JP2004231714A - グリース組成物及び転動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦係数を改善して自動車の転動装置に最適な潤滑 グリース組成物及びその組成物を減速ギアに適用した電動パワーステアリング装置等の転動装置を提供する。
【解決手段】ウレア化合物の増ちょう剤と合成炭化水素油の基油とで成る潤滑グリースに少なくともスルホネート系添加剤と油の滲出抑制剤とを含有して成るグリース組成物であり、当該グリース組成物を転動装置の減速ギア構造の潤滑用として用いる。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のパワーステアリング装置等の転動装置が具備している減速ギア構造に最適なグリース組成物の改良（摩擦係数の少量化）、更にはそのグリース組成物を減速ギアに使用した転動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年自動車等の軽量化を目的として、種々の金属製部材に替えて樹脂製部材が使用されることが多くなってきている。例えば自動車の電動パワーステアリング装置の減速機構部には、樹脂（ポリアミド）製ウォームホイールギアと、鋼製ウォームギアとが使用されている。これら樹脂製部材の間、樹脂製部材と金属製部材との間の潤滑に使用されるグリース組成物として、例えば特開平８−２０９１６７号（特許文献１）には、水酸基を含む脂肪酸又は多価アルコールの脂肪酸エステルを含む樹脂潤滑用グリース組成物が開示されている。このグリース組成物は、自動車の電動パワーステアリング装置の減速機構部に使用した場合、長時間使用後にもトルクの変動が抑制され、長時間運転してもハンドル操作に違和感がないという点で優れている。
【０００３】
しかしながら、上記樹脂潤滑用のグリース組成物を大型車の電動パワーステアリング装置に適用すると、潤滑個所が高荷重になって使用条件が厳しくなり、静摩擦力の増大からハンドルをゆっくり切ると引っ掛かりを生じたり、耐久寿命が短い等の問題があった。
【０００４】
このような問題を解決したグリース組成物として、本出願人による特願２００１−１７９７６８（特許文献２）がある。この特許文献２の組成物は、増ちょう剤としてのウレア化合物と、基油としての合成炭化水素油と、添加剤としてのモンタンワックスとで成っており、その組成物の概要は下記の通りである。
【０００５】
モンタンワックスは褐炭を原料とし、これを精製、酸化して得られたモンタン酸をベースとしたワックスの総称である。クラリアント社製のワックスが有名であり、代表例として酸ワックスの“Ｌｉｃｏｗａｘ Ｕ”、“Ｌｉｃｏｗａｘ Ｓ”、エステルワックスの“Ｌｉｃｏｗａｘ Ｅ”、“Ｌｉｃｏｗａｘ ＫＰＳ”、部分ケン化エステルワックスの“Ｌｉｃｏｗａｘ ＯＰ”、“Ｌｉｃｏｗａｘ Ｏ”等がある。なお、ワックスの樹脂用滑剤としての使用において、樹脂の滑剤としてのワックス利用は既知である。また、作用からの分類としては、ポリマー（樹脂）への溶解度によって内部滑剤、外部滑剤に分けられるが、いずれも樹脂内部へ添加して使用するものである。
【０００６】
モンタンワックスのグリースへの使用例として、特公昭６３−２６７９９号公報（特許文献３）がある。この使用目的も潤滑性の向上であるが、評価方法がティムケン試験であり、潤滑対象が鋼対鋼であり、樹脂を対象としたものではない。モンタンワックスの添加量は０．５〜２０％である。いずれも少ないと添加効果が不十分であり、多いとグリースが硬くなり過ぎてグリースとして使用できないためである。また、全ての増ちょう剤を使用することが可能であり、特に好ましくはウレア系増ちょう剤が適当である。安価で、高荷重下の潤滑による発熱に耐え得る高温対応の増ちょう剤であるからである。
【０００７】
更に全ての基油が使用可能であるが、特に各種樹脂適合性の良いことから合成炭化水素油が好ましい。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２０９１６７号
【０００９】
【特許文献２】
特願２００１−１７９７６８号
【００１０】
【特許文献３】
特公昭６３−２６７９９号
【００１１】
【特許文献４】
特願２００２−３１２５７６号
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２の潤滑グリース組成物は、金属製ウォームとポリアミド合成樹脂製ウォームホイールとで成る減速ギアの耐磨耗性を向上させる効果を有しているが、車両応答性の向上や耐久性の観点から、潤滑グリース組成物の摩擦係数の一層の改善が強く望まれている。
