JP2001064665A - 自動車ステアリング用グリース組成物 - Google Patents

自動車ステアリング用グリース組成物

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隆志 岡庭
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亮 谷口
Fumio Ueda
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Kyodo Yushi Co Ltd
Toyota Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 苛酷な潤滑条件にも適応できる焼付き防止性
能、磨耗低減性能を有し、かつ低温性に優れた自動車ス
テアリング用のグリース組成物を提供すること。 【解決手段】 下記成分(a)〜(f)を含む自動車ステアリ
ング用グリース組成物。 (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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、自動車ステアリン
グ用グリース組成物に関するものである。ステアリング
には多くの潤滑個所があるが、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は極めて高い面圧
が発生し、焼付き、摩耗が問題となる。また、使用温度
範囲が広いため、特に低温時の作動トルクが大きく、作
動不良を生ずる。本発明はこのようなステアリングのギ
ヤ部の苛酷な潤滑条件に適応でき、かつ極めて良好な低
温作動性を有する自動車ステアリング用グリース組成物
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ステアリング特にラック・ピニオ
ン部に用いられる潤滑グリースとしては、リチウム石け
んを増ちょう剤、鉱油を基油とし、二硫化モリブデンお
よび極圧添加剤を含有した極圧グリースが使用されてい
た。しかしながらこれらのステアリング用グリースは、
近年のパワーステアリングを装着した高性能自動車にお
いて発生する厳しい荷重条件の下では、必ずしも満足な
ものとは言えなくなってきた。また、最近自動車のイー
ジードライブ化が進む中で、軽自動車の取り付けスペー
スの問題から電動パワーステアリングが広く使用されて
きている。これらの自動車に使用される電動パワーステ
アリングには、コラムアシスト、ピニオンアシスト、ラ
ックアシストタイプがあり、この内ピニオンアシストタ
イプのハイポイドギヤ部は極めて高い荷重条件で運転さ
れることから、焼付き、異常摩耗が発生し易く、使用さ
れるグリースには高い極圧性と耐摩耗性が必要とされて
いる。さらに、この電動パワーステアリングは燃費向上
にも効果があることより、軽自動車のみならず中型車へ
の装着も進められており、従来と比較して荷重条件が一
段と厳しくなる。このため、従来のグリースではこの焼
付き、異常摩耗現象を充分に防止することができなくな
ってきていた。また、電動パワーステアリングは油圧式
パワーステアリングと比較して出力が小さいことから、
従来のグリースでは低温時の作動トルクが大きく作動不
良が発生し、この低温作動性が劣ることも大きな問題と
なっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、これら苛酷な潤滑条件にも適応できる充分な耐荷重
性、すなわち焼付き防止性能、摩耗低減性能を有し、か
つ優れた低温作動性を付与できる自動車ステアリング用
のグリース組成物を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記成分(a)
〜(f)を含む自動車ステアリング用グリース組成物であ
る。 (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。
【０００５】本発明において、基油として合成炭化水素
油、エステル油、及び鉱油からなる群から選ばれる少な
くとも１種を含有するものが好ましい。また、全組成物
中、増ちょう剤の含有量が１〜２５重量％、有機モリブ
デン化合物の含有量が０．１〜１０重量％、メラミンシ
アヌレートの含有量が０．１〜１０重量％、ポリテトラ
