JP7372213B2 - 摩擦中和除電式潤滑機構を有する正電位に帯電する車両 - Google Patents
摩擦中和除電式潤滑機構を有する正電位に帯電する車両 Download PDFInfo
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Description
少なくとも2部位からなる極微小から動的な摩擦機構を有し、走行することにより正の電位に帯電する車両において、
前記摩擦機構の部材の少なくとも一方を金属材料で形成し、
前記摩擦機構の部材との極微小から動的な摩擦力により、前記摩擦力に応じた
摩擦帯電列表の負の電位を発生する樹脂から成る添加剤微粒子1(例えば、PTFE微粒子)を、
電気絶縁性の基油に均一に混合した潤滑剤を、
前記摩擦機構の極微小から動的な部材の隙間に配置することにより、
前記樹脂から成る添加剤微粒子1が前記摩擦機構の部材と摩擦接触している間、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が開始され、さらに摩擦接触した以降も
前記負の電位に帯電した樹脂から成る添加剤微粒子1が、
前記電気絶縁性の基油の中で浮遊し素早く自由に移動循環する際、前記摩擦接触以外の
前記摩擦機構の部材の表面の正電位にクーロン力により引き寄せられ、
よって、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が継続できる事を特徴する車両の構成により、車両の正の電位を顕著に低下することを見出した。本発明者らは、前記知見に基づき、本発明を完成した。
(1) 少なくとも2部位からなる極微小から動的な摩擦機構を有し、走行することにより正の電位に帯電する車両において、
前記摩擦機構の部材の少なくとも一方を金属材料で形成し、
前記摩擦機構の部材との極微小から動的な摩擦力により、前記摩擦力に応じた摩擦帯電列表において前記摩擦機構の部材の少なくとも一方の金属材料よりも負の電位を発生する樹脂からなる第一の添加剤微粒子を電気絶縁性の基油に均一に混合した潤滑剤が、前記摩擦機構の極微小から動的な部材の隙間に配置されており、
前記第一の添加剤微粒子が前記摩擦機構の部材と摩擦接触している間、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が開始され、
さらに摩擦接触した以降も前記負の電位に帯電した前記第一の添加剤微粒子が、前記電気絶縁性の基油の中で浮遊し素早く自由に移動循環する際、前記摩擦接触した箇所以外の前記摩擦機構の部材の表面の正電位にクーロン力により引き寄せられることによって、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が継続できることを特徴とする車両。
(2) 前記第一の添加剤微粒子は、一次粒径が、0.05~1 μmの範囲である、前記実施形態(1)に記載の車両。
(3) 前記第一の添加剤微粒子は、一次粒径が、0.1~0.5 μmの範囲である、前記実施形態(2)に記載の車両。
(4) 前記第一の添加剤微粒子を、前記潤滑剤の総質量に対して、0.1~15質量%の範囲で均一に混合した、前記実施形態(1)~(3)のいずれかに記載の車両。
(5) 前記第一の添加剤微粒子を、前記潤滑剤の総質量に対して、5~10質量%の範囲で均一に混合した、前記実施形態(4)に記載の車両。
(6) 前記第一の添加剤微粒子が、ポリテトラフルオロエチレン、塩化ビニル、アクリル、ポリエスエル、ポリフタルアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド、及びゴムからなる群より選択される、前記実施形態(1)~(5)のいずれかに記載の車両。
(7) 前記第一の添加剤微粒子が、ポリテトラフルオロエチレンである、前記実施形態(6)に記載の車両。
(8) 前記電気絶縁性の基油に、導電性の第二の添加剤微粒子が均一に混合され、
負の電位に帯電した前記第一の添加剤微粒子及び導電性の前記第二の添加剤微粒子が、前記電気絶縁性の基油の中で浮遊し、互いに素早く自由に移動循環する際、浮遊する前記第一の添加剤微粒子から前記第二の添加剤微粒子へ、帯電した負の電位を搬送するようになり、
