WO2023190513A1 - グリース組成物及び前記グリース組成物を充填したラックアンドピニオン式ステアリング装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a grease composition that can be applied to both lubrication between metal members and lubrication between metal members and resin members.
- a rack and pinion gear is a type of actuator that converts rotational motion into linear motion by meshing a circular metal gear called a pinion gear with a rod-shaped gear called a rack bar with teeth cut into a metal rod.
- the pinion gear is installed at the tip of the shaft from the car's steering wheel, and when the steering wheel is operated, the pinion gear rotates, and the rack bar moves horizontally in the direction of travel, changing the direction of the wheels.
- Rack and pinion gears suffer from wear because the gear meshing parts are lubricated by sliding. When wear occurs, it causes abnormal noise.
- the support yoke is equipped with a spring that presses toward the rack bar, and is attached to the back of the rack bar in order to improve the steering performance and quietness of the rack and pinion gear by supporting the rack bar in a slidable manner.
- the support yoke has an eccentric center of curvature so as to be in contact with the rack bar within an area of a certain band width, and a yoke pad made of resin material formed into an arcuate concave surface is used for the sliding surface with the rack bar. There is.
- the yoke pad slides on the rack bar and is lubricated, causing friction and wear.
- grease compositions that can be used for resin parts include, for example, resin lubrication greases containing base oil, thickeners, and montan wax that reduce the coefficient of static friction and have an extended durable life.
- a composition has been reported (Patent Document 1).
- Grease compositions that can be used for metal members include, for example, grease compositions that contain thickeners, synthetic oils, mineral oils, MoDTC, and Ca sulfonate, have extreme pressure properties that can withstand harsh conditions, and have excellent low-temperature operability.
- a grease composition has been reported (Patent Document 2).
- a grease composition that can be used to lubricate metal members and resin members reduces the sliding force and amount of wear on the support yoke, but it has the boundary lubricity required for rack and pinion gears. It was discovered that there was a shortage of gear, which caused gear wear and abnormal noise from the rack bar. On the other hand, grease compositions that can be used between metal members do not reduce the sliding force and wear of the support yoke, and lack the boundary lubricity required for rack and pinion gears. It was found that pinion gear wear occurred, resulting in decreased steering performance and abnormal noise from the rack bar.
- an object of the present invention is to provide a grease composition that can be used both for lubrication between metal members and resin members and for lubrication between metal members.
- the present invention provides the following grease composition and a rack-and-pinion steering device filled with the grease composition. 1. urea thickener, As the base oil, a synthetic hydrocarbon oil and/or mineral oil whose kinematic viscosity at 100° C.
- a grease composition for use in lubrication between metal members and between a metal member and a resin member 2. 1. The grease composition as described in 1 above, wherein the thickener is an aliphatic diurea compound. 3. The grease composition according to 1 or 2 above, wherein the base oil is a synthetic hydrocarbon oil. 4. 4. The grease composition according to any one of 1 to 3 above, wherein the base oil has a kinematic viscosity of 4 to 10 mm 2 /s at 100°C. 5. 5.
- the present invention it is possible to provide a grease composition that can be used both between metal members and between a metal member and a resin member. According to the present invention, the load bearing capacity of the rack and pinion gear can be improved, and the durability can be improved by reducing the frictional force and wear between the yoke pad and the rack bar.
- a diurea-based thickener represented by the following formula (1) is preferable.
- R 1 NH-CO-NH-C 6 H 4 -p-CH 2 -C 6 H 4 -p-NH-CO-NHR 1 ' are each independently an octyl group, a dodecyl group, a hexadecyl group, an octadecyl group, or a cyclohexyl group.
- the diurea thickener of formula (1) is an aliphatic diurea in which both R 1 and R 1 ' are an octyl group, a dodecyl group, a hexadecyl group, or an octadecyl group, or one of R 1 and R 1 ' is an octyl group, a dodecyl group,
- the urea-based thickener of the present invention is preferably an aliphatic diurea compound, and in formula (1), R 1 and R 1 ' are each independently an octyl group, a dodecyl group, a hexadecyl group, or an octadecyl group. More preferred are compounds, and more preferred are aliphatic diurea compounds in which one of R 1 and R 1 ' is an octyl group and the other is an octadecyl group.
- the content of the urea thickener may be any amount that can adjust the consistency of the grease to 310 to 430.
- the content of the urea thickener is 2 to 15% by mass based on the total mass of the composition.
- the amount is preferably 3 to 10% by weight, more preferably 3 to 7% by weight.
- “mass %" in this specification is based on the total mass of a composition.
- the base oils herein are synthetic hydrocarbon oils and/or mineral oils having a kinematic viscosity of 4 to 40 mm 2 /s at 100°C. By using such a base oil, it is possible to maintain good flow of grease between the rack bar and the yoke pad, and to form an oil film sufficient to lubricate the support yoke and the rack bar.
- the kinematic viscosity of the base oil at 100° C. is preferably 4 to 10 mm 2 /s.
- the synthetic hydrocarbon oil poly ⁇ -olefins are preferred.
- the synthetic hydrocarbon oil may be so-called biomass oil, which is produced using biological resources derived from animals and plants as raw materials.
- biomass hydrocarbon oils using vegetable oils such as palm oil, corn oil, and soybean oil can also be used.
- mineral oil both naphthenic and paraffinic oils can be used.
- the base oil preferably contains a synthetic hydrocarbon oil, and more preferably contains a poly- ⁇ -olefin, in order to improve the low-temperature fluidity of the grease.
