DE112008003373T5

DE112008003373T5 - Rolllager für eine Lichtmaschine

Info

Publication number: DE112008003373T5
Application number: DE112008003373T
Authority: DE
Inventors: Kenta Iwata-shi Sakaguchi
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2007-12-18
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-12-30
Also published as: JP2009150408A; JP5305125B2; US20100266231A1; US9234154B2; WO2009078401A1

Abstract

Rolllager für die Verwendung in einer Lichtmaschine, das einen Innenlauf und einen konzentrisch dazu angeordneten Außenlauf, eine Vielzahl von zwischen dem Innenlauf und dem Außenlauf angeordneten Rollelementen, und Dichtungsglieder, die an dem Außenlauf und Dichtungsöffnungen an beiden axialen Enden fixiert sind, umfasst, wobei ein Schmierfett, das ein Basisöl mit einer dynamischen Viskosität von 13 bis 73 cSt bei 40°C und ein Verdickungsmittel aus einem aromatischen Harnstoff umfasst, in das Lager eingefüllt ist, und wobei das Schmierfett 20% oder mehr des Volumens des gesamten Innenraums des Lagers und 80% oder weniger des Volumens des stationären Innenraums des Lagers ausmacht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rolllager für eine Lichtmaschine, das eine Drehwelle einer Lichtmaschine, d. h. eines Wechselstromgenerators für ein Fahrzeug, hält.
Stand der Technik
Unter einer „Fahrzeug-Lichtmaschine” ist gewöhnlich ein Wechselstromgenerator zu verstehen, der Strom erzeugt, indem er durch einen Motor über einen Riemen gedreht wird, und den derart erzeugten Strom in einer Batterie speichert oder zu elektrischen Lasten in dem Fahrzeug zuführt.
Wie in 2 gezeigt, umfasst eine derartige Lichtmaschine eine Drehwelle 13, die einen Läufer 12 trägt und drehbar über ein Paar von Kugellagern A an einem Gehäuse gehalten wird. Der Läufer 12 trägt eine Rotorspule 15. Ein Ständer 16 ist um den Läufer 12 herum vorgesehen und umfasst drei Ständerspulen 17, die mit Winkelintervallen von 120° angeordnet sind.
Die Drehwelle 13 wird durch ein Drehmoment gedreht, das von dem Fahrzeugmotor über einen Riemen (nicht gezeigt) zu einer Riemenscheibe 20 übertragen wird, die an dem Ende der Drehwelle 13 montiert ist. Ein elektrischer Strom fließt durch die Läuferspule 15, wodurch dreiphasige Wechselströme in den entsprechenden drei Ständerspulen 17 induziert werden. Die auf diese Weise induzierten dreiphasigen Wechselströme werden durch einen Gleichrichter 21 vollweggleichgerichtet und in einer Batterie gespeichert.
Die Riemenscheibe 20 ist ausrkragend an der Drehwelle 13 montiert und vibriert, wenn sich die Drehwelle 13 mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, wobei insbesondere das Kugellager A, das die Welle 13 in der Nähe der Riemenscheibe 20 hält, schweren Lasten unterliegt. Die Bezugszeichen 18 und 19 in 2 geben jeweils einen Stufenring und einen Ventilator an.
Weil die Rolllager für die Verwendung in Lichtmaschinen mit einer hohen Geschwindigkeit in einem warmen Motorraum gedreht werden, können sie auf 180°C oder mehr erwärmt werden und auch mit 1000 U/min oder mehr gedreht werden. Die Rolllager müssen also extrem belastenden Bedingungen standhalten.
Derartige Rolllager für die Verwendung in Lichtmaschinen müssen wärmebeständig sein und müssen sich bei einem niedrigen Drehmoment drehen können. Außerdem ist eine hohe Festigkeit erforderlich.
Zu diesem Zweck müssen ein wärmebeständiges Basisöl und Verdickungsmittel in dem Schmierfett verwendet werden, mit dem die Rolllager geschmiert werden. Zum Beispiel kann ein Schmierfett verwendet werden, das ein Basisöl enthält, das eine Mischung aus einem Alkyldiphenyletheröl und aus einem Poly-α-Olefinöl sowie weiterhin eine 5 bis 40 Gewichtsprozent einer aromatischen Diharnstoffverbindung als Verdickungsmittel umfasst (Patentdokument 1).
