DE19747113B4

DE19747113B4 - Mit Schmierfett geschmiertes Wälzlager

Info

Publication number: DE19747113B4
Application number: DE19747113A
Authority: DE
Inventors: Toshikazu Kuwana Nanbu; Yoshinobu Kuwana Akamatsu
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1997-10-24
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2017-10-25
Also published as: JPH10130682A; US5915844A; DE19747113A1

Abstract

Schmiermittelgeschmiertes Wälzlager, das mit einem Schmiermittel geschmiert wird, welches ein Grundöl und einen Verdicker enthält, der dem Grundöl so zugesetzt ist, dass das Schmiermittel eine Ruhpenetration bei –20°C von 190–290 hat, wobei der Verdicker ein Polyharnstoff ist und das Grundöl eine Mischung aus synthetischem Kohlenwasserstofföl und einem synthetischen Öl der Esterreihe umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft mit Schmierfett oder allgemein mit Schmiermittel geschmierte Wälzlager, die in einem großen Temperaturbereich verwendet werden, und insbesondere schmiermittelgeschmierte Wälzlager zur Verwendung bei Kraftfahrzeugteilen, die in der Nähe eines Kraftfahrzeugmotors vorgesehen sind, etwa elektrischen Teilen oder Zubehör.
Ein schmiermittelgeschmiertes Lager, das an einem elektrischen Teil oder Zubehör eines Automobils angebracht ist, wie etwa an einer Freilauf-Riemenscheibe oder einer Spann-Riemenscheibe, ist direkt oder indirekt der Wärmestrahlung des Motors ausgesetzt, so daß die Reibungsoberfläche auf etwa 110°C erwärmt wird. Von dem Schmiermittel oder Fett wird somit gefordert, daß es eine gute Schmierfähigkeit bei hohen Temperaturen und eine gute Hochtemperaturbeständigkeit (oder Hochtemperaturlebenszeit) aufweist.
In kalter Umgebung kommt es vor, daß ein solches schmiermittelgeschmiertes Lager bei Temperaturen im Bereich von –20° bis –40°C verwendet wird. Somit werden zusätzlich zu den Hochtemperatureigenschaften auch eine gute Tieftemperaturschmierfähigkeit für das ein solches Lager schmierende Schmiermittel gefordert.
Bekannte Schmierfette für Lager, die diese obengenannten Bedingungen erfüllen, haben eine Walkpenetration von 220–310 bei 25°C.
Ein Problem bei dem bekannten Schmiermittel ist, daß es die dem Schmiermittel inhärenten guten Schmierfähigkeiten nicht schnell zeigen kann, wenn das schmiermittelgeschmierte Lager bei niedriger Umgebungstemperatur, etwa zwischen 10°C und –40°C, betätigt wird. Somit neigt das Lager unmittelbar nach dem Start zur Erzeugung von Geräuschen.
Im Fall eines schmiermittelgeschmierten Wälzlagers, das bei einem Kraftfahrzeug-Teil verwendet wird, neigt das Lager dazu, wenn der Kraftfahrzeugmotor bei einer Umgebungstemperatur von etwa –40°C gestartet wird, was zur Winterzeit in kalten Gegenden nicht sehr ungewöhnlich ist, aufgrund der Reibung zwischen den nichtgeschmierten Gleitoberflächen Geräusche zu erzeugen, unmittelbar nachdem der Motor gestartet wurde.
Dieses Problem des Geräusches in einem kalten Zustand war bei der Verwendung eines Schmiermittels mit einer Walkpenetration bei 25°C eingestellt auf 220–310 ungelöst.
