專利名稱：滾動軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于封裝入潤滑脂組合物的滾動軸承，特別是關(guān)于在汽車發(fā)動機(jī)的散熱器中為通風(fēng)的冷卻風(fēng)扇的電動風(fēng)扇馬達(dá)和風(fēng)扇連軸節(jié)的軸承等，在接近200℃高溫到-40℃低溫的很寬溫度范圍內(nèi)可使用的，具有優(yōu)良的高溫?zé)Y(jié)壽命，防銹性能的滾動軸承。
背景技術(shù)：
隨著汽車的小型化、輕量化，進(jìn)而要求居住空間的放大，不得不減小發(fā)動機(jī)室的空間，進(jìn)一步進(jìn)行電器部件、發(fā)動機(jī)輔機(jī)的小型化和輕量化。此外，為提高肅靜性的要求，進(jìn)行發(fā)動機(jī)室的密閉化，為促進(jìn)發(fā)動機(jī)室內(nèi)的高溫化，上述各部件必須能耐高溫。由于上述各部件多數(shù)安裝在發(fā)動機(jī)室的下部，在行駛中易于遭遇雨水等，對于該處的滾動軸承中使用的潤滑脂，比其他處所使用的潤滑脂，更要具有優(yōu)良的防銹性能。
如上述，伴隨著發(fā)動機(jī)室的高溫化，例如，電動風(fēng)扇馬達(dá)的軸承，雖然能在以前的130～150℃軸承溫度下使用，但更需要是在180～200℃高溫下也能承受的軸承。在以前的150℃以下的軸承中，例如，在特許第1982669號公報中公開的，相應(yīng)封裝了在合成油系潤滑油中配合了脲系化合物的潤滑脂。然而，這種潤滑脂在160℃以上的高溫下很快就產(chǎn)生燒結(jié)，所以需要耐更高熱性的潤滑脂。
已知為了提高耐熱性，例如，通過將聚四氟乙烯(PTFE)配合在增稠劑中，封裝以全氟聚醚油作為基油的氟系潤滑脂，形成可在160℃以上環(huán)境下使用的軸承。然而，這種氟系潤滑脂，很難在一般合成油系潤滑脂中添加配制的防銹劑，所以導(dǎo)致防銹性能低劣。雖然也考慮了分散固體防銹劑的配制方法，但是，當(dāng)配制固體防銹劑時，音響性能顯著降低。進(jìn)而，氟系潤滑脂與合成油系潤滑脂相比，還存在價格高5～20倍的問題。
還知道，如特開平11-181465號公報中公開的，在脲系潤滑脂中調(diào)配氟油的提高耐熱性的潤滑脂組合物。然而，因為基油是礦物油或合成油，與氟油無親和性，離油性很大，特別是對于像電動風(fēng)扇馬達(dá)等高速旋轉(zhuǎn)部件的軸承，很不適宜。再有，如特開平07-268370號公報中公開的，已知將加氫礦物油或合成油，氟聚醚油作為基油的潤滑脂，由于增稠劑的量很少，為3～20質(zhì)量％，所以仍存在離油和阻斷穩(wěn)定性低劣的問題。
發(fā)明解決的課題如上所述，在汽車用發(fā)動機(jī)的散熱器中通風(fēng)的冷卻風(fēng)扇的電動風(fēng)扇馬達(dá)和風(fēng)扇連軸節(jié)的軸承中，伴隨著所處環(huán)境達(dá)到了更高的溫度，存在燒結(jié)壽命降低的傾向，為確保該壽命，必須進(jìn)一步提高潤滑脂的耐熱性。為了在行駛中易于遭遇雨水等的軸承中使用，對于所用的潤滑脂，同時還要求比其他處所用潤滑脂更優(yōu)良的防銹性能，為了防止低溫時起動發(fā)動機(jī)時產(chǎn)生雜音，還需要低溫時的流動性。然而，對這種電動風(fēng)扇馬達(dá)和風(fēng)扇連軸節(jié)用軸承的要求，如上所述，如封裝現(xiàn)有潤滑脂的軸承是不可能滿足的。
本發(fā)明的目的，就是鑒于以上情況，而提供一種兼?zhèn)鋬?yōu)良的高溫?zé)Y(jié)壽命、防銹性和低溫流動性，而且廉價的滾動軸承。
