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Dokumentenidentifikation DE69424352T2 08.02.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0638737
Titel Walzlagerkäfig
Anmelder Koyo Seiko Co., Ltd., Osaka, JP
Erfinder Ueno, Hiroshi, Tondabayashi-shi, Osaka 584, JP;
Yamamoto, Akira, Kashiwara-shi, Osaka 582, JP;
Ohtani, Megumi, Kashihara-shi, Nara 634, JP;
Terada, Tadahiro, Kita-Katsuragi-Gun, Nara 639-21, JP
Vertreter Meissner, Bolte & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69424352
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.08.1994
EP-Aktenzeichen 941125155
EP-Offenlegungsdatum 15.02.1995
EP date of grant 10.05.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.02.2001
IPC-Hauptklasse F16C 33/44

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Käfig für ein Wälzlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für einen Käfig für ein Wälzlager wurden bisher verschiedene Materialien verwendet, die ein aliphatisches Polyamidharz (z. B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 46 usw.) als Matrix aufweisen und die im Vergleich mit solchen aus Metall leichter sind und hervorragende mechanische Eigenschaften besitzen.

Wenn ein aliphatisches Polyamidharz aber in einem stark erhitzten Schmieröl, wie z. B. Getriebeöl, verwendet wird, führt seine schlechte Haltbarkeit (Ölbeständigkeit) in Laufe der Zeit zu einem Abbau, so daß sich eine starke Verringerung der Festigkeit ergibt. Der Grund hierfür ist der, daß unter den Bedingungen einer hohen Temperatur das Schmieröl oxidiert wird, so daß seine Azidität erhöht wird, und das aliphatische Polyamidharz unter dieser erhitzten sauren Atmosphäre thermisch oxidiert wird.

Die obere Temperaturgrenze, bei der ein Käfig aus einer aliphatischen Polyamidharzmatrix für ein Wälzlager verwendet werden kann, beträgt deshalb ca. 120 bis 130ºC. Bei höheren Temperaturen wird zur Zeit üblicherweise ein Wälzlager aus Metall verwendet.

Es ist auch möglich, anstelle des aliphatischen Polyamidharzes sogenannte supertechnische Kunststoffe zu verwenden, die bei höheren Temperaturen eingesetzt werden können, wie z. B. Polyethersulfon (PES), Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketon (PEEK) usw. Die meisten supertechnischen Kunststoffe besitzen jedoch eine geringe Flexibilität und sind im Vergleich zum aliphatischen Polyamidharz teuer, weshalb ihre Verwendung beschränkt ist und sie bis jetzt noch keine große praktische Verwendung gefunden haben.

Die US-A-4 999 394 beschreibt einen Käfig für ein Wälzlager, das ein Polyamidharz, einen Anteil an Elastomer und einen Anteil an Verstärkungsfasern aufweist. Gemäß diesem Dokument ist Polybutadien das als Elastomer verwendete Kohlenwasserstoffharz. Der herkömmliche Käfig soll gegenüber Dimensionsveränderungen und Beschädigung beständiger sein. In dem Dokument sind keine spezifischen Maßnahmen beschrieben, wie unter Verwendung eines solchen Käfigs in einem Schmiermittel bei hohen Temperaturen eine hervorragende Temperaturbeständigkeit erhalten werden kann.

Aufgabenstellung und Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe eines Käfigs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, der eine hervorragende Ölbeständigkeit besitzt, wenn er in einem Schmieröl bei höherer Temperatur verwendet wird.

Um diese Aufgabe zu lösen, haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung untersucht, wie unter Verwendung einer Polymerlegierungstechnik die Ölbeständigkeit des Käfigs aus einer aliphatischen Polyamidharzmatrix für ein Wälzlager verbessert werden kann. Zuerst wurde versucht, Materialien mit einer hohen Ölbeständigkeit, wie z. B. Tetrafluorethylen (PTFE) in einer aliphatischen Polyamidharzmatrix zu dispergieren, wobei jedoch die Ölbeständigkeit nicht verbessert werden konnte.

