuse
11: Ölkammer
12: Rührkammer
13: Trennplatte
14: Öffnung
15: Feder
16: Bimetall
17: Kolben
18: Antriebsscheibe
19: Zirkulationsloch
20: Antriebswelle
21a, 21b: Rahmen
22: Rotor
23: Drehwelle von Rotor
24: Rotorwicklung
25: Stator
26: Statorwicklung
27: Riemenscheibe
28: Riemenscheibenkörper

BESTE ART UND WEISE ZUR DURCHFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Als Ergebnis aufwändiger Untersuchungen für ein Verfahren zur wirksamen Verhinderung des Auftretens eines durch Wasserstoffbrüchigkeit verursachten Ablösens an der Wälzoberfläche des Wälzlagers wurde ein Test mit plötzlicher Beschleunigung/Verzögerung unter Verwendung eines Wälzlagers, in das die die Epoxyverbindung als Additiv enthaltende Schmierfettzusammensetzung eingebracht ist, durchgeführt. Infolgedessen wurde ermittelt, dass die Lebensdauer des Lagers durch Verwendung der die Epoxyverbindung enthaltenden Schmierfettzusammensetzung für das Lager verlängert werden kann.
Es wird angenommen, dass durch Zugabe der Epoxyverbindung zu dem Basisschmierfett eine katalytische Wirkung auf einer Reibungsverschleißoberfläche oder einer aufgrund von Verschleiß freigelegten, neu erzeugten Oberfläche eines Metalls erfolgt, wobei auf der Wälzoberfläche des Lagers ein Film eines Epoxypolymers gebildet wird. Es wird angenommen, dass der auf der Wälzoberfläche des Lagers gebildete Film des Epoxypolymers die durch die Zersetzung der Schmierfettzusammensetzung verursachte Erzeugung von Wasserstoff verhindert, wodurch das Auftreten eines durch Wasserstoffbrüchigkeit verursachten speziellen Ablösens verhindert und die Lebensdauer des Wälzlagers verlängert wird. Durch die Verwendung der Epoxyverbindung mit einer vorgegebenen chemischen Struktur und die Zugabe der Epoxyverbindung zu dem Basisschmierfett in einem vorgegebenen Mischungsanteil kann vermutlich, ohne dass eine Härtungsreaktion zwischen der Epoxyverbindung und einem Verdicker auf Harnstoffbasis erfolgt, der Film des Epoxypolymers die aufgrund von Reibungsverschleiß oder dgl. freigelegte, neu erzeugte Oberfläche des Metalls beschichten. Die vorliegende Erfindung erfolgte auf der Basis der im vorhergehenden beschriebenen Erkenntnisse.
Als Epoxyverbindung, die dem Basisschmierfett der vorliegenden Erfindung zugesetzt wird, werden Epoxyverbindungen, die allgemein als flüssige Epoxyharzzusammensetzungen für Abdichtungszwecke verwendet werden und als Epoxyharzkomponenten bekannt sind, aufgelistet. Es können feste oder flüssige Epoxyverbindungen verwendet werden. Sowohl feste als auch flüssige Epoxyverbindungen können in Kombination verwendet werden. Beispielsweise können ein Epoxyharz des Glycidylethertyps, das durch eine Reaktion zwischen Bisphenol A, Bisphenol F oder Bisphenol AD und Epichlorhydrin erhalten wird; ein Epoxyharz des Novolaktyps, das durch Epoxidation eines Novolakharzes, das durch Kondensation oder Cokondensation von Phenolen, wie ortho-Kresol, und Aldehyden erhalten wird, erhalten wird; ein Epoxyharz des Glycidylestertyps, das durch eine Reaktion zwischen Epichlorhydrin und einer polybasischen Säure, wie Phthalsäure, einer dimeren Säure erhalten wird; ein Epoxyharz des Glycidylamintyps, das durch eine Reaktion zwischen Epichlorhydrin und einem Polyamin, wie Diaminodiphenylmethan, Isocyanursäure, erhalten wird; ein lineares aliphatisches