負に帯電した導電性の前記第二の添加剤微粒子も前記摩擦機構の部材の隙間表面の正電位にクーロン力により引き寄せられ、前記摩擦機構の部材の正電位を素早く中和除電・低減できることを特徴する前記実施形態(1)~(7)のいずれかに記載の車両。
(9) 前記第二の添加剤微粒子は、一次粒径が、1~100 nmの範囲である、前記実施形態(8)に記載の車両。
(10) 前記第二の添加剤微粒子は、一次粒径が、5~50 nmの範囲である、前記実施形態(8)又は(9)に記載の車両。
(11) 前記第二の添加剤微粒子を、前記潤滑剤の総質量に対して、0.1~15質量%の範囲で均一に混合した、前記実施形態(8)~(10)のいずれかに記載の車両。
(12) 前記第二の添加剤微粒子を、前記潤滑剤の総質量に対して、5~10質量%の範囲で均一に混合した、前記実施形態(8)~(11)のいずれかに記載の車両。
(13) 前記第二の添加剤微粒子が、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー、グラフェン、及び黒鉛からなる群より選択される、前記実施形態(8)~(12)のいずれかに記載の車両。
(14) 前記第二の添加剤微粒子が、カーボンブラックである、前記実施形態(13)に記載の車両。
(15) 前記第一の添加剤微粒子と前記第二の添加剤微粒子との質量割合を、前記潤滑剤の総質量に対して、それぞれ5~10質量%の同等比率になるように均一に混合した、前記実施形態(8)~(14)のいずれかに記載の車両。
(16) 前記電気絶縁性の基油に、固体含有量(質量%)の合計が15~20質量%となるように、増ちょう剤の固体含有量(質量%)を調合し、粘度指数を合わせたグリース潤滑剤とし、前記増ちょう剤は石鹸系材料及び非石鹸系材料からなる群より選択される、前記実施形態(1)~(15)のいずれかに記載の車両。
(17) 前記電気絶縁性の基油は、パラフィン系鉱油及びナフテン系鉱油からなる群より選択される、前記実施形態(1)~(16)のいずれかに記載の車両。
(18) 前記電気絶縁性の基油は、パラフィン系鉱油である、前記実施形態(17)に記載の車両。
(19) 前記電気絶縁性の基油は、1-デセンを出発原料とするポリα-オレフィン油及びα-オレフィンとエチレンとのコオリゴマー油を含む炭化水素系合成油、フェニルエーテル系合成油、エステル系合成油、ポリグリコール系合成油、シリコーン油、並びに炭素及び水素原子のみからなる炭化水素系合成油からなる群より選択される、前記実施形態(1)~(18)のいずれかに記載の車両。
(20) 前記摩擦機構の部材の他の一方を摩擦帯電列表の正の電位を発生する材料とし、前記第一の添加剤微粒子に発生する負の電位を高め、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電・低減効果を高めるように構成した、前記実施形態(1)~(19)のいずれかに記載の車両。
(21) 前記摩擦機構の部材の他の一方が、レーヨン、ナイロン、ポリフタルアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイト、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド及びポリアミドイミドからなる群より選択される材料によって形成されている、前記実施形態(20)に記載の車両。
(22) 前記極微小から動的な摩擦機構は、転動輪と転がり摩擦するベアリングである、前記実施形態(1)~(21)のいずれかに記載の車両。
(23) 前記極微小から動的な摩擦機構は、互いに摺動摩擦する軸受である、前記実施形態(1)~(21)のいずれかに記載の車両。
(24) 前記極微小から動的な摩擦機構は、互いに回転摩擦するギヤである、前記実施形態(1)~(21)のいずれかに記載の車両。
(25) 前記極微小から動的な摩擦機構は、互いに回転摩擦するウオームギヤである、前記実施形態(1)~(21)のいずれかに記載の車両。
(26) 前記極微小から動的な摩擦機構は、互いに回転摩擦するベルトである、前記実施形態(1)~(21)のいずれかに記載の車両。
