DE19802837A1

DE19802837A1 - Schmierfett für Lüfterlager

Info

Publication number: DE19802837A1
Application number: DE19802837A
Authority: DE
Inventors: Seiichi Nozaki; Takahiro Koremoto; Kazuhiro Matsumoto; Yosiki Yamaguchi
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1998-07-30
Also published as: JPH10204469A; US6214774B1

Description

Die Erfindung betrifft ein in ein Lüfterlager einzufüllendes Schmierfett. Der in dieser Beschreibung verwendete Ausdruck "Lüfter" bezieht sich auf ein Gerät zur Zwangskühlung des Kühlwassers in einem Motor eines Automobils.

Es ist bekannt, daß Leistung und Lebensdauer eines Wälz lagers, das mit einer bestimmten Menge Schmierfett gefüllt und beispielsweise mit einer Gummidichtung abgedichtet ist, von den Eigenschaften des zu verwendenden Schmierfettes ab hängen. Ein Kugellager zur Lagerung eines Lüfters, der für die Zwangskühlung des Kühlwassers in einem Motor eines Auto mobils sorgt, ist ebenfalls mit einer bestimmten Menge Schmierfett gefüllt. Man geht deshalb davon aus, daß Be triebsverhalten und Betriebslebensdauer eines derartigen Kugellagers ebenfalls von den Eigenschaften des zu verwen denden Schmierfettes abhängen.

Seit kurzem werden Miniaturisierung und Gewichtsverringerung bei Zusatzteilen eines Automobils erleichtert, um der Forde rung nach Gewichtsverringerung eines Automobils nachzukommen. Gleichzeitig werden von derartigen Zusatzteilen außerdem hohe Leistung und ein hoher Wirkungsgrad gefordert. Die Verringe rung der Ausgangsleistung des Zusatzteils aufgrund von dessen Miniaturisierung wird deshalb im allgemeinen dadurch ausge glichen, daß dessen Rotationsgeschwindigkeit erhöht wird. Des weiteren wird festgestellt, daß das Ausmaß, mit dem der Mo torraum gekapselt wird, zunimmt, um die Anforderung nach lei sen Motoren zu erfüllen, so daß die Temperatur innerhalb des Motorraums eine ansteigende Tendenz zeigt. Die Teile innerhalb des Motorraums müssen also ebenfalls eine hohe Dauerhaftigkeit bei höheren Temperaturen aufweisen.

Wie in Fig. 3(a) und 3(b) dargestellt, enthält ein Lüfter 1 eines Automobils (nicht dargestellt) ein ringförmiges Gehäuse (rotierendes Element) 6 und eine Vielzahl Flügel 2, die am Umfang des ringförmigen Gehäuses befestigt sind und sich von diesem aus radial erstrecken. Das Gehäuse 6 sitzt über einem Außenring 3a eines Kugellagers 3. Der Lüfter ist auf einer von einem Motor anzutreibenden Hauptwelle 4 drehbar ange bracht. Die Hauptwelle 4 ist z. B. mit einem Flanschabschnitt einer Pumpenwelle verschraubt. Ein Kupplungsmechanismus 5 ist zwischen der Hauptwelle 4 und dem Lüfter 1 angeordnet. Bei dem Kupplungsmechanismus 5 handelt es sich um einen tempera turempfindlichen Typ, so daß er entsprechend der Änderung der Außentemperatur ein- und ausgerückt werden kann. Die Haupt welle 4 überträgt ein Drehmoment über den Kupplungsmechanis mus 5 an den Lüfter 1. Ein Beispiel für den Aufbau des Kupp lungsmechanismus 5 wird nachstehend erläutert.

Eine Mitnehmerscheibe 7 ist fest über dem vorderen Ende der Hauptwelle 4 zur unitären Rotation mit dieser angebracht. Eine scheibenartige Platte 8 begrenzt zusammen mit dem Ge häuse 6 eine erste Kammer 9, die als Drehmoment-Übertragungs kammer dient. Eine zweite Kammer 11, die als ein Vorratsbe hälter für Öl dient (ein viskoses Fluid, z. B. Silikonöl, für die Drehmomentübertragung), ist zwischen der Platte 8 und einer Abdeckung 10 begrenzt. Innerhalb der zweiten Kammer 11 ist eine Blattfeder 13 angeordnet. Ein Ende der Blattfeder 13 ist an einem Ventil 12 und das andere Ende an der Platte 8 befestigt. Ein Bimetall 14 ist an der Abdeckung 10 befestigt. Das Bimetall 14 ist mit einem Kolben 15 versehen, der mit der Achse der Hauptwelle 14 fluchtet.