解決課題的方法為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的滾動軸承，其特征是在內(nèi)輪和外輪之間保持多個自由轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動體，封裝潤滑脂的滾動軸承中，上述潤滑脂是按以下配制形成的潤滑脂組合物，即將分別含有增稠劑量為8～35質(zhì)量％的金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂和脲系潤滑脂中的至少一種，并以全氟聚醚油作為基油，作為增稠劑含有15～42.5質(zhì)量％聚四氟乙烯的氟系潤滑脂，按質(zhì)量比，以金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂和脲系潤滑脂中的至少一種氟系潤滑脂＝40～80∶60～20的比率進(jìn)行混合，而且，使增稠劑的總量達(dá)到20～30質(zhì)量％。
在本發(fā)明的滾動軸承中封裝的潤滑脂組合物，通過定量配合氟系潤滑脂，可維持優(yōu)良的耐高溫持久性，并能將潤滑脂基油的粘度抑制到很低，從而低溫流動性也很優(yōu)良。通過在潤滑脂組合物中定量配合金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂和脲系潤滑脂，這些潤滑脂中，通過作為基油的礦物油或合成油的作用，由于可添加各種防銹劑，所以能維持優(yōu)良的防銹性。而且，因為金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂和脲系潤滑脂價廉，作為整體潤滑脂組合物，與單一氟系潤滑脂相比，價更低。


圖1是本發(fā)明滾動軸承的一種實施方案，滾珠軸承的示意斷面圖。
圖2是實施例和比較例中的燒結(jié)試驗和防銹試驗結(jié)果的曲線圖。
圖3是實施例和比較例中的燒結(jié)試驗和潤滑脂泄漏試驗結(jié)果的曲線圖。
發(fā)明的實施方案以下對本發(fā)明的滾動軸承作詳細(xì)說明。
本發(fā)明中，滾動軸承的自身構(gòu)造沒有特殊限制。例如，圖1中以斷面圖示出的滾珠軸承1的示例。該滾珠軸承1的構(gòu)造是在內(nèi)輪10和外輪11之間，通過保持器12自由轉(zhuǎn)動地保持?jǐn)?shù)個轉(zhuǎn)動體滾珠13，進(jìn)而在由內(nèi)輪10、外輪11和滾珠13形成的軸承空間S中，填充潤滑脂組合物(未圖示)，再利用密封件14進(jìn)行封閉。
本發(fā)明中使用的潤滑脂組合物是將金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂、或脲系潤滑脂、或這兩種潤滑脂，與氟系潤滑脂按一定比率進(jìn)行混合的潤滑脂。以下對這些潤滑脂作詳細(xì)說明。
作為金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂或脲系潤滑脂，可適當(dāng)使用以前的金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂或脲系潤滑脂。作為這種金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂或脲系潤滑脂，為了避免潤滑脂組合物因低溫流動性不足引起的低溫起動時的雜音，和高溫下難以形成油膜引起的燒結(jié)，將基油40℃下的動粘度，定為10～400mm2/sec，優(yōu)選定為25～250mm2/sec，更好定為40～150mm2/sec。
