CN102666820A - 润滑脂组合物及等速万向节 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种润滑脂组合物，其含有(a)基油、(b)锂皂基系增稠剂、(c)从由硬脂酸Ca盐、硬脂酸Mg盐及硬脂酸Zn盐组成的组中选择的至少1种硬脂酸金属盐、(d)硫化二烷基二硫代氨基甲酸钼以及(e)硫化二烷基二硫代氨基甲酸锌。此外，本发明提供封入了该润滑脂组合物的伯菲尔德式等速万向节(BJ)、双偏置式等速万向节(DOJ)、三球销式等速万向节(TJ)等的等速万向节。本发明的组合物在耐磨耗特性上优异，适合用于等速万向节。

Description

润滑脂组合物及等速万向节
技术领域
本发明涉及耐磨耗特性优异的润滑脂组合物及封入该润滑脂组合物的等速万向节。
背景技术
汽车的等速万向节在其内部发生部件间的滚动与滑动的复合相对运动，有时会产生能量损失、振动、异响、发热的情形。为了减少、防止这些，希望使用耐磨耗性优异的润滑脂。
以往，作为这样的用途中所使用的润滑脂，使用以钙皂作为增稠剂的润滑脂，或者使用含有以锂皂作为增稠剂，并含有从例如硫化润滑脂、磷酸三甲苯酯及二硫代磷酸锌中选择的硫-磷系极压剂的润滑脂(例如非专利文献1)。
近年来，希望更加提高磨耗特性，使用了以特定的尿素化合物作为增稠剂并含有二硫化钼、二烷基二硫代氨基甲酸钼、特定的硫系极压剂的润滑脂(例如专利文献1)。
此外，近年来，通过优异的耐磨耗特性来防止发生剥落的要求变得越发强烈，使用了以特定的尿素化合物作为增稠剂并含有二硫化钼、二烷基二硫代氨基甲酸钼、三聚氰胺氰尿酸盐、磺酸钙、特定的硫系极压剂的润滑脂(例如专利文献2)。但是，这些润滑脂组合物的耐磨耗性仍不充分。而且，由于近年来钼的价格高涨，使用二硫化钼的润滑脂价格升高，存在缺乏通用性的问题。
专利文献1：日本特开平10-273692
专利文献2：日本特开2006-96949
非专利文献1：日本摩擦学学会润滑脂研究会编：《润滑润滑脂的基础与应用》，养贤堂，2007年发行p.77、p.162
发明内容
因此，本发明的目的是提供耐磨耗特性优异、适合于等速万向节用的润滑脂组合物以及封入该润滑脂组合物的等速万向节，特别是伯菲尔德式等速万向节(BJ)、双偏置式等速万向节(DOJ)、三球销式等速万向节(TJ)。
本发明提供如下所述的润滑脂组合物及等速万向节。
1.一种含有下述成分的润滑脂组合物。
(a)基油、
(b)锂皂基系增稠剂、
(c)从由硬脂酸Ca盐、硬脂酸Mg盐及硬脂酸Zn盐组成的组中选择的至少1种硬脂酸金属盐、
(d)硫化二烷基二硫代氨基甲酸钼、以及
(e)硫化二烷基二硫代氨基甲酸锌。
2.上述1或2所记载的润滑脂组合物，其中，成分(c)的添加量为0.1～5质量％。
3.上述2或3所记载的润滑脂组合物，其中，成分(d)的添加量为0.1～5质量％、成分(e)的添加量为0.1～5质量％。
4.用于等速万向节的上述1～4中任一项所记载的润滑脂组合物。
5.一种等速万向节，封入了上述1～5中任一项所记载润滑脂组合物。
6.上述5所记载的等速万向节(伯菲尔德式等速万向节(Birfield-typeuniversal joint，BJ))，其特征在于，具有在球面状的内周面上形成有多个轨道沟的外侧接头部件和在该外侧接头部件的内侧配置的内侧接头部件，所述内侧接头部件在球面状的外周面上形成有与所述外侧接头部件的轨道沟相对应的多个轨道沟，所述等速万向节具有介于所述外侧接头部件的轨道沟与所述内侧接头部件的轨道沟之间的球来作为滚动体，保持所述球的球笼(cage)介于所述外侧接头部件与所述内侧接头部件之间。
7.上述5所记载的等速万向节(双偏置式等速万向节(double offset joint，DOJ))，其特征在于，具有在圆筒状的内周面上形成有在轴方向上延伸的多个直线状轨道沟的外侧接头部件和在该外侧接头部件的内侧配置的内侧接头部件，所述内侧接头部件在球面状的外周面上形成有与所述外侧接头部件的轨道沟相对应的多个直线状轨道沟，所述等速万向节具有介于所述外侧接头部件的轨道沟与所述内侧接头部件的轨道沟之间的球来作为滚动体，保持所述球的球笼介于所述外侧接头部件与所述内侧接头部件之间。