- the base oil preferably includes a synthetic hydrocarbon oil having a kinematic viscosity of 4 to 10 mm 2 /s at 100°C, more preferably a poly- ⁇ -olefin having a kinematic viscosity of 6 to 10 mm 2 /s at 100°C. preferable.
- the content of the base oil is preferably 75 to 95% by mass, more preferably 80 to 90% by mass, based on the total mass of the composition.
- the grease composition of the present invention contains 1 to 10% by mass of montan wax, 1 to 5% by mass of a molybdenum extreme pressure agent, and 1 to 5% by mass of a sulfonate compound as additives.
- montan wax refers to a montan acid-based wax obtained by refining and oxidizing lignite, has a dropping point of approximately 90°C or higher as measured by ASTM D 127, and does not dissolve in base oil. Refers to matter.
- montan waxes examples include acid waxes with an acid value of 110 to 160 mgKOH/g, ester waxes having both a nonpolar part and a polar part, esterified products of montan acid, and partially saponified waxes with a saponification value of 100 to 130 mgKOH/g. ester waxes, sodium salts or calcium salts thereof, and the like.
- the montan wax used in the present invention is preferably a partially saponified montan acid ester wax, particularly a partially saponified montan acid ester wax having an acid value of 5 to 15 mgKOH/g and a saponification value of 100 to 130 mgKOH/g. Note that the acid value is measured according to ASTM D 1386.
- montan wax mainly plays the role of a friction modifier and also plays the role of an extreme pressure agent when used in combination with a molybdenum extreme pressure agent and a sulfonate compound.
- by setting the content of montan wax to 1 to 10% by mass it is possible to maintain good low friction and wear resistance of the rack bar and yoke pad, and good wear resistance of the rack and pinion gear part. .
- it is 2 to 5% by mass.
- the molybdenum-based extreme pressure agent mainly exhibits wear resistance.
- the molybdenum-based extreme pressure agent that can be used in the present invention include organic molybdenum, such as oil-soluble or oil-insoluble molybdenum dithiocarbamate, preferably molybdenum dialkyldithiophosphate, particularly preferably molybdenum dibutyldithiocarbamate.
- organic molybdenum such as oil-soluble or oil-insoluble molybdenum dithiocarbamate, preferably molybdenum dialkyldithiophosphate, particularly preferably molybdenum dibutyldithiocarbamate.
- the content of the molybdenum-based extreme pressure agent to 1 to 5% by mass, it is possible to maintain good wear resistance of the rack bar, yoke pad, and rack and pinion gear part.
- it is 2% by mass. More preferably, it contains 1 to 3% by mass of organic molybdenum. It
- Sulfonate compounds are generally used as metal-based cleaning and dispersing agents and rust preventive agents used in lubricating oils such as engine oils. In the present invention, it plays a role in improving extreme pressure properties.
- the sulfonate compounds that can be used in the present invention include Ca sulfonate, Ba sulfonate, Na sulfonate, and the like.
- Ca sulfonate is preferred.
- it may contain an overbased sulfonate (for example, a base value of 375 mg KOH/g or more as measured by JIS K 2501), neutral Ca sulfonate is more preferable.
- the neutral Ca sulfonates calcium dinonylnaphthalene sulfonate is preferred.
- the content of the sulfonate compound is 0.5 to 2% by mass. More preferably, it contains 0.5 to 2% by mass of neutral Ca sulfonate. It is particularly preferred to contain 0.5 to 2% by mass of calcium dinonylnaphthalene sulfonate.
- the additives of the present invention particularly preferably contain 2 to 5% by mass, 2% by mass, and 1% by mass of montanic acid partially saponified ester wax, molybdenum dibutyldithiocarbamate, and calcium dinonylnaphthalene sulfonate, respectively. preferable.
- the grease composition of the present invention may contain additives other than the above three components. Examples of such additives include antioxidants, rust inhibitors, metal corrosion inhibitors, oil agents, antiwear agents, and solid lubricants. The content of these other additives is usually 0.1 to 5% by mass, preferably 0.5 to 3% by mass.
- a grease composition used for lubrication between metal members and a grease composition used for lubrication between a metal member and a resin member have different formulations, but the grease composition of the present invention It can also be used for lubrication between metal members and resin members. Therefore, the grease composition of the present invention can be used even if there are parts in one device or device where metal members slide and parts where metal members and resin members slide. Can be used in common.
- Lubrication between metal members includes lubrication between steel and steel, such as rack and pinion gear (i.e., rack bar and pinion), and lubrication between metal members and resin members includes lubrication between steel and steel.
- lubrication between the rack bar and the support yoke can be mentioned. Therefore, an example of a device in which there are steel-steel lubrication points and steel-resin lubrication points is a rack-and-pinion type steering device.
- the resin constituting the yoke pad of the support yoke is not particularly limited, but from the viewpoint of slidability, durability, and environmental resistance, it is preferably made of polyamide or PTFE, and more preferably polyamide.
- the consistency of the grease composition of the present invention is 310-430. Within this range, the inflow of grease for improving the low friction and wear resistance of the rack bar and yoke pad and the wear resistance of the rack and pinion gear portion can be maintained.
- the consistency of the grease composition of the present invention is more preferably 355 to 385.
- the grease composition of the present invention can be applied both between metal members and between a metal member and a resin member at the same time, but it can be applied only between metal members or between a metal member and a resin member.
- the consistency when used for rack and pinion gears is preferably about 310 to 415 to prevent leakage, and the consistency when used for lubrication between rack bars and support yokes is to maintain inflow into the lubricated parts. , about 340 to 430 is preferable.