Weiterhin ist ein Rolllager für die Verwendung in elektronischen Geräten und Klimaanlagen bekannt, in dem ein Schmierfett mit einer dynamischen Viskosität von 30 bis 70 cSt bei 40°C derart vorgesehen ist, dass es 5 bis 20 Volumenprozent des gesamten Innenraums des Lagers ausmacht (Patentdokument 2).

Patentdokument 1: JP-Patentveröffentlichung 5-263091 A
Patentdokument 2: JP-Patentveröffentlichung 2001-123190 A

Beschreibung der Erfindung
Problemstellung der Erfindung
Bei dem ersten Rolllager (Patentdokument 1) der oben genannten herkömmlichen Rolllager wird weder die Menge des in dem Gehäuse eingefüllten Schmierfettes, die die Lebensdauer des Rolllagers verlängern kann, noch die Viskosität des Basisöls, die zum Verlängern der Lebensdauer des Lagers erforderlich ist, spezifiziert.
Die zweite Erfindung (Patentdokument 2) betrifft kein Rolllager für die Verwendung in einer Lichtmaschine, sondern ein Rolllager für die Verwendung in einem Festplattenlaufwerk mit einer geringen Last oder zum Halten einer Ventilatormotorwelle einer Klimaanlage, die mit einer niedrigen Geschwindigkeit von ungefähr 7000 U/min gedreht wird. Die hier enthaltenen Angaben zu der korrekten Füllmenge des Fetts in dem Lager oder zu der korrekten dynamischen Viskosität des Basisöls können nicht auf Rolllager für Lichtmaschinen angewendet werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Erwärmung eines Rolllagers für eine Lichtmaschine ausreichend zu unterdrücken, eine Beeinträchtigung des Schmierfetts aufgrund einer Erwärmung der Rolllager zu verhindern und die Schmierlebensdauer des Rolllagers zu verlängern. Diese Aufgabe kann durch den oben beschriebenen Stand der Technik nicht gelöst werden.
Problemlösung der Erfindung
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, wird gemäß dieser Erfindung ein Schmierfett vorbereitet, das ein Basisöl mit einer dynamischen Viskosität von 13 bis 73 cSt bei 40°C aufweist und durch ein Verdickungsmittel aus einem aromatischen Harnstoff verdickt ist, wobei das derart vorbereitete Schmierfett dann in ein Rolllager gefüllt wird, dessen beide Endflächen gedichtet sind, sodass das Schmierfett ungefähr 20% oder mehr des Volumens des gesamten Innenraum des Rolllagers ausmacht und 80% oder weniger des Volumens eines stationären Innenraums des Lagers ausmacht.
Unter dem „gesamten Innenraum” ist der Teil des geschlossenen Raums zu verstehen, der durch die Innen- und Außenläufe und die Dichtungsglieder definiert wird und nicht durch Rollelemente oder die Halterung eingenommen wird.
Unter dem „stationären Innenraum” ist der Teil des geschlossenen Raums zu verstehen, der durch die Innen- und Außenläufe und die Dichtungsglieder definiert wird und in dem sich weder die Rollelemente noch die Halterung bewegen.
Weil bei dem Rolllager für die Verwendung in einer Lichtmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung das Basisöl des Schmierfetts eine dynamische Viskosität von 13 bis 73 cSt bei 40°C aufweist, ist eine Erwärmung des Lagers aufgrund eines Widerstands, der erzeugt wird, wenn das in das Lager laufende Basisöl gerührt wird, weniger wahrscheinlich, sodass die für die Schmierung erforderliche Viskosität aufrechterhalten werden kann. Es kann also eine Lagertemperatur von ungefähr 160°C oder weniger während der Verwendung in einer Lichtmaschine aufrechterhalten werden.
Wenn ein weiches Schmierfett verwendet wird, dessen dynamische Viskosität kleiner als 13 cSt bei 40°C ist, kann ein Kugellager (wie etwa ein Rillenkugellager) nicht ausreichend geschmiert werden. Wenn dagegen ein hartes Schmierfett verwendet wird, dessen Viskosität größer als 73 cSt bei 40°C ist, neigt das Lager zu einer übermäßigen Erwärmung aufgrund des Widerstands, der erzeugt wird, wenn das Schmierfett gerührt wird. Die Lagertemperatur neigt also dazu, 160°C zu überschreiten, wenn das Lager mit einer hohen Geschwindigkeit von 10000 bis 20000 U/min verwendet wird, was wiederum eine Beeinträchtigung des Schmierfetts mit sich bringt.
