JPH08209167A - 樹脂潤滑用グリース組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属と樹脂との潤滑において油膜の十分な膜
厚を確保するとともに、パワーステアリング装置の如き
動力伝達機構に適用した場合でも長時間の使用に際して
もトルク変動の発生が抑制されるグリース組成物を提供
する 【構成】 増ちょう剤と基油とを主成分としてなるグリ
ースに、水酸基を含む脂肪酸、または多価アルコールの
脂肪酸エステルの少なくとも１種類を、全量の１〜１０
重量％添加して樹脂潤滑用グリース組成物を作成する。
前記多価アルコールの脂肪酸エステルの多価アルコール
が、グリセリン、ポリグリセリン、ポリオキシエチレン
グリセリンまたはプロピレングリコールの何れかである
ことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に樹脂と金属とが当
接する界面に潤滑作用を付与するための樹脂潤滑用グリ
ース組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、軽量化を目的として、金属製ギヤ
に代わり樹脂製のギヤが使用されることが多く、例えば
自動車の電動パワーステアリングのウォームギヤに、プ
ラスチックウォームギヤが活用されている。このウォー
ムギヤは、その形状や動力伝達機構から歯形方向に加
え、滑り率の大きい歯すじ方向の滑りも発生するため、
滑りや滑り摩擦による発熱、更に使用環境温度も高いた
め境界潤滑になりやすい。このため、金属製ギアに比べ
て耐摩耗性や耐熱性に劣るプラスチックウォームギア
は、適切な潤滑剤が不可欠である。簡便的にはグリース
潤滑が最も一般的である。従来、プラスチックウォーム
ギヤを対象としたグリース組成物は特に開示されていな
いが、境界潤滑条件を改善するためには基油粘度を大き
くしたり、ポリマーを添加して粘性を向上させること
で、油膜の十分な膜厚を確保することが考えられてい
る。また、日本機械学会第７０期通常総会講演会講演論
文集（IV）（１９９３）第４８８頁には、ナイロンウォ
ームギヤの伝達効率、歯面温度、歯の摩耗に及ぼすグリ
ース組成物の影響が報告されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、パワーステ
アリング装置の操舵性を考慮した場合、ハンドルを回し
た際のプラスチックウォームギヤのトルク変動幅が大き
い（トルクが安定しない）と、モータから得られる出力
の変動幅の増大につながり、運転時のハンドル操作に違
和感を覚える問題が生じる。このようなプラスチックウ
ォームギヤのトルク変動が起こる要因としては、以下の
ことが考えられる。パワーステアリング装置においては
モータに直結するウォームが金属製であるため、ウォー
ムギヤが樹脂製であると、動力の伝達は樹脂面と金属面
との接触によりなされることになる。しかし、一般に金
属とグリース組成物との親和性と、樹脂とグリース組成
物との親和性とに差異があるために、グリース潤滑を付
与したとしても、グリース組成物が樹脂と金属との間に
均一に存在しえず、その結果油膜の膜厚が不均一となっ
たり、部分的に油膜切れを起こして潤滑不良に陥る。こ
のような現象は、単にグリース組成物の基油粘度を増大
させたり、ポリマーを添加して粘性を向上させるだけで
は不十分であり、特に長時間の使用に伴うトルク変動の
増大は未だ解決されていない。