Bei der oben beschriebenen Konstruktion ist das Bimetall 14 bei niedriger Außenlufttemperatur nicht stark gekrümmt, wie aus Fig. 3(a) ersichtlich ist. Auf diese Weise wird der Kol ben 15 gezwungen, die Blattfeder in der Zeichnung nach rechts zu drücken. Dabei erstreckt sich das an der Blattfeder befe stigte Ventil 12 durch eine Öffnung 16, die im Umfangsab schnitt der Platte 8 ausgeformt ist, und wird gegen die Vor derseite der Mitnehmerscheibe 7 innerhalb der ersten Kammer 9 gedrückt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, enthält die Öffnung 16 ein Einführloch 16a und ein Verbindungsloch 16b im An schluß an das Einführloch 16a. Das Ventil 12 wird in das Ein führloch 16a eingesetzt. Zwischen der Mitnehmerscheibe 7 und dem Gehäuse 6, d. h. dem Ventil 16, ist immer eine Relativge schwindigkeit vorhanden. Dementsprechend wird das Öl (als Punkte dargestellt) zwischen der Mitnehmerscheibe 7 und der Platte 8 durch eine ziehende Wirkung des als Überlauf dienen den Ventils 12 mitgerissen, so daß es durch das Verbindungs loch 16b in die zweite Kammer 11 strömt. Unter dieser Bedin gung wird im wesentlichen die gesamte Ölmenge in der ersten Kammer 9 in die zweite Kammer 11 transportiert, so daß nur eine geringe Ölmenge in der ersten Kammer 9 verbleibt. Dem entsprechend verringert sich die Höhe des übertragenen Dreh moments, und die Rotationsgeschwindigkeit des Lüfters 1 nimmt ab. Es sei darauf verwiesen, daß der Pfeil in Fig. 4 die Drehrichtung der Mitnehmerscheibe 7 kennzeichnet.

Das Bimetall 14 ist wie in Fig. 3(b) dargestellt gekrümmt, wenn die Außenlufttemperatur hoch ist. Damit wird das Ventil 12 in der Zeichnung nach links verschoben, so daß der Kolben 15 aufgrund der Elastizität der Blattfeder 13 aus der Öffnung 16 entweichen kann. Demzufolge wird die oben erwähnte ziehen de Wirkung unwirksam. Dadurch stellen sich die Ölmengen in nerhalb der ersten und zweiten Kammer 9, 11 bedingt durch die Kommunikation über die Öffnung 16 auf den gleichen Pegel ein. Zu diesem Zeitpunkt ist die effektive Übertragungsfläche der ersten Kammer 9 mit Öl bedeckt, so daß ein vorgegebenes Dreh moment übertragen wird und die Rotationsgeschwindigkeit des Lüfters 1 ansteigt.

Beim obengenannten Lüfter wird vom Schmierfett innerhalb des Kugellagers 3 verlangt, daß es eine lange Lebensdauer bezogen auf die Lagerschmierung bei höheren Temperaturen, geringe Leckage und hervorragende Betriebseigenschaften bei niedrigen Temperaturen hat.

Zur Erfüllung der obigen Anforderungen sind herkömmlicher weise Schmierfette verwendet worden, die durch Kombinieren eines Verdickungsmittels auf Harnstoff-Basis mit einem syn thetischen Öl als Grundöl, durch Kombinieren eines Fluor-Ver dickungsmittels mit einem Fluorsilikonöl oder einem Fluoröl als Grundöl oder durch Kombinieren eines Lithiumseifen-Ver dickungsmittels mit einem Silikonöl als Grundöl gebildet werden.

Wird der obengenannte Lüfter unter kalten Umgebungsbedingun gen (im Winter) betrieben, kann je nach Spezifikation des Lüfters oder den Betriebsbedingungen ein ungewöhnlicher Ton (ein Hupton) entstehen. Es sei jedoch erwähnt, daß der Hupton nicht immer unter kalten Umgebungsbedingungen erzeugt wird. Es sei ebenfalls erwähnt, daß der Hupton nur kurzzeitig vor liegt. Der Hupton wird speziell beim Anlassen des Motors eines Automobils erzeugt und danach nicht mehr. Da der Hupton eine so komplexe Charakteristik hat, ist der Grund für seine Entstehung noch nicht vollständig geklärt worden. Des weite ren sei darauf hingewiesen, daß der in einem Automobil ver wendete Lüfter bei hohen Temperaturen und hohen Drehzahlen läuft und seine Dauerhaftigkeit eine der entscheidenden Eigenschaften ist. Es sind bisher jedoch noch keine wirksamen Maßnahmen zum Verhindern der Entstehung des Huptons bereitgestellt worden.

