説明

ボール型等速ジョイント用グリース組成物

【課題】ボール型等速ジョイント用グリースにおいて、添加剤の組み合わせにより耐摩耗性を改善させ、耐フレーキング性が向上した等速ジョイント用グリース組成物を提供すること。
【解決手段】下記の成分(a)〜(h)を含有する等速ジョイント用グリース組成物
(a)基油、
(b)ジウレア系増ちょう剤、
(c)ジアルキルジチオリン酸亜鉛、
(d)ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(e)メラミンシアヌレート、
(f)炭酸カルシウム、
(g)ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、及び
(h)硫黄−窒素系極圧添加剤。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自動車のボール型等速ジョイントの潤滑箇所において、耐摩耗性、耐フレーキング性に優れたグリース組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
今日、自動車産業界においては、エンジンの高出力化、及び居住空間の確保の観点から小型化、軽量化が進んでおり、FF車の生産が増加している。また、その機能性の観点から4WD車の生産も増加している。これらのFF車及び4WD車では、前輪で動力の伝達と操舵を行うため、例えば、ハンドルを一杯に切った状態においても円滑な動力伝達が必要である。このため、FF車及び4WD車においては、交差する二軸で交差角が種種変化しても回転運動を等速で伝達する部品として、等速ジョイントは不可欠である。
この中でも、特にボール型の等速ジョイントは、ボールが転動体としてトルクを伝達する構造を有している。このため、回転時に高面圧下で複雑な転がりすべり運動により、ボール及びボールと接触する金属表面に繰り返し応力が加わる。このように、より過酷な潤滑条件となることため、摩耗が大きくなり、耐久性の低下や振動の悪化という問題を引き起こす原因となり、さらなる耐摩耗性の向上が求められている。
【0003】
上記問題点を解決するための等速ジョイント用グリース組成物としては、例えば摩耗を抑えてフレーキングを防止する目的で、過塩基性ナトリウムスルフォネート、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、及び硫黄リン系極圧剤の組み合わせによるグリースが知られている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら上記グリースにおいても耐摩耗性の点で十分であるとは言えない。
また、有効に摩耗及び摩擦を低減し、フレーキングを効果的に防止するため、メラミンシアヌレート及びモリブデンジチオカーバメートを配合したグリースが知られている(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、上記グリースにおいても特にボール型等速ジョイントのような過酷な潤滑条件では、耐摩耗性の点で十分であるとは言えない。
【0004】
また、ボール型等速ジョイントの摩耗を最適化し、フレーキングを防止する目的で、脂環式または芳香族ジウレア、メラミンシアヌレート、二硫化モリブデン及びリン分を含まない硫黄系極圧添加剤を含有するグリースが知られている(例えば、特許文献3参照)。しかしながら、上記グリースにおいても特に高荷重の条件において、耐摩耗性、耐フレーキング性の点で十分であるとは言えない。
また、等速ジョイントのフレーキングを改善する目的で、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、及び硫黄−窒素系極圧添加剤を配合したグリースが知られている(例えば、特許文献4参照)。しかしながら、上記グリースにおいても、特にボールの複雑な転がり滑り運動が広範囲にわたる高角度の条件において、耐フレーキング性の点で十分であるとは言えない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第3988912号
【特許文献2】特開2006−335876
【特許文献3】特許第3988895号
【特許文献4】特開2008−297402
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従って、本発明の目的は、高面圧条件下での耐摩耗性を改善し、耐フレーキング性を向上させたボール型等速ジョイント用グリース組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、ボール型等速ジョイントのような高面圧条件下での耐摩耗性を改善し、ジョイントのフレーキングを防ぐグリース組成物を開発するために種々の研究を行った。上記のような、高面圧条件下での複雑な転がり滑り往復運動を伴う潤滑条件で使用するグリース性能評価を、摩擦摩耗試験機として知られるSRV試験機を用いて行った。