Weil gemäß der vorliegenden Erfindung ein Schmierfett verwendet wird, das durch ein Verdickungsmittel aus einem aromatischen Harnstoff verdickt wird, der eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist, erfüllt das Verdickungsmittel seine erwartete Funktion auch bei einer hohen Temperatur von über 100°C, sodass das Schmierfett eine gewünschte Viskosität auch bei einer hohen Temperatur aufrechterhält und das Basisöl stabil und mit einer angemessenen Rate zu den entsprechenden Flächen zugeführt werden kann. Auf diese Weise kann die Lagertemperatur über eine längere Zeitdauer stabil niedrig gehalten werden.
Das Schmieröl wird derart in das Rolllager gefüllt, dass es 20% oder mehr des Volumens des gesamten Innenraums des Rolllagers und 80% oder weniger des Volumens des stationären Innenraums des Lagers ausmacht.
Weil das Schmierfett derart in das Lager gefüllt wird, dass es 20% oder mehr des Volumens des gesamten Innenraums des Rolllagers ausmacht, kann im Vergleich zu einem Lager, in das ein Schmierfett mit weniger als 20% eingefüllt wird, die Lebensdauer des Lagers beträchtlich (um 350 Stunden oder mehr) verlängert werden, wenn das Lager bei einer hohen Geschwindigkeit (von zum Beispiel 20000 U/min) betrieben wird. Wenn das in das Lager gefüllte Schmierfett weniger als 20% des Volumens des gesamten Innenraums des Lagers ausmacht, fällt die Lebensdauer des Lagers während der Verwendung beträchtlich kürzer aus (zum Beispiel ungefähr 100 Stunden).
Weil das Schmierfett derart eingefüllt wird, dass es 80% oder weniger des Volumens des stationären Innenraums des Lagers ausmacht, kann die Lebensdauer des Lagers verlängert werden und außerdem eine ausreichende Schmierung sichergestellt werden. Wenn das eingefüllte Schmierfett mehr als 80% des Volumens des stationären Innenraums des Lagers ausmacht, kann Schmieröl aus dem Rolllager lecken. Und wenn die Menge des eingefüllten Schmierfetts so groß ist, neigt die Lagertemperatur dazu, anzusteigen. Insbesondere wenn die Menge des eingefüllten Schmierfettes mehr als 85% des stationären Innenraums des Lagers ausmacht, neigt das Lager zu einer übermäßigen Erwärmung.
Wenn das Rolllager für eine Lichtmaschine mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird, tritt eine spiegelbildliche Abrasion an den Läufen auf. Die dabei neu erzeugten Oberflächen wirken als Katalysator und zersetzen das Schmierfett, sodass Wasserstoff erzeugt wird. Der derart erzeugte Wasserstoff neigt dazu, in den Stahl einzudringen, sodass die Läufe spröde werden. Die durch den Wasserstoff verursachte Sprödigkeit kann auch zu einer Ablösung von Metallspänen führen.
Um dieses Problem zu vermeiden, enthält das Basisöl des Schmierfetts vorzugsweise 15 bis 100 Gewichtsprozent eines Etheröls. Weil das Etheröl eine relativ starke Bindung zu Wasserstoff aufweist, ist es weniger wahrscheinlich, dass ein aus dem Basisöl entstehender Wasserstoff auf den Läufen erzeugt wird.
Vorzugsweise umfasst das Basisöl des Schmierfetts eine Mischung aus 15 bis 95 Gewichtsprozent eines Etheröls und 5 bis 85 Gewichtsprozent eines Poly-α-Olefins, um eine durch Wasserstoff verursachte Sprödigkeit zuverlässig zu verhindern und die für das Kugellager erforderliche Schmierung sicherzustellen.
Um eine möglichst lange Lebensdauer des Rolllagers zu erzielen, wird vorzugsweise ein aromatischer Diharnstoff als Verdickungsmittel verwendet, weil ein aromatischer Diharnstoff eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist. Vorzugsweise wird ein aromatischer Diarnstoff verwendet, dessen molekularer Aufbau viele Benzolringe und eine hohe Oxidationsbeständigkeit aufweist. Zum Beispiel kann ein aromatischer Diharnstoff verwendet werden, der 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat als Isocyanatgruppen enthält und eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist.
