KR20090130327A - 등속 조인트용 그리스 조성물 및 이를 봉입한 등속 조인트 - Google Patents

등속 조인트용 그리스 조성물 및 이를 봉입한 등속 조인트 Download PDF

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Abstract

저가이며, 환경 부하 물질을 사용하지 않고 내(耐)플레이킹성이 향상된 등속 조인트용 그리스 조성물 및 이를 봉입한 등속 조인트를 제공한다. 하기의 성분 (a)~(f)를 함유하는 등속 조인트용 그리스 조성물 및 이를 봉입한 등속 조인트. (a) 베이스 오일, (b) 디우레아계 증점제, (c) 디알킬디티올린산 아연, (d) 황화디알킬디티오카르바민산몰리브덴, (e) 디알킬디티오카르바민산아연, 및 (f) 황-질소계 극압 첨가제.
내플레이킹성, 등속 조인트, 그리스 조성물

Description

등속 조인트용 그리스 조성물 및 이를 봉입한 등속 조인트{GREASE COMPOSITION FOR CONSTANT-VELOCITY JOINT AND CONSTANT-VELOCITY JOINT HERMETICALLY FILLED THEREWITH}
본 발명은 등속 조인트용 그리스 조성물 및 이를 봉입한 등속 조인트에 관한 것으로, 특히 슬라이드형 등속 조인트 또는 고정형 등속 조인트에 사용하기에 적합한 등속 조인트용 그리스 조성물, 및 이 그리스 조성물을 봉입한 등속 조인트에 관한 것이다.
최근, 자동차 산업계에서는 경량화 및 거주 공간 확보의 관점에서 FF차의 생산이 증가하고 있다. 또한, 그 기능성의 관점에서 4WD차의 생산도 증가하고 있다. 이들 FF차 및 4WD차에서는 전륜에서 동력의 전달과 조타를 수행하기 때문에, 예를 들어 핸들을 한껏 튼 상태에서도 원활한 동력 전달이 필요하다. 이 때문에, FF차 및 4WD차에서는, 교차하는 2축으로 교차각이 다양하게 변화하여도 회전 운동을 등속으로 전달하는 부품으로서, 등속 조인트는 반드시 필요하다.
이 등속 조인트 중에서도, 볼 타입의 등속 조인트는 볼이 전동체로서 토크를 전달하는 구조를 가지고 있으며, 이것은 회전시에 고면압 하에서 복잡한 롤링슬라이딩 운동에 의해 볼 및 볼과 접촉하는 금속 표면에 반복 응력이 가해짐으로써 플 레이킹이 발생하는 경우가 있다.
또한, 최근의 엔진의 고출력화에 의해, 등속 조인트의 사용 조건이 더욱 과혹해짐에 따라 외륜, 내륜의 전동면이나 볼의 플레이킹 발생이 더욱 가속되는 경향에 있어, 내플레이킹성의 향상이 요구된다.
상기 문제점을 해결하기 위한 등속 조인트용 그리스 조성물로는 예를 들면, 베이스 오일, 우레아계 증점제, 황화디알킬디티오카르바민산몰리브덴, 이황화몰리브덴, 디티올린산아연 화합물, 1종 또는 2종 이상의 식물유지로 이루어지는 유성제를 포함하는 등속 조인트용 그리스 조성물이 알려져 있다(예를 들면 특허 제 2915611호 참조). 그러나, 이들 종래의 그리스 조성물에서는 내플레이킹성이 반드시 충분하다고는 할 수 없다.
또한, 베이스 오일, 디우레아계 증점제, 황화디알킬디티오카르바민산몰리브덴, 디티올린산아연 화합물, 금속 원소를 포함하지 않는 황-인계 극압 첨가제, 디알킬디티올린산납을 포함하는 등속 조인트용 그리스 조성물이 알려져 있다(예를 들면 특허 제 2989311호 참조). 이 그리스 조성물은 우수한 내플레이킹성을 나타내지만, 중금속인 납을 함유하고 있기 때문에, 지구 환경 보호와 안전성의 면에서 바람직하지 않다.
상기의 이황화 몰리브덴을 사용한 경우, 일정한 내플레이킹성은 얻을 수 있지만, 최근 몰리브덴의 가격이 오름에 따라, 얻어진 그리스는 고가가 되어 범용성이 결여된다.
또한, 디알킬디티올린산납을 이용함으로써 우수한 내플레이킹성은 얻을 수 있지만, 납을 함유하고 있기 때문에 지구 환경 보호와 안전성의 면에서 바람직하지 않다.