フルオロエチレンの含有量が０．１〜１０重量％、二硫
化モリブデンの含有量が０．１〜１０重量％であるもの
が好ましい。さらに、増ちょう剤がリチウム石けん、リ
チウムコンプレックス石けん及びウレア化合物からなる
群から選ばれる少なくとも１種であるもの、特にリチウ
ム石けん、リチウムコンプレックス石けんであるものが
好ましい。本発明の特に好ましいグリース組成物は、リ
チウム石けん又はリチウムコンプレックス石けんを３〜
２０重量％、モリブデンジチオカーバメート又はモリブ
デンジチオホスフェートを１〜８重量％、メラミンシア
ヌレートを１〜８重量％、ポリテトラフルオロエチレン
を１〜８重量％、二硫化モリブデンを１〜８重量％含有
し、残部が合成炭化水素油、エステル油、鉱油、又はこ
れらの混合物から選ばれる基油及び任意の他の添加剤か
らなるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。 (a)増ちょう剤 本発明に使用される増ちょう剤としては、リチウム石け
ん、カルシウム石けんに代表される金属石けん、カルシ
ウムコンプレックス石けん、リチウムコンプレックス石
けん、アルミニウムコンプレックス石けんに代表される
コンプレックス石けんや、ナトリウムテレフタレート、
ウレア化合物、有機化ベントナイト、シリカなど現在、
グリース組成物に使用されている全ての増ちょう剤が挙
げられる。この内好ましいのは、欠点が少ないことから
汎用的に使用されるリチウム石けん、リチウムコンプレ
ックス石けん及びウレア化合物である。本発明のグリー
ス組成物において、増ちょう剤の含有量は、好ましくは
１〜２５重量％、さらに好ましくは３〜２０重量％であ
る。１重量％未満では増ちょう剤効果が小さく、軟らか
すぎて潤滑部からの漏洩が問題となることがあり、２５
重量％を越えると硬くなりすぎ、潤滑部への流入が悪く
なり、焼付きを充分に防止できなくなる。
【０００７】(b)基油 本発明に使用される基油は、流動点が−４０℃以下、好
ましくは−４５℃以下のものである。このような基油と
しては、鉱油、エステル油、合成炭化水素油、フェニル
エーテル、ポリグリコールに代表される合成油など、通
常グリースの基油として使用されている潤滑油、及びこ
れらの２種以上の混合物が挙げられる。この内、好まし
いものはエステル油、合成炭化水素油、鉱油、及びこれ
らの２種以上の混合物である。
【０００８】(c)有機モリブデン化合物 本発明に使用される有機モリブデン化合物としては、モ
リブデンを含有するすべての有機化合物が挙げられる
が、好ましいものとしてモリブデンジチオカーバメー
ト、モリブデンジチオホスフェートが挙げられる。この
モリブデンジチオカーバメートの好ましい例としては、
下記の式で表されるものが挙げられる。
【０００９】
【化１】 （式中、Ｒ1 およびＲ2 は、それぞれ独立して、炭素数
１〜２４、好ましくは３〜１８のアルキル基、ｍは０〜
３、ｎは４〜１であり、ｍ＋ｎ＝４である。） また、モリブデンジチオホスフェートの好ましい例とし
ては、下記の式で表されるものが挙げられる。
【００１０】
【化２】 （式中、Ｒ1 およびＲ2 は、それぞれ独立して、炭素数
１〜２４、好ましくは３〜２０の一級または二級のアル
キル基、もしくは炭素数６〜３０、好ましくは炭素数８
〜１８のアリール基を示し、ｍは０〜３、ｎは４〜１で
あり、ｍ＋ｎ＝４である。） 本発明のグリース組成物において、有機モリブデン化合
物の含有量は、好ましくは０．１〜１０重量％、さらに
好ましくは１〜８重量％である。０．１重量％未満では
効果が必ずしも充分でなく、また１０重量％を超えても
効果のさらなる増大はない。
【００１１】(d) メラミンシアヌレート 本発明のグリース組成物に使用されるメラミンシアヌレ
ートは、メラミン（イソ）シアヌル酸付加物であり、メ
ラミンとシアヌル酸の付加物、メラミンとイソシアヌル
酸の付加物の総称である。メラミンシアヌレートは、通
常、粒径が０．１〜２μｍの白色微粉末として市販され
ている固体潤滑剤として公知の物質であり、詳細は特開
昭５４−１４１７９２号公報に記載されている。メラミ
ンシアヌレートの潤滑機構は、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た
めと考えられている。本発明のグリース組成物におい
て、メラミンシアヌレートの含有量は、好ましくは０．
