ウレア系潤滑グリース組成物、転がり軸受けおよび電動パワーステアリング装置
【課題】 広い温度範囲で低く安定したトルク特性を示すウレア系グリースの提供。
【解決手段】 （ａ）平均分子量６００〜７００のアルキルジウレア化合物で、その全アルキル基の内２５〜６０モル％が不飽和成分であり、且つ、原料となる１級アミンの全アミン価が２５０〜３５０の範囲であるジウレア化合物を５〜１５重量％、（ｂ）流動点が−４０℃以下の合成炭化水素油を８０重量％以上とする基油であり、−４０℃の動粘度が６，０００ｍｍ２／ｓｅｃ以下の基油、（ｃ）油溶解性有機モリブデン錯体、ジチオカルバミン酸の油溶解性有機亜鉛化合物、ジチオリン酸の油溶解性有機亜鉛化合物および無機硫黄化合物からなる混合物を１〜７重量％含有するウレア系グリース。
【解決手段】 （ａ）平均分子量６００〜７００のアルキルジウレア化合物で、その全アルキル基の内２５〜６０モル％が不飽和成分であり、且つ、原料となる１級アミンの全アミン価が２５０〜３５０の範囲であるジウレア化合物を５〜１５重量％、（ｂ）流動点が−４０℃以下の合成炭化水素油を８０重量％以上とする基油であり、−４０℃の動粘度が６，０００ｍｍ２／ｓｅｃ以下の基油、（ｃ）油溶解性有機モリブデン錯体、ジチオカルバミン酸の油溶解性有機亜鉛化合物、ジチオリン酸の油溶解性有機亜鉛化合物および無機硫黄化合物からなる混合物を１〜７重量％含有するウレア系グリース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い温度範囲で低く安定したトルク特性を示し、特に低温においてその効果が著しく発揮でき、更に、高温においても充分な油膜を維持できる長寿命なウレア系潤滑グリース組成物、およびこのウレア系潤滑グリース組成物を潤滑剤として用いた転がり軸受けや電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年ウレアグリースは、リチウム石けんを増ちょう剤とする汎用リチウム石けん系グリースよりも滴点が高く、熱安定性に優れることや耐摩耗性や潤滑性に優れることから広い分野で使用されるようになっており、自動車産業においてはＣＶＪ（等速ジョイント）を初めとした各種自動車部品の耐熱性や耐摩耗性および摩擦特性の要求値は高く、ウレアグリースの優れた性能を応用するケースが徐々に増えている。しかしながら、自動車の技術の進歩は目覚しく、個々に構成されている自動車部品の要求値は年々向上することから、現状に満足する状態にはならない。
【０００３】
特に自動車の電動パワーステアリング装置は、その技術革新がめざましく、当初はソーラカーや軽自動車の一部で採用されていた同装置が近年では小型乗用車から中型乗用車まで非常に幅広く装着されるようになり、またその装着台数も年々倍増の勢いで成長している分野である。
【０００４】
ここで自動車の電動パワーステアリング装置を詳細に説明すると、現在、自動車のパワーステアリング装置の主流は油圧式であるが、油圧式の場合は、作動油（パワーステアリングフルード）を用いるため環境問題を直接、考慮する必要があるとともに、油圧を発生させるための油圧ポンプをエンジンからの動力によって駆動し、しかも常時（ハンドルを操作していなくても）駆動しているため、エンジンの動力損失を伴うことから、燃費を悪化させる一因となっている。
【０００５】
一方、電動パワーステアリング装置の場合は、電動モーターをパワーアシストの動力源に使用し、パワーアシストの必要な時にのみ制御装置によって電動モータを駆動すればよく、また電動モーターの駆動は車両走行中に発電される電気によるため、エンジンの動力損失が極めて少なく、省燃費効果が大きくエネルギー消費量も油圧式に比較して非常に抑えられる。
しかしながら、現状の電動パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置と比較するとまだまだ、発生させる出力が弱いことから、電動モーターの能力を向上させると共に、個々の構成部品の摩擦をできるだけ下げて、モーターへの負担を極力軽減させることが重要である。
更に電動パワーステアリング装置は、特に寒冷地において、その低温起動性が非常に重視される。これは、油圧式のパワーステアリング装置の場合は、エンジンを暖機運転する際に、エンジンと直結した油圧ポンプの熱源が、作動油を熱媒体としてステアリング装置の各部を暖機する効果があるため、そこに使用される潤滑剤の低温特性は、一般的な性能で良かった。しかしながら、電動パワーステアリング装置の場合はエンジンからの直接的な熱源がないため、ステアリング装置は容易に暖機されない。
したがって、これらの部品に使用されるグリースは、低く安定した摩擦トルク特性を得られるものであることが必須である。
【０００６】
また、自動車は世界のいたるところで使用されるため、電動パワーステアリング装置も−４０℃程度の極寒の状況や、１００℃以上の高温（エンジンルームの放射熱＋路面からの輻射熱）での常時使用も考慮にいれて設計、製造され、低温から高温までの広い温度域にわたって低く安定したトルク特性が得られるとともに、高温において粘度低下による油膜切れを起こさず、車両の寿命に対応した高寿命のグリースが求められている。
【０００７】
電動パワーステアリング装置は大きく分けて３つのタイプに分類され、その一つはコラムアシスト式電動パワーステアリング装置、二つ目はピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置、三つ目はラックアシスト式電動パワーステアリング装置である。
コラムアシスト式電動パワーステアリング装置とピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置の減速機は、通常、金属製ウォームギヤと樹脂製ウォームホイールから構成されており、電動モータの動力をこれらのギヤを介してステアリングへ伝達し、パワーアシストを行っている。ギヤの接触部では、樹脂と金属とのすべり摩擦の形態を取り、潤滑剤はこの部位に塗布される。
【０００８】
従来技術のコラム及びピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置用潤滑剤の文献としては特許文献１〜６がある。即ち、
特許文献１には、（ａ）増ちょう剤、（ｂ）流動点が−４０℃以下である基油、（ｃ）有機モリブデン化合物、（ｄ）メラミンシアヌレート、（ｅ）ポリテトラフルオロエチレン、及び（ｆ）二硫化モリブデンを含む自動車ステアリング用グリース組成物について記載されている。その自動車ステアリング用グリース組成物とは、特にラック・ピニオン部やピニオンアシストタイプ電動パワーステアリングのハイポイドギヤなどのギヤ噛み合い部において上述したグリース組成物が適切な潤滑性を発揮するグリース組成物に関するものであると開示されているが、そのグリース組成物の組成は本発明のグリース組成物とは全く異なる。
【０００９】
特許文献２には、低温時の起動回転トルクを低く維持したまま高温時の潤滑耐久性を改善したグリースを潤滑剤として用いた電動パワーテアリング装置について記載され、グリースは、基油が合成炭化水素油であり、増ちょう剤がリチウム系複合石鹸またはウレア系化合物から選ばれたものであり、潤滑改善剤が固体潤滑剤、油性体から選ばれたものであると記載されている。その電動パワーステアリング装置とは、操舵補助力発生用電動モータと、そのモータの回転軸に連結されたギヤ機構により回転速度を減速せしめる減速装置とを有し、そのギヤ機構の減速ギヤの少なくとも一つが合成樹脂製であり、その合成樹脂製ギヤがグリースにより潤滑された電動パワーステアリング装置であると開示されているが、そのグリース組成物については請求項にウレア系増ちょう剤の記載があり、この部分のみにおいては一致するものの、その具体的な組成および効果の開示は全くされていない。
【００１０】
特許文献３には、基油と増ちょう剤とを含む潤滑グリース組成物であって、基油に対して、フッ素樹脂粉末を配合した潤滑グリース組成物について記載され、電動パワーステアリング装置の減速機などに使用されることが示されている。
特許文献４には、基油と増ちょう剤とを含む潤滑グリース組成物であって、増ちょう剤として、Ｌｉステアレートと、Ｌｉヒドロキシステアレートとを併用した潤滑グリース組成物について記載され、電動式パワーステアリング装置の減速機などに使用されることが示されている。
特許文献３および特許文献４に記載されている電動パワーステアリング装置の減速機とその具体的な潤滑部位は、例えばポリアミド樹脂などの合成樹脂製のウォームホイールを用いた減速機であり、合成樹脂製のウォームホイールと金属製のウォームシャフトとの摺動部（摩擦面）における潤滑部位にて摩擦の低減に寄与する潤滑グリース組成物の役割が重要であると開示されているが、そのグリース組成物は本発明のグリース組成物とは全く異なる。
【００１１】