8.上述5所记载的等速万向节(三球销式等速万向节(tripod joint，TJ))，其特征在于，具有在内周面上形成有在轴方向上延伸的三根直线状轨道沟的外侧接头部件和由具有在直径方向上突出设置的三根脚轴的三球销部件构成的内侧接头部件，所述等速万向节具有滚轴(roller)来作为滚动体，所述滚轴自由旋转地由所述脚轴支撑、且自由滚动地插入所述外侧接头部件的轨道沟内并沿着所述轨道沟被引导。
本发明在耐磨耗特性上优异、有效地润滑机械部件，有效降低磨耗，能够防止能量损失、振动的发生。
本发明的润滑脂适合用于等速万向节，特别适合用于伯菲尔德式等速万向节(BJ)、双偏置式等速万向节(DOJ)、三球销式等速万向节(TJ)。
具体实施方式
本发明者们进行了各种对于等速万向节中显示优异的耐磨耗特性的润滑脂组合物的开发研究，使用能够在滑动条件下测定耐磨耗特性(磨耗痕直径、磨耗痕状态)的SRV(Schwingung Reibung und Verschleiss)试验机、显示在滑动条件下润滑脂的耐负荷特性的高速4球式耐负荷性能试验以及使用等速万向节的实机耐久试验，对通过各种添加剂的组合而导致的润滑特性，讨论了在各种各样的润滑状况下的润滑脂的性能评价。
其结果，本发明者们发现通过使用(a)基油、(b)锂皂基系增稠剂、(c)Ca、Mg、Zn的硬脂酸盐、(d)硫化二烷基二硫代氨基甲酸钼、(e)硫化二烷基二硫代氨基甲酸锌，显现出所希望的润滑特性。
作为本发明中所使用的(a)基油，可以例举矿物油、醚系合成油、烃系合成油等一般使用的润滑油或这些的混合油，但不限定于这些。
作为在本发明中所使用的(b)成分锂皂基系增稠剂可以例举碳原子数为6～24，优选为12～20的脂肪酸或羟基脂肪酸与氢氧化锂、碳酸锂等碱性化合物来制备的皂。
特别优选是12羟基硬脂酸锂盐、硬脂酸锂盐。这些盐在耐热性上优异、缺点少且价格不高，是实用性的增稠剂。
(b)成分的锂皂的使用量可以为得到所需要的稠度的合适的量，通常相对于润滑脂组合物整体，优选为2～20质量％，进一步优选为5～15质量％。锂皂的使用量如果超过25质量％，所得到的润滑脂组合物变得过硬，难以得到所希望的效果。
本发明的等速万向节用润滑脂组合物的稠度，作为例如由JIS K 2220 5.3测定的稠度，优选为300～385，更优选为310～340。在300以下，则润滑脂硬，润滑脂变得难以充分地介入到万向节内部的润滑部，促进了磨耗。如果超过385，则润滑脂变软，在万向节的组装时润滑脂泄露，不易操作。如此的稠度的调整，可以通过调整上述(b)成分的量来简单地进行。
本发明中所使用的(c)成分的Ca、Mg、Zn的硬脂酸盐，是硬脂酸与Ca、Mg、Zn的碱化合物，例如由氢氧化物、碳酸盐而得到的盐。
(c)成分的使用量，相对于润滑脂组合物整体，优选为0.01～10质量％，进一步优选为0.1～5质量％。
(d)成分的硫化二烷基二硫代氨基甲酸钼以及(e)成分的硫化二烷基二硫代氨基甲酸锌，作为石油制品添加剂，可以分别用作摩擦调整剂、抗氧化剂。
(d)成分的硫化二烷基二硫代氨基甲酸钼优选由下述通式(1)来表示。
[R3 2N-CS-S]2-Mo2OmSn  (1)
式中，R3为碳原子数1～24，优选碳原子数为3～18的一级或者二级烷基，m为0～3，n为1～4且m+n＝4。
(e)硫化二烷基二硫代氨基甲酸锌优选由下述通式(2)来表示。
[R4 2N-CS-S]2-Zn  (2)
式中，R4为碳原子数1～24的一级或者二级烷基或者碳原子数为6～30的芳基，特别优选为碳原子数为3～8的一级或者二级烷基。(d)成分和(e)成分的使用量，相对于润滑脂组合物整体，各自优选为0.01～10质量％，进一步优选为0.1～5质量％。
本发明的润滑脂组合物中，除了上述成分之外，还可以含有抗氧化剂、防锈剂、防腐蚀剂等。
这些成分的使用量各自相对于润滑脂组合物整体，分别优选为0.1～10质量％，进一步优选为0.5～5质量％。
本发明的润滑脂组合物适合用于等速万向节，特别适合用于伯菲尔德式等速万向节(BJ)、双偏置式等速万向节(DOJ)、三球销式等速万向节(TJ)。