１〜１０重量％、さらに好ましくは１〜８重量％であ
る。０．１重量％未満では効果が必ずしも充分でなく、
また１０重量％を超えても効果のさらなる増大はない。
【００１２】(e) ポリテトラフルオロエチレン 本発明に使用されるポリテトラフルオロエチレンは、グ
リース以外にもゴム、塗料、インク、潤滑剤等の分野で
も一般的に使用されているものであり、分子量が数千〜
数１０万のものが用いられる。ポリテトラフルオロエチ
レンの凝集エネルギーは他の高分子化合物に較べて小さ
く、しかも臨界界面張力が非常に低いため、摺動部に存
在するポリテトラフルオロエチレン粒子は摺動によるせ
ん断応力によって微小薄片となり、摺動部の相手材に展
着しやすい性質を持っており、これにより優れた潤滑性
を与えるものと考えられる。本発明のグリース組成物に
おいて、ポリテトラフルオロエチレンの含有量は、好ま
しくは０．１〜１０重量％、さらに好ましくは１〜８重
量％である。０．１重量％未満では効果が必ずしも充分
でなく、また１０重量％を超えても効果のさらなる増大
はない。
【００１３】(f) 二硫化モリブデン 二硫化モリブデンは、一般に固体潤滑剤として広く用い
られている。その潤滑機構としては、層状格子構造を持
つことから、すべり運動下で薄層状に容易にせん断し、
摩擦を低減させると言われている。この二硫化モリブデ
ンは、種々の粒径のものがあり、本発明では潤滑剤に使
用される全ての粒径のものが使用可能であるが、特にFi
sher Sub-sieve sizerによる平均粒径で、０．２５〜１
０μｍの粒径を有するものが適している。本発明のグリ
ース組成物において、二硫化モリブデンの含有量は、好
ましくは０．１〜１０重量％、さらに好ましくは１〜８
重量％である。０．１重量％未満では効果が必ずしも充
分でなく、また１０重量％を超えても効果のさらなる増
大はない。
【００１４】本発明のグリース組成物には、上記成分に
加えて、他の耐荷重添加剤、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。
【００１５】＜実施例＞表１及び表２に示す成分を表１
及び表２に示す割合(重量部)で使用し、実施例１〜５、
比較例１〜６に示すグリース組成物を調製した。これら
のグリースと市販グリース（比較例７）を以下に示す試
験法により物性の評価を行った。得られた結果を表１及
び表２に示す。
【００１６】［実施例１〜５、比較例１〜６］基油２５
００ｇに１２−ヒドロキシステアリン酸リチウム５００
ｇを添加攪拌し、その後２１０℃まで加熱した。加熱
後、１６０℃まで冷却し、さらに基油２０００ｇを加
え、攪拌しながら１００℃以下まで冷却し、ベースリチ
ウムグリースとした。このベースグリースに、表１およ
び表２に示す配合で、添加剤を添加し、適宜基油を加
え、三本ロールミルにてちょう度No.２グレードに調整
した。尚、グリースの基油は表１及び表２に示す配合と
した。
【００１７】［比較例７］リチウム石けんを増ちょう
剤、鉱油を基油とした二硫化モリブデン含有の市販グリ
ースであり、従来からラック・ピニオン部に使用されて
いるものである。
【００１８】物性の試験方法 ［ちょう度］ ＪＩＳ Ｋ２２２０ ５．３による。 ［高速４球式耐荷重性能］ ＡＳＴＭ Ｄ２５９６に
よる
【００１９】［台上耐久試験］ピニオンアシストタイプ
の電動パワーステアリングの実機を使用し、台上耐久試
験を実施した。 （試験方法）ラック・ピニオン部、ハイポイドギヤ部、
及びその他の潤滑個所に試験グリースを規定量塗布し、
ラック部より入力して操舵を特定回数繰返し、各部の摩
耗量、焼付き状態を評価した。 （試験条件） ラック入力荷重：５０００Ｎ 操舵回数 ：１０万回 雰囲気温度 ：常温 （判定基準）焼付きの発生のないこと ○：焼付きなし（合格） ×：ハイポイドギヤ部に焼付き発生（不合格） ××：ハイポイドギヤ部、ラック・ピニオン部共に焼付
き発生（不合格）
【００２０】［台上低温試験］ピニオンアシストタイプ
の電動パワーステアリングの実機を使用し、低温作動性
を評価した。 （試験方法）耐久評価と同様にラック・ピニオン部、ハ
イポイドギヤ部、及びその他の潤滑個所に試験グリース
を規定量塗布し、雰囲気を規定温度に設定し、操舵開始
時におけるステアリングシャフトの初期トルクを計測し
た。 （雰囲気温度）−３０℃ （判定基準）従来品のトルクを１００とした比 １０未満：合格 １０以上：不合格
