JP2008069282A - 等速ジョイント用グリース組成物および等速ジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】低温時の回転抵抗変動を低減する等速ジョイント用グリース組成物および該グリース組成物を封入した等速ジョイントを提供する。
【解決手段】基油と増ちょう剤と添加剤とを含む等速ジョイント用グリース組成物であって、基油は鉱油を必須成分とし、増ちょう剤は下記（１）式で表されるジウレア系増ちょう剤であり、添加剤は少なくともポリ（メタ）アクリレートを含み、等速ジョイント１は上記の等速ジョイント用グリース組成物１０がボール（転動体）６の周囲に封入されてなる。

（式中、Ｒ¹ とＲ² は同一もしくは異なる、炭素数 8〜20 のアルキル基を表す。）
【選択図】図１

Description

本発明は、低温時のすべり摩擦特性に優れた組成物、特に、等速ジョイントの低温時の回転抵抗変動を低減する等速ジョイント用グリース組成物およびこれを封入した等速ジョイントに関する。詳しくは、自動車用ドライブシャフトに使用されている固定型等速ジョイントまたはスライド型等速ジョイントの低温時の回転抵抗変動を低減するのに好適な等速ジョイント用グリース組成物及びこれを封入した等速ジョイントに関する。

今日、自動車産業界においては、軽量化及び居住空間の確保の観点から、ＦＦ車の生産が増加している。また、その機能性の観点から４ＷＤ車も増加している。これらＦＦ車や４ＷＤ車では、前輪にて動力の伝達と操舵を行うため、例えば、ハンドルを一杯に切った状態でも円滑な動力伝達が必要であり、交差する二軸間で交差角が種々変化しても回転運動を等速で伝達する部品として等速ジョイントが不可欠である。
近年、自動車の高性能化がますます進み、高出力車が増加していることから、等速ジョイントにかかる負荷も増大し、その潤滑条件がより過酷になる傾向がある。一方で、自動車の乗り心地の向上もさらに高度なレベルを要求される傾向にある。その乗り心地の向上は、厳暑地から厳寒地に至るまで、あらゆる気候の地域において必要とされる。

厳寒地では、極低温状態で自動車を始動させることも考えられる。この条件下において、等速ジョイントが回転する際に、等速ジョイントを構成する部品間の摩擦抵抗の違いから回転抵抗に変動が生じる場合がある。回転抵抗に変動が生じると、スティックスリップ音を発生させる場合があり、乗り心地を低下させる要因になる。
従来、潤滑剤としては基油として鉱物油、添加剤としてモリブデン化合物を含有する等速ジョイント用グリース組成物が開示されている（例えば特許文献１および２参照）。しかし、極低温時に種々の要因が重なりあった際には、これらの等速ジョイント用グリース組成物では回転抵抗変動を低減する性能が不十分となる場合があり、より安定した性能への改善が望まれる。
特開平１０−２７３６９２ 特開２００３−１６５９８８

本発明は、このような問題に対処すべくなされたものであり、低温時のすべり摩擦特性、特に、等速ジョイントの低温時の回転抵抗変動を低減する等速ジョイント用グリース組成物および該グリース組成物を封入した等速ジョイントを提供することを目的とする。

本発明の等速ジョイント用グリース組成物は、基油と増ちょう剤と添加剤とを含む等速ジョイント用グリース組成物であって、上記基油は鉱油を必須成分とし、上記増ちょう剤は下記（１）式で表されるジウレア系増ちょう剤であり、上記添加剤は少なくともポリ（メタ）アクリレートを含むことを特徴とする。

（式中、Ｒ¹ とＲ² は同一もしくは異なる、炭素数 8〜20 のアルキル基を表す。）
なお、ポリ（メタ）アクリレートとは、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、またはポリメタクリレートおよびポリアクリレートの混合物をいう。

上記等速ジョイント用グリース組成物中に占める上記ポリ（メタ）アクリレートの配合割合が 3〜10 重量％であることを特徴とする。また、上記添加剤が、ジチオリン酸亜鉛化合物を含むことを特徴とする。