【０００４】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、金属と樹脂との潤滑において油膜の十分な膜厚を
確保するとともに、パワーステアリング装置の如き動力
伝達機構に適用した場合でも長時間の使用に際してもト
ルク変動の発生が抑制される樹脂潤滑用グリース組成物
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明らは、樹脂と金属
との界面にグリース潤滑を付与した際の潤滑不良は、金
属とグリース組成物との親和性と、樹脂とグリース組成
物との親和性との間に差異があることが主な原因である
ことに着目して鋭意研究を重ねた結果、特に樹脂とグリ
ース組成物との間の親和性を高めることで、金属と樹脂
との間にグリース組成物が均一に、しかも十分な膜厚を
もって存在し、その結果油膜切れ等による潤滑不良が解
消されることを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】即ち、上記の目的は、本発明の、増ちょう
剤と基油とを主成分としてなるグリースに、水酸基を含
む脂肪酸、または多価アルコールの脂肪酸エステルの少
なくとも１種類を添加してなることを特徴とする樹脂潤
滑用グリース組成物により達成される。同様の目的は、
本発明の、前記水酸基を含む脂肪酸、または多価アルコ
ールの脂肪酸エステルの少なくとも一種類が、該樹脂潤
滑用グリース組成物全量の１〜１０重量％添加されるこ
とを特徴とする樹脂潤滑用グリース組成物によっても達
成される。また、同様の目的は、本発明の、前記多価ア
ルコールの脂肪酸エステルの多価アルコールが、グリセ
リン、ポリグリセリン、ポリオキシエチレングリセリン
またはプロピレングリコールの何れかであることを特徴
とする樹脂潤滑用グリース組成物によっても達成され
る。

【０００７】

【作 用】本発明に係る樹脂潤滑用グリース組成物は、
水酸基を含む脂肪酸、または多価アルコールの脂肪酸エ
ステルの少なくとも１種類を添加してなることを特徴と
する。従って、グリース組成物中に「−ＣＯＯＨ基」や
「−ＣＯＯ−基」、「−ＯＨ基」等の極性基を導入する
ことにより、特に構造中に存在する水酸基が樹脂とグリ
ース組成物との親和性を高めることで、結果として金属
と樹脂との間にグリース組成物が均一に、しかも十分な
膜厚をもって存在することができ、もって油膜切れ等に
よる潤滑不良が解消されて、金属―樹脂間の潤滑特性を
改善する。この作用は、吸水性の樹脂に対して特に著し
いことが容易に理解され得るが、これらの樹脂の中には
ポリアミドやポリアミドイミド等の機械的強度や耐熱性
に優れた樹脂があり、上述したようなパワーステアリン
グ装置等の動力伝達機構に広範に使用されている。従っ
て、本発明に係る樹脂潤滑用グリース組成物は、特に動
力伝達機構に好適に適用可能である。

【０００８】本発明に係る樹脂潤滑用グリース組成物
を、以下に詳細に説明する。本発明に使用される基油に
は特に制約はなく、グリース基油として一般的な潤滑油
が用いられる。例えば、ポリ−α−オレフィンやエチレ
ン−α−オレフィンオリゴマー等の合成炭化水素油類、
パラフィン系やナフテン系の鉱油類、あるいはそれらを
精製した精製鉱油類等を挙げることができる。

【０００９】また、ジエステル油やポリオールエステル
油、芳香族エステル油等のエステル油類を挙げることが
できる。具体的には、ジエステル油としては、ジオクチ
ルアジペート（ＤＯＡ）、ジイソブチルアジペート（Ｄ
ＩＢＡ）、ジブチルアジペート（ＤＢＡ）、ジオクチル
アゼレート（ＤＯＺ）、ジブチルセバケート（ＤＢ
Ｓ）、ジオクチルセバケート（ＤＯＳ）、メチル・アセ
チルリシノレート（ＭＡＲ−Ｎ）等が挙げられる。ポリ
オールエステル油としては、Ｃ₄ 〜Ｃ₁₈のアルキル鎖が
誘導されたペンタエリスリトールエステル油、ジペンタ
エリスリトールエステル油、トリペンタエリスリトール
エステル油、ネオペンチル型ジオールエステル油、トリ
メチロールプロパンエステル油、コンプレックスエステ
ル油等が挙げられる。また、芳香族エステル油として
は、トリオクチルトリメリテート（ＴＯＴＭ）、トリデ
シルトリメリテート、テトラオクチルピロメリテート等
が挙げられる。

【００１０】更に、ジフェニル、トリフェニル、テトラ
フェニルに、Ｃ₁₂〜Ｃ₂₄の（ジ）アルキル鎖が導入され
たフェニルエーテル油等のエーテル油等も使用できる。

【００１１】本発明に使用される増ちょう剤も特に制限
されず、一般的に用いられる増ちょう剤、例えばアミン
とイソシアネートからなるウレア化合物、Ｌｉ石けん
系、Ｂａ石けん系、Ａｌ石けん系などの金属石けん等を
使用できる。

