JP2005054156A - 潤滑油、潤滑グリース及びそれを用いたトルクリミッタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ばね自身の緊縛力によりトルクを発生させる機構又は摩擦板をばねで押し付けることによりトルクを発生させる機構を有するトルクリミッタに使用する潤滑油又は潤滑グリースであって、基油が飽和合成炭化水素化合物であり、且つ、基油100重量部に対し、高湿トルク安定剤となるスルホン酸塩を0.01〜5重量部含有し、更に、脂肪族系のリン酸エステル及び亜リン酸エステルから選択される少なくとも1種のリン酸系エステルを1〜8重量%含有してなる。
【選択図】 図1
Description
図4に示すトルクリミッタは金属製内輪1に摩擦板5がばね2により押し当てられており、内輪−摩擦板間に働く摩擦力にてトルクを発生させるものである。ばね2の押し当て力により摩擦力を変化させることが出来るため、トルク調整は可能である。本形状は内輪の回転方向はばねの巻き方向に依存しない。
トルクリミッタ用潤滑油及び潤滑グリースには、鉱物油、アルキルナフタレン、エステルなどを基油に使用し、耐摩耗剤等の各種添加剤を用途に応じて添加したものが多く使用されている。トルクリミッタに必要とされる性能は、長期間に渡っての油膜確保・維持であり、いかに金属接触を抑制し、摩擦係数を安定化できるかにより軸受の性能が左右される。特に、複写機、プリンタ等の紙送り装置やリボン・シート等のテンション機構に使用されるトルクリミッタには、トルクの変動が極めて少なく、且つ金属接触音を発生しない潤滑剤が要望されている。
更に、トルクリミッタの周辺部品には加工性の良いポリカーボネートやABS樹脂などの非結晶性の樹脂が使用され、トルクリミッタに使用される潤滑剤の漏洩等による油やその蒸気等の接触によって樹脂材にヒビ、ワレや面粗れが発生する場合がある。
特許文献6〜7には、高塩基性のスルホン酸カルシウム塩を製造する方法が記載され、これが潤滑油に配合されて、形成される酸を中和し、腐食を減少させることが記載されている。この高塩基性のスルホン酸カルシウム塩は、例えば、炭酸カルシウムを分散させることができ、これは水酸化カルシウム及びスルホン酸塩の存在下に炭酸ガスを吹き込むことにより得られる。
また、本発明は、外部部材の内部に内輪を相対回転可能に嵌合し、上記内輪と外部部材との間にトルク伝達部材を介在し、上記内輪と外部部材の相対回転時に該内輪と上記トルク伝達部材との間の摩擦により所用のトルクを生じさせるようにしたトルクリミッタに、前記の潤滑油又は潤滑グリースを封入してなるトルクリミッタである。
(RO)3P=O (1)
上記一般式(1)において、Rとしては炭素数10〜25のアルキル基又はアルケニル基が好ましいものとして挙げられる。炭素数が10未満のものは、安定性あるいは低摩擦性に劣り、スラッジが発生し易く、異音を抑制する効果が小さい。また、炭素数が25を越えるものは配合量に対するトルク変動抑制等の潤滑性の効果が小さい。好ましいリン酸エステルとしては、具体的には、トリラウリルフォスフェート、トリオレイルフォスフェート、トリステアリルフォスフェート等が挙げられる。
(RO)3P (2)
上記一般式(2)において、Rとしては、上記リン酸エステルと同様な理由により、炭素数が10〜25のアルキル基又はアルケニル基が好ましい。好ましくは、トリオレイルフォスファイト、トリステアリルフォスファイト、トリス(トリデシル)フォスファイト等が挙げられる。
(RSO3)nM (3)
(RSO3)nM(OH)m (4)
一般式(3)、(4)において、Rとしては炭素数8〜30のアルキル基、アルケニル基、アルキルフェニル基が好ましく、Mとしてはカルシウムやマグネシウム、バリウム、亜鉛、ナトリウム、カリウムが好ましく挙げられる。Rの炭素数が8未満の基は、飽和合成炭化水素油との相溶性が低く、濁りを生じやすい。また、炭素数が30を越えるものはトルクリミッタの摩擦を低減する効果が大きくなり、リミッタとしての機能を損なってしまう。一般式(3)においては、nは金属Mの価数に対応するが、一般式(4)においては、n+mは金属Mの価数に対応する。しかし、通常、nとmが異なる化合物の混合物として得られる。
スルホン酸金属塩としては、10nmレベルの炭酸塩粒子をミセル構造により安定的に取り込んでいるアルカリ価が200mgKOH/g以上の高塩基性のカルシウムやマグネシウム塩のものが好ましい。なお、かかる塩基性スルホン酸金属塩の製造方法又は入手方法やアルカリ価の測定条件等は特許文献6〜7に記載されている他、JIS K 2501が参照される。本発明においては、上記のものを2種以上組み合わせて使用することができる。