Epoxyharz, das durch Oxidation einer Olefin bindung mit einer Persäure, wie Peressigsäure, erhalten wird; und ein alicyclisches Epoxyharz aufgelistet werden. Diese Epoxyverbindungen können einzeln oder in einer Kombination von nicht weniger als 2 Arten verwendet werden. Von diesen Epoxyverbindungen sind die durch die im folgenden angegebenen chemischen Formeln 1 bis 7 gezeigten bevorzugt. Die durch die im folgenden gezeigte chemische Formel 1 angegebene Epoxyverbindung des Bisphenol-A-Typs oder die durch die im folgenden gezeigte chemische Formel 2 angegebene Epoxyverbindung des Bisphenol-F-Typs sind noch bevorzugter, da diese Epoxyverbindungen eine hohe Löslichkeit aufweisen. [Chemische Formel 1]
[Chemische Formel 2]
[Chemische Formel 3]
[Chemische Formel 4]
[Chemische Formel 5]
[Chemische Formel 6]
[Chemische Formel 7]
”R” in den chemischen Formeln 3 und 7 bezeichnet ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe, wie eine Methylgruppe. ”n” in den chemischen Formeln 4 und 7 bezeichnet ganze Zahlen von nicht weniger als 1, bevorzugt 1 bis 10 und stärker bevorzugt 1 bis 5.
In der Schmierfettzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist der Mischungsanteil der Epoxyverbindung pro 100 Gewichtsteile des Basisschmierfetts, das aus dem Grundöl und dem Verdicker besteht, die beide später beschrieben sind, auf 0,05 bis 10 Gewichtsteile und vorzugsweise 0,1 bis 5 Gewichtsteile eingestellt. Wenn der Mischungsanteil der Epoxyverbindung weniger als 0,05 Gewichtsteile beträgt, ist es unmöglich, das Auftreten des durch Wasserstoffbrüchigkeit verursachten Ablösens auf der Wälzoberfläche wirksam zu verhindern. Wenn der Mischungsanteil der Epoxyverbindung mehr als 10 Gewichtsteile beträgt, erfolgt die Reaktion zwischen der Epoxyverbindung und dem Verdicker auf Harnstoffbasis sehr leicht und die Wirkung einer Verhinderung des Ablösens verringert sich.
Als das Grundöl, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, können Mineralöle, wie Achsenöl, Kühlöl, Turbinenöl, Maschinenöl, Dynamoöl; synthetische Kohlenwasserstoffe, wie hoch raffiniertes Mineralöl, flüssiges Paraffin, Polybuten, nach dem Fischer-Tropsch-Verfahren synthetisiertes GTL-Grundöl, Poly-α-olefin-Öl, Alkylnaphthalin, alicyclische Verbindungen; und synthetische Nichtkohlenwasserstofföle, wie natürliche Fette und Öle, ein Polyolester-Öl, Phosphatester-Öl, Polymer-ester-Öl, aromatischer-Ester-Öl, Carbonatester-Öl, Diester-Öl, Polyglykol-Öl, Silicon-Öl, Polyphenylether-Öl, Alkyldiphenylether-Öl, Alkylbenzol-Öl, fluoriertes Öl, verwendet werden. Diese Grundöle können einzeln oder in einer Kombination von nicht weniger als zwei Arten verwendet werden.
Von diesen Grundölen werden vorzugsweise ein Alkyldiphenylether-Öl oder Poly-α-olefin-Öl von hervorragender Wärmebeständigkeit und Schmiereigenschaft verwendet.
Als Verdicker, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ist es möglich, Seifen, wie Benton, Silicagel, Fluorverbindungen, Lithiumseife, Lithiumkomplexseife, Calciumseife, Calciumkomplexseife, Aluminiumseife, Aluminiumkomplexseife; und Verbindungen auf Harnstoffbasis, wie eine Diharnstoffverbindung, eine Polyharnstoffverbindung und dgl., zu verwenden. Von diesen Verdickern ist die Verbindung auf Harnstoffbasis bei Berücksichtigung der Wärmebeständigkeit, Kosten und dgl. bevorzugt.