【００１２】本発明に係る樹脂潤滑用グリース組成物
は、上記基油と増ちょう剤とを主成分とし、更に水酸基
を含む脂肪酸、または多価アルコールの脂肪酸エステル
の少なくとも１種類を添加してなることを特徴とする。
本発明に使用される水酸基を含む脂肪酸としては、好適
にはＣ₁₀〜Ｃ₂₆のモノヒドロキシ飽和脂肪酸、Ｃ₁₂〜Ｃ
₂₀のモノヒドロキシ不飽和脂肪酸、Ｃ₁₄〜Ｃ₂₄のポリヒ
ドロキシ脂肪酸、あるいはＣ₁₄〜Ｃ₂₄のポリヒドロキシ
不飽和脂肪酸等を挙げることができる。

【００１３】また、本発明に使用される多価アルコール
の脂肪酸エステルとしては、多価アルコールとして、モ
ノグリセリン、ポリグリセリン、ポリオキシエチレング
リセリン、プロピレングリコールが適しており、一方エ
ステルを形成する脂肪酸としては、Ｃ₁₀〜Ｃ₂₀の炭素数
を持つ飽和、不飽和脂肪酸を好適に挙げることができ
る。前記多価アルコールの脂肪酸エステルの具体例とし
ては、モノグリセリドやジグリセリド等のグリセリン脂
肪酸エステル類、ジグリセリンエステルやテトラグリセ
リンエステル、ヘキサグリセリンエステル、デカグリセ
リンエステル等のポリグリセン脂肪酸エステル類、ポリ
オキシエチレングリセリン脂肪酸エステル類、プロピレ
ングリコール脂肪酸エステル類を挙げることができる。

【００１４】前記水酸基を含む脂肪酸、または前記多価
アルコールの脂肪酸エステルは、それぞれ単独で、ある
いは混合して樹脂潤滑用グリース組成物全量に対して１
〜１０重量％の範囲で添加される。更に好ましい添加量
としては、１．５〜６．０重量％の範囲である。これ
は、添加量が１重量％未満では本発明に係る効果が得ら
れず、一方１０重量％を越える量を添加しても添加量に
見合う効果の増加が得られない。

【００１５】本発明に係る樹脂潤滑用グリース組成物に
は、その効果に影響を与えない範囲で他の物質を添加す
ることもできる。例えば、公知の酸化防止剤や極圧剤、
油性剤、防錆剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤等を適
宜選択して添加することができる。

【００１６】一方、本発明に係る樹脂潤滑用グリース組
成物が適用可能な樹脂にも特に制限はなく、前述したパ
ワーステアリング装置のウォームギヤに好適に使用され
ているポリアミド（ＰＡ）樹脂やポリアミドイミド（Ｐ
ＡＩ）樹脂の他にも、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）
樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリフェ
ニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂等にも適用できる。

【００１７】

【実施例】実施例を基に本発明を更に明確にすることが
できる。但し、本発明は以下の実施例に限定されるもの
でないことは勿論である。 〔実施例１〜１２、比較例１〜１３〕増ちょう剤および
基油の種類を変え、下記表１に示す配合割合で配合して
ベースグリース１〜７を作成した。

【００１８】

【表１】

【００１９】そして、前記ベースグリースの種類並びに
添加剤の種類、配合割合を下記表２に示す如く変えて実
施例に用いる樹脂潤滑用グリース組成物Ｐ１〜Ｐ１２を
作成した。同じく、前記ベースグリースの種類並びに添
加剤の種類、配合割合を下記表３に示す如く変えて、比
較例に用いる樹脂潤滑用グリース組成物Ｃ１〜Ｃ１３を
作成した。尚、後述される耐久性試験のために、各樹脂
潤滑用グリース組成物にはフェノール系酸化防止剤を３
重量％配合してある。また、各樹脂潤滑用グリース組成
物は、そのちょう度（ＪＩＳ表示）が同一となるように
調整してある。