上記基油に 40℃における動粘度が 40 mm²/sec 以上でかつ、流動点が−40℃以下の合成油を配合したことを特徴とする。また、上記合成油は、合成炭化水素油、エーテル油またはエステル油であることを特徴とする。

本発明の等速ジョイントは、外輪および内輪に設けられたトラック溝と転動体との係り合いによって回転トルクが伝達され、上記転動体が上記トラック溝に沿って転動することによって軸方向移動がなされ、上記転動体の周囲にグリース組成物が封入されてなる等速ジョイントであって、上記グリース組成物が低温時の摩擦特性に優れた上記本発明のグリース組成物であることを特徴とする。
また、上記転動体が球体であることを特徴とする。
また、上記等速ジョイントが固定型等速ジョイントであることを特徴とする。
また、上記等速ジョイントがスライド型等速ジョイントであることを特徴とする。

本発明の等速ジョイント用グリース組成物は、基油と増ちょう剤と添加剤とを含む等速ジョイント用グリース組成物であって、基油は鉱油を必須成分とし、増ちょう剤は上記（１）式で表されるジウレア系増ちょう剤であり、添加剤は少なくともポリ（メタ）アクリレートを含むので、自動車用ドライブシャフトに使用されている固定型等速ジョイントまたはスライド型等速ジョイントなどの等速ジョイントの低温時における回転抵抗変動を低減させることができる。

本発明の等速ジョイントは、上記等速ジョイント用グリース組成物が封入されてなるので、低温時における回転抵抗変動を低減させることができ、厳寒地においても円滑な作動が可能となり、自動車の乗り心地の向上等が図れる。

本発明は特定の成分を含有してなる等速ジョイント用グリース組成物が上記課題を達成し得るという知見に基づいてなされたものである。本発明の等速ジョイント用グリース組成物が低温時の回転抵抗変動の低減効果に優れている理由としては、増ちょう剤として特定のウレア化合物、基油として特定の合成油を使用し、添加剤としてポリ（メタ）アクリレートを添加したことにより低温時の流動性、粘性および潤滑性等が最適化され回転抵抗変動が低減したものと考えられる。
近年の経済発展に伴い、等速ジョイントの使用環境が拡大し、要求性能も多様化してきている中、厳寒地における等速ジョイントの円滑な作動も重要視される。しかし、低温時の回転抵抗変動を十分低減することが可能な等速ジョイント用グリース組成物は未だに提案されていない。このような状況下において、本発明の低温時の回転抵抗変動を低減する等速ジョイント用グリース組成物は極めて有用な発明といえる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の等速ジョイント用グリース組成物とは、等速ジョイントに用いるためのグリース状組成物をいう。ここで、等速ジョイントとは、交差する二軸間で交差角が種々変化しても回転運動を等速度で伝達する部品をいう。また、グリースとは基油中に増ちょう剤を分散させて半固体または固体状にしたものをいう。

まず、本発明に使用するジウレア系増ちょう剤は、下記（１）式で表されるものである。

（式中、Ｒ¹ とＲ² は同一もしくは異なる、炭素数 8〜20 のアルキル基を表す。）

ジウレア系増ちょう剤は、例えば、所定のジイソシアネートと、所定のモノアミンとを反応させることにより得ることができる。ジイソシアネートは、具体的には、ジフェニルメタン-４，４-ジイソシアネートである。
モノアミンとしては、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂環式アミン、またはこれらの混合物が挙げられる。脂肪族アミンの具体例としては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、およびオレイルアミンが挙げられる。芳香族アミンの具体例としては、アニリンおよびｐ-トルイジンが挙げられる。脂環式アミンの具体例としては、シクロヘキシルアミンが挙げられる。
上述したモノアミンのうち、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、またはこれらの混合物を用いて得られるジウレア系増ちょう剤が好ましい。

