JP2002363588A

JP2002363588A - 潤滑グリース組成物

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Publication number: JP2002363588A
Application number: JP2001174391A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Kasahara; 文明笠原; Yoshimasa Shirai; 良昌白井
Original assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】広い温度域で摩擦の低減に安定した効果を発
揮し、しかも合成樹脂に影響を及ぼすおそれがないた
め、例えば電動式動力舵取装置の減速機等の、合成樹脂
製の部品を用いた装置にも好適に使用することができ
る、新規な潤滑グリース組成物を提供する。【解決手段】油溶性高分子を、基油と増ちょう剤との
合計量１００重量部に対して０．１〜３０重量部の配合
割合で配合した潤滑グリース組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特に自動車の電
動式動力舵取装置（電動式パワーステアリング装置）の
減速機などに好適に使用される潤滑グリース組成物に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】自動車の
電動式動力舵取装置の減速機としては近時、バックラッ
シによる歯打ち音の低減を目的として、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も
のが一般化しつつある。また上記減速機においては、ハ
ンドルの戻り性を向上するため、また動力伝達効率を向
上するために、低トルク化が必要とされる。

【０００３】低トルク化を達成するためには、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との
摩擦面において、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り、その組成について種々検討が
なされている。しかし合成樹脂に影響を及ぼすことなし
に、広い温度域で摩擦の低減に安定した効果を発揮しう
る潤滑グリース組成物については、未だ完成されるに至
っていないのが現状である。

【０００４】この発明の目的は、広い温度域で摩擦の低
減に安定した効果を発揮し、しかも合成樹脂に影響を及
ぼすおそれがないため、例えば電動式動力舵取装置の減
速機等の、合成樹脂製の部品を用いた装置にも好適に使
用することができる、新規な潤滑グリース組成物を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１記載の発明は、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、油溶性高分子を、基油と増ちょう剤
との合計量１００重量部に対して０．１〜３０重量部の
配合割合で配合したことを特徴とする潤滑グリース組成
物である。油溶性高分子は、潤滑グリース組成物以外の
他の潤滑剤において、潤滑剤の粘度の、温度による変化
を抑制して、広い温度域で、潤滑剤の粘度をほぼ一定に
保つ粘度指数向上剤として広く用いられるものである
が、これを潤滑グリース組成物に配合した例はなかっ
た。

【０００６】ところが今般、発明者らが検討したとこ
ろ、上記の配合割合で油溶性高分子を配合した潤滑グリ
ース組成物を、特に前述した電動式動力舵取装置の減速
機等の、摩擦面の潤滑に使用すると、広い温度域で、摩
擦の低減に安定した効果を発揮しうることが明らかとな
った。すなわちウォームホイールとウォームシャフトと
の摩擦面などの、面接触下での潤滑においては、潤滑グ
リース組成物によって形成される油膜の厚みが、摩擦を
決定する重要な因子となる。

【０００７】油溶性高分子を配合しない通常の潤滑グリ
ース組成物は、一般に、基油の特性などに基づいて、高
温になるほど粘度が低下する傾向を示す。そして、粘度
が低下するほど油膜の厚みが小さくなるため摩擦が上昇
する。これに対し油溶性高分子は、前述した、粘度指数
向上剤としての機能により、広い温度域で、潤滑グリー
ス組成物の粘度を、油溶性高分子を配合しない場合より
若干高めの、ほぼ一定の範囲に保つ働きをする。

【０００８】つまり油溶性高分子は、低温になるほど基
油への溶解性が低下して、高分子鎖が小さな糸まり状に
凝集し、逆に高温になるほど基油への溶解性が向上して
高分子鎖が伸びきった状態となる。そして糸まり状に凝
集した状態でも、潤滑グリース組成物の粘度をある程
度、上昇させる作用をする上、高分子鎖が伸びて流体力
学的な体積が大きくなるほど、かかる作用が強くなる特
性を示す。よって油溶性高分子は、潤滑グリース組成物
の粘度を、油溶性高分子を配合しない場合より若干高め
のほぼ一定の範囲に保って、油膜の厚みの変動に伴う摩
擦の変化を抑制するとともに、油膜の厚み自体をこれま
でよりも若干、大きめにして、上記温度域の全域で、摩
擦をこれまでよりも低減するために機能する。また過剰
量の油溶性高分子自体が、摩擦面において潤滑作用を示
すことも考えられる。

