JP2010095631A - 潤滑剤組成物とそれを用いた減速機および電動パワーステアリング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】潤滑剤組成物は、合成炭化水素油、ウレア系増ちょう剤、ステアリン酸亜鉛、および硫黄系酸化防止剤を配合した。減速機18は、小歯車19と大歯車20との噛み合い部分に、前記潤滑剤組成物を充填した。電動パワーステアリング装置1は、操舵補助用の電動モータ17の出力を、前記減速機18を介して減速して、操舵機構9に伝える。
【選択図】図1
Description
本発明の目的は、低摩擦で、しかもポリアミド樹脂等に対する攻撃性を有しない上、耐熱性にも優れており、特に高温環境下で使用した際に前記各特性が短期間で低下したり失われたりしない潤滑剤組成物と、それを用いた減速機、および電動パワーステアリング装置を提供することにある。
ステアリン酸亜鉛を増ちょう剤としても機能させるためには、ステアリン酸亜鉛を粉体の状態で後から潤滑剤組成物に添加するのではなく、潤滑剤組成物のもとになる合成炭化水素油中でステアリン酸亜鉛を完全溶解させてグリース化すればよい。
本発明の減速機は小歯車と大歯車とを備え、前記両歯車の噛み合い部分を少なくとも含む領域に、本発明の潤滑剤組成物を充填したものであるため減速の効率に優れると共に、特に軽量化のためにポリアミド樹脂等からなる歯車を用いた際に前記歯車の劣化を防止しつつ、前記減速の効率を、長期間に亘って良好な範囲に維持できる。
本発明の潤滑剤組成物は、合成炭化水素油、ウレア系増ちょう剤、ステアリン酸亜鉛、および硫黄系酸化防止剤を少なくとも含むことを特徴とするものである。合成炭化水素油としては、炭素数6ないし18の直鎖状α−オレフィンを数分子だけ限定的に重合させ、残った不飽和二重結合を水素添加処理して得られるポリαオレフィン等が挙げられる。
潤滑剤組成物の総量中の、合成炭化水素油の含有割合は、前記潤滑剤組成物を形成する他の成分の含有割合を除いた残量とされる。すなわち所定量の他の成分に合成炭化水素油を加えた総量が100質量%となるように、合成炭化水素油の含有割合が設定される。
で表される構造を有し、下記反応式に示すようにジイソシアネート化合物(2)とジアミン化合物(3)(4)とを反応させて合成される。
前記反応は、潤滑剤組成物のもとになる合成炭化水素油中で行うのが好ましく、これにより均一性の高い潤滑剤組成物が得られる。具体的には、ジイソシアネート化合物(2)とアミン化合物(3)(4)とを別々に合成炭化水素油中に溶解してジイソシアネート溶液とアミン溶液を調製する。次いで、前記溶液のうちいずれか一方をかく拌しながら徐々に他方を加えて、ジイソシアネート化合物(2)とアミン化合物(3)(4)とを反応させると、式(1)で表されるジウレア系増ちょう剤が合成される。
ステアリン酸亜鉛の含有割合は、やはり潤滑剤組成物の使用条件等によって適宜変更できる。例えば電動パワーステアリング装置に組み込んで使用する減速機の潤滑用の場合は、潤滑剤組成物の総量中の3質量%以上、10質量%以下、特に5質量%以上、8質量%以下であるのが好ましい。
前記のうちベンゾチアゾール化合物の具体的化合物としては2−メルカプトベンゾチアゾールまたはその亜鉛塩、ジベンゾジチアジルジスルフィド等の1種または2種以上が挙げられ、特に2−メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。ベンゾチアゾール化合物のうち2−メルカプトベンゾチアゾールの含有割合は、潤滑剤組成物の総量中の0.25質量%以上、2質量%以下、特に0.5質量%以上、2質量%以下であるのが好ましい。
ベンゾトリアゾール化合物はステアリン酸亜鉛の酸化劣化を促進する機能を有しないため、減速機等の金属部分を良好に錆止めしながら潤滑剤組成物の耐熱性をさらに向上できる。ベンゾトリアゾール化合物としては、式(8):
前記範囲より硬い潤滑剤組成物は、電動パワーステアリング装置等のトルクを増大させるおそれがあり、前記範囲より軟らかい潤滑剤組成物は前記電動パワーステアリング装置等からの漏れを生じたり、離油を生じたりするおそれがある。