(27) 前記極微小から動的な摩擦機構は、互いに摺動摩擦するピストン及びシリンダである、前記実施形態(1)~(21)のいずれかに記載の車両。
(28) 前記極微小から動的な摩擦機構は、互いに摺動摩擦するスライドレールである、前記実施形態(1)~(21)のいずれかに記載の車両。
(29) 前記極微小から動的な摩擦機構は、互いに摺動摩擦するスリーブ及びスプラインである、前記実施形態(1)~(21)のいずれかに記載の車両。
(30) 前記摩擦機構の潤滑剤が配置された部材近傍の外表面に、前記摩擦機構の正の電位により周囲の空気をイオン化し、前記摩擦機構の正の電位を中和除電する空気イオン化自己放電式除電器を配置し、前記摩擦機構の潤滑剤が配置された部材の電位を低下させ、前記潤滑剤の中和除電との相乗効果により、負の電位まで除電可能とした、前記実施形態(1)~(29)のいずれかに記載の車両。
本発明者らは、少なくとも2部位からなる極微小から動的な摩擦機構を有し、走行することにより正の電位に帯電する車両において、
前記摩擦機構の部材の少なくとも一方を金属材料で形成し、
前記摩擦機構の部材との極微小から動的な摩擦力により、前記摩擦力に応じた摩擦帯電列表において前記摩擦機構の部材の少なくとも一方の金属材料よりも負の電位を発生する樹脂からなる第一の添加剤微粒子(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)微粒子)を電気絶縁性の基油に均一に混合した潤滑剤を、前記摩擦機構の極微小から動的な部材の隙間に配置することにより、
前記樹脂からなる第一の添加剤微粒子が前記摩擦機構の部材と摩擦接触している間、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が開始され、
さらに摩擦接触した以降も前記負の電位に帯電した樹脂からなる第一の添加剤微粒子が、前記電気絶縁性の基油の中で浮遊し素早く自由に移動循環する際、前記摩擦接触した箇所以外の前記摩擦機構の部材の表面の正電位にクーロン力により引き寄せられ、
よって、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が継続できることを特徴する車両の構成により、車両の正の電位を顕著に低下することを見出した。
前記電気絶縁性の基油に、導電性の第二の添加剤微粒子(例えば、カーボンブラック微粒子)を均一に混合し、前記負の電位に帯電した第一の添加剤微粒子及び前記導電性の第二の添加剤微粒子が、前記電気絶縁性の基油の中で浮遊し、互いに素早く自由に移動循環する際、前記浮遊する第一の添加剤微粒子から前記第二の添加剤微粒子へ、帯電した負の電位を搬送するようになり、前記負に帯電した導電性の第二の添加剤微粒子も前記摩擦機構の部材の隙間表面の正電位にクーロン力により引き寄せられ、前記摩擦機構の部材の正電位を素早く中和除電できることを特徴する車両の構成により、車両の正の電位をさらに顕著に低下することを見出した。
前記摩擦機構の潤滑剤が配置された部材近傍の外表面に、前記摩擦機構の正の電位により周囲の空気をイオン化し、前記摩擦機構の正の電位を中和除電する空気イオン化自己放電式除電器を配置し、前記摩擦機構の潤滑剤が配置された部材の電位を低下させ、前記潤滑剤の中和除電との相乗効果することを特徴する車両の構成により、車両を負の電位まで除電可能とすることを見出した。
前記摩擦機構の部材の少なくとも一方を金属材料で形成し、
前記摩擦機構の部材との極微小から動的な摩擦力により、前記摩擦力に応じた摩擦帯電列表において前記摩擦機構の部材の少なくとも一方の金属材料よりも負の電位を発生する樹脂からなる第一の添加剤微粒子(例えば、PTFE微粒子)を電気絶縁性の基油に均一に混合した潤滑剤を、前記摩擦機構の極微小から動的な部材の隙間に配置することにより、
前記樹脂からなる第一の添加剤微粒子が前記摩擦機構の部材と摩擦接触している間、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が開始され、