Vorteile der Erfindung
Das Rolllager für eine Lichtmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet ein Schmierfett, das ein Basisöl mit einer vorbestimmten dynamischen Viskosität enthält und durch ein Verdickungsmittel aus einem aromatischen Harnstoff verdickt ist. Dieses Schmierfett wird mit einer vorbestimmten Menge in das Rolllager gefüllt. Dadurch kann eine Erwärmung des Lagers während der Drehung des Lagers unterdrückt werden und kann eine Beeinträchtigung des Schmierfetts aufgrund einer Erwärmung des Lagers verhindert werden. Wegen dieser und anderer Vorteile kann die Schmierlebensdauer des Rolllagers für eine Lichtmaschine verlängert werden.
In einem derartigen Rolllager für eine Lichtmaschine kann unter Verwendung eines Basisöls, das eine Mischung aus einem Etheröl und einem Poly-α-Olefinöl enthält, eine durch Wasserstoff verursachte Sprödigkeit verhindert werden und kann die für das Kugellager erforderliche Schmierung sichergestellt werden. Auf diese Weise kann die Schmierlebensdauer des Rolllagers für eine Lichtmaschine weiter verlängert werden.
In der Anordnung, in der das Verdickungsmittel aus einem aromatischen Diharnstoff verwendet wird, dessen molekularer Aufbau 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat als Isocyanatgruppen enthält, kann das Verdickungsmittel seine erwartete Funktion auch dann erfüllen, wenn das Lager in einer Umgebung mit einer hohen Temperatur von über 100°C verwendet wird, und kann die Lagertemperatur über eine längere Lebensdauer stabil unterdrückt werden. Auf diese Weise kann die Schmierlebensdauer des Lagers verlängert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform.
2 ist eine Schnittansicht einer Lichtmaschine und zeigt, wie die Ausführungsform verwendet wird.
3 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der Basisöl-Viskosität des in einem Experiment verwendeten Schmierfettes und der Rolllagertemperatur zeigt.
4 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen der anfänglichen Menge des in das Rolllager eingefüllten Schmierfetts und der Lebensdauer des Rolllagers zeigt.
5 ist ein Kurvendiagramm, das die Beziehung zwischen den Mengen des in das Rolllager eingefüllten Schmierfetts vor und nach einem Test zeigt.

1: Außenlauf
2: Innenlauf
3: Rollelement
4: Halterung
5: Dichtungsglied
12: Läufer
13: Rollwelle des Läufers
15: Läuferspule
16: Ständer
17: Ständerspule
18: Stufenring
19: Ventilator
20: Riemenscheibe
21: Gleichrichter

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Im Folgenden wird der Aufbau des Rolllagers für die Verwendung in einer Lichtmaschine mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Rolllager für die Verwendung in einer Lichtmaschine gemäß der Erfindung, das ein Rillenkugellager ist: konzentrisch angeordnete Innen- und Außenläufe 2 und 1; eine Vielzahl von Rollelementen 3 in der Form von Kugeln, die zwischen den Innen- und Außenläufen 2 und 1 angeordnet sind; eine Halterung 4 zum Halten der Rollelemente 3; und Dichtungsglieder 5, die an dem Außenring 1 fixiert sind und jeweils die Öffnungen an beiden Axialenden dichten. In dieses Rolllager A ist eine derartige Menge eines Schmierfetts G, das ein Basisöl mit einer dynamischen Viskosität von 13 bis 73 cSt bei 40°C und ein Verdickungsmittel aus einem aromatischen Harnstoff umfasst, eingefüllt, dass das Schmierfett 20% oder mehr des Volumens des gesamten Innenraums des Lagers und 80% oder weniger des Volumens des stationären Innenraums des Lagers ausmacht.
Das in dieser Erfindung verwendete Basisöl weist eine dynamische Viskosität von 13 bis 73 cSt bei 40°C auf, die ausreicht, um einen Temperaturanstieg des Rolllagers zu unterdrücken und eine erforderliche Schmierfähigkeit des Fetts aufrechtzuerhalten.
