JP5258080B2 - 等速ジョイント用グリース組成物及びそれを封入した等速ジョイント - Google Patents

Description

本発明は、等速ジョイント用グリース組成物及びそれを封入した等速ジョイントに関し、特にスライド型等速ジョイント又は固定型等速ジョイントに使用するのに好適な等速ジョイント用グリース組成物、及びそのグリース組成物を封入した等速ジョイントに関する。

今日、自動車産業界においては、軽量化及び居住空間の確保の観点から、ＦＦ車の生産が増加している。また、その機能性の観点から４ＷＤ車の生産も増加している。これらのＦＦ車及び４ＷＤ車では、前輪で動力の伝達と操舵を行う為、例えば、ハンドルを一杯に切った状態においても円滑な動力伝達が必要である。このため、ＦＦ車及び４ＷＤ車においては、交差する二軸で交差角が種々変化しても回転運動を等速で伝達する部品として、等速ジョイントは不可欠である。
この等速ジョイントの中でも、ボールタイプの等速ジョイントはボールが転動体としてトルクを伝達する構造を有しており、これは回転時に高面圧下で複雑な転がりすべり運動により、ボール及びボールと接触する金属表面に繰り返し応力が加わることで、フレーキングが発生することがある。
また、最近のエンジンの高出力化により、等速ジョイントの使用条件が更に過酷になってきていることから、外輪、内輪の転動面やボールのフレーキング発生がさらに加速される傾向にあり、耐フレーキング性の向上が望まれる。

上記問題点を解決するための等速ジョイント用グリース組成物としては、例えば基油、ウレア系増ちょう剤、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、二硫化モリブデン、ジチオリン酸亜鉛化合物、1種または2種以上の植物油脂よりなる油性剤を含む等速ジョイント用グリース組成物が知られている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、これらの従来のグリース組成物では、耐フレーキング性は必ずしも十分とはいえない。
また、基油、ジウレア系増ちょう剤、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、ジチオリン酸亜鉛化合物、金属元素を含まない硫黄−リン系極圧添加剤、ジアルキルジチオリン酸鉛を含む等速ジョイント用グリース組成物が知られている（例えば特許文献２参照）。このグリース組成物は、優れた耐フレーキング性を示すが、重金属である鉛を含有しているため、地球環境保護と安全性の面から望ましくない。

特許第２９１５６１１号 特許第２９８９３１１号

上記の二硫化モリブデンを使用した場合、一定の耐フレーキング性は得られるが、近年のモリブデンの高騰から、得られたグリースは高価であり汎用性に欠ける。
また、ジアルキルジチオリン酸鉛を用いることにより優れた耐フレーキング性は得られるが、鉛を含有しているため、地球環境保護と安全性の面から望ましくない。
従って、本発明の目的は、安価でかつ環境負荷物質を使用することなしに耐フレーキング性が向上された等速ジョイント用グリース組成物を提供することである。
本発明の他の目的は、上記グリース組成物を封入した等速ジョイントを提供することである。

本発明者は、上記の耐フレーキング性が向上された等速ジョイント用グリース組成物を開発するために、耐フレーキング性の特性評価を摩擦摩耗試験機として知られるSRV試験機を用いて行った。その結果、等速ジョイントの耐フレーキング性と、SRV試験機で測定した特定の条件下のボールとプレートの摩耗状態と摩擦係数に特別な関係があることを見出した。さらに、本発明者は基グリースにウレアグリースを用いて、各種極圧剤等の様々な組合せによって上述の関係を検討した。
その結果、本発明者はジウレア系増ちょう剤、基油、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、及び硫黄−窒素系極圧添加剤を含有するグリース組成物が、耐摩耗性、低摩擦性に非常に優れることを見出した。さらに、実際の等速ジョイントを用いた耐久試験においても、従来の等速ジョイント用グリース組成物に比べ、安価でかつ環境負荷物質を使用することなしに耐フレーキング性を向上できることを見出した。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、下記の等速ジョイント用グリース組成物及びこれを封入した等速ジョイントを提供するものである。
１．下記の成分（ａ）〜（ｆ）を含有する等速ジョイント用グリース組成物。
（ａ）基油、
（ｂ）ジウレア系増ちょう剤、
（ｃ）ジアルキルジチオリン酸亜鉛、
（ｄ）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
（ｅ）ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、及び
（ｆ）硫黄−窒素系極圧添加剤。
２．上記１記載の等速ジョイント用グリース組成物を封入した等速ジョイント。