【００２０】

【表２】

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】

【表５】

【００２４】

【表６】

【００２５】上記樹脂潤滑用グリース組成物Ｐ１〜１２
およびＣ１〜Ｃ１３を、プラスチックウォームギヤ
（４，６−ナイロン製）とモータに直結した金属製ウォ
ームとの当接面に適用した後、雰囲気温度を６０℃に維
持した状態でウォームホイールシャフトを±５４０ｄｅ
ｇを１サイクルとして往復回転させ、５万サイクル毎に
ウォームホイールシャフトに発生するトルクを測定し、
その変動幅を測定した。尚、樹脂潤滑用グリース組成物
の適用直後の平均発生トルクは、樹脂潤滑用グリース組
成物の種類によらず、何れも４ｋｇｆ・ｃｍ程度、また
変動幅は２ｋｇｆ・ｃｍ以内であった。測定結果を、下
記表４に示す。評価は、所定サイクル回転後のトルク測
定値において、変動幅が初期トルク変動幅である２ｋｇ
ｆ・ｃｍ以内である時に「○」とし、変動幅が２〜４ｋ
ｇｆ・ｃｍの範囲にある時に「△」とし、また変動幅が
４ｋｇｆ・ｃｍ以上である時に「×」とした。

【００２６】

【表７】

【００２７】

【表８】

【００２８】表４から明らかなように、本発明に係る樹
脂潤滑用グリース組成物であるＰ１〜Ｐ１２を適用した
場合には、概ね４０万サイクル後でもトルク変動が小さ
く、トルクの経時安定性に優れていることが判る。一
方、比較例である樹脂潤滑用グリース組成物Ｃ１〜Ｃ１
３は、最良の場合でも約１５万サイクル以上になるとト
ルク変動幅が大きくなり、経時安定性に劣ることが判
る。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る樹脂
潤滑用グリース組成物は、水酸基を含む脂肪酸、または
多価アルコールの脂肪酸エステルの少なくとも１種類を
添加してなることを特徴とする。従って、グリース組成
物中に「−ＣＯＯＨ基」や「−ＣＯＯ−基」、「−ＯＨ
基」等の極性基を導入することにより、特に構造中に存
在する水酸基が樹脂とグリース組成物との親和性を高め
ることで、結果として金属と樹脂との間にグリース組成
物が均一に、しかも十分な膜厚をもって存在することが
でき、もって油膜切れ等による潤滑不良が解消されて、
金属―樹脂間の潤滑特性を改善する。この作用は、吸水
性の樹脂に対して特に著しいことが容易に理解され得る
が、これらの樹脂の中にはポリアミドやポリアミドイミ
ド等の機械的強度や耐熱性に優れた樹脂があり、上述し
たようなパワーステアリング装置等の動力伝達機構に広
範に使用されている。従って、本発明に係る樹脂潤滑用
グリース組成物は、特に動力伝達機構に好適に適用可能
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下田 光夫 群馬県前橋市鳥羽町78番地 日本精工株式 会社内 (72)発明者 岩野 敏行 群馬県前橋市鳥羽町78番地 日本精工株式 会社内 (72)発明者 遠藤 敏明 神奈川県藤沢市辻堂神台１丁目４番地１号 協同油脂株式会社辻堂工場内 (72)発明者 岡庭 隆志 神奈川県藤沢市辻堂神台１丁目４番地１号 協同油脂株式会社辻堂工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 増ちょう剤と基油とを主成分としてなる
   グリースに、水酸基を含む脂肪酸、または多価アルコー
   ルの脂肪酸エステルの少なくとも１種類を添加してなる
   ことを特徴とする樹脂潤滑用グリース組成物。
2. 【請求項２】 前記水酸基を含む脂肪酸、または多価ア
   ルコールの脂肪酸エステルの少なくとも一種類が、該樹
   脂潤滑用グリース組成物全量の１〜１０重量％添加され
   ることを特徴とする請求項１記載の樹脂潤滑用グリース
   組成物。
3. 【請求項３】 前記多価アルコールの脂肪酸エステルの
   多価アルコールが、グリセリン、ポリグリセリン、ポリ
   オキシエチレングリセリンまたはプロピレングリコール
   の何れかであることを特徴とする請求項１または２記載
   の樹脂潤滑用グリース組成物。