さらに摩擦接触した以降も前記負の電位に帯電した樹脂からなる第一の添加剤微粒子が、前記電気絶縁性の基油の中で浮遊し素早く自由に移動循環する際、前記摩擦接触した箇所以外の前記摩擦機構の部材の表面の正電位にクーロン力により引き寄せられ(図3及び4)、
よって、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が継続できることを特徴する車両
の構成を適用することにより、例えば、前記極微小から動的な摩擦機構(例えば、車軸転がり軸受)を介して車体の表面及び/又はタイヤ等に帯電した正の電荷を除去して、車両本来の性能に近づいて、操縦安定性等を向上させることができる。
前記摩擦機構の部材の少なくとも一方を金属材料で形成し、
前記摩擦機構の部材との極微小から動的な摩擦力により、前記摩擦力に応じた摩擦帯電列表において前記摩擦機構の部材の少なくとも一方の金属材料よりも負の電位を発生する樹脂からなる第一の添加剤微粒子(例えば、PTFE微粒子)を電気絶縁性の基油に均一に混合した潤滑剤を、前記摩擦機構の極微小から動的な部材の隙間に配置することにより、
前記樹脂からなる第一の添加剤微粒子が前記摩擦機構の部材と摩擦接触している間、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が開始され、
さらに摩擦接触した以降も前記負の電位に帯電した樹脂からなる第一の添加剤微粒子が、前記電気絶縁性の基油の中で浮遊し素早く自由に移動循環する際、前記摩擦接触した箇所以外の前記摩擦機構の部材の表面の正電位にクーロン力により引き寄せられ、
よって、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が継続できることを特徴する車両の構成により、車両の正の電位を顕著に低下することを見出した。例えば、前記極微小から動的な摩擦機構(例えば、車軸転がり軸受)を介して車体の表面及び/又はタイヤ等に帯電した正の電荷を除去して、本来の車両性能に近づいて、操縦安定性等を向上させることができる。
本発明の別の一態様は、本発明の一態様の車両に適用される潤滑剤の製造方法に関する。本態様の方法は、特に限定されず種々の方法を適用することができる。例えば、本態様の方法は、電気絶縁性の基油と、第一の添加剤微粒子(例えば、PTFE微粒子)及び第二の添加剤微粒子(例えば、カーボンブラック微粒子)を含む添加剤とを混合する工程(以下、「混合工程」とも記載する)を含む。
電気絶縁性の基油(パラフィン系鉱油、動粘度:75 mm2/s(40℃))に、増ちょう剤(芳香族ジウレア化合物、4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート及びp-トルイジンの反応生成物)、第一の添加剤微粒子(PTFE微粒子、一次粒径:0.18~0.20 μm(180~200 nm))、第二の添加剤微粒子(カーボンブラック、一次粒径:10~20 nm)、及びその他の添加剤(酸化防止剤、錆止め剤及び耐摩耗剤)を加えて、3本のロールミルで混練して、実施例1及び比較例1のグリース組成物の形態である潤滑剤を調製した。芳香族ジウレア化合物の構造を下記に示す。実施例1及び比較例1の潤滑剤における各成分の含有量を表1に示す。表中、各成分の含有量は、潤滑剤の総質量に対する質量%として示す。
[混和ちょう度の測定試験]
実施例1及び比較例1の潤滑剤の混和ちょう度を、JIS K2220 7に基づき測定した。その結果、実施例1及び比較例1の潤滑剤の混和ちょう度は、いずれも300であった。
実施例1及び比較例1の潤滑剤を、車軸転がり軸受(JTEKT社製、複列アンギュラ玉軸受を有するハブユニット)に封入した。この車軸転がり軸受を、試験車両の前後及び左右の4輪に組み付けした。試験車両の仕様を表2に示す。
実施例1の潤滑剤において、増ちょう剤の含有量を3質量%、カーボンブラックの含有量を5質量%、PTFEの含有量を10質量%、その他の添加剤の含有量を1.8質量%、基油の含有量を残部に変更した他は前記と同様の条件で、実施例2の潤滑剤を調製した。実施例2の潤滑剤を用いて、前記と同様の条件で試験車両を準備した。
