JP4809793B2 - グリース組成物及び機械部材 - Google Patents

Description

本発明は、グリース組成物及び機械部材に関し、特に自動車電装・補機用転がり軸受や等速ジョイントに好適に使用されるグリース組成物及びこれを封入した転がり軸受、等速ジョイントに関する。

転がりや転がり滑り潤滑で使用される潤滑部の寿命は、疲労すなわち、はく離である。このはく離を防止し、寿命を延長するためには潤滑する両面の直接接触機会を減少させることが求められる。この両面を接触させない方法として、一般的には潤滑油すなわちグリースの基油の粘度を高くし、油膜を厚くする対策がなされている。
しかし、この効果を発揮させるためには、ある程度の増ちょう剤の量が必要である。一方、増ちょう剤が多すぎるとグリース組成物が潤滑部に良く流入する性質が損なわれるため、その対策も求められる。
このようなグリース組成物の流入性は、潤滑される機械部材が自動車等速ジョイント、ギヤ、転がり軸受で強く要求される。

自動車電装・補機用転がり軸受に使用されるグリースとしては、主に合成炭化水素油やフェニルエーテル系合成油を基油としたジウレアグリースが使用されている。ジウレアグリースの中では特に芳香族ジウレアが高温耐久性を理由に使用されることが多い。
しかしながらこの種のグリースは、グリースの潤滑部への流入性が不足し、潤滑剤不足によるはく離が発生する。
一方、増ちょう剤により流入性を与えた例として、特許文献１には、５０質量％を超える量のエーテル系合成油を含む基油に、必須成分として下記一般式
Ｒ²−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ¹−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ³
（式中、Ｒ¹は炭素数６〜１５の２価の芳香族炭化水素基を示し、Ｒ²およびＲ³は同一若しくは異なる基であって、シクロヘキシル基、炭素数７〜１２のシクロヘキシル誘導体基または炭素数８〜２０のアルキル基を示す。）で表わされるジウレア化合物の少なくとも１種からなり、かつシクロヘキシル基またはその誘導体基の含有率［｛（シクロヘキシル基またはその誘導体基の数）／（シクロヘキシル基またはその誘導体基の数＋アルキル基の数）×１００｝が５０〜１００％であるゲル化剤を含有させたことを特徴とするグリースが提案されているが、増ちょう剤の量が不足し、はく離を改善するには至っていない。

特許２９７９２７４号

本発明の目的は、増ちょう剤量が多く、はく離を長期間効果的に防止でき、かつ流入性に優れたグリース組成物及びこれを封入した機械部材を提供することである。
本発明の他の目的は、等速ジョイントやギヤ、転がり軸受等の機械部材に使用したとき、潤滑部へのグリース組成物の流入性が改善され、高温環境下でも疲労寿命が長いグリース組成物及びこれを封入した機械部材を提供することである。

本発明は以下に示すグリース組成物及びこれを用いた機械部材を提供するものである。
１．増ちょう剤と基油を含むグリース組成物において、増ちょう剤が下記式（Ｉ）で表されるジウレア化合物を含むことを特徴とするグリース組成物。
（Ｉ） Ｒ¹−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ²−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ³
式中、Ｒ¹，Ｒ³は、フェニル基及び／又はシクロヘキシル基であり、Ｒ²は炭素数６から１５の２価の炭化水素基であり、Ｒ¹，Ｒ³のシクロヘキシル基／（シクロヘキシル基＋フェニル基）は０．９５〜０．１０（モル比）である。
２．基油が、鉱物油を含有する上記１記載のグリース組成物。
３．基油が、フェニルエーテル系合成油を含有する上記１記載のグリース組成物。
４．転がり潤滑部及び／又は転がりすべり潤滑部用である上記１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
５．自動車等速ジョイント及び／又はギヤ用である上記１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物。
６．転がり軸受用である上記１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物。
７．上記１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物を封入してなる機械部材。
８．機械部材が、自動車等速ジョイント及び／又はギヤである上記７記載の機械部材。
９．機械部材が、転がり軸受である上記７記載の機械部材。

本発明のグリース組成物は充分な増ちょう剤量を有し、かつ潤滑部へのグリース組成物の流入性が改善されているため、機械部材、例えば、等速ジョイントやギヤ、軸受の疲労寿命が長い。
本発明のグリース組成物は、転がり軸受全般に適用できる。特にはく離が問題となっている自動車電装・補機用転がり軸受に好適に使用される。このような軸受としては、カーエアコン用電磁クラッチ、中間プーリ、アイドラープーリ、テンションプーリ等に使用される軸受や、オルタネータ等に使用される軸受がある。
また、本発明のグリース組成物は、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の等速ジョイントにも好適に使用される。