図1は、本発明の一実施形態にかかる電動パワーステアリング装置の概略図である。図1を参照して、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール等の操舵部材2と一体回転可能に連結されたステアリングシャフト3と、前記ステアリングシャフト3に自在継手4を介して連結された中間シャフト5と、前記中間シャフト5に自在継手6を介して連結されたピニオンシャフト7と、前記ピニオンシャフト7に設けられたピニオン歯7aに噛み合うラック歯8aを有して、自動車の左右方向に延びる転舵軸としてのラックバー8とを有している。ピニオンシャフト7およびラックバー8により、ラックアンドピニオン機構からなる操舵機構9が構成されている。
なお本発明は、以上で説明した実施の形態には限定されない。例えば本発明の潤滑剤組成物によって潤滑できる減速機としては、先に説明したウォームとウォームホイールとからなる減速機の他、はすば歯車、平歯車等の、他の歯車機構を含む減速機等が挙げられる。
ポリαオレフィン:40℃での動粘度が48mm2/s、100℃での動粘度が7.9mm2/sであるPAO−8。
ジウレア系グリース:下記「ジウレア系グリースの調製」によって調製されたものを使用。
前記ポリαオレフィンにジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネートを配合し、かく拌しながら70〜80℃まで加熱した。一方、前記ポリαオレフィンにオクチルアミンおよびステアリルアミンを配合し、かく拌しながら70〜80℃まで加熱した。次に、前記温度を維持しつつ後の混合物を先の混合物に加え、かく拌を続けながら、まず100〜110℃で30分間反応させ、次いで160〜170℃まで昇温したのち放冷してジウレア系グリースを調製した。ジフェニルメタン−4,4−ジイソシアネートとオクチルアミンとステアリルアミンの配合比は、モル比で1:1:1であった。また調製されたジウレア系グリースにおけるジウレア系増ちょう剤とポリαオレフィンの質量比は、ジウレア系増ちょう剤:ポリαオレフィン=15:85であった。
(ステアリン酸亜鉛グリースの調製)
前記ポリαオレフィン60質量部にステアリン酸亜鉛40質量部を配合し、かく拌しながら140℃まで加熱して前記ステアリン酸亜鉛を完全溶解させた後、かく拌を続けながら室温まで冷却してステアリン酸亜鉛グリースを調製した。調製されたステアリン酸亜鉛グリースにおける両成分の質量比は、ステアリン酸亜鉛:ポリαオレフィン=40:60であった。
(S1) ベンゾチアゾール化合物:2−メルカプトベンゾチアゾール
(S2) ジチオカーバメート化合物:メチレンビスジブチルジチオカーバメート
(S3) ベンズイミダゾール化合物:2−メルカプトベンズイミダゾール
(S4) ベンゾチアゾール化合物:ジベンゾチアジルジスルフィド
他の酸化防止剤
(A1) ヒンダードアミン系酸化防止剤:アルキルジフェニルアミン系化合物(ジフェニルアミンと2,4,4−トリメチルペンテンとの反応生成物)
(A2) ヒンダードアミン系酸化防止剤:ジオクチルジフェニルアミン
(A3) ヒンダードアミン系酸化防止剤:フェニルαナフチルアミン(N−フェニル1,1,3,3−テトラメチルブチルナフタレン−アミン)
(P1) リン系酸化防止剤:トリフェニルフォスファイト
(P2) リン系酸化防止剤:トリデシルフォスファイト
(B1) ケトン系酸化防止剤:βジケトン化合物
防錆剤
ベンゾトリアゾール化合物:1−[N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノメチル]−4−ベンゾトリアゾールと1−[N,N−ビス(2−エチルヘキシル)アミノメチル]−5−ベンゾトリアゾールの混合物
カルシウムスルホネート系防錆剤:過塩基性カルシウムスルホネート
また実施例、比較例で製造した潤滑剤組成物について、下記の試験を行って、その特性を評価した。
ナイロン66を射出成形して、日本工業規格JIS K7162:1994(ISO527−2:1993)「プラスチック−引張特性の試験方法 第2部:型成形,押出成形及び注型プラスチックの試験条件」に規定された1A型の試験片を作製した。
次いで前記試験片の表面に実施例、比較例の潤滑剤組成物を厚さ1〜2mmとなるように塗布し、140℃の恒温槽中に入れて1440時間静置した後、潤滑剤組成物をふき取って、JIS K7161:1994(ISO527−1:1993)「プラスチック−引張特性の試験方法 第1部:通則」に規定された引張試験を行った際の引張破壊ひずみεBを測定した。そして式(a):
で求められる伸び保持率(%)を求めて、下記の基準で、各潤滑剤組成物の、樹脂に対する攻撃性を評価した。
