JP2011079902A - グリース組成物及び等速ジョイント - Google Patents

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Abstract

【課題】耐摩耗特性に優れ、等速ジョイント用として好適なグリース組成物及びこれを封入したバーフィールド型等速ジョイント（ＢＪ）、ダブルオフセット型等速ジョイント（ＤＯＪ）、トリポード型等速ジョイント（ＴＪ）を提供すること。
【解決手段】下記の成分を含むグリース組成物。
（ａ）基油、
（ｂ）リチウム石けん系増ちょう剤、
（ｃ）ステアリン酸Ｃａ塩、ステアリン酸Ｍｇ塩、及びステアリン酸Ｚｎ塩からなる群から選ばれる少なくとも１種のステアリン酸金属塩、
（ｄ）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、及び
（ｅ）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛。
【選択図】なし

Description

本発明は、耐摩耗特性に優れた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ものである。
自動車の等速ジョイントは、その内部では部品間の転がりと滑りが複合した相対運動が行われており、エネルギーロス、振動、異音、発熱が発生する場合がある。それらを低減・防止するために、耐摩耗性に優れたグリースの使用が望まれる。
従来、このような用途に用いられている潤滑グリースとしては、カルシウム石けんを増ちょう剤とするグリースや、リチウム石けんを増ちょう剤とし、例えば、硫化油脂、トリクレジルホスフェート、及びジチオリン酸亜鉛からなる群から選択された硫黄−リン系極圧剤を含有したグリースが使用されていた（例えば非特許文献１）。
近年、更なる摩耗特性の向上が望まれ、特定のウレア化合物を増ちょう剤とし、二硫化モリブデン、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、特定の硫黄系極圧剤を含有したグリースが使用されていた（例えば、特許文献１）。
また、近年では、優れた耐摩耗特性によりフレーキングの発生を防止する要求は更に厳しくなってきており、特定のウレア化合物を増ちょう剤とし、二硫化モリブデン、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、メラミンシアヌレート、カルシウムスルホネート、特定の硫黄系極圧剤を含有したグリースが使用されていた（例えば、特許文献２）。しかし、これらのグリース組成物は、耐摩耗性が十分ではない。さらに、近年のモリブデンの高騰から、二硫化モリブデンを使用しているグリースは高価になり汎用性に欠けるという問題がある。
特開平１０−２７３６９２ 特開２００６−９６９４９
日本トライボロジー学会グリース研究会編：「潤滑グリースの基礎と応用」、養賢堂、２００７年発行ｐ．７７、ｐ．１６２
従って、本発明の目的は、耐摩耗特性に優れ、等速ジョイント用として好適なグリース組成物及びこれを封入した等速ジョイント、特にバーフィールド型等速ジョイント（ＢＪ）、ダブルオフセット型等速ジョイント（ＤＯＪ）、トリポード型等速ジョイント（ＴＪ）を提供することである。
本発明は、下記のグリース組成物及び等速ジョイントを提供するものである。
１．下記の成分を含むグリース組成物。
（ａ）基油、
（ｂ）リチウム石けん系増ちょう剤、
（ｃ）ステアリン酸Ｃａ塩、ステアリン酸Ｍｇ塩、及びステアリン酸Ｚｎ塩からなる群から選ばれる少なくとも１種のステアリン酸金属塩、
（ｄ）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、及び
（ｅ）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛。
２．成分（ｃ）の添加量が０．１〜５質量％である上記１又は２記載のグリース組成物。
３．成分（ｄ）の添加量が０．１〜５質量％、成分（ｅ）の添加量が０．１〜５質量％である上記２又は３記載のグリース組成物。
４．等速ジョイント用である上記１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物。
５．上記１〜５のいずれか１項記載グリース組成物を封入した等速ジョイント。
６．球面状の内周面に複数のトラック溝を形成した外側継手部材と、その外側継手部材の内側に配された球面状の外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝を形成した内側継手部材を備え、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在させたボールを転動体として備え、外側継手部材と内側継手部材との間にボールを保持するケージを介在させたことを特徴とする上記５に記載の等速ジョイント（バーフィールド型等速ジョイント（ＢＪ））。
７．円筒状の内周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝を形成した外側継手部材と、その外側継手部材の内側に配された球面状の外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝を形成した内側継手部材を備え、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在させたボールを転動体として備え、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に前記ボールを保持するケージを介在させたことを特徴とする上記５に記載の等速ジョイント（ダブルオフセット型等速ジョイント（ＤＯＪ））。