特許文献５には、増ちょう剤と基油を含むグリースに、モンタンワックスを含有させた樹脂潤滑用グリース組成物について記載されている。その電動パワーステアリング装置の減速機とその具体的な潤滑部位は、樹脂（ポリアミド）製ウォームホイールギヤと、鋼製ウォームギヤの減速機構部であると開示されているが、そのグリース組成物については請求項にウレア系増ちょう剤の記載があり、この部分のみにおいては一致するものの、モンタンワックスを必須成分とすることや、樹脂潤滑用グリース組成であることから、本発明のグリース組成物とは全く異なる。
特許文献６には、基油と増ちょう剤とを含む潤滑グリース組成物であって、ポリエチレンオキサイド系ワックスを配合した潤滑グリース組成物について記載され、電動パワーステアリング装置の減速機などに使用されることが示されている。その電動パワーステアリング装置の減速機とその具体的な潤滑部位は、合成樹脂製のウォームホイールと金属製のウォームシャフトからなる減速機の摩擦面であるが、そのグリース組成物は本発明のグリース組成物とは全く異なる。
【００１２】
本発明に関わる電動パワーステアリング装置は、特許文献７に開示されている添付図の装置、即ちボールねじ機構３７とベアリング３３および３４の転がり軸受けから構成されるラックアシスト式電動パワーステアリング装置であるが、本装置はラック軸に連結されたボールねじにて軸方向の動力をアシストするものである。このボールねじ機構は、工作機械等に装着されているボールねじ機構に近似している事から、従来この部位の潤滑グリースは、これらの工作機械で頻繁に用いられているリチウム系グリースが使用されていた。
また、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置として、特許文献７に開示されているものは電動モータをラック軸と同軸に配置したものであるが、電動モータがラック軸と同軸でなく平行に配置されたタイプ（例えば特許文献８）、電動モータとラック軸とが軸心を交差させるように配置されたタイプ（例えば特許文献９）もある。これらのタイプのものは、電動モータとボールねじ機構（ボールねじナット）とが歯車機構やベルト等の伝動手段で連結されている。
【００１３】
しかしながら、自動車への装着率の要求が益々高まる中で、電動パワーステアリング装置のアシスト力の向上および耐久性ならびに低トルク特性の向上等々、その他諸性能の目覚しい進歩の過程において、従来から広く使用されているリチウム系グリースでは、満足した耐久性が得られなくなったり、また、高温から低温まで安定した操舵特性が十分に発揮できなくなったり、より低い温度環境下での低トルク特性においても課題があった。
前記各電動パワーステアリング装置に用いられる「転がり軸受け」は、主に単列または複列の深溝玉軸受け（例えば特許文献１０）である。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−６４６６５号公報
【特許文献２】特開２００２−３０８１２５号公報
【特許文献３】特開２００２−３６３５８９号公報
【特許文献４】特開２００２−３６３５９０号公報
【特許文献５】特開２００２−３７１２９０号公報
【特許文献６】特開２００３−３１８５号公報
【特許文献７】特開２００３−３３５２４９号公報
【特許文献８】特開２００４−１１４９７２号公報
【特許文献９】特開２００４−１２２８５８号公報
【特許文献１０】特開２００４−１４４１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、広い温度範囲で低く安定したトルク特性を示し、特に低温においてその効果が著しく発揮でき、更に、高温においても油膜切れを起こさず、長寿命な潤滑を得られるウレア系潤滑グリース組成物及び該組成物を潤滑剤として用いた転がり軸受けや電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、従来のリチウム系グリースでは得られない耐熱性や耐摩耗性ならびに摩擦特性を効果的に発揮し得るグリースとしてウレア系グリースを選択し、自動車の環境および要求性能を的確に把握した上で、またその潤滑のメカニズムを推定し得られた知見と数多くの実験ならびに試作研究の結果から、本発明のウレア系潤滑グリース組成物がその用途において低温から高温にいたるまで低く安定したトルク特性を示し、特に低温においてその効果が著しく発揮でき、更に、高温においても油膜切れを起こさず、長寿命な潤滑を得られるグリースであることが明らかになり、本発明に至ったものである。即ち、
本発明の第１は、（ａ）増ちょう剤として平均分子量６００〜７００のアルキルジウレア化合物で、その全アルキル基の内２５〜６０モル％が不飽和成分であり、且つ、原料となる１級アミンの全アミン価が２５０〜３５０の範囲であるジウレア化合物、
（ｂ）流動点が−４０℃以下の合成炭化水素油を主成分とする基油であり、前記合成炭化水素油を混合あるいは単独で用いた基油の−４０℃の動粘度が６，０００ｍｍ２／ｓｅｃ以下のグリース基油、
（ｃ）添加剤として、油溶解性有機モリブデン錯体、ジチオカルバミン酸の油溶解性有機亜鉛化合物、ジチオリン酸の油溶解性有機亜鉛化合物および無機硫黄化合物からなる混合物からなり、
（１）（ａ）成分が全体量の５〜１５重量％、
（２）（ｂ）成分の内合成炭化水素油である成分が８０重量％以上、
（３）（ｃ）成分が全体量の１〜７重量％、
であることを特徴とするウレア系潤滑グリース組成物に関する。
本発明の第２は、請求項１記載のウレア系潤滑グリース組成物を潤滑剤として用いたことを特徴とする転がり軸受けに関する。
本発明の第３は、前記転がり軸受けが、ボールの転がりを利用した玉軸受けであることを特徴とする請求項２記載の転がり軸受けに関する。
本発明の第４は、請求項１記載のウレア系潤滑グリース組成物を潤滑剤として用いたことを特徴とする電動パワーステアリング装置に関する。
本発明の第５は、前記潤滑剤を、転がり軸受けに用いたことを特徴とする請求項４記載の電動パワーステアリング装置に関する。
本発明の第６は、前記転がり軸受けが、ボールの転がりを利用した玉軸受けであることを特徴とする請求項５記載の電動パワーステアリング装置に関する。
【００１７】
本発明において、（ａ）の増ちょう剤の平均分子量が６００未満の場合及び平均分子量が７００を越える場合は、本電動パワーステアリング装置において最適なグリースの介入が得られず、安定したトルク特性が十分に得られない。
また、全アルキル基の内、不飽和成分が２５モル％未満の場合は、本電動パワーステアリング装置において適正な油性効果が得られず、安定したトルク特性が十分に得られない。６０モル％を越える場合は、本電動パワーステアリング装置において十分な耐熱性を確保するのが難しくなり寿命の低下が予想される。更に、１級アミンの全アミン価が２５０〜３５０を外れる場合は、本電動パワーステアリング装置において最適なグリースの介入と、適正な油性効果ならびに十分な耐熱性を得ることが難しくなり、安定したトルク特性が十分に得られなくなったり寿命の低下が予想される。
【００１８】
本発明における（ｂ）成分である合成炭化水素油としては、ポリα−オレフィンやポリブテンおよびエチレンとα−オレフィンのコオリゴマー等があり、何れも流動点が−４０℃以下であり、この合成炭化水素油を混合あるいは単独で用いたグリース基油の−４０℃の動粘度が６,０００ｍｍ２／ｓｅｃ以下のものが本電動パワーステアリング装置において最適な効果を発揮する。−４０℃より高い流動点である潤滑油やグリース基油の−４０℃の動粘度が６,０００ｍｍ２／ｓｅｃを越える高い基油粘度のグリースを用いると、グリースそのものの粘弾性が強くなり、本装置において低温での所定のステアリングトルク特性が得られなくなる。
また、本グリース組成物に用いる基油は、これら合成炭化水素油を主成分に用いるが、合成炭化水素油の特徴としては、流動点が低く、低温においても流動性を保つことができること、また、酸化安定性が良好で、また粘度温度特性が優れているため（ＶＩが高い）、高温においても粘度の低下が少なく安定した油膜が維持できること、ならびに、合成ゴムや合成樹脂などの部材に対して膨潤などの悪影響を及ぼさない、等の優れた特徴がある。
本ステアリング装置において本グリース組成物に用いる基油の一部に鉱油や、エステル系合成油、ポリグリコール系合成油、シリコーン系合成油、またはフッ素系合成油などを用いることは可能であるが、主成分として用いるには適さない。かかる基油の主成分に鉱油を用いた場合は、低温性や耐熱性が不足し、エステル系合成油は合成ゴムや合成樹脂を膨潤させたり硬度を低下させたりする悪影響が懸念され、ポリグリコール系合成油は耐熱性あるいは潤滑性が合成炭化水素油ほど得られない。
また、シリコーン系合成油は耐熱性には優れるが満足する潤滑性が得難く、フッ素系合成油は、耐熱性は非常に優れるものの増ちょう剤との親和性が乏しく、また極めて高価なものとなる。
なお、（ｂ）における主成分とは、潤滑油の流動点が−４０℃以下の合成炭化水素油が８０重量％以上を含有することをいう。
