JP2025037052A - 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
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Abstract
【課題】低面圧下でも高面圧条件下でも低摩擦性を示す等速ジョイント用グリース組成物を提供すること。
【解決手段】(a)基油、
(b)ジウレア系増ちょう剤、
(c)25℃で固体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(d)25℃で液体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(e)過塩基性カルシウムスルホネート、及び
(f)ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛
を含み、成分(f)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.3質量%~3.5質量%である、等速ジョイント用グリース組成物。
【選択図】なし
【解決手段】(a)基油、
(b)ジウレア系増ちょう剤、
(c)25℃で固体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(d)25℃で液体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(e)過塩基性カルシウムスルホネート、及び
(f)ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛
を含み、成分(f)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.3質量%~3.5質量%である、等速ジョイント用グリース組成物。
【選択図】なし
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する。
自動車においては、車両の環境対策(CO2削減)を目的とした軽量化かつ居住空間の確保の点からフロントエンジン・フロントドライブ(FF)車が広く普及し、FF車の動力伝達に不可欠な等速ジョイント(CVJ)が用いられている。
CVJは角度の付いた状態で回転する2本の軸の間で回転を伝達する装置であるため、ジョイント内部において部品同士が複雑なころがりすべり運動を行う。CVJの中でもプランジング型CVJは、軸方向への摺動機構も併せ持つため、内部部品の摩擦により軸方向へのスライド抵抗を生じ、このスライド抵抗が大きいと振動や騒音の原因となる場合がある。なお、これらの振動や音に関する車両特性は、一般的にNV特性(Nはnoise(騒音)、Vはvibration(振動)の頭文字)と呼ばれている。
近年の自動車は、カーボンニュートラル、低燃費化の実現を目的とした動力源の電動化が進められており、車内の静粛性が著しく向上している。上記より、従来の内燃機関搭載車両に対し、異音、振動に対する要求性能は高くなっており、プランジング型等速ジョイントに求められるNV特性に関する要求も、また厳しくなってきている。
さらにHEV、PHEV、BEVの一般市場への流通に伴い、省エネ走行の一般化による低トルク走行条件と、モーター搭載による加速時の高トルク走行条件が混在する環境となっている。上記より、プランジング型等速ジョイントを取り巻く面圧環境は、内燃機関搭載車と比較し、省エネ走行入力による低面圧条件から、モーター加速時入力による高面圧条件まで広範囲となり、摺動部の潤滑環境変化に伴う内部摩擦上昇から、NV特性の低下が課題となる場合がある。NV特性低下の主要因であるスライド抵抗上昇は、内部摩擦上昇に起因しており、広範囲の面圧条件下における低摩擦化が対策手法となる。
これらの問題解決のため、CVJ自体の構造改良もなされてきたが、コスト面の課題が大きく、広範囲の面圧条件下において低摩擦性に優れるグリースが要求されるようになった。
CVJの振動抑制に優れたグリースとして、基油とウレアグリースにモリブデンジチオカーバメートとモリブデンジチオフォスフェートの添加剤を併用し、もしくはこれらの有機モリブデン化合物にジンクジチオフォスフェートを混合してなる等速ジョイント用グリース(特許文献1参照)や、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、亜鉛スルホネート、硫黄-リン系極圧剤、及び植物性油脂を含有する等速ジョイント用組成物(特許文献2参照)も提案されている。
また振動抑制性能に加え潤滑部の摩耗を考慮したグリースとして、基油、増ちょう剤と、モンタンワックス、亜鉛スルホネート及び硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンからなる3核モリブデン化合物を含まない等速ジョイント用グリース組成物(特許文献3参照)が提案されている。
CVJは角度の付いた状態で回転する2本の軸の間で回転を伝達する装置であるため、ジョイント内部において部品同士が複雑なころがりすべり運動を行う。CVJの中でもプランジング型CVJは、軸方向への摺動機構も併せ持つため、内部部品の摩擦により軸方向へのスライド抵抗を生じ、このスライド抵抗が大きいと振動や騒音の原因となる場合がある。なお、これらの振動や音に関する車両特性は、一般的にNV特性(Nはnoise(騒音)、Vはvibration(振動)の頭文字)と呼ばれている。
近年の自動車は、カーボンニュートラル、低燃費化の実現を目的とした動力源の電動化が進められており、車内の静粛性が著しく向上している。上記より、従来の内燃機関搭載車両に対し、異音、振動に対する要求性能は高くなっており、プランジング型等速ジョイントに求められるNV特性に関する要求も、また厳しくなってきている。