Im Stand der Technik ist versucht worden als Gegenmaßnahme zum Verhindern der Entstehung des Huptons ein Schmierfett niedriger Viskosität zu verwenden, das bei tieferen Tempera turen hervorragende Eigenschaften hat (z. B. Ausbilden eines gleichmäßigen Ölfilms zwischen den Kugeln und den Oberflächen der Laufbahnen der inneren und äußeren Ringe bei kalter Um gebung und zufriedenstellendes Fließvermögen). Die Gegenmaß nahme beabsichtigt, das Entstehen des Huptons durch Erhöhen der Schmierfähigkeit bei kalter Umgebung einzuschränken. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß ein solches Schmierfett eine niedrige Viskosität hat, so daß bei Verwendung eines Schmierfettes, das aus der Kombination aus einem syntheti schen Öl (Grundöl) und einem Harnstoff (Verdickungsmittel) oder aus der Kombination eines Silikonöls (Ölbasis) und Lithiumseife (Verdickungsmittel) besteht, damit zu rechnen ist, daß sich bei höheren Temperaturen keine zufriedenstel lende Schmierfähigkeit erzielen ließe und daß die Dauerhaf tigkeit vermindert wäre. Außerdem sei erwähnt, daß die Kom bination aus einem Fluoröl (Grundöl) und einem Fluor-Verdi ckungsmittel nicht kostengünstig ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Mit tels zum wirksamen Beschränken oder Verhindern der Entstehung eines Huptons, während gleichzeitig auf kostengünstige Weise die Funktion eines Lüfters aufrechterhalten sowie zufrieden stellende Dauerhaftigkeit erreicht wird.

Zur Lösung der obigen Aufgabe stellt die Erfindung ein Schmierfett bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es als Grundöl ein Silikonöl mit einer Viskosität von 30 bis 500 mm²/s bei 40°C und von 30 000 mm²/s oder darunter bei -30°C und als Verdickungsmittel eine Diharnstoff-Verbindung mit einem Mischungsverhältnis von 2 bis 30 Gew.-%, das die allgemeine Formel

R₁-NHCONH-R₂-NHCONH-R₃

hat, aufweist, wobei: R₂ eine Tolylengruppe, eine Diphenyl methangruppe oder eine Dimethylbiphenylengruppe bezeichnet. R₁ bzw. R₃ bezeichnen jeweils gerade Ketten gesättigter Alkyl gruppen mit einer Anzahl Kohlenstoffatome von 6 bis 18 und alizyklische Gruppen. Das Verhältnis zwischen R₁ und R₃ liegt im Bereich von 5 bis 95 Mol-% der geraden Ketten gesättigter Alkylgruppen zu 95 bis 5 Mol-% der alizyklischen Gruppen.

Das heißt, daß das erfindungsgemäße Schmierfett eine Zusam mensetzung ist, die durch Kombinieren eines Silikonöls als Grundöl mit einer speziellen Harnstoffverbindung, die mit einem derartigen Silikonöl kompatibel ist, erzeugt wird.

Die bei den obengenannten Reaktionen zu verwendenden Amine können folgende beinhalten:
n-Propylamin, Isopropylamin, n-Butylamin, Isobutylamin, s-Butylamin, n-Pentylamin, 3-Methylbutylamin, n-Heptylamin, n-Octylamin, 2-Ethylhexylamin, n-Tetradecylamin, n-Hexadecyl amin, n-octadecylamin, Anilin, 4-Biphenylamin, p-Phenetidin, p-Anisidin, p-Dodecylanilin, Cyclopentylamin, Cyclohexylamin, Dihydroabiethylamin, 3,5,5-Trimethylhexylamin, Oleylamin und dgl.

Die bei den obengenannten Reaktionen zu verwendenden Isocya nate können folgende beinhalten:
1,5-Naphtylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4-Tolylendiisocyanat, 3,3'-Dimethyl-4,4'-Biphenylendiiso cyanat, Hexamethylendiisocyanat und dgl.

Das Mischungsverhältnis des Verdickungsmittels auf Harnstoff basis im Schmierfett liegt vorzugsweise im Bereich von 2 bis 30 Gew.-%. Der Grund dafür ist, daß dann, wenn ein solches Verdickungsmittel in einer Menge unter 2 Gew.-% verwendet wird, ein Schmierfett in einem flüssigen Zustand mit schlech ter Viskosität erzeugt wird, das leicht zu Leckage führt und das für die zufriedenstellende Dichtung eines Lagers proble matisch ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß dann, wenn ein solches Verdickungsmittel in einer Menge über 30 Gew.-% verwendet wird, ein Schmierfett im erstarrten Zustand mit einer Konsistenz von 200 oder weniger erzeugt wird, das eine geringere Brauchbarkeit für die Dichtung eines Lagers hat.