基油的種類，從易于含有防銹劑等添加劑方面考慮，可以有礦物油系、合成油系的潤滑油為優(yōu)選。作為礦物油系潤滑油，優(yōu)選對礦物油進(jìn)行減壓蒸餾、脫除溶劑、溶劑提取、氫化分解、溶劑脫除、硫酸洗滌、白土精制、氫化精制等適當(dāng)組合而進(jìn)行精制。作為合成油系潤滑油，有烴系油、芳香族系油、酯系油、醚系油等。作為烴系油，有正鏈烷烴、異鏈烷烴、聚丁烯、聚異丁烯、1-癸烯低聚物、1-癸烯和乙烯共低聚物等的聚-α-烯烴或它們的氫化物等。作為芳香族系油，有單烷基苯、二烷基苯等烷基苯、或單烷基萘、二烷基萘、聚烷基萘等烷基萘等。作為酯系油，有二丁基癸二酸酯、二-2-乙基己基癸二酸酯、二辛基己二酸酯、二異癸基己二酸酯、二(十三烷基)己二酸酯、二(十三烷基)戊二酸酯、甲基·乙酰肉桂酸酯(シル-ト)等二酯油，或三辛基偏苯三酸酯、十三基偏苯三酸酯、四辛基苯均四酸酯等芳香族酯油、還有三羥甲基丙烷辛酸酯、三羥甲基丙烷壬酸酯、季戊四醇-2-乙基己醇酯、季戊四醇壬酸酯等聚醇酯油、進(jìn)而還有多元醇和二元酸·一元酸的混合脂肪酸的聚酯的復(fù)合酯油等。作為醚系油，有聚乙烯乙二醇、聚丙烯乙二醇、聚乙烯乙二醇單醚、聚丙烯乙二醇單醚等聚乙二醇、或單烷基三苯基醚、烷基二苯基醚、二烷基二苯基醚、五苯基醚、四苯基醚、單烷基四苯基醚、二烷基四苯基醚等苯基醚油等。這些基油可單獨(dú)使用，也可以混合物使用。一般最好調(diào)整到上述動粘度。這些基油中，與氟系潤滑脂基油的全氟聚醚油相比親和性較高，優(yōu)選使用醚系油和酯系油。
作為金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂的增稠劑，可選自Li、Na、Ba、Ca中的金屬絡(luò)合物皂、或它們的混合物。作為脲系潤滑脂的增稠劑，有二脲化合物、三脲化合物、四脲化合物、聚脲化合物、或它們的混合物。這些增稠劑可單獨(dú)使用，也可以混合物使用。
金屬絡(luò)合物皂系或脲系潤滑脂的增稠劑量，都為8～35質(zhì)量％，優(yōu)選為10～30質(zhì)量％。
上述金屬絡(luò)合物皂系或脲系潤滑脂，根據(jù)需要，也可只使用其中任何一種，也可二種潤滑脂組合使用。當(dāng)考慮到所得潤滑脂組合物的耐熱性和音響性時，最好使用脲系潤滑脂。組合使用兩種潤滑脂時，金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂和脲系潤滑脂的配合比率，可根據(jù)需要任意設(shè)定。
另一方面，作為氟系潤滑脂，可以使用聚四氟乙烯(PTFE)作為增稠劑、全氟聚醚油(PFPE)作為基油的氟系潤滑脂。這種氟系潤滑脂。為避免因低溫流動性不足而引起低溫起動時的雜音，和因高溫下難以形成油膜而引起的燒結(jié)，優(yōu)選使PFPE在40℃下的動粘度為20～400mm2/sec，更好為30～200mm2/sec。
作為PFPE沒有特殊限制，可適當(dāng)使用一般氟系潤滑脂中使用的。這些基油可單獨(dú)使用，或以混合物使用。
PTFE可以是球形、多面體(立方體或長方體)，極端情況下可以是針狀也無妨。這些PTFE可單獨(dú)使用，也可以混合物使用。
PTFE的含有量為15～42.5質(zhì)量％，優(yōu)選為15～35質(zhì)量％。