さらにHEV、PHEV、BEVの一般市場への流通に伴い、省エネ走行の一般化による低トルク走行条件と、モーター搭載による加速時の高トルク走行条件が混在する環境となっている。上記より、プランジング型等速ジョイントを取り巻く面圧環境は、内燃機関搭載車と比較し、省エネ走行入力による低面圧条件から、モーター加速時入力による高面圧条件まで広範囲となり、摺動部の潤滑環境変化に伴う内部摩擦上昇から、NV特性の低下が課題となる場合がある。NV特性低下の主要因であるスライド抵抗上昇は、内部摩擦上昇に起因しており、広範囲の面圧条件下における低摩擦化が対策手法となる。
これらの問題解決のため、CVJ自体の構造改良もなされてきたが、コスト面の課題が大きく、広範囲の面圧条件下において低摩擦性に優れるグリースが要求されるようになった。
CVJの振動抑制に優れたグリースとして、基油とウレアグリースにモリブデンジチオカーバメートとモリブデンジチオフォスフェートの添加剤を併用し、もしくはこれらの有機モリブデン化合物にジンクジチオフォスフェートを混合してなる等速ジョイント用グリース(特許文献1参照)や、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、亜鉛スルホネート、硫黄-リン系極圧剤、及び植物性油脂を含有する等速ジョイント用組成物(特許文献2参照)も提案されている。
また振動抑制性能に加え潤滑部の摩耗を考慮したグリースとして、基油、増ちょう剤と、モンタンワックス、亜鉛スルホネート及び硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンからなる3核モリブデン化合物を含まない等速ジョイント用グリース組成物(特許文献3参照)が提案されている。
このように、これまでも、CVJ用グリース組成物について、NV特性の検討はされてきたが、車両の電動化を考慮した広範囲の面圧条件下におけるNV特性については、必ずしも十分な検討がされてきたとは言えない。
したがって、本発明は、低面圧下でも高面圧条件下でも低摩擦性を示す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を提供することを課題とする。
したがって、本発明は、低面圧下でも高面圧条件下でも低摩擦性を示す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を提供することを課題とする。
1.(a)基油、
(b)ジウレア系増ちょう剤、
(c)25℃で固体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(d)25℃で液体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(e)過塩基性カルシウムスルホネート、及び
(f)ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛
を含み、
成分(f)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.3質量%~3.5質量%である、等速ジョイント用グリース組成物。
2.成分(e)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.5質量%~8.5質量%である、前記1に記載の等速ジョイント用グリース組成物。
3.成分(d)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.3質量%~7.0質量%である、前記1又は2に記載の等速ジョイント用グリース組成物。
4.成分(c)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.2質量%~4.0質量%である、前記1~3のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース組成物。
5.さらに成分(g)硫黄系極圧剤を含有する前記1~4のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース組成物。
6.成分(b)が、下記式(1-1)、(1-2)又は(1-3)で表わされるジウレア化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記1~5のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース組成物。
(式中、R1は、炭素数6~12のシクロアルキル基であり、R2は、炭素数6~30のアルキル基である。)
7.成分(a)が、多割合の鉱油を含む、請求項1~6のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース組成物。
8.摺動式等速ジョイント用である、前記1~7のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース。
9.前記1~7のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース組成物を封入した、トリポードタイプの摺動式等速ジョイント。
(b)ジウレア系増ちょう剤、
(c)25℃で固体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(d)25℃で液体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(e)過塩基性カルシウムスルホネート、及び
(f)ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛
を含み、
成分(f)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.3質量%~3.5質量%である、等速ジョイント用グリース組成物。
2.成分(e)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.5質量%~8.5質量%である、前記1に記載の等速ジョイント用グリース組成物。
3.成分(d)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.3質量%~7.0質量%である、前記1又は2に記載の等速ジョイント用グリース組成物。