本発明において（ａ）成分が全体量の５重量％未満の場合は、グリースは軟らかくなりすぎて漏洩などの心配があり、１５重量％よりも多い場合は硬くなりすぎて、流動抵抗が増すことからトルクの上昇が懸念される。また、（ｂ）成分の内合成炭化水素油である成分が８０重量％未満の場合は常温から低温までの安定した低いトルクが得られない。
（ｃ）成分は、全体量の１〜７重量％、好ましくは１．５〜６重量％、より好ましくは２〜５重量％である。
（ｃ）成分が全体量の１重量％未満の場合はステアリング装置として所定の耐久寿命が得られず、７重量％よりも多いと、コストが嵩むだけで、顕著な効果は得られない。
【００１９】
本発明の請求項１の（ｃ）成分である油溶解性有機モリブテン錯体とは特公平５−６６４３５号公報に記載されている有機モリブテン錯体の内、合成炭化水素油あるいは鉱物油に常温で少なくとも５％以上溶解する化合物を言う。またジチオカルバミン酸の油溶解性有機亜鉛化合物としては、硫化ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジプロピルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジペンチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘキシルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジデシルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジイソブチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジ（２−エチルヘキシル）ジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジアミルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジラウリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジステアリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジフェニルジチオカルバミン酸亜鉛等、硫化ジトリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジキシリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジエチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジプロピルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジブチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジペンチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘキシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘプチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジオクチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジノニルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジドデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジテトラデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘキサデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛等の亜鉛ジチオカーバメートが挙げられる。また、ジチオリン酸の油溶解性有機亜鉛化合物としては、硫化ジエチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジプロピルジチオリン酸亜鉛、硫化ジブチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジペンチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘキシルジチオリン酸亜鉛、硫化ジデシルジチオリン酸亜鉛、硫化ジイソブチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジ（２−エチルヘキシル）ジチオリン酸亜鉛、硫化ジアミルジチオリン酸亜鉛、硫化ジラウリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジステアリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジフェニルジチオリン酸亜鉛等、硫化ジトリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジキシリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジエチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジプロピルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジブチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジペンチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘキシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘプチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジオクチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジノニルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジデシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジドデシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジテトラデシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘキサデシルフェニルジチオリン酸亜鉛などの内、合成炭化水素油あるいは鉱物油に常温で少なくとも５％以上溶解する化合物を言う。更に無機硫黄化合物とは硫酸ナトリウム、硫化ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムなどがあげられる。
一般的に、グリースの低温起動性を特に重視する場合は、グリースに使用する潤滑油の動粘度は往々にして薄い基油を用いるが、基油粘度が薄くなればなるほど、摺動面では境界潤滑になり易く、油膜切れの発生頻度が多くなり、機械寿命は短くなる。
本発明においても、グリースの基油粘度は−４０℃の動粘度が６,０００ｍｍ２／ｓｅｃ以下であり、一般的なグリース基油と較べると薄い部類である。しかしながら、本発明の（ａ）成分である特定のジウレア化合物と、（ｃ）成分である、油溶解性有機モリブデン錯体、ジチオカルバミン酸の油溶解性有機亜鉛化合物、ジチオリン酸の油溶解性有機亜鉛化合物および無機硫黄化合物からなる混合物を含有せしめたことで油膜切れの懸念を払拭したばかりか、更なる寿命の延長を図ることができ、まさに画期的な発明である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、広い温度範囲で低く安定したトルク特性を示し、特に低温においてその効果が著しく発揮でき、更に、高温においても油膜切れを起こさず、長寿命な潤滑を得られるウレア系潤滑グリース組成物及び該組成物を潤滑剤として用いた転がり軸受けや電動パワーステアリング装置を提供することができた。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００２２】
実施例１〜４
表１に示す配合割合にて密閉式グリース試作装置に基油とジイソシアネートとを張り込み、攪拌しながら６０℃まで加熱し、各種アミンと基油を混合溶解した原料をホッパーより加え反応させた。反応を完結させるために更に攪拌しながら１７０℃まで加熱し３０分間保持後、８０℃まで冷却し表１に示す配合割合にて添加剤を添加し、更に酸化防止剤として、オクチルジフェニルアミンをそれぞれ１．０％外割にて添加した。約６０℃まで放冷後、三本ロールで処理してグリースを得た。
【００２３】
比較例１〜３
