DE112019004708T5

DE112019004708T5 - Wälzlager, welches eine schmierfettzusammensetzung verwendet

Info

Publication number: DE112019004708T5
Application number: DE112019004708.6T
Authority: DE
Inventors: Yusuke Asai; Daiki Yamamoto; Shintaro TAKATA
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2019-08-07
Publication date: 2021-06-02
Also published as: WO2020059346A1; JP7297731B2; JP2021046557A; JPWO2020059346A1; JP6810831B2

Abstract

Aufgabe ist die Bereitstellung eines Wälzlagers mit ausgezeichneten Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit. In dem Wälzlager ist eine Schmierfettzusammensetzung eingeschlossen, wobei das Wälzlager einen Innenring, einen Außenring, mehrere Kugelkörper und einen Käfig umfasst, wobei die Schmierfettzusammensetzung ein Polyalphaolefin, eine alicyclisch-aliphatischen Diharnstoffverbindung, wenigstens eins von O,O,O-Triphenylphosphorothioat und Tricresylphosphat, und wenigstens eins von überbasischem Calciumsulfonat und Bariumsulfonat beinhaltet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager, in dem eine Schmierfettzusammensetzung eingeschlossen ist.
Allgemeiner Stand der Technik
Wenn ein in einem Motor montiertes Wälzlager aufgrund des Betriebs des Motors Feinstschwingungen unterliegt, so kommt es am Kontaktabschnitt zwischen der Lagerfläche und den Rollkörpern zu Reibverschleiß durch Fressen, was die Gefahr von Problemen wie Geräuschbildung und einer Ablösung der verschlissenen Abschnitte birgt. Um Reibverschleiß durch Fressen an Wälzlagern zu unterbinden bzw. zu reduzieren, wird beispielsweise in Patentdokument 1 eine Schmierfettzusammensetzung vorgeschlagen, die als Eindicker eine aromatische Diharnstoffverbindung und als Grundöl ein synthetisches Kohlenwasserstofföl beinhaltet, wobei Aggregate des Eindickers einen maximalen Durchmesser von 20-150 µm aufweisen.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente
Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2016-104844
Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Als Wälzlager, das in kompakten Motoren wie Gebläsemotoren oder Hochgeschwindigkeitsmotoren benutzt wird, welche für Fahrzeuge benutzt werden, existiert beispielsweise ein so genanntes Miniatur-Kugellager mit einem Außendurchmesser von 30 mm oder weniger. Produktionsfabriken für Bauteile von Motoren und dergleichen und Montagefabriken, an die diese Bauteile geliefert werden, sind häufig hunderte oder gar tausende von Kilometern voneinander entfernt. Durch Stöße aufgrund von Schwingungen, die während des Transports auftreten (beispielsweise Schwingungen beim Fahren auf schlechten Straßen), kann es daher zu Reibverschleiß durch Fressen (im Folgenden als Stoßreibungsverschleiß bezeichnet) an Wälzlagern kommen.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht dieser Umstände getätigt, und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager mit ausgezeichneten akustischen Eigenschaften bereitzustellen, mit dem Stoßreibungsverschleiß reduziert wird.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Die Erfinder sind zum Erfüllen der Aufgabe durch gründliche Untersuchungen zu der vorliegenden Erfindung gelangt, indem sie festgestellt haben, dass bei einer Schmierfettzusammensetzung, die Polyalphaolefin und eine alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung beinhaltet, durch Verwenden einer Schmierfettzusammensetzung, der eine Kombination bestimmter Additive zugesetzt wurde, nämlich O,O,O-Triphenylphosphorothioat und überbasisches Calciumsulfonat, ein Wälzlager mit besonders herausragenden Eigenschaften in Bezug auf Antireibverschleiß bereitgestellt werden kann und sich zudem ein Wälzlager ergibt, das ausgezeichnete akustische Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen sowie Wärmebeständigkeit aufweist.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft somit ein Wälzlager, in dem eine Schmierfettzusammensetzung eingeschlossen ist, wobei das Wälzlager einen Innenring, einen Außenring, mehrere Kugelkörper und einen Käfig umfasst, wobei die Schmierfettzusammensetzung ein Polyalphaolefin, eine alicyclisch-aliphatischen Diharnstoffverbindung, wenigstens eins von O,O,O-Triphenylphosphorothioat und Tricresylphosphat, und wenigstens eins von überbasischem Calciumsulfonat und Bariumsulfonat beinhaltet.
Als ein bevorzugter Aspekt der vorliegenden Erfindung lässt sich dabei ein Wälzlager nennen, bei dem der Käfig ein aus Kunststoff hergestellter kronenförmiger Käfig ist.
Auch handelt es sich bei der Schmierfettzusammensetzung vorzugsweise um eine Schmierfettzusammensetzung, deren Walkpenetration 200-260 beträgt.
Außerdem weist vorzugsweise das überbasische Calciumsulfonat eine Basenzahl von 20-500 mgKOH/g auf.
Wirkung der Erfindung
Indem gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Schmierfettzusammensetzung, die ein Polyalphaolefin und eine alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung beinhaltet, wenigstens eins von O,O,O-Triphenylphosphorothioat und Tricresylphosphat und wenigstens eins von überbasischem Calciumsulfonat und Bariumsulfonat in Kombination zugesetzt sind, können bei einem Wälzlager, in dem diese eingeschlossen ist, nach einer Stoßprüfung ausgezeichnete akustische Eigenschaften erzielt werden und auch nach dem Aufbewahren bei niedriger Temperatur und bei hoher Temperatur gute akustische Eigenschaften erzielt werden.
Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Produkt mit besonders herausragenden Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißbeständigkeit und damit von langer Lebensdauer bereitgestellt werden, und es kann zudem ein Wälzlager mit ausgezeichneten akustischen Eigenschaften bei niedriger Temperatur und verringerten störenden Geräuschen bereitgestellt werden, das Wärmebeständigkeit aufweist.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht der Struktur eines Wälzlagers der vorliegenden Erfindung;
2(a) und (b) Ansichten eines kronenförmigen Käfigs und eines wellenförmigen Käfigs, die in dem Wälzlager benutzt werden;
3 eine schematische Ansicht eines Schwingungsgeräts (Schwingungsprüfvorrichtung), das in Ausführungsbeispielen verwendet wurde;
4(a), (b) und (c) jeweils Ergebnisse einer Sichtprüfung einer Laufringfläche von Wälzlagern in Ausführungsbeispielen 1, 10 und 11 nach dem Durchführen einer Schwingungsprüfung; und
5(a), (b) und (c) jeweils Ergebnisse einer Sichtprüfung einer Laufringfläche von Wälzlagern in Beispielen 5, 6 und 7 nach dem Durchführen einer Schwingungsprüfung.