- As the base oil a poly ⁇ -olefin having a kinematic viscosity of 6 to 10 mm 2 /s at 100°C
- 0.5 to 2% by mass Contains The consistency is
- a grease composition for a rack and pinion type steering device is preferred. It is more preferable that the yoke pad of the support yoke constituting the steering device is made of polyamide or PTFE.
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Abstract
本発明により、ウレア系増ちょう剤;基油として、基油の100℃における動粘度が4~40mm2/sである、合成炭化水素油及び/又は鉱油;添加剤として、モンタンワックス 1~10質量%、モリブデン系極圧剤 1~5質量%、スルホネート系化合物 1~5質量%を含有し、ちょう度が310~430であり、金属製部材と金属製部材との間の潤滑及び金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑に使用するためのグリース組成物を提供する。
Description
本発明は、金属製部材間の潤滑及び金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑のいずれにも適用可能なグリース組成物に関する。
ラックアンドピニオンギヤは、ピニオンギヤと呼ばれる金属製の円形ギヤと、ラックバーと呼ばれる金属製の棒に歯切りをした棒状ギヤとが噛み合って回転運動を直線運動に変換するアクチュエーターの一種である。自動車の場合、ピニオンギヤは、自動車のステアリングホイールからのシャフトの先端に設置されており、ステアリングホイールの操作によりピニオンギヤが回転し、ラックバーが進行方向に水平移動することで車輪の向きを変える。ラックアンドピニオンギヤは、ギヤ噛み合い部が滑り潤滑をしているため、摩耗が発生する。摩耗が発生すると異音発生の原因となる。
一方、サポートヨークは、ラックバーを摺動自在に支持することで、ラックアンドピニオンギヤの操舵性向上や静粛性を向上させるため、ラックバーに向かって押圧するスプリングを具備し、ラックバーの背面に設置されている。サポートヨークはラックバーと一定の帯状幅の領域内で接触させるように偏心曲率中心を持っており、ラックバーとの摺動面には、樹脂材料を円弧凹面に形成したヨークパッドが使用されている。ヨークパッドは、ラックバーと滑り潤滑をしているため、摩擦や摩耗が発生する。摩擦が起こるとサポートヨークの操舵性向上の役割が失われ、摩耗が起こるとサポートヨークの静粛性向上の役割が失われる。
これまでに、樹脂製部材に用いることのできるグリース組成物としては、例えば、基油、増ちょう剤、モンタンワックスを含有する、静摩擦係数を低減し、かつ、耐久寿命を延長した樹脂潤滑用グリース組成物が報告されている(特許文献1)。金属製部材に用いることのできるグリース組成物としては、例えば、増ちょう剤、合成油、鉱油、MoDTC、Caスルホネートを含有する、過酷な条件に耐えうる極圧性を有し、低温作動性に優れたグリース組成物が報告されている(特許文献2)。
一方、サポートヨークは、ラックバーを摺動自在に支持することで、ラックアンドピニオンギヤの操舵性向上や静粛性を向上させるため、ラックバーに向かって押圧するスプリングを具備し、ラックバーの背面に設置されている。サポートヨークはラックバーと一定の帯状幅の領域内で接触させるように偏心曲率中心を持っており、ラックバーとの摺動面には、樹脂材料を円弧凹面に形成したヨークパッドが使用されている。ヨークパッドは、ラックバーと滑り潤滑をしているため、摩擦や摩耗が発生する。摩擦が起こるとサポートヨークの操舵性向上の役割が失われ、摩耗が起こるとサポートヨークの静粛性向上の役割が失われる。
これまでに、樹脂製部材に用いることのできるグリース組成物としては、例えば、基油、増ちょう剤、モンタンワックスを含有する、静摩擦係数を低減し、かつ、耐久寿命を延長した樹脂潤滑用グリース組成物が報告されている(特許文献1)。金属製部材に用いることのできるグリース組成物としては、例えば、増ちょう剤、合成油、鉱油、MoDTC、Caスルホネートを含有する、過酷な条件に耐えうる極圧性を有し、低温作動性に優れたグリース組成物が報告されている(特許文献2)。
本発明者らが実験したところ、金属製部材と樹脂製部材との潤滑に使用可能なグリース組成物は、サポートヨークの摺動力と摩耗量を低減するが、ラックアンドピニオンギヤに求められる境界潤滑性が不足しており、ギヤの摩耗が発生し、ラックバーからの異音が発生することが分かった。他方、金属製部材間に使用可能なグリース組成物は、サポートヨークの摺動力と摩耗量の低減は達成されず、ラックアンドピニオンギヤに求められる境界潤滑性も不足しており、サポートヨーク及びラックアンドピニオンギヤの摩耗が発生し、操舵性の低下や、ラックバーからの異音が発生することが分かった。
このように、金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑用グリース組成物を金属製部材間の潤滑に用いても効果を発揮せず、金属製部材間を潤滑するためのグリース組成物を、金属製部材と樹脂製部材との潤滑に用いても効果を発揮しなかった。
したがって、本発明は、金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑にも、金属製部材間の潤滑にも共通して使用できるグリース組成物を提供することを課題とする。
このように、金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑用グリース組成物を金属製部材間の潤滑に用いても効果を発揮せず、金属製部材間を潤滑するためのグリース組成物を、金属製部材と樹脂製部材との潤滑に用いても効果を発揮しなかった。
