改进使用寿命的滚动轴承、特别是轮毂组件以及相关方法与流程
本发明涉及一种具有延长的使用寿命的滚动轴承，优选为构成车辆轮毂组件的滚动轴承。本发明还涉及一种用于延长构成车辆轮毂组件的滚动轴承的使用寿命而不改变该滚动轴承的重量和尺寸的方法。
背景技术：
1、滚子轴承包括绕着共同的对称轴线相对旋转的内圈和外圈，内圈和外圈一起限定容纳一列或多列滚动体(通常是圆柱形或锥形滚子或球)的径向环形空间，一列或多列滚动体接合(engage)形成在圈上使得面对环形空间、至少部分地界定所述空间的相应滚道。该环形空间通常被提供有脂或其他润滑流体。如果内圈或外圈(通常是内圈)与被设计为接纳车辆车轮的凸缘(/法兰)(flange)成一体，则以这种方式构造的滚动轴承本身可以构成车辆轮毂组件。
2、技术进步的新趋势要求滚动轴承具有增强的性能。特别是，“新移动技术(newmobility)”(电动汽车和共享车辆)需要更加持久的滚动轴承(即，在可接受的效率条件(/状况)(conditions)下的使用寿命(在下文中简称为“寿命”)比当前在车辆上使用的滚子轴承长的滚动轴承)的可用性(availability)。
3、根据当前的技术知识，为了增加滚动轴承的寿命，必须增加滚动轴承的尺寸并因此增加滚动轴承的重量。
4、然而，当前的技术要求不允许增加滚动轴承的尺寸和重量。特别是，重量的增加导致车辆的能量消耗更大，并且因此导致co2产生的增加(在具有内燃发动机的车辆中)或电池里程(battery range)的减小(在电动车辆中)。
5、从技术文献中已知，向润滑脂或油中添加石墨烯可以减少滑动表面之间的摩擦。
6、francesca curà等人，“experimental investigation about tribologicalperformance of graphene-nanoplatelets as additive for lubricants(石墨烯纳米片作为润滑剂添加剂的摩擦学性能的实验研究)”，aias international conference onstress analysis(aias应力分析国际会议)，2018，2452-3216elsevier bv描述了将石墨烯纳米颗粒(纳米片)添加到用于润滑滑动表面(诸如机械组成部件中花键联轴器的表面)的润滑脂或油中。所描述的不同实验还使用用于轴承的润滑脂，该润滑脂中分散有2nm厚且直径小于2nm(即，基本上圆形)的石墨烯纳米片。对富含不同量(具体是0.5％、5％和10％(没有指定是按重量计还是按体积计))的石墨烯纳米片的润滑脂的组合物进行了测试，在所有情况下获得了用摩擦计(tribometer)测量的摩擦系数的降低。
7、pope等人，“investigations on graphene platelets as dry lubricant andas grease additive for sliding contacts and rolling bearing application(石墨烯片作为干润滑剂和润滑脂添加剂在滑动接触和滚动轴承应用中的研究)”，2020年1月，lubricants(润滑剂)，8，3；doi10.3390描述了将石墨烯纳米片施加到滑动表面的实验，石墨烯纳米片本身分散在溶剂中，或通过简单混合添加到润滑脂中，然后还用于经受振荡运动的滚动轴承中(其中轴承的内圈和外圈因此从未完成完整的相对旋转)。
8、描述了添加有厚度为2nm或6nm至8nm或更大的石墨烯纳米片的钡络合物皂基润滑脂(barium complex soap-based lubricating grease)，纳米片的形状未指定(市场上可获得基本上矩形的石墨烯纳米片)，并且仅测试了添加的石墨烯纳米片的量等于润滑脂总重量的按重量的1％，再次验证了摩擦的显著降低，该摩擦是使用扭矩传感器在经受有限角度弧内的振荡旋转的轴承上测量的。
9、然而，已知滚动轴承的内部摩擦的降低不会自动延长其使用寿命。因此，上述公开不能用于解决增加经受重复旋转的滚动轴承的使用寿命的技术问题，特别是在滚动轴承构成车辆轮毂组件的情况下。
技术实现思路