グリース組成物全体に占めるジウレア系増ちょう剤の含有量（重量％）は、その種類により異なる。本発明の等速ジョイント用グリース組成物のちょう度は、250〜350 の範囲にあるのが好適であり、従って、成分のジウレア系増ちょう剤の含有量は、このようなちょう度を得るのに必要な量であるのが好ましい。
グリース組成物全体に占めるジウレア系増ちょう剤の含有量は、例えば、1〜20 重量％とすることができ、2〜20 重量％とするのが好ましいが、これらに限定されるわけではない。

本発明に使用されるポリメタクリレートまたはポリアクリレートは、潤滑剤の流動点降下剤として市販されているものであり、特に好ましいものは、重量平均分子量が２万〜１５０万のものである。
具体例としては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、ペンチル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、ヘプチル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、テトラデシル（メタ）アクリレート、ヘキサデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート、イコシル（メタ）アクリレート、ドコシル（メタ）アクリレート、テトラコシル（メタ）アクリレート、オクタコシル（メタ）アクリレート及びトリアコンチル（メタ）アクリレートの重合体または共重合体などが挙げられる。これらの化合物を単独で、またはいずれか 2 種類以上を混合して用いてもよい。

グリース組成物全体に占めるポリメタクリレートまたはポリアクリレートの含有量は、3〜10 重量％とすることが好ましい。3 重量％未満であると低温特性が不十分であり、10 重量％をこえても、それ以上の低温特性の改良は見込めず、コストも上昇する。

本発明に使用される基油は、鉱油を必須成分とする。必要に応じて、エステル油、エーテル油または合成炭化水素油等の合成油を混合して使用できる。
具体的には、エーテル油としてはジアルキルジフェニルエーテル油、アルキルトリフェニルエーテル油、アルキルテトラフェニルエーテル油等を、エステル油としてはジエステル油、ポリオールエステル油またはこれらのコンプレックスエステル油、芳香族エステル油等を挙げることができる。合成炭化水素油としてはポリ-α-オレフィン（以下、ＰＡＯと記す）油等を挙げることができる。中でも、潤滑性能並びに潤滑寿命を考慮すると、アルキルジフェニルエーテル油、エステル油、ＰＡＯ油の合成油が含有されることが望ましい。
また、低温性能および潤滑性能が低下しないためには、流動点が−40℃以下であるもの、40℃における動粘度が 40 mm²/sec 以上のものが好ましい。

グリース組成物全体に占める基油（混合油の場合は合計）の含有量としては、例えば、5〜40 重量％とすることができ、10〜40 重量％とするのが好ましいが、これらに限定されるわけではない。

本発明に使用する成分のジチオリン酸亜鉛化合物は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、ジアリールジチオリン酸亜鉛等である。
グリース組成物全体に占めるジチオリン酸亜鉛化合物の含有量は、好ましくは 0.1〜10 重量％であり、さらに好ましくは 0.5〜5 重量％である。