따라서, 본 발명의 목적은 저가이며, 환경 부하 물질의 사용없이 내플레이킹성이 향상된 등속 조인트용 그리스 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 그리스 조성물을 봉입한 등속 조인트를 제공하는 것이다.
본 발명자는 상기의 내플레이킹성이 향상된 등속 조인트용 그리스 조성물을 개발하기 위하여, 내플레이킹성의 특성 평가를 마찰마모 시험기로 알려진 SRV 시험기를 이용하여 수행하였다. 그 결과, 등속 조인트의 내플레이킹성과, SRV 시험기로 측정한 특정한 조건 하의 볼과 플레이트의 마모 상태와 마찰 계수에 특별한 관계가 있음을 발견하였다. 또한, 본 발명자는 기존 그리스로 우레아 그리스를 이용하고, 각종 극압제 등의 다양한 조합에 의해 상술한 관계를 검토하였다.
그 결과, 본 발명자는 디우레아계 증점제, 베이스 오일, 디알킬디티올린산 아연, 황화디알킬디티오카르바민산몰리브덴, 디알킬디티오카르바민산아연, 및 황-질소계 극압 첨가제를 함유하는 그리스 조성물이, 내마모성, 저마찰성이 상당히 우수한 것을 발견하였다. 또한, 실제의 등속 조인트를 이용한 내구 시험에 있어서도, 종래의 등속 조인트용 그리스 조성물에 비해, 저가이며 환경 부하 물질의 사용없이 내플레이킹성을 향상시킬 수 있음을 발견하였다.
본 발명은 상기 견지에 기초하여 이루어진 것으로, 하기의 등속 조인트용 그리스 조성물 및 이를 봉입한 등속 조인트를 제공하는 것이다.
1. 하기의 성분 (a)~(f)를 함유하는 등속 조인트용 그리스 조성물
(a) 베이스 오일
(b) 디우레아계 증점제
(c) 디알킬디티올린산 아연
(d) 황화디알킬디티오카르바민산몰리브덴
(e) 디알킬디티오카르바민산아연, 및
(f) 황-질소계 극압 첨가제
2. 상기 1에 기재된 등속 조인트용 그리스 조성물을 봉입한 등속 조인트.
본 발명에 사용하는 성분(a)의 베이스 오일로는 나프텐계, 파라핀계로 대표되는 광물유, 폴리부텐으로 대표되는 합성탄화수소유, 알킬디페닐에테르로 대표되는 에테르계 합성유, 실리콘유, 불소화유 등의 각종 합성유를 들 수 있다.
이들은 단독으로도, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있지만, 가격면에서 광물유를 단독으로 이용하는 것이 특히 바람직하다.
특히 바람직한 베이스 오일은 100℃에서 10㎟/s 이상의 동점도를 갖는 것이다.
본 발명에 사용하는 성분(b)의 디우레아계 증점제는 소정의 디이소시아네이트와, 소정의 모노아민을 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
성분(b)의 디우레아계 증점제로는 하기 일반식(1)로 표시되는 것이 바람직하 다.
R1NH-CO-NH-C6H4-p-CH2-C6H4-p-NH-CO-NHR1' (1)
(식 중, R1 및 R1'는 독립적으로 탄소수 8~20, 바람직하게는 탄소수 8~18의 알킬기, 탄소수 6~12, 바람직하게는 탄소수 6~7의 아릴기, 또는 탄소수 6~12, 바람직하게는 탄소수 6~7의 시클로알킬기이다.)
디이소시아네이트의 바람직한 구체예는 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 토릴렌디이소시아네이트이다.
모노아민으로는 지방족계 아민, 방향족계 아민, 지환식 아민 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.
지방족 아민의 구체예로는 옥틸아민, 도데실아민, 헥사데실아민, 옥타데실아민 및 올레일아민을 들 수 있다.
방향족 아민의 구체예로는 아닐린 및 p-톨루이딘을 들 수 있다.
지환식 아민의 구체예로는 시클로헥실아민을 들 수 있다.
상술한 모노아민 중, 옥틸아민, 도데실아민, 옥타데실아민, 또는 이들의 혼합물을 이용하여 얻어지는 성분(b)의 지방족 디우레아계 증점제가 특히 바람직하다.
본 발명의 그리스 조성물 중의 성분(b)의 디우레아계 증점제의 함유량은 필요한 점도를 얻는데 적절한 양이면 되는데, 통상은 그리스 조성물의 전체 질량에 대하여 바람직하게는 1~25 질량%, 더욱 바람직하게는 2~20 질량%이다. 디우레아 계 증점제의 함유량이 25 질량%을 넘으면, 얻어진 그리스 조성물이 너무 딱딱해져 소기의 효과를 얻기 힘들어진다.