本発明の等速ジョイント用グリース組成物は、安価でかつ環境負荷物質を使用することなしに、従来の等速ジョイント用グリース組成物に比べ、耐フレーキング性を向上できる。

本発明に使用する成分（ａ）の基油としては、ナフテン系、パラフィン系に代表される鉱物油、ポリブテンに代表される合成炭化水素油、アルキルジフェニルエーテルに代表されるエーテル系合成油、シリコーン油、フッ素化油などの各種合成油が挙げられる。
これらは単独でも2種以上を混合してもよいが、価格の面から鉱物油を単独で用いるのが特に好ましい。
特に好ましい基油は、１００℃で１０ｍｍ²／ｓ以上の動粘度を有するものである。

本発明に使用する成分（ｂ）のジウレア系増ちょう剤は、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。
成分（ｂ）のジウレア系増ちょう剤としては下記一般式（１）で表されるものが好ましい。
Ｒ¹ＮＨ−ＣＯ−ＮＨ−Ｃ₆Ｈ₄−ｐ−ＣＨ₂−Ｃ₆Ｈ₄−ｐ−ＮＨ−ＣＯ−ＮＨＲ^1′（１）
（式中、Ｒ¹及びＲ^1′は独立して炭素数８〜２０、好ましくは炭素数８〜１８のアルキル基、炭素数６〜１２、好ましくは炭素数６〜７のアリール基、又は炭素数６〜１２、好ましくは炭素数６〜７のシクロアルキル基である。）
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、トリレンジイソシアネートである。
モノアミンとしては、脂肪族系アミン、芳香族系アミン、脂環式アミン又はこれらの混合物が挙げられる。

脂肪族アミンの具体例としては、オクチルアミン、ドデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン及びオレイルアミンが挙げられる。
芳香族アミンの具体例としては、アニリン及びｐ−トルイジンが挙げられる。
脂環式アミンの具体例としては、シクロヘキシルアミンが挙げられる。
上述したモノアミンのうち、オクチルアミン、ドデシルアミン、オクタデシルアミン、又はこれらの混合物を用いて得られる成分（ｂ）の脂肪族ジウレア系増ちょう剤が特に好ましい。
本発明のグリース組成物中の成分（ｂ）のジウレア系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１〜２５質量％、さらに好ましくは、２〜２０質量％である。ジウレア系増ちょう剤の含有量が２５質量％を超えると、得られたグリース組成物が硬くなり過ぎ、所期の効果が得られにくくなる。

本発明に使用する成分（ｃ）のジアルキルジチオリン酸亜鉛は下記一般式（２）で表されるものが好ましい。
[(Ｒ²Ｏ)₂ＳＰ−Ｓ]₂−Ｚｎ （２）
（式中、Ｒ²は一級または二級の炭素数１〜２４のアルキル基である。特に好ましくは炭素数３〜８の一級または二級のアルキル基である。） 本発明のグリース組成物の成分（ｃ）の含有量は、好ましくは０．１〜１０質量％、さらに好ましくは０．１〜５質量％である。０．１質量％未満では効果が不十分な傾向があり、また１０質量％を超えてもさらなる効果の向上は認められない。