８．内周面に軸方向に延びる三本の直線状トラック溝を形成した外側継手部材と、径方向に突設された三本の脚軸を有するトリポード部材からなる内側継手部材を備え、前記脚軸に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されて前記トラック溝に沿って案内されるローラを転動体として備えたことを特徴とする上記５に記載の等速ジョイント（トリポード型等速ジョイント（ＴＪ））。
本発明は、耐摩耗特性に優れ、機械部品を効率よく潤滑し、有効に摩耗を低減して、エネルギーロス、振動の発生を防止し得る。
本発明のグリースは、等速ジョイント用として好適であり、特にバーフィールド型等速ジョイント（ＢＪ）、ダブルオフセット型等速ジョイント（ＤＯＪ）、トリポード型等速ジョイント（ＴＪ）用として好適である。
本発明者等は、等速ジョイントに優れた耐摩耗特性を示すグリース組成物の開発研究を種々行い、さまざまな潤滑状況におけるグリースの性能評価を、滑り条件下で耐摩耗特性（摩耗痕径、摩耗痕状態）を測定できるＳＲＶ（Ｓｃｈｗｉｎｇｕｎｇ Ｒｅｉｂｕｎｇ ｕｎｄ Ｖｅｒｓｃｈｌｅｉｓｓ）試験機、滑り条件下でグリースの耐荷重特性を現す高速４球式耐荷重性能試験および、等速ジョイントを使用した実機耐久試験を用いて、各種添加剤の組合せによる潤滑特性について検討した。
その結果、本発明者等は、（ａ）基油、（ｂ）リチウム石けん系増ちょう剤、（ｃ）Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎのステアリン酸塩、（ｄ）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、（ｅ）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛を使用する事により、望ましい潤滑特性を示すことを見いだした。
本発明に使用する（ａ）基油としては、鉱物油、エーテル系合成油、炭化水素系合成油等の一般的に使用されている潤滑油またはそれらの混合油が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明に使用する（ｂ）成分のリチウム石けん系増ちょう剤としては、炭素数６〜２４、好ましくは１２〜２０の脂肪酸又はヒドロキシ脂肪酸と水酸化リチウム、炭酸リチウムなどのアルカリ性化合物とから調製された石けんが挙げられる。
特に好ましいものは、１２ヒドロキシステアリン酸リチウム塩、ステアリン酸リチウム塩である。これらは、耐熱性に優れ、欠点が少なく、かつ高価でなく、実用性がある増ちょう剤である。
（ｂ）成分のリチウム石けんの使用量は、必要なちょう度を得るのに適切な量であれば良く、通常はグリース組成物全体に対して、好ましくは２〜２０質量％、さらに好ましくは５〜１５質量％である。リチウム石けんの使用量が２５質量％を超えると、得られたグリース組成物が硬くなりすぎ、所期の効果が得られにくくなる。
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、例えば、ＪＩＳ Ｋ ２２２０ ５．３により測定されるちょう度として３００〜３８５であるのが好ましく、より好ましくは３１０〜３４０である。３００以下ではグリースは硬く十分にジョイント内部の潤滑部にグリースが介在し難くなり摩耗が進行する。３８５を超えるとグリースは軟らかく、ジョイントの組み立て時にグリースが漏洩し作業が容易でない。このようなちょう度の調整は、上記（ｂ）成分の量を調整することにより容易に行なう事ができる。
本発明に使用する（ｃ）成分のＣａ、Ｍｇ、Ｚｎのステアリン酸塩は、ステアリン酸とＣａ、Ｍｇ、Ｚｎのアルカリ化合物、例えば、水酸化物、炭酸塩とから得られる塩である。
（ｃ）成分の使用量は、グリース組成物全体に対して、好ましくは０．０１〜１０質量％、さらに好ましくは０．１〜５質量％である。
（ｄ）成分の硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン及び、（ｅ）成分の硫化ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛は、石油製品添加剤として、それぞれ、摩擦調整剤、酸化防止剤として使用されているものを用いる事ができる。
（ｄ）成分の硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンは下記一般式（１）で表されるものが好ましい。
[Ｒ3 2Ｎ−ＣＳ−Ｓ]2−Ｍｏ2ＯmＳn （１）
（式中、Ｒ3は一級または二級の炭素数１〜２４、好ましくは炭素数３〜１８のアルキル基であり、ｍは０〜３、ｎは１〜４であり、ｍ＋ｎ＝４である。）
（ｅ）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛は下記一般式（２）で表されるものが好ましい。
[Ｒ4 2Ｎ−ＣＳ−Ｓ]2−Ｚｎ （２）
（式中、Ｒ4は一級または二級の炭素数１〜２４のアルキル基または炭素数６〜３０のアリール基である。特に好ましくは炭素数３〜８の一級または二級のアルキル基である。）