【００１３】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、摩擦係数を改善して自動車の電動パワーステアリング装置等の転動装置に最適なグリース組成物及びその組成物を減速ギアに適用した転動装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明はグリース組成物に関し、本発明の上記目的は、ウレア化合物の増ちょう剤と合成炭化水素油の基油とで成るグリースに少なくともスルホネート系添加剤と油の滲出抑制剤とを含有することによって達成され、更に、スルホネート系添加剤をＣａスルホネートとすることでより効果的に達成される。又、組成物中における上記Ｃａスルホネートの含有量を０．１〜１０重量％として、上記油の滲出抑制剤の含有量を１〜３０重量％とすることによっても、より効果的に達成される。更に又、油の滲出抑制剤を低分子ポリオレフィン含有固形ワックスとすることによっても、より効果的に達成される。本発明は特に減速ギヤの減速用の潤滑グリース組成物に関する。
【００１５】
また、本発明は、鋼製ウォームとポリアミド合成樹脂製ウォームホイールとで成る減速ギア構造を備えた転動装置において、前記減速ギア構造の潤滑用として、上記のグリースを使用することによって達成される。上記転動装置は、特に電動パワーステアリング装置とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明ではウレア化合物の増ちょう剤と合成炭化水素油の基油とで成るグリースに少なくともスルホネート系添加剤と油の滲出抑制剤とを含有させることにより、減速ギアの潤滑用として摩擦係数の改善が得られた。Ｃａスルホネートの添加により、金属製ウォームとポリアミド合成樹脂製ウォームホイールとで成る減速ギアの摺動性能（摩擦係数）を、室温以上で下げる効果が得られる。
【００１７】
本発明のグリース組成物に使用する基油は特に制限されず、全ての基油が使用可能である。例えば鉱油、ジエステル、ポリオールエステルに代表されるエステル系合成油、ポリαオレフィン、ポリブテンに代表される合成炭化水素油、アルキルジフェニルエーテル、ポリプロピレングリコールに代表されるエーテル系合成油、シリコーン油、フッ素化油等が挙げられる。これらのうち、特に好ましいのは合成炭化水素油であり、その動粘度は６〜１５ｍｍ２／ｓ（１００℃）が望ましい。
【００１８】
本発明のグリース組成物に使用する増ちょう剤は特に制限されず、全ての増ちょう剤が使用可能である。例えばＬｉ石けんや複合Ｌｉ石けんに代表される石けん系増ちょう剤、ジウレアに代表されるウレア系増ちょう剤、有機クレイやシリカに代表される無機系増ちょう剤、ＰＴＦＥに代表される有機系増ちょう剤等が挙げられる。特に好ましいものは、ウレア系増ちょう剤である。ウレア系増ちょう剤は、高荷重下の潤滑による発熱に対する耐性に優れ、他の増ちょう剤と比較して安価である。
【００１９】
本発明のグリース組成物中の増ちょう剤の含有量は、増ちょう剤の種類によって異なる。ちょう度は２００〜４００が好適であり、増ちょう剤の含有量はこのちょう度を得るのに必要な量となる。増ちょう剤の通常の含有量は、３〜３０質量％である。
【００２０】
スルホネートはＮａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ塩等とする場合があるが、本発明のスルホネート系添加剤においてはＣａスルホネートが適している。また、Ｃａスルホネートは、例えばアルキル置換された芳香族化合物スルフォン化物のカルシウム金属塩、及びこれをカルシウム水酸化物或いは酸化物と二酸化炭素により、更に過塩基化したものが好適である。このようなスルホネートは置換基として、炭素数１〜２０のアルキル基を有することができる。上記Ｃａスルホネートは電動パワーステアリングギア等の転動装置の作動効率を良くすることから、過塩基性のものが好ましく使用される。その塩基価は特に限定されるものではないが、好ましくは１０〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇ、更に好ましくは２０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇである。上記Ｃａスルホネートは本発明の組成物中に、０．１〜１０重量％含有されることが好ましい。更に好ましいのは０．２〜３重量％である。
【００２１】
本発明における油の滲出抑制剤は、グリース組成物の油性面に滲出する油の離油度を適度に抑え、即ち油の滲み出しを抑制するものであって、ワックス（ロウ）のうち固体ワックス又はこれを含む低分子ポリオレフィン等を配合したものであってもよい。上記固体ワックスの具体例としてはカルバナロウ、カンデリナロウ等の植物性ワックス、蜜ロウ、虫白ロウ等の動物性ワックス、又はパラフィン等の石油系ワックスが挙げられる。このような油の滲出抑制剤の配合割合は本発明の組成物中に１〜３０重量％配合されることが好ましい。この配合割合が多いほど、離油度が抑制でき、油が滲み出る速度が小さくなる。しかし、３０重量％を越える多量では、潤滑組成物の郷土を低下させることになるので好ましくない。