したがって、本発明は、金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑にも、金属製部材間の潤滑にも共通して使用できるグリース組成物を提供することを課題とする。
驚くべきことに、増ちょう剤の種類の選定、基油の種類及び動粘度の選定、添加剤の種類及び添加量の選定、及びちょう度の選定により、金属製部材間も、金属製部材と樹脂製部材との間も潤滑できるグリース組成物が得られることが分かった。すなわち、本発明により、以下のグリース組成物及び前記グリース組成物を充填したラックアンドピニオン式ステアリング装置を提供する。
1.ウレア系増ちょう剤、
基油として、基油の100℃における動粘度が4~40mm2/sである、合成炭化水素油及び/又は鉱油、
添加剤として、モンタンワックス 1~10質量%、モリブデン系極圧剤 1~5質量%、スルホネート系化合物 1~5質量%、
を含有し、
ちょう度が310~430であり、
金属製部材と金属製部材との間の潤滑及び金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑に使用するためのグリース組成物。
2.増ちょう剤が脂肪族ジウレア化合物である、前記1に記載のグリース組成物。
3.基油が合成炭化水素油である、前記1又は2に記載のグリース組成物。
4.基油の100℃における動粘度が4~10mm2/sである、前記1~3のいずれか1に記載のグリース組成物。
5.モンタンワックスの含有量が2~5質量%である、前記1~4のいずれか1に記載のグリース組成物。
6.モリブデン系極圧剤が有機モリブデンであり、その含有量が1~3質量%である前記1~5のいずれかに記載のグリース組成物。
7.スルホネート系化合物が中性Caスルホネートであり、その含有量が0.5~2質量%である前記1~6のいずれかに記載のグリース組成物。
8.ちょう度が355~385である、前記1~7のいずれかに記載のグリース組成物。
9.前記1~8のいずれかに記載のグリース組成物を充填した、ラックアンドピニオン式ステアリング装置。
10.前記ステアリング装置を構成するサポートヨークのヨークパッドがポリアミド製又はPTFE製である前記9に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。
1.ウレア系増ちょう剤、
基油として、基油の100℃における動粘度が4~40mm2/sである、合成炭化水素油及び/又は鉱油、
添加剤として、モンタンワックス 1~10質量%、モリブデン系極圧剤 1~5質量%、スルホネート系化合物 1~5質量%、
を含有し、
ちょう度が310~430であり、
金属製部材と金属製部材との間の潤滑及び金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑に使用するためのグリース組成物。
2.増ちょう剤が脂肪族ジウレア化合物である、前記1に記載のグリース組成物。
3.基油が合成炭化水素油である、前記1又は2に記載のグリース組成物。
4.基油の100℃における動粘度が4~10mm2/sである、前記1~3のいずれか1に記載のグリース組成物。
5.モンタンワックスの含有量が2~5質量%である、前記1~4のいずれか1に記載のグリース組成物。
6.モリブデン系極圧剤が有機モリブデンであり、その含有量が1~3質量%である前記1~5のいずれかに記載のグリース組成物。
7.スルホネート系化合物が中性Caスルホネートであり、その含有量が0.5~2質量%である前記1~6のいずれかに記載のグリース組成物。
8.ちょう度が355~385である、前記1~7のいずれかに記載のグリース組成物。
9.前記1~8のいずれかに記載のグリース組成物を充填した、ラックアンドピニオン式ステアリング装置。
10.前記ステアリング装置を構成するサポートヨークのヨークパッドがポリアミド製又はPTFE製である前記9に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。
本発明によれば、金属製部材間にも金属製部材と樹脂製部材との間にも使用できるグリース組成物を提供することができる。本発明によれば、ラックアンドピニオンギヤの耐荷重性を向上させ、さらに、ヨークパッドとラックバーの摩擦力及び摩耗を低減することにより耐久性を向上させることができる。
〔ウレア系増ちょう剤〕
本発明のウレア系増ちょう剤としては、下記式(1)で表されるジウレア系増ちょう剤が好ましい。
R1NH-CO-NH-C6H4-p-CH2-C6H4-p-NH-CO-NHR1’ (1)
(式中、R1及びR1’は、互いに独立して、オクチル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基又はシクロヘキシル基である。)
式(1)のジウレア系増ちょう剤としては、R1及びR1’の両方がオクチル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、又はオクタデシル基である脂肪族ジウレア、R1及びR1’のいずれか一方がオクチル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、又はオクタデシル基であり、他方がシクロヘキシル基であるジウレア化合物を含む脂環式脂肪族ジウレア、及びR1及びR1’の両方がシクロヘキシル基である脂環式ジウレアがあげられる。
本発明のウレア系増ちょう剤としては、脂肪族ジウレア化合物が好ましく、式(1)中、R1及びR1’がそれぞれ独立してオクチル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、又はオクタデシル基であるジウレア化合物がより好ましく、R1及びR1’の一方がオクチル基であり、他方がオクタデシル基である脂肪族ジウレア化合物がより好ましい。
ウレア系増ちょう剤の含有量は、グリースのちょう度を310~430に調整できる量であればよく、具体的には、組成物の全質量を基準として、2~15質量%であるのが好ましく、3~10質量%であるのがより好ましく、3~7質量%であるのがさらに好ましい。