본 발명에 사용하는 성분(c)의 디알킬디티올린산 아연은 하기 일반식(2)로 표시되는 것이 바람직하다.
[(R2O)2SP-S]2-Zn (2)
(식 중, R2는 1급 또는 2급의 탄소수 1~24인 알킬기 또는 탄소수 6~30인 아릴기이다. 특히 바람직하게는 탄소수 3~8인 1급 또는 2급의 알킬기이다.)
본 발명의 그리스 조성물의 성분(c)의 함유량은 바람직하게는 0.1~10 질량%, 더욱 바람직하게는 0.1~5 질량%이다. 0.1질량% 미만에서는 효과가 불충분한 경향이 있고, 또한 10 질량%를 넘어도 그에 상응하는 효과의 향상은 인정되지 않는다.
본 발명에 사용하는 성분(d)의 황화디알킬디티오카르바민산몰리브덴은 하기 일반식(3)으로 표현되는 것이 바람직하다.
[R3 2N-CS-S]2-Mo2OmSn (3)
(식 중, R3는 1급 또는 2급의 탄소수 1~24, 바람직하게는 탄소수 3~18의 알킬기이고, m은 0~3, n은 1~4이고, m+n=4이다.)
본 발명의 그리스 조성물 중의 성분(d)의 함유량은 바람직하게는 0.1~10 질량%, 더욱 바람직하게는 0.1~5 질량%이다. 0.1 질량% 미만에서는 효과가 불충분한 경향이 있고, 또한 10 질량%를 넘어도 그에 상응하는 효과의 향상은 인정되지 않는다.
본 발명에 사용하는 성분(e)의 디알킬디티오카르바민산아연은 하기 일반식(4)으로 표시되는 것이 바람직하다.
[R4 2N-CS-S]2-Zn (4)
(식 중, R4는 1급 또는 2급의 탄소수 1~24인 알킬기 또는 탄소수 6~30인 아릴기이다. 특히 바람직하게는 탄소수 3~8인 1급 또는 2급의 알킬기이다.)
본 발명의 그리스 조성물 중의 성분(e)의 함유량은 바람직하게는 0.1~5 질량%, 더욱 바람직하게는 1~5 질량%이다. 0.1 질량% 미만에서는 효과가 불충분한 경향이 있고, 또한 5 질량%를 넘어도 그에 상응하는 효과의 향상은 인정되지 않는다.
본 발명에 사용하는 성분(f)의 황-질소계 극압 첨가제로는 황분 5~20 질량%, 질소분 1~10 질량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 그리스 조성물 중의 성분(f)의 함유량은 바람직하게는 0.05~3 질량%이다. 0.05 질량% 미만에서는 효과가 불충분한 경향이 있고, 또한 3질량%를 넘어도 그에 상응하는 효과의 향상은 인정되지 않는다.
본 발명의 그리스 조성물에는 상기 성분 외에, 다른 극압 첨가제, 산화 방지제, 방청제, 방식제 등, 통상 그리스 조성물에 사용되는 첨가제를 함유시킬 수 있다.
본 발명의 등속 조인트용 그리스 조성물은 원하는 배합 비율로, 성분 (a)~(f)를 필수 성분으로 이용하고, 경우에 따라 상기 각종 첨가제를 임의 성분으로서 이용함으로써 용이하게 제조할 수 있다. 예를 들면, 성분(a)와 성분(b)를 혼합하여, 미리 베이스가 되는 우레아 그리스를 제조해 두고, 이것에 성분(c)~(f)를 적절하게 첨가함으로써 수행할 수 있다.
본 발명의 등속 조인트용 그리스 조성물은 예를 들면 JIS K2220 5.3에 의해 측정되는 점도가 265~385인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 285~340이다. 이와 같은 점도의 조정은 상기 (b)성분의 양을 조정함으로써 용이하게 수행할 수 있다.
본 발명의 등속 조인트용 그리스 조성물은 등속 조인트라면 아무런 제한없이 이용할 수 있지만, 슬라이드형 등속 조인트, 예를 들면 더블오프셋형 등속 조인트, 트리포드형 등속 조인트에 이용한 경우에는 그 효과의 발현이 특히 현저하다.
또한, 본 발명의 등속 조인트형 그리스 조성물은 고정형 등속 조인트, 예를 들면 젯파형 등속 조인트에 대해서도 그 효과의 발현이 현저하다.