表２に示す配合割合にて密閉式グリース試作装置に基油とジイソシアネートとを張り込み、攪拌しながら６０℃まで加熱し、各種アミンと基油を混合溶解した原料をホッパーより加え反応させた。反応を完結させるために更に攪拌しながら１７０℃まで加熱し３０分間保持後、８０℃まで冷却し表２に示す配合割合にて添加剤を添加し、更に酸化防止剤として、オクチルジフェニルアミンをそれぞれ１．０％外割にて添加した。約６０℃まで放冷後、三本ロールで処理してグリースを得た。
比較例４
表２に示す比較例４は、従来の電動パワーステアリング装置に多く使用されているリチウム系合成油グリースである。
【００２４】
表１〜表２に示すジイソシアネートとは分子量２５０で以下の化学構造のものである。
【化１】
アミンＡは、炭素数８の飽和アルキル基を主体（９０％以上）とする平均分子量１３０の直鎖状一級アミン（工業用カプリルアミン）。
アミンＢは、炭素数１８の飽和アルキル基を主体（９０％以上）とする平均分子量２７０の直鎖状一級アミン（工業用ステアリルアミン）。
アミンＣは、炭素数１８の不飽和アルキル基が約５０％ならびに炭素数１８から炭素数１４の飽和もしくは不飽和アルキル基を含有する平均分子量２５５の直鎖状一級アミン（工業用牛脂アミン）。
アミンＤは、炭素数１８の不飽和アルキル基を主体（７０％以上）とする平均分子量２６０の直鎖状一級アミン（工業用オレイルアミン）。
実施例及び比較例に示す鉱油の４０℃の動粘度は、１０１．５ｍｍ２／ｓで流動点は−１５℃であり、合成炭化水素油Ａ（ＣＡＳＮｏ．６８０３７−０１−４）の４０℃の動粘度は、１４．９４ｍｍ２／ｓで流動点は−６７．７℃、−４０℃の動粘度は、３，３００ｍｍ２／ｓである。また、合成炭化水素油Ｂ（ＣＡＳＮｏ．６８０３７−０１−４）の４０℃の動粘度は、３９６．２ｍｍ２／ｓで流動点は−３６℃である。
添加剤Ａは、有機モリブテン錯体で特公平５−６６４３５号公報に記載されている油溶解性有機モリブテン化合物、
添加剤Ｂは、油溶解性の１級Ｚｎ−ＤＴＰ（プライマリーＺｎジチオホスフェート）、
添加剤Ｃは、油溶解性のＺｎ−ＤＴＣ（Ｚｎジチオカーバメート）、
添加剤Ｄは、チオ硫酸ナトリウムを示す。
【００２５】
各表の実施例と比較例の性状は、次の試験方法に従って行った。
ちょう度：ＪＩＳ Ｋ２２２０
滴点 ：ＪＩＳ Ｋ２２２０
離油度 ：ＪＩＳ Ｋ２２２０Ｂ法で温度１００℃、２４時間の条件下で実施した。
【００２６】
これら実験結果から、以下のことが明らかとなった。
（１）本発明のウレアグリースは、広い温度範囲で低く安定したトルク特性を示し、特に低温において著しく良好なトルク特性を示した。
（２）本発明のウレアグリースは、潤滑界面において充分な潤滑ができ、トルクのバラツキが少なく、高温での寿命も非常に長い。
本発明を適用する電動パワーステアリング装置としては、例えば特開２００３−３３５２４９号公報に記載されたようなものがある。このものの構成は同公報に記載されたとおりであり、主たる構成として、同公報の図２に示されるように、車輪に連結されたラックシャフト１５、このラックシャフト１５を包囲するように配置された電動モータ３０、前記ラックシャフト１５の外周面に設けられたボールねじ溝１５Ｂおよび前記電動モータ３０のモータシャフト３２の一端に装着されたボールねじナット３８からなるボールねじ機構３７を備えている。この構成において、ボールねじ機構３７ならびに前記モータシャフト３２の両端を支持するベアリング３３および３４が「転がり軸受け」に相当し、特にベアリング３３、３４が「ボールの転がりを利用した玉軸受け」に相当する。
この電動パワーステアリング装置の転がり軸受けに前記実施例、比較例のグリースを潤滑剤として用いた試料を用意し、これら試料の性能比較を次の試験方法に従って行った。
【００２７】
１．低温〜常温性能試験
低温域においてグリースの粘度が上昇すると、前記転がり軸受けにかかるプレロードが上昇し、操舵フィーリングを損ねる（ハンドルが重くなり、特に、いわゆる「ハンドル戻り」性が悪化する）ことがある。そこで、この試験においては、約−４０℃から約５０℃の温度域での前記プレロードを測定した。なお、ここでいう温度は、電動パワーステアリング装置の例えばハウジングの表面温度である。
具体的には、実施例、比較例のグリースを適用した電動パワーステアリング装置を、電動モータを作動させない状態、つまりパワーアシストを行わない状態に設定し、この状態にて、実際の車両で通常行われる程度の操舵速度でハンドルを所定角度、回転させるのに要するハンドルトルクを測定し、その測定値（プレロード）を比較評価した。
尚、比較例３において、この測定については省略した。
その結果、実施例のグリースは、比較例のグリースに較べて、評価した全温度域にわたって同等以上の性能を示し、特に低温域にてプレロードが著しく低減されることが明らかになった。したがって、実施例のグリースを電動パワーステアリング装置の「転がり軸受け」、特に「ボールの転がりを利用した玉軸受け」であるベアリング３３、３４に用いることにより、特に低温域において従来より格段に低いトルク特性を示す電動パワーステアリング装置が得られる。この電動パワーステアリング装置によれば、エンジン始動直後の暖機がされていない状況下や厳寒の地においても良好な操舵フィーリングが得られ、特に、いわゆる「ハンドル戻り」が円滑に行われることで、本グリースの優位性が示される。
【００２８】
２．高温性能および耐久性能試験
高温域においてグリースの粘度が低下すると、前記転がり軸受けにおいてグリースによって生成されるべき油膜がほとんど消失した状態（油膜切れ）が生じることがある。また、長期使用によるグリースの劣化、消耗によっても、油膜切れは起きる。この油膜切れ、さらには、油膜切れが高じて焼き付き（固化）が発生すると、転がり軸受けにおけるボールの円滑な転がりが阻害されて操舵フィーリングが損なわれる。そこで、この試験においては、雰囲気温度１２０℃程度の高温下で、前記転がり軸受けを所定回数、動作させる試験を行った。
具体的には、特開２００３−３３５２４９号公報(特許文献７）の図２に示されるように、電動パワーステアリング装置の第１ベアリング３３または第２ベアリング３４を単体にて正転、逆転動作を繰り返し、１５０万回回転時および３００万回回転時点で前記ベアリングの損傷やグリースの固化等の有無を確認し、高温性能および耐久性能を比較評価した。
ここでは第１ベアリング３３で行った結果について実施例および比較例に記載するが、その結果、本発明のグリースを用いることにより高温性能、耐久性能が向上することがわかった（比較例３および４は、３００万回回転時にグリースの固化、ベアリングの破損の発生）。したがって、実施例のグリースを電動パワーステアリング装置の軸受け装置に用いることにより、高温域において油膜切れ、焼き付き等が発生しにくい、しかも、長期使用によっても高い信頼性を維持できる電動パワーステアリング装置が得られる。
なお、本発明を適用する「電動パワーステアリング装置」は、上記のものに限定されず、例えば特開２００４−１１４９７２号公報（特許文献８）、特開２００４−１２２８５８号公報（特許文献９）に記載されたようなものも採用できる。特許文献８の場合、同公報記載のボールねじ機構２および各玉軸受が「転がり軸受け」に相当し、特にナット部２ａを支承する軸受８、１０が「ボールの転がりを利用した玉軸受け」に相当する。特許文献９の場合は、同公報記載のボールねじ機構９（１９、２９）および各玉軸受が「転がり軸受け」に相当し、特にナット部９ａ（１９ａ、２９ａ）を支承する軸受１０（２０）が「ボールの転がりを利用した玉軸受け」に相当する。
また、「転がり軸受け」は、深溝玉軸受けに限定されず、多点接触型玉軸受け、さらには針状ころ軸受けも採用できる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広い温度範囲で低く安定したトルク特性を示し、特に低温においてその効果が著しく発揮でき、更に、高温においても充分な油膜を維持できる長寿命なウレア系潤滑グリース組成物、およびこのウレア系潤滑グリース組成物を潤滑剤として用いた転がり軸受けや電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年ウレアグリースは、リチウム石けんを増ちょう剤とする汎用リチウム石けん系グリースよりも滴点が高く、熱安定性に優れることや耐摩耗性や潤滑性に優れることから広い分野で使用されるようになっており、自動車産業においてはＣＶＪ（等速ジョイント）を初めとした各種自動車部品の耐熱性や耐摩耗性および摩擦特性の要求値は高く、ウレアグリースの優れた性能を応用するケースが徐々に増えている。しかしながら、自動車の技術の進歩は目覚しく、個々に構成されている自動車部品の要求値は年々向上することから、現状に満足する状態にはならない。
【０００３】
特に自動車の電動パワーステアリング装置は、その技術革新がめざましく、当初はソーラカーや軽自動車の一部で採用されていた同装置が近年では小型乗用車から中型乗用車まで非常に幅広く装着されるようになり、またその装着台数も年々倍増の勢いで成長している分野である。