Die Verbindung auf Harnstoffbasis wird durch eine Reaktion zwischen einer Isocyanatverbindung und einer Aminverbindung erhalten. Um zu verhindern, dass ein reaktives freies Radikal zurückbleibt, werden vorzugsweise die Isocyanatgruppe der Isocyanatverbindung und die Aminogruppe der Aminverbindung etwa im Äquivalentgewicht verwendet. Um in der vorliegenden Erfindung zu verhindern, dass eine freie Aminogruppe zurückbleibt, wird die Isocyanatverbindung vorzugsweise mit nicht weniger als dem Äquivalentgewicht verwendet.
Die Diharnstoffverbindung wird durch eine Reaktion zwischen einem Diisocyanat und einem Monoamin erhalten. Als das Diisocyanat werden Phenylendiisocyanat, Tolylendiisocyanat, Diphenyldiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat, Octadecandiisocyanat, Decandiisocyanat und Hexandiisocyanat aufgelistet. Als das Monoamin werden Octylamin, Dodecylamin, Hexadecylamin, Stearylamin, Oleylamin, Anilin, p-Toluidin und Cyclohexylamin aufgelistet.
Die Polyharnstoffverbindung wird durch eine Reaktion zwischen einem Diisocyanat und einem Monoamin sowie einem Diamin erhalten. Als das Diisocyanat und das Monoamin werden Substanzen, die ähnlich den zur Bildung der Diharnstoffverbindung verwendeten sind, aufgelistet. Als das Diamin werden Ethylendiamin, Propandiamin, Butandiamin, Hexandiamin, Octandiamin, Phenylendiamin. Tolylendiamin, Xyloldiamin und Diaminodiphenylmethan aufgelistet.
Durch Zugabe des Verdickers, wie z. B. der Verbindung auf Harnstoffbasis, zu dem Grundöl kann das Basisschmierfett erhalten werden, dem die Epoxyverbindung oder dgl. zugesetzt wird. Das Basisschmierfett, das die Verbindung auf Harnstoffbasis als dessen Verdicker enthält, wird durch Reaktion zwischen der Isocyanatverbindung und der Aminverbindung in dem Grundöl hergestellt.
In Bezug auf den Mischungsanteil des Verdickers an dem Basisschmierfett werden vorzugsweise 1 bis 40 Gewichtsteile des Verdickers und stärker bevorzugt 3 bis 25 Gewichtsteile desselben zu 100 Gewichtsteilen des Basisschmierfetts gegeben. Wenn der Gehalt an dem Verdicker weniger als 1 Gewichtsteil beträgt, ist die Verdickungswirkung gering und eine Fettschmierung schwierig. Wenn der Gehalt an dem Verdicker mehr als 40 Gewichtsteile beträgt, ist das erhaltene Schmierfett so hart, dass es schwierig ist, die gewünschte Wirkung zu erhalten.
Nach Bedarf können bekannte Additive für ein Schmierfett zusammen mit der Epoxyverbindung in der Schmierfettzusammensetzung enthalten sein. Als Additive, die dem Basisschmierfett zugesetzt werden können, können ein Antioxidationsmittel, wie eine organische Zinkverbindung, eine Verbindung der Phenolreihe; ein Metallinaktivierungsmittel, wie Benzotriazol; ein Viskositätsindex-Verbesserungsmittel, wie Polymethacrylat und Polystyrol; ein fester Schmierstoff, wie Molybdändisulfid und Graphit; ein Korrosionshemmer, wie ein Metallsulfonat und ein Ester eines mehrwertigen Alkohols; ein Reibungsverringerungsmittel, wie eine organische Molybdänverbindung; ein öliges Mittel, wie ein Ester und ein Alkohol; und ein Verschleißverhinderungsmittel, wie eine Phosphorverbindung, verwendet werden. Diese Additive können dem Schmierfett einzeln oder in Kombination zugesetzt werden.