○:保持率が25%以上であった。攻撃性なし。
×:保持率が25%未満であった。攻撃性あり。
テスト1:実施例、比較例の潤滑剤組成物を、普通鋼板(SPCC−SD)(算術平均粗さRa=0.8〜1.5μm)の表面に、室温(15℃ないし35℃)で厚さ1mmとなるように塗布したのち秤量し、次いで150℃の恒温槽中に入れて240時間静置し、放冷後に再度秤量して潤滑剤組成物の蒸発量(質量%)を求めて、下記の基準で耐熱性を評価した。
×:蒸発量が12.2%以上であった。蒸発量大。
テスト2:前記加熱前後の潤滑剤組成物の色味を観察した。そして下記の基準で潤滑剤組成物の色味の変化を評価した。
小:色味は白ないし茶色であった。色味の変化小。
大:色味は茶褐色ないし黒色であった。色味の変化大。
総合評価:前記テスト1、2の結果を踏まえて、下記の基準で、潤滑剤組成物の耐熱性を評価した。
○:蒸発量が小で、かつ色味の変化が小であった。耐熱性きわめて良好。
×:蒸発量が大で、かつ色味の変化が大であった。耐熱性不良。
〈実施例1ないし6、比較例1ないし6〉
前記ジウレア系グリース60gと、ステアリン酸亜鉛グリース12.5gと、表1に示す量の酸化防止剤と、防錆剤としてのベンゾトリアゾール系化合物0.10gとを混合し、さらにポリαオレフィンを追加して全量を100gに調整した。
〈比較例7〉
ステアリン酸亜鉛グリースに代えて、ステアリン酸リチウム10gを添加し、さらにポリαオレフィンを追加して全量を100gに調整したこと以外は比較例1と同様にして潤滑剤組成物を製造し、先に説明した攻撃性評価、および耐熱性評価を行った。
〈実施例7ないし10〉
防錆剤として、ベンゾトリアゾール化合物に代えて、0.5gのカルシウムスルホネート系防錆剤を用いたこと以外は実施例1ないし3、5と同様にして潤滑剤組成物を製造し、攻撃性評価、および耐熱性評価を行った。結果を表2に示す。
〈実施例11ないし13〉
酸化防止剤としてのベンゾチアゾール化合物(S1)の量を0.25g(実施例11)、1g(実施例12)、および2g(実施例13)としたこと以外は実施例1と同様にして潤滑剤組成物を製造し、攻撃性評価、および耐熱性評価を行った。結果を、実施例1の結果と併せて表3に示す。
〈実施例14ないし16〉
酸化防止剤としてのジチオカーバメート化合物(S2)の量を0.5g(実施例14)、1g(実施例15)、および3g(実施例16)としたこと以外は実施例2と同様にして潤滑剤組成物を製造し、攻撃性評価、および耐熱性評価を行った。結果を、実施例2の結果と併せて表4に示す。
〈実施例17ないし19〉
酸化防止剤としてのメルカプトベンズイミダゾール化合物(S3)の量を0.5g(実施例17)、2g(実施例18)、および3g(実施例19)としたこと以外は実施例3と同様にして潤滑剤組成物を製造し、攻撃性評価、および耐熱性評価を行った。結果を、実施例3の結果と併せて表5に示す。
〈実施例20ないし22〉
酸化防止剤としてのベンゾチアゾール化合物(S4)の量を1g(実施例20)、3g(実施例21)、および4g(実施例22)としたこと以外は実施例4と同様にして潤滑剤組成物を製造し、攻撃性評価、および耐熱性評価を行った。結果を、実施例4の結果と併せて表6に示す。
Claims (6)
- 合成炭化水素油、ウレア系増ちょう剤、ステアリン酸亜鉛、および硫黄系酸化防止剤を少なくとも含むことを特徴とする潤滑剤組成物。
- ステアリン酸亜鉛が、粉体の状態でまたは増ちょう剤として含まれる請求項1に記載の潤滑剤組成物。
- 硫黄系酸化防止剤が、ベンゾチアゾール化合物、ジチオカーバメート化合物、およびベンズイミダゾール化合物からなる群より選ばれた少なくとも1種である請求項1または2に記載の潤滑剤組成物。
- 防錆剤を含み、前記防錆剤がベンゾトリアゾール化合物である請求項1ないし3のいずれかに記載の潤滑剤組成物。
- 小歯車と大歯車とを備え、前記両歯車の噛み合い部分を少なくとも含む領域に、請求項1ないし4のいずれかに記載の潤滑剤組成物を充填したことを特徴とする減速機。
- 操舵補助用の電動モータの出力を、請求項5に記載の減速機を介して減速して、操舵機構に伝えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
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