【０００４】
ここで自動車の電動パワーステアリング装置を詳細に説明すると、現在、自動車のパワーステアリング装置の主流は油圧式であるが、油圧式の場合は、作動油（パワーステアリングフルード）を用いるため環境問題を直接、考慮する必要があるとともに、油圧を発生させるための油圧ポンプをエンジンからの動力によって駆動し、しかも常時（ハンドルを操作していなくても）駆動しているため、エンジンの動力損失を伴うことから、燃費を悪化させる一因となっている。
【０００５】
一方、電動パワーステアリング装置の場合は、電動モーターをパワーアシストの動力源に使用し、パワーアシストの必要な時にのみ制御装置によって電動モータを駆動すればよく、また電動モーターの駆動は車両走行中に発電される電気によるため、エンジンの動力損失が極めて少なく、省燃費効果が大きくエネルギー消費量も油圧式に比較して非常に抑えられる。
しかしながら、現状の電動パワーステアリング装置は、油圧式のパワーステアリング装置と比較するとまだまだ、発生させる出力が弱いことから、電動モーターの能力を向上させると共に、個々の構成部品の摩擦をできるだけ下げて、モーターへの負担を極力軽減させることが重要である。
更に電動パワーステアリング装置は、特に寒冷地において、その低温起動性が非常に重視される。これは、油圧式のパワーステアリング装置の場合は、エンジンを暖機運転する際に、エンジンと直結した油圧ポンプの熱源が、作動油を熱媒体としてステアリング装置の各部を暖機する効果があるため、そこに使用される潤滑剤の低温特性は、一般的な性能で良かった。しかしながら、電動パワーステアリング装置の場合はエンジンからの直接的な熱源がないため、ステアリング装置は容易に暖機されない。
したがって、これらの部品に使用されるグリースは、低く安定した摩擦トルク特性を得られるものであることが必須である。
【０００６】
また、自動車は世界のいたるところで使用されるため、電動パワーステアリング装置も−４０℃程度の極寒の状況や、１００℃以上の高温（エンジンルームの放射熱＋路面からの輻射熱）での常時使用も考慮にいれて設計、製造され、低温から高温までの広い温度域にわたって低く安定したトルク特性が得られるとともに、高温において粘度低下による油膜切れを起こさず、車両の寿命に対応した高寿命のグリースが求められている。
【０００７】
電動パワーステアリング装置は大きく分けて３つのタイプに分類され、その一つはコラムアシスト式電動パワーステアリング装置、二つ目はピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置、三つ目はラックアシスト式電動パワーステアリング装置である。
コラムアシスト式電動パワーステアリング装置とピニオンアシスト式電動パワーステアリング装置の減速機は、通常、金属製ウォームギヤと樹脂製ウォームホイールから構成されており、電動モータの動力をこれらのギヤを介してステアリングへ伝達し、パワーアシストを行っている。ギヤの接触部では、樹脂と金属とのすべり摩擦の形態を取り、潤滑剤はこの部位に塗布される。
【０００８】
従来技術のコラム及びピニオンアシスト式の電動パワーステアリング装置用潤滑剤の文献としては特許文献１〜６がある。即ち、
特許文献１には、（ａ）増ちょう剤、（ｂ）流動点が−４０℃以下である基油、（ｃ）有機モリブデン化合物、（ｄ）メラミンシアヌレート、（ｅ）ポリテトラフルオロエチレン、及び（ｆ）二硫化モリブデンを含む自動車ステアリング用グリース組成物について記載されている。その自動車ステアリング用グリース組成物とは、特にラック・ピニオン部やピニオンアシストタイプ電動パワーステアリングのハイポイドギヤなどのギヤ噛み合い部において上述したグリース組成物が適切な潤滑性を発揮するグリース組成物に関するものであると開示されているが、そのグリース組成物の組成は本発明のグリース組成物とは全く異なる。
【０００９】
特許文献２には、低温時の起動回転トルクを低く維持したまま高温時の潤滑耐久性を改善したグリースを潤滑剤として用いた電動パワーテアリング装置について記載され、グリースは、基油が合成炭化水素油であり、増ちょう剤がリチウム系複合石鹸またはウレア系化合物から選ばれたものであり、潤滑改善剤が固体潤滑剤、油性体から選ばれたものであると記載されている。その電動パワーステアリング装置とは、操舵補助力発生用電動モータと、そのモータの回転軸に連結されたギヤ機構により回転速度を減速せしめる減速装置とを有し、そのギヤ機構の減速ギヤの少なくとも一つが合成樹脂製であり、その合成樹脂製ギヤがグリースにより潤滑された電動パワーステアリング装置であると開示されているが、そのグリース組成物については請求項にウレア系増ちょう剤の記載があり、この部分のみにおいては一致するものの、その具体的な組成および効果の開示は全くされていない。
【００１０】
特許文献３には、基油と増ちょう剤とを含む潤滑グリース組成物であって、基油に対して、フッ素樹脂粉末を配合した潤滑グリース組成物について記載され、電動パワーステアリング装置の減速機などに使用されることが示されている。
特許文献４には、基油と増ちょう剤とを含む潤滑グリース組成物であって、増ちょう剤として、Ｌｉステアレートと、Ｌｉヒドロキシステアレートとを併用した潤滑グリース組成物について記載され、電動式パワーステアリング装置の減速機などに使用されることが示されている。
特許文献３および特許文献４に記載されている電動パワーステアリング装置の減速機とその具体的な潤滑部位は、例えばポリアミド樹脂などの合成樹脂製のウォームホイールを用いた減速機であり、合成樹脂製のウォームホイールと金属製のウォームシャフトとの摺動部（摩擦面）における潤滑部位にて摩擦の低減に寄与する潤滑グリース組成物の役割が重要であると開示されているが、そのグリース組成物は本発明のグリース組成物とは全く異なる。
【００１１】
特許文献５には、増ちょう剤と基油を含むグリースに、モンタンワックスを含有させた樹脂潤滑用グリース組成物について記載されている。その電動パワーステアリング装置の減速機とその具体的な潤滑部位は、樹脂（ポリアミド）製ウォームホイールギヤと、鋼製ウォームギヤの減速機構部であると開示されているが、そのグリース組成物については請求項にウレア系増ちょう剤の記載があり、この部分のみにおいては一致するものの、モンタンワックスを必須成分とすることや、樹脂潤滑用グリース組成であることから、本発明のグリース組成物とは全く異なる。
特許文献６には、基油と増ちょう剤とを含む潤滑グリース組成物であって、ポリエチレンオキサイド系ワックスを配合した潤滑グリース組成物について記載され、電動パワーステアリング装置の減速機などに使用されることが示されている。その電動パワーステアリング装置の減速機とその具体的な潤滑部位は、合成樹脂製のウォームホイールと金属製のウォームシャフトからなる減速機の摩擦面であるが、そのグリース組成物は本発明のグリース組成物とは全く異なる。
【００１２】
本発明に関わる電動パワーステアリング装置は、特許文献７に開示されている添付図の装置、即ちボールねじ機構３７とベアリング３３および３４の転がり軸受けから構成されるラックアシスト式電動パワーステアリング装置であるが、本装置はラック軸に連結されたボールねじにて軸方向の動力をアシストするものである。このボールねじ機構は、工作機械等に装着されているボールねじ機構に近似している事から、従来この部位の潤滑グリースは、これらの工作機械で頻繁に用いられているリチウム系グリースが使用されていた。
また、ラックアシスト式電動パワーステアリング装置として、特許文献７に開示されているものは電動モータをラック軸と同軸に配置したものであるが、電動モータがラック軸と同軸でなく平行に配置されたタイプ（例えば特許文献８）、電動モータとラック軸とが軸心を交差させるように配置されたタイプ（例えば特許文献９）もある。これらのタイプのものは、電動モータとボールねじ機構（ボールねじナット）とが歯車機構やベルト等の伝動手段で連結されている。
【００１３】
しかしながら、自動車への装着率の要求が益々高まる中で、電動パワーステアリング装置のアシスト力の向上および耐久性ならびに低トルク特性の向上等々、その他諸性能の目覚しい進歩の過程において、従来から広く使用されているリチウム系グリースでは、満足した耐久性が得られなくなったり、また、高温から低温まで安定した操舵特性が十分に発揮できなくなったり、より低い温度環境下での低トルク特性においても課題があった。
前記各電動パワーステアリング装置に用いられる「転がり軸受け」は、主に単列または複列の深溝玉軸受け（例えば特許文献１０）である。
【００１４】
【特許文献１】特開２００１−６４６６５号公報
【特許文献２】特開２００２−３０８１２５号公報
【特許文献３】特開２００２−３６３５８９号公報
【特許文献４】特開２００２−３６３５９０号公報
【特許文献５】特開２００２−３７１２９０号公報
【特許文献６】特開２００３−３１８５号公報
【特許文献７】特開２００３−３３５２４９号公報