Ausführungsform der Erfindung
Wie bereits erwähnt, unterliegt ein Wälzlager, wenn es in montiertem Zustand transportiert wird, wiederholt Feinstschwingungen durch Schwingungen und Stöße während des Transports, wodurch Stoßreibungsverschleiß auftritt, was nach dem Transport für Probleme wie Geräuschentwicklung und Ablösung führen kann.
Der allgemein häufig beobachtete Reibverschleiß bezeichnet einen Verschleiß, der entsteht, wenn ein Wälzlager wie in der Prüfung gemäß ASTM D4170 nachgestellt mit hoher Geschwindigkeit feinsten Hin- und Herbewegungen ausgesetzt wird. Der Hin- und Herbewegungswinkel beträgt beispielsweise 12 Grad. Stoßreibungsverschleiß dagegen bezeichnet Verschleiß, der aufgrund von Stößen (Feinstschwingungen) auftritt, die etwa während des Gütertransports entstehen. Wenn bei Stoßreibungsverschleiß Stöße im Wesentlichen in Richtung der Normalen auf die Kontaktflächen zwischen den Rollkörpern des Lagers und dem Innenring/Außenring einwirken, kommt es zu einem nicht vermittels des Schmierfetts erfolgenden Kontakt zwischen den Metallflächen, wodurch typische halbmondförmige Verschleißspuren entstehen (beispielsweise Verschleißspuren, wie sie in den nachstehend beschriebenen Beispielen 5 bis 7 festgestellt wurden und wie sie in 5(a)-(c) gezeigt sind).
Da Hybridfahrzeuge und Elektrofahrzeuge, die seit einiger Zeit immer weitere Verbreitung finden, einen Elektromotor als Antriebsquelle nutzen, hat sich die Geräuscharmut im Vergleich zu üblichen Benzinfahrzeugen wesentlich verbessert. Im Zuge dessen hat sich das Augenmerk auch auf die Reduzierung des Geräuschpegels in der Fahrgastzelle gerichtet, weshalb es gilt, die akustischen Eigenschaften der fahrzeuginternen Klimaanlage (auch als „Heating, Ventilation and Air Conditioning“, HVAC bezeichnet) zu verbessern. Darüber hinaus gilt bei einer Verwendung in Fahrzeugen auch die Leistung in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen (Beispiel: -40 °C) als wichtig.
Zum Lösen dieser Probleme haben die Erfinder den Aufbau eines Wälzlagers, das insbesondere ausgezeichnete Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit aufweist, unter dem Gesichtspunkt der in dem Lager eingeschlossenen Schmierfettzusammensetzung untersucht und haben festgestellt, dass bei einer Schmierfettzusammensetzung, die ein Polyalphaolefin und eine alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung beinhaltet, eine Beimischung einer Kombination aus überbasischem Calciumsulfonat, das bislang als Rostschutzadditiv bekannt war, und dem Höchstdruckadditiv O,O,O-Triphenylphosphorothioat zu dem Schmierfett zum Unterbinden von Stoßreibungsverschleiß in Umgebungen mit Feinstschwingungen wirkungsvoll ist. Auch haben sie festgestellt, dass sich durch diese Schmierfettmischung ein Wälzlager ergibt, das ausgezeichnete akustische Eigenschaften auch bei niedrigen Temperaturen sowie Wärmebeständigkeit aufweist.
Das erfindungsgemäße Wälzlager ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Schmierfettzusammensetzung darin eingeschlossen ist, der wie nachstehend beschrieben insbesondere eine Kombination aus bestimmten Additiven zugesetzt ist. Es folgt eine ausführliche Beschreibung.
Wälzlager
Zunächst wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren eine bevorzugte Ausführungsform eines Wälzlagers der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf die untenstehende Ausführungsform beschränkt.
1 ist eine Schnittansicht in Radialrichtung durch ein Wälzlager (Kugellager) 10 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Wälzlager 10 weist einen Grundaufbau auf, der mit einem Wälzlager des Stands der Technik identisch ist, und ist mit einem Innenring 11, einem Außenring 12, mehreren Rollkörpern 13, einem Käfig 14 und einem Dichtungselement 15 ausgestattet. Der Innenring 11 ist ein zylindrischer Strukturkörper, der auf der Außenumfangsseite einer nicht dargestellten Welle koaxial zu deren Mittelachse installiert ist. Der Außenring 12 ist ein zylindrischer Strukturkörper, der auf der Außenumfangsseite des Innenrings 11 koaxial zu dem Innenring 11 angeordnet ist. Die Rollkörper 13 sind Kugelkörper (Kugeln), die in einem zwischen dem Innenring 11 und dem Außenring 12 gebildeten Lagerraum (ringförmigen Raum) 16 an einer Laufbahn angeordnet sind. Bei dem Wälzlager 10 der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich somit um ein Kugellager.
Der Käfig 14 ist in der Laufbahn angeordnet und hält die Rollkörper 13. Bei dem Käfig 14 handelt es sich um einen ringförmigen Körper, der koaxial zur Mittelachse der Welle installiert ist und auf einer Seite in Richtung der Mittelachse mehrere Taschen (konkave Abschnitte) zum Halten der Rollkörper 13 mit einer Struktur aufweist, bei der die Rollkörper 13 in den einzelnen Taschen aufgenommen sind.
Das Dichtungselement 15 ragt von der Innenumfangsfläche des Außenrings 12 zum Innenring 11 hin vor, blockiert den Lagerraum 16 nach außen und schließt ihn dicht ab. In dem durch das Dichtungselement 15 dicht abgeschlossenen Lagerraum 16 ist eine Schmierfettzusammensetzung G eingeschlossen.
Bei dem derart aufgebauten Wälzlager 10 wirkt die Schmierfettzusammensetzung G derart, dass sie Reibung zwischen den Rollkörpern 13 und dem Käfig 14 sowie zwischen den Rollkörpern 13 und dem Innenring 11 bzw. dem Außenring 12 reduziert. Wie anhand des in 1 gezeigten Aufbaus ersichtlich ist, dringt die im Wälzlager 10 eingeschlossene Schmierfettzusammensetzung G während des Drehens des Wälzlagers 10 zwischen die Rollkörper 13 und den Innenring 11 bzw. den Außenring 12.
Form (kronenförmig (2(a) oder wellenförmig (2(b)) und Material (Stahlblech oder Kunststoff) des Käfigs 14 sind beliebig und nicht auf eine bestimmte Form oder ein bestimmtes Material beschränkt. Der bei dem Wälzlager 10 aus 1 dargestellte Käfig 14 entspricht einem kronenförmigen Käfig.
Wie in 2 gezeigt, weist der kronenförmige Käfig 21 ein zylindrisches ringförmiges Element 24 auf, dessen Mittelpunkt die Mittelachse (Drehachse) des Wälzlagers 10 (nicht dargestellt) ist. Das ringförmiges Element 24 weist eine Außenumfangsfläche, eine Innenumfangsfläche und zwei Endflächen 24a auf, die die Außenumfangsfläche und die Innenumfangsfläche aneinander koppeln. An der einen Endfläche 24a des ringförmigen Elements 24 sind mehrere Taschen (konkave Abschnitte) 25, in denen die Kugeln (Rollkörper 13, nicht dargestellt) drehbar aufgenommen sind, in festgelegten Abständen in Umfangsrichtung gebildet. Außerdem weist das ringförmige Element 24 an den beiden Endabschnitten der Taschen 25 ein Paar Klauen 26 (26a, 26b) auf, die sich von der einen Endfläche 24a erstrecken. Die beiden Klauen 26 sind derart zueinander hin gekrümmt, dass sie der Krümmungsfläche der in den Taschen 25 aufgenommenen Kugeln folgen, wodurch ein Herausfallen der in den Taschen 25 aufgenommenen Kugeln verhindert werden kann.
Der wellenförmige Käfig 31 weist zwei aus Stahlblech pressgeformte Bauteile 36, 37 auf, die entsprechend den Kugeln (Rollkörper 13, nicht dargestellt) in festgelegten Abständen in Umfangsrichtung Taschen 35 bilden. Bei dem wellenförmigen Käfig 31 werden die Kugeln bei der Montage an der Position der Taschen 35 durch die beiden Bauteile 36, 37 eingeklemmt, wobei eine an dem einen Bauteil 36 vorgesehene Klaue 38 durch Verstemmen an dem anderen Bauteil 37 fixiert wird.
Dabei ist der kronenförmige Käfig, bei dem das Spiel an den Rollkörpern (Kugeln) gering ist, zum Zweck der Geräuschreduzierung vorteilhaft, weshalb die vorliegende Erfindung vorteilhaft ist, indem durch Verwenden eines aus Kunststoff hergestellten kronenförmigen Käfigs ihre akustischen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen ausgezeichnet sind.
Schmierfettzusammensetzung
Als Nächstes wird die im Wälzlager eingeschlossene Schmierfettzusammensetzung beschrieben.
Grundöl: Polyalphaolefin
Die in der vorliegenden Erfindung benutzte Schmierfettzusammensetzung benutzt als Grundöl ein Polyalphaolefin (Poly-α-olefin, PAO).
Als Polyalphaolefine lassen sich unter Berücksichtigung dessen, dass zwar hinsichtlich ihrer kinetischen Viskosität keine besondere Einschränkung vorliegt, aber es beim Starten bei niedrigen Temperaturen zu Geräuschbildung und bei hohen Temperaturen zu Festbrennen aufgrund der schlechteren Ausbildung einer Ölschicht kommt, solche nennen, deren Viskosität bei 40 °C im Bereich von 20-150 mm²/s, beispielsweise im Bereich von 30-150 mm²/s und insbesondere im Bereich von 40-100 mm²/s liegt.
Der Anteil des Polyalphaolefins an der gesamten Schmierfettzusammensetzung kann auf 70-90 Gew.-% festgelegt sein und kann beispielsweise auf 75-95 Gew.-% oder 75-85 Gew.-% festgelegt sein.
Eindicker: alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung Der Schmierfettzusammensetzung ist in der vorliegenden Erfindung als Eindicker eine Diharnstoffverbindung zugesetzt, bei der es sich um eine Art von Harnstoffeindicker handelt.
Harnstoffeindicker weisen eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und Wasserbeständigkeit sowie insbesondere bei hohen Temperaturen Stabilität auf, weshalb sie als Eindicker an Anwendungsstellen unter Bedingungen mit hohen Temperaturen vorteilhaft verwendet werden. Als Harnstoffeindicker lassen sich Harnstoffverbindungen wie Diharnstoffverbindungen, Triharnstoffverbindungen, Polyharnstoffverbindungen und dergleichen nennen, wobei in der vorliegenden Erfindung insbesondere unter dem Gesichtspunkt der akustischen Eigenschaften (Geräuscharmut) vorzugsweise eine Diharnstoffverbindung verwendet wird.
Als Art der Diharnstoffverbindung lässt sich eine alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung nennen. In der vorliegenden Erfindung kann eine Diharnstoffverbindung verwendet werden, die eine alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung enthält.
Unter diesen lässt sich als für die vorliegende Erfindung geeignete Diharnstoffverbindung eine Verbindung nennen, die durch die untenstehende allgemeine Formel (1) dargestellt ist. R₁-NHCONH-R₂-NHCONH-R₃ (1)