Die DD 144 071 B1 offenbart Schmierfette auf Seifenbasis, die neben Mineralöl Glykole, ggf. etwas Wasser, Korrosionsinhibitoren und EP-Zusätze enthalten, die bis zu sehr tiefen Temperaturen unter dem Gefrierpunkt eine niedrige Konsistenz aufweisen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein mit Schmierfett geschmiertes Wälzlager zur Verfügung zu stellen, das ein verbessertes Schmiermittel enthält, welches das Geräusch des Lagers, unmittelbar nachdem das Lager betätigt wurde, auch bei einer minimalen Umgebungstemperatur, die in einer kalten Gegend erwartet wird (–40°C), vermeiden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schmiermittel für ein Lager zur Verfügung zu stellen, das eine Geräuschentwicklung des Lagers, unmittelbar nachdem das Lager betätigt wurde, auch bei einer sehr niedrigen Umgebungstemperatur, die in einer kalten Gegend erwartet wird (–40°C), vermeidet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Lager und ein Schmiermittel entsprechend den unabhängigen Ansprüchen 1 und 3 gelöst.
Da das das Wälzlager schmierende Schmiermittel erfindungsgemäß ein Grundöl und einen Verdicker enthält, der dem Grundöl zugefügt ist, so daß das Schmiermittel eine vorgegebene Ruhpenetration bei tiefen Temperaturen hat, ist es weicher als ein bekanntes Schmiermittel. Somit neigt es mehr zur Penetration in das Lager zur vollständigen Schmierung. Auch wenn dieses Lager bei einer Tiefentemperatur von 10°C bis –40°C betätigt wird, wird das Lager kein Geräusch erzeugen, da keine ungeschmierten Gleitoberflächen gebildet sind.
Das in dem erfindungsgemäßen Schmiermittel verwendete Grundöl umfasst eine Mischung aus synthetischem Kohlenwasserstofföl und einem synthetischen Öl der Esterreihe.
Der erfindungsgemäß verwendete Verdicker ist ein Polyharnstoff, der relativ hohe Hochtemperaturbeständigkeit aufweist.
Beim Hinzufügen des Verdickers und weiterer Additive zu dem Grundöl wird das Ausmaß und die Art des verwendeten Verdik-kers und die Abkühlgeschwindigkeit während der Herstellung des Schmiermittels so gesteuert, daß die Ruhpenetration (JIS K2220) des Schmiermittels bei –20°C bei 190–290 und die Walkpenetration (JIS K2220) des Schmiermittels bei 25°C bevorzugt bei 220–310 liegt.
Wenn die Ruhpenetration bei –20°C unter dem oben definierten Bereich liegt, wird das Schmiermittel nicht hinreichend in das Lager eindringen. Dies vermindert die Schmiereigenschaften des Lagers, wodurch es schwierig ist, das Geräusch auf einen hinreichend niedrigen Pegel zu unterdrücken. Wenn die Konsistenz oberhalb dieses Bereichs liegt, wird es schwierig, Leckagen des Schmiermittels bei normalen Temperaturen mit einer üblichen Dichtvorrichtung zu vermeiden. Wenn die Walkpenetration bei 25°C unterhalb des obengenannten Bereiches ist, werden die Schmiereigenschaft bei hohen Temperaturen in einem solchen Ausmaß verschlechtert, daß das Lager unbrauchbar wird. Oberhalb dieses Bereiches wird es schwierig, Leckagen des Schmiermitteles mit einer gewöhnlichen Dichtvorrichtung zu vermeiden.
Erstes Beispiel der Erfindung
12 Gewichtsteile von aliphatischem Harnstoff als Verdicker und ein Anti-Oxidationsmittel und ein Extremdruckmittel werden zu 100 Gewichtsteilen eines Grundöls hinzugefügt, das eine Mischung aus synthetischem Kohlenwasserstoff (Öl) und einem synthetischen Öl der Esterreihe ist. Die Mischung wurde dann geschüttelt und abgekühlt, ein Oxidationsinhibitor wurde hinzugefügt, und die Mischung wurde mit einem Drei-Rollen Rührer (three-roll mill) homogenisiert. Es wurde ein Schmiermittel mit einer Ruhpenetration (JIS K2220) bei –20°C von 190 und einer Walkpenetration (JIS K2220) bei 25°C von 225 erhalten.
Das erhaltene Schmiermittel wurde in einem Wälzlager dicht eingeschlossen, und das Lagergeräusch wurde bei kaltem Lager gemessen. Die Ergebnisse der Messung sind in Tabelle 1 gezeigt.