【特許文献８】特開２００４−１１４９７２号公報
【特許文献９】特開２００４−１２２８５８号公報
【特許文献１０】特開２００４−１４４１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、広い温度範囲で低く安定したトルク特性を示し、特に低温においてその効果が著しく発揮でき、更に、高温においても油膜切れを起こさず、長寿命な潤滑を得られるウレア系潤滑グリース組成物及び該組成物を潤滑剤として用いた転がり軸受けや電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、従来のリチウム系グリースでは得られない耐熱性や耐摩耗性ならびに摩擦特性を効果的に発揮し得るグリースとしてウレア系グリースを選択し、自動車の環境および要求性能を的確に把握した上で、またその潤滑のメカニズムを推定し得られた知見と数多くの実験ならびに試作研究の結果から、本発明のウレア系潤滑グリース組成物がその用途において低温から高温にいたるまで低く安定したトルク特性を示し、特に低温においてその効果が著しく発揮でき、更に、高温においても油膜切れを起こさず、長寿命な潤滑を得られるグリースであることが明らかになり、本発明に至ったものである。即ち、
本発明の第１は、（ａ）増ちょう剤として平均分子量６００〜７００のアルキルジウレア化合物で、その全アルキル基の内２５〜６０モル％が不飽和成分であり、且つ、原料となる１級アミンの全アミン価が２５０〜３５０の範囲であるジウレア化合物、
（ｂ）流動点が−４０℃以下の合成炭化水素油を主成分とする基油であり、前記合成炭化水素油を混合あるいは単独で用いた基油の−４０℃の動粘度が６，０００ｍｍ２／ｓｅｃ以下のグリース基油、
（ｃ）添加剤として、油溶解性有機モリブデン錯体、ジチオカルバミン酸の油溶解性有機亜鉛化合物、ジチオリン酸の油溶解性有機亜鉛化合物および無機硫黄化合物からなる混合物からなり、
（１）（ａ）成分が全体量の５〜１５重量％、
（２）（ｂ）成分の内合成炭化水素油である成分が８０重量％以上、
（３）（ｃ）成分が全体量の１〜７重量％、
であることを特徴とするウレア系潤滑グリース組成物に関する。
本発明の第２は、請求項１記載のウレア系潤滑グリース組成物を潤滑剤として用いたことを特徴とする転がり軸受けに関する。
本発明の第３は、前記転がり軸受けが、ボールの転がりを利用した玉軸受けであることを特徴とする請求項２記載の転がり軸受けに関する。
本発明の第４は、請求項１記載のウレア系潤滑グリース組成物を潤滑剤として用いたことを特徴とする電動パワーステアリング装置に関する。
本発明の第５は、前記潤滑剤を、転がり軸受けに用いたことを特徴とする請求項４記載の電動パワーステアリング装置に関する。
本発明の第６は、前記転がり軸受けが、ボールの転がりを利用した玉軸受けであることを特徴とする請求項５記載の電動パワーステアリング装置に関する。
【００１７】
本発明において、（ａ）の増ちょう剤の平均分子量が６００未満の場合及び平均分子量が７００を越える場合は、本電動パワーステアリング装置において最適なグリースの介入が得られず、安定したトルク特性が十分に得られない。
また、全アルキル基の内、不飽和成分が２５モル％未満の場合は、本電動パワーステアリング装置において適正な油性効果が得られず、安定したトルク特性が十分に得られない。６０モル％を越える場合は、本電動パワーステアリング装置において十分な耐熱性を確保するのが難しくなり寿命の低下が予想される。更に、１級アミンの全アミン価が２５０〜３５０を外れる場合は、本電動パワーステアリング装置において最適なグリースの介入と、適正な油性効果ならびに十分な耐熱性を得ることが難しくなり、安定したトルク特性が十分に得られなくなったり寿命の低下が予想される。
【００１８】
本発明における（ｂ）成分である合成炭化水素油としては、ポリα−オレフィンやポリブテンおよびエチレンとα−オレフィンのコオリゴマー等があり、何れも流動点が−４０℃以下であり、この合成炭化水素油を混合あるいは単独で用いたグリース基油の−４０℃の動粘度が６,０００ｍｍ２／ｓｅｃ以下のものが本電動パワーステアリング装置において最適な効果を発揮する。−４０℃より高い流動点である潤滑油やグリース基油の−４０℃の動粘度が６,０００ｍｍ２／ｓｅｃを越える高い基油粘度のグリースを用いると、グリースそのものの粘弾性が強くなり、本装置において低温での所定のステアリングトルク特性が得られなくなる。
また、本グリース組成物に用いる基油は、これら合成炭化水素油を主成分に用いるが、合成炭化水素油の特徴としては、流動点が低く、低温においても流動性を保つことができること、また、酸化安定性が良好で、また粘度温度特性が優れているため（ＶＩが高い）、高温においても粘度の低下が少なく安定した油膜が維持できること、ならびに、合成ゴムや合成樹脂などの部材に対して膨潤などの悪影響を及ぼさない、等の優れた特徴がある。
本ステアリング装置において本グリース組成物に用いる基油の一部に鉱油や、エステル系合成油、ポリグリコール系合成油、シリコーン系合成油、またはフッ素系合成油などを用いることは可能であるが、主成分として用いるには適さない。かかる基油の主成分に鉱油を用いた場合は、低温性や耐熱性が不足し、エステル系合成油は合成ゴムや合成樹脂を膨潤させたり硬度を低下させたりする悪影響が懸念され、ポリグリコール系合成油は耐熱性あるいは潤滑性が合成炭化水素油ほど得られない。
また、シリコーン系合成油は耐熱性には優れるが満足する潤滑性が得難く、フッ素系合成油は、耐熱性は非常に優れるものの増ちょう剤との親和性が乏しく、また極めて高価なものとなる。
なお、（ｂ）における主成分とは、潤滑油の流動点が−４０℃以下の合成炭化水素油が８０重量％以上を含有することをいう。
本発明において（ａ）成分が全体量の５重量％未満の場合は、グリースは軟らかくなりすぎて漏洩などの心配があり、１５重量％よりも多い場合は硬くなりすぎて、流動抵抗が増すことからトルクの上昇が懸念される。また、（ｂ）成分の内合成炭化水素油である成分が８０重量％未満の場合は常温から低温までの安定した低いトルクが得られない。
（ｃ）成分は、全体量の１〜７重量％、好ましくは１．５〜６重量％、より好ましくは２〜５重量％である。
（ｃ）成分が全体量の１重量％未満の場合はステアリング装置として所定の耐久寿命が得られず、７重量％よりも多いと、コストが嵩むだけで、顕著な効果は得られない。
【００１９】
本発明の請求項１の（ｃ）成分である油溶解性有機モリブテン錯体とは特公平５−６６４３５号公報に記載されている有機モリブテン錯体の内、合成炭化水素油あるいは鉱物油に常温で少なくとも５％以上溶解する化合物を言う。またジチオカルバミン酸の油溶解性有機亜鉛化合物としては、硫化ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジプロピルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジペンチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘキシルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジデシルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジイソブチルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジ（２−エチルヘキシル）ジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジアミルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジラウリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジステアリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジフェニルジチオカルバミン酸亜鉛等、硫化ジトリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジキシリルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジエチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジプロピルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジブチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジペンチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘキシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘプチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジオクチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジノニルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジドデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジテトラデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、硫化ジヘキサデシルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛等の亜鉛ジチオカーバメートが挙げられる。