In der Formel (1) steht eins von R₁ und R₃ für eine einwertige aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe und das andere für eine einwertige alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe.
R₂ steht für eine zweiwertige aromatische Kohlenwasserstoffgruppe.
Als die einwertige aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe lässt sich beispielsweise eine geradkettige oder verzweigtkettige, gesättigte oder ungesättigte Alkylgruppe mit 6 bis 26 Kohlenstoffatomen nennen.
Als die einwertige alicyclische Kohlenwasserstoffgruppe lässt sich beispielsweise eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen nennen.
Als die aromatische Kohlenwasserstoffgruppe lässt sich beispielsweise eine einwertige oder zweiwertige aromatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen nennen.
Die Diharnstoffverbindung kann unter Verwendung einer Aminverbindung und einer Isocyanatverbindung hergestellt werden.
Als die hier benutzte Aminverbindung werden ein aliphatisches Amin wie etwa Hexylamin, Octylamin, Dodecylamin, Hexadecylamin, Octadecylamin, Steriarylamin, Oleylamin oder dergleichen oder ein alicyclisches Amin wie etwa Cyclohexylamin oder dergleichen verwendet.
Als die Isocyanatverbindung wird ein aromatisches Isocyanat wie Phenylendiisocyanat, Tolyendiisocyanat, Diphenyldiisocyanat, Diphenylmethandiisocyanat oder dergleichen verwendet.
Wenn als der Eindicker eine aromatische Diharnstoffverbindung verwendet wird, die mit aromatischem Monoamin als Aminausgangsstoff und aromatischem Diisocyanat erlangt wurde, besteht die Gefahr von Geräuschbildung, weshalb auf seine Benutzung verzichtet werden sollte.
Die Diharnstoffverbindung wird in Bezug auf das Gesamtgewicht der Schmierfettzusammensetzung vorzugsweise zu 5-20 Gew.-% benutzt.
Additiv
Der in der vorliegenden Erfindung benutzten Schmierfettzusammensetzung wird wenigstens eins von dem als Höchstdruckadditiv benutzten O,O,O-Triphenylphosphorothioat (TPPS) und Tricresylphosphat (TCP) beigemischt.
Das O,O,O-Triphenylphosphorothioat oder das Tricresylphosphat (oder bei gemeinsamer Verwendung deren Gesamtmenge) werden in Bezug auf das Gesamtgewicht der Schmierfettzusammensetzung zu 0,1-10 Gew.-%, mehr bevorzugt zu 0,1-5 Gew.-%, beispielsweise zu 0,5-3 Gew.-% benutzt.
Außerdem verwendet die Schmierfettzusammensetzung wenigstens eins von als Rostschutzadditiv bekanntem überbasischen Calciumsulfonat und Bariumsulfonat. „Überbasisch“ im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung besagt, dass die Basenzahl der Verbindung (auch als Gesamtbasenzahl (Total Base Number; TBN) bezeichnet) 20 mgKOH/g oder mehr beträgt.
Die Basenzahl wird in dem unter anderem in JIS K2501 festgelegten Messverfahren gemessen und bezeichnet die zum Neutralisieren der gesamten in 1 g Probe enthaltenen Menge an Basen (sowohl schwach basisch als auch stark basisch) benötigte Salzsäure oder Perchlorsäure und das Äquivalent an Kaliumhydroxid in mg und wird auch als Gesamtalkalinität bezeichnet.
Als das in der vorliegenden Erfindung benutzte überbasische Calciumsulfonat kann vorteilhaft eines mit einer Basenzahl von 20 mgKOH/g-500 mgKOH/g benutzt werden, beispielsweise eines mit 20 mgKOH/g-450 mgKOH/g oder eines mit 20 mgKOH/g-410 mgKOH/g.
Das überbasische Calciumsulfonat oder das Bariumsulfonat (oder bei gemeinsamer Verwendung deren Gesamtmenge) werden in Bezug auf das Gesamtgewicht der Schmierfettzusammensetzung zu 0,1-10 Gew.-%, mehr bevorzugt zu 0,1-5 Gew.-% beispielsweise zu 0,5-3 Gew.-% benutzt.
Weitere Additive
Die Schmierfettzusammensetzung kann zusätzlich zu den oben genannten zwingend erforderlichen Bestandteilen nach Bedarf in einer Schmierfettzusammensetzung in der Regel benutzte Additive in einem Bereich enthalten, der die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt. Als Beispiele für solche Additive lassen sich Antioxidationsmittel, Höchstdruckmittel, Metalldesaktivatoren, Verschleißverhinderungsmittel (Antiverschleißmittel), Rostschutzmittel, Schmierfähigkeitsverbesserer, Viskositätsindexerhöhungsmittel, Verdickungsmittel und dergleichen nennen.
Wenn diese Additive enthalten sind, beträgt ihre Zusetzungsmenge (Gesamtmenge) in der Regel 0,1-10 Gew.-% des Gesamtgewichts der Schmierfettzusammensetzung.
Als das Antioxidationsmittel lassen sich unter anderem beispielsweise gehinderte phenolische Antioxidationsmittel wie etwa Octadecyl-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat, Pentaerythrittetrakis[3-(3,5-dit-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat], 2,4-Bis-(N-octylthio)-6-(4-hydroxy-3,5-di-t-butylanilino)-1,3,5-triazin, 1,3,5-Trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl)benzen, Triethylenglycol-bis[3-(3-t-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl)propionat], 1,6-Hexandiol-bis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat], 2,2-Thiodietyhlenbis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat], N,N'-Hexamethylenbis(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyhydrocinnamid) und dergleichen, phenolische Antioxidationsmittel wie etwa 2,6-Di-t-butyl-4-methylphenol und 4,4-Methylenbis(2,6-di-t-butylphenol) oder dergleichen oder Amin-Antioxidationsmittel wie etwa Diphenylamin, Diarylamin, Triphenylamin, Phenyl-α-naphthylamin, alkyliertes Phenyl-α-naphthylamin, Phenothiazine, alkylierte Phenothiazine oder dergleichen nennen.
Als das Höchstdruckmittel lassen sich beispielsweise Phosphorverbindungen wie Phosphorsäureester, Phosphonsäureester, Phosphorsäureesteraminsalz oder dergleichen, Schwefelverbindungen wie Sulfide, Disulfide oder dergleichen, Chlorverbindungen wie chloriertes Paraffin, chloriertes Diphenyl oder dergleichen und Metallsalze von Schwefelverbindungen wie Zinkdithiophosphate, Dialkyldithiocarbamidsäuremolybdän oder dergleichen nennen.
Als der Metalldesaktivator lassen sich beispielsweise Benzotriazolverbindungen (beispielsweise Benzotriazol, 1-[N,N-Bis(2-ethylhexyl)aminomethyl]-benzotriazol, 1-[N,N-Bis(2-ethylhexyl)aminomethyl]-4-methylbenzotriazol und dergleichen), Thiadiazolverbindungen (beispielsweise Thiadiazol, 2-Mercaptothiadiazol, 2,5-Bis(alkyldithio)-1,3,4-thiadiazol und dergleichen), Benzoimidazolverbindungen (beispielsweise Benzoimidazol, 2-Mercaptobenzoimidazol, 2-(Decyldithio)-benzoimidazol und dergleichen), Natriumnitrit und dergleichen nennen.
Als das Antiverschleißmittel lassen sich hochmolekulare Ester nennen.
Als die hochmolekularen Ester lassen sich beispielsweise Ester von aliphatischer einwertiger Carbonsäure und zweiwertiger Carbonsäure und von mehrwertigen Alkoholen nennen. Als konkretes Beispiel der hochmolekularen Ester lässt sich beispielsweise die Produktreihe PRIOLUBE (eingetragene Marke) der Croda Japan K.K. nennen, doch liegt keine Beschränkung hierauf vor.
Die in der vorliegenden Erfindung benutzte Schmierfettzusammensetzung lässt sich erlangen, indem das Grundöl (Polyalphaolefin), der Eindicker (alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung), wenigstens eins von O,O,O-Triphenylphosphorothioat und Tricresylphosphat, und wenigstens eins von überbasischem Calciumsulfonat und Bariumsulfonat in festgelegten Anteilen vermischt werden und auf Wunsch weitere Additiv beigemischt werden.
Die Schmierfettzusammensetzung lässt sich auch erlangen, indem einem Harnstoffschmierfett, das ein Polyalphaolefin und eine alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung umfasst, wenigstens eins von O,O,O-Triphenylphosphorothioat und Tricresylphosphat sowie wenigstens eins von überbasischem Calciumsulfonat und Bariumsulfonat sowie auf Wunsch weitere Additive beigemischt werden.
Der Gehalt an Eindicker im Verhältnis zum Schmierfett beträgt in der Regel etwa 10-30 Gew.-%, und der Gehalt an Diharnstoffverbindung (Urea-Eindicker) in dem Harnstoffschmierfett kann beispielsweise 10-20 Gew.-% betragen.
Die Walkpenetration der in der vorliegenden Erfindung benutzten Schmierfettzusammensetzung beträgt vorzugsweise 200-260.
Das Wälzlager der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise als Wälzlager in kompakten Motoren (beispielsweise bürstenlosen Motoren, Gebläsemotoren) von Fahrzeugen, Haushaltselektrogeräten, EDV-Geräten und dergleichen benutzt.
Darunter kann das Wälzlager der vorliegenden Erfindung in kompakten Motoren von Lüftungsgebläsen von Fahrzeug-HVAC oder Kühlventilatoren von Kühlern und dergleichen für Fahrzeuge eine Wirkung zur Unterbindung von Stoßreibungsverschleiß, der beim Transport des Fahrzeugs auftreten kann, und einer Reduzierung der störenden Geräusche bei niedrigen Temperaturen erzielen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die in der Beschreibung angegebene Ausführungsform oder die konkreten Ausführungsbeispiele beschränkt, und innerhalb des technischen Gedankens, der in den Ansprüchen angegeben ist, sind verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich.
Beispielsweise wird in der obenstehenden Ausführungsform und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen als das Wälzlager ein Kugellager angegeben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und ist auch auf andere Wälzlager wie beispielsweise Rollenlager, Nadellager, Kegelrollenlager, Pendelrollenlager, Schublager oder dergleichen oder Lagereinheiten von Radwellenlagern für Fahrzeuge anwendbar.
Ausführungsbeispiele
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen ausführlicher beschrieben. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese beschränkt.
Zubereitung der Schmierfettzusammensetzung
Die in Ausführungsbeispiel 1 bis Ausführungsbeispiel 11 sowie in den Beispielen 1 bis 11 benutzte Schmierfettzusammensetzung wurde mit den Beimischungsmengen zubereitet, die in den folgenden Tabellen aufgeführt sind.
Einzelheiten und Abkürzungen für die bei der Zubereitung des Schmierfetts verwendeten Bestandteile sind wie folgt.
(a) Grundöl