Rolllager für die Verwendung in Lichtmaschinen müssen eine Lebensdauer von mindestens 1000 Stunden aufweisen, wenn sie in einer Umgebung eingesetzt werden, in der die aufgrund einer Selbsterwärmung auf 160°C erwärmt werden. Wenn ein Basisöl mit einer dynamischen Viskosität von 73 cSt bei 40°C verwendet wird, neigt das Lager dazu, aufgrund einer Selbsterwärmung auf über 160°C erwärmt zu werden. Dadurch wird die Lebensdauer des Lagers verkürzt. Wenn ein Basisöl mit einer dynamischen Viskosität von weniger als 13 cSt bei 40°C verwendet wird, ist es schwierig, einen Ölfilm mit einer erforderlichen Dicke auf Rillenrolllagern zu bilden, die die bevorzugten Rolllager für die Verwendung in Lichtmaschinen sind.
Das in der vorliegenden Erfindung verwendete Basisöl kann ein beliebiges bekanntes synthetisches Schmieröl oder Mineralöl sein. Vorzugsweise ist das in der vorliegenden Erfindung verwendete Basisöl ein Mineralöl wie etwa ein paraffinisches Mineralöl oder ein naphthenisches Mineralöl, ein synthetisches Kohlenwasserstofföl wie etwa ein Poly-α-Olefinöl (PAO), ein Etheröl wie etwa ein Polyphenylether, ein Dialkylether oder ein Alkylphenylether, das ein Dialkyldiphyenyl-Etheröl, ein Alkyltriphenyl-Etheröl oder ein Alkyltetraphenyl-Etheröl, ein Esteröl wie etwa ein Diesteröl, ein Polyol-Esteröl, ein komplexes Esteröl, ein aromatisches Esteröl, ein Kohlenstoff-Esteröl oder eine Mischung aus denselben umfasst.
Um eine Fraßbeständigkeit bei einer hohen Temperatur, d. h. eine Wärmebeständigkeit und eine Oxidationsbeständigket zu erzielen, ist ein Esteröl zu bevorzugen, wobei aber auch ein PAO mit einer mittleren Viskosität oder ein PAO mit einer niedrigen Viskosität vorteilhaft sind.
Um eine Metallabschälung aufgrund einer Wasserstoff-Sprödigkeit zu verhindern, enthält das Basisöl des Schmierfetts vorzugsweise ein Etheröl. Zum Beispiel ist das Basisöl vorzugsweise eine Mischung aus einem Etheröl und einem Poly-α-Olefinöl, das eine entsprechende Schmierung sicherstellt. Um eine Wasserstoff-Sprödigkeit zu verhindern und die erforderliche Schmierung des Kugellagers sicherzustellen, ist das Basisöl des Schmierfetts vorzugsweise eine Mischung aus 15–95 Gewichtsprozent eines Etheröls und 5–85% Gewichtsprozent eines Poly-α-Olefinöls. Es ist noch besser, wenn das Basisöl eine Mischung aus 15–25 Gewichtsprozent eines Etheröls und 75–85 Gewichtsprozent eines Poly-α-Olefinöls ist.
Das zum Verdicken des Basisöls zugesetzte Verdickungsmittel ist ein Verdickungsmittel aus einer aromatischen Harnsäure. Wenn man eine aliphatische Diharnsäure, eine alizyklische Diharnsäure und eine aromatische Diharnsäure vergleicht, ist hinsichtlich des Kristallaufbaus, der Scherstabilität, der Haftung und der Leckbeständigkeit sind eine alizyklische Diharnsäure und eine aromatische Diharnsäure vorteilhaft. Was das Drehmoment, die Druckzufuhr und die Fluidität betrifft, sind eine alizyklische Harnsäure und eine aliphatische Diharnsäure vorteilhaft. Für ein Rolllager in einer Lichtmaschine wird jedoch vorzugsweise ein Schmierfett verwendet, das eine aromatische Diharnsäure enthält, weil die aromatische Diharnsäure am besten geeignet ist, um einen Ölfilm zu bilden, und eine große Wärmebeständigkeit aufweist.
Zu dem Schmierfett wird vorzugsweise ein Verdickungsmittel zugesetzt, das in dem molekularen Aufbau der aromatischen Harnsäure ein 4,4'-Diphenylmethan-Dissocyanat als Isocyanatgruppen aufweist, weil ein derartiges Verdickungsmittel ein hohes Molekulargewicht und eine hervorragende Wärmebeständigkeit aufweist. Ein derartiges Verdickungsmittel ist vorteilhaft, weil seine intermolekulare Distanz kurz ist und die Wasserstoffbindungsstärke zwischen den OH-Gruppen groß ist.