なお、本明細書における「質量%」は、組成物の全質量を基準とする。
本発明のウレア系増ちょう剤としては、下記式(1)で表されるジウレア系増ちょう剤が好ましい。
R1NH-CO-NH-C6H4-p-CH2-C6H4-p-NH-CO-NHR1’ (1)
(式中、R1及びR1’は、互いに独立して、オクチル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基又はシクロヘキシル基である。)
式(1)のジウレア系増ちょう剤としては、R1及びR1’の両方がオクチル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、又はオクタデシル基である脂肪族ジウレア、R1及びR1’のいずれか一方がオクチル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、又はオクタデシル基であり、他方がシクロヘキシル基であるジウレア化合物を含む脂環式脂肪族ジウレア、及びR1及びR1’の両方がシクロヘキシル基である脂環式ジウレアがあげられる。
本発明のウレア系増ちょう剤としては、脂肪族ジウレア化合物が好ましく、式(1)中、R1及びR1’がそれぞれ独立してオクチル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、又はオクタデシル基であるジウレア化合物がより好ましく、R1及びR1’の一方がオクチル基であり、他方がオクタデシル基である脂肪族ジウレア化合物がより好ましい。
ウレア系増ちょう剤の含有量は、グリースのちょう度を310~430に調整できる量であればよく、具体的には、組成物の全質量を基準として、2~15質量%であるのが好ましく、3~10質量%であるのがより好ましく、3~7質量%であるのがさらに好ましい。
なお、本明細書における「質量%」は、組成物の全質量を基準とする。
〔基油〕
本明細書の基油は、100℃における動粘度が4~40mm2/sである、合成炭化水素油及び/又は鉱油である。このような基油を用いることにより、ラックバーと、ヨークパッド間へのグリースの流入性を良好に保ち、サポートヨークとラックバーの潤滑に十分な油膜を形成することが可能となる。
基油の100℃における動粘度は、4~10mm2/sであるのが好ましい。
合成炭化水素油としては、ポリαオレフィンが好ましい。合成炭化水素油は、動植物などから生まれた生物資源を原料として製造される、所謂バイオマス油でもよい。例えば、パーム油、コーン油、大豆油などの植物油を用いたバイオマス炭化水素油を使用することもできる。
鉱油としては、ナフテン系でもパラフィン系でも使用できる。基油は、グリースの低温流動性を良好にするため、合成炭化水素油を含むのが好ましく、ポリαオレフィンを含むのがより好ましい。
基油は、100℃における動粘度が4~10mm2/sである合成炭化水素油を含むのが好ましく、100℃における動粘度が6~10mm2/sであるポリαオレフィンを含むのがより好ましい。
基油の含有量は、潤滑性の観点から、組成物の全質量を基準として、75~95質量%であるのが好ましく、80~90質量%であるのがより好ましい。
本明細書の基油は、100℃における動粘度が4~40mm2/sである、合成炭化水素油及び/又は鉱油である。このような基油を用いることにより、ラックバーと、ヨークパッド間へのグリースの流入性を良好に保ち、サポートヨークとラックバーの潤滑に十分な油膜を形成することが可能となる。
基油の100℃における動粘度は、4~10mm2/sであるのが好ましい。
合成炭化水素油としては、ポリαオレフィンが好ましい。合成炭化水素油は、動植物などから生まれた生物資源を原料として製造される、所謂バイオマス油でもよい。例えば、パーム油、コーン油、大豆油などの植物油を用いたバイオマス炭化水素油を使用することもできる。
鉱油としては、ナフテン系でもパラフィン系でも使用できる。基油は、グリースの低温流動性を良好にするため、合成炭化水素油を含むのが好ましく、ポリαオレフィンを含むのがより好ましい。
基油は、100℃における動粘度が4~10mm2/sである合成炭化水素油を含むのが好ましく、100℃における動粘度が6~10mm2/sであるポリαオレフィンを含むのがより好ましい。
基油の含有量は、潤滑性の観点から、組成物の全質量を基準として、75~95質量%であるのが好ましく、80~90質量%であるのがより好ましい。
〔添加剤〕
本発明のグリース組成物は、添加剤として、モンタンワックス 1~10質量%、モリブデン系極圧剤 1~5質量%、及びスルホネート系化合物 1~5質量%を含有する。
本発明において、モンタンワックスは、褐炭を精製、酸化して得られるモンタン酸をベースとするワックスを指し、ASTM D 127により測定される滴点が約90℃以上であって、基油に溶解しない物質をいう。本発明において使用できるモンタンワックスとしては、酸価が110~160mgKOH/gの酸ワックス、非極性部と極性部分を併せ持つエステルワックス、モンタン酸のエステル化物、ケン化価100~130mgKOH/gの部分ケン化エステルワックス、これらのナトリウム塩又はカルシウム塩などが挙げられる。本発明において用いるモンタンワックスとしては、モンタン酸部分ケン化エステルワックス、特に、酸価5~15mgKOH/g、ケン化価100~130mgKOH/gのモンタン酸部分ケン化エステルワックスが好ましい。なお、酸価は、ASTM D 1386に従って測定される。ケン化価は、ASTM D 1387に従って測定される。本発明において、モンタンワックスは、主として、摩擦調整剤の役割と、モリブデン系極圧剤、スルホネート系化合物と併用することにより、極圧剤の役割を果たす。本発明において、モンタンワックスの含有量を1~10質量%とすることにより、ラックバーとヨークパッドの低摩擦性及び耐摩耗性、ラックアンドピニオンギヤ部の耐摩耗性を良好に維持することができる。好ましくは2~5質量%である。
本発明のグリース組成物は、添加剤として、モンタンワックス 1~10質量%、モリブデン系極圧剤 1~5質量%、及びスルホネート系化合物 1~5質量%を含有する。