また、ジチオリン酸の油溶解性有機亜鉛化合物としては、硫化ジエチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジプロピルジチオリン酸亜鉛、硫化ジブチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジペンチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘキシルジチオリン酸亜鉛、硫化ジデシルジチオリン酸亜鉛、硫化ジイソブチルジチオリン酸亜鉛、硫化ジ（２−エチルヘキシル）ジチオリン酸亜鉛、硫化ジアミルジチオリン酸亜鉛、硫化ジラウリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジステアリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジフェニルジチオリン酸亜鉛等、硫化ジトリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジキシリルジチオリン酸亜鉛、硫化ジエチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジプロピルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジブチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジペンチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘキシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘプチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジオクチルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジノニルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジデシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジドデシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジテトラデシルフェニルジチオリン酸亜鉛、硫化ジヘキサデシルフェニルジチオリン酸亜鉛などの内、合成炭化水素油あるいは鉱物油に常温で少なくとも５％以上溶解する化合物を言う。更に無機硫黄化合物とは硫酸ナトリウム、硫化ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムなどがあげられる。
一般的に、グリースの低温起動性を特に重視する場合は、グリースに使用する潤滑油の動粘度は往々にして薄い基油を用いるが、基油粘度が薄くなればなるほど、摺動面では境界潤滑になり易く、油膜切れの発生頻度が多くなり、機械寿命は短くなる。
本発明においても、グリースの基油粘度は−４０℃の動粘度が６,０００ｍｍ２／ｓｅｃ以下であり、一般的なグリース基油と較べると薄い部類である。しかしながら、本発明の（ａ）成分である特定のジウレア化合物と、（ｃ）成分である、油溶解性有機モリブデン錯体、ジチオカルバミン酸の油溶解性有機亜鉛化合物、ジチオリン酸の油溶解性有機亜鉛化合物および無機硫黄化合物からなる混合物を含有せしめたことで油膜切れの懸念を払拭したばかりか、更なる寿命の延長を図ることができ、まさに画期的な発明である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、広い温度範囲で低く安定したトルク特性を示し、特に低温においてその効果が著しく発揮でき、更に、高温においても油膜切れを起こさず、長寿命な潤滑を得られるウレア系潤滑グリース組成物及び該組成物を潤滑剤として用いた転がり軸受けや電動パワーステアリング装置を提供することができた。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００２２】
実施例１〜４
表１に示す配合割合にて密閉式グリース試作装置に基油とジイソシアネートとを張り込み、攪拌しながら６０℃まで加熱し、各種アミンと基油を混合溶解した原料をホッパーより加え反応させた。反応を完結させるために更に攪拌しながら１７０℃まで加熱し３０分間保持後、８０℃まで冷却し表１に示す配合割合にて添加剤を添加し、更に酸化防止剤として、オクチルジフェニルアミンをそれぞれ１．０％外割にて添加した。約６０℃まで放冷後、三本ロールで処理してグリースを得た。
【００２３】
比較例１〜３
表２に示す配合割合にて密閉式グリース試作装置に基油とジイソシアネートとを張り込み、攪拌しながら６０℃まで加熱し、各種アミンと基油を混合溶解した原料をホッパーより加え反応させた。反応を完結させるために更に攪拌しながら１７０℃まで加熱し３０分間保持後、８０℃まで冷却し表２に示す配合割合にて添加剤を添加し、更に酸化防止剤として、オクチルジフェニルアミンをそれぞれ１．０％外割にて添加した。約６０℃まで放冷後、三本ロールで処理してグリースを得た。
比較例４
表２に示す比較例４は、従来の電動パワーステアリング装置に多く使用されているリチウム系合成油グリースである。
【００２４】
表１〜表２に示すジイソシアネートとは分子量２５０で以下の化学構造のものである。
【化１】
アミンＡは、炭素数８の飽和アルキル基を主体（９０％以上）とする平均分子量１３０の直鎖状一級アミン（工業用カプリルアミン）。
アミンＢは、炭素数１８の飽和アルキル基を主体（９０％以上）とする平均分子量２７０の直鎖状一級アミン（工業用ステアリルアミン）。
アミンＣは、炭素数１８の不飽和アルキル基が約５０％ならびに炭素数１８から炭素数１４の飽和もしくは不飽和アルキル基を含有する平均分子量２５５の直鎖状一級アミン（工業用牛脂アミン）。
アミンＤは、炭素数１８の不飽和アルキル基を主体（７０％以上）とする平均分子量２６０の直鎖状一級アミン（工業用オレイルアミン）。
実施例及び比較例に示す鉱油の４０℃の動粘度は、１０１．５ｍｍ２／ｓで流動点は−１５℃であり、合成炭化水素油Ａ（ＣＡＳＮｏ．６８０３７−０１−４）の４０℃の動粘度は、１４．９４ｍｍ２／ｓで流動点は−６７．７℃、−４０℃の動粘度は、３，３００ｍｍ２／ｓである。また、合成炭化水素油Ｂ（ＣＡＳＮｏ．６８０３７−０１−４）の４０℃の動粘度は、３９６．２ｍｍ２／ｓで流動点は−３６℃である。
添加剤Ａは、有機モリブテン錯体で特公平５−６６４３５号公報に記載されている油溶解性有機モリブテン化合物、
添加剤Ｂは、油溶解性の１級Ｚｎ−ＤＴＰ（プライマリーＺｎジチオホスフェート）、
添加剤Ｃは、油溶解性のＺｎ−ＤＴＣ（Ｚｎジチオカーバメート）、
添加剤Ｄは、チオ硫酸ナトリウムを示す。
【００２５】
各表の実施例と比較例の性状は、次の試験方法に従って行った。
ちょう度：ＪＩＳ Ｋ２２２０
滴点 ：ＪＩＳ Ｋ２２２０
離油度 ：ＪＩＳ Ｋ２２２０Ｂ法で温度１００℃、２４時間の条件下で実施した。
【００２６】
これら実験結果から、以下のことが明らかとなった。
（１）本発明のウレアグリースは、広い温度範囲で低く安定したトルク特性を示し、特に低温において著しく良好なトルク特性を示した。
（２）本発明のウレアグリースは、潤滑界面において充分な潤滑ができ、トルクのバラツキが少なく、高温での寿命も非常に長い。
本発明を適用する電動パワーステアリング装置としては、例えば特開２００３−３３５２４９号公報に記載されたようなものがある。このものの構成は同公報に記載されたとおりであり、主たる構成として、同公報の図２に示されるように、車輪に連結されたラックシャフト１５、このラックシャフト１５を包囲するように配置された電動モータ３０、前記ラックシャフト１５の外周面に設けられたボールねじ溝１５Ｂおよび前記電動モータ３０のモータシャフト３２の一端に装着されたボールねじナット３８からなるボールねじ機構３７を備えている。この構成において、ボールねじ機構３７ならびに前記モータシャフト３２の両端を支持するベアリング３３および３４が「転がり軸受け」に相当し、特にベアリング３３、３４が「ボールの転がりを利用した玉軸受け」に相当する。