Polyalphaolefin (kinetische Viskosität bei 40 °C: 48 mm²/s)
Polyalphaolefin (kinetische Viskosität bei 40 °C: 100 mm²/s)
• Esteröl: hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Tris(2-ethylhexyl)trimellitat (kinetische Viskosität bei 40 °C: 100 mm²/s)
• Mineralöl (kinetische Viskosität bei 40 °C: 40 mm²/s)

Alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung: aus Diphenylmethandiisocyanat, Cyclohexylamin und Stearylamin synthetisierte Diharnstoffverbindung (Cyclohexylamin:Stearylamin = 3:7 (Molverhältnis))

O,O,O-Triphenylphosphorothioat (TPPS): hergestellt von BASF Japan Ltd., IRGALUBE TPPT
• Zinkdithiophosphat (ZnDTP): hergestellt von Adeka Corp., Adeka Kiku Lube Z112
Tricresylphosphat (TCP): hergestellt von Wako Pure Chemical Industries, Ltd., Tritolylphosphat

• Ca-Sulfonat (TBN405): Basenzahl 405 mgKOH/g, hergestellt von Chemtura, Bryton C400
• Ca-Sulfonat (TBN24): Basenzahl 24 mgKOH/g, hergestellt von MORESCO Corp., Moresco Amber SC-45
• Ca-Sulfonat(TBN0): Basenzahl 0 mgKOH/g, hergestellt von MORESCO Corp., Moresco Amber SC-45N
• Ca-Sulfonat (TBN505): Basenzahl 505 mgKOH/g, hergestellt von Chemtura, Bryton C500
• Ba-Sulfonat: hergestellt von MORESCO Corp., Moresco Amber SB-50N