Dann wurden verschiedene andere Polymere untersucht. Im Ergebnis wurde gefunden, daß durch Dispergieren eines Kohlenwasserstoffpolymers der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Art, das eine gute Kompatibilität mit der aliphatischen Polyamidharzmatrix besitzt, aber selbst keine Ölbeständigkeit aufweist, die Ölbeständigkeit des Käfigs für ein Wälzlager drastisch verbessert wird, so daß eine Ölbeständigkeit bei hohen Temperaturen erreicht werden kann, die mit der von supertechnischen Kunststoffen, wie z. B. PES, PPS und dergleichen, vergleichbar ist. Dadurch wurde die Erfindung erzielt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einem Käfig gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen davon sind in den Unteransprüchen angegeben.

Für die starke Verbesserung der Ölbeständigkeit des erfindungsgemäßen Käfigs für ein Wälzlager kann es verschiedene Gründe geben, und einer dieser Gründe könnte sein, daß das in der aliphatischen Polyamidharzmatrix dispergierte Kohlenwasserstoffpolymer eine maskierende Wirkung zeigt, mit der ein Eindringen von Öl in das Innere des Käfigs verhindert wird.

Eine andere Möglichkeit ist die, daß das Kohlenwasserstoffpolymer, das keine Ölbeständigkeit besitzt, vor der thermischen Oxidation der aliphatischen Polyamidharzmatrix oxidiert wird, so daß die thermische Oxidation der aliphatischen Polyamidharzmatrix verhindert wird.

Unter der Annahme, daß das Kohlenwasserstoffpolymer die maskierende Wirkung einer Verhinderung des Eindringens von Öl, wie vorstehend beschrieben, besitzt, dann folgt, daß das Innere des Käfigs nur Wärme aus dem Hochtemperaturöl aufnimmt. Wenn die Temperatur zu hoch ist, kann es aufgrund der Temperatur einer thermischen Zersetzung unterliegen. Andererseits wird angenommen, daß eine Anelierungswirkung innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs die Festigkeit bei der anfänglichen Anwendung des Käfigs verbessern kann.

Der erfindungsgemäße Käfig für ein Wälzlager mit der vorstehend angegebenen Struktur verwendet ein aliphatisches Polyamidharz mit hervorragenden Eigenschaften für den Käfig als Matrix, und ist aus einem aliphatischen Polyamidharz und einem Kohlenwasserstoffpolymer der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Art ausgebildet, die im Vergleich zu supertechnischen Kunststoffen billig und leicht erhältlich sind. Der erfindungsgemäße Käfig weist eine mit der eines Käfigs aus den supertechnischen Kunststoffen vergleichbare Hochtemperatur-Ölbeständigkeit auf. Er ist deshalb insgesamt im Hinblick auf seine Eigenschaften und seine Wirtschaftlichkeit als Käfig einem solchen aus supertechnischen Kunststoffen überlegen.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung, die eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Kronenkäfigs für ein Kugellager zeigt.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht, die ein Meßverfahren für die Festigkeit des Kronenkäfigs für das Kugellager erläutert.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht, die ein Meßverfahren für die Festigkeit des Kronenkäfigs für ein Kugellager erläutert.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Eintauchzeit des Kronenkäfigs für ein Kugellager gemäß Beispiel 1 in einem Hochtemperatur-Öl und der Zugfestigkeit angibt.

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Eintauchzeit des Kronenkäfigs für ein Kugellager gemäß Beispiel 2 in einem Hochtemperatur-Öl und der Zugfestigkeit zeigt.

Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Eintauchzeit des Kronenkäfigs für ein Kugellager gemäß Vergleichsbeispiel 1 in einem Hochtemperatur- Öl und der Zugfestigkeit zeigt.

Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Eintauchzeit des Kronenkäfigs für ein Kugellager gemäß Vergleichsbeispiel 2 in einem Hochtemperatur- Öl und der Zugfestigkeit zeigt.

Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Eintauchzeit des Kronenkäfigs für ein Kugellager gemäß den Beispielen 1 und 2, Vergleichsbeispielen 1 und 2 und Bezugsbeispielen 1 und 2 in einem Hochtemperatur-Öl und der Zugfestigkeit zeigt.

Fig. 9 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Eintauchzeit des Kronenkäfigs für ein Kugellager gemäß den Beispielen 1, 3 und 4, und dem Vergleichsbeispiel 2 in einem Hochtemperatur-Öl, das auf 140ºC erhitzt ist, und der Zugfestigkeit zeigt.