(a) Das Lagergeräusch im kalten Zustand wurde wie folgt gemessen: zehn Riemenscheiben, an denen schmiermittelgeschmierte Rillenwälzlager 6203 angebracht waren, wurden in einen Tieftemperaturtank (–40°C) zum Kühlen der Lager auf eine hinreichend tiefe Temperatur eingetaucht. Die Riemenscheiben wurden eingebaut in einer Lageranordnung, die unterhalb von Raumtemperatur gehalten wurde, und mit 2700 Umdrehungen pro Minute bei einer Radialbelastung von 127 N rotiert, während gleichzeitig die Anzahl der Lager gezählt wurde, welche Geräusch mit einer Frequenz von 500 bis 1300 Hertz und einer Lautstärke oberhalb von 85 dB erzeugten, was durch ein Mikrophon aufgenommen wurde, und zwar jeweils für je 100 Exemplare betrachtet sind (Angabe in Prozent).

Zweites Beispiel der Erfindung
Das Schmiermittel wurde auf exakt die gleiche Art wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß 25 Gewichtsteile eines alizyklischen Harnstoffs als Verdicker den 100 Gewichtsteilen des Grundöls hinzugefügt wurden, welches eine Mischung aus synthetischen Kohlenwasserstoffen und Alkyldifenylether-Öl ist. Es wurde ein Schmierfett erhalten, das eine Ruhpenetration (JIS K2220) bei –20°C von 204 und eine Walkpenetration bei 25°C von 301 hat.
Unter Verwendung des erhaltenen Schmierfetts wurde die Geräuschentwicklung im Kaltzustand auf exakt die gleiche Art wie in Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Das Schmiermittel wurde auf exakt die gleiche Art wie bei Beispiel 1 der Erfindung hergestellt, mit der Ausnahme, daß 18 Gewichtsteile eines alizyklischen Harnstoff als Verdicker den 100 Gewichtsteilen eines Grundöls hinzugefügt wurden, das eine Mischung aus synthetischen Kohlenwasserstoffen und einem esterbasiertem synthetischen Öl ist, so daß das Schmiermittel eine Ruhpenetration (JIS K2220) bei –20°C von 171 und eine Walkpenetration bei 25°C von 240 hat.
Unter Verwendung des erhaltenen Schmiermittels wurde das Kaltzustandsgeräusch auf exakt die gleiche Art wie bei Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Das Schmiermittel wurde auf exakt die gleiche Art wie bei Beispiel 1 der Erfindung hergestellt, mit Ausnahme, daß 20 Gewichtsteile eines alizyklischen Harnstoffs als Verdicker 20 Gewichtsteilen eines Grundöls hinzugefügt wurden, das eine Mischung aus synthetischen Kohlenwasserstoffen und einem esterbasierenden synthetischen Öl ist, so daß das Schmiermittel eine Ruhpenetration (JIS K2220) bei –20°C von 167 und eine Walkpenetration bei 25°C von 235 hat. Unter Verwendung des so erhaltenen Schmiermittels wurde das Kaltzustandsgeräusch auf exakt die gleiche Art wie bei Beispiel 1 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, ergab sich bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2, die jeweils eine Ruhpenetration bei –20°C von 167–171 hatten, was unterhalb des vorgegebenen Bereichs ist, obwohl ihre Walkpenetration bei 25°C innerhalb des vorgegebenen Bereichs lag, nämlich zwischen 235–240, eine extrem hohe Geräuscherzeugungsrate bei –40°C, nämlich 41–55%.
Im Gegensatz dazu waren bei den Schmiermitteln nach den Beispielen 1 und 2 der Erfindung mit einer Ruhpenetration bei –20°C zwischen 190 und 204 und einer Walkpenetration bei 25°C zwischen 225 und 201 die Geräuscherzeugungsrate bei –40°C sehr gering, nämlich 6–10%.
Erfindungsgemäß wird, wie oben beschrieben ist, ein Verdicker einem Grundöl so zugefügt, daß die Ruhpenetration innerhalb des oben beschriebenen Bereichs bei einer tiefen Außentemperatur ist, und das so erhaltene Schmiermittel wird in einem Wälzlager dicht eingeschlossen. Das auf diese Art erhaltene schmiermittelgeschmierte Lager kann schnell geschmiert werden und erzeugt wenig Geräusch, auch unmittelbar nachdem das Lager bei einer minimalen Außentemperatur betätigt wird, die in einer kalten Umgebung erwartet wird (–40°C). Tabelle 1

Ruhpenetration (–20°C) Walkpenetration (25°C) Geräuscherzeugungsrate (%)

Beispiel 1 190 225 6

Beispiel 2 204 301 10

Vergleichsbeispiel 1 171 240 55

Vergleichsbeispiel 2 167 235 41

Claims

Schmiermittelgeschmiertes Wälzlager, das mit einem Schmiermittel geschmiert wird, welches ein Grundöl und einen Verdicker enthält, der dem Grundöl so zugesetzt ist, dass das Schmiermittel eine Ruhpenetration bei –20°C von 190–290 hat, wobei der Verdicker ein Polyharnstoff ist und das Grundöl eine Mischung aus synthetischem Kohlenwasserstofföl und einem synthetischen Öl der Esterreihe umfasst.
Schmiermittelgeschmiertes Wälzlager nach Anspruch 1, insbesondere für Kraftfahrzeug-Teile, wobei das Schmiermittel eine Walkpenetration bei 25°C von 220–310 hat.
Schmiermittel zur Verwendung in einem Wälzlager, bei dem das Schmiermittel ein Grundöl und einen Verdicker enthält, der dem Grundöl derart zugesetzt ist, dass das Schmiermittel eine Ruhpenetration bei –20°C von 190–290 hat, wobei der Verdicker ein Polyharnstoff ist und das Grundöl eine Mischung aus synthetischem Kohlenwasserstofföl und einem synthetischen Öl der Esterreihe umfasst.
Schmiermittel nach Anspruch 3, bei dem das Schmiermittel eine Walkpenetration bei 25°C von 220–310 hat.