実施例1の潤滑剤において、増ちょう剤の含有量を19質量%、PTFEの含有量を5質量%、その他の添加剤の含有量を1.8質量%、基油の含有量を残部に変更した他は前記と同様の条件で、実施例3の潤滑剤を調製した。実施例1、実施例3及び比較例1の潤滑剤を用いて、電圧降下時間の測定試験を行った。それぞれの潤滑剤を一対の電極に挟み、一方の電極表面から非接触で強制帯電(プラス)を行い、非接触で帯電量を測定した(静電圧)。静電圧が0.2kV以下まで降下する時間を計測し、その値を電圧降下時間とした。
1066、2044G、3094、3112、4050…潤滑剤又はグリース
1110A~1110D、2110D、3100、3128A、4070A~4070G、5100、6100、7100、8100…空気イオン化自己放電式除電器
Claims (10)
- 少なくとも2部位からなる極微小から動的な摩擦機構を有し、走行することにより正の電位に帯電する車両において、
前記摩擦機構の部材の少なくとも一方を金属材料で形成し、
前記摩擦機構の部材との極微小から動的な摩擦力により、前記摩擦力に応じた摩擦帯電列表において前記摩擦機構の部材の少なくとも一方の金属材料よりも負の電位を発生する樹脂からなる第一の添加剤微粒子を電気絶縁性の基油に均一に混合した潤滑剤が、前記摩擦機構の極微小から動的な部材の隙間に配置されており、
前記第一の添加剤微粒子が前記摩擦機構の部材と摩擦接触している間、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が開始され、
さらに摩擦接触した以降も前記負の電位に帯電した前記第一の添加剤微粒子が、前記電気絶縁性の基油の中で浮遊し素早く自由に移動循環する際、前記摩擦接触した箇所以外の前記摩擦機構の部材の表面の正電位にクーロン力により引き寄せられることによって、前記摩擦機構の部材の正電位の中和除電が継続できることを特徴とし、
前記電気絶縁性の基油に、導電性の第二の添加剤微粒子が均一に混合され、
負の電位に帯電した前記第一の添加剤微粒子及び導電性の前記第二の添加剤微粒子が、前記電気絶縁性の基油の中で浮遊し、互いに素早く自由に移動循環する際、浮遊する前記第一の添加剤微粒子から前記第二の添加剤微粒子へ、帯電した負の電位を搬送するようになり、
負に帯電した導電性の前記第二の添加剤微粒子も前記摩擦機構の部材の隙間表面の正電位にクーロン力により引き寄せられ、前記摩擦機構の部材の正電位を素早く中和除電・低減でき、
前記電気絶縁性の基油が、パラフィン系鉱油であり、
前記第一の添加剤微粒子が、ポリテトラフルオロエチレンであり、
前記第二の添加剤微粒子が、カーボンブラックであり、
前記潤滑剤が、芳香族ジウレア化合物である増ちょう剤を含有するグリース組成物であり、
前記極微小から動的な摩擦機構は、金属製車軸転がり軸受であることを特徴とする車両。 - 前記第一の添加剤微粒子は、一次粒径が、0.05~1 μmの範囲である、請求項1に記載の車両。
- 前記第一の添加剤微粒子は、一次粒径が、0.1~0.5 μmの範囲である、請求項2に記載の車両。
- 前記第一の添加剤微粒子を、前記潤滑剤の総質量に対して、0.1~15質量%の範囲で均一に混合した、請求項1~3のいずれか一項に記載の車両。
- 前記第一の添加剤微粒子を、前記潤滑剤の総質量に対して、5~10質量%の範囲で均一に混合した、請求項4に記載の車両。
- 前記第二の添加剤微粒子は、一次粒径が、1~100 nmの範囲である、請求項1~5のいずれか一項に記載の車両。
- 前記第二の添加剤微粒子は、一次粒径が、5~50 nmの範囲である、請求項6に記載の車両。
- 前記第二の添加剤微粒子を、前記潤滑剤の総質量に対して、0.1~15質量%の範囲で均一に混合した、請求項1~7のいずれか一項に記載の車両。
- 前記第二の添加剤微粒子を、前記潤滑剤の総質量に対して、5~10質量%の範囲で均一に混合した、請求項8に記載の車両。
- 前記第一の添加剤微粒子と前記第二の添加剤微粒子との質量割合を、前記潤滑剤の総質量に対して、それぞれ5~10質量%の同等比率になるように均一に混合した、請求項1~9のいずれか一項に記載の車両。
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