DE112012001102T5

DE112012001102T5 - Schmiermittelzusammensetzung und mit Schmiermittel gefüllte Wälzlager

Info

Publication number: DE112012001102T5
Application number: DE112012001102T
Authority: DE
Inventors: Ryo Aida; Yutaka Imai; Kenta Sakaguchi
Original assignee: NTN Corp; Kyodo Yushi Co Ltd; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: KYODO YUSHI CO. LTD., JP
Priority date: 2011-03-04
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2013-12-19
Anticipated expiration: 2032-03-06
Also published as: WO2012121212A1; DE112012001102B4; JP5727276B2; CN103403137A; CN103403137B; US9410107B2; JP2012197401A; US20130331306A1

Abstract

Die Erfindung stellt eine Schmiermittelzusammensetzung für ein Wälzlager für einen Motor zur Unterstützung eines Rotors des Motors bereit, die ein Pentaerythritestergrundöl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 20 bis 55 mm2/s; 7 bis 13 Masse-% eines durch die Formel (A) dargestellten Diharnstoffeindickmittels, wo R2 ein zweiwertiger aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen ist; und R1 und R3 jeweils einen Cyclohexylrest oder einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei das Verhältnis der Molzahl des Cyclohexylrests zu der Gesamtmolzahl des Cyclohexylrests und des geradkettigen oder verzweigten Alkylrests mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen, ausgedrückt durch [((die Anzahl an Cyclohexylresten)/(die Anzahl an Cyclohexylresten + die Anzahl an geradkettigen oder verzweigten C16-20-Alkylresten)) × 100], 60 bis 90 Mol-% beträgt; und ein Rostschutzmittelgemisch, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rostschutzmitteln vom Polyolestertyp und Rostschutzmitteln vom organischen Sulfonattyp, enthält. Die Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung kann verhindern, dass ein eigentümliches Geräusch niedrigen Temperaturen erzeugt wird, das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment über einen weiten Temperaturbereich zufrieden stellen, die Lebensdauer der Lagerschmierung selbst unter den Verhältnissen von hoher Temperatur verlängern und ausgezeichnete Rostschutzwirkung auf Lack zeigen. ...