Eine aromatische Diharnstoffverbindung, die Diphenylmethan-Diisocyanat (MDI) als Isocyanatgruppen enthält, ist gegenüber einer aromatischen Diharnstoffverbindung, die Tolylen-Diisocyanat (MDI) als Isocynantgruppen enthält, zu bevorzugen, weil die erste Verbindung eine Wasserstoffbindungs-Dissoziationstemperatur (eine Temperatur, bei die Spitze der NH-Dehnungsvibration von 3300 cm^–1 zu 3400^–1 verschoben wird) aufweist, die um 70°C höher ist als diejenige der zweiten Verbindung.
Beispiel 1 der Erfindung
Es wurde ein Basisöl vorbereitet, das eine Mischung aus 80 Gewichtsprozent eines Etheröls und 20 Gewichtsprozent eines Poly-α-Olefinöls mit einer dynamischen Viskosität von 72,3 cSt bei 40°C ist. 1 Mol Tolyelen-Diisocyanat (TDI) wurde in einer Hälfte des derart vorbereiteten Basisöls gelöst. 2 Mol eines Paratoluidin enthaltenden Monoamins wurden in der zweiten Hälfte des Basisöls gelöst. Dann wurde alles gemischt, verrührt und für 30 Minuten bei 100–120°C miteinander reagiert, um eine aromatische Diharnstoffverbindung in dem Basisöl vorzusehen, damit ein Schmierfett erhalten wird, das durch ein Verdickungsmittel aus einem aromatischen Harnstoff verdickt wird.
1,8 g des derart erhaltenen Schmierfetts wurde in einem Rillenkugellager (6204LLB von NTN Corporation; mit nichtkontaktierenden Gummidichtungen auf beiden Seiten; aus einem Chrom-Hartlagerstahl; mit einem Außendurchmesser von 12,8 mm, einer Breite von 47 mm und einem Innendurchmesser von 20 mm) derart eingefüllt, dass das Schmierfett 40% des Volumens des gesamten Innenraums des Lagers ausmacht.
Das derart erhaltene Rolllager wurde fünf Minuten lang kontinuierlich bei 18000 U/min und bei Raumtemperatur unter einer Last von 78,45 N (8 kgf) betrieben, um die Temperatur des Lagers (Lagerwärmetest) zu messen. Dieser Test wurde drei Mal durchgeführt, wobei der Durchschnitt der drei gemessenen Temperaturen (153°C, 156°C und 154°C) in dem Kurvendiagramm von 3 ist (Gl). 3 gibt an, dass die Lagertemperatur bei 160°C gehalten werden kann, solange die dynamische Viskosität bei 40°C auf einem Wert von 73 cSt oder weniger gehalten wird.
[Vergleichsbeispiel 1]
Ein Rolllager wurde genau so wie in dem Beispiel 1 der Erfindung vorbereitet, wobei jedoch ein Basisöl mit einer dynamischen Viskosität von 103 cSt bei 40°C in der Form einer Mischung aus 80 Gewichtsprozent eines Etheröls und 20 Gewichtsprozent eines Poly-α-Olefinsöls mit einer mittleren Viskosität vorbereitet wurde. Das derart vorbereitete Lager wurde dem oben genannten Lagerwärmetest unterworfen. Dieser Test wurde drei Mal durchgeführt, wobei der Durchschnitt der drei gemessenen Temperaturen (180°C, 172°C und 176°C) in dem Kurvendiagramm von 3 (G2) gezeigt ist.
3 gibt an, dass bei Verwendung eines harten Schmierfetts, das eine dynamische Viskosität bei 40°C mit einem Wert von über 73 cSt aufweist, das Rolllager auf eine Temperatur von über 160°C erwärmt werden kann, wodurch die Lebensdauer des Lagers verkürzt wird.
Beispiel 2 der Erfindung
Es wurde ein Basisöl vorbereitet, das eine Mischung aus 20 Gewichtsprozent eines Etheröls und 80 Gewichtsprozent eines Poly-α-Olefinöls mit einer mittleren Viskosität ist und eine dynamische Viskosität von 72,3 cSt bei 40°C aufweist. 1 Mol eines 4,4'-Diphenylmethan-Diisocyanats (MDI) wurde in einer Hälfte des derart vorbereiteten Basisöls gelöst. 2 Mol eines Paratoluidin enthaltenden Monoamins wurde in der zweiten Hälfte des Basisöls gelöst. Dann wurde alles gemischt, verrührt und für 30 Minuten bei 100–120°C miteinander reagiert, um eine aromatische Diharnstoffverbindung in dem Basisöl zu erhalten. Auf diese Weise wurde ein Schmierfett erhalten, das durch ein Verdickungsmittel aus einem aromatischen Harnstoff verdickt wird.