この電動パワーステアリング装置の転がり軸受けに前記実施例、比較例のグリースを潤滑剤として用いた試料を用意し、これら試料の性能比較を次の試験方法に従って行った。
【００２７】
１．低温〜常温性能試験
低温域においてグリースの粘度が上昇すると、前記転がり軸受けにかかるプレロードが上昇し、操舵フィーリングを損ねる（ハンドルが重くなり、特に、いわゆる「ハンドル戻り」性が悪化する）ことがある。そこで、この試験においては、約−４０℃から約５０℃の温度域での前記プレロードを測定した。なお、ここでいう温度は、電動パワーステアリング装置の例えばハウジングの表面温度である。
具体的には、実施例、比較例のグリースを適用した電動パワーステアリング装置を、電動モータを作動させない状態、つまりパワーアシストを行わない状態に設定し、この状態にて、実際の車両で通常行われる程度の操舵速度でハンドルを所定角度、回転させるのに要するハンドルトルクを測定し、その測定値（プレロード）を比較評価した。
尚、比較例３において、この測定については省略した。
その結果、実施例のグリースは、比較例のグリースに較べて、評価した全温度域にわたって同等以上の性能を示し、特に低温域にてプレロードが著しく低減されることが明らかになった。したがって、実施例のグリースを電動パワーステアリング装置の「転がり軸受け」、特に「ボールの転がりを利用した玉軸受け」であるベアリング３３、３４に用いることにより、特に低温域において従来より格段に低いトルク特性を示す電動パワーステアリング装置が得られる。この電動パワーステアリング装置によれば、エンジン始動直後の暖機がされていない状況下や厳寒の地においても良好な操舵フィーリングが得られ、特に、いわゆる「ハンドル戻り」が円滑に行われることで、本グリースの優位性が示される。
【００２８】
２．高温性能および耐久性能試験
高温域においてグリースの粘度が低下すると、前記転がり軸受けにおいてグリースによって生成されるべき油膜がほとんど消失した状態（油膜切れ）が生じることがある。また、長期使用によるグリースの劣化、消耗によっても、油膜切れは起きる。この油膜切れ、さらには、油膜切れが高じて焼き付き（固化）が発生すると、転がり軸受けにおけるボールの円滑な転がりが阻害されて操舵フィーリングが損なわれる。そこで、この試験においては、雰囲気温度１２０℃程度の高温下で、前記転がり軸受けを所定回数、動作させる試験を行った。
具体的には、特開２００３−３３５２４９号公報(特許文献７）の図２に示されるように、電動パワーステアリング装置の第１ベアリング３３または第２ベアリング３４を単体にて正転、逆転動作を繰り返し、１５０万回回転時および３００万回回転時点で前記ベアリングの損傷やグリースの固化等の有無を確認し、高温性能および耐久性能を比較評価した。
ここでは第１ベアリング３３で行った結果について実施例および比較例に記載するが、その結果、本発明のグリースを用いることにより高温性能、耐久性能が向上することがわかった（比較例３および４は、３００万回回転時にグリースの固化、ベアリングの破損の発生）。したがって、実施例のグリースを電動パワーステアリング装置の軸受け装置に用いることにより、高温域において油膜切れ、焼き付き等が発生しにくい、しかも、長期使用によっても高い信頼性を維持できる電動パワーステアリング装置が得られる。
なお、本発明を適用する「電動パワーステアリング装置」は、上記のものに限定されず、例えば特開２００４−１１４９７２号公報（特許文献８）、特開２００４−１２２８５８号公報（特許文献９）に記載されたようなものも採用できる。特許文献８の場合、同公報記載のボールねじ機構２および各玉軸受が「転がり軸受け」に相当し、特にナット部２ａを支承する軸受８、１０が「ボールの転がりを利用した玉軸受け」に相当する。特許文献９の場合は、同公報記載のボールねじ機構９（１９、２９）および各玉軸受が「転がり軸受け」に相当し、特にナット部９ａ（１９ａ、２９ａ）を支承する軸受１０（２０）が「ボールの転がりを利用した玉軸受け」に相当する。
また、「転がり軸受け」は、深溝玉軸受けに限定されず、多点接触型玉軸受け、さらには針状ころ軸受けも採用できる。
【００２９】
【表１】
【００３０】
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）増ちょう剤として平均分子量６００〜７００のアルキルジウレア化合物で、その全アルキル基の内２５〜６０モル％が不飽和成分であり、且つ、原料となる１級アミンの全アミン価が２５０〜３５０の範囲であるジウレア化合物、
（ｂ）流動点が−４０℃以下の合成炭化水素油を主成分とする基油であり、前記合成炭化水素油を混合あるいは単独で用いた基油の−４０℃の動粘度が６，０００ｍｍ２／ｓｅｃ以下のグリース基油、
（ｃ）添加剤として、油溶解性有機モリブデン錯体、ジチオカルバミン酸の油溶解性有機亜鉛化合物、ジチオリン酸の油溶解性有機亜鉛化合物および無機硫黄化合物からなる混合物からなり、
（１）（ａ）成分が全体量の５〜１５重量％、
（２）（ｂ）成分の内合成炭化水素油である成分が８０重量％以上、
（３）（ｃ）成分が全体量の１〜７重量％、
であることを特徴とするウレア系潤滑グリース組成物。
【請求項２】
請求項１記載のウレア系潤滑グリース組成物を潤滑剤として用いたことを特徴とする転がり軸受け。
【請求項３】
前記転がり軸受けが、ボールの転がりを利用した玉軸受けであることを特徴とする請求項２記載の転がり軸受け。
【請求項４】
請求項１記載のウレア系潤滑グリース組成物を潤滑剤として用いたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記潤滑剤を、転がり軸受けに用いたことを特徴とする請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記転がり軸受けが、ボールの転がりを利用した玉軸受けであることを特徴とする請求項５記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１】
（ａ）増ちょう剤として平均分子量６００〜７００のアルキルジウレア化合物で、その全アルキル基の内２５〜６０モル％が不飽和成分であり、且つ、原料となる１級アミンの全アミン価が２５０〜３５０の範囲であるジウレア化合物、
（ｂ）流動点が−４０℃以下の合成炭化水素油を主成分とする基油であり、前記合成炭化水素油を混合あるいは単独で用いた基油の−４０℃の動粘度が６，０００ｍｍ２／ｓｅｃ以下のグリース基油、
（ｃ）添加剤として、油溶解性有機モリブデン錯体、ジチオカルバミン酸の油溶解性有機亜鉛化合物、ジチオリン酸の油溶解性有機亜鉛化合物および無機硫黄化合物からなる混合物からなり、
（１）（ａ）成分が全体量の５〜１５重量％、
（２）（ｂ）成分の内合成炭化水素油である成分が８０重量％以上、
（３）（ｃ）成分が全体量の１〜７重量％、
であることを特徴とするウレア系潤滑グリース組成物。
【請求項２】
請求項１記載のウレア系潤滑グリース組成物を潤滑剤として用いたことを特徴とする転がり軸受け。
【請求項３】
前記転がり軸受けが、ボールの転がりを利用した玉軸受けであることを特徴とする請求項２記載の転がり軸受け。
【請求項４】
請求項１記載のウレア系潤滑グリース組成物を潤滑剤として用いたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項５】
前記潤滑剤を、転がり軸受けに用いたことを特徴とする請求項４記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項６】
前記転がり軸受けが、ボールの転がりを利用した玉軸受けであることを特徴とする請求項５記載の電動パワーステアリング装置。
【公開番号】特開２００６−１８２９０９（Ｐ２００６−１８２９０９Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７７７９４（Ｐ２００４−３７７７９４）
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（０００１８６９１３）昭和シェル石油株式会社 (322)
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【出願人】（３０２０６６６３０）株式会社ファーベス (138)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（０００１８６９１３）昭和シェル石油株式会社 (322)
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【出願人】（３０２０６６６３０）株式会社ファーベス (138)
【Ｆターム（参考）】
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