伯菲尔德式等速万向节具有如下结构特征：具有在球面状的内周面上形成有多个轨道沟的外侧接头部件和在该外侧接头部件的内侧配置的内侧接头部件，在该内侧接头部件的球面状外周面上形成有与前述外侧接头部件的轨道沟相对应的多个轨道沟，所述等速万向节具有介于前述外侧接头部件的轨道沟与前述内侧接头部件的轨道沟之间的球来作为滚动体，保持球的球笼介于外侧接头部件与内侧接头部件之间。作为滚动体的球希望由3个～8个来构成。另外，本说明书中，无限根切(undercut free)型等速万向节为包括在与伯菲尔德式等速万向节相同的分类中的万向节。
双偏置式等速万向节具有如下结构的特征：具有在圆筒状的内周面上形成有在轴方向上延伸的多个直线状轨道沟的外侧接头部件和在该外侧接头部件的内侧配置的内侧接头部件，该内侧接头部件在球面状的外周面上形成有与前述外侧接头部件的轨道沟相对应的多个直线状轨道沟，所述等速万向节具有介于前述外侧接头部件的轨道沟与前述内侧接头部件的轨道沟之间的球来作为滚动体，保持前述球的球笼介于前述外侧接头部件与前述内侧接头部件之间。作为滚动体的球希望由3个～8个来构成。
三球销式等速万向节具有如下结构的特征：具有在内周面上形成有在轴方向上延伸的三根直线状轨道沟的外侧接头部件和由具有在直径方向上突出设置的三根脚轴的三球销部件构成的内侧接头部件，所述等速万向节具有滚轴来作为滚动体，所述滚轴自由旋转地由前述脚轴支撑、且自由滚动地插入前述外侧接头部件的轨道沟内并沿着前述轨道沟被引导。
实施例
以下通过实施例和比较例来说明本发明。
实施例1～3、比较例1～5
在含有增稠剂和基油的基础润滑脂中，按照表1或者表2所示的比例，添加各成分，在添加合适的基油的同时，由三段辊轧机将稠度调整到No.1级(根据JIS K 22205.3测定的稠度为310～340的范围内)。
作为锂皂基系增稠剂，使用12羟基硬脂酸锂盐，作为尿素系增稠剂，使用环己胺(1.4mol)和苯胺(0.6mol)与4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(1mol)的反应物。使用量均为相对于润滑脂组合物整体，锂皂基系增稠剂为10质量％、尿素系增稠剂为15质量％。
上述实施例和比较例中，作为各润滑脂的基油都使用具有如下性质的矿物油。
粘度   40℃   100mm2/s
       100℃  10.5mm2/s
粘度指数   97
对这些润滑脂，按照以下所示的试验方法，进行物性的评价，所得结果也列于表中。
SRV试验
对于下述实施例1～3及比较例1～5的各润滑脂组合物，调查通过SRV摩擦磨耗试验的球磨耗痕的大小、磨耗痕的状态，来评价耐磨耗性。
试验条件
测试片   球：直径10mm(SUJ-2)
         盘(プレ一ト)：直径24mm×7.85mm(SUJ-2)
评价条件 负荷：200N
         频率：50Hz
         振幅：1mm
         温度：80℃
         时间：2小时
测定项目 球的磨耗痕直径以及磨耗痕的状态
         磨耗痕的状态的判定基准
         ○：磨耗痕中无表面粗糙(surface roughness)
         ×：磨耗痕中有表面粗糙
高速4球式耐负荷性能试验
基于ASTM D 2596，求出作为试验球熔融时的负荷的熔融负荷(WeldPoint)。本试验中所使用的负荷为784、981、1589、1961、2451N。
从实用的观点出发，优选高速4球式耐负荷性能试验中的熔融负荷为2451N以上。
实机耐久试验
封入到伯菲尔德式等速万向节(BJ)、双偏置式等速万向节(DOJ)、三球销式等速万向节(TJ)的等速万向节中，使用这些在下述条件下实施万向节耐久试验，评价发生不良状况的时间。
测定条件
旋转数：200rpm
扭矩：1000Nm
角度：5°
评价方法和评价基准
万向节各部(外侧接头部件、内侧接头部件或枢轴(trunnion)、球笼、球或滚轴)的(不量状况：剥落或者异常磨耗)的发生时间。
○：标准时间内没有不良状况
×：标准时间以内发生不良状况
表1