1、本发明旨在提供一种滚动轴承，特别是构成车辆轮毂组件的滚动轴承，所述滚动轴承具有延长的使用寿命，但不增加滚动轴承的重量和/或尺寸。
2、本发明还旨在提供一种用于增加构成车辆轮毂组件的滚动轴承的使用寿命的相关方法。
3、根据本发明，提供一种滚动轴承、特别是构成车辆轮毂组件的滚动轴承以及相关方法，如所附权利要求中所限定的。
技术特征：
1.一种滚动轴承(1)，包括：内圈(2)；外圈(3)；多个滚动体(4)，所述多个滚动体(4)被容纳在存在于所述内圈(2)与所述外圈(3)之间的环形空间(5)中，所述滚动体接合相应的滚道(6、7)，使得所述内圈(2)与所述外圈(3)相对旋转，所述滚道(6、7)形成在所述内圈和所述外圈上并且部分地界定所述环形空间(5)，所述滚道(6、7)面对所述环形空间(5)；以及润滑脂(12)，所述润滑脂(12)配置在所述环形空间(5)中，至少配置在所述滚道(6、7)上，使得所述滚动体(4)至少部分地浸没在所述润滑脂(12)中和/或与所述润滑脂(12)接触；其中，所述润滑脂(12)富含石墨烯纳米颗粒(13)；
2.根据权利要求1所述的滚动轴承，其特征在于，所述石墨烯纳米颗粒(13)具有小于2微米的直径以及2纳米与8纳米之间的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚道(6、7)的在预定范围内的所述预定粗糙度值在ra0.05微米与ra0.15微米之间，包括所述范围的极值。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述润滑脂(12)含有按重量的量仅在1％至2％的范围内、包括该范围内的极值的所述石墨烯纳米颗粒(13)或gnp(石墨烯纳米片)。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚动轴承(1)由用于车辆的轮毂组件(1b)构成，所述轮毂组件(1b)设置有用于支撑车辆的车轮(9)的凸缘(8)，所述凸缘(8)与所述内圈(2)一体地制成一体件，并且所述轮毂组件(1b)具有外圈(3)，所述外圈(3)被构造为一体地安装到车辆的悬架立柱(10)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述润滑脂(12)被选择为具有根据iso 3140、在40℃下测量的在40mm2/s与130mm2/s之间的基础粘度以及2的nlgi稠度值。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述润滑脂(12)是合成基脂，所述合成基脂由聚-α-烯烃组成并且包括选自由锂复合物、聚氨酯(pu)、尿素、它们的混合物组成的组的增稠添加剂。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的滚动轴承，其特征在于，所述滚道(6、7)在径向截面中具有“o”形构造的压力线的轮廓。
9.一种用于增加滚动轴承(1)的使用寿命的方法，所述滚动轴承(1)由车辆的轮毂组件(1b)构成或形成车辆的轮毂组件(1b)的一部分，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，借助于多辊磨机使所述石墨烯纳米颗粒(13)在所述润滑脂(12)中均匀地分散和剥离成单独的纳米片。
技术总结
一种滚动轴承(1)，包括：内圈(2)；外圈(3)；多个滚动体(4)，所述多个滚动体(4)被容纳在位于所述内圈与所述外圈之间的环形空间(5)中，以与形成在所述内圈和所述外圈上并且朝向所述环形空间(5)定向的相应滚道(6、7)接合；以及润滑脂(12)，所述润滑脂(12)被嵌入所述环形空间(5)中，与所述滚道(6、7)和所述滚动体(4)接触，所述润滑脂(12)富含按重量为1％至2％的石墨烯纳米颗粒(13)，所述石墨烯纳米颗粒(13)具有在2nm与8nm之间的厚度，所述滚道(6、7)被制成具有在0.05μm与0.15μm之间的Ra粗糙度。
技术研发人员：戴维德·安东尼奥·奥利维耶里,里卡多·纳迪奇亚
受保护的技术使用者：斯凯孚公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23