Fig. 10 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Eintauchzeit des Kronenkäfigs für ein Kugellager gemäß den Beispielen 1, 3 und 4 und dem Vergleichs beispiel 3 in einem Hochtemperatur-Öl, das auf 160ºC erhitzt ist, und der Zugfestigkeit zeigt.

Fig. 11 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Eintauchzeit des Kronenkäfigs für ein Kugellager gemäß den Beispielen 1, 3 und 4 und dem Vergleichsbeispiel 3 in einem Hochtemperatur-Öl, das auf 180ºC erhitzt ist, und der Zugfestigkeit zeigt.

Fig. 12 ist eine perspektivische Darstellung, die einen Käfig für ein zylindrisches Wälzlager, der in zwei Teile getrennt ist, zeigt, und auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird.

Fig. 13 ist ein Querschnitt, der das Innere eines Kraftfahrzeuggetriebes zeigt, in das das zylindrische Wälzlager, das in zwei Hälften getrennt ist, eingebaut ist.

Fig. 14 ist eine perspektivische Darstellung, die einen Käfig für ein Nadelwälzlager zeigt, das in einem Bereich geschlitzt ist, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird.

Fig. 15 ist eine teilweise perspektivische Ansicht, die einen Käfig für ein Doppelreihen-Schrägkugellager zeigt, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird.

Fig. 16 ist ein Teilquerschnitt, der das Innere einer Kraftfahrzeug-Hinterachse zeigt, die mit einer Kardanwelle kombiniert ist, in die das Doppelreihen-Schrägkugellager eingebaut ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Wie vorstehend beschrieben, betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbesserung eines Käfigs für ein Wälzlager, der ein aliphatisches Polyamidharz als Matrix aufweist. Dieser verbesserte Käfig für ein Wälzlager wird in einem Schmieröl, das auf eine hohe Temperatur erhitzt, verwendet, wie z. B. einem Getriebeöl usw., und ist aufgebaut aus einem Harz, das ein aliphatisches Polyamidharz als Matrix und ein Kohlenwasserstoffpolymer gemäß der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 beschriebenen Art, das keine Ölbeständigkeit in einem Schmieröl, und eine gute Kompatibilität mit der Matrix aus dem aliphatischen Polyamidharz besitzt, aufweist, und das in der Matrix aus dem aliphatischen Polyamidharz dispergiert ist.

Als aliphatisches Polyamidharz, das die Matrix des vorstehenden Käfigs bildet, können z. B. bekannte aliphatische Polyamidharze verwendet werden, wie z. B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 46 und dergleichen. Insbesondere wird aufgrund des niedrigen Preises und der leichten Handhabung gemäß der Erfindung besonders bevorzugt das sehr bekannte Nylon 66, d. h. ein Reaktionsprodukt aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin, verwendet, das ein aliphatisches Polyamidharz ist, welches eine sich wiederholende Einheit aufweist, die in der nachstehenden Formel (1) dargestellt ist:

-[HN-(CH&sub2;)&sub6;-NH-CO-(CH&sub2;)&sub4;-CO] - (1).

Als in der aliphatischen Polyamidharzmatrix zu dispergierendes Kohlenwasserstoffpolymer wird ein Olefinpolymer verwendet, das selbst keine Ölbeständigkeit in einem Schmieröl besitzt. Diese Olefinpolymere sind ausgewählt aus Polyethylen, Polypropylen, Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPM), Ethylen- Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM).

Diese Olefinpolymere können wie sie sind oder modifiziert verwendet werden, um ihre Kompatibilität mit der aliphatischen Polyamidharzmatrix zu verbessern. Als modifiziertes Olefinpolymer können Polymere verwendet werden, die durch Copolymerisieren der vorstehend angegebenen Olefinpolymere mit α,β-ungesättigten Carbonsäuren, ihren Estern oder Metallsalzen modifiziert sind.

Weiterhin können auch Polymere, die durch Aufpropfen von Carbonsäuren oder Säureanhydriden auf die Olefinpolymere modifiziert sind, verwendet werden. Im Falle von EPDM können erfindungsgemäß zweckmäßigerweise Polymere verwendet werden, die durch Aufpropfen von Maleinsäureanhydrid modifiziert sind und eine verbesserte Kompatibilität mit der aliphatischen Harzmatrix zeigen.