その結果、耐久試験での等速ジョイントの耐摩耗性及び耐フレーキング性と、SRV試験での特定の条件下の耐摩耗性とに特別な関係があることを見出した。さらに、本発明者は基グリースにウレアグリースを用いて、各種極圧剤等の様々な組み合わせによって上述の関係を検討した。
その結果、本発明者はジウレア系増ちょう剤、基油、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、メラミンシアヌレート、炭酸カルシウム、ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、及び硫黄−窒素系極圧添加剤を含有するグリース組成物が、高面圧条件下において耐摩耗性に非常に優れることを見出した。さらに、実際のボール型等速ジョイントを用いた耐久試験においても、耐摩耗性、耐フレーキング性を向上できることを見出した。
【0008】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、下記のボール型等速ジョイント用グリース組成物及びこれを封入したボール型等速ジョイントを提供するものである。
1.下記の成分(a)〜(h)を含有するボール型等速ジョイント用グリース組成物。
(a)基油、
(b)ジウレア系増ちょう剤、
(c)ジアルキルジチオリン酸亜鉛、
(d)ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(e)メラミンシアヌレート、
(f)炭酸カルシウム、
(g)ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、及び
(h)硫黄−窒素系極圧添加剤。
【発明の効果】
【0009】
本発明のボール型等速ジョイント用グリース組成物は、従来のボール型等速ジョイント用グリース組成物に比べ、耐摩耗性、耐フレーキング性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明のグリース組成物を封入するのに好適な固定型ツェッパ型等速ジョイントを示すものであって、(A)はその縦断面図、(B)はその横断面図、(C)はその一部切欠断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明に使用する成分(a)の基油としては、ナフテン系、パラフィン系に代表される鉱物油、エーテル系合成油、エステル系合成油、炭化水素系合成油、シリコーン油、及びフッ素化油などの通常使用される潤滑油またはそれらの混合油が挙げられる。
特に好ましい基油は、100℃で5mm2/s以上の動粘度を有するものであり、さらに好ましくは100℃で5〜20mm2/sの動粘度を有する、鉱物油、炭化水素系合成油、等である。
【0012】
本発明に使用する成分(b)のジウレア系増ちょう剤としては下記一般式(1)、特に(2)で表されるものが好ましい。
1NH−CO−NH−R3−NH−CO−NHR2 (1)
1NH−CO−NH−C64−p−CH2−C64−p−NH−CO−NHR2 (2)
(式中、R1及びR2は炭素数8〜20、好ましくは8〜18のアルキル基、炭素数6〜12、好ましくは6〜7のアリール基、又は炭素数6〜12、好ましくは6〜7のシクロアルキル基であり、R3は炭素数6〜15の2価の炭化水素基、例えばジフェニルメタン−4,4‘−ジイル基、トリレン基またはビトリレン基である。)
成分(b)のジウレア系増ちょう剤は、例えば、所定のジイソシアネートと、所定のモノアミンとを反応させることにより得ることができる。
ジイソシアネートの好ましい具体例は、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、トリレンジイソシアネートであり、特に好ましくはジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネートである。
モノアミンとしては、脂肪族系アミン、芳香族系アミン、脂環式アミン又はこれらの混合物が挙げられる。
【0013】
脂肪族アミンの具体例としては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン及びオレイルアミンが挙げられる。
芳香族アミンの具体例としては、アニリン及びp−トルイジンが挙げられる。
脂環式アミンの具体例としては、シクロヘキシルアミンが挙げられる。