Es sei erwähnt, daß dem Schmierfett sofern gewünscht, Anti oxidationsmittel, Konservierungsmittel, Höchstdruckmittel, Schmierfähigkeitsmittel oder dgl. zugesetzt werden können, vorausgesetzt, (ein) solche(s) Mittel beeinflussen (beein flußt) die Vorteile der Erfindung nicht nachteilig.

Um das obengenannte Schmierfett zu erhalten, wird eine Lö sungsmenge bestehend aus zwei Arten von Aminen, die in einem Grundöl gelöst sind, in eine Lösung gegeben, die aus mit einem Grundöl gemischten Diisocyanat besteht, um eine Lö sungsmischung zu bilden. Die Lösungsmischung wird kräftig ge rührt, um den Reaktionsprozeß zu erleichtern. Danach wird die Lösungsmischung erwärmt und gerührt, bis sie eine Temperatur von 170°C erreicht. Die Lösungsmischung wird eine vorgegebene Zeit auf einer maximalen Temperatur gehalten, und dann wird die Erwärmung beendet. Die Lösungsmischung wird danach bei Raumtemperatur abgekühlt. Wenn die Lösungsmischung eine Tem peratur von ca. 100°C angenommen hat, werden die erforderli chen Additive zugesetzt. Eine gewünschte Operation, bei spielsweise Mischen erfolgt, um die Additive zu lösen. Die Lösungsmischung wird bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Danach findet eine herkömmliche Endoperation mittels eines dreistu figen Walzwerks statt, wodurch ein erfindungsgemäßes Lager schmierfett auf einfache Weise erhalten werden kann.

Gemäß der Erfindung werden verschiedene Arten von Silikonölen bzw. Diharnstoffverbindungen als Grundöl und als Verdickungs mittel verwendet. Das erfindungsgemäße Schmierfett bietet so mit eine zufriedenstellende Schmierfähigkeit über einen wei ten Bereich von tieferen bis höheren Temperaturen. Das er findungsgemäße Schmierfett verhindert außerdem die Entstehung eines Huptons bei kalter Umgebung und behält eine hervorra gende Dauerhaftigkeit bei höheren Temperaturen über einen längeren Zeitraum bei, wodurch die Betriebslebensdauer eines Lagers verlängert wird.

Fig. 1 ist eine Tabelle der Testergebnisse der Materialeigen schaften und des Betriebsverhaltens von erfindungsgemäßen Schmierfetten.

Fig. 2 zeigt ein Bewertungsergebnis der Materialeigenschaften und des Betriebsverhaltens von Fetten entsprechend der Ver gleichsbeispiele.

Fig. 3 ist eine Querschnittansicht eines Lüfters, auf den das erfindungsgemäße Schmierfett aufzubringen ist, wobei Fig. 3(a) den Lüfter bei niedriger Außenlufttemperatur und Fig. 3(b) den Lüfter bei hoher Außenlufttemperatur zeigt.

Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines Abschnitts der Platte, die Teil des Lüfters darstellt.

Ein Schmierfett gemäß der Erfindung wird in ein Kugellager gefüllt, das über den Innendurchmesser eines in Fig. 3 dar gestellten Lüfters 1 gesetzt wird. Das erfindungsgemäße Schmierfett besteht aus einem Grundöl, das aus verschiedenen Arten von Silikonölen mit einer Viskosität von 30 bis 500 mm²/s bei 40°C und von 30 000 mm²/s oder darunter bei -30°C gewählt wird, und einem Verdickungsmittel, das aus spe ziellen Diharnstoff-Verbindungen gewählt wird, wobei das Mi schungsverhältnis des Verdickungsmittels relativ zum Grundöl zwischen 2 und 30 Gew.-% beträgt.

Die Harnstoffverbindungen werden durch die allgemeine Formel R₁-NHCONH-R₂-NHCONH-R₃ dargestellt, wobei R₂ eine Toly lengruppe, eine Diphenylmethangruppe oder eine Dimethylbiphe nylengruppe bezeichnet und R₁ bzw. R₃ jeweils gerade Ketten gesättigter Alkylgruppen mit einer Anzahl Kohlenstoffatome von 6 bis 18 und alizyklische Gruppen bezeichnen. Das Ver hältnis der geraden Ketten gesättigter Alkylgruppen relativ zu den alizyklischen Gruppen liegt im Bereich von 5 bis 95 Mol-% zu 95 bis 5 Mol-%.