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmiermittelzusammensetzung, die in einem Wälzlager eingeschlossen werden soll, das entworfen wurde, um einen Rotor zu unterstützen, der in einer Vielzahl von Motoren verwendet wird; und ein Wälzlager zum Unterstützen eines Rotors des Motors, das mit der vorstehend erwähnten Schmiermittelzusammensetzung gefüllt ist.
[Hintergrund der Technik]
Motoren, die in den Automobilen und verschiedenen Arten von industriellen Maschinen verwendet werden, werden unter verschiedenen Verhältnissen betrieben, beispielsweise in einer kalten Gegend oder einem Motorenraum mit hoher Temperatur. Deshalb wird von den Lager, die für die Motoren verwendet werden, gefordert, dass sie über einen weiten Temperaturbereich hinweg über einen verlängerten Zeitraum anwendbar sind. Die Verbesserung des Motorwirkungsgrades wird auch zusammen mit dem jüngsten erhöhten Umweltbewusstsein gewünscht, so dass von den Lager, die für den Motor verwendet werden, nachdrücklich gefordert wird, dass sie das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment zufrieden stellen.
Außerdem hängt das Leistungsvermögen des Lagers in großem Maße von dem Leistungsvermögen des Schmiermittels ab, das in dem Lager eingeschlossen ist. Unter diesem Aspekt sollte der Auswahl des Schmiermittels besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Beispielsweise kann, wenn es kalt ist, die erhöhte Viskosität des Grundöls, das in dem Schmiermittel verwendet wird, leicht das Problem von ungleichmäßigem Ölfilm auf dem Laufring eines Lagers ergeben. Dies bewirkt eine winzige periodische Änderung des Reibungskoeffizienten zwischen dem Wälzkörper und dem Laufring und führt somit zu eigenangeregter Vibration des Wälzkörpers des Lagers. In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen kann die eigenangeregte Vibration einen bestimmten abnormalen Ton aus dem Lager ergeben, d. h. eigentümliches Geräusch (eigentümliches Geräusch bei niedriger Temperatur). Um das vorstehend erwähnte Problem zu lösen, offenbart JP 11-270566 A eine Schmiermittelzusammensetzung, wo ein bestimmtes Grundöl mit einem spezifischen Verhältnis enthalten ist, damit die Viskosität erniedrigt wird.
Unter dem Gesichtspunkt einer jüngsten Tendenz zur Verringerung des Energieverbrauchs wird von elektrischen Maschinen und Haushaltsgeräten und mechanischen Teilen, die in den Automobilen ebenso wie in verschiedenen Industrien verwendet werden, gefordert, dass sie einen verbesserten Wirkungsgrad aufweisen. So sind verschiedene Untersuchungen durchgeführt worden, um das Gewicht der Teile zu verringern und die Struktur zu verbessern. Es wird auch für das Schmiermittel, das gleichzeitig verwendet wird, wichtig, Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment über einen weiten Temperaturbereich hinweg von niedrigen Temperaturen bis zu hohen Temperaturen zu zeigen. Der herkömmliche Schritt, um das Schmiermittel zu verbessern, so dass es das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment zufrieden stellt, war die Verringerung der kinematischen Viskosität des eingesetzten Grundöls. Beispielsweise schlägt JP 2000-198993 A eine Schmiermittelzusammensetzung vor, wo ein Grundöl ein Esteröl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 10 mm²/s oder mehr umfasst. Jedoch wird, wenn die kinematische Viskosität des Grundöls verringert wird, die Hitzebeständigkeit des Grundöls bei hohen Temperaturen derart erniedrigt, dass die Festfresslebensdauer nicht zufrieden stellend sein wird, auch wenn das Drehmoment abgesenkt werden kann.
Unter Berücksichtigung der Betriebsumgebung von hohen Temperaturen wird von dem ausgewählten Schmiermittel gefordert, dass es eine lange Festfresslebensdauer zeigt. Um die Festfresslebensdauer unter den Verhältnissen von hohen Temperaturen zu verbessern, schlägt JP 1-259097 A eine Schmiermittelzusammensetzung vor, umfassend ein Alkyldiphenyletheröl als eine wesentliche Komponente und beispielsweise ein spezielles Eindickmittel. Jedoch kann das vorstehend erwähnte Schmiermittel auf Grund der hohen kinematischen Viskosität des Grundöls nicht das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment zufrieden stellen.
In den Wälzlagern für Motoren gibt es ein weiteres, spezielles Problem, d. h. Rosten auf Grund von Lack. In diesem Fall wird deshalb von dem Schmiermittel gefordert, dass es eine Rostschutzwirkung aufweist. Im Hinblick auf das Schmiermittel werden Mineralöle, eher als synthetische Öle vom Estertyp, vorzugsweise als das Grundöl ausgewählt, um die Rostschutzwirkung auf Lack zu verbessern (Suzuki, Tomaru, Yamamoto und Suzuki, „Cause and Prevention of Ball Bearing Rusting due to Insulating Varnish in Electric Motors", NSK Bearing Journal, Nr. 643, 1982). Jedoch kann die Schmiermittelzusammensetzung, die Mineralöl als das Grundöl verwendet, nicht das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment über einen weiten Temperaturbereich, wie vorstehend erwähnt, zufrieden stellen, insbesondere bei niedrigen Temperaturen. Außerdem ist das Mineralöl dem synthetischen Öl in der Hitzebeständigkeit unterlegen, so dass eine lange Festfresslebensdauer unter den Verhältnissen von hohen Temperaturen nicht erreicht werden kann.
JP 2004-51912 A schlägt eine Schmiermittelzusammensetzung vor, wo ein Polyolester als das Rostschutzmittel verwendet wird und das Grundöl ein synthetisches Kohlenwasserstofföl in einer Menge von 10 Masse-% oder mehr enthält.
In diesem Fall kann jedoch die Rostschutzwirkung auf Lack, wie in dem Wälzlager für einen Motor gewünscht, nicht erhalten werden.
Wie zuvor erläutert, wird von dem Schmiermittel, das in dem Wälzlager für Motoren verwendet wird, gefordert, dass es ein eigentümliches Geräusch an der Entstehung bei niedrigen Temperaturen hindert, Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment über einen weiten Temperaturbereich zeigt, eine lange Festfresslebensdauer unter den Verhältnissen von hoher Temperatur zeigt und ausgezeichnete Rostschutzwirkung zeigt. Keine der vorstehend erwähnten Schmiermittelzusammensetzungen kann alle Leistungen zufrieden stellen.
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Schmiermittelzusammensetzung bereitzustellen, die in einem Wälzlager zur Unterstützung eines Rotors, der in einem Motor verwendet wird, eingeschlossen werden soll, wobei die Schmiermittelzusammensetzung die Erzeugung eines eigentümlichen Geräuschs bei niedrigen Temperaturen verhindern, das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment über einen weiten Temperaturbereich hinweg gewährleisten, die Lebensdauer der Lagerschmierung selbst bei hohen Temperaturen verlängern und ausgezeichnete Rostschutzwirkung auf Lack zeigen kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wälzlager bereitzustellen, das entworfen wurde, um einen Rotor des Motors zu unterstützen, und mit der vorstehend erwähnten Schmiermittelzusammensetzung gefüllt ist.
[Lösung des Problems]
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung wählten ein bestimmtes Eindickmittel, Grundöl und Rostschutzmittel, um die Aufgaben zu erfüllen, d. h. ein eigentümliches Geräusch an der Entstehung bei niedrigen Temperaturen zu hindern, das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment über einen weiten Temperaturbereich zu gewährleisten, die Lebensdauer der Lagerschmierung zu verlängern und ausgezeichnete Rostschutzwirkung auf Lack zu zeigen.
Die Erfindung stellt nämlich die folgende Schmiermittelzusammensetzung bereit:

1. Eine Schmiermittelzusammensetzung für ein Wälzlager für einen Motor zur Unterstützung eines Rotors des Motors, umfassend ein Eindickmittel, ein Grundöl und ein Rostschutzmittel, wobei: das Eindickmittel eine durch die folgende Formel (A) dargestellte Diharnstoffverbindung ist, die in einer Menge von 7 bis 13 Masse-% in der Zusammensetzung enthalten ist;
wobei R² ein zweiwertiger aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen ist; und R¹ und R³ jeweils einen Cyclohexylrest oder einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei das Verhältnis der Molzahl des Cyclohexylrests zu der Gesamtmolzahl des Cyclohexylrests und des geradkettigen oder verzweigten Alkylrests mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen, ausgedrückt durch [((die Anzahl an Cyclohexylresten)/(die Anzahl an Cyclohexylresten + die Anzahl an geradkettigen oder verzweigten C_16-20-Alkylresten)) × 100], 60 bis 90 Mol-% beträgt; das Grundöl ein Pentaerythritesteröl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 20 bis 55 mm²/s ist; und das Rostschutzmittel ein Gemisch von mindestens einem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rostschutzmitteln vom Polyolestertyp, und mindestens einem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rostschutzmitteln vom organischen Sulfonattyp, ist.
2. Die Schmiermittelzusammensetzung, dargelegt in dem vorstehend erwähnten Punkt 1, wobei das Pentaerythritesteröl einen Fließpunkt von –50°C oder weniger aufweist.
3. Die Schmiermittelzusammensetzung, dargelegt in dem vorstehend erwähnten Punkt 1 oder 2, wobei das Rostschutzmittel vom Polyolestertyp Sorbitantrioleat ist.
4. Die Schmiermittelzusammensetzung, dargelegt in dem vorstehend erwähnten Punkt 1 oder 2, wobei das Rostschutzmittel vom organischen Sulfonattyp Zinksulfonat ist.
5. Ein Wälzlager für einen Motor zur Unterstützung eines Rotors des Motors, worin die Schmiermittelzusammensetzung, dargelegt in einem der vorstehend erwähnten Punkte 1 bis 4, eingeschlossen ist.
6. Das Wälzlager, dargelegt in dem vorstehend erwähnten Punkt 5, wobei das Wälzlager ein abgedichtetes Lager ist.
7. Das Wälzlager, dargelegt in dem vorstehend erwähnten Punkt 5 oder 6, wobei das Wälzlager einen Käfig aus Harz umfasst.