Durch die vorstehend beschriebene Modifizierung wird die Kompatibilität des Olefinpolymers mit der aliphatischen Polyamidharzmatrix verbessert, und außerdem werden die Ölbeständigkeit und Schlagfestigkeit des Käfigs verbessert.

Diese Olefinpolymere können allein oder in Kombination verwendet werden.

Als in der aliphatischen Polyamidharzmatrix zu dispergierendes Kohlenwasserstoffpolymer kann zweckmäßigerweise zusätzlich zum Olefinpolymer ein Styrolpolymer verwendet werden, das selbst keine Ölbeständigkeit in einem Schmieröl zeigt, wobei das Styrolpolymer ein Styrol-Elastomer ist.

Das Styrol-Elastomer ist im allgemeinen ein Blockcopolymer (Styrol-Blockcopolyiaer) mit einem Polystyrolblock und einem dazwischenliegenden Kautschukblock, wobei der Polystyrolblock eine physische Brücke (Domäne) ausbildet, um ein Verbrückungspunkt zu werden, und der Kautschukblock die Rolle eines weichen Segments, das Kautschukelastizität verleiht, besitzt.

Der dazwischenliegende Kautschukblock weist Ethylen-Buten- Copolymer (EB), Polybutadien (B), Polyisopren (I) und dergleichen auf, und der intermediäre Kautschukblock wird nach der Form seiner Anordnung mit Polystyrol (S) als hartes Segment in lineare und radiale Typen klassifiziert.

Die physikalischen Eigenschaften eines solchen Blockcopolymers werden im allgemeinen durch einige Faktoren stark beeinflußt, wie (a) die Länge der Block-Molekularkette, (b) die Art der Bindung, (c) das Bindungsverhältnis, und dergleichen, und durch eine geeignete Auswahl dieser Faktoren können wünschenswerte Eigenschaften erhalten werden.

Das Styrol-Elastomer ist ausgewählt aus Styrol-Ethylen/Buten- Styrol-Blockcopolymer (S-EB-S), Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer (S-B-S (linear und (S-B) nX (radial)), Styrol- Isopren-Styrol-Blockcopolymer (S-I-S).

Als Herstellungsverfahren für das Styrol-Elastomer kann eine lebendige anionische Polymerisation in Gegenwart eines Alkyllithiumkatalysators verwendet werden. Um gewünschte Käfigeigenschaften zu erhalten, kann die Polymerisation durch Kontrollieren der Zahl oder Länge der Kautschukblöcke oder Styrolblöcke durchgeführt werden.

Das Styrol-Ethylen/Buten-Styrol-Blockcopolymer (S-EB-S) kann z. B. erhalten werden durch Blockcopolymerisieren von Styrol an beiden Seiten eines Ethylen-Buten-Copolymers, das keine restliche Doppelbindung besitzt, und durch Zugabe von Wasserstoff zu Polybutadien gesättigt worden ist.

Was den Anteil an Olefinpolymer oder Styrolpolymer der Art, wie sie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben ist, betrifft, liegt dieser vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 25 Gew.-%, und insbesondere von 8 bis 25 Gew.-%, bezogen auf die gesamten Komponenten. Wenn der Anteil des Kohlenwasserstoffpolymers weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf die gesamten Komponenten beträgt, dann wird, obwohl dies von der Größe oder Form des Käfigs abhängt, der zusätzliche Effekt des Kohlenwasserstoffpolymers nicht in zufriedenstellendem Maß erhalten.

Wenn der Anteil des Kohlenwasserstoffpolymers weit über 25 Gew.-% hinausgeht, verringert sich die relative Menge des aliphatischen Polyamidharzes, und es können Probleme im Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften und mechanische Festigkeit auftreten.

Im erfindungsgemäßen Käfig für ein Wälzlager können Verstärkungsfasern zugemischt sein, um seine mechanische Festigkeit und Hitzebeständigkeit, auf ähnliche Weise wie im Stand der Technik, weiter zu erhöhen.

Beispiele für Verstärkungsfasern umfassen Glasfasern, Kohlefasern, faserförmigen Wollastonit, Siliciumcarbidfasern, Borfasern, Aluminiumoxidfasern, Si-Ti-C-O-Fasern, Metallfasern (z. B. Kupfer, Stahl, rostfreien Stahl, usw.), aromatischallphatische-Polyamid (Alamid)-Fasern, Kaliumtitanatwhisker, Graphitwhisker, Siliciumcarbidwhisker, Siliciumnitridwhisker und dergleichen. Sie können allein oder in Kombination verwendet werden.