Metalldesaktivator: Benzotriazolverbindung, hergestellt von Johoku Chemical K.K., BT-LX
Antioxidationsmittel: Diarylamin-Antioxidationsmittel, hergestellt von BASF Japan Corp., IRGANOX L57

Die weiteren Additive wurden den Schmierfettzusammensetzungen der Ausführungsbeispiele 1 bis 11 und den Beispielen 1 bis 11 (Gesamtgewicht) mit dem Metalldesaktivator und dem Antioxidationsmittel zusammengenommen zu 3 Gew.-% zugesetzt.
Das Wälzlager, das in den untenstehenden Bewertungsversuchen verwendet wurde, war wie folgt.
Wälzlager: Kugellager mit Stahlschirmung (Innendurchmesser 8 mm, Außendurchmesser 22 mm, Breite 7 mm)
Käfig: kronenförmiger Käfig aus Kunststoff oder wellenförmiger Stahlblechkäfig
Wälzlager, in denen die Schmierfettzusammensetzung der Ausführungsbeispiele 1 bis 11 und der Beispiele 1 bis 11 eingeschlossen waren, wurden in der unten beschriebenen Vorgehensweise hinsichtlich ihrer akustischen Eigenschaften nach dem Aufbewahren bei niedrigen Temperaturen (akustische Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen), in Bezug auf ihre Reibverschleißfestigkeitseigenschaften hinsichtlich ihrer akustischen Eigenschaften nach einer Stoßprüfung (Stoßreibungsverschleißbewertung) und hinsichtlich ihrer akustischen Eigenschaften nach dem Aufbewahren bei hohen Temperaturen (Bewertung der Wärmebeständigkeit) bewertet. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Beispielnummer der Schmierfettzusammensetzung auch als Beispielnummer für die Leistungsbewertung des Wälzlagers verwendet, in dem es eingeschlossen ist.
Die Walkpenetration der Schmierfettzusammensetzungen der Ausführungsbeispiele 1 bis 11 und der Beispiele 1 bis 11 wurde gemäß JIS K2220 7 gemessen.
Prüfverfahren
Akustische Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen
Die Prüfungsschmierfettzusammensetzung wurde zu 25 %-35 % des Lagervolumens in Kugellager mit Stahlschirmung (Innendurchmesser 8 mm, Außendurchmesser 22 mm, Breite 7 mm) gefüllt.
Die Kugellager wurden bei -40 °C aufbewahrt, woraufhin unverzüglich ihre akustischen Eigenschaften bewertet wurden.
Die Kugellager wurden in ein Gehäuse eingesetzt, in ihren Lagerinnendurchmesser wurde eine Welle geführt und auf den Außenring wurde aus Axialrichtung ein Vordruck von 39 N ausgeübt, woraufhin die Welle mit der Drehwelle eines Versuchsmotors verbunden und die Kugellager an Innenring in Drehung versetzt wurden.
Sodann wurden sie mit einer Drehzahl von 1.800 U/min gedreht und es wurde wie nachstehend beschrieben eine akustische Bewertungsprüfung durchgeführt.
Stoßreibungsverschleißbewertung
Die Prüfungsschmierfettzusammensetzung wurde zu 25 %-35 % des Lagervolumens in Kugellager mit Stahlschirmung (Innendurchmesser 8 mm, Außendurchmesser 22 mm, Breite 7 mm) gefüllt.
Die Kugellager wurden mit dem in 3 gezeigten Aufbau in ein Schwingungsgerät eingesetzt, und es wurde eine Schwingungsprüfung durchgeführt. Bei der Schwingungsprüfung wurde mittels einer Feder ein Vordruck von 50 N auf den Außenring ausgeübt, und die Welle und das Kugellager wurden aus Axialrichtung mit einem Gewicht von 4 N belastet, und die Prüfung wurde bei Raumtemperatur, einer Frequenz von 10 Hz, einer Beschleunigung von 3 G und einem Hub von 15 mm 4 Stunden lang ausgeführt.
Nach der Schwingungsprüfung wurden die Kugellager aus dem Schwingungsgerät entnommen und ihre akustischen Eigenschaften wurden bewertet.
Die Kugellager wurden in ein Gehäuse eingesetzt, in ihren Lagerinnendurchmesser wurde eine Welle geführt und auf den Außenring wurde aus Axialrichtung ein Vordruck von 39 N ausgeübt, woraufhin die Welle mit der Drehwelle eines Versuchsmotors verbunden und die Kugellager an Innenring in Drehung versetzt wurden.
Sodann wurden sie bei Raumtemperatur mit einer Drehzahl von 1.800 U/min gedreht und es wurde wie nachstehend beschrieben eine akustische Bewertungsprüfung durchgeführt.
Bewertung der Wärmebeständigkeit
Die Prüfungsschmierfettzusammensetzung wurde zu 25 %-35 % des Lagervolumens in Kugellager mit Stahlschirmung (Innendurchmesser 8 mm, Außendurchmesser 22 mm, Breite 7 mm) gefüllt.
Die Kugellager wurden in ein Gehäuse eingesetzt, in ihren Lagerinnendurchmesser wurde eine Welle geführt und auf den Außenring wurde aus Axialrichtung ein Vordruck von 39 N ausgeübt, woraufhin die Welle mit der Drehwelle eines Versuchsmotors verbunden und die Kugellager an Innenring in Drehung versetzt wurden.
Sodann wurden sie unter Erwärmung des Gehäuses auf 140 °C 200 Stunden lang mit einer Drehzahl von 3.000 U/min gedreht, woraufhin wie nachstehend beschrieben eine akustische Bewertungsprüfung durchgeführt wurde.
Akustische Bewertung
Die akustischen Eigenschaften der die Schmierfettzusammensetzung benutzenden Kugellager wurden bewertet, indem unter Verwendung eines Anderonmeters der Anderon-Wert im M-Band (300-1800 Hz) gemessen wurde. Genauer wurde die Drehung bei den genannten Bedingungen für Vordruck, Temperatur und Drehzahl gestartet, und 1 Minute nach Drehbeginn (im Falle der Bewertung der Wärmebeständigkeit nach 200 Stunden Drehung) wurde ein Geschwindigkeitsmessgeber in Radialrichtung mit dem Außenring des Kugellagers in Kontakt gebracht, die auf den Außenring übertragenen mechanischen Schwingungen erfasst und der Anderon-Wert berechnet, um anhand der untenstehenden Referenzwerte die akustischen Eigenschaften zu bewerten (maximaler Anderon-Wert bei der Messung: 50). Für die Versuchsschmierfette der Ausführungsbeispiele 1 bis 11 und der Beispiele 1 bis 11 wurde jeweils anhand von sechs Kugellagern eine Prüfung durchgeführt und der mittlere Anderon-Wert daraus ermittelt und für die Bewertung herangezogen. Die Frequenz von 300-1800 Hz im M-Band gilt als für das menschliche Ohr störendes Geräusch.
Bewertungsreferenzwerte (1) für die akustische Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen
Da mit den Prüfbedingungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels störende Geräusche ab einem Anderon-Wert über 2 deutlich wahrnehmbar werden, wurde ein Wert von 2 oder darunter als gut bewertet. Ab einem Anderon-Wert unter 1 verbessert sich die Ruheleistung, weshalb dies als optimal bewertet wurde.
E (optimal): Anderon-Wert unter 1
A (gut): Anderon-Wert von 1 bis 2
N (ungeeignet): Anderon-Wert über 2
Bewertungsreferenzwerte (2) für die Stoßreibungsverschleißbewertung
Da mit den Prüfbedingungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels Geräusche (Beschädigungsgeräusche) ab einem Anderon-Wert über 0,5 deutlich wahrnehmbar werden, wurde ein Wert von 0,5 oder darunter als gut bewertet.
A (gut): Anderon-Wert von 0,5 oder darunter
N (ungeeignet): Anderon-Wert über 0,5
Bewertungsreferenzwerte (3) für die Bewertung der Wärmebeständigkeit
Da mit den Prüfbedingungen des vorliegenden Ausführungsbeispiels störende Geräusche ab einem Anderon-Wert über 2 deutlich wahrnehmbar werden, wurde ein Wert von 2 oder darunter als gut bewertet.
A (gut): Anderon-Wert von 2 oder darunter
N (ungeeignet): Anderon-Wert über 2