本発明に使用する成分（ｄ）の硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンは下記一般式（３）で表されるものが好ましい。
[Ｒ³ ₂Ｎ−ＣＳ−Ｓ]₂−Ｍｏ₂Ｏ_mＳ_n （３）
（式中、Ｒ³は一級または二級の炭素数１〜２４、好ましくは炭素数３〜１８のアルキル基であり、ｍは０〜３、ｎは１〜４であり、ｍ＋ｎ＝４である。）
本発明のグリース組成物中の成分（ｄ）の含有量は、好ましくは０．１〜１０質量％、さらに好ましくは０．１〜５質量％である。０．１質量％未満では効果が不十分な傾向があり、また１０質量％を超えてもさらなる効果の向上は認められない。

本発明に使用する成分（ｅ）のジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛は下記一般式（４）で表されるものが好ましい。
[Ｒ⁴ ₂Ｎ−ＣＳ−Ｓ]₂−Ｚｎ （４）
式中、Ｒ⁴は一級または二級の炭素数１〜２４のアルキル基である。特に好ましくは炭素数３〜８の一級または二級のアルキル基である。） 本発明のグリース組成物中の成分（ｅ）の含有量は、好ましくは０．１〜５質量％、さらに好ましくは１〜５質量％である。０．１質量％未満では効果が不十分な傾向があり、また５質量％を超えてもさらなる効果の向上は認められない。

本発明に使用する成分（ｆ）の硫黄−窒素系極圧添加剤としては、硫黄分５〜２０％質量％、窒素分１〜１０質量％のものが好ましい。
本発明のグリース組成物の成分（ｆ）の含有量は、好ましくは０．０５〜３質量％である。０．０５質量％未満では効果が不十分な傾向があり、また３質量％を超えてもさらなる効果の向上は認められない。

本発明のグリース組成物には、上記成分に加えて、他の極圧添加剤、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。
本発明の等速ジョイント用グリース組成物は、所望の配合割合で、成分（ａ）〜成分（ｆ）を必須成分として用い、場合により上記種々の添加剤を任意成分として用いることにより、容易に製造することができる。例えば、成分（ａ）と成分（ｂ）とを混合して、予めベースとなるウレアグリースを製造しておき、これに成分（ｃ）〜（ｆ）を適宜添加することにより行うことができる。

本発明の等速ジョイント用グリース組成物は、例えば、ＪＩＳ Ｋ２２２０ ５．３により測定されるちょう度が２６５〜３８５であるのが好ましく、より好ましくは２８５〜３４０である。このようなちょう度の調整は、上記（ｂ）成分の量を調整することにより容易に行うことができる。

本発明の等速ジョイント用グリース組成物は、等速ジョイントであればなんら制限なく用いることができるが、スライド型等速ジョイント、例えばダブルオフセット型等速ジョイント、トリポード型等速ジョイントに用いた場合には、その効果の発現が特に顕著である。
また、本発明の等速ジョイント用グリース組成物は、固定型等速ジョイント、例えばツェッパ型等速ジョイントに対してもその効果の発現が顕著である。
従って、上記のグリース組成物を封入した種々の等速ジョイントもまた本発明の範囲内にある。

＜グリース組成物の調製＞
（ａ）鉱物油（１００℃で１３．２ｍｍ²／ｓの動粘度を有するもの）４０００ｇ中で、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート２５０ｇ（１モル）、オクチルアミン２５８ｇ（２モル）を反応させ、生成した（ｂ）ジウレア系化合物を均一に分散させてベースグリースを得た。
このベースグリースに表１に示す配合で添加剤を加え、適宜（ａ）鉱物油をさらに加えながら、三段ロールミルにて、ＪＩＳちょう度Ｎｏ．１グレード（３１０〜３４０）に調整した。

※１）ジアルキルジチオリン酸亜鉛
※２）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン
※３）ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛
※４）ヘテロサイクリック硫黄窒素化合物
※５）転動体であるボールを８個有するスライド型等速ジョイント
※６）転動体であるボールを８個有する固定型等速ジョイント
※７）転動体であるローラを有するスライド型トリポード式等速ジョイント