本發(fā)明中使用的潤滑脂組合物是將上述金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂和脲系潤滑脂中的至少一種，和氟系潤滑脂，按質(zhì)量比，以金屬絡(luò)合物皂系和脲系潤滑脂中至少一種氟系潤滑脂＝40～80∶60～20的比率進(jìn)行混合的組合物。配合超過60質(zhì)量％氟系潤滑脂時，金屬絡(luò)合物皂系、脲系潤滑脂過少，其中作為基油所含的礦物油和合成油的配合率變小，不能以有效量添加防銹劑，從而不能獲得充分的防銹性。而且，由于氟系潤滑脂增多，所以導(dǎo)致潤滑脂組合物的原料費(fèi)用因氟系潤滑脂的價格而增高。另一方面，氟系潤滑脂低于20質(zhì)量％時，不能使?jié)櫥M合物具有充分的耐熱性，軸承的燒結(jié)壽命縮短。
潤滑脂組合物中的增稠劑總量，即金屬皂、脲化合物、和PTFE的總量為20～30質(zhì)量％。潤滑脂組合物中的增稠劑總量低于20質(zhì)量％時，離油性很大，阻斷穩(wěn)定性低劣，所以產(chǎn)生潤滑脂泄漏，縮短了燒結(jié)壽命。超過30質(zhì)量％時，潤滑脂組合物的流動性增大，由于潤滑脂不能進(jìn)入到軸承內(nèi)外輪和轉(zhuǎn)動體的轉(zhuǎn)動面上，所以會出現(xiàn)燒結(jié)壽命和低溫性的問題。
潤滑脂組合物的稠度，在將金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂和脲系潤滑脂中至少一種與氟系潤滑脂混合時，混合后達(dá)到NLGI No.0～3為好。
為了進(jìn)一步提高上述潤滑脂組合物的性能，根據(jù)需要，可以含有現(xiàn)有的潤滑脂中使用的公知添加劑。從基油的溶解性考慮，可在金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂或脲系潤滑脂中添加添加劑。作為添加劑，例如有膨潤土、硅膠等凝膠化制劑；胺系、酚系、硫系、二硫代磷酸鋅等防氧化劑；氯系、硫系、磷系、二硫代磷酸鋅、有機(jī)鉬等耐高壓添加劑；脂肪酸、動植物油等油性添加劑；石油磺酸鹽、二壬基萘磺酸鹽、山梨聚糖酯等的防銹劑；苯并三唑、亞硝酸鈉等金屬惰性劑；聚甲基丙烯酸酯、聚異丁烯、聚苯乙烯等粘度指數(shù)提高劑等。這些可單獨(dú)添加，也可2種以上組合添加。其中，當(dāng)考慮到本發(fā)明滾動軸承的主要用途，在高溫下，在遇水部位使用時，最好添加防氧化劑和防銹劑。這些添加劑的添加量，只要能達(dá)到本發(fā)明的預(yù)期目的就可以，沒有特殊限定，可含有20質(zhì)量％以下。

對于潤滑脂組合物構(gòu)成成分的金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂、脲系潤滑脂的調(diào)制方法，沒有特殊限制，用任何基油中使增稠劑進(jìn)行反應(yīng)即可獲得。配合添加劑時，在添加了添加劑后，必須用捏和機(jī)或軋制機(jī)等進(jìn)行攪拌，用混練裝置充分?jǐn)嚢?、混練、均勻分散。在攪拌、混練時，加熱也很有效。
對于氟系潤滑脂的調(diào)制方法也沒有特殊限制，在全氟聚醚油中混合PTFE粉末，利用三段軋制機(jī)等進(jìn)行混練，即可獲得。
同樣，將金屬絡(luò)合物皂系和脲系潤滑脂中至少一種和氟系潤滑脂按所規(guī)定的比率進(jìn)行配合，通過捏和機(jī)或軋制機(jī)等的攪拌，混練裝置的充分?jǐn)嚢琛⒒炀?，進(jìn)行相互均勻分散，得到潤滑脂組合物，進(jìn)行該處理時，加熱是很有效的。
實施例以下列舉實施例和比較例以更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受其任何限定。