Tabelle 1 (Ausführungsbeispiele 1 bis 11) und Tabelle 2 (Beispiele 1 bis 11) zeigen die Ergebnisse. In den Tabellen bezieht sich „Beimischungsmenge: Gew.-%“ auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung.
Tabelle 1 Tabelle 1

(Beimischungs menge: Gew.-%)			Ausführungsbeispiel
(Beimischungs menge: Gew.-%)			1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
(a) Grundöl	Polyalphaolefin (48 mm²/s) *1		81	81			81	82,5	80	82,5	80	81	81
	Polyalphaolefin (100 mm²/s) *1				77	83
	Esteröl (91 mm²/s) *1
	Mineralöl (40 mm²/s) *1
(b) Eindicker	Alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung		12	12	16	10	12	12	12	12	12	12	12
(c) Additiv	(c1) Höchstdruckadditiv	TPPS	2	2	2	2	2	2	2			2
		ZnDTP
		TCP								2	2		2
	(c2) Rostschutzadditiv	Ca-Sulfonat (TBN405)	2	2	2	2		0,5	3	0,5	3
		Ca-Sulfonat (TBN24)					2
		Ca-Sulfonat (TBN0)
		Ca-Sulfonat (TBN505)
		Ba-Sulfonat										2	2
	(c3)	Sonstige:	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
	Metalldesaktivator/ Antioxidationsmittel
Wälzlager	Käfigform	Wellenförmiger Stahlblechkäfig	◯	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Wälzlager	Käfigform	Kronenförmiger Käfig aus Kunststoff	-	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯
Bewertungsergebnis	Akustische Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen	Beurteilung	A	E	A	A	E	E	E	E	E	E	E
	Akustische Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen	Anderon-Wert *2	1,2	0,2	1,8	1,4	0,4	0,4	0,5	0,4	0,3	0,3	0,3
	Stoßreibungsverschleißbewertung	Beurteilung	A	A	A	A	A	A	A	A	A	A	A
	Stoßreibungsverschleißbewertung	Anderon-Wert *3	0,2	0,2	0,4	0,2	0,4	0,3	0,2	0,5	0,4	0,5	0,5
	Bewertung der Wärmebeständigkeit	Beurteilung	A	A	A	A	A	A	A	A	A	A	A
	Bewertung der Wärmebeständigkeit	Anderon-Wert *4	1,8	1,2	1,6	1,4	1,6	1,6	1,8	1,2	1,4	1,2	1,2
Walkpenetration			230	230	200	260	230	230	230	230	230	230	230

Anmerkung: *1 Werte in Klammern zeigen die kinematische Viskosität bei 40 °C an
*2 E (optimal): Anderon-Wert unter 1 A (gut): Anderon-Wert von 1 bis 2
N (ungeeignet): Anderon-Wert über 2
*3 A (gut): Anderon-Wert von 0,5 oder darunter 0,5 N (ungeeignet) : Anderon-Wert über 0,5
*4 A (gut): Anderon-Wert von 2 oder darunter N (ungeeignet) : Anderon-Wert über 2
[Tabelle 2] Tabelle 2

			Beispiel
		(Beimischungsmenge: Gew.-%)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
(a) Grundöl	Polyalphaolefin (48mm²/s) *1				81	81	81	81	81	85	73
	Polyalphaolefin (100 mm²/s) *1
	Esteröl (91 mm²/s) *1		79	79
	Mineralöl (40 mm²/s) *1											81	81
(b) Eindicker	Alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung		14	14	12	12	12	12	12	8	20	12	12
(c) Additiv	(c1) Höchstdruckadditiv	TPPS	2	2	2	2				2	2	2	2
		ZnDTP					2	2	2
		TCP
	(c2) Rostschutzadditiv	Ca-Sulfonat (TBN405)	2	2					2	2	2	2
		Ca-Sulfonat (TBN24)
		Ca-Sulfonat (TBN0)			2
		Ca-Sulfonat (TBN505)				2
		Ba-Sulfonat					2	2					2
	(c3) Metalldesaktivator/ Antioxidationsmittel	Sonstige:	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
Wälzlager	Käfigform	Wellenförmiger Stahlblechkäfig	◯	-	-	-	◯	-	-	-	-	-	-
Wälzlager	Käfigform	Kronenförmiger Käfig aus Kunststoff	-	◯	◯	◯	-	◯	◯	◯	◯	◯	◯
Bewertungsergebnis	Akustische Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen	Beurteilung	N	N	E	A	A	E	E	N	E	A	A
	Akustische Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen	Anderon-Wert *2	10	6	0,2	1,5	1,5	0,5	0,4	10	0,2	1,5	1,5
	Stoßreibungsverschleißbewertung	Beurteilung	A	A	N	A	N	N	N	A	N	N	N
	Stoßreibungsverschleißbewertung	Anderon-Wert *3	0,2	0,2	0, 6	0,2	0, 6	0, 6	0, 6	0,2	0, 6	0, 8	1
	Bewertung der Wärmebeständigkeit	Beurteilung	N	N	N	N	N	N	N	A	N	N	N
	Bewertung der Wärmebeständigkeit	Anderon-Wert *4	2,5	2,2	2,5	2,5	3, 0	2,5	2,2	1,5	3	2,2	3,2
Walkpenetration			250	250	230	230	230	230	230	280	180	250	250

Anmerkung: *1 Werte in Klammern zeigen die kinemaitische Viskositä t bei 40 °C an
*2 E (optim al): Anderon-Wert unter 1 A (gut) : Anderon-Wert von 1 bis 2
N (ungeeign et): Anderon-Wert über 2
*3 A (gut): Anderon-Wert von 0,5 oder darunter 0,5 N (ungeeignet) : Anderon-Wert über 0,5
*4 A (gut) : Anderon-Wert von 2 oder darunter N (ungeeignet): Anderon-Wert über 2