Die den Hauptanteil des erfindungsgemäßen Schmierfettes bil denden Silikonöle haben bei tieferen Temperaturen hervorra gende Eigenschaften, so daß sie selbst bei extrem tiefen Temperaturen unter -60°C keine Neigung zum Erstarren zeigen und ihr Fließvermögen beibehalten. Außerdem ist zu beachten, daß Silikonöle einen hohen Flammpunkt von über 300°C sowie sehr niedrige Verdampfungsverluste bei höheren Temperaturen haben. Des weiteren haben sie bei höheren Temperaturen eine hervorragende Oxidationsstabilität sowie hohe Schmierfähig keit.

Demzufolge haben die erfindungsgemäßen Schmierfette eine be sonders lange Lebensdauer und eine hohe Schmierfähigkeit über einen weiten Bereich von tieferen zu höheren Temperaturen im Gegensatz zu herkömmlichen vielfach verwendeten Schmierfet ten, die aus einem Grundöl, z. B. einem Mineralöl wie ver schiedene Arten Ester, Polyalphaolefinöle und dgl. herge stellt werden.

Man nimmt an, daß die Entstehung eines Huptons unter kalten Umgebungsbedingungen, die bei einem Lüfterlager problematisch sind, durch die Eigenschaften bei niedriger Temperatur und die Viskosität des im Schmierfett enthaltenen Grundöls beein flußt wird. Offensichtlich kann ein auf einem sehr hohen Pegel liegender Hupton bei relativ hohen Temperaturen erzeugt werden, insbesondere dann, wenn die Eigenschaften des Grund öls bei niedriger Temperatur nicht zufriedenstellend sind.

Um das obige Problem zu vermeiden, sind verschiedene Arten Ester, Polyalphaolefinöle und Alkyldiphenylether, die bei niedrigen Temperaturen relativ hohe Eigenschaften aufweisen, einzeln oder als Kombination verwendet worden. Dazu ist allerdings zu bemerken, daß die Erzeugung eines Huptons bei extrem tiefen Temperaturen unter -30°C selbst bei Verwendung der obengenannten Substanzen nicht vollständig verhindert werden konnte. Die Bemühungen, die Viskosität des Grundöls auf einem niedrigeren Wert zu halten, sind fortgesetzt wor den. Leider führen sie dazu, daß die Betriebslebensdauer bei höheren Temperaturen erheblich verkürzt wird.

Aus den vorstehenden Erläuterungen ergibt sich, daß eine Ver besserung der Eigenschaften bei tiefen Temperaturen und eine Verlängerung der Betriebslebensdauer bei hohen Temperaturen einander entgegengerichtet sind, so daß es schwierig ist, einen gemeinsamen Nenner für sie zu finden. Im Gegensatz dazu haben Silikonöle eine lange Betriebslebensdauer und eine her vorragende Schmierfähigkeit bei höheren Temperaturen, wie oben ausgeführt. Silikonöle weisen auch zufriedenstellende Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen auf und haben bei niedrigen Temperaturen keine extrem hohe Viskosität. Das obige Problem kann also durch Verwenden von Silikonölen als Grundöl gelöst werden.

Es sei jedoch erwähnt, daß eine längere Betriebslebensdauer, eine zufriedenstellende Schmierfähigkeit bei hohen Drehzahlen und die Fähigkeit der Vermeidung des Huptons bei extrem tie fen Temperaturen des Schmierfettes nicht gleichzeitig erzielt werden könnten, indem einfach ein Grundöl mit zufriedenstel lendem Verhalten über einen Temperaturbereich von niedrigen bis zu hohen Temperaturen verwendet wird. Die Kombination eines solchen Grundöls mit den obigen Eigenschaften und eines Verdickungsmittels ist dagegen ein wichtiges Thema. Wird bei spielsweise 1,2-Hydroxystearinlithium, das im Stand der Tech nik auf breiter Basis als Verdickungsmittel verwendet worden ist, als Verdickungsmittel verwendet, um ein Schmierfett zu erzeugen, geht das resultierende Schmierfett bei höheren Tem peraturen selbst dann in eine fließbare Form über, wenn ein Silikonöl wie z. B. Alkyldiphenylether als Grundöl verwendet wird. Ein solches Schmierfett neigt deshalb dazu, aus den Schmierstellen auszufließen und hat eine geringe Wärmebe ständigkeit, so daß es nicht in der Lage ist, eine längere Betriebslebensdauer zu bieten. Wird andererseits ein Alkyl diphenyletheröl mit niedrigerer Viskosität zur Bildung eines Schmierfettes verwendet, würde das Phänomen beispielsweise der Ölabscheidung unterstützt werden, so daß das resultie rende Schmierfett die Neigung hat, aus einem Lager aus zu fließen. Wird organisches Bentonitpulver, das im Stand der Technik als wärmebeständiges Verdickungsmittel bekannt ist, mit einem Silikonöl zum Herstellen eines Schmierfettes kom biniert, zeigt das resultierende Schmierfett die Neigung, bei höheren Temperaturen rasch hart zu werden. Es könnte also keine zufriedenstellende Schmierfähigkeit aufrechterhalten, so daß nicht mit einer längeren Betriebslebensdauer gerechnet werden könnte.