【００２２】
自動車の電動パワーステアリング装置において、アシストトルクを発生させるためにモータが駆動されて減速ギアが作動すると、減速ギアの構成部品である鋼製ウォームとポリアミド合成樹脂製ウォームホイールとの噛合による自己発熱が発生する。ポリアミド合成樹脂がＰＡ６ＧＦ３０であれば、外気温度２５℃で歯面温度が約６０℃になる。減速ギアは、例えば特開平７−２１５２２７号で示すように雰囲気温度で芯間が変化しないように設定しているが、ギアの噛合では線膨張係数の大きなポリアミド合成樹脂が集中的に温度上昇するため、減速ギアの芯間が詰まってギアの作動トルクが重くなってしまう。電動パワーステアリング装置における未制御（直進微小舵角）範囲において、この作動トルクの重さがハンドル操舵時のフリクションとなるため、アシスト制御を続けると僅かなステアでは車両が応答しなくなる。
【００２３】
しかしながら、本発明のグリース組成物を転動装置の減速ギアに適用した場合、室温以上でグリース組成物の摩擦係数を従来よりも一段と下げることができるので、減速ギアの自己発熱による芯間の詰まりが発生しても作動トルクが重くならない。そのため、電動パワーステアリング装置においてアシスト状態に左右されない一定の車両応答性を得ることができる。
【００２４】
本発明のグリース組成物は基油、増ちょう剤に、少なくともスルホネート系添加剤と油の滲出抑制剤とを所望の配合割合で混合することにより、容易に製造することができる。
【００２５】
また、本発明のグリース組成物により潤滑される樹脂の種類は、特にポリアミド樹脂（ナイロン）に限定されるものではない。例えばポリアミドイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂等でも有効である。上記樹脂に、ガラス繊維、カーボン繊維等の添加剤により補強した合成樹脂でも有効である。
【００２６】
【実施例】
増ちょう剤としてジウレアＡ、基油としてＰＡＯ（８）を配合した組成物をベースに、添加剤として低分子ポリオレフィンを含有する固形ワックス及び、オーバーベースＣａスルホネートを添加した場合の摩擦係数を往復動摩擦磨耗試験により評価した。
【００２７】
条件：
素材…Ｓ４５Ｃの板＋ＭＣナイロン（日本ポリペンコ製）の棒
摺動速度…１ｍｍ／ｓｅｃ
面圧…０．５Ｍｐａ
下記表１に示す各温度による固形ワックス及びＣａスルホネートの添加効果は摩擦係数が従来（固形ワックス及びＣａスルホネートに添加なし）よりも下がった項目に○を付し、変化無しに△を付し、上がった項目に×を付したものである。この実施例では各温度に対してちょう度はＮＬＧＩ Ｎｏ．２に固定している。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【発明の効果】
本発明では、ウレア化合物の増ちょう剤と合成炭化水素油の基油とで成るグリースに少なくともスルホネート系添加剤と油の滲出抑制剤とを含有してグリース組成物を得ているが、スルホネート系添加剤及び油の滲出抑制剤を含有した場合と、含有しない場合の往復動摩擦磨耗試験の結果は表１から明らかなように、スルホネート系添加剤と油の滲出抑制剤とを含有した場合には、室温以上で摩擦係数が大きく改善されている。
【００３０】
本発明のグリース組成物によれば、室温以上で摩擦係数を下げることができるので、本発明のグリース組成物を自動車の電動パワーステアリング装置の速ギア構造に適用した場合、減速ギアの自己発熱による芯間の詰まりが発生しても作動トルクが重くならず、アシスト状態に左右されない一定の車両応答性を得ることができる利点がある。

Claims (5)

1. ウレア化合物の増ちょう剤と合成炭化水素油の基油とで成るグリースに少なくともスルホネート系添加剤と油の滲出抑制剤とを含有して成ることを特徴とするグリース組成物。
2. 前記スルホネート系添加剤はＣａスルホネートである請求項１に記載のグリース組成物。
3. 前記組成物中、前記Ｃａスルホネートの含有量は０．１〜１０重量％であって、前記油の滲出抑制剤の含有量は１〜３０重量％である請求項２に記載のグリース組成物。
4. 前記油の滲出抑制剤は低分子ポリオレフィン含有固形ワックスである請求項１乃至３のいずれかに記載のグリース組成物。
5. 鋼製ウォームとポリアミド合成樹脂製ウォームホイールとで成る減速ギア構造を備えた転動装置において、前記減速ギア構造の潤滑用として、請求項１乃至４のいずれかに記載のグリース組成物を使用している転動装置。