따라서, 상기의 그리스 조성물을 봉입한 각종 등속 조인트도 또한 본 발명의 범위 내에 있다.
(실시예)
<그리스 조성물의 조제>
(a)광물유(100℃에서 13.2㎟/s의 동점도를 갖는 것) 4000g 중에서, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트 250g(1몰), 옥틸아민 258g(2몰)을 반응시키고, 생성된 (b)디우레아계 화합물을 균일하게 분산시켜 베이스 그리스를 얻었다.
이 베이스 그리스에 표 1에 나타내는 배합으로 첨가제를 가하고, 적절하게 (a)광물유를 더 첨가하면서, 2단 롤밀로 JIS 점도 No.1 그레이드(310~340)로 조정하였다.
Figure 112009072204503-PCT00001
※1) 디알킬디티올린산아연
※2) 황화디알킬디티오카르바민산몰리브덴
※3) 디알킬디티오카르바민산아연
※4) 헤테로사이클릭황질소 화합물
※5) 전동체인 볼을 8개 갖는 슬라이드형 등속 조인트
※6) 전동체인 볼을 8개 갖는 고정형 등속 조인트
※7) 전동체인 롤러를 갖는 슬라이드형 트리포드식 등속 조인트
<SRV 시험>
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~7의 각 그리스 조성물에 대하여, SRV 마찰마모 시험에 의해 볼의 마모 흔적의 크기, 마찰계수를 읽어 내어, 내마모성, 저마찰성의 평가를 수행하였다.
시험 방법, 시험 조건은 ASTM D5707에 준한다.
실용적인 관점에서, 마모 흔적의 크기는 0.60㎜ 이하, 마찰계수는 0.065 이하인 것이 필요하다.
<내플레이킹성>
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~7의 각 그리스 조성물을, 실제 조인트(전동체인 볼을 8개 갖는 슬라이드형 및 고정형 등속 조인트, 및 전동체인 롤러를 갖는 슬라이드형 트리포드식 등속 조인트)에 봉입하고, 이를 이용하여 하기 조건으로 조인트 내구 시험을 실시하여 플레이킹의 발생 시간을 평가하였다.
* 측정 조건
회전수: 200rpm
토크: 1000N·m
각도: 6°
* 평가 방법과 평가 기준
조인트 각 부(외륜, 내륜(또는 트러니언), 케이지, 볼(또는 롤러)의 플레이킹 발생 시간
○: 500h 이상
×: 500h 미만
결과를 표 1에 나타낸다.
성분(a)~(f)를 포함하는 본 발명의 실시예 1~3의 등속 조인트용 그리스 조성물은 마모 흔적의 크기가 0.60㎜ 이하, 마찰계수가 0.065 이하, 조인트 각 부의 플레이킹의 발생 시간은 500시간 이상으로, 저가이며, 환경 부하 물질의 사용없이 내플레이킹성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
이에 대하여, 성분(d)~(f)를 포함하지 않는 비교예 1, 성분(c), (e) 및 (f)를 포함하지 않는 비교예 2, 성분(e) 및 (f)를 포함하지 않는 비교예 3, 성분(c)을 포함하진 않는 비교예 4, 성분(d)를 포함하지 않는 비교예 5, 성분(e)를 포함하지 않는 비교예 6의 등속 조인트용 그리스 조성물은 마모 흔적의 크기가 모두 0.60㎜를 초과하였다. 또한, 마찰계수는 모두 0.065를 초과하였다. 조인트 각 부의 플레이킹의 발생 시간은 비교예 1~7 모두 500시간 미만으로, 내플레이킹성을 향상시킬 수 없음을 알 수 있다.
본 발명의 등속 조인트용 그리스 조성물은 저가이며, 환경 부하 물질을 사용하지 않고, 종래의 등속 조인트용 그리스 조성물에 비해 내플레이킹성을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. 하기의 성분 (a)~(f)를 함유하는 등속 조인트용 그리스 조성물.
    (a) 베이스 오일
    (b) 디우레아계 증점제
    (c) 디알킬디티올린산 아연
    (d) 황화디알킬디티오카르바민산몰리브덴
    (e) 디알킬디티오카르바민산아연, 및
    (f) 황-질소계 극압 첨가제
  2. 제 1 항에 기재된 등속 조인트용 그리스 조성물을 봉입한 등속 조인트.
KR1020097024491A 2007-05-30 2008-05-30 등속 조인트용 그리스 조성물 및 이를 봉입한 등속 조인트 KR101139920B1 (ko)

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