本発明において、モンタンワックスは、褐炭を精製、酸化して得られるモンタン酸をベースとするワックスを指し、ASTM D 127により測定される滴点が約90℃以上であって、基油に溶解しない物質をいう。本発明において使用できるモンタンワックスとしては、酸価が110~160mgKOH/gの酸ワックス、非極性部と極性部分を併せ持つエステルワックス、モンタン酸のエステル化物、ケン化価100~130mgKOH/gの部分ケン化エステルワックス、これらのナトリウム塩又はカルシウム塩などが挙げられる。本発明において用いるモンタンワックスとしては、モンタン酸部分ケン化エステルワックス、特に、酸価5~15mgKOH/g、ケン化価100~130mgKOH/gのモンタン酸部分ケン化エステルワックスが好ましい。なお、酸価は、ASTM D 1386に従って測定される。ケン化価は、ASTM D 1387に従って測定される。本発明において、モンタンワックスは、主として、摩擦調整剤の役割と、モリブデン系極圧剤、スルホネート系化合物と併用することにより、極圧剤の役割を果たす。本発明において、モンタンワックスの含有量を1~10質量%とすることにより、ラックバーとヨークパッドの低摩擦性及び耐摩耗性、ラックアンドピニオンギヤ部の耐摩耗性を良好に維持することができる。好ましくは2~5質量%である。
モリブデン系極圧剤は、本発明において、主として、耐摩耗性を発揮する。本発明において用いることのできるモリブデン系極圧剤としては、有機モリブデン、例えば油溶性又は非油溶性ジチオカルバミン酸モリブデン、好ましくはジアルキルジチオリン酸モリブデン、特に好ましくはジブチルジチオカルバミン酸モリブデン等があげられる。本発明において、モリブデン系極圧剤の含有量を1~5質量%とすることにより、ラックバーとヨークパッド及びラックアンドピニオンギヤ部の耐摩耗性を良好に維持することができる。好ましくは2質量%である。有機モリブデンを1~3質量%含むのがより好ましい。ジブチルジチオカルバミン酸モリブデンを1~3質量%含むのが特に好ましい。
スルホネート系化合物は、一般的にはエンジン油等の潤滑油に用いられる金属系清浄分散剤や防錆剤として使用される。本発明においては、極圧性向上の役割を果たす。本発明において用いることのできるスルホネート系化合物としては、Caスルホネート、Baスルホネート、Naスルホネート等があげられる。このうち、Caスルホネートが好ましい。過塩基性スルホネート(例えば、JIS K 2501によって測定される塩基価が375mg KOH/g以上)を含んでもよいが、中性Caスルホネートの方がより好ましい。中性Caスルホネートのなかでもジノニルナフタレンスルホン酸カルシウムが好ましい。本発明において、スルホネート系化合物の含有量を1~5質量%とすることにより、ラックバーとヨークパッド及びラックアンドピニオンギヤ部の耐摩耗性を良好に維持することができる。好ましくは0.5~2質量%である。中性Caスルホネートを0.5~2質量%含むのがより好ましい。ジノニルナフタレンスルホン酸カルシウムを0.5~2質量%含むのが特に好ましい。
本発明の添加剤としては、モンタン酸部分ケン化エステルワックス、ジブチルジチオカルバミン酸モリブデン、及びジノニルナフタレンスルホン酸カルシウムを、それぞれ、2~5質量%、2質量%、1質量%含有するのが特に好ましい。
本発明のグリース組成物は、上記3成分以外の添加剤を含んでもよい。このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、防錆剤、金属腐食防止剤、油性剤、耐摩耗剤、固体潤滑剤等があげられる。これらその他の添加剤の含有量は、通常、0.1~5質量%であり、好ましくは0.5~3質量%である。
本発明のグリース組成物は、上記3成分以外の添加剤を含んでもよい。このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、防錆剤、金属腐食防止剤、油性剤、耐摩耗剤、固体潤滑剤等があげられる。これらその他の添加剤の含有量は、通常、0.1~5質量%であり、好ましくは0.5~3質量%である。
〔潤滑部材〕
通常、金属製部材間の潤滑に用いるグリース組成物と、金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑に用いるグリース組成物とは処方が異なるが、本発明のグリース組成物は金属製部材間の潤滑にも、金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑にも使用することができる。したがって、本発明のグリース組成物は、1つの機器や装置内に、金属製部材間が摺動する箇所と、金属製部材と樹脂製部材とが摺動する箇所とが存在していても、共通して使用することができる。金属製部材間の潤滑としては、鋼と鋼との間の潤滑、例えばラックアンドピニオンギヤ(すなわち、ラックバーとピニオン)の潤滑が、金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑としては、鋼と樹脂との間の潤滑、例えばラックバーとサポートヨークとの潤滑があげられる。したがって、鋼-鋼の潤滑箇所及び鋼-樹脂の潤滑箇所が存在する装置としては、ラックアンドピニオン式ステアリング装置があげられる。サポートヨークのヨークパッドを構成する樹脂は特に限定されないが、摺動性、耐久性、耐環境性の観点から、ポリアミド製又はPTFE製であるのが好ましく、ポリアミド製がより好ましい。
通常、金属製部材間の潤滑に用いるグリース組成物と、金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑に用いるグリース組成物とは処方が異なるが、本発明のグリース組成物は金属製部材間の潤滑にも、金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑にも使用することができる。したがって、本発明のグリース組成物は、1つの機器や装置内に、金属製部材間が摺動する箇所と、金属製部材と樹脂製部材とが摺動する箇所とが存在していても、共通して使用することができる。金属製部材間の潤滑としては、鋼と鋼との間の潤滑、例えばラックアンドピニオンギヤ(すなわち、ラックバーとピニオン)の潤滑が、金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑としては、鋼と樹脂との間の潤滑、例えばラックバーとサポートヨークとの潤滑があげられる。したがって、鋼-鋼の潤滑箇所及び鋼-樹脂の潤滑箇所が存在する装置としては、ラックアンドピニオン式ステアリング装置があげられる。サポートヨークのヨークパッドを構成する樹脂は特に限定されないが、摺動性、耐久性、耐環境性の観点から、ポリアミド製又はPTFE製であるのが好ましく、ポリアミド製がより好ましい。