Bei dem erfindungsgemäßen Verdickungsmittel handelt es sich um eine Diharnstoffverbindung, das durch Reaktion zweier Amine mit verschiedenen Strukturen mit einem Diisocyanat er zeugt wird. Ein Schmierfett, das mit anderen als den erfin dungsgemäßen Harnstoffverbindungen als Verdickungsmittel er zeugt worden ist, bietet eine längere Betriebslebensdauer bei höheren Temperaturen, könnte jedoch bei höheren Rotationsge schwindigkeiten keine zufriedenstellenden Schmierergebnisse aufweisen.

Der Schmiermechanismus eines Lagers bei höheren Temperaturen ist noch nicht hinreichend bekannt und theoretisch gelöst. Man nimmt jedoch an, daß die Eigenschaften der die Verdi ckungsmittel bildenden Bestandteile eine wichtige Rolle dabei spielen, um die obengenannten Funktionen erfüllen zu können.

Die Schmierfette haben bei Raumtemperatur einen halb festen Zustand, da die darin enthaltenen Verdickungsmittel in einem Grundöl ein dreidimensionales Netzgefüge haben, so daß sie Öle aufgrund ihrer Kapillarkraft halten können.

Ein solches Gefüge kann sich bei ansteigenden Temperaturen auf verschiedene Weise verändern. Der Bindungszustand kann sich ebenfalls erheblich verändern. Solche Zustände lassen sich durch Kontrollieren der Übergangstemperatur, die eine Änderung der Kristallzustands darstellt, unter Anwendung einer thermischen Differentialanalyse beobachten. Die Über gangstemperatur hängt in hohem Maße von den das verwendete Verdickungsmittel bildenden Bestandteilen ab und in gering fügigem Maße von den Arten und der Konzentration des darin vorhandenen Grundöls.

Die Temperatur des in ein Lager gefülltes Schmierfettes kann ansteigen, da unter strengen Bedingungen wie hohe Belastung und hochschnelle Rotation wiederholt Scherwirkung und Metall/Metall-Kontakt auftreten können. Das in das Lager gefüllte Schmierfett erfährt außerdem wiederholte Zyklen zwischen Raum- und extrem niedriger Temperatur aufgrund von Stillstand des Lagers und einer Atmosphäre mit tiefen Temperaturen.

Andere als die erfindungsgemäßen Harnstoffette können ihre Gefügeoberflächen in ihrer Gesamtheit verändern, wenn sich die obengenannten Zyklen wiederholen, so daß Phänomene wie Dissoziation und Hartwerden des Öls verursacht werden können. Dies kann zur schlechtesten Bedingung führen, bei der ein Lager nicht ausreichend geschmiert wird.

Die Bestandteile der erfindungsgemäßen Verdickungsmittel sind durch die Diharnstoffverbindungen gekennzeichnet, die durch Kombinieren zweier Arten von Aminen mit verschiedenem Aufbau unter einem geeigneten Verhältnis und einer Reaktion mit Iso cyanat gebildet werden. Der Anteil der beiden Arten von Ami nen, der sich durch die Verbindung aus aliphatischen Aminen mit geraden Ketten und dem Isocyanat ergibt, wird in einem Grundöl gelöst und hat eine geringere Wärmebeständigkeit. Da durch läßt sich der Anteil leicht lösen oder auf die Lauf bahnoberfläche des Lagers fließen, wenn die Temperatur des Lagers ansteigt, so daß ein starker Schmierfilm auf dessen Oberfläche gebildet wird. Dies stellt bei hochschneller Rota tion eine zufriedenstellende Schmierfähigkeit bereit.

Es sei jedoch erwähnt, daß die obengenannte Eigenschaft nicht einfach ein sehr zufriedenstellendes Ergebnis bezüglich der Schmierfähigkeit ergibt, da sie ein Ausfließen des Fettes aus dem Lager verursacht. Um dies zu vermeiden, werden ali zyklische Amine mit einem verbesserten Verhalten hinsichtlich der Wärmebeständigkeit kombiniert. Die auf diese Weise kombi nierten alizyklischen Amine werden mit einem Isocyanat zur Reaktion gebracht, um einen eine Diharnstoffverbindung dar stellenden Anteil zu bilden. Dieser Anteil verhindert ein Weichwerden und Ausfließen des Fettes und liefert eine er höhte Wärmebeständigkeit, um auf diese Weise die Nachteile der aliphatischen Amine auszugleichen, wodurch die Wärmebe ständigkeit des Schmierfettes aufrechterhalten werden kann.