【０００９】したがって請求項１の構成によれば、広い
温度域で摩擦の低減に安定した効果を発揮し、しかも合
成樹脂に影響を及ぼすおそれがないため、例えば電動式
動力舵取装置の減速機等の、合成樹脂製の部品を用いた
装置にも好適に使用することができる、新規な潤滑グリ
ース組成物を提供することが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、この発明を説明する。〈油溶性高分子〉油溶性高分子としては、基油に対する
溶解性を有し、前記の機能によって、広い温度域で、摩
擦の低減に安定した効果を発揮しうる種々の、粘度指数
向上剤としての高分子が、いずれも使用可能である。

【００１１】油溶性高分子の具体例としては、例えばポ
リメタクリレート（ＰＭＡ）やポリアクリレート、ポリ
アルキルメタクリレート（ＰＡＭ）などのアクリル系高
分子があげられる他、ポリイソブチレン、オレフィン共
重合体（ＣＯＰ）、星型ポリマー（ポリビニルベンゼン
の核から多数のポリイソプレンの足が放射状に伸びた構
造を有するもの）、α−オレフィンとジカルボン酸共重
合体とのブタノールエステルポリマーなどを使用するこ
ともできる。

【００１２】中でも特にアクリル系高分子が好ましく、
その中でも特に、重量平均分子量Ｍｗが２万〜１５０万
のＰＭＡが好適に使用される。ＰＭＡの重量平均分子量
Ｍｗがこの範囲であるのが好ましいのは、下記の理由に
よる。すなわちＰＭＡの重量平均分子量Ｍｗが２万未満
では、基油に対する溶解性が高すぎ、逆に１５０万を超
える場合には、基油に対する溶解性が低すぎる。このた
めこのいずれの場合にも、前述した粘度指数向上剤とし
ての機能により、広い温度域で、潤滑グリース組成物の
粘度を一定に保って、摩擦の低減に安定した効果を発揮
できないおそれがある。

【００１３】なおこれらの問題を考慮し、前述したよう
に広い温度域で、摩擦の低減に安定した効果を発揮させ
るためには、ＰＭＡの重量平均分子量Ｍｗは、上記の範
囲内でも特に５０万〜１５０万であるのが好ましい。上
記ＰＭＡなどの、油溶性高分子の配合割合は、基油と増
ちょう剤との合計量１００重量部に対して０．１〜３０
重量部に限定される。油溶性高分子の配合割合が０．１
重量部未満では、当該油溶性高分子を配合したことによ
る、前述した、広い温度域で摩擦を低減する効果を得る
ことができない。

【００１４】一方、油溶性高分子の配合割合が３０重量
部を超える場合には、低温になるほどトルクが大きくな
って、低温での潤滑性能が低下する傾向を示すという問
題を生じる。なおこれらの問題を考慮し、前述したよう
に広い温度域で、摩擦の低減に安定した効果を発揮させ
るためには、油溶性高分子の配合割合は、上記の範囲内
でも特に１〜１５重量部であるのが好ましく、３〜８重
量部であるのがさらに好ましい。

【００１５】〈基油および増ちょう剤〉基油および増ち
ょう剤としては、前述した動力舵取装置の減速機用等に
使用される、種々の基油と増ちょう剤の組み合わせが、
いずれも使用可能である。このうち基油としては、例え
ば鉱油、エステル油、合成炭化水素油、ポリグリコール
系合成油、フェニールエーテル系合成油、シリコーン
油、フッ素系合成油等があげられる。これらの基油は、
それぞれ１種単独で使用できる他、２種以上を併用する
こともできる。

【００１６】とくにポリ（α−オレフィン）やポリブテ
ンなどの合成炭化水素油が、基油として好適に使用され
る。かかる合成炭化水素油は、エステル油などのように
合成樹脂に影響を及ぼすおそれがなく、広い温度域で、
鉱油等に比べて安定な状態を維持できるとともに、ポリ
グリコール系合成油、シリコーン油等に比べて潤滑性に
優れる上、フェニールエーテル系合成油、フッ素系合成
油等に比べて安価であるという利点を有している。

【００１７】なおエステル油は、上記のように合成樹脂
に影響を及ぼすおそれがあるので、基油として使用しな
いのが望ましいが、合成樹脂に影響を及ぼさないごく少
量であれば、他の基油と併用しても構わない。この発明
は、かかる併用を排除するものではない。増ちょう剤と
しては、従来公知の種々の増ちょう剤の中から、使用す
る基油の種類に応じて、その基油に最も適した増ちょう
剤を選択して使用するのが好ましい。