[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Die Erfindung kann eine Schmiermittelzusammensetzung bereitstellen, die in Wälzlagern eingeschlossen werden soll, wobei die Schmiermittelzusammensetzung in der Lage ist, die Erzeugung eines eigentümlichen Geräuschs bei niedrigen Temperaturen zu verhindern, das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment über einen weiten Temperaturbereich zu gewährleisten, die Lebensdauer der Lagerschmierung selbst bei hohen Temperaturen zu verlängern und ausgezeichnete Rostschutzwirkung auf Lack zu zeigen.
[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
1 ist eine Ansicht eines Teilquerschnitts eines Rillenkugellagers gemäß einer Ausführungsform des Wälzlagers für einen Motor in der Erfindung.
2 ist eine Ansicht eines Querschnitts eines Rillenkugellagers gemäß einer weiteren Ausführungsform des Wälzlagers für einen Motor in der Erfindung.
3 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Motors zeigt, der ein Wälzlager für einen Motor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet.
[Beschreibung der Ausführungsformen]
(Eindickmittel)
Das Eindickmittel, das in der Erfindung verwendet wird, wird durch die vorstehend erwähnte Formel (A) dargestellt.
In der Formel (A) bedeuten R¹ und R³, die gleich oder verschieden sein können, jeweils einen Cyclohexylrest oder einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 18 Kohlenstoffatomen.
R² ist ein aromatischer Kohlenwasserstoffrest 6 bis 15 Kohlenstoffatomen. Repräsentative Beispiele sind die aromatischen Kohlenwasserstoffreste, die durch die folgenden Strukturformeln gezeigt werden:
Das Verhältnis der Molzahl des Cyclohexylrests beträgt 60 bis 90 Mol-%, vorzugsweise 70 bis 80 Mol-%. Das Verhältnis der Molzahl des Cyclohexylrests kann eingestellt werden, indem das Mengenverhältnis der Ausgangsmaterialien, die das Eindickmittel der Formel (A) aufbauen, verändert wird.
Die Verwendung des vorstehend erwähnten Eindickmittels kann den Gehalt an Eindickmittel verringern, der für das Drehmoment verantwortlich ist, so dass das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment über einen weiten Temperaturbereich zufrieden gestellt werden kann. Außerdem weist das Eindickmittel der Formel (A) eine derart ausgezeichnete Hitzebeständigkeit selbst bei hohen Temperaturen auf, dass die resultierende Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung eine lange Schmierungslebensdauer zeigen kann.
Im Allgemeinen werden Metallseifen, die Lithium, Natrium oder dergleichen enthalten, und Nicht-Seifen, wie Bentone, Kieselgel, Diharnstoffverbindungen, Fluor enthaltende Eindickmittel, wie Polytetrafluorethylen, und dergleichen herkömmlicherweise als die Eindickmittel verwendet. Die Metallseifen, Bentone und Kieselgel sind im Hinblick auf die Hitzebeständigkeit, das heißt, die Lebensdauer der Lagerschmierung bei hohen Temperaturen, nicht zufrieden stellend. Die Fluor enthaltenden Eindickmittel sind beträchtlich kostspielig und ihnen fehlt die Vielseitigkeit, auch wenn die Hitzebeständigkeit zufrieden stellend ist.
Der Gehalt an dem Eindickmittel beträgt 7 bis 13 Masse-%, vorzugsweise 8 bis 13 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse der Schmiermittelzusammensetzung gemäß der Erfindung. Wenn der Gehalt weniger als 7 Masse-% beträgt, wird das resultierende Schmiermittel weich werden, so dass es ein Risiko des Auslaufen geben kann, was die lange Schmierlebensdauer nicht zufrieden stellen kann. Wenn der Gehalt 13 Masse-% übersteigt, kann das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment nicht erreicht werden.
(Grundöl)
Das Grundöl, das in der Erfindung verwendet wird, ist ein Pentaerythritesteröl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 20 bis 55 mm²/s. Die kinematische Viskosität bei 40°C kann vorzugsweise 25 bis 50 mm²/s und stärker bevorzugt 25 bis 40 mm²/s betragen. Wenn die kinematische Viskosität bei 40°C des Grundöls 55 mm²/s übersteigt, ist es schwierig zu verhindern, dass ein eigentümliches Geräusch bei niedrigen Temperaturen erzeugt wird, und das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment über einen weiten Temperaturbereich zufrieden zu stellen, auch wenn die Hitzebeständigkeit ausgezeichnet ist. Auf der anderen Seite wird, wenn die kinematische Viskosität bei 40°C des Grundöls weniger als 20 mm²/s beträgt, die Hitzebeständigkeit zu niedrig, um eine ausreichende Schmierlebensdauer zu gewährleisten, auch wenn es möglich ist, zu verhindern, dass ein eigentümliches Geräusch bei niedrigen Temperaturen erzeugt wird, und das Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment über einen weiten Temperaturbereich zufrieden zu stellen. Die kinematische Viskosität bei 40°C kann in Übereinstimmung mit JIS K2220 23 bestimmt werden.
(Rostschutzmittel)