潤滑グリースとする場合の増ちょう剤は、基油中に分散し、ミセル構造をとって半固体状を呈する役割を担うものであり、ナトリウム石けん、リチウム石けん、カルシウム石けん、バリウム石けん、カルシ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、リチウムコンプレックス石けん、バリウムコンプレックス石けん等の金属石けん等やベントン、シリカエアロゲル、ナトリウムテレフタレート、ウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ヒドロキシアパタイト、ポリエチレンパウダー等の無機物、ウレア化合物、ワックス類等の非石けん系を用いることができる。好ましくは、機械的安定性や耐熱性、耐水性などトータル的にバランスのとれた性能を有するリチウム系の石けんやウレア化合物等の増ちょう剤が好適である。
EAO:エチレン-α-オレフィン共重合体(三井化学社製ルーカントHC20:40℃動粘度:155mm2/s)
AN: アルキルナフタレン(40℃動粘度:27mm2/s)
RH1:スルホン酸カルシウム塩(エチルシ゛ャハ゜ン社製Hitec611:アルカリ価:305mgKOH/g)
RH2:スルホン酸マグネシウム塩(Hitec654:アルカリ価:395mgKOH/g)
RH3:デカノール硫酸エステル塩
TCP:リン酸トリクレジル
PE1:トリオレイルホスフェート
PE2:トリオレイルホスファイト
FR:スチレン-α−メチルスチレン-脂肪族共重合樹脂(比重:1.03,軟化点:125℃)
DTBP:酸化防止剤(ジ−t−ブチルフェノール)
BTA:金属不活性剤(ベンゾトリアゾール誘導体)
TL:防錆剤(アミンフォスフェート)
なお、表1においては全ての実験において、DTBPの配合量は0.5重量%、BTAの配合量は0.03重量%、TLの配合量は0.03重量%の一定としたので、その記載を省略している。
同様に、表2においては全ての実験において、DTBPの配合量は1.0重量%、BTAの配合量は0.1重量%、TLの配合量は0.1重量%の一定としたので、その記載を省略している。
試験機は内製化したものを用い、評価に使用したトルクリミッタは、NTN社製NTS18を用いた。図5はそのトルク安定性試験機の構造を説明するための図であり、軸回転用のモータ11とトルク検出用のロードセル12、カップリング13、歪計14及び記録計15からなる。回転軸にサンプル油を含浸させた焼結内輪を用いたトルクリミッタ16をセットし、リミッタのトルク発生方向に回転させることにより、発生トルクはロードセルに伝わり、記録される。なお、低速モータ17は高速モータ11と切替えて使用するものである。また、図5の左側の図は、上部から見た図である。
試験条件は、設定トルク3.5×10-3kgf-m、回転数220rpm、運転サイクル1.5秒間運転−0.5秒間停止の間欠運転、雰囲気温度:60℃、湿度:80%、試験時間500時間とし、測定項目は試験後の手感、0時間、200時間、500時間毎のトルクの変化(経時変化、一分間のトルク変動)、運転中の異音有無、試験後軸受の腐食(さび)の有無の確認を実施した。図5に示すトルク測定試験機により時間毎のトルク測定を行った。
トルクリミッタの周辺部品には加工性の良いPC(ポリカーボネート)やABS樹脂などが用いられ、トルクリミッタに用いられる潤滑剤の漏洩などによる、潤滑剤との接触により、樹脂材にヒビやワレが発生する可能性がある。そこで、本発明の潤滑油の耐樹脂性を確認するために、PC(ポリカーボネート)、ABSにて耐樹脂性のテストを行った。
表3中のPC及びABSの欄における○、×は、テストの結果、テストピースに割れ、ヒビが発生しなかった場合を「○」、テストピースに割れ、ヒビが発生した場合を「×」とした。
上記試験結果を表3及び表4に示す。なお、表4は表3の続きであり、表題は共通である。また、実験番号1〜8及び26〜31が、本発明の実施例である。
Claims (2)
- 基油が、ポリ−α−オレフィン、エチレン−α−オレフィン共重合体の水素化物及びそれらの混合物から選ばれる少なくとも1種の飽和合成炭化水素油である潤滑油又は潤滑グリースであって、基油100重量部に対し、脂肪族系のリン酸エステル及び脂肪族系の亜リン酸エステルから選択される少なくとも1種のリン酸系エステルを1〜8重量部配合し、且つ、高湿トルク安定剤としてスルホン酸金属塩を0.03〜3.0重量部配合してなる潤滑油又は潤滑グリース。
- 外部部材の内部に内輪を相対回転可能に嵌合し、上記内輪と外部部材との間にトルク伝達部材を介在し、上記内輪と外部部材の相対回転時に該内輪と上記トルク伝達部材との間の摩擦により所用のトルクを生じさせるようにしたトルクリミッタに、請求項1に記載の潤滑油又は潤滑グリースを封入してなるトルクリミッタ。
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