【００１８】増ちょう剤は、セッケン系と非セッケン系
とに大別される。このうちセッケン系増ちょう剤として
は、アルカリ金属（Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ）、アルカリ土類金
属（Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｐｂなど
のセッケンがあげられる。セッケンのタイプとしては、
高級脂肪酸の金属塩（金属セッケン型、混合セッケン
型）や、あるいは高級脂肪酸と、低級脂肪酸または二塩
基酸などとのコンプレックス塩（コンプレックス型）が
あげられる。

【００１９】セッケン系増ちょう剤の具体例としては、
これに限定されないが、例えば、(I) 炭素数１２〜２
４の脂肪族モノカルボン酸、および／または少なくとも
１個のヒドロキシル基を含む炭素数１２〜２４の脂肪族
モノカルボン酸の、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属
塩、もしくはＡｌ塩、(II) 炭素数１２〜２４の脂肪族
モノカルボン酸、および／または少なくとも１個のヒド
ロキシル基を含む炭素数１２〜２４の脂肪族モノカルボ
ン酸と、炭素数２〜１１の脂肪族モノカルボン酸とのＣ
ａコンプレックス塩、(III) 炭素数１２〜２４の脂肪
族モノカルボン酸と、炭素数７〜２４の芳香族モノカル
ボン酸とのＡｌコンプレックス塩、(IV) 炭素数１２〜
２４の脂肪族モノカルボン酸、および／または少なくと
も１個のヒドロキシル基を含む炭素数１２〜２４の脂肪
族モノカルボン酸と、炭素数２〜１２の脂肪族ジカルボ
ン酸またはそのジエステル、炭素数７〜２４の芳香族モ
ノカルボン酸またはそのエステル、リン酸エステル類、
およびホウ酸エステル類のうちの少なくとも１種とのＬ
ｉコンプレックス塩などがあげられる。

【００２０】また非セッケン系増ちょう剤は無機系と有
機系に大別され、このうち無機系の非セッケン系増ちょ
う剤としては、例えばベントナイト、シリカゲル、亜硝
酸ホウ素などがあげられる。また有機系の非セッケン系
増ちょう剤としては、例えば式(i)：Ｒ¹ＮＨＣＯＮＨＲ²ＮＨＣＯＮＨＲ¹ (i) 〔式中Ｒ¹は、炭素数６〜２４でかつ直鎖状もしくは分
岐状の、飽和または不飽和の、１価の脂肪族炭化水素基
を示し、Ｒ²は、炭素数６〜１５の、２価の芳香族炭化
水素基を示す。〕で表されるジウレア化合物、上記式
(i)中のＲ¹が炭素数６〜１５の１価の芳香族炭化水素基
であるアリルウレア化合物、ポリウレア化合物などのウ
レア化合物や、フタロシアニン化合物、テレフタラメー
ト化合物、インダンスレン、アメリンなどがあげられ
る。

【００２１】これらの増ちょう剤は、それぞれ１種単独
で使用できる他、２種以上を併用することもできる。前
述したポリ（α−オレフィン）に代表される合成炭化水
素油と組み合わせるのに最も好適な増ちょう剤として
は、前者のセッケン系増ちょう剤のうちＬｉ塩もしくは
Ｌｉコンプレックス塩などのＬｉセッケンがあげられ
る。Ｌｉセッケンを合成炭化水素油と組み合わせた潤滑
グリース組成物は、他の金属系セッケンを用いたものに
比べて摩擦が小さい上、広い温度域でほぼ一定の粘度を
示すなど、安定した特性を有する。このため油溶性高分
子の配合により、上記の広い温度域で、摩擦を安定して
低減するために有効である。

【００２２】基油Ｏと増ちょう剤Ｗとの配合割合は、潤
滑グリース組成物に求められるちょう度その他の特性値
や、あるいは基油の粘度等の物性値などに応じて適宜、
設定すれば良い。例えば合成炭化水素油とＬｉセッケン
との組み合わせにおいては、両者を、重量比Ｏ／Ｗで表
して９７／３〜７５／２５の配合割合で配合するのが好
ましく、９２／８〜８０／２０の配合割合で配合するの
がさらに好ましい。

【００２３】〈他の添加剤〉この発明の潤滑グリース組
成物には、上記の各成分の他に、さらに必要に応じて、
例えば酸化防止剤、極圧剤、摩耗防止剤、さび止め剤、
腐食防止剤、構造安定剤、固体潤滑剤などの添加剤を配
合してもよい。各添加剤の配合量は、それぞれ従来と同
程度であればよい。〈潤滑グリース組成物の製造〉この発明の潤滑グリース
組成物は、従来と同様にして製造することができる。