Als das Rostschutzmittel zur Verwendung in der Erfindung wird ein Gemisch von mindestens einem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rostschutzmitteln vom Polyolestertyp, und mindestens einem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rostschutzmitteln vom organischen Sulfonattyp, eingesetzt. Das vorstehend erwähnte Rostschutzmittel kann das Problem des Rostens auf Grund von Lack vermeiden.
Geeignete Beispiele für die Rostschutzmittel vom Polyolestertyp schließen Sorbitantrioleat und Sorbitanmonooleat ein. Insbesondere Sorbitantrioleat wird bevorzugt.
Geeignete Beispiele für die Rostschutzmittel vom organischen Sulfonattyp schließen Zinksulfonat und Calciumsulfonat ein. Insbesondere Zinksulfonat wird bevorzugt.
Der Gehalt an dem Rostschutzmittel kann vorzugsweise 1 bis 5 Masse-% und stärker bevorzugt 2 bis 4 Masse-%, bezogen auf die Schmiermittelzusammensetzung gemäß der Erfindung, betragen.
Wenn notwendig, kann die Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung ferner weitere Zusatzstoffe umfassen, die im Allgemeinen in dem herkömmlichen Schmiermittel verwendet werden, die in den Wälzlagern, die zur Unterstützung eines Rotors des Motors entworfen wurden, eingeschlossen sind.
Beispiele für weitere Zusatzstoffe schließen ein Antioxidans, wie Antioxidanzien auf Amin-Basis und Phenol-Basis; ein anorganisches Passivierungsmittel, wie Natriumnitrit oder dergleichen; ein beliebiges anderes Rostschutzmittel als Rostschutzmittel vom Polyolestertyp und Rostschutzmittel vom organischen Sulfonattyp, z. B. Rostschutzmittel auf Amin- und Carboxylat-Basis; einen Metallkorrosionsinhibitor, wie Benzotriazol oder dergleichen, ein Mittel zur Verbesserung der Schmierfähigkeit, wie Fettsäuren, Fettsäureester, Phosphate und dergleichen; ein Phosphor enthaltendes, Schwefel enthaltendes oder organisches Metall enthaltendes Abriebschutzmittel oder Hochdruckmittel; und ein festes Schmiermittel, wie oxidierte Metallsalze, Molybdändisulfid oder dergleichen, ein.
Das Schmiermittel kann oxidativer Zersetzung insbesondere unter den Verhältnissen von hoher Temperatur unterzogen werden. Unter diesem Aspekt ist es wünschenswert, das Antioxidans auf Amin-Basis und das Antioxidans auf Phenol-Basis eher in Kombination zu verwenden als einzeln zu verwenden. Wenn Anti-flaking Eigenschaften in Betracht gezogen werden, kann das organische Sulfonat-Rostschutzmittel zusammen mit einem Last tragenden Zusatzstoff verwendet werden.
Die Walkpenetration (worked penetration) der Zusammensetzung gemäß der Erfindung kann in passender Weise eingestellt werden, aber beträgt vorzugsweise 200 bis 350 und stärker bevorzugt 240 bis 320.
(Wälzlager für einen Motor)
Die Motoren mit Wälzlagern, wo die Zusammensetzung der Erfindung eingeschlossen werden kann, schließen Allzweck-Motoren, Motoren für Automobile und Motoren für industrielle Maschinen ein. Beispiele für die Allzweck-Motoren schließen Wechselstrom-Motoren, Gleichstrom-Motoren und dergleichen ein. Beispiele für die Automobilmotoren schließen Antriebsmotoren für elektrische Fahrzeuge (EV) und hybridelektrische Fahrzeuge (HEV), elektrische Kompressormotoren, elektrische Gebläsemotoren, ABS-Pumpenmotoren, Anlassermotoren, Scheibenwischermotoren, Motoren für elektrische Fensterheber, Motoren für elektrisch angetriebene Lenkungen, Motoren für die Verstellung der Lenkung, Ventilatormotoren und dergleichen ein. Beispiele für die Motoren für industrielle Maschinen schließen Motoren für Produktionsanlagen, Ventilatoren, Pumpen und Kompressoren, Servomotoren und dergleichen ein.
Die Wälzlager, die zur Unterstützung eines Rotors des Motors entworfen wurden und mit der Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung gefüllt werden sollen, schließen ein Rillenkugellager, Schrägkugellager, Zylinderrollenlager, Kegelrollenlager, Pendelrollenlager, Nadellager, Axial-Zylinderrollenlager, Axial-Kegelrollenlager, Axial-Pendelrollenlager und dergleichen ein.
Das Lager kann vorzugsweise von einem abgedichteten Typ sein.
Das vorstehend erwähnte Lager kann einen Käfig aus Harz oder Käfig aus Eisen umfassen.
Vorzugsweise kann das vorstehend erwähnte Lager einen Käfig aus Harz umfassen. Die Materialien für den Käfig aus Harz, insbesondere für den inneren Ring und äußeren Ring, können vorzugsweise Polyamid 66 (PA66), Polyamid 46 (PA46), Polyamid 9T (PA9T), Polyamid 11 (PA11), Polyamid 6 (PA6), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketon (PEEK) und dergleichen sein.
Die Struktur des Wälzlagers zur Unterstützung eines Rotors des Motors, wo die Schmiermittelzusammensetzung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingeschlossen ist, wird nun erläutert werden.
1 ist eine Ansicht eines Teilquerschnitts eines Wälzlagers 1 für einen Motor, das einen Käfig aus Harz einsetzt. Das Wälzlager 1 ist ein einreihiges Rillenkugellager vom abgedichteten Typ, umfassend eine Mehrzahl von sphärischen rundlichen Körpern (Wälzkörper) 5, einen Käfig aus Harz 2 zum Festhalten der rundlichen Körper 5, einen inneren Ring 3 und einen äußeren Ring 4, der so angeordnet ist, dass er konzentrisch von dem inneren Ring 3 in Richtung des Radius getrennt ist.