分別調(diào)制表1和表2所示組成的脲系潤滑脂、金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂、氟系潤滑脂。而調(diào)制脲系潤滑脂是將混合有二異氰酸酯的基油和混合有胺的基油進(jìn)行反應(yīng)、攪拌加熱，在得到的半固體狀物中，加入預(yù)先在基油中溶解的胺系防氧化劑，并進(jìn)行充分?jǐn)嚢瓒{(diào)制。這時調(diào)整二異氰酸酯和胺的量達(dá)到表2中所示增稠劑的量。關(guān)于金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂，在12羥基硬酯酸和氫氧化鋰進(jìn)行皂化反應(yīng)(一次皂化反應(yīng))后，加入二元酸和氫氧化鋰進(jìn)行皂化反應(yīng)(二次皂化反應(yīng))，待皂化反應(yīng)結(jié)束后，將潤滑脂加熱到180℃，加入基油，冷卻到室溫，利用三段軋制機(jī)進(jìn)行混練調(diào)制。關(guān)于氟系潤滑脂，在PFPE中充分混合30質(zhì)量％或22質(zhì)量％的PTFE粉末，利用三段軋制機(jī)進(jìn)行混練調(diào)制。
表1

A金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂或脲系潤滑脂B氟系潤滑脂表2

A金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂或脲系潤滑脂B氟系潤滑脂同樣，以表1所示質(zhì)量比，將金屬(Li)絡(luò)合物皂系潤滑脂和PTFE 30質(zhì)量％的氟系潤滑脂進(jìn)行混合，隨后通過軋制機(jī)，得到各試驗用潤滑脂組合物。所得各試驗用潤滑脂組合物的稠度，都為NLGI No.2。同樣，將得到的各試驗用潤滑脂組合物封裝入試驗軸承中，進(jìn)行下述所示燒結(jié)試驗和防銹試驗。結(jié)果示于圖2。圖2中，·標(biāo)記曲線是燒結(jié)試驗結(jié)果，△標(biāo)記曲線是防銹試驗結(jié)果。
按表2所示質(zhì)量比，將脲系潤滑脂和氟系潤滑脂進(jìn)行混合，隨后通過軋制機(jī)，得到各試驗用潤滑脂組合物。所得各試驗用潤滑脂組合物的稠度為NLGI No.1～3。同樣，將所得各試驗用潤滑脂組合物封裝入試驗軸承中，進(jìn)行下述所示燒結(jié)試驗和潤滑脂泄漏試驗。結(jié)果示于圖3中。圖3中，·標(biāo)記曲線是燒接試驗結(jié)果，△標(biāo)記曲線是潤滑脂泄漏試驗結(jié)果。
(燒接試驗)在內(nèi)徑φ8mm、外徑φ22mm、寬7mm鐵封閉板的深溝配置的滾珠軸承中，封裝入各潤滑脂組合物，其占容積空間50％，在內(nèi)輪旋轉(zhuǎn)速度3000min-1、軸承溫度180℃、軸向荷重59N的條件下，連續(xù)旋轉(zhuǎn)軸承，在產(chǎn)生燒結(jié)時，軸承外輪溫度上升到190℃以上時，終止試驗，在1000小時以上為合格。試驗對于同一軸承進(jìn)行4例。
(防銹試驗)在內(nèi)徑φ17mm、外徑φ47mm、寬14mm橡膠密封的深溝配置的滾珠軸承內(nèi)，封裝入各潤滑脂組合物，占容積空間50％，以1800min-1速度旋轉(zhuǎn)30秒。隨后，向該滾珠軸承內(nèi)注入0.5ml 0.5質(zhì)量％的鹽水，再以1800min-1速度旋轉(zhuǎn)30秒。接著將該滾珠軸承在80℃、100％RH的恒濕恒溫槽內(nèi)設(shè)置48小時后，拆解，用肉眼觀察軸承軌道面的生銹狀況。該防銹試驗的銹評價點(diǎn)和銹狀況，如以下所示。