Figure BDA0000149599990000071
表2
Figure BDA0000149599990000081
*1)硫化二烷基二硫代氨基甲酸钼
*2)硫化二烷基二硫代氨基甲酸锌
*3)使用伯菲尔德式等速万向节(BJ)的耐久试验
*4)使用双偏置式等速万向节(DOJ)的耐久试验
*5)使用三球销式等速万向节(TJ)的耐久试验
含有成分(a)～(e)的本发明的实施例1～3的润滑脂组合物，其任一种的SRV试验的球磨耗痕直径都小、在球磨耗痕表面没有观察到表面粗糙，高速4球式耐负荷性能试验中的熔融负荷为2451N，耐久试验中在标准时间内也没有发现不良状况。
与此相对，在没有添加实施例1中的成分(c)～(e)的添加剂的比较例1中，在SRV试验的试验中发生卡咬(seizing)。高速4球式耐负荷性能试验中的熔融负荷不到2451N，耐久试验中在标准时间内也发生不良状况。
在没有添加实施例1中的(c)硬脂酸盐的比较例2中，SRV试验的球磨耗痕直径大，在球磨耗痕表面观察到表面粗糙，高速4球式耐负荷性能试验中的熔融负荷不到2451N，耐久试验中在标准时间内也发生不良状况。
在没有添加实施例1中的ZnDTC的比较例3以及没有添加实施例1的MoDTC的比较例4中，SRV试验的球磨耗痕直径大，在球磨耗痕表面观察到表面粗糙，高速4球式耐负荷性能试验中的熔融负荷不到2451N，耐久试验中在标准时间内也发生不良状况。
在代替实施例1中的锂皂而以尿素化合物作为增稠剂来使用的比较例5中，SRV试验的球磨耗痕直径大，在球磨耗痕表面观察到表面粗糙，高速4球式耐负荷性能试验中的熔融负荷不到2451N，耐久试验中在标准时间内也发生不良状况。
上述试验结果明确显示了本发明的效果，特别是通过组合成分(c)～(e)而产生的效果是显著的。即、可知通过并用Li系增稠剂、Ca、Mg、Zn的硬脂酸盐、MoDTC及ZnDTC，可以得到具有优异的耐磨耗特性、实机耐久性的润滑脂组合物。

Claims (8)

1.一种润滑脂组合物，其特征在于，含有下述成分：
(a)基油、
(b)锂皂基系增稠剂、
(c)从由硬脂酸Ca盐、硬脂酸Mg盐及硬脂酸Zn盐组成的组中选出的至少1种硬脂酸金属盐、
(d)硫化二烷基二硫代氨基甲酸钼、以及
(e)硫化二烷基二硫代氨基甲酸锌。
2.如权利要求1所记载的润滑脂组合物，其中，成分(c)的添加量为0.1～5质量％。
3.如权利要求1或2所记载的润滑脂组合物，其中，成分(d)的添加量为0.1～5质量％、成分(e)的添加量为0.1～5质量％。
4.用于等速万向节的权利要求1～3中任一项所记载的润滑脂组合物。
5.一种等速万向节，其特征在于，封入了权利要求1～4任一项所记载的润滑脂组合物。
6.如权利要求5所记载的等速万向节，其特征在于，具有在球面状的内周面上形成有多个轨道沟的外侧接头部件和在该外侧接头部件的内侧配置的内侧接头部件，所述内侧接头部件在球面状的外周面上形成有与所述外侧接头部件的轨道沟相对应的多个轨道沟，所述等速万向节具有介于所述外侧接头部件的轨道沟与所述内侧接头部件的轨道沟之间的球来作为滚动体，保持所述球的球笼介于所述外侧接头部件与所述内侧接头部件之间。
7.如权利要求5所记载的等速万向节，其特征在于，具有在圆筒状的内周面上形成有在轴方向上延伸的多个直线状轨道沟的外侧接头部件和在该外侧接头部件的内侧配置的内侧接头部件，所述内侧接头部件在球面状的外周面上形成有与所述外侧接头部件的轨道沟相对应的多个直线状轨道沟，所述等速万向节具有介于所述外侧接头部件的轨道沟与所述内侧接头部件的轨道沟之间的球来作为滚动体，保持所述球的球笼介于所述外侧接头部件与所述内侧接头部件之间。
8.如权利要求5所记载的等速万向节，其特征在于，具有在内周面上形成有在轴方向上延伸的三根直线状轨道沟的外侧接头部件和由具有在直径方向上突出设置的三根脚轴的三球销部件构成的内侧接头部件，所述等速万向节具有滚轴来作为滚动体，所述滚轴自由旋转地由所述脚轴支撑、且自由滚动地插入所述外侧接头部件的轨道沟内并沿着所述轨道沟被引导。
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