Auf Basis des obigen Konzeptes enthält der Aufbau des Ver dickungsmittelanteils, der das erfindungsgemäße Schmierfett darstellt, zwei Arten von Aminen, die jeweils mit Diisocya naten gebunden sind, und zwei andere Arten von Aminen, die mit Diisocyanaten gebunden sind, um auf diese Weise den An teil des Verdickungsmittels zu bilden.

Das Verfahren der Mischung und der Herstellung des Schmier fettes sollte bei einer bevorzugten Konfiguration untersucht werden, so daß die mit den Isocyanaten gebundenen Verbindun gen möglichst ausgeprägt im System vertreten sind. Als Ergeb nis dieser Untersuchungen sind das am besten geeignete Mi schungsverhältnis zusammen mit dem Verfahren zum Herstellen des Schmierfettes ermittelt worden, wodurch hervorragende Schmierfettzusammensetzungen erhalten worden sind, mit denen sich eine zufriedenstellende Schmierfähigkeit und eine län gere Betriebslebensdauer verwirklichen lassen.

Zur Bestätigung der erfindungsgemäßen Vorteile wurden drei Arten von Schmierfetten (Ausführungsbeispiele 1 bis 3) mit verschiedenen Bestandteilen und verschiedenen Mischungsver hältnissen innerhalb des Gültigkeitsbereichs der Erfindung hergestellt. Diese Fette wurden mit handelsüblichen Schmier fetten (Vergleichsbeispiele 1 bis 3) für die Kupplung eines Lüfters für ein Fluid verglichen. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 und 2 dargestellt.

Die Schmierfette gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 wer den in folgender Weise hergestellt. Die halbe Menge des in Fig. 1 angegebenen Grundöls und die gesamte Menge des Iso cynats werden in einen Reaktor gegeben und auf eine Tempera tur von 50 bis 60°C erwärmt. Danach werden zwei Arten von Aminen und die restliche Hälfte des Grundöls in einen ge trennten Behälter gegen, gelöst und auf eine Temperatur von 70 bis 80°C erwärmt, um eine Lösung zu bilden. Diese Lösung wird sorgfältig in den Reaktor gegossen und darin kräftig verrührt, um die Reaktion zu unterstützen. Da die Reaktion exotherm abläuft, steigt die Temperatur des Reaktans an. Das Rühren und das Zirkulieren durch Rohrleitungen wird etwa eine Stunde lang fortgesetzt, um eine vollständige Reaktion und eine gleichmäßige Verteilung zu bewirken. Die Zirkulation durch die Rohrleitungen wird intermittierend fortgesetzt, und die Temperatur des Reaktans wird erhöht. Das Reaktans wird etwa eine Stunde lang auf einer Temperatur zwischen 170 und 180°C gehalten. Danach wird das Reaktans abgekühlt. Nach dem Abkühlen des Reaktans auf Raumtemperatur erfolgt die Fertig verarbeitung mittels eines dreistufigen Walzwerks, womit das gewünschte Schmierfett vorliegt.

Die Eigenschaften der Grundöle der Ausführungsbeispiele wer den nachstehend angegeben.

1. Dimethylsilikonöl (Ausführungsbeispiel 1):
Kinetische Viskosität: 35 mm²/s (bei 40°C)
Flammpunkt: 300°C
2. Dimethylsilikonöl (Ausführungsbeispiel 2):
Kinetische Viskosität: 70 mm²/s (bei 40°C)
Flammpunkt: 315°C
3. Methylphenylensilikonöl (Ausführungsbeispiel 3):
Kinetische Viskosität: 70 mm²/s (bei 40°C)
Flammpunkt: 330°C
Die Testbedingungen sind wie folgt:
(a) Konsistenz gemäß JIS-K-2220.5.3
(b) Tropfpunkt gemäß JIS-K-2220.5.4
(c) Drehmoment bei niedriger Temperatur: gemäß JIS-K-2220.5.14

(d-1) Test 1 Hupton-Nachweis

0,85 bis 0,95 g Schmierfett gemäß einem der Ausführungs beispiele oder Schmierfett gemäß einem der Vergleichsbei spiele werden in ein Lager 6203 gefüllt. An jeder Seiten fläche des Lagers wird eine Gummi-Kontaktdichtung angebracht, um das Fett dicht abzuschließen. Das Lager wird auf ein Ge häuse montiert. Das am Gehäuse montierte Lager wird in einen Kryostaten mit -40°C gebracht und ausreichend gekühlt. Das am Gehäuse montierte Lager wird in einer Lagerrotationsvorrich tung installiert, die auf Raumtemperatur eingestellt ist (Testtemperatur: ca. -30°C). Der Innenring wird unter einer Axiallast von 1,96 N mit einer Drehzahl von 2000 U/min ge dreht. Die Entstehung eines Huptons erfolgt mit dem Gehör sinn.