Die Schmierfettzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann das durch Wasserstoffbrüchigkeit verursachte speziel le Ablösen verhindern. Daher ist es möglich, die Lebensdauer des fettgeschmierten Lagers zu verlängern. Daher kann die Schmierfettzusammensetzung der vorliegenden Erfindung für ein Kugellager, ein Zylinderrollenlager, ein Kegelrollenlager, ein Automatikgurtzugrollenlager, ein Nadellager, ein Axial-Zylinderrollenlager, ein Axial-Kegelrollenlager, ein Axial-Nadellager und ein Axial-Automatikgurtzugrollenlager verwendet werden.
Das fettgeschmierte Lager, in das die Schmierfettzusammensetzung der vorliegenden Erfindung eingebracht ist, wird unter Bezug auf 1 beschrieben. 1 ist eine Schnittdarstellung eines Tiefrillenkugellagers.
In einem fettgeschmierten Lager 1 sind ein Innenring 2 mit einer Innenring-Wälzoberfläche 2a an dessen Umfangsoberfläche und ein Außenring 3 mit einer Außenring-Wälzoberfläche 3a an dessen Innenumfangsoberfläche konzentrisch angeordnet und mehrere Wälzelemente 4 zwischen der Innenring-Wälzoberfläche 2a und der Außenring-Wälzoberfläche 3a angeordnet. Ein Käfig 5, der die mehreren Wälzelemente 4 hält, ist vorhanden. Ein Dichtelement 6, das die Öffnungen 8a und 8b bedeckt, die sich an beiden axialen Enden des Innenrings 2 und des Außenrings 3 befinden, ist an dem Außenring 3 befestigt. Die Schmierfettzusammensetzung 7 der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen auf Umfangsbereichen der Wälzelemente 4 aufgebracht.
2(a) und 2(b) zeigen ein Beispiel für eine elektrische Hilfsmaschine eines Kraftfahrzeugs. 2(a) und 2(b) sind Schnittdarstellungen einer Ventilator-Kupplungsvorrichtung. Im Inneren eines Gehäuses 10, das einen Kühlventilator 9 der Ventilator-Kupplungsvorrichtung trägt, sind eine Ölkammer 11, in die ein viskoses Fluid, wie Siliconöl, eingefüllt ist, und eine Rührkammer 12, in der eine Antriebsscheibe 18 eingebaut ist, angebracht. Eine Öffnung 14 ist an einer Trennplatte 13, die zwischen den beiden Kammern 11 und 12 angeordnet ist, ausgebildet. Ein Ende einer Feder 15 zum Öffnen und Schließen der Öffnung 14 ist an der Trennplatte 13 befestigt.
Ein Bimetall 16 ist an einer Vorderseite des Gehäuses 10 montiert. Ein Kolben 17 der Feder 15 ist an dem Bimetall 16 vorgesehen. Wenn die Temperatur von Luft, die einen Kühler durchströmt hat, nicht mehr als eine eingestellte Temperatur, beispielsweise 60°C, beträgt, wird das Bimetall 16 flach. Infolgedessen drückt der Kolben 17 auf die Feder 15 und die Feder 15 schließt die Öffnung 14. Wenn die Temperatur der Luft die eingestellte Temperatur übersteigt, krümmt sich das Bimetall 16 wie in 2(b) gezeigt nach außen. Infolgedessen drückt der Kolben 17 nicht auf die Feder 15. Daher verformt sich die Feder 15 elastisch und öffnet die Öffnung 14.