〔ちょう度〕
本発明のグリース組成物のちょう度は、310~430である。この範囲であれば、ラックバーとヨークパッドの低摩擦性、耐摩耗性及びラックアンドピニオンギヤ部の耐摩耗性を向上するためのグリースの流入性を維持できる。本発明のグリース組成物のちょう度は、355~385であるのがより好ましい。本発明のグリース組成物は、金属製部材間と、金属製部材と樹脂製部材との間との双方に同時に適用することができるが、金属製部材間のみ、又は金属製部材と樹脂製部材との間のみにも用いることができる。例えば、ラックアンドピニオンギヤに用いるときのちょう度は、漏れ防止のため、310~415程度が好ましく、ラックバーとサポートヨークとの潤滑に用いるときのちょう度は、潤滑部への流入性維持のため、340~430程度が好ましい。
本発明のグリース組成物のちょう度は、310~430である。この範囲であれば、ラックバーとヨークパッドの低摩擦性、耐摩耗性及びラックアンドピニオンギヤ部の耐摩耗性を向上するためのグリースの流入性を維持できる。本発明のグリース組成物のちょう度は、355~385であるのがより好ましい。本発明のグリース組成物は、金属製部材間と、金属製部材と樹脂製部材との間との双方に同時に適用することができるが、金属製部材間のみ、又は金属製部材と樹脂製部材との間のみにも用いることができる。例えば、ラックアンドピニオンギヤに用いるときのちょう度は、漏れ防止のため、310~415程度が好ましく、ラックバーとサポートヨークとの潤滑に用いるときのちょう度は、潤滑部への流入性維持のため、340~430程度が好ましい。
本発明のグリース組成物としては、
上記式(1)中、R1及びR1’の一方がオクチル基であり、他方がオクタデシル基である脂肪族ジウレア系増ちょう剤、なかでも、オクチル基:オクタデシル基=1:1(モル比)である脂肪族ジウレア系増ちょう剤、
基油として、基油の100℃における動粘度が6~10mm2/sであるポリαオレフィン、
添加剤として、酸価5~15mgKOH/g、ケン化価100~130mgKOH/gのモンタン酸部分ケン化エステルワックス2~5質量%、ジブチルジチオカルバミン酸モリブデン1~3質量%、ジノニルナフタレンスルホン酸カルシウム0.5~2質量%、
を含有し、
ちょう度が355~385であり、
金属製部材と金属製部材との間の潤滑及び金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑に使用するためのグリース組成物が特に好ましい。
上記式(1)中、R1及びR1’の一方がオクチル基であり、他方がオクタデシル基である脂肪族ジウレア系増ちょう剤、なかでも、オクチル基:オクタデシル基=1:1(モル比)である脂肪族ジウレア系増ちょう剤、
基油として、基油の100℃における動粘度が6~10mm2/sであるポリαオレフィン、
添加剤として、酸価5~15mgKOH/g、ケン化価100~130mgKOH/gのモンタン酸部分ケン化エステルワックス2~5質量%、ジブチルジチオカルバミン酸モリブデン1~3質量%、ジノニルナフタレンスルホン酸カルシウム0.5~2質量%、
を含有し、
ちょう度が355~385であり、
金属製部材と金属製部材との間の潤滑及び金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑に使用するためのグリース組成物が特に好ましい。
更に特に、ラックアンドピニオン式ステアリング装置用グリース組成物であるのが好ましい。前記ステアリング装置を構成するサポートヨークのヨークパッドがポリアミド製又はPTFE製であるのがより好ましい。
<グリース組成物の調製>
下記の成分を用いて、実施例及び比較例のグリース組成物を調製した。具体的には、100℃における動粘度が8mm2/sの基油中で、4’,4-ジフェニルメタンジイソシアネート1モルとアミン2モル(オクチルアミン:オクタデシルアミン=1:1、モル比)とを反応させ、昇温、冷却した後、3本ロールミルで混練し、ベースグリースを得た。そこに、表1に示す添加剤を配合し、表2に示す割合の増ちょう剤量になるように更に基油を添加し、3本ロールミルで分散することにより、実施例及び比較例のグリース組成物を得た。なお、表1に示す添加剤に加えて、酸化防止剤として、N-フェニルベンゼンアミンと2.4.4-トリメチルペンテンの反応生成物を0.5質量%、防錆剤として、1-[N,N-ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル]-4-メチルベンゾトリアゾール及び1-[N,N-ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル]-5-メチルベンゾトリアゾールをそれぞれ0.05質量%、0.05質量%含ませた。
なお、基油の動粘度はJIS K 2283に従って測定した。ちょう度は60回混和ちょう度を意味し、JIS K2220 7.に従って測定した。
下記の成分を用いて、実施例及び比較例のグリース組成物を調製した。具体的には、100℃における動粘度が8mm2/sの基油中で、4’,4-ジフェニルメタンジイソシアネート1モルとアミン2モル(オクチルアミン:オクタデシルアミン=1:1、モル比)とを反応させ、昇温、冷却した後、3本ロールミルで混練し、ベースグリースを得た。そこに、表1に示す添加剤を配合し、表2に示す割合の増ちょう剤量になるように更に基油を添加し、3本ロールミルで分散することにより、実施例及び比較例のグリース組成物を得た。なお、表1に示す添加剤に加えて、酸化防止剤として、N-フェニルベンゼンアミンと2.4.4-トリメチルペンテンの反応生成物を0.5質量%、防錆剤として、1-[N,N-ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル]-4-メチルベンゾトリアゾール及び1-[N,N-ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル]-5-メチルベンゾトリアゾールをそれぞれ0.05質量%、0.05質量%含ませた。