#7無銹#6斑點(diǎn)銹(斑點(diǎn)狀的少量銹)#5點(diǎn)銹(φ0.3mm以下)#4小銹(φ1.0mm以下)#3中銹(φ5.0mm以下)#2大銹(φ10.0mm以下)#1極大銹(幾乎全面生銹)
#7～5為良好，#5～1為不好。
(潤滑脂泄漏試驗)在內(nèi)徑φ17mm、外徑φ40mm、寬12mm橡膠密封的深溝安裝的滾珠軸承內(nèi)，封裝入各潤滑脂組合物，占容積空間的35％，在內(nèi)輪旋轉(zhuǎn)速度14500min-1，軸承外輪溫度180℃、軸向荷重200N的條件下，旋轉(zhuǎn)軸承20小時，到試驗終止時，測定泄漏潤滑脂的量。試驗對同一軸承進(jìn)行4例，泄漏量在10質(zhì)量％以下為合格。
如圖2和圖3所示，通過封裝入金屬(Li)絡(luò)合物皂系潤滑脂的混合比為40～80質(zhì)量％，且，增稠劑總量為20～30質(zhì)量％的潤滑脂組合物，評價改進(jìn)的燒結(jié)壽命。由圖2可知抑制了銹的發(fā)生，由圖3可知抑制了潤滑脂泄漏。
發(fā)明效果如以上說明，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種封裝入兼有氟系潤滑脂的高溫?zé)Y(jié)壽命和合成油系潤滑脂的防銹性、低溫流動性，而且比較廉價的潤滑脂的滾動軸承。本發(fā)明的滾動軸承，最適宜用作汽車用發(fā)動機(jī)的散熱器通風(fēng)的冷卻風(fēng)扇的電動風(fēng)扇馬達(dá)和風(fēng)扇性軸節(jié)的軸承，可暴露在從高溫到低溫很廣的溫度范圍內(nèi)，在易于遇雨水等產(chǎn)生生銹的惡劣條件下使用的軸承。
權(quán)利要求
1.一種滾動軸承，特征是在內(nèi)輪和外輪之間自由轉(zhuǎn)動地保持?jǐn)?shù)個轉(zhuǎn)動體，并封裝入潤滑脂而形成的滾動軸承，其特征是，上述潤滑脂是按下混合的潤滑脂組合物，即，將分別含有增稠劑量為8～35質(zhì)量％的金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂和脲系潤滑脂中至少一種，和以全氟聚醚油作為基油，含有15～42.5質(zhì)量％聚四氟乙烯作為增稠劑的氟系潤滑脂，按質(zhì)量比，金屬絡(luò)合物皂系和脲系潤滑脂中的至少一種氟系潤滑脂＝40～80∶60～20的比率混合，而且增稠劑的總量達(dá)到20～30質(zhì)量％。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種兼有高溫?zé)Y(jié)壽命、防銹性和低溫流動性,而且比較廉價的滾動軸承。滾動軸承1的特征是在內(nèi)輪10和外輪11之間以自由轉(zhuǎn)動地保持?jǐn)?shù)個轉(zhuǎn)動體13,其中封裝入如下混合的潤滑脂組合物,即將各含有增稠劑量為8～35質(zhì)量%的金屬絡(luò)合物皂系潤滑脂和脲系潤滑脂中至少一種,和以全氟聚醚油作為基油,含有15～42.5質(zhì)量%聚四氟乙烯作為增稠劑的氟系潤滑脂,按質(zhì)量比,金屬絡(luò)合物皂系和脲系潤滑脂中的至少一種:氟系潤滑脂=40～80∶60～20的比例混合,而且增稠劑的總量達(dá)到20～30質(zhì)量%。
文檔編號C10M169/02GK1385624SQ0211920
公開日2002年12月18日 申請日期2002年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月11日
發(fā)明者磯賢一 申請人:日本精工株式會社