（ｄ）成分および（ｅ）成分の使用量は、グリース組成物全体に対して、それぞれ、好ましくは０．０１〜１０質量％、さらに好ましくは０．１〜５質量％である。
本発明のグリース組成物には、上記成分に加えて、酸化防止剤、防錆剤、防食剤等を合有させることができる。
これらの成分の使用量はそれぞれ、グリース組成物全体に対して、それぞれ好ましくは０．１〜１０質量％、さらに好ましくは０．５〜５質量％である。
本発明のグリース組成物は、等速ジョイント用として好適であり、特にバーフィールド型等速ジョイント（ＢＪ）、ダブルオフセット型等速ジョイント（ＤＯＪ）、トリポード型等速ジョイント（ＴＪ）用として好適である。
バーフィールド型等速ジョイントは、球面状の内周面に複数のトラック溝を形成した外側継手部材と、その外側継手部材の内側に配された球面状の外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝を形成した内側継手部材を備え、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在させたボールを転動体として備え、外側継手部材と内側継手部材との間にボールを保持するケージを介在させた構造的特徴を持つ。転動体としてのボールは３個〜８個で構成されることが望ましい。なお、この明細書において、アンダーカットフリー型等速ジョイントは、バーフィールド型等速ジョイントと同分類に含めるものとする。
ダブルオフセット型等速ジョイントは、円筒状の内周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝を形成した外側継手部材と、その外側継手部材の内側に配された球面状の外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝を形成した内側継手部材を備え、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在させたボールを転動体として備え、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に前記ボールを保持するケージを介在させた構造的特徴を持つ。転動体としてのボールは３個〜８個で構成されることが望ましい。
トリポード型等速ジョイントは、内周面に軸方向に延びる三本の直線状トラック溝を形成した外側継手部材と、径方向に突設された三本の脚軸を有するトリポード部材からなる内側継手部材を備え、前記脚軸に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されて前記トラック溝に沿って案内されるローラを転動体として備えた構造的特徴を持つ。
次に本発明を実施例および比較例により説明する。
〔実施例１〜３、比較例１〜５〕
増ちょう剤および基油を含むベースグリースに、表１または表２に示す割合になるように、各成分を加え、適宜基油を加えながら、三段ロールミルにて、ちょう度Ｎｏ．１グレード（ＪＩＳ Ｋ ２２２０ ５．３で測定されるちょう度が３１０〜３４０の範囲内）に調整した。
リチウム石けん系増ちょう剤としては、１２ヒドロキシステアリン酸リチウム塩を、ウレア系増ちょう剤としては、シクロヘキシルアミン（１．４モル）およびアニリン（０．６モル）と４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（1モル）の反応物を使用した。使用量はいずれもグリース組成物全体に対してリチウム石けん系増ちょう剤は１０質量％、ウレア系増ちょう剤は１５質量％とした。
上記実施例および比較例において、いずれもグリースの基油としては以下の性質を有する鉱油を使用した。
粘度 ４０℃ １００ ｍｍ2／ｓ
１００℃ １０．５ ｍｍ2／ｓ
粘度指数 ９７
これらのグリースにつき以下に示す試験方法で物性の評価を行い、得られた結果を表に併記した。
＜ＳＲＶ試験＞
下記実施例１〜３及び比較例１〜５の各グリース組成物について、ＳＲＶ摩擦摩耗試験によりボールの摩耗痕の大きさ、摩耗痕の状態を調査し、耐摩耗性を評価した。
試験条件
テストピース ボール ： 直径１０ｍｍ（ＳＵＪ−２）
プレート ： 直径２４ｍｍ×７．８５ｍｍ（ＳＵＪ−２）
評価条件 荷重 ：２００Ｎ
周波数 ：５０Ｈｚ
振幅 ：１ｍｍ
温度 ：８０℃
時間 ：２時間
測定項目 ボールの摩耗痕径および摩耗痕の状態
摩耗痕の状態の判定基準
○；摩耗痕に面荒れなし
×；摩耗痕に面荒れあり
＜高速４球式耐荷重性能試験＞
ＡＳＴＭ Ｄ ２５９６により試験球が融着する荷重である融着荷重（Ｗｅｌｄ Ｐｏｉｎｔ）を求めた。この試験で用いた荷重は、７８４、９８１、１５８９、１９６１、２４５１Ｎであった。
高速4球式耐荷重性能試験における融着荷重は２４５１Ｎ以上である事が実用的観点から望ましい。
＜実機耐久試験＞
バーフィールド型等速ジョイント（ＢＪ）、ダブルオフセット型等速ジョイント（ＤＯＪ）、トリポード型等速ジョイント（ＴＪ）の等速ジョイントに封入し、これを用いて下記条件にてジョイント耐久試験を実施し、不具合の発生時間を評価した。
測定条件
回転数 ： ２００ｒｐｍ
トルク ： １０００Ｎｍ
角度 ： ５°
評価方法と評価基準
ジョイント各部（外側継手部材、内側継手部材又はトラニオン、ケージ、ボール、又はローラー）の（不具合：フレーキングまたは異常摩耗）の発生時間。