Was den Anteil der Verstärkungsfasern anbelangt, liegt der Anteil der Verstärkungsfasern vorzugsweise in einem Bereich von 8 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die gesamten Komponenten. Wenn der Anteil der Verstärkungsfasern geringer als 8 Gew.-%, bezogen auf die gesamten Komponenten, beträgt, wird der zusätzliche Effekt der Verstärkungsfasern nicht auf zufriedenstellende Weise erhalten, und die mechanische Festigkeit und Hitzebeständigkeit des Käfigs werden nicht auf eine zufriedenstellende Weise verbessert.

Wenn der Anteil der Verstärkungsfasern 40 Gew.-% übersteigt, verschlechtert sich die Flexibilität des Käfigs, so daß Brüche oder Risse verursacht werden, wenn Formkörper aus ihren Formen entnommen werden oder Wälzelemente in Taschen gepreßt werden, insbesondere im Fall eines Käfigs mit einer Tasche mit einer Hinterschneidung.

Der erfindungsgemäße Käfig für ein Wälzlager kann zusätzlich zu den vorstehend genannten Komponenten verschiedene Additive, wie z. B. anorganische Füllstoffe als Farbmittel, Kupfer oder organische Stabilisatoren usw., in einer Menge enthalten, die dem des Standes der Technik ähnlich ist.

Der Käfig für ein Wälzlager wird durch Schmelzen/Kneten der vorstehend genannten Komponenten unter Ausbildung eines Form- Materials, wie z. B. Pellets, Pulver, usw., hergestellt, und danach durch Formen unter Verwendung einer Spritzgießvorrichtung auf ähnliche Weise wie im Stand der Technik geformt.

Die vorliegende Erfindung kann für verschiedene Käfige für ein Wälzlager, wie z. B. ein Kugellager, Nadelwälzlager, zylindrisches Wälzlager, konisches Wälzlager, und dergleichen, verwendet werden. Zweckmäßigerweise wird die vorliegende Erfindung insbesondere für einen Käfig mit einer Hinterschneidung verwendet.

Für den erfindungsgemäßen Käfig für ein Walzlager wird ein Kohlenwasserstoffpolymer der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Art, das keine Ölbeständigkeit und gute Kompatibilität mit einer aliphatischen Polyamidharzmatrix besitzt, in der aliphatischen Polyamidharzmatrix dispergiert, so daß die Ölbeständigkeit bei Verwendung in einem erhitzten Schmieröl stark verbessert wird, und mit der von supertechnischen Kunststoffen vergleichbar ist.

Der erfindungsgemäße Käfig für ein Wälzlager weist außerdem eine Flexibilität auf, die bei einem aus supertechnischen Kunststoffen hergestellten Käfig nicht erhalten werden kann. Da der erfindungsgemäße Käfig für ein Wälzlager aus dem aliphatischen Polyamidharz und einem Kohlenwasserstoffpolymer der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Art zusammengesetzt ist, ist er leicht erhältlich und im Vergleich zu solchen aus supertechnischen Kunststoffen billig.

Der erfindungsgemäße Käfig für ein Wälzlager wird zweckmäßigerweise für Wälzlager verwendet, die in einem auf 130 bis 180ºC erhitzten Schmieröl verwendet werden. Beispiele für Wälzlager umfassen ein zylindrisches Wälzlager 40, das als Gegenmittellager zur Stützung des zentralen Teils einer Gegenwelle 31 in einem Kraftfahrzeuggetriebe 30 verwendet wird, die frei rotiert (siehe Fig. 13), oder in einem Nadelwälzlager.

Der Käfig 41 für ein zylindrisches Wälzlager 40 wird hergestellt, indem man eine Vielzahl von Taschen 41b zur Einführung eines zylindrischen Wälzteiles 42 in einen ringförmigen Körper 41a ausbildet, der in zwei Teile gespalten bzw. aufgetrennt ist und aus einem synthetischen Harz besteht, in dem das Kohlenwasserstoffpolymer der in kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Art in der aliphatischen Polyamidharzmatrix dispergiert ist (siehe Fig. 12).