【００２１】実施例１〜５と比較例１〜４の結果から分
かる通り、台上耐久試験に合格するためには、有機モリ
ブデン、メラミンシアヌレート、ポリテトラフルオロエ
チレン、二硫化モリブデンの４種を併用することが必要
である。この内、１種でも欠けるとハイポイドギヤ、ラ
ック・ピニオン部に焼付きが発生し、台上耐久試験に合
格できない。比較例１は高速４球耐荷重性能が８００kg
f ＜であるにも関わらず、ハイポイドギヤで焼付きが発
生した。この原因は明確になってはいないが、４種の固
体潤滑剤の役割がそれぞれ異なり、極圧性評価に現われ
ない性能(例えば潤滑表面の長期における平滑化)があ
り、これが重要であることが示唆された。優れた低温作
動性を得るには、基油の流動点が−４０℃以下であるこ
とが必要である。比較例６の場合は、４０℃の動粘度が
低いにも関わらず、流動点が−３７．５℃と高いため、
低温作動性が劣っている。
【００２２】
【表１】表１ 実施例
【００２３】
【表２】表２ 比較例
【００２４】1）12ヒドロキシステアリン酸リチウム(商
品名:S-7000H堺化学工業株式会社製) 2）合成炭化水素油（商品名：MOBIL SHF61 モービル化
学株式会社製） 3) 合成炭化水素油（商品名：MOBIL SHF401 モービル化
学株式会社製） 4) エステル油(商品名：ＤＯＳ 新日本理化株式会社
製) 5) 鉱油(商品名：スタノールＬＰ−４０ エッソ石油株
式会社製) 6) 鉱油(商品名：FUKKOL NT-200 富士興産株式会社製) 7) モリブデンジチオカーバメート(商品名：Molyvan A
R.T.Vanderbilt社製) 8) メラミンシアヌレート(商品名：ＭＣＡ 三菱化学株
式会社製) 9) ポリテトラフルオロエチレン(商品名：ルブロンＬ−
５Ｆ ダイキン工業株式会社製) 10) 二硫化モリブデン(テクニカルファイングレード)
(商品名：Molysulfide CLIMAX MOLYBDENUM COMPANY社
製) 11) ちょう度 60W 12) 高速４球耐荷重性能試験 13) 台上耐久試験 14) 台上低温試験
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｍ 133:40 147:02 125:22） Ｃ１０Ｎ 10:02 10:12 30:06 30:08 40:04 50:10 (72)発明者 谷口 亮 神奈川県藤沢市辻堂神台１丁目４番地１号 協同油脂株式會社辻堂工場内 (72)発明者 植田 文雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 4H104 AA19A AA19C BB15B BE13B BE28A BE28C BG10C BH07C CD02A CD02C CE11C DA02A EA04A EB02 FA01 FA06 LA03 LA04 PA02 QA18

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下記成分(a)〜(f)を含む自動車ステアリ
    ング用グリース組成物。 (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。
  2. 【請求項２】 基油が合成炭化水素油、エステル油及び
    鉱油からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求
    項１記載の自動車ステアリング用グリース組成物。
  3. 【請求項３】 全組成物中、増ちょう剤の含有量が１〜
    ２５重量％、有機モリブデン化合物の含有量が０．１〜
    １０重量％、メラミンシアヌレートの含有量が０．１〜
    １０重量％、ポリテトラフルオロエチレンの含有量が
    ０．１〜１０重量％、二硫化モリブデンの含有量が０．
    １〜１０重量％である請求項１又は２記載の自動車ステ
    アリング用グリース組成物。
  4. 【請求項４】 増ちょう剤がリチウム石けん、リチウム
    コンプレックス石けん及びウレア化合物からなる群から
    選ばれる少なくとも１種である請求項１又は２又は３記
    載の自動車ステアリング用グリース組成物。
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