一般に、転がりや、転がり滑り潤滑の系でははく離が寿命となり、この改善が求められる。本発明は特定のジウレア系増ちょう剤を使用したグリース組成物が、潤滑する両面の直接接触を有効に防止し、基油の粘度を高くすることなく、耐はく離性を向上させることができるという知見に基づいて完成されたものである。特定のジウレア化合物を増ちょう剤として含有する本発明のグリース組成物は、転がりの潤滑面に容易に入り込んで、両面の金属の直接接触を防止し、はく離を効果的に防止する。

本発明のグリース組成物に使用される基油は特に限定されず、通常グリース組成物の基油として使用されているものが使用可能であり、４０℃における動粘度が、好ましくは１０〜４００ｍｍ²／ｓ、より好ましくは２０〜２５０ｍｍ²／ｓ、さらに好ましくは４０〜１５０ｍｍ²／ｓである基油が望ましい。

基油の具体例としては、鉱油、合成油、天然油などが挙げられる。合成油としては、炭化水素系油、芳香族系油、エステル系油、エーテル系油等が挙げられる。炭化水素系油としては、ノルマルパラフィン、イソパラフィン、ポリブテン、ポリイソブチレン、１−デセンオリゴマー、１−デセンとエチレンコオリゴマーなどのポリ−α−オレフィン又はこれらの水素化物などが挙げられる。芳香族系油としては、モノアルキルベンゼン、ジアルキルベンゼンなどのアルキルベンゼン、あるいはモノアルキルナフタレン、ジアルキルナフタレン、ポリアルキルナフタレンなどのアルキルナフタレンなどが挙げられる、エステル系油としては、ジブチルセバケート、ジ−２−エチルヘキシルセバケート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジトリデシルグルタレートなどのジエステル油、トリメリット酸エステル、ピロメリット酸エステルなどの芳香族エステル油、トリメチロールプロパンエステル、ペンタエリスリトールエステル、ジペンタエリスリトールエステルなどのポリオールエステル油、多価アルコールと二塩基酸・一塩基酸の混合脂肪酸とのオリゴエステルであるコンプレックスエステル油などが挙げられる。エーテル系油としては、ポリエチレングリーコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノエーテル、ポリプロピレングリコールモノエーテルなどのポリグリコール、モノアルキルトリフェニルエーテル、アルキルジフェニルエーテル、ペンタフェニルエーテル、テトラフェニルエーテル、モノアルキルテトラフェニルエーテル、ジアルキルテトラフェニルエーテルなどのフェニルエーテル油などが挙げられる。その他の合成油としてはトリクレジルホスフェート、シリコーン油、パーフルオロアルキルエーテルなどが挙げられる。天然油としては、牛脂、豚脂、大豆油、菜種油、米ぬか油、ヤシ油、パーム油、パーム核油等の油脂系油又はこれらの水素化物が挙げられる。これらの基油は、１種を単独で使用してもよく、２種以上の混合物として用いてもよい。
特に、鉱油、アルキルジフェニルエーテルが好ましい。

本発明のグリース組成物に使用される増ちょう剤は上記式（Ｉ）で表されるジウレア化合物である。Ｒ１，Ｒ３は、フェニル基及び／又はシクロヘキシル基であり、Ｒ¹，Ｒ³のシクロヘキシル基／（シクロヘキシル基＋フェニル基）はモル比で０．９５〜０．１０であり、好ましくは０．９０〜０．１５である。

式（Ｉ）において、Ｒ²は炭素数６から１５の２価の炭化水素基であり、例えば、直鎖状又は分枝状のアルキレン基、直鎖状又は分枝状のアルケニレン基、シクロアルキレン基、芳香族基などが挙げられる。

本発明に使用する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。ジイソシアネートの好ましい具体例は、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）である。
モノアミンとしては、アニリン及びシクロヘキシルアミンの混合物を所定の割合で使用する。ジイソシアネートとアニリンから得られるジウレアと、ジイソシアネートとシクロヘキシルアミンから得られるジウレアを上記所定の割合で混合して使用しても良い。
本発明のグリース組成物中の増ちょう剤の含有量は、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、グリース組成物の全質量に対して、好ましくは１〜２０質量％、さらに好ましくは、２〜２０質量％である。