本発明の等速ジョイント用グリース組成物には、上記成分に加えて、他の極圧剤、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性化剤、油性剤等、従来より等速ジョイント用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。
［極圧剤］
従来公知の極圧剤を併用することにより、耐荷重性や極圧性を向上させることができる。例えば以下の化合物を使用することができる。有機金属系のものとしては、ジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸モリブデン等の有機モリブデン化合物、ジチオカルバミン酸亜鉛、亜鉛フェネート等の有機亜鉛化合物、ジチオカルバミン酸アンチモン、ジチオリン酸アンチモン等の有機アンチモン化合物、ジチオカルバミン酸セレン等の有機セレン化合物、ナフテン酸ビスマス、ジチオカルバミン酸ビスマス等の有機ビスマス化合物、ジチオカルバミン酸鉄、オクチル酸鉄等の有機鉄化合物、ジチオカルバミン酸銅、ナフテン酸銅等の有機銅化合物、ナフテン酸鉛、ジチオカルバミン酸鉛等の有機鉛化合物、マレイン酸スズ、ジブチルスズスルファイド等の有機スズ化合物、あるいは、アルカリ金属、アルカリ土類金属の有機スルホネート、フェネート、ホスホネート、金、銀、チタン、カドミウム等の有機金属化合物も必要なら使用できる。硫黄系化合物としては、ジベンジルジスルフィド等のスルフィドあるいはポリスルフィド化合物、硫化油脂類、無灰系カルバミン酸化合物類、チオウレア系化合物、もしくはチオカーボネート類等を使用ことができる。リン酸系極圧剤としては、トリオクチルフォスフェート、トリクレジルフォスフェート等のリン酸エステル、酸性リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性亜リン酸エステル等のリン酸エステル系化合物を使用することができる。また、その他、塩素化パラフィン等のハロゲン系の極圧剤、あるいは、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、ＰＴＦＥ、硫化アンチモン、窒化硼素などの硼素化合物等の固体潤滑剤を使用することができる。これらの極圧剤の中で、ジチオカルバミン酸系化合物やジチオリン酸系化合物を好適に使用できる。

［酸化防止剤］
酸化防止剤としてゴム、プラスチック、潤滑油等に添加する老化防止剤、オゾン劣化防止剤、酸化防止剤から適宜選択して使用することができる。例えば、以下の化合物を使用することができる。即ち、フェニル-１-ナフチルアミン、フェニル-２-ナフチルアミン、ジフェニル-ｐ-フェニレンジアミン、ジピリジルアミン、フェノチアジン、Ｎ-メチルフェノチアジン、Ｎ-エチルフェノチアジン、３，７-ジオクチルフェノチアジン、ｐ，ｐ′-ジオクチルジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ′-ジイソプロピル-ｐ-フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ′-ジ-ｓｅｃ-ブチル-ｐ-フェニレンジアミン等のアミン系化合物、２，６-ジ-ｔｅｒｔ-ジブチルフェノール等のフェノール系化合物等を使用することができる。

［防錆剤・金属不活性化剤］
防錆剤として、例えば以下の化合物を使用することができる。即ち、有機スルホン酸のアンモニウム塩、バリウム、亜鉛、カルシウム、マグネシウム等アルカリ金属、アルカリ土類金属の有機スルホン酸塩、有機カルボン酸塩、フェネート、ホスホネート、アルキルもしくはアルケニルこはく酸エステル等のアルキル、アルケニルこはく酸誘導体、ソルビタンモノオレエート等の多価アルコールの部分エステル、オレオイルザルコシン等のヒドロキシ脂肪酸類、１-メルカプトステアリン酸等のメルカプト脂肪酸類あるいはその金属塩、ステアリン酸等の高級脂肪酸類、イソステアリルアルコール等の高級アルコール類、高級アルコールと高級脂肪酸とのエステル、２，５-ジメルカプト-１，３，４-チアジアゾール、２-メルカプトチアジアゾール等のチアゾール類、２-（デシルジチオ）-ベンゾイミダゾール、ベンズイミダゾール等のイミダゾール系化合物、あるいは、２，５-ビス（ドデシルジチオ）ベンズイミダゾール等のジスルフィド系化合物、あるいは、トリスノニルフェニルフォスファイト等のリン酸エステル類、ジラウリルチオプロピオネート等のチオカルボン酸エステル系化合物等を使用することができる。また、金属表面を不動態化させる、亜硝酸塩、硝酸塩、クロム酸塩、リン酸塩、モリブデン酸塩、タングステン酸塩等の腐食抑制剤も使用することができる。金属不活性化剤として、例えばベンゾトリアゾールやトリルトリアゾール等のトリアゾール系化合物を使用することができる。