Unter der Annahme, dass die Temperatur der Luft, die den Kühler durchströmt hat, niedriger ist als die eingestellte Temperatur des Bimetalls 16, fließt, wenn die Ventilator-Kupplungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau wie in 2(a) gezeigt betrieben wird, das viskose Fluid im Inneren der Ölkammer 11 nicht in die Rührkammer 12, da die Öffnung 14 durch die Feder 15 geschlossen ist. In diesem Fall wird das viskose Fluid im Inneren der Rührkammer 12 über ein an der Trennplatte 13 ausgebildetes Zirkulationsloch 19 der Ölkammer 11 aufgrund der Rotation der Antriebsscheibe 18 zugeführt. Daher wird die Menge des viskosen Fluids im Inneren der Rührkammer 12 gering. Da der aufgrund der Rotation der Antriebsscheibe 18 erzeugte Scherwiderstand des viskosen Fluids klein wird, wird ein verringertes Drehmoment auf das Gehäuse 10 übertragen. Daher dreht sich der durch das Wälzlager 1 gestützte Ven tilator 9 mit niedriger Geschwindigkeit.
Wenn die Temperatur der Luft, die den Kühler durchströmt hat, die eingestellte Temperatur des Bimetalls 16 übersteigt, krümmt sich, wie in 2(b) gezeigt ist, das Bimetall 16 nach außen und der Kolben 17 drückt nicht auf die Feder 15. In diesem Fall verformt sich die Feder 15 elastisch in einer Richtung, in der sich die Feder 15 von der Trennplatte 13 wegbewegt. Daher wird die Öffnung 14 geöffnet. Dadurch fließt viskoses Fluid im Inneren der Ölkammer 11 über die Öffnung 14 in die Rührkammer 12. Daher wird der aufgrund der Rotation der Antriebsscheibe 18 erzeugte Scherwiderstand des viskosen Fluids groß. Somit wird ein erhöhtes Drehmoment auf das Gehäuse 10 übertragen und der durch das Wälzlager gestützte Ventilator 9 dreht sich mit hoher Geschwindigkeit.
Wie oben beschrieben ist, erfolgt, da sich in der Ventilator-Kupplungsvorrichtung die Drehgeschwindigkeit des Ventilators 9 in Abhängigkeit von der Änderung der Temperatur ändert, das Aufwärmen schnell und ein Überkühlen von Kühlwasser wird verhindert. Dadurch kann der Motor wirksam gekühlt werden. Wenn die Temperatur des Motors niedrig ist, wird der Ventilator 9 in einen Zustand versetzt, in dem der Ventilator 9 mit der Antriebswelle 20 nicht verbunden ist. Wenn andererseits die Temperatur des Motors hoch ist, wird der Ventilator 9 in einen Zustand versetzt, in dem der Ventilator 9 mit der Antriebswelle 20 verbunden ist. So wird das Wälzlager 1 in einem breiten Bereich von einer niedrigen Temperatur bis zu einer hohen Temperatur und in einem breiten Rotationsbereich verwendet.
3 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines Wechselstromgenerators einer elektrischen Hilfsmaschine eines Kraftfahrzeugs. 3 ist eine Schnittdarstellung des Wechselstromgenerators. In dem Wechselstromgenerator ist eine Drehwelle 23, an der ein Rotor 22 montiert ist, über ein Paar von Wälzlagern 1 durch ein Paar stationärer Rahmen 21a und 21b, die ein Gehäuse bilden, drehbar gelagert. Eine Rotorwicklung 24 ist an dem Rotor 22 montiert. Drei Statorwicklungen 26 sind mit einer Phase von 120° an einem Stator 25, der am Umfang des Rotors 22 angeordnet ist, montiert.
Die Drehwelle 23 des Rotors 22 wird durch ein Drehmoment, das auf eine am Vorderende derselben montierte Riemenscheibe 27 über einen (in 3 nicht gezeigten) Riemen übertragen wird, angetrieben. Die Riemenscheibe 27 ist an der Drehwelle 23 in einem auskragenden Zustand montiert. Vibrationen werden erzeugt, wenn sich die Drehwelle 23 mit hoher Geschwindigkeit dreht. Daher ist ein die Riemenscheibe 27 stützendes fettgeschmiertes Wälzlager 1 einer sehr hohen Belastung unterworfen.