＜ＳＲＶ試験＞
上記実施例１〜３及び比較例１〜７の各グリース組成物について、ＳＲＶ摩擦摩耗試験によりボールの摩耗痕の大きさ、摩擦係数を読み取り、耐摩耗性、低摩擦性の評価を行った。
試験方法、試験条件はＡＳＴＭ Ｄ５７０７に準ずる。
実用的な観点から、摩耗痕の大きさは０．６０ｍｍ以下、摩擦係数は０．０６５以下であることが必要である。
＜耐フレーキング性＞
上記実施例１〜３及び比較例１〜７の各グリース組成物を、実ジョイント（転動体であるボールを８個有するスライド型、及び固定型等速ジョイント、及び転動体であるローラを有するスライド型トリポード式等速ジョイント）に封入し、これを用いて下記条件によりジョイント耐久試験を実施し、フレーキングの発生時間を評価した。
・測定条件
回転数 ： ２００ｒｐｍ
トルク ： １０００Ｎ・ｍ
角度 ： ６°
・評価方法と評価基準
ジョイント各部（外輪、内輪（又はトラニオン）、ケージ、ボール（又はローラ））のフレーキングの発生時間
○： ５００ｈ以上
×： ５００ｈ未満

結果を表１に示す。
成分（ａ）〜（ｆ）を含む本発明の実施例１〜３の等速ジョイント用グリース組成物は、摩耗痕の大きさが０．６０ｍｍ以下、摩擦係数が０．０６５以下、ジョイント各部のフレーキングの発生時間は５００時間以上であり、安価でかつ環境負荷物質を使用することなしに耐フレーキング性を向上できることがわかる。
これに対して、成分（ｄ）〜（ｆ）を含まない比較例１、成分（ｃ）、（ｅ）及び（ｆ）を含まない比較例２、成分（ｅ）及び（ｆ）を含まない比較例３、成分（ｃ）を含まない比較例４、成分（ｄ）を含まない比較例５、成分（ｅ）を含まない比較例６の等速ジョイント用グリース組成物は、摩耗痕の大きさがいずれも０．６０ｍｍ超であった。また、摩擦係数はすべて０．０６５超であった。ジョイント各部のフレーキングの発生時間は比較例１〜７のすべてにおいて５００時間未満であり、耐フレーキング性を向上できないことがわかる。

Claims (5)

1. 下記の成分（ａ）〜（ｆ）を含有する等速ジョイント用グリース組成物。
   （ａ）基油、
   （ｂ）下記一般式（１）で表されるジウレア系増ちょう剤、
   R¹NH-CO-NH-C₆H₄-p-CH₂-C₆H₄-p-NH-CO-NHR^1′ （１）
   （式中、Ｒ¹及びＲ^1′は、独立して、オクチル、ドデシル、ヘキサデシル又はオレイルである。）
   （ｃ）ジアルキルジチオリン酸亜鉛、
   （ｄ）硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
   （ｅ）ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛、及び
   （ｆ）ヘテロサイクリック硫黄窒素化合物。
2. 成分（ｃ）が下記一般式（２）で表される請求項１記載のグリース組成物：
   [(Ｒ²Ｏ)₂ＳＰ−Ｓ]₂−Ｚｎ （２）
   （式中、Ｒ²は一級または二級の炭素数１〜２４のアルキル基である。）
3. 成分（ｄ）が下記一般式（３）で表される請求項１又は２記載のグリース組成物：
   [Ｒ³ ₂Ｎ−ＣＳ−Ｓ]₂−Ｍｏ₂Ｏ_mＳ_n （３）
   （式中、Ｒ³は一級または二級の炭素数１〜２４のアルキル基であり、ｍは０〜３、ｎは１〜４であり、ｍ＋ｎ＝４である。）
4. 成分（ｅ）が下記一般式（４）で表される請求項１〜３のいずれか１項記載のグリース組成物：
   [Ｒ⁴ ₂Ｎ−ＣＳ−Ｓ]₂−Ｚｎ （４）
   （式中、Ｒ⁴は一級または二級の炭素数１〜２４のアルキル基である。）
5. 請求項１〜４のいずれか１項記載の等速ジョイント用グリース組成物を封入した等速ジョイント。