Der Käfig 43 für ein Nadelwälzlager wird hergestellt, indem man eine Vielzahl von Taschen 43b zur Einführung eines Nadelwälzteiles 44 in einen ringförmigen Körper 43a ausbildet, der aus einem synthetischen Harz besteht, wobei das Kohlenwasserstoffpolymer der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Art in der aliphatischen Polyamidharzmatrix dispergiert ist (siehe Fig. 14).

Der ringförmige Körper 43a ist an einer Stelle des kreisförmigen Umfangs geschlitzt und wird in die Gegenwelle 31 eingebaut, indem man den Spalt 43c weit öffnet. Der Käfig 43 für ein Nadelwälzlager muß deshalb Ölbeständigkeit und Flexibilität aufweisen. Deshalb kann zweckmäßigerweise der erfindungsgemäße Käfig verwendet werden.

Beispiele für andere Wälzlager, die in einem auf 130 bis 180ºC erhitzten Schmieröl verwendet werden, umfassen ein Doppelreihen-Schrägkugellager 46 zur drehbaren Abstützung einer Kupplungsscheibe einer Kraftfahrzeughinterachse 32, die mit einer Kardanwelle kombiniert ist (siehe Fig. 16).

Der Käfig 45 für das Doppelreihen-Schrägkugellager 46 wird hergestellt, indem man eine Vielzahl von halbrunden Taschen 45 zur Einführung von Kugeln in einen ringförmigen Körper 45a ausbildet, der aus einem synthetischen Harz ausgebildet ist, in dem das Kohlenwasserstoffpolymer der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Art in der aliphatischen Polyamidharzmatrix dispergiert ist (siehe Fig. 15).

Beispiele Beispiel 1

56,6 Gewichtsteile Nylon 66 als aliphatische Polyamidharzmatrix, 13,4 Gewichtsteile EPDM, modifiziert durch Aufpropfen von Maleinsäureanhydrid, als Olefinpolymer, 30,0 Gewichtsteile Glasfasern als Verstärkungsfasern und eine geringe Menge eines Stabilisators wurden geschmolzen/geknetet und dann mit einer Pelletiervorrichtung zur Herstellung von Pellets als Material zum Spritzgießen pelletisiert.

Unter Verwendung der Pellets zum Spritzgießen wurde ein Kronenkäfig für ein Kugellager H (Innendurchmesser: 59 mm, Außendurchmesser: 64 mm) mit der in Fig. 1 dargestellten Form durch Spritzgießen (Seitenflächen 1-Punkt-Angußstelle) hergestellt. In Fig. 1 ist das Symbol G eine Angußstellenposition, das Symbol H1 eine Schweißlinie des bei zur Angußstellenposition G symmetrischen Position ausgebildeten geformten Produktes.

Beispiel 2

56,6 Gewichtsteile Nylon 66 als aliphatische Polyamidharzmatrix, 13,4 Gewichtsteile eines Styrol-Ethylen/Buten-Styrol- Blockcopolymers (S-EB-S) als Styrolpolymer, 30,0 Gewichtsteile Glasfasern als Verstärkungsfasern und eine kleine Menge eines Stabilisators wurden geschmolzen/geknetet, und dann mit einer Pelletiervorrichtung zur Herstellung von Pellets als Material für das Spritzgießen pelletisiert.

Unter Verwendung der Pellets wurde ein Kronenkäfig für ein Wälzlager H mit der in Fig. 1 dargestellten Form auf die gleiche Weise, wie im Beispiel 1 beschrieben, hergestellt.

Vergleichsbeispiel 1

Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben, wurde ein Kronenkäfig für ein Wälzlager H mit der in Fig. 1 dargestellten Form hergestellt, mit der Ausnahme, daß zum Spritzgießen Pellets verwendet wurden, die durch Schmelzen/Kneten ohne modifizierten EPDM, von 75,0 Gewichtsteilen Nylon 66, sowie 25,0 Gewichtsteilen Glasfasern und einer geringen Menge an Stabilisator hergestellt wurden.