Das derart erhaltene Schmierfett wurde in einem Rillenlager (6206LLB von NTN Corporation; mit nichtkontaktierenden Gummidichtungen auf beiden Seiten; aus einem Chrom-Hartlagerstahl; mit einem Außendurchmesser von 62 mm, einer Breite von 16 mm und einem Innendurchmesser von 30 mm) derart eingefüllt, dass das Schmierfett 24% des Volumens des gesamten Innenraums des Lagers ausmacht.
Das derart erhaltene Rolllager wurde unter einer Radiallast von 490 N bei 20000 U/min betrieben, um die Lebensdauer zu messen. Die Lebensdauer betrug 440 Stunden, wie in dem Kurvendiagramm von 4 angegeben (B2).
Beispiel 3 der Erfindung
Ein Rolllager wurde genau so wie in dem Beispiel 2 der Erfindung vorbereitet, wobei jedoch das Schmierfett derart in das Rillenkugellager eingefüllt wurde, dass das Schmierfett 50% des Volumens des gesamten Innenraums des Lagers ausmacht.
Das derart erhaltene Rolllager wurde unter einer Radiallast von 490 N bei 20000 U/min betrieben, um die Lebensdauer zu messen. Die Lebensdauer betrug 400 Stunden, wie in dem Kurvendiagramm von 4 angegeben (B3).
[Vergleichsbeispiel 2]
Ein Rolllager wurde genau so wie in dem Beispiel 2 der Erfindung vorbereitet, wobei jedoch das Schmierfett derart in das Rillenkugellager eingefüllt wurde, dass das Schmierfett 12% des Volumens des gesamten Innenraums des Lagers ausmacht.
Das derart erhaltene Rolllager wurde unter einer Radiallast von 490 N bei 20000 U/min betrieben, um die Lebensdauer zu messen. Die Lebensdauer betrug 100 Stunden, wie in dem Kurvendiagramm von 4 angegeben (b2).
[Vergleichsbeispiel 3]
Ein Rolllager wurde genau so wie in dem Beispiel 2 der Erfindung vorbereitet, wobei jedoch das Schmierfett derart in das Rillenkugellager eingefüllt wurde, dass das Schmierfett 8% des Volumens des gesamten Innenraums des Lagers ausmacht.
Das derart erhaltene Rolllager wurde unter einer Radiallast von 490 N bei 20000 U/min betrieben, um die Lebensdauer zu messen. Die Lebensdauer betrug 80 Stunden, wie in dem Kurvendiagramm von 4 angegeben (b3).
Aus den Ergebnissen von 4 geht hervor, dass die Lebensdauern der Rolllager, in denen das Schmierfett derart eingefüllt ist, dass es 20% oder mehr des Volumens des gesamten Innenraums des Lagers ausmacht, mehr als 400 Stunden beträgt, wobei die Differenz zwischen den Bespielen der Erfindung und den Vergleichsbeispielen 1 und 2 groß ist und z. B. ungefähr 350 Stunden beträgt.
Beispiel 4 der Erfindung
Ein Rolllager wurde genau so wie in dem Beispiel 2 der Erfindung vorbereitet, wobei jedoch das Schmierfett derart in ein Rillenkugellager (6204LLB von NTN Corporation; mit nichtkontaktierenden Gummidichtungen auf beiden Seiten; aus einem Chrom-Hartlagerstahl; mit einem Außendurchmesser von 12,8 mm, einer Breite von 47 mm und einem Innendurchmesser von 20 mm) gefüllt wurde, dass das Schmierfett 75% des Volumens des stationären Innenraums des Lagers ausmacht.
Das derart erhaltene Rolllager wurde unter einer Radiallast von 67 N bei 10000 U/min betrieben, wobei ein Lecken von Schmierfett anhand einer Differenz in der Schmierfettmenge in dem Lager vor und nach dem Test festgestellt wurde. Das Ergebnis ist in dem Kurvendiagramm von 5 angegeben (B4).