4 zeigt ein Beispiel für eine als Riemenspanner verwendete Spannrolle (”idler pulley”), die einen Riemen zum Antreiben der Hilfsbauteile des Kraftfahrzeugs spannt. 4 ist eine Schnittdarstellung, die den Aufbau der Spannrolle zeigt.
Die Rolle ist aus einem aus einem Stahlblechpressteil bestehenden Körper 28 und einem einreihigen Wälzlager 1, das am Innenumfang des Körpers 28 eingepasst ist, aufgebaut. Der Körper 28 ist ein ringförmiger Körper, der aus einem inneren zylindrischen Teil 28a, einem Flanschteil 28b, der sich von einem Ende des inneren zylindrischen Teils 28a zum Umfang des Körpers 28 erstreckt, einen äußeren zylindrischen Teil 28c, der sich axial von dem Flanschteil 28b erstreckt, und einem Kragen 28d, der sich von dem anderen Ende des inneren zylindrischen Teils 28a zum Innenumfang des Körpers 28 erstreckt, aufgebaut ist. Der Außenring des fettgeschmierten Wälzlagers 1, das in 1 gezeigt ist, ist am Innenumfang des inneren zylindrischen Teils 28a eingepasst. Eine Umfangsfläche 28e, die mit einem durch den Motor angetriebenen Riemen in Kontakt steht, ist am Umfang des äußeren zylindrischen Teils 28c vorgesehen. Die Umfangsfläche 28e wird mit dem Riemen in Kontakt gebracht, damit die Rolle als Ablenkrolle dienen kann.
Das fettgeschmierte Lager der vorliegenden Erfindung kann auch als ein Wälzlager, das in einen Wechselrichterantriebsmotor zur Steuerung des Betriebs eines Wechselrichters eingebaut wird, verwendet werden. In dem Wälzlager des Wechselrichterantriebsmotors kann die Wälzoberfläche desselben einer als ”elektrolytische Korrosion” bezeichneten Schädigung unterliegen, die auftritt, da elektrischer Strom hoher Frequenz aus einem Wechselrichterstromkreis durch den Wechselrichterantriebsmotor fließt. In Bezug auf dieses Problem wird angenommen, dass, wie im vorhergehenden beschrieben ist, ein Film aus dem Epoxypolymer auf der Wälzoberfläche des fettgeschmierten Lagers der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und dass dieser Film verhindern kann, dass ein Auftreten von elektrolytischer Korrosion auf der Wälzoberfläche des Lagers erfolgt, wenn elektrischer Strom durch den Wechselrichterantriebsmotor fließt.
BEISPIELE
Beispiele 1 bis 7
4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (Millionate MT (Handelsbezeichnung), hergestellt von Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., im folgenden als MDI bezeichnet) wurde in einer Hälfte eines Grundöls, das in Tabelle 1 angegeben ist, in den in Tabelle 1 angegebenen Verhältnissen gelöst. Monoamin wurde in der übrigen Hälfte des Grundöls mit einem zweifach größeren Äquivalentgewicht als MDI gelöst. Das Mischungsverhältnis von jeweils MDI und dem Monoamin ist wie in Tabelle 1 angegeben.
Die Lösung, in der das Monoamin gelöst war, wurde zu der Lösung, in der MDI gelöst war, gegeben, während die Lösung, in der MDI gelöst war, gerührt wurde. Das Rühren wurde 30 min bei 100 bis 102°C für eine Reaktion zur Bildung einer Verbindung auf Diharnstoffbasis in dem Grundöl fortgesetzt.
Die Epoxyverbindung und ein Antioxidationsmittel wurden zu dem Grundöl in den in Tabelle 1 angegebenen Mischungsverhältnissen gegeben. Das Grundöl wurde 10 min bei 100 bis 120°C gerührt. Danach wurde das Grundöl gekühlt und mit einem Dreiwalzenmahlwerk homogenisiert, wobei eine Schmierfettzusammensetzung erhalten wurde.