Vergleichsbeispiel 2

Auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben wurde ein Kronenkäfig für ein Wälzlager H mit der in Fig. 1 dargestellten Form hergestellt, mit der Ausnahme, daß zum Spritzgießen Pellets verwendet wurden, die durch Schmelzen/Kneten ohne Styrolpolymer von 70,0 Gewichtsteilen Nylon 46, das eine bessere Wärmebeständigkeit als Nylon 66 besitzt, d. h. ein Reaktionsprodukt von 1,4-Diaminobutan und Adipinsäure, eines aliphatischen Polyamidharzes mit einer durch die Formel (2) dargestellten sich wiederholenden Einheit:

-[HN-(CH&sub2;)&sub6;-NH-CO-(CH&sub2;)&sub4;-CO]- (2)

30,0 Gewichtsteilen Glasfasern und einer geringen Menge eines Stabilisators hergestellt wurden.

Mit den vorstehenden Beispielen und Vergleichsbeispielen wurden die folgenden Tests durchgeführt.

Nach dem Installieren der entsprechenden Kronenkäfige für ein Wälzlager H der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 an Vorsprüngen 11, 21, um ihre Schweißlinie H1 zwischen einem Paar von Spanneinrichtungen 1, 2 anzuordnen, wurden die Anfangswerte der Bruchfestigkeit (N) gemessen, die erhalten wurden, wenn beide Spanneinrichtungen nach oben und unten gestreckt wurden, wie dies durch die Pfeile X in den Zeichnungen angedeutet wird.

Dann wurde eine Vielzahl von Kronenkäfigen für ein Kugelwälzlager H der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 in ein Öl für ein automatisches Getriebe getaucht, das auf 140ºC, 160ºC oder 180ºC erhitzt war, und die Bruchfestigkeit (N) nach Hitzebehandlung wurde in konstanten Zeitintervallen auf ähnliche Weise wie oben beschrieben gemessen.

Die Meßergebnisse des Beispiels 1, Beispiels 2, des Vergleichsbeispiels 1 und des Vergleichsbeispiels 3 sind in den Fig. 4, 5, 6 bzw. 7 angegeben. In diesen Zeichnungen zeigen die Kurven

- O - O -, - Δ - Δ - und - - - die Ergebnisse bei 140ºC, 160ºC bzw. 180ºC.

Außerdem wurde ein Kronenkäfig für ein Kugellager aus Pellets für das Spritzgießen hergestellt, die durch Schmelzen/Kneten von 70,0 Gewichtsteile Polyphenylsulfid (PPS) als supertech nischer Kunststoff, 30,0 Gewichtsteile Glasfasern und eine geringe Menge eines Stabilisators hergestellt wurden (Bezugsbeispiel 1), und ein Kronenkäfig für ein Kugelwälzlager, der aus Pellets zum Spritzgießen hergestellt wurde, die durch Schmelzen/Kneten von 80,0 Gewichtsteilen Polyethersulfon (PES), 20,0 Gewichtsteilen Glasfasern und einer geringen Menge eines Stabilisators hergestellt wurden (Bezugsbeispiel 2), wurde einem Bruchfestigkeitstest nach einer Hitzebehandlung bei 180ºC unterworfen.

Die Ergebnisse sind in Fig. 8 zusammen mit den Ergebnissen der Beispiele 1 und 2 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 bei 180ºC angegeben. In Fig. 8 zeigen die Kurven - O - O -, - - -, - Δ - Δ -, - - -, - V - V - und - - - die Ergebnisse des Beispiels 1, Beispiels 2, des Vergleichsbeispiels 1, des Vergleichsbeispiels 2, des Bezugsbeispiels 1 bzw. des Bezugsbeispiels 2.

Aus den in den Fig. 4 bis 8 dargestellten Ergebnissen ist es ersichtlich, daß die Käfige des Vergleichsbeispiels 1, wobei nicht modifiziertes EPDM zugemischt wurde, und der Käfig des Vergleichsbeispiels 2, bei dem kein Styrolpolymer zugemischt wurde, eine größere Verringerung der Bruchfestigkeit innerhalb von 500 Stunden bei irgendeiner Temperatur zeigen.

Es ist deshalb ersichtlich, daß die Käfige der Vergleichsbeispiele 1 und 2 durch thermische Oxidation in einem Hochtemperatur-Öl zersetzt werden. Im Gegensatz dazu zeigen die Käfige der Beispiele 1 und 2 keine große Verringerung der Bruchfestigkeit innerhalb von 1000 Stunden, und es wurde bestätigt, daß sie, eine hervorragende Ölbeständigkeit besitzen, die mit der von supertechnischen Kunststoffen, z. B. PPS, PES und dergleichen, vergleichbar ist.