上述したモノアミンのうち、オクチルアミン、ドデシルアミン、オクタデシルアミン、又はこれらの混合物を用いて得られる成分(b)の脂肪族ジウレア系増ちょう剤が特に好ましい。
本発明のグリース組成物中の成分(b)のジウレア系増ちょう剤の含有量は、必要なちょう度を得るのに適切な量であれば良く、通常は、グリース組成物の全質量に対して、好ましくは1〜25質量%、さらに好ましくは、3〜20質量%である。ジウレア系増ちょう剤の含有量が1%以下であると増ちょう効果が得られないためグリース化しにくく、25質量%を超えると、得られたグリース組成物が硬くなり過ぎ、所期の効果が得られにくくなる。
本発明のボール型等速ジョイント用グリース組成物のちょう度は、例えば、JIS K2220 5.3により測定されるちょう度で265〜385であるのが好ましく、より好ましくは285〜340である。このようなちょう度の調整は、上記(b)成分の量を調整することにより容易に行うことができる。
【0014】
本発明に使用する成分(c)のジアルキルジチオリン酸亜鉛は下記一般式(3)で表されるものが好ましい。
[(R4O)2SP−S]2−Zn (3)
(式中、R4は一級または二級の炭素数1〜24のアルキル基または炭素数6〜30のアリール基である。特に好ましくは炭素数3〜8の一級または二級のアルキル基である。)
本発明のグリース組成物中の成分(c)の含有量は、好ましくは0.1〜10質量%、さらに好ましくは0.1〜5質量%である。0.1質量%未満では効果が不十分な傾向があり、また10質量%を超えてもさらなる効果の向上は認められない。
【0015】
本発明に使用する成分(d)のジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンは下記一般式(4)で表されるものが好ましい。
[R52N−CS−S]2−Mo2mn (4)
(式中、R5は一級または二級の炭素数1〜24、好ましくは3〜18のアルキル基であり、mは0〜3、nは1〜4であり、m+n=4である。)
本発明のグリース組成物中の成分(d)の含有量は、好ましくは0.1〜10質量%、さらに好ましくは0.1〜5質量%である。0.1質量%未満では効果が不十分な傾向があり、また10質量%を超えてもさらなる効果の向上は認められない。
【0016】
本発明に使用する成分(e)のメラミンシアヌレートは、メラミンとシアヌル酸の付加物である。シアヌル酸は、イソシアヌル酸と互変異性の関係にあり、通常市販されているメラミンシアヌレートは、メラミン1モルとシアヌル酸1モルの付加物であり、メラミンイソシアヌレートの形態にある。この明細書において、メラミンシアヌレートは、メラミンとシアヌル酸またはイソシアヌル酸の付加物を示すものとする。メラミンシアヌレートは、例えば、メラミン水溶液とシアヌル酸またはイソシアヌル酸水溶液を混合すると容易に白色の沈殿として析出してくる。メラミンシアヌレートは、通常平均粒径1〜2μmの白色微粉末として市販されており、6員環構造のメラミン分子とシアヌル酸分子が、水素結合で強力に結合して平面上に配列し、その平面が互いに弱い結合力で層状に重なりあって、二硫化モリブデンと同様にへき開性を有すると推定され、優れた潤滑性を与えるものと考えられる。
本発明のグリース組成物中の成分(e)の含有量は、好ましくは0.1〜10質量%、さらに好ましくは0.1〜5質量%である。0.1質量%未満では効果が不十分な傾向があり、また10質量%を超えてもさらなる効果の向上は認められない。
【0017】
本発明に使用する成分(f)の炭酸カルシウムは、精製、処理方法によってさまざまな結晶構造、及び粒径を取る。本発明においてこれらは特に限定されるものではないが、潤滑部に介入して効果を発揮するために、粒径は好ましくは100μm以下であり、より好ましくは50μm以下である。
本発明のグリース組成物中の成分(f)の含有量は、好ましくは0.1〜10質量%、さらに好ましくは0.1〜5質量%である。0.1質量%未満では効果が不十分な傾向があり、また10質量%を超えてもさらなる効果の向上は認められない。
【0018】
本発明に使用する成分(g)のジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛は下記一般式(5)で表されるものが好ましい。
[R62N−CS−S]2−Zn (5)
式中、R6は一級または二級の炭素数1〜24のアルキル基または炭素数6〜30のアリール基である。特に好ましくは炭素数3〜8の一級または二級のアルキル基である。)
本発明のグリース組成物中の成分(g)の含有量は、好ましくは0.1〜10質量%、さらに好ましくは1〜5質量%である。0.1質量%未満では効果が不十分な傾向があり、また10質量%を超えてもさらなる効果の向上は認められない。