［油性剤］
油性剤として、例えば以下の化合物を使用することができる。即ち、オレイン酸やステアリン酸等の脂肪酸、オレイルアルコール等の脂肪酸アルコール、ポリオキシエチレンステアリン酸エステルやポリグリセリルオレイン酸エステル等の脂肪酸エステル、リン酸、トリクレジルホスフェート、ラウリル酸エステルまたはポリオキシエチレンオレイルエーテルリン酸等のリン酸エステル等を使用することができる。

本発明に係る等速ジョイントのトルク伝達部材が球体である等速ジョイントとは、例えば、ツェッパ型、バーフィールド型などの固定型等速ジョイントやダブルオフセット型、クロスグルーブ型などのスライド型等速ジョイントなどが挙げられる。これらは、トルク伝達部材としてボールを用い、等速ジョイントの外輪および内輪に形成されたトラック上に配置され、ケージを介して組み込まれる構造を成している。
また、トルク伝達部材が球面ローラであるスライド型等速ジョイントとしてトリポード型等速ジョイントを挙げることができる。

本発明に係る等速ジョイントの作動については、固定型等速ジョイントでは４５度以上の大きな作動角を取ることが可能である。またスライド型等速ジョイントでは固定型等速ジョイントほど大きな作動角を取ることはできないが、軸線方向にスライドすることが可能である。

本発明の等速ジョイントを図１〜図３に基づいて説明する。図１はツェッパ型等速ジョイントの一部切欠断面図を、図２はダブルオフセット型等速ジョイントの一部切欠断面図を、図３はトリポード型等速ジョイントの一部切欠断面図を、それぞれ示す。
図１に示すように、ツェッパ型等速ジョイント１は外輪２の内面および球形内輪３の外面に軸方向の六本のトラック溝４、５を等角度に形成し、そのトラック溝４、５間に組み込んだボール６をケージ７で支持し、このケージ７の外周を球面７ａとし、かつ内周を内輪３の外周に適合する球面７ｂとしている。
また、外輪２の外周とシャフト８の外周とをブーツ９で覆い、外輪２と、球形内輪３と、トラック溝４、５と、ボール６と、ケージ７と、シャフト８とに囲まれた空間に等速ジョイント用グリース組成物１０が封入されている。

図２に示すように、ダブルオフセット型等速ジョイント１１は外輪１２の内面および球形内輪１３の外面に軸方向の六本のトラック溝１４、１５を等角度に形成し、そのトラック溝１４、１５間に組み込んだボール１６をケージ１７で支持し、このケージ１７の外周を球面１７ａとし、かつ内周を内輪１３の外周に適合する球面１７ｂとし、各球面１７ａ、１７ｂの中心(イ）、（ロ）を外輪１２の軸心上において軸方向に位置をずらしてある。
また、外輪１２の外周とシャフト１８の外周とをブーツ１９で覆い、外輪１２と、球形内輪１３と、トラック溝１４、１５と、ボール１６と、ケージ１７と、シャフト１８とに囲まれた空間に等速ジョイント用グリース組成物２０が封入されている。

図３に示すように、トリポード型等速ジョイント２１は外輪２２の内面に軸方向の三本の円筒形トラック溝２３を等角度に形成し、外輪２２の内側に組み込んだトリポード部材２４には三本の脚軸２５を設け、各脚軸２５の外側に球面ローラ２６を嵌合し、その球面ローラ２６と脚軸２５との間にニードル２７を組み込んで球面ローラ２６を回転可能に、かつ軸方向にスライド可能に支持し、その球面ローラ２６を上記トラック溝２３に嵌合してある。
また、外輪２２の外周とシャフト２８の外周とをブーツ２９で覆い、外輪２２と、トラック溝２３と、トリポード部材２４と、シャフト２８とに囲まれた空間に等速ジョイント用グリース組成物３０が封入されている。