Beispiele 3 und 4 und Vergleichsbeispiel 4

Auf gleiche Weise wie im Beispiel 1 beschrieben wurde ein Käfig für ein Kugellager H mit der in Fig. 1 dargestellten Form hergestellt, mit der Ausnahme, daß Nylon 66, modifiziertes EPDM und Glasfasern in den in Tabelle 1 angegebenen Anteilen gemischt wurden.

Tabelle 1 Menge (Gewichtsteile)

Bei den vorstehend angegebenen Beispielen 3 und 4 und dem Vergleichsbeispiel 3 wurde die Festigkeit des Käfigs auf gleiche Weise wie vorstehend beschrieben gemessen. Die bei 140ºC, 160ºC und 180ºC erhaltenen Meßergebnisse sind in Fig. 9, Fig. 10 bzw. Fig. 11 zusammen mit den Meßergebnissen des Beispiels 1 (die Meßergebnisse des Beispiels 2 sind fast die gleichen wie die des Beispiels 1, weshalb sie in den Fig. 9 bis 11 nicht angegeben sind) dargestellt. In diesen Zeichnungen zeigen die Kurven - - -, - - -, - - - und - X - X - die Ergebnisse des Beispiels 1, Beispiels 3, Beispiels 4 bzw. des Vergleichsbeispiels 3.

Aus den in den Fig. 9 bis 11 dargestellten Ergebnissen ist es ersichtlich, daß der Käfig des Vergleichsbeispiels 3, in dem kein modifiziertes EPDM zugemischt wurde, beim Beginn des Erhitzens eine hohe Bruchfestigkeit zeigt, die Bruchfestigkeit aufgrund thermischer Oxidation in einem Hochtemperatur- Öl aber rasch verringert wird.

Es ist deshalb ersichtlich, daß der Käfig des Vergleichsbeispiels 3 durch thermische Oxidation in einem Hochtemperatur- Öl zersetzt wird. Im Gegensatz dazu zeigen die Käfige der Beispiele 1 bis 4 keine große Verringerung der Bruchfestigkeit innerhalb von 1000 Stunden, und es wurde bestätigt, daß sie eine hervorragende Ölbeständigkeit besitzen.


Anspruch[de]

1. Käfig für ein Wälzlager, der in einem Schmieröl verwendet wird und der aus einem Harz ausgebildet ist, das eine Matrix aus einem aliphatischen Polyamidharz und ein Kohlenwasserstoffpolymer aufweist, wobei das Kohlenwasserstoffpolymer keine Ölbeständigkeit und eine gute Kompatibilität mit der Matrix aus dem aliphatischen Polyamidharz besitzt, und wobei das Kohlenwasserstoffpolymer in der Matrix aus aliphatischem Polyamidharz dispergiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlenwasserstoffpolymer folgendes ist: ein Olefinpolymer, ausgewählt aus Ethylen-Propylen-Dien- Kautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Polypropylen und Polyethylen; ein modifiziertes Olefinpolymer, das durch Copolymerisieren mit einem Bestandteil modifiziert ist, ausgewählt aus α,β-ungesättigter Carbonsäure, einem Ester davon und einem Metallsalz davon; ein modifiziertes Olefinpolymer, das durch Aufpfropfen mit Carbonsäure oder einem Säureanhydrid davon erhalten wird; und ein Styrolpolymer, ausgewählt aus Styrol-Ethylen/Buten-Styrol-Blockcopolymer, Styrol-Butadien-Styrol-Blockcopolymer und Styrol-Isopren-Styrol-Blockcopolymer.

2. Käfig nach Anspruch 1, wobei das modifizierte Olefinpolymer im Falle eines durch Aufpfropfen erhaltenen modifizierten Olefinpolymers ein durch Aufpfropfen von Maleinsäureanhydrid modifizierter Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk ist.

3. Käfig nach Anspruch 1 oder 2, wobei das aliphatische Polyamidharz ausgewählt ist aus Nylon 6, Nylon 66 und Nylon 46.

4. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Anteil des Kohlenwasserstoffpolymers im Bereich von 5 bis 25 Gew.-% liegt.

5. Käfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der mit Verstärkungsfasern verstärkt ist.

6. Verwendung des Käfigs nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einem in einem Kraftfahrzeuggetriebe eingebauten Wälzlager.







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