[Vergleichsbeispiele 4 bis 7]
Die Rolllager der Vergleichsbeispiele 4 bis 7 wurden genau so vorbereitet wie in dem Beispiel 4 der Erfindung, wobei jedoch das Schmierfett derart in jedes Rillenkugellager (6204LLB von TNT Corporation; mit nicht-kontaktierenden Gummidichtungen auf beiden Seiten; aus einem Chrom-Hartlagerstahl; mit einem Außendurchmesser von 12,8 mm, einer Breite von 47 mm und einem Innendurchmesser von 20 mm) eingefüllt wurde, dass das Schmierfett 110, 120, 140 und 150 Volumenprozent des stationären Innenraums der entsprechenden Lager ausmacht.
Die derart erhaltenen Rolllager wurden unter einer Radiallast von 67 N bei 10000 U/min betrieben, wobei ein Lecken von Schmierfett anhand einer Differenz in der Schmierfettmenge in dem Lager vor und nach dem Test festgestellt wurde. Die Ergebnisse sind in dem Kurvendiagramm von 5 angegeben (b4 bis b7).
Aus den Ergebnissen von 5 geht hervor, dass in den Rolllagern, in denen das Schmierfett derart eingefüllt wurde, dass es 80% oder weniger des Volumens des stationären Innenraums des Lagers ausmacht, kein Lecken des Schmierfetts auftrat.
Zusammenfassung
Aufgabe der Erfindung ist es, die Erwärmung eines Rolllagers für eine Lichtmaschine zu unterdrücken, eine Beeinträchtigung des Schmierfetts aufgrund einer Erwärmung des Rolllagers zu verhindern und die Lebensdauer des Rolllagers zu verlängern.
Es wird ein Schmierfett G vorbereitet, das ein Basisöl mit einer dynamischen Viskosität von 13 bis 73 cSt bei 40°C enthält und durch ein Verdickungsmittel aus einem aromatischen Harnstoff verdickt wird. Das Schmierfett G wird in das Innere eines Rolllagers, das durch Dichtungsglieder 5 an beiden Endflächen des Lagers gedichtet ist, derart gefüllt, dass das Schmiermittel 20% oder mehr des Volumens des gesamten Innenraums des Lagers und 80% oder weniger des Volumens des stationären Innenraums des Lagers ausmacht. Bei dieser Anordnung kann eine Erwärmung des Lagers aufgrund eines Widerstands, der erzeugt wird, wenn das in das Lager laufende Basisöl gerührt wird, unterdrückt werden und kann gleichzeitig die für die Schmierung erforderliche Viskosität aufrechterhalten werden. Auf diese Weise kann eine Lagertemperatur von ungefähr 160°C oder weniger während der Verwendung in einer Lichtmaschine aufrechterhalten werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 5-263091 A [0009]
- JP 2001-123190 A [0009]

Claims

Rolllager für die Verwendung in einer Lichtmaschine, das einen Innenlauf und einen konzentrisch dazu angeordneten Außenlauf, eine Vielzahl von zwischen dem Innenlauf und dem Außenlauf angeordneten Rollelementen, und Dichtungsglieder, die an dem Außenlauf und Dichtungsöffnungen an beiden axialen Enden fixiert sind, umfasst, wobei ein Schmierfett, das ein Basisöl mit einer dynamischen Viskosität von 13 bis 73 cSt bei 40°C und ein Verdickungsmittel aus einem aromatischen Harnstoff umfasst, in das Lager eingefüllt ist, und wobei das Schmierfett 20% oder mehr des Volumens des gesamten Innenraums des Lagers und 80% oder weniger des Volumens des stationären Innenraums des Lagers ausmacht.
Rolllager nach Anspruch 1, wobei das Basisöl ein Etheröl enthält.
Rolllager nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Basisöl eine Mischung aus einem Etheröl und einem Poly-α-Olefinöl ist.
Rolllager nach Anspruch 3, wobei das Basisöl eine Mischung aus 15 bis 95 Gewichtsprozent eines Etheröls und 5 bis 85 Gewichtsprozent eines Poly-α-Olefinöls ist.
Rolllager nach Anspruch 1, wobei das Verdickungsmittel aus einem aromatischen Harnstoff einen aromatischen Diharnstoff enthält.
Rolllager nach Anspruch 5, wobei der aromatische Diharnstoff in seinem molekularen Aufbau ein 4,4'-Diphenylmethan-Diisocyanat als Isocyanatgruppen enthält.