○：基準時間で不具合なし
×：基準時間以内に不具合発生
Figure 2011079902
Figure 2011079902
＊１）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン
＊２）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛
＊３）バーフィールド型等速ジョイント（ＢＪ）を使用した耐久試験
＊４）ダブルオフセット型等速ジョイント（ＤＯＪ）を使用した耐久試験
＊５）トリポード型等速ジョイント（ＴＪ）を使用した耐久試験
成分（ａ）〜（ｅ）を含む本発明の実施例１〜３のグリース組成物では、SRV試験のボール摩耗痕径がいずれも小さく、ボール摩耗痕表面には面荒れは観察されず、高速４球式耐荷重性能試験における融着荷重が２４５１Ｎであり、耐久試験においても基準時間内で不具合は認められなかった。
これに対して、実施例１において成分（ｃ）〜（ｅ）の添加剤を添加していない比較例１では、ＳＲＶ試験において試験中に焼付きが生じた。高速４球式耐荷重性能試験における融着荷重が２４５１Ｎ未満であり、耐久試験においても基準時間内で不具合が生じた。
実施例１において（ｃ）ステアリン酸塩を添加していない比較例２では、SRV試験のボール摩耗痕径が大きく、ボール摩耗痕表面には面荒れが観察され、高速４球式耐荷重性能試験における融着荷重が２４５１Ｎ未満であった。耐久試験においても基準時間内で不具合が生じた。
実施例１においてＺｎＤＴＣを添加していない比較例３、及び実施例１においてＭｏＤＴＣを添加していない比較例４では、SRV試験のボール摩耗痕径が大きく、ボール摩耗痕表面には面荒れが観察され、高速４球式耐荷重性能試験における融着荷重が２４５１Ｎ未満であった。耐久試験においても基準時間内で不具合が生じた。
実施例１においてリチウム石けんの代わりにウレア化合物を増ちょう剤として使用した比較例５では、SRV試験のボール摩耗痕径が大きく、ボール摩耗痕表面には面荒れが観察され、高速４球式耐荷重性能試験における融着荷重が２４５１Ｎ未満であった。耐久試験においても基準時間内で不具合が生じた。
上記試験結果は、本発明の効果、特に成分（ｃ）〜（ｅ）の組み合わせによる効果が顕著であることを明瞭に示している。すなわち、Ｌｉ系増ちょう剤、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎのステアリン酸塩、ＭｏＤＴＣ、及びＺｎＤＴＣを併用することにより、優れた耐摩耗特性、実機耐久性を有するグリース組成物を得ることができることがわかる。

Claims (8)

  1. 下記の成分を含むグリース組成物。
    （ａ）基油、
    （ｂ）リチウム石けん系増ちょう剤、
    （ｃ）ステアリン酸Ｃａ塩、ステアリン酸Ｍｇ塩、及びステアリン酸Ｚｎ塩からなる群から選ばれる少なくとも１種のステアリン酸金属塩、
    （ｄ）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、及び
    （ｅ）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛。
  2. 成分（ｃ）の添加量が０．１〜５質量％である請求項１記載のグリース組成物。
  3. 成分（ｄ）の添加量が０．１〜５質量％、成分（ｅ）の添加量が０．１〜５質量％である請求項１又は２記載のグリース組成物。
  4. 等速ジョイント用である請求項１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物を封入した等速ジョイント。
  6. 球面状の内周面に複数のトラック溝を形成した外側継手部材と、その外側継手部材の内側に配された球面状の外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなす複数のトラック溝を形成した内側継手部材を備え、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在させたボールを転動体として備え、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に前記ボールを保持するケージを介在させたことを特徴とする請求項５に記載の等速ジョイント。
  7. 円筒状の内周面に軸方向に延びる複数の直線状トラック溝を形成した外側継手部材と、その外側継手部材の内側に配された球面状の外周面に前記外側継手部材のトラック溝と対をなす複数の直線状トラック溝を形成した内側継手部材を備え、前記外側継手部材のトラック溝と前記内側継手部材のトラック溝との間に介在させたボールを転動体として備え、前記外側継手部材と前記内側継手部材との間に前記ボールを保持するケージを介在させたことを特徴とする請求項５に記載の等速ジョイント。
  8. 内周面に軸方向に延びる三本の直線状トラック溝を形成した外側継手部材と、径方向に突設された三本の脚軸を有するトリポード部材からなる内側継手部材を備え、前記脚軸に回転自在に支持されると共に前記外側継手部材のトラック溝に転動自在に挿入されて前記トラック溝に沿って案内されるローラを転動体として備えたことを特徴とする請求項５に記載の等速ジョイント。
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