【００２４】例えば増ちょう剤としてセッケンを使用し
た潤滑グリース組成物は、下記の直接ケン化法、または
混合法によって製造される。このうち直接ケン化法で
は、まずセッケン原料としての脂肪酸などを基油中に溶
解する。次にかく拌下、強アルカリである金属水酸化物
を加えて、ケン化反応によってセッケンを合成するとと
もに、加熱して脱水させる。次に、かく拌を続けながら
さらに加熱して、合成したセッケンを基油中に分散もし
くは溶解した後、冷却してゲル化させる。そしてミリン
グ処理することで潤滑グリース組成物が製造される。

【００２５】かかる直接ケン化法において油溶性高分子
その他の添加剤を配合するタイミングは特に限定されな
い。ただし、ケン化反応への影響と、ケン化反応によっ
て生成した水の影響を避けるためには、脱水後の任意の
工程で、これらの成分を配合するのが好ましい。またミ
リング処理まで完了した潤滑グリースに、さらにその後
の工程で、油溶性高分子その他の添加剤を配合してこの
発明の潤滑グリース組成物とすることもできる。

【００２６】一方の混合法では、あらかじめ合成してお
いたセッケンと基油とを加熱下でかく拌、混合して、セ
ッケンを基油中に分散もしくは溶解した後、冷却してゲ
ル化させ、さらにミリング処理することで潤滑グリース
組成物が製造される。かかる混合法においては、セッケ
ンと基油のかく拌、混合工程から、ミリング処理工程ま
での任意の工程で、油溶性高分子およびその他の添加剤
を配合することができる。また先の場合と同様に、ミリ
ング処理まで完了した潤滑グリースに、さらにその後の
工程で、油溶性高分子およびその他の添加剤を配合して
この発明の潤滑グリース組成物とすることもできる。

【００２７】かくして製造されるこの発明の潤滑グリー
ス組成物は、前述したように広い温度域で摩擦の低減に
安定した効果を発揮し、しかも合成樹脂に影響を及ぼす
おそれがないため、例えば電動式動力舵取装置の減速機
等の、合成樹脂製の部品を用いた、比較的低速で駆動さ
れる、低負荷の装置における摩擦面の潤滑に特に好適に
使用される。

【００２８】

【実施例】以下にこの発明を、実施例、比較例に基づい
て説明する。実施例１〜３、比較例１あらかじめ製造した、基油としてのポリ（α−オレフィ
ン）〔４０℃での動粘度が４８ｍｍ²／ｓ〕と、増ちょ
う剤としてのＬｉセッケンとを、重量比Ｏ／Ｗ＝８８／
１２の配合割合で含む潤滑グリース１００重量部に、表
1に示す配合割合で、油溶性高分子としてのＰＭＡ〔重
量平均分子量Ｍｗ＝５０万〕を配合し、均一にかく拌、
混合して潤滑グリース組成物を製造した。また、油溶性
高分子としてのＰＭＡを配合しなかったものを比較例２
とした。

【００２９】

【表１】

【００３０】そして得られた各実施例、比較例の潤滑グ
リース組成物について、バウデン−レーベン法に準拠し
た摩擦試験機を使用して、下記の手順で、設定温度２５
℃での静摩擦係数μを求めるとともに、−４０℃での低
温トルク（Ｎ・ｃｍ）を測定した。なおＰＭＡの配合割
合を、３０重量部を超える３５重量部とした比較例１で
は、その全量が基油に溶けきらず、均一な潤滑グリース
組成物が得られなかったので、下記の測定を行うのを断
念した。

【００３１】〔静摩擦係数μ〕〈試験片〉試験片としては、前述した自動車の電動式動
力舵取装置の減速機において実際にウォームホイールに
使用するポリアミド樹脂にて形成した、直径φ５の円柱
状試験片と、同じく金属製のウォームシャフトに実際に
使用する機械構造用炭素鋼にて形成した平板状試験片と
を用いた。

【００３２】このうちポリアミド樹脂製の円柱状試験片
の、摩擦試験面である端面の面粗さは、実機ウォームホ
イールの、歯面の面粗さと一致するように仕上げた。ま
た同様に平板状試験片の、摩擦試験面である表面の面粗
さは、実機ウォームシャフトの、歯面の面粗さと一致す
るように仕上げた。〈測定〉測定に際しては、温度を２５℃に設定した恒温
室中で、まず前記バウデン−レーベン摩擦試験機の、往
復動される台盤上に上記平板状試験片を固定し、その摩
擦試験面である表面に潤滑グリース組成物を塗布した。
次いで温度を安定させた後、上記バウデン−レーベン摩
擦試験機の保持部に円柱状試験片を保持させた状態で、
当該円柱状試験片の摩擦試験面である端面を、平板状試
験片の、潤滑グリース組成物を塗布した面に、一定の負
荷荷重をかけて圧接させた。負荷荷重は３９．２Ｎとし
た。