4.成分(c)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.2質量%~4.0質量%である、前記1~3のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース組成物。
5.さらに成分(g)硫黄系極圧剤を含有する前記1~4のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース組成物。
6.成分(b)が、下記式(1-1)、(1-2)又は(1-3)で表わされるジウレア化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記1~5のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース組成物。
7.成分(a)が、多割合の鉱油を含む、請求項1~6のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース組成物。
8.摺動式等速ジョイント用である、前記1~7のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース。
9.前記1~7のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース組成物を封入した、トリポードタイプの摺動式等速ジョイント。
本発明によれば、低面圧から高面圧までの広い面圧条件下でも低摩擦特性に優れた等速ジョイント用グリース組成物を提供することができる。また、本発明によれば、低面圧から高面圧までの広い面圧条件下でも低摩擦特性に優れたグリース組成物を封入してなる、等速ジョイントを提供することができる。
(a)基油
本発明において、基油の種類は、潤滑部へのグリースの流入性又は油膜形成特性には影響するが、本発明における低摩擦特性には殆ど影響しないと考えられる。したがって、本発明に使用できる基油の種類は特に限定されず、鉱油、合成油、又はこれらの混合油を使用することが出来る。鉱油としては、パラフィン系鉱油、及びナフテン系鉱油があげられる。合成油としては、ポリαオレフィン等の炭化水素系合成油、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等があげられる。なお、合成油は、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、植物油を原料とする各種脂肪酸とアルコールとから合成されるバイオマスエステル油や、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。本発明の基油としては、コストの観点から鉱油を用いることが好ましい。基油が、多割合の鉱油を含むのが好ましく、例えば、基油の全質量を基準にして、15質量%以上であると、コスト削減に効果的である。
本発明の基油の100℃における動粘度は、油膜形成特性の観点から、6~25mm2/sであるのが好ましく、8~20mm2/sであるのがより好ましく、10~15mm2/sであるのがさらに好ましい。これにより、適当な厚さの油膜を形成できるため、CVJ用グリースに求められる耐久性(耐はく離性)に優れるグリース組成物が得られる。
本発明の組成物中の基油の含有量は、組成物の全質量を基準にして、好ましくは57~93質量%、より好ましくは63~90質量%、さらに好ましくは68~88質量%である。このような範囲で基油を含ませることにより、本発明のグリース組成物の流入性が得られ、その結果、潤滑部にて優れた低摩擦性を発揮できる。
本発明において、基油の種類は、潤滑部へのグリースの流入性又は油膜形成特性には影響するが、本発明における低摩擦特性には殆ど影響しないと考えられる。したがって、本発明に使用できる基油の種類は特に限定されず、鉱油、合成油、又はこれらの混合油を使用することが出来る。鉱油としては、パラフィン系鉱油、及びナフテン系鉱油があげられる。合成油としては、ポリαオレフィン等の炭化水素系合成油、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等があげられる。なお、合成油は、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、植物油を原料とする各種脂肪酸とアルコールとから合成されるバイオマスエステル油や、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。本発明の基油としては、コストの観点から鉱油を用いることが好ましい。基油が、多割合の鉱油を含むのが好ましく、例えば、基油の全質量を基準にして、15質量%以上であると、コスト削減に効果的である。
本発明の基油の100℃における動粘度は、油膜形成特性の観点から、6~25mm2/sであるのが好ましく、8~20mm2/sであるのがより好ましく、10~15mm2/sであるのがさらに好ましい。これにより、適当な厚さの油膜を形成できるため、CVJ用グリースに求められる耐久性(耐はく離性)に優れるグリース組成物が得られる。
本発明の組成物中の基油の含有量は、組成物の全質量を基準にして、好ましくは57~93質量%、より好ましくは63~90質量%、さらに好ましくは68~88質量%である。このような範囲で基油を含ませることにより、本発明のグリース組成物の流入性が得られ、その結果、潤滑部にて優れた低摩擦性を発揮できる。
(b)増ちょう剤
本発明の増ちょう剤は、ジウレア系増ちょう剤である。ジウレア系増ちょう剤はせん断によって早期に軟化しやすいため、CVJ内における摺動部にグリースを十分に供給することができる。
一般的に、ジウレア系増ちょう剤は、ジウレア化合物の原料であるモノアミンの種類により、脂肪族ジウレア系増ちょう剤、脂環式ジウレア系増ちょう剤、脂環式脂肪族ジウレア系増ちょう剤、芳香族ジウレア系増ちょう剤等に分類される。本発明において、ジウレア系増ちょう剤の種類ないし構造は、グリース流動性には影響するが、本発明における低摩擦特性には殆ど影響しないと考えられる。したがって、本発明で用いるジウレア系増ちょう剤は特に制限されない。