In Tabelle 1 wurden als synthetisches Kohlenwasserstofföl und Alkyldiphenylether-Öl, die beide als das Grundöl verwendet wurden, Shin-Fluid 601 (Handelsbezeichnung), hergestellt von Nippon Steel Chemical Co., Ltd., das eine kinematische Viskosität von 30 mm²/s bei 40°C aufweist, bzw. MorescoHilubeLB100 (Handelsbezeichnung), hergestellt von Matsumura Oil Research Corp., das eine kinematische Viskosität von 97 mm²/s bei 40°C aufweist, verwendet. Als Antioxidationsmittel wurde ein von Sumitomo Chemical Co., Ltd. hergestelltes gehindertes Phenol verwendet.
Ein Test mit plötzlichem Beschleunigen/Verzögern wurde an den erhaltenen Schmierfettzusammensetzungen durchgeführt. Das Testverfahren und die Testbedingungen sind im folgenden angegeben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
<Test mit plötzlichem Beschleunigen/Verzögern>
Ein Wechselstromgenerator, der ein Beispiel für eine elektrische Hilfsmaschine ist, wurde simuliert. Die Schmierfettzusammensetzung der einzelnen Beispiele wurde in ein Wälzlager, das die Drehwelle des Wechselstromgenerators stützte und dessen Innenring rotierte, eingebracht, um einen Test mit plötzlichem Beschleunigen/Verzögern durchzuführen. Die Bedingungen des Tests mit plötzlichem Beschleunigen/Verzögern bestanden darin, dass als Antriebsbedingung eine Last von 1960 N an eine Riemenscheibe, die an der Spitze der Drehwelle montiert war, angelegt wurde und die Drehgeschwindigkeit auf 0 bis 18000 U/min eingestellt wurde. Der Test wurde in einem Zustand durchgeführt, in dem ein elektrischer Strom von 0,1 A durch Prüflingslager floss. Die Zeit bis bzw. der Zeitpunkt, an dem der Generator stoppte, da das spezielle Ablösen im Inneren der einzelnen Lager auftrat und die Vibration eines Vibrationsdetektors einen vorgegebenen Wert überstieg, wurde ermittelt (Lebensdauer, die durch das Auftreten des Ablösens begrenzt ist, h). Der Test wurde über nicht mehr als 500 h durchgeführt.
Vergleichsbeispiele 1 bis 3
In einem dem von Beispiel 1 ähnlichen Verfahren wurde ein Basisschmierfett durch Wahl eines Verdickers und eines Grundöls in den in Tabelle 1 angegebenen Mischungsverhältnissen und ferner Zugabe eines Additivs zu dem Basisschmierfett hergestellt, wobei eine Schmierfettzusammensetzung der einzelnen Vergleichsbeispiele erhalten wurde. Ein Test wurde an den erhaltenen Schmierfettzu sammensetzungen in ähnlicher Weise wie bei Beispiel 1 zur Beurteilung der Schmierfettzusammensetzungen durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, sind bei dem Test mit plötzlichem Beschleunigen/Verzögern der einzelnen Beispiele hervorragende Ergebnisse von nicht weniger als 470 h (Lebensdauer, die durch das Auftreten von Ablösen begrenzt ist) aufgetreten. Es wird angenommen, dass dadurch, dass die Epoxyverbindung den einzelnen Basischmierfetten in dem vorgegebenen Verhältnis zugesetzt wurde, das Auftreten des speziellen Ablösens auf der Wälzoberfläche, wobei die Wälzoberfläche in ihrer Textur weiß wird, wirksam verhindert werden konnte.