【００３３】そしてこの圧接状態で、台盤をすべり速度
１．０ｍｍ／秒、摺動幅１５ｍｍで往復動させた際に、
保持部に接続した板バネに発生する、摺動方向に沿う方
向の歪み量を歪みゲージで測定して、台盤往復時の起動
トルクと起動後の摺動トルクとを求め、その結果から静
摩擦係数μを算出した。結果を図１に示す。〔低温トルク〕恒温室の設定温度を−４０℃としたこと
以外は上記と同様にして台盤往復時の起動トルクを測定
して、−４０℃での低温トルク（Ｎ・ｃｍ）とした。結
果を図２に示す。

【００３４】両図より、ＰＭＡを配合しなかった比較例
２の潤滑グリース組成物は、−４０℃での低温トルクが
小さいものの、静摩擦係数μが０．２を超えることか
ら、摩擦を低減する効果が不十分であることがわかっ
た。これに対し、実施例１〜３の潤滑グリース組成物
は、いずれも静摩擦係数μが０．２以下で摩擦を低減す
る効果に優れることが確認された。また各実施例の潤滑
グリース組成物を比較すると、ＰＭＡの配合割合が多い
ほど、静摩擦係数μは低下するものの、−４０℃での低
温トルクが上昇する傾向を示すことが判った。

【００３５】そして−４０℃での低温トルクが、前述し
たポリアミド樹脂製のウォームホイールと、機械構造用
炭素鋼製のウォームシャフトとを組み合わせた実機の、
自動車の電動式動力舵取装置の減速機において良好とさ
れた３２Ｎ・ｃｍ以下であって低温特性にも優れるた
め、実施例１、２がより好ましいことが確認された。た
だし実施例３も、前記のようにこれまでより静摩擦係数
μが低いため、低温環境以外で使用する潤滑グリース組
成物としては好適なものであった。

【００３６】次に、上記実施例１〜３および比較例２の
潤滑グリース組成物について、恒温室の設定温度を２５
℃、６０℃および８０℃としたこと以外は前記と同様に
して静摩擦係数μを求めた。結果を図３に示す。図よ
り、ＰＭＡを配合しなかった比較例２は、上記の測定温
度範囲の全域で静摩擦係数μが大きい上、その変動も大
きいことから、熱安定性が悪いことがわかった。

【００３７】これに対し実施例１〜３の潤滑グリース組
成物は、上記測定温度範囲の全域で、比較例２に比べて
静摩擦係数μが小さく、しかもほぼ一定の値を示した。
そしてこのことから、実施例１〜３の潤滑グリース組成
物は熱安定性に優れる上、広い温度範囲で、摩擦を低減
する効果を安定して発揮できることが確認された。また
各実施例の結果より、ＰＭＡの配合割合を多くするほ
ど、摩擦の低減効果が向上することも確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の各実施例、比較例の潤滑グリース組
成物における、ＰＭＡの配合割合（重量部）と、静摩擦
係数μとの関係を示すグラフである。

【図２】上記実施例、比較例の潤滑グリース組成物にお
ける、ＰＭＡの配合割合（重量部）と、−４０℃での低
温トルク（Ｎ・ｃｍ）との関係を示すグラフである。

【図３】上記実施例、比較例の潤滑グリース組成物にお
ける、測定温度と静摩擦係数μとの関係を示すグラフで
ある。

───────────────────────────────────────────────────── 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 119/30 Ｃ１０Ｍ 119/30 // Ｃ１０Ｎ 10:02 Ｃ１０Ｎ 10:02 20:00 20:00 Ｚ 40:04 40:04 50:10 50:10 Ｆターム(参考） 4H104 BA07A BB17B BB18B BB19B BB22B BH03B BJ05B CA04A CA05A CB08C EA01C FA01 PA03 QA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、油溶性高分子を、基油と増ちょう剤との
合計量１００重量部に対して０．１〜３０重量部の配合
割合で配合したことを特徴とする潤滑グリース組成物。
【請求項２】油溶性高分子がポリメタクリレートである
請求項１記載の潤滑グリース組成物。
【請求項３】増ちょう剤がＬｉセッケンである請求項１
記載の潤滑グリース組成物。
【請求項４】基油が合成炭化水素油である請求項１記載
の潤滑グリース組成物。
【請求項５】電動式動力舵取装置の減速機用である請求
項１記載の潤滑グリース組成物。