本発明のグリース組成物には、例えば、極圧添加剤、酸化防止剤、錆止め剤、防食剤等、通常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。

以下実施例を示し本発明を具体的に説明する。
基油中でジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネートと、アニリン及び／又はシクロヘキシルアミンを所定の割合で反応させてジウレア化合物を製造し、これにちょう度が３００となるように基油を添加し試験グリース組成物を製造した。
使用した基油は以下の２種である。
鉱油：５００ニュートラル油（４０℃における動粘度１００ｍｍ²／ｓ）
アルキルジフェニルエーテル油：モレスコハイルーブＬＢ１００（松村石油研究所製；４０℃における動粘度１００ｍｍ²／ｓ）
このグリース組成物の疲労寿命試験を下記の転がり四球試験により評価した。

転がり四球試験方法の概略
Φ１５ｍｍの軸受鋼球を３個用意し、底面の内系３６．０ｍｍ、上端部の内系３１．６３ｍｍ、深さ１０．９５ｍｍの円筒状容器内に置き、試験グリースを２０ｇ塗布する。この３個の鋼球の上にΦ５／８インチの軸受用鋼球１個を接触させ、所定の回転数で回転させると、下側の３個の鋼球は自転しながら公転する。これを鋼球面にはく離が生じるまで連続回転させる。
※はく離は、最も面圧の高い球−球間に生じる。
※疲労寿命は、はく離が生じた時点の総回転数とする。

試験条件
試験鋼球：Φ５／８ｉｎ軸受用鋼球（回転球）、Φ１５ｍｍ軸受用鋼球（従動球）
試験荷重（Ｗ）：４００ｋｇｆ（６．５Ｇｐａ）※
回転速度（ｎ）：１５００ｒｐｍ
試験繰り返し数：５（平均寿命：ｎ＝５の平均）
※球−球間の最大ヘルツ圧。６．５Ｇｐａという値は、非常に高い面圧であり、油膜はかなりの薄膜になっている状態である。
グリース組成物の組成及び試験結果を表１及び表２に示す。

式（Ｉ）においてＲ¹及びＲ³がフェニル基１００％であるグリース組成物（例１及び例６）では、増ちょう剤量が多すぎるためグリース組成物が潤滑部に十分に入ってゆかず、早期にはく離を生じ疲労寿命に至ることがわかる。一方、式（Ｉ）においてＲ¹及びＲ³がシクロヘキシル基１００％であるグリース組成物（例５及び例１０）ではジウレア化合物濃度が低すぎるため、満足な疲労寿命が得られない。
これに対して、式（Ｉ）においてＲ¹及びＲ³がＲ¹，Ｒ³のシクロヘキシル基／（シクロヘキシル基＋フェニル基）が０．９５〜０．１０（モル比）の範囲内にある例２−４及び例７−９のグリース組成物でははく離するまでの時間が著しく長く、ＣＶＪやギヤ、転がり軸受等のはく離防止に有効であることがわかる。
またこの結果は、本発明のグリース組成物が、内部起点はく離、表面起点はく離等、全てのはく離現象の防止に有効であることを示している。

Claims (7)

1. 増ちょう剤と基油を含むグリース組成物において、
   基油が、アルキルジフェニルエーテルであり、
   増ちょう剤が下記式（Ｉ）で表されるジウレア化合物であることを特徴とするグリース組成物。
   （Ｉ） Ｒ¹−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ²−ＮＨＣＯＮＨ−Ｒ³
   （式中、Ｒ¹，Ｒ³は、フェニル基及び／又はシクロヘキシル基であり、Ｒ²は炭素数６から１５の２価の炭化水素基であり、Ｒ¹，Ｒ³のシクロヘキシル基／（シクロヘキシル基＋フェニル基）は０．８５〜０．５０（モル比）である。）
2. 増ちょう剤が、式（Ｉ）中、シクロヘキシル基／（シクロヘキシル基＋フェニル基）が０．５０であるジウレア化合物である請求項１記載のグリース組成物。
3. 基油の４０℃における動粘度が４０〜１５０ｍｍ ² ／ｓである請求項１又は２記載のグリース組成物。
4. 転がり潤滑部及び／又は転がりすべり潤滑部用である請求項１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物。
5. 自動車電装・補機用転がり軸受用である請求項１〜４のいずれか１項記載のグリース組成物。
6. 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てなる機械部材。
7. 機械部材が、自動車電装・補機用転がり軸受である請求項６記載の機械部材。