以下、実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本発明の技術範囲に包含されている。

実施例１〜実施例６および比較例１〜比較例４
鉱油中で、ジフェニルメタン‐４，４‐ジイソシアナート（１モル）、オクチルアミン（２モル）を反応させ、生成したジウレア系化合物を均一に分散させてベースグリースを得た。このベースグリースに、表１に示す配合となるように基油と添加剤を加え、三段ロールミルにて混練し、ＪＩＳ Ｋ ２２２０ 混和ちょう度グレードＮＯ．２に調整した。
得られたグリースについて低温時（−15℃）の摩擦係数を測定するため、以下に示すＳＲＶ摩擦摩耗試験を行なった。結果を表１に併記する。

［ＳＲＶ摩擦摩耗試験］
テストピース： ボール 直径 10 mm（ＳＵＪ２）
円筒プレート 直径 24 mm×7.85 mm（Ｓ５３Ｃ）
評価条件： 点接触面圧 2ＧＰa
周波数 15 Hz
振幅 0.8 mm
時間 30 min.
試験温度 −15℃
測定項目： 摩擦係数（測定時間内で一定となった値）の平均値

表１に示すように、本発明の実施例１〜実施例６のグリース組成物は、低温時の摩擦係数が低いことがわかる。よって、特に等速ジョイント用途として、低温時の回転抵抗変動を低減するのに非常に優れた性能が期待できる。

本発明の等速ジョイント用グリース組成物は、低温時における回転抵抗変動を低減することができるので、寒冷時における自動車等の等速ジョイントに好適に利用できる。

本発明の一実施例に係る等速ジョイントの断面図である。 本発明の他の実施例に係る等速ジョイントの断面図である。 本発明の他の実施例に係る等速ジョイントの断面図である。

符号の説明

１、１１、２１ 等速ジョイント
２、１２、２２ 外輪
３、１３、 内輪
４、５、１４、１５、２３ トラック溝
６、１６、 ボール（転動体）
７、１７、 ケージ
７ａ、１７ａ 球面
７ｂ、１７ｂ 球面
８、１８、２８ シャフト
９、１９、２９ ブーツ
１０、２０、３０ 等速ジョイント用グリース組成物
２４ トリポード部材
２５ 脚軸
２６ 球面ローラ
２７ ニードル

Claims (9)

1. 基油と増ちょう剤と添加剤とを含む等速ジョイント用グリース組成物であって、前記基油は鉱油を必須成分とし、前記増ちょう剤は下記（１）式で表されるジウレア系増ちょう剤であり、前記添加剤は少なくともポリ（メタ）アクリレートを含むことを特徴とする等速ジョイント用グリース組成物。
   

   

   （式中、Ｒ¹ とＲ² は同一もしくは異なる、炭素数 8〜20 のアルキル基を表す。）
2. 前記等速ジョイント用グリース組成物中に占める前記ポリ（メタ）アクリレートの配合割合が 3〜10 重量％であることを特徴とする請求項１記載の等速ジョイント用グリース組成物。
3. 前記添加剤が、ジチオリン酸亜鉛化合物を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の等速ジョイント用グリース組成物。
4. 前記基油に 40℃における動粘度が 40 mm²/sec 以上でかつ、流動点が−40℃以下の合成油を配合したことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の等速ジョイント用グリース組成物。
5. 前記合成油は、合成炭化水素油、エーテル油またはエステル油であることを特徴とする請求項４記載の等速ジョイント用グリース組成物。
6. 外輪および内輪に設けられたトラック溝と転動体との係り合いによって回転トルクが伝達され、前記転動体が前記トラック溝に沿って転動することによって軸方向移動がなされ、前記転動体の周囲にグリース組成物が封入されてなる等速ジョイントであって、
   前記グリース組成物が、請求項１ないし請求項５のいずれか一項記載の等速ジョイント用グリース組成物であることを特徴とする等速ジョイント。
7. 前記転動体が、球体であることを特徴とする請求項６記載の等速ジョイント。
8. 前記等速ジョイントが、固定型等速ジョイントであることを特徴とする請求項６または請求項７記載の等速ジョイント。
9. 前記等速ジョイントが、スライド型等速ジョイントであることを特徴とする請求項６または請求項７記載の等速ジョイント。

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