Am äußeren Umfang des inneren Rings 3 sind eine Mehrzahl von nach innen eingedrückten Segmenten 3a in einer halbkugeligen Form in vorgegebenen Winkelabständen gebildet. Am inneren Umfang des äußeren Rings 4 sind eine Mehrzahl von nach außen eingedrückten Segmenten 4a in einer halbkugeligen Form in Richtung des Radius entsprechend den nach innen eingedrückten Segmenten 3a gebildet. Die sphärischen Wälzkörper 5 sind einzeln zwischen dem nach innen eingedrückten Segment 3a und dem entsprechenden nach außen eingedrückten Segment 4a angeordnet.
Ein ringförmiger Zwischenraum (S), der zwischen dem inneren Ring 3 und dem äußeren Ring 4 gebildet wird, die voneinander in Richtung des Radius getrennt sind, wird dicht schließend abgedichtet, indem ringförmige Dichtungen (SL) jeweils an der Innenseite und der Außenseite des Zwischenraums (S) in der Richtung einer Welle angebracht werden. In dem dicht schließend abgedichteten Zwischenraum (S) ist eine Schmiermittelzusammensetzung der Erfindung eingeschlossen.
2 ist eine Ansicht eines Querschnitts eines Wälzlagers 10 für einen Motor, das einen Käfig aus Eisen einsetzt.
Das Wälzlager 10 ist ein einreihiges Rillenkugellager vom abgedichteten Typ, umfassend eine Mehrzahl von sphärischen rundlichen Körpern (Wälzkörper) 40, einen Käfig aus Eisen 50 zum Festhalten der rundlichen Körper 40, einen inneren Ring 20 und einen äußeren Ring 30, der so angeordnet ist, dass er konzentrisch von dem inneren Ring 20 in Richtung des Radius getrennt ist.
Am äußeren Umfang des inneren Rings 20 sind eine Mehrzahl von nach innen eingedrückten Segmenten 20a in einer halbkugeligen Form in vorgegebenen Winkelabständen gebildet. Am inneren Umfang des äußeren Rings 30 sind eine Mehrzahl von nach außen eingedrückten Segmenten 30a in einer halbkugeligen Form in Richtung des Radius entsprechend den nach innen eingedrückten Segmenten 30a gebildet. Die sphärischen Wälzkörper 40 sind einzeln zwischen dem nach innen eingedrückten Segment 20a und dem entsprechenden nach außen eingedrückten Segment 30a angeordnet.
Ein ringförmiger Zwischenraum (S), der zwischen dem inneren Ring 20 und dem äußeren Ring 30 gebildet wird, die voneinander in Richtung des Radius getrennt sind, wird dicht schließend abgedichtet, indem ringförmige Dichtungen (SL) jeweils an der Innenseite und der Außenseite des Zwischenraums (S) in der Richtung einer Welle angebracht werden. In dem dicht schließend abgedichteten Zwischenraum (S) ist eine Schmiermittelzusammensetzung 70 der Erfindung eingeschlossen.
3 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Motors zeigt, wo das Wälzlager 10 für einen Motor, wie in 2 gezeigt, eingesetzt wird.
Der Motor ist mit einem Stator 80, der an einer inneren Wand eines Gehäuses 29 angeordnet ist und aus einem Magneten für einem Motor besteht, und einem Rotor 23, der mit einer Wicklung 22 gewickelt und an einer rotierenden Welle 21 befestigt ist, versehen.
Der Motor ist ferner mit einem Kommutator 24, der an der rotierenden Welle 21 befestigt ist, einem Bürstenhalter 25, der an einem Endrahmen 27, der von dem Gehäuse 29 getragen wird, angeordnet ist, und einer Bürste 26, die in dem Bürstenhalter 25 eingeschlossen ist, ausgerüstet.
Die rotierende Welle 21 des Motors wird drehbar von dem Gehäuse 29 durch das Rillenkugellager 10, das in 2 gezeigt wird, und eine Struktur zum Tragen des Rillenkugellagers 10 getragen.
In der vorstehenden Ausführungsform der 3 wird das Wälzlager 10 für einen Motor, wie in 2 gezeigt, verwendet, aber das Wälzlager 1 für einen Motor, wie in 1 gezeigt, das einen Käfig aus Harz verwendet, kann auch verwendet werden.
[Beispiele]
<Herstellung der Schmiermittelproben>
Unter Verwendung der Eindickmittel, Grundöle und Zusatzstoffe, die in den Tabellen 1 und 2 gezeigt werden, wurden die Schmiermittelzusammensetzungen gemäß den Beispielen und Vergleichsbeispielen hergestellt. Der Gehalt an dem Grundöl wurde so bestimmt, dass die Gesamtmenge an dem Grundöl, dem Eindickmittel und den Zusatzstoffen 100 Masse-% erreichen konnte. Genauer gesagt wurde Diphenylmethandiisocyanat mit vorgegebenen Aminen in dem Grundöl umgesetzt, und das Reaktionsgemisch wurde erhitzt und dann abgekühlt, wodurch ein Grundschmiermittel erhalten wurde. Zu dem so erhaltenen Grundschmiermittel wurden die vorgegebenen Zusatzstoffe und der Rest des Grundöls gegeben, und das resultierende Gemisch wurde unter Verwendung einer Dreiwalzenmühle gemischt. Dann wurden die Schmiermittelzusammensetzungen gemäß den Beispielen 1 bis 6 und Vergleichsbeispielen 1 bis 10 erhalten, so dass sie eine Walkpenetration von 280 bis 350 (wie in Übereinstimmung mit JIS K2220 7. bestimmt) aufwiesen. Die kinematische Viskosität jedes Grundöls bei 40°C wurde in Übereinstimmung mit JIS K2220 23 bestimmt.
<Grundöl>