なお、基油の動粘度はJIS K 2283に従って測定した。ちょう度は60回混和ちょう度を意味し、JIS K2220 7.に従って測定した。
上で調製したグリース組成物を以下の試験に供した。結果を表2に示す。
<往復動試験による金属-樹脂間の摺動力評価及び耐久性評価>
・試験条件
荷重:3000N
速度:62.5mm/sec
ストローク:150mm
耐久回数:20,000サイクル
雰囲気温度:室温
・摺動力の評価基準(比較例6と同等を基準とする)
◎:基準よりも摺動力がさらに低い
○:基準よりも摺動力が低い
△:基準と同等
×:基準よりも摺動力が高い
・耐久性の評価基準(比較例6と同等を基準とする)
◎:基準よりも摩耗量がさらに少ない
○:基準よりも摩耗量が少ない
△:基準と同等
×:基準よりも摩耗量が多い
なお、実施例6のグリース組成物については、PTFE製ヨークパッドを用いた往復動試験も行った。結果は、摺動力、耐久性いずれについても◎であった。比較例7,8のグリース組成物については、ポリアミド製ヨークパッドに代えてPTFE製ヨークパッドを用いた往復動試験を行った。
<高速四球式耐荷重性能試験による金属-金属間の耐久性評価>
ASTM D 2596-97に従って融着荷重(W.P.)を測定した。
・試験条件
回転数:1770rpm
試験時間:10秒
<往復動試験による金属-樹脂間の摺動力評価及び耐久性評価>
・試験条件
荷重:3000N
速度:62.5mm/sec
ストローク:150mm
耐久回数:20,000サイクル
雰囲気温度:室温
・摺動力の評価基準(比較例6と同等を基準とする)
◎:基準よりも摺動力がさらに低い
○:基準よりも摺動力が低い
△:基準と同等
×:基準よりも摺動力が高い
・耐久性の評価基準(比較例6と同等を基準とする)
◎:基準よりも摩耗量がさらに少ない
○:基準よりも摩耗量が少ない
△:基準と同等
×:基準よりも摩耗量が多い
なお、実施例6のグリース組成物については、PTFE製ヨークパッドを用いた往復動試験も行った。結果は、摺動力、耐久性いずれについても◎であった。比較例7,8のグリース組成物については、ポリアミド製ヨークパッドに代えてPTFE製ヨークパッドを用いた往復動試験を行った。
<高速四球式耐荷重性能試験による金属-金属間の耐久性評価>
ASTM D 2596-97に従って融着荷重(W.P.)を測定した。
・試験条件
回転数:1770rpm
試験時間:10秒
実施例1~8は耐久試験が全て〇以上で、かつ高速四球式耐荷重性能が良い結果であるのに対し、比較例1~8は耐久試験が△、×である、または◎であるが高速四球式耐荷重性能の結果が低い結果となっている。
Claims (10)
- ウレア系増ちょう剤、
基油として、基油の100℃における動粘度が4~40mm2/sである、合成炭化水素油及び/又は鉱油、
添加剤として、モンタンワックス 1~10質量%、モリブデン系極圧剤 1~5質量%、スルホネート系化合物 1~5質量%、
を含有し、
ちょう度が310~430であり、
金属製部材と金属製部材との間の潤滑及び金属製部材と樹脂製部材との間の潤滑に使用するためのグリース組成物。 - 増ちょう剤が脂肪族ジウレア化合物である、請求項1に記載のグリース組成物。
- 基油が合成炭化水素油である、請求項1又は2に記載のグリース組成物。
- 基油の100℃における動粘度が4~10mm2/sである、請求項1~3のいずれか1項に記載のグリース組成物。
- モンタンワックスの含有量が2~5質量%である、請求項1~4のいずれか1項に記載のグリース組成物。
- モリブデン系極圧剤が有機モリブデンであり、その含有量が1~3質量%である請求項1~5のいずれか1項に記載のグリース組成物。
- スルホネート系化合物が中性Caスルホネートであり、その含有量が0.5~2質量%である請求項1~6のいずれか1項に記載のグリース組成物。
- ちょう度が355~385である、請求項1~7のいずれか1項に記載のグリース組成物。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載のグリース組成物を充填した、ラックアンドピニオン式ステアリング装置。
- 前記ステアリング装置を構成するサポートヨークのヨークパッドがポリアミド製又はPTFE製である請求項9に記載のラックアンドピニオン式ステアリング装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022052030 | 2022-03-28 | ||
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WO2023190513A1 true WO2023190513A1 (ja) | 2023-10-05 |
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PCT/JP2023/012509 WO2023190513A1 (ja) | 2022-03-28 | 2023-03-28 | グリース組成物及び前記グリース組成物を充填したラックアンドピニオン式ステアリング装置 |
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WO (1) | WO2023190513A1 (ja) |
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- 2023-03-28 WO PCT/JP2023/012509 patent/WO2023190513A1/ja unknown
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