Aus Tabelle 1 geht hervor, dass für den Fall der Verwendung einer Schmierfettzusammensetzung, die Polyalphaolefin und eine alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung enthielt und außerdem TPPS (O,O,O-Triphenylphosphorothioat) und Ca-Sulfonat (Basenzahl: 405, 24 mgKOH/g) enthielt (Ausführungsbeispiele 1 bis 7), einer Schmierfettzusammensetzung, die TCP (Tricresylphosphat) und Ca-Sulfonat (Basenzahl: 405 mgKOH/g) enthielt (Ausführungsbeispiele 8 und 9), einer Schmierfettzusammensetzung, die TPPS und Ba-Sulfonat enthielt (Ausführungsbeispiel 10), und einer Schmierfettzusammensetzung, die TCP und Ba-Sulfonat enthielt (Ausführungsbeispiel 11), bei den Wälzlagern mit Käfig ungeachtet der Art des Käfigs die akustischen Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen (Anderon-Wert bei der akustischen Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen: 0,2-1,8) und die Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit (Anderon-Wert bei der Stoßreibungsverschleißbewertung: 0,2-0,5) beide ausgezeichnet waren, und dass auch die akustischen Eigenschaften nach der Lagerung bei hohen Temperaturen (Anderon-Wert bei der Wärmebeständigkeitsprüfung: 1,2-1,8) ausgezeichnet waren.
Auch wurde festgestellt, dass durch Verwenden einer Schmierfettzusammensetzung, deren Walkpenetration im Bereich von 200-260 lag (Ausführungsbeispiele 1 bis 11) und deren Basenzahl überbasischen Ca-Sulfonats als Rostschutzmittel im Bereich von 20-500 mgKOH/g lag (Ausführungsbeispiele 1 bis 9), die akustischen Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen, die Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit und die akustischen Eigenschaften nach der Lagerung bei hohen Temperaturen ausgezeichnet waren.
Bei dem Ausführungsbeispiel 2, bei dem als Käfig ein aus Kunststoff hergestellter kronenförmiger Käfig verwendet wurde, wurde festgestellt, dass der Anderon-Wert bei der akustischen Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen 0,2 (Bewertung: E (optimal)) betrug und somit gegenüber dem wellenförmigen Stahlblechkäfig, der die gleiche Schmierfettzusammensetzung verwendete (Ausführungsbeispiel 1) und dessen Anderon-Wert 1,2 (Bewertung: A (gut)) betrug, weiter reduziert war und somit ausgezeichnete akustische Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen vorlagen.
In den Beispielen 1 und 2, bei denen anstelle von Polyalphaolefin ein Esteröl als Grundöl verwendet wurde, erzielten die Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit (Anderon-Wert bei der Stoßreibungsverschleißbewertung: 0,2) zwar ein zufriedenstellendes Ergebnis, doch lag der Anderon-Wert bei der akustischen Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen jeweils weit über 2, weshalb die akustischen Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen mangelhaft waren. Auch die akustischen Eigenschaften nach der Lagerung bei hohen Temperaturen verschlechterten sich (Anderon-Wert über 2), womit die Wärmebeständigkeit mangelhaft war.
Somit konnte festgestellt werden, dass bei einer Schmierfettzusammensetzung, die als Grundöl ein Polyalphaolefin nutzt, ein diese verwendendes Wälzlager ausgezeichnete Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen sowie Wärmebeständigkeit aufweist.
Das Beispiel 3, bei dem als Rostschutzadditiv Ca-Sulfonat mit einer Basenzahl von 0 mgKOH/g verwendet wurde, wies zwar hervorragende Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen (Anderon-Wert bei der akustischen Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen: 0,2) auf, doch verschlechterten sich im Vergleich zu Ausführungsbeispiel 2 die Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit (Anderon-Wert bei der Stoßreibungsverschleißbewertung: 0,6) und auch die Eigenschaften nach der Lagerung bei hohen Temperaturen (Anderon-Wert bei der Wärmebeständigkeitsprüfung: 2,5). Das Beispiel 4, bei dem als Rostschutzadditiv überbasisches Ca-Sulfonat mit einer Basenzahl von 505 mgKOH/g verwendet wurde, wies zwar im Vergleich zu Ausführungsbeispiel 2 etwas schlechtere, jedoch immer noch zufriedenstellende Ergebnisse bezüglich der Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen (Anderon-Wert bei der akustischen Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen: 1,5) auf und erzielte bezüglich der Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit (Anderon-Wert bei der Stoßreibungsverschleißbewertung: 0,2) die gleiche Bewertung, doch verschlechterten sich seine Eigenschaften nach der Lagerung bei hohen Temperaturen (Anderon-Wert bei der Wärmebeständigkeitsprüfung: 2,5) stark.
Ein Vergleich von Beispiel 3 (Ca-Sulfonat mit einer Basenzahl von 0 mgKOH/g), Ausführungsbeispiel 5 (ebenso, 24 mgKOH/g), Ausführungsbeispiel 2 (ebenso, 405 mgKOH/g) und Beispiel 4 (ebenso, 505 mgKOH/g) zeigte, dass sich durch die überbasische Zubereitung des Calciumsulfonats die Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit verbesserten und die Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit umso besser waren, je höher der Basenzahl war. Was die Eigenschaften nach der Lagerung bei hohen Temperaturen betraf, verschlechterten sich jedoch die Eigenschaften tendenziell bei einer zu hohen Basenzahl.