(d-2) Test 2 Hupton-Nachweis:

1,7 bis 1,9 g Schmierfett gemäß einem der Ausführungsbei spiele oder Schmierfett gemäß einem der Vergleichsbeispiele werden in ein Lager 6204 gefüllt. An jeder Seitenfläche des Lagers wird eine Gummi-Kontaktdichtung angebracht, um das Fett dicht abzuschließen. Das Lager wird an einem Lüfter mon tiert. Das am Lüfter montierte Lager wird in einer Lagerrota tionsvorrichtung installiert, die auf Raumtemperatur einge stellt ist. Der Innenring wird ohne Axiallast mit einer Dreh zahl von 1700 U/min gedreht. Die Entstehung eines Huptons er folgt mit dem Gehörsinn.

(3) Test Schmiermittellebensdauer

1,7 bis 1,9 g Schmierfett gemäß einem der Ausführungsbei spiele oder Schmierfett gemäß einem der Vergleichsbeispiele werden in ein Lager 6204 gefüllt. Eine kontaktlose Stahldich tung wird an jeder Seitenfläche des Lagers angebracht. Das Lager wird in einer Lagerrotationsvorrichtung installiert. Die Temperatur des Lagers wird auf 150°C gehalten. Der Innen ring wird unter einer Axial- und einer Radiallast von 67 N mit einer Drehzahl von 10 000 U/min gedreht. Die Lebensdauer des Schmierfettes wird anhand der Zeitspanne bestimmt, wäh rend der die Lagertemperatur auf 165°C aufgrund der Tatsache ansteigt, daß das Drehmoment bei Rotation bedingt durch die Verschlechterung des in das Lager gefüllten Schmierfettes übermäßig hoch wird.

Wie aus den Ergebnissen in Fig. 1 ersichtlich wird, sind die Fette gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 3 im Bereich des Drehmoments bei Rotation von 3,0 bis 4,8 Nm bei niedrigen Temperaturen stabil und erzeugen keinerlei Hupton. Die Be triebslebensdauer des Schmierfettes beträgt mehr als 6000 Stunden.

Im Gegensatz dazu erzeugen das Vergleichsbeispiel 1 (die Kom bination aus Teflon als Verdickungsmittel und eines Fluor silikonöls als Grundöl) und das Vergleichsbeispiel 2 (die Kombination aus einer Harnstoffverbindung als Verdickungs mittel und eines Alkyldiphenylethers als Grundöl) unter den Bedingungen des Tests 1 zum Hupton-Nachweis Huptöne. Das Ver gleichsbeispiel 3 (die Kombination aus Lithiumseife all Ver dickungsmittel und einem Methylphenylsilikonöl als Grundöl) erzeugt unter den Bedingungen des Tests 1 zum Hupton-Nachweis keinerlei Huptöne, hat jedoch eine kurze Betriebslebensdauer von 1964 Stunden.

Claims

Schmierfett für ein Lager eines Lüfters mit einem Grund öl, das aus verschiedenen Arten von Silikonölen mit einer Viskosität von 30 bis 500 mm²/s bei 40°C und einer Viskosität von 30 000 mm²/s oder darunter bei -30°C gewählt wird und einer Diharnstoff-Verbindung als Verdickungsmittel mit einem Mischungsverhältnis von 2 bis 30 Gew.-%, wobei die Harnstoff- Verbindung die allgemeine Formel:
R₁-NHCONH-R₂-NHCONH-R₃
hat, wobei R₂ eine Tolylengruppe, eine Diphenylmethangruppe oder eine Dimethylbiphenylengruppe bezeichnet, und R₁ bzw. R₃ jeweils gerade Ketten gesättigter Alkylgruppen mit einer Anzahl Kohlenstoffatome von 6 bis 18 und einer alizyklischen Gruppe bezeichnen, und wobei das Verhältnis zwischen der geraden Kette gesättigter Alkylgruppen zu den alizyklischen Gruppen im Bereich von 5 bis 95 Mol-% zu 95 bis 5 Mol-% liegt.