【0019】
本発明に使用する成分(h)の硫黄−窒素系極圧添加剤としては、硫黄分5〜20%質量%、窒素分1〜10質量%のものが好ましい。
本発明のグリース組成物中の成分(h)の含有量は、好ましくは0.05〜5質量%である。0.05質量%未満では効果が不十分な傾向があり、また5質量%を超えてもさらなる効果の向上は認められない。
【0020】
本発明のグリース組成物には、上記成分に加えて、他の極圧添加剤、酸化防止剤、錆止め剤、防食剤等、通常グリース組成物に使用される添加剤を含有させることができる。
本発明のボール型等速ジョイント用グリース組成物は、所望の配合割合で、成分(a)〜成分(h)を必須成分として用い、場合により上記種々の添加剤を任意成分として用いることにより、容易に製造することができる。例えば、成分(a)と成分(b)とを混合して、予めベースとなるウレアグリースを製造しておき、これに成分(c)〜(h)を適宜添加することにより行うことができる。
【0021】
本発明のボール型等速ジョイント用グリース組成物は、ボール型等速ジョイントであればなんら制限なく用いることができるが、例えば固定型等速ジョイントに対してその効果の発現が顕著である。
【0022】
以下、本発明のグリース組成物を封入するのに好適な等速ジョイントについて説明する。
図1は固定型であるツェッパ型等速ジョイントである。ツェッパ型等速ジョイントは図1(A)、(B)、(C)に示すように、外側継手部材10、内側継手部材20、ボール30および保持器40から成る。外側継手部材10の球形内面11には8つの曲線状のトラック溝12が45°の間隔をおいて設けられている。一方、内側継手部材20の球形外面21には、同じく8つの曲線状のトラック溝22が45°の間隔をおいて形成され、その内側継手部材トラック溝22の曲率中心Aと、外側継手部材トラック溝12の曲率中心Bとは、継手の角度中心Oに対して左右に等距離だけオフセットされる。そして、外側継手部材10と内側継手部材20とが角度θだけ角度変位すると、保持器40に案内されたトルク伝達ボール30が任意の作動角θにおいて角度θの2等分面(θ/2)内に常に維持され、これにより周知のように継手の等速性が確保される。
ボール30は外側継手部材トラック溝12と内側継手部材トラック溝22間に組込まれ、一方、保持器40は外側継手部材10と内側継手部材20間に組込まれる。保持器40は、外側継手部材10の球形内面11と内側継手部材20の球形外面21に接触案内される球面41を内外に有する。また、保持器40には、ボール30を収容する8つのポケット43が周方向等間隔に形成されている。
内側継手部材20には、シャフト1が嵌合されている。外側継手部材10の外周とシャフト1の外周とをブーツ2で覆い、外側継手部材10と、内側継手部材20と、外側継手部材トラック溝12と内側継手部材トラック溝22と、トルク伝達ボール30と、保持器40と、シャフト1とに囲まれた空間に本発明のグリース3が封入されている。
【実施例】
【0023】
以下、実施例及び比較例に基づいて更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例になんら限定されるものではない。
【0024】
<グリース組成物の調製>
実施例1〜5、比較例1〜11
成分(a)基油(100℃で13.2mm2/sの動粘度を有する鉱物油)4000g中で、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート250g(1モル)、オクチルアミン258g(2モル)を反応させ、生成した成分(b)のジウレア系化合物を均一に分散させてベースグリースを得た。
このベースグリースに表1、表2、表3に示す配合で添加剤を加え、適宜成分(a)基油を加えながら、三段ロールミルにて、JISちょう度No.1グレード(ちょう度310〜340)に調整した。
比較例12
成分(a)基油(100℃で13.2mm2/sの動粘度を有する鉱物油)8200g中で、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート1012g、シクロヘキシルアミン563g、及びアニリン225gを反応させ、生成した成分(b)のジウレア系化合物を均一に分散させてベースグリースを得た。
このベースグリースに表3に示す配合で添加剤を加え、適宜成分(a)を加えながら、三段ロールミルにて、JISちょう度No.1グレード(ちょう度310〜340)に調整した。
【0025】
<SRV試験>
表1の実施例1〜5、表2の比較例1〜9、表3の比較例10〜12の各グリース組成物について、SRV摩擦摩耗試験によりボールの摩耗痕の大きさを評価した。
・測定条件(測定方法はASTM D5707に準拠)