Es ist bekannt, dass die Basenzahlkomponente Schlammdispergierungsfähigkeit aufweist, und es wurde festgestellt, dass bei einer niedrigen Basenzahlkomponente (Beispiel 3) die bei der Wärmebeständigkeitsprüfung erzeugten Zerfallsprodukte nicht ausreichend dispergiert werden, sondern aggregieren und dadurch störende Lagergeräusche erzeugen. Bei einer zu hohen Basenzahlkomponente wiederum wurde festgestellt, dass durch Aggregatbildung anorganischer Bestandteile im Zuge der Zunahme von Aschebestandteilen aufgrund der hohen Basenzahlkomponente störende Lagergeräusche erzeugt werden (Beispiel 4).
Die obenstehenden Ergebnisse zeigen, dass bei der Schmierfettzusammensetzung der vorliegenden Erfindung die Basenzahl des Calciumsulfonats vorteilhafterweise 20-500 mgKOH/g beträgt.
Das Beispiel 7, bei dem anstelle von TPPS (O,O,O-Triphenylphosphorothioat) ZnDTP (Zinkdithiophosphat) als Höchstdruckadditiv verwendet wurde, wies zwar hervorragende Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen (Anderon-Wert bei der akustischen Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen: 0,4) auf, doch verschlechterten sich im Vergleich zu Ausführungsbeispiel 2 die Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit (Anderon-Wert bei der Stoßreibungsverschleißbewertung: 0,6) und auch die Eigenschaften nach der Lagerung bei hohen Temperaturen (Anderon-Wert bei der Wärmebeständigkeitsprüfung: 2,2). Wenn als das Höchstdruckadditiv ZnDTP verwendet wurde, so waren zwar auch bei den Beispielen 5 und 6, die als Rostschutzadditiv Ba-Sulfonat verwendeten, die Ergebnisse bezüglich der Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen zufriedenstellend (Anderon-Wert bei der akustischen Bewertung des Lagers bei niedriger Temperatur: 1,5 (Beispiel 5), 0,5 (Beispiel 6)), doch waren im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen 10 und 11 die Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit (Anderon-Wert bei der Stoßreibungsverschleißbewertung: jeweils 0,6) und auch die Eigenschaften nach der Lagerung bei hohen Temperaturen (Anderon-Wert bei der Wärmebeständigkeitsprüfung: 3,0 (Beispiel 5), 2,5 (Beispiel 6)) schlechter. 4 und 5 zeigen die Beobachtungsergebnisse der Lagerlaufringflächen nach Ausführung der Schwingungsprüfung für die Ausführungsbeispiele 1, 10 und 11 und die Beispiele 5, 6 und 7 (4(a) Ausführungsbeispiel 1, (b) Ausführungsbeispiel 10, (c) Ausführungsbeispiel 11; 5(a) Beispiel 5, (b) Beispiel 6, (c) Beispiel 7).
Wie in 4 und 5 gezeigt, wurde festgestellt, dass nach der Schwingungsprüfung aufgetretene Schäden an der Laufringfläche bei den Ausführungsbeispielen 1, 10 und 11 äußerst geringfügig (maximale Tiefe von 1 µm oder weniger bei Messung mittels Kohärenzabtastinterferometer) waren, während bei den Beispielen 5-7 im Zuge von Stoßreibungsverschleiß tiefe (jeweils 3 µm oder mehr) und bis zu 100 µm lange Schäden zu erkennen waren, was die akustischen Eigenschaften beeinträchtigt haben dürfte. Auch war zu erkennen, dass bei Verwendung von Ca-Sulfonat als Rostschutzadditiv und von TPPS als Höchstdruckadditiv (Ausführungsbeispiel 1, 4(a)) und bei Verwendung von ZnDTP (Beispiel 7, 5(c)) die Schäden bei Beispiel 7, in welchem ZnDTP benutzt wurde, deutlich größer waren. Auch bei Verwendung von Ba-Sulfonat als Rostschutzadditiv und als Höchstdruckadditiv TPPS (Ausführungsbeispiel 10, 4(b)), TCP (Ausführungsbeispiel 11, 4(c)) bzw. ZnDTP (Beispiel 6, 5(b)) war ein deutlicher Unterschied zwischen den Schäden in der Laufringfläche zu erkennen, wobei bei Beispiel 6, bei dem ZnDTP benutzt wurde, die Schäden größer waren als bei den Ausführungsbeispielen 10 und 11. Auch bei einem anderen Käfig als Beispiel 6 wie etwa in Beispiel 5 (5(a)) war der Unterschied offensichtlich.
Anhand der obenstehenden Ergebnisse wurde festgestellt, dass durch eine Schmierfettzusammensetzung, die eine Kombination von wenigstens einem von O,O,O-Triphenylphosphorothioat und Tricresylphosphat und wenigstens einem von überbasischem Calciumsulfonat und Bariumsulfonat verwendet, ausgezeichnete Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit erlangt werden können.
Beispiel 8, bei dem die Walkpenetration der Schmierfettzusammensetzung 280 betrug, erzielte das gleiche Ergebnis bezüglich der Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit (Anderon-Wert bei der Stoßreibungsverschleißbewertung: 0,2) und der Eigenschaften nach der Lagerung bei hohen Temperaturen (Anderon-Wert bei der Wärmebeständigkeitsprüfung: 1,5) wie Ausführungsbeispiel 2, doch betrug der Anderon-Wert bei der akustischen Bewertung des Lagers bei niedriger Temperatur 10, womit sich eine starke Verschlechterung der Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen ergab. Als Grund dafür ist denkbar, dass aufgrund der Weichheit der Schmierfettzusammensetzung des Beispiels 8 die Viskosität des Fetts abnahm und es aufgrund von Planschen (Zustand des fortdauernden Umrührens des Schmierfetts im Inneren des Lagers während des Lagerbetriebs) zu selbsterregter Schwingung des Käfigs gekommen ist.
Bei Beispiel 9, in dem die Walkpenetration der Schmierfettzusammensetzung 180 betrug, war die Ölabscheidungsmenge aufgrund seiner Härte gering, wodurch während des Stoßfressens die Zufuhr an Schmieröl an die Kontaktflächen abnahm, sodass es zu Stoßreibungsverschleiß kam. Es wird angenommen, dass sich die akustischen Eigenschaften verschlechterten, da nach dem Lagern bei hohen Temperaturen aufgrund der Härte die Grundöldurchdringung gering und die Schmierleistung niedrig war und es zusätzlich auch zu störenden Geräuschen aufgrund des Eindickers kam.
Das Ergebnis bezüglich der Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen (Anderon-Wert bei der akustischen Bewertung des Lagers bei niedrigen Temperaturen: jeweils 1,5) für die Beispiele 10 und 11, die Mineralöl als das Grundöl verwendeten, war im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen 2 und 10, bei denen Polyalphaolefin verwendet wurde, ein wenig schlechter, aber gut genug. Im Vergleich zu den Ausführungsbeispielen 2 und 10 verschlechterten sich jedoch die Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit (Anderon-Wert bei der Stoßreibungsverschleißbewertung: 0,8 (Beispiel 10), 1 (Beispiel 11)) und die Eigenschaften nach der Lagerung bei hohen Temperaturen (Anderon-Wert bei der Wärmebeständigkeitsprüfung: 2,2 (Beispiel 10), 3,2 (Beispiel 11)).
Wie anlässlich des Vergleichs der Ausführungsbeispiele 1 und 2 erörtert können auch bei einem Vergleich der Beispiele 1 und 2 sowie 5 und 6 festgestellt werden, dass im Vergleich zu einem wellenförmigen Stahlblechkäfig (Ausführungsbeispiel 1, Beispiel 1, Beispiel 5) bei einem aus Kunststoff hergestellten kronenförmigen Käfig (Ausführungsbeispiel 2, Beispiel 2, Beispiel 6) der Anderon-Wert bei der akustischen Bewertung des Lagers bei niedriger Temperatur niedrig gehalten und ein gutes Ergebnis bezüglich der Eigenschaften nach der Lagerung bei niedrigen Temperaturen erzielt wurde.
Der Grund dafür ist, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kunststoff höher ist als der von Stahlblech, weshalb bei einer niedrigen Temperatur von -40 °C der Käfig aus Kunststoff stärker schrumpft als der Käfig aus Stahlblech. Daher wird bei dem Käfig aus Kunststoff der Spalt zwischen den Taschen und den Kugeln kleiner als bei dem Käfig aus Stahlblech, wodurch sich die akustischen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen verbessern.
Dass sich die Wärmeausdehnung von Kunststoff und Metall auf diese Weise unterscheidet, wirkt sich günstig auf die akustischen Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen des Käfigs aus Kunststoff aus.
Es wird angenommen, dass die Verschlechterung der akustischen Eigenschaften bei der Wärmebeständigkeitsprüfung hauptsächlich auf den Viskositätsanstieg aufgrund der Verschlechterung des Schmierfetts und weniger auf die unterschiedliche Wärmeausdehnung zurückzuführen ist.
Somit wurde erkannt, dass mit einem Wälzlager, in dem eine Schmierfettzusammensetzung eingeschlossen ist, die ein Polyalphaolefin und eine alicyclisch-aliphatische Diharnstoffverbindung (Harnstoffeindicker) enthält und außerdem wenigstens eins von 0,0,0-Triphenylphosphorothioat (TPPS) und Tricresylphosphat (TCP) und wenigstens eins von überbasischem Calciumsulfonat und Bariumsulfonat enthält, die Bereitstellung eines Wälzlagers ermöglicht wird, das ausgezeichnete Eigenschaften in Bezug auf Reibverschleißfestigkeit und ausgezeichnete akustische Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen sowie eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit aufweist.
Vorstehend wurde ein bester Weg zum Ausführen der Erfindung ausführlich beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, und Abwandlungen und Verbesserungen in einem Umfang, in dem die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung erfüllt wird, fallen ebenfalls unter die vorliegende Erfindung.
Bezugszeichenliste

G:: Schmierfettzusammensetzung
10:: Wälzlager
11:: Innenring
12:: Außenring
13:: Rollkörper
14:: Käfig
15:: Dichtungselement
16:: Lagerraum
21:: kronenförmiger Käfig
24:: ringförmiges Element (24a: Endfläche)
25:: Tasche (konkaver Abschnitt)
26 (26a, 26b):: Klaue
31:: wellenförmiger Käfig
35:: Tasche
36, 37:: Bauteil
38:: Klaue

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 2016104844 [0003]

Claims

Wälzlager, in dem eine Schmierfettzusammensetzung eingeschlossen ist, wobei das Wälzlager einen Innenring, einen Außenring, mehrere Kugelkörper und einen Käfig umfasst, wobei die Schmierfettzusammensetzung ein Polyalphaolefin, eine alicyclisch-aliphatischen Diharnstoffverbindung, wenigstens eins von O,O,O-Triphenylphosphorothioat und Tricresylphosphat, und wenigstens eins von überbasischem Calciumsulfonat und Bariumsulfonat beinhaltet.
Wälzlager nach Anspruch 1, wobei der Käfig ein aus Kunststoff hergestellter kronenförmiger Käfig ist.
Wälzlager nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Walkpenetration der Schmierfettzusammensetzung 200-260 beträgt.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Basenzahl des überbasischen Calciumsulfonats 20-500 mgKOH/g beträgt.