Esteröl A: Pentaerythritesteröl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 33 mm²/s und einem Fließpunkt von –52,5°C.
Esteröl B: Pentaerythritesteröl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 29 mm²/s und einem Fließpunkt von –50°C.
Esteröl C: Pentaerythritesteröl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 38 mm²/s und einem Fließpunkt von –55°C.
Esteröl D: Dipentaerythritesteröl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 220 mm²/s und einem Fließpunkt von –30°C.
Esteröl E: Trimethylolpropanesteröl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 19 mm²/s und einem Fließpunkt von –45°C.
Etheröl: Alkyldiphenyletheröl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 97 mm²/s und einem Fließpunkt von –30°C.
Synthetisches Kohlenwasserstofföl: Poly(α-olefin) mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 30 mm²/s und einem Fließpunkt von –65°C.
Mineralöl: mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 39 mm²/s und einem Fließpunkt von –12,5°C.

<Rostschutzmittel>

Sorbitantrioleat
Zn-sulfonat: Zinkdinonylnaphthalinsulfonat

<Antioxidans>

Antioxidans auf Amin-Basis
Antioxidans auf Phenol-Basis

<Last tragender Zusatzstoff>

ZnDTP: Zinkdithiophosphat

<Testverfahren>
– Eigentümliches Geräusch bei niedrigen Temperaturen
Eine gegebene Menge an Schmiermittel wurde in einem vorgegebenen Lager eingeschlossen, das in eine Lager-Rotationstestmaschine montiert wurde. Nachdem das Lager ausreichend gekühlt worden war, wurde der Motor gestartet, um den inneren Ring des Lagers in Drehung zu versetzen, und die Anzahl der Umdrehungen wurde innerhalb von 30 Sekunden auf 4000 Upm erhöht. Während des vorstehend erwähnten Zeitraums von 30 Sekunden wurde akustisch bestätigt, ob es ein eigentümliches Geräusch gab oder nicht.
Lagertyp: 6206
Menge an eingefülltem Schmiermittel: 25% des Volumens des gesamten Zwischenraums
Testlast: Radiale Last von 2 kgf
Anzahl der Umdrehungen: 0 bis 4000 Upm
Zeit bis zum Erreichen der maximalen Anzahl der Umdrehungen: 30 Sekunden
Testtemperatur: –40°C
Anzahl der wiederholten Tests: 3
– Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment (bei niedriger Temperatur)
Der Test wurde bei –40°C in Übereinstimmung mit einem Niedertemperatur-Drehrnomenttest, definiert durch JIS K2220 18, durchgeführt.
Das Lager wurde kontinuierlich über einen Zeitraum von 10 Minuten rotieren gelassen, und die Ablesungen von dem Drehmoment-Messinstrument wurden die letzten 15 Sekunden lang vorgenommen und das Rotationsmoment wurde dann aus dem Mittelwert der vorstehend erwähnten Ablesungen berechnet.
– Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment (bei Zimmertemperatur)
Eine gegebene Menge an Schmiermittel wurde in einem vorgegebenen Lager eingeschlossen, das in ein Lager-Drehmomenttestgerät montiert wurde. Der Motor wurde gestartet, um den inneren Ring des Lagers mit einer vorgegebenen Anzahl von Umdrehungen in Drehung zu versetzen. Zu dem Zeitpunkt wurde die an den äußeren Ring des Testlagers angelegte Last unter Verwendung einer Druckmessdose abgelesen.
Die Testbedingungen sind nachstehend aufgeführt. Als das Drehmoment stabil wurde, wurde das stabile Drehmoment als das Rotationsmoment angesehen.
Lagertyp: 6203 LB (Material für den Käfig: PA66, das 25 Masse-% Glasfaser enthält)
Menge an eingefülltem Schmiermittel: 80% des Volumens an stationärem Luftraum
Testlast: radiale Last von 200 N
Anzahl der Umdrehungen: 4000 Upm
Zimmertemperatur: 25°C
– Hitzebeständigkeit (Lebensdauer der Lagerschmierung)
Der Test wurde unter Verwendung eines Testgeräts für die Lebensdauer der Lagerschmierung in Übereinstimmung mit ASTM D3336 durchgeführt.
Die Testbedingungen sind nachstehend aufgeführt. Die Zeitdauer, bis der Motor Überstrom (4 Ampére) erzeugte oder sich die Lagertemperatur um +15°C erhöhte, wurde als die Festfresslebensdauer angesehen.
Lagertyp: 6204 Metalldichtung
Testtemperatur: 180°C
Anzahl der Umdrehungen: 10000 Upm
Menge an Schmiermittel: 1,8 g
Testlasten: axiale Last von 66,7 N und radiale Last von 66,7 N
– Rostschutzwirkung
Die Testbedingungen sind nachstehend aufgeführt. Es wurde visuell überprüft, ob das Lager nach den vorgegebenen Stunden bei den vorgegebenen Temperaturen Rost ansammelte oder nicht, um zu entscheiden, ob die Schmiermittelzusammensetzung annehmbar ist oder nicht.
Lagertyp: 4T-30204
Testtemperaturen und -stunden: Ein Zyklus bestand aus 22 Stunden bei 40°C und dann zwei Stunden bei 25°C. Der vorstehend erwähnte Zyklus wurde 4 mal wiederholt.
Menge an Schmiermittel: 9 mg
Lack: Gemisch aus NV-5501 und Katalysator Nr. 6A (hergestellt von Nitto Denko Corporation.) in einem Massenverhältnis von 100:1
Das Testverfahren ist wie folgt. Bei diesem Test wurde lediglich der äußere Ring des Lagers verwendet. Der äußere Ring des Lagers, das dem Test unterzogen werden sollte, wurde mit n-Hexan gereinigt, und dann wurde der Laufring des äußeren Rings mit 9 mg jeder Schmiermittelzusammensetzung beschichtet. Ein Filterpapier (50 mm × 400 mm) wurde in Abständen von 2 cm gefaltet und 15 Minuten lang in den vorgegebenen Lack eingetaucht. Nachdem das Filterpapier aus dem Lack herausgenommen worden war, wurde das Filterpapier 30 Minuten lang bei Zimmertemperatur stehen gelassen und dann 30 Minuten lang bei 130°C getrocknet. Der getrocknete, in Lack eingetauchte Filter wurde in ein 500-mL-Becherglas gelegt. Eine Glas-Petrischale wurde vorsichtig auf den Filter gelegt, und das Testlager, das mit Schmiermittel beschichtet war, konnte ruhig auf der Schale stehen bleiben. Das 500-mL-Becherglas wurde in ein 1-L-Becherglas gestellt, wo 50 mL destilliertes Wasser hinein gegeben wurden, und dann wurde das 1-L-Becherglas dicht schließend mit einer Polyethylen-Folie abgedichtet. Der Test wurde unter den Bedingungen der vorgegebenen Temperaturen, Stunden und Anzahl der wiederholten Zyklen durchgeführt. Nach dem Test wurde es visuell überprüft, ob der Laufring des äußeren Rings des Lagers Rost angesammelt hatte oder nicht.
Bewertung
– Eigentümliches Geräusch bei niedrigen Temperaturen
Es wurde bestätigt, ob ein gewisses eigentümliches Geräusch gehört wurde oder nicht.
Kein eigentümliches Geräusch wurde während der wiederholten Zyklen gehört (n = 3): annehmbar (o)
Ein eigentümliches Geräusch wurde während auch nur einem von drei Zyklen gehört: nicht annehmbar (x)
– Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment

Rotationsmoment bei niedriger Temperatur weniger als 100 mNm: annehmbar (o) 100 mNm oder mehr: nicht annehmbar (x)

Rotationsmoment bei Zimmertemperatur weniger als 10 mNm: annehmbar (o) 10 mNm oder mehr: nicht annehmbar (x)

– Hitzebeständigkeit

Lebensdauer der Lagerschmierung 200 Stunden oder mehr: annehmbar (o) weniger als 200 Stunden: nicht annehmbar (x)

– Rostschutzwirkung
Abwesenheit von Rost: annehmbar (o)
Vorhandensein von Rost: nicht annehmbar (x)
Gesamtbewertung

– Wenn als annehmbar in allen Tests bewertet (eigentümliches Geräusch bei niedriger Temperatur, Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment (bei niedriger Temperatur und Zimmertemperatur), Hitzebeständigkeit und Rostschutzwirkung): Bestanden (o)
– Wenn als nicht annehmbar in einem beliebigen der Tests bewertet (eigentümliches Geräusch bei niedriger Temperatur, Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment (bei niedriger Temperatur und Zimmertemperatur), Hitzebeständigkeit und Rostschutzwirkung): Versagt (x)

Die Schmiermittelzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 6, umfassend ein Pentaerythritestergrundöl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 20 bis 55 mm²/s, das spezielle Diharnstoffeindickmittel in einer Menge von 7 bis 13 Masse-% und ein Rostschutzmittel vom Polyolestertyp und ein Rostschutzmittel vom organischen Sulfonattyp, waren in all den Testpunkten von eigentümlichem Geräusch bei niedriger Temperatur, Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment, Hitzebeständigkeit und Rostschutzwirkung annehmbar.
Auf der anderen Seite waren die Schmiermittelzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 10, wo beliebige aus den vorstehend erwähnten Komponenten fehlten, in einem oder mehr Testpunkten von eigentümlichem Geräusch bei niedriger Temperatur, Leistungsvermögen bei niedrigem Drehmoment, Hitzebeständigkeit und Rostschutzwirkung nicht annehmbar.
Bezugszeichenliste

1: Wälzlager
2: Käfig
3: Innerer Ring
4: Äußerer Ring
5: Rundlicher Körper (Wälzkörper)
S: Ringförmiger Zwischenraum
SL: Ringförmige Dichtung
10: Wälzlager
20: Innerer Ring
30: Äußerer Ring
40: Rundlicher Körper (Wälzkörper)
50: Käfig
70: Schmiermittelzusammensetzung
21: Rotierende Welle
22: Wicklung
23: Rotor
24: Kommutator
25: Bürstenhalter
26: Bürste
27: Endrahmen
29: Gehäuse
80: Stator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 11-270566 A [0003]
JP 2000-198993 A [0004]
JP 1-259097 A [0005]
JP 2004-51912 A [0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Suzuki, Tomaru, Yamamoto und Suzuki, „Cause and Prevention of Ball Bearing Rusting due to Insulating Varnish in Electric Motors”, NSK Bearing Journal, Nr. 643, 1982 [0006]
JIS K2220 23 [0025]
JIS K2220 7 [0052]
JIS K2220 23 [0052]
JIS K2220 18 [0054]
ASTM D3336 [0058]

Claims

Eine Schmiermittelzusammensetzung für ein Wälzlager für einen Motor zur Unterstützung eines Rotors des Motors, umfassend ein Eindickmittel, ein Grundöl und ein Rostschutzmittel, wobei: das Eindickmittel eine durch Formel (A) dargestellte Diharnstoffverbindung ist, die in einer Menge von 7 bis 13 Masse-% in der Zusammensetzung enthalten ist;
wobei R² ein zweiwertiger aromatischer Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen ist; und R¹ und R³ jeweils einen Cyclohexylrest oder einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeuten, wobei das Verhältnis der Molzahl des Cyclohexylrests zu der Gesamtmolzahl des Cyclohexylrests und des geradkettigen oder verzweigten Alkylrests mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen, ausgedrückt durch [((die Anzahl an Cyclohexylresten)/(die Anzahl an Cyclohexylresten + die Anzahl an geradkettigen oder verzweigten C_16-20-Alkylresten)) × 100], 60 bis 90 Mol-% beträgt; das Grundöl ein Pentaerythritesteröl mit einer kinematischen Viskosität bei 40°C von 20 bis 55 mm²/s ist; und das Rostschutzmittel ein Gemisch von mindestens einem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rostschutzmitteln vom Polyolestertyp, und mindestens einem, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Rostschutzmitteln vom organischen Sulfonattyp, ist.
Die Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Pentaerythritesteröl einen Fließpunkt von –50°C oder weniger aufweist.
Die Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rostschutzmittel vom Polyolestertyp Sorbitantrioleat ist.
Die Schmiermittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rostschutzmittel vom organischen Sulfonattyp Zinksulfonat ist.
Ein Wälzlager für einen Motor zur Unterstützung eines Rotors des Motors, worin die Schmiermittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 eingeschlossen ist.
Das Wälzlager nach Anspruch 5, wobei das Wälzlager ein abgedichtetes Lager ist.
Das Wälzlager nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Wälzlager ein Käfig aus Harz umfasst.