面圧:2.2GPa
滑り速度:180mm/s
・評価方法
ボールの摩耗径の大きさを、マイクロスコープにより測定する。
【0026】
<耐久試験>
表1の実施例1〜5、表2の比較例1〜9、及び表3の比較例10〜12の各グリース組成物について、実ジョイント(固定型等速ジョイント)に封入し、これを用いてジョイント耐久試験を実施し、ジョイントの摩耗状態及びフレーキングの発生時間を評価した。
・評価方法と評価基準
ジョイント摩耗状態:所定時間の耐久試験に、ジョイント各部(外輪、内輪、ケージ、ボール)にて異常摩耗の発生を比較する。(例えば内輪、外輪の摩耗進行によるエッジ部への乗り上げ、及びケージポケットの異常摩耗等。)
○:異常摩耗無し
×:異常摩耗有り
フレーキング発生状態:ジョイント各部(外輪、内輪、ケージ、ボール)のフレーキングの発生有無を確認する。
○:フレーキング発生無し
×:フレーキング発生有り
【0027】
【表1】

【0028】
【表2】

【0029】
【表3】

【0030】
※1)日本ルブリゾール社製 LUBRIZOL 1395
※2)R.T.VANDERBILT社製 MOLYVAN A
※3)チバ・ジャパン社製 MELAPUR MC25
※4)三菱化学社製 MCA
※5)三共精粉社製 エスカロン2000
※6)OMYA社製 OMYALITE 95T
※7)R.T.VANDERBILT社製 VANLUBE AZ
※8)R.T.VANDERBILT社製 VANLUBE 601
※9)豊國製油社製 工業用1号ヒマシ油
※10)日本ルブリゾール社製 LUBRIZOL 810
※11)特開2008−297402、実施例1参照
※12)日本ルブリゾール社製 LUBRIZOL 5318A
※13)旭電化工業社製 サクラルーブ600
※14)日本ルブリゾール社製 アングラモル99
※15)ダイゾー社製 NICHIMOLY SF-0
※16)日本ルブリゾール社製 アングラモル33
※17)特許第3988912号、実施例1参照
※18)特開2006−335876、実施例1参照
※19)特許第3988895号、実施例1参照
【0031】
実施例1〜5を表1に、比較例1〜9を表2に、比較例10〜12を表3に示す。
成分(a)〜(h)を含む本発明の実施例1〜5のグリース組成物は、SRV試験でのボール摩耗痕の大きさが0.80mm未満であり、所定時間の耐久試験において、ジョイント各部に異常摩耗が無く、且つフレーキングの発生も無い。成分(a)〜(h)の組み合わせにより、耐摩耗性、耐フレーキング性を向上できることがわかる。
これに対して、成分(c)〜成分(h)の各添加剤をそれぞれ含まない比較例1〜比較例6、成分(e)、成分(f)のどちらも含まない比較例7(特許文献4参照)、比較例7に油性剤を配合した比較例8、比較例7に硫黄−リン系極圧剤を配合した比較例9、及び特許文献1〜3を参考に調製した比較例10〜12のグリース組成物は、SRV試験でのボール摩耗痕の大きさがいずれも0.80mm超であり、所定時間の耐久試験において、ジョイント各部には異常摩耗及びフレーキングが発生していた。
【符号の説明】
【0032】
1 シャフト
2 ブーツ
3 グリース
10 外側継手部材
11 球形内面
12 外側継手部材トラック溝
20 内側継手部材
21 球形外面
22 内側継手部材トラック溝
30 トルク伝達ボール
40 保持器
41 球面
43 ポケット

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記の成分(a)〜(h)を含有するボール型等速ジョイント用グリース組成物。
(a)基油、
(b)ジウレア系増ちょう剤、
(c)ジアルキルジチオリン酸亜鉛、
(d)ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(e)メラミンシアヌレート、
(f)炭酸カルシウム、
(g)ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、及び
(h)硫黄−窒素系極圧添加剤。

【図1】
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【公開番号】特開2011−236354(P2011−236354A)
【公開日】平成23年11月24日(2011.11.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−109920(P2010−109920)
【出願日】平成22年5月12日(2010.5.12)
【出願人】(000162423)協同油脂株式会社 (165)
【出願人】(000102692)NTN株式会社 (9,006)
【Fターム(参考)】