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die Schmierfettzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann wirksam verhindern, dass ein durch Wasserstoffbrüchigkeit verursachtes spezielles Ablösen auf der Wälzoberfläche, wobei die Wälzoberfläche in ihrer Textur weiß wird, auftritt, und sie weist eine lange Lebensdauer auf. Daher kann die Schmierfettzusammensetzung vorzugsweise als Schmierfett, das in das fettgeschmierte Lager eingebracht ist, verwendet werden. Das fettgeschmierte Lager kann vorzugsweise als Wälzlager für elektrische Teile und elektrische Hilfsmaschinen eines Kraftfahrzeugs, wie eine Ventilator-Kupplungsvorrichtung, einen Wechselstromgenerator, eine elektromagnetische Kupplung für eine Klimaanlage, eine Spannrolle, einen elektrisch angetriebenen Ventilatormotor und dgl. und als Lager für Motoren verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schmierfettzusammensetzung, durch die ein durch Wasserstoffbrüchigkeit verursachtes Ablösen einer Wälzoberfläche eines fettgeschmierten Lagers wirksam verhindert werden kann, sowie das fettgeschmierte Lager. Die Schmierfettzusammensetzung umfasst ein aus einem Grundöl und einem Verdicker bestehendes Basisschmierfett und ein dem Basisschmierfett zugesetztes Additiv. Das Additiv enhält mindestens eine Epoxyverbindung. Der Mischungsanteil der Epoxyverbindung pro 100 Gewichtsteile des Basisschmierfetts ist auf 0,05 bis 10 Gewichtsteile eingestellt. Das die Schmierfettzusammensetzung verwendende fettgeschmierte Lager umfasst einen Innenring (2) und einen Außenring (3); mehrere Wälzelemente (4), die sich zwischen dem Innenring (2) und dem Außenring (3) befinden; und ein Dichtelement (6) zum Bedecken von Öffnungen (8a, 8b), die sich an beiden axialen Enden des Innenrings (2) und des Außenrings (3) befinden. Die Schmierfettzusammensetzung (7) ist an Umfangsbereichen der Wälzelemente (4) eingebrach
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2003-105366 [0014]
- JP 3-210394 [0014]
- JP 2005-42102 [0014]

Claims

Schmierfettzusammensetzung, die ein aus einem Grundöl und einem Verdicker bestehendes Basisschmierfett und ein dem Basisschmierfett zugesetztes Additiv umfasst, wobei das Additiv eine Epoxyverbindung umfasst und der Mischungsanteil der Epoxyverbindung pro 100 Gewichtsteile des Basisschmierfetts auf 0,05 bis 10 Gewichtsteile eingestellt ist.
Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Epoxyverbindung mindestens eine Epoxyverbindung ist, die aus einer Epoxyverbindung des Bisphenol-A-Typs und einer Epoxyverbindung des Bisphenol-F-Typs ausgewählt ist.
Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Verdicker ein Verdicker auf Harnstoffbasis ist.
Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Grundöl mindestens ein Öl ist, das aus einem Alkyldiphenylether-Öl und einem Poly-α-olefin-Öl ausgewählt ist.
Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Epoxyverbindung dem Basisschmierfett zugesetzt wird, um das Auftreten eines durch Wasserstoffbrüchigkeit verursachten Ablösens auf der Wälzoberfläche eines Lagers, in das die Schmierfettzusammensetzung eingebracht ist, zu verhindern.
Fettgeschmiertes Lager, in das eine Schmierfettzusammensetzung eingebracht ist, wobei die Schmierfettzusammensetzung eine Schmier fettzusammensetzung gemäß Anspruch 1 ist.
Fettgeschmiertes Lager nach Anspruch 6, das ein Wälzlager ist, zur Verwendung in elektrischen Teilen und Hilfsmaschinen von Kraftfahrzeugen, das eine durch Motorleistung angetriebene Drehwelle an einem stationären Element drehbar lagert, wobei das fettgeschmierte Lager einen Innenring und einen Außenring, mehrere Wälzelemente, die sich zwischen dem Innenring und dem Außenring befinden, und ein Dichtelement zum Bedecken von Öffnungen, die sich an beiden axialen Enden des Innenrings und des Außenrings befinden, umfasst und die Schmierfettzusammensetzung an Umfangsbereichen der Wälzelemente eingebracht ist.
Fettgeschmiertes Lager nach Anspruch 7, wobei das Wälzlager für einen Wechselstromgenerator eines Kraftfahrzeugs verwendet wird.