本発明のジウレア系増ちょう剤としては、下記式(1-1)、(1-2)又は(1-3)で表わされるジウレア化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。
本発明の増ちょう剤は、ジウレア系増ちょう剤である。ジウレア系増ちょう剤はせん断によって早期に軟化しやすいため、CVJ内における摺動部にグリースを十分に供給することができる。
一般的に、ジウレア系増ちょう剤は、ジウレア化合物の原料であるモノアミンの種類により、脂肪族ジウレア系増ちょう剤、脂環式ジウレア系増ちょう剤、脂環式脂肪族ジウレア系増ちょう剤、芳香族ジウレア系増ちょう剤等に分類される。本発明において、ジウレア系増ちょう剤の種類ないし構造は、グリース流動性には影響するが、本発明における低摩擦特性には殆ど影響しないと考えられる。したがって、本発明で用いるジウレア系増ちょう剤は特に制限されない。
本発明のジウレア系増ちょう剤としては、下記式(1-1)、(1-2)又は(1-3)で表わされるジウレア化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であるのが好ましい。
式中、R1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り、より好ましくはシクロヘキシル基である。
R2は、炭素数6~30、好ましくは炭素数8~20、より好ましくは炭素数8~18のアルキル基である。
本発明の増ちょう剤としては、上記式(1-1)のジウレア化合物と、上記式(1-2)のジウレア化合物と、上記式(1-3)のジウレア化合物との混合物である、所謂脂環式脂肪族ジウレア系増ちょう剤が好ましい。本発明の増ちょう剤として脂環式脂肪族ジウレア系増ちょう剤を使用することにより、優れた流動性が得られ、CVJ内における摺動部へのグリース供給が容易となる。
特に、R1がシクロヘキシル基であり、R2が炭素数18のアルキル基である、脂環式脂肪族ジウレア系増ちょう剤が好ましい。
増ちょう剤の含有量は、本発明のグリース組成物のちょう度を好ましくは310~340に調整できる量であるのが好ましく、具体的には、組成物の全質量を基準として、5~13質量%であるのが好ましく、6~12質量%であるのがより好ましく、7~11質量%であるのがさらに好ましい。本発明のグリース組成物のちょう度が310~340の場合、優れた流動性が得られ、CVJ内における摺動部へのグリース供給が容易となる。なお、本明細書において、「ちょう度」は、JIS K 2220 7.により測定される60回混和ちょう度を意味する。
R2は、炭素数6~30、好ましくは炭素数8~20、より好ましくは炭素数8~18のアルキル基である。
本発明の増ちょう剤としては、上記式(1-1)のジウレア化合物と、上記式(1-2)のジウレア化合物と、上記式(1-3)のジウレア化合物との混合物である、所謂脂環式脂肪族ジウレア系増ちょう剤が好ましい。本発明の増ちょう剤として脂環式脂肪族ジウレア系増ちょう剤を使用することにより、優れた流動性が得られ、CVJ内における摺動部へのグリース供給が容易となる。
特に、R1がシクロヘキシル基であり、R2が炭素数18のアルキル基である、脂環式脂肪族ジウレア系増ちょう剤が好ましい。
増ちょう剤の含有量は、本発明のグリース組成物のちょう度を好ましくは310~340に調整できる量であるのが好ましく、具体的には、組成物の全質量を基準として、5~13質量%であるのが好ましく、6~12質量%であるのがより好ましく、7~11質量%であるのがさらに好ましい。本発明のグリース組成物のちょう度が310~340の場合、優れた流動性が得られ、CVJ内における摺動部へのグリース供給が容易となる。なお、本明細書において、「ちょう度」は、JIS K 2220 7.により測定される60回混和ちょう度を意味する。
(c)25℃で固体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン
(d)25℃で液体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン
本発明の(c)又は(d)として使用できるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)は、有機金属系耐荷重添加剤のうち、金属基がモリブデンであるものの総称であり、一般に摩擦調整剤として広く用いられている。(なお、MoDTCは、極圧剤として分類されることもあるが、近年は摩擦調整剤として分類されることが多い。)MoDTCには、非油溶性(すなわち、25℃で固体)と、油溶性(すなわち、25℃で液体)とが存在する。非油溶性MoDTCと油溶性MoDTCとを併用することにより、安定的な低摩擦被膜が形成され、低面圧から高面圧の広範囲で優れた低摩擦特性が得られる。
MoDTCの好ましい例としては、式(2)で示される化合物があげられる。
[R3R4N-CS-S]2-Mo2OmSn (2)
式(2)中、R3及びR4は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれが独立して、炭素数1~24、好ましくは3~18の直鎖又は分岐アルキル基を表し、mは0~3、nは4~1、m+n=4である。
MoDTCは低摩擦性を発揮させるために必須であるが、高額な添加剤であることから、その含有量は、低摩擦特性とコストとの両立性を考慮する必要がある。
成分(c)の含有量は、低摩擦特性とコストの観点から、組成物の全質量を基準として、好ましくは0.2~4.0質量%、より好ましくは0.3~3.0質量%、さらに好ましくは0.4~2.5質量%である。
成分(d)の含有量は、低摩擦特性とコストの観点から、組成物の全質量を基準として、好ましくは0.3~7.0質量%、より好ましくは0.8~6.0質量%、さらに好ましくは1.0~5.0質量%である。成分(c)、(d)はこの範囲で低摩擦が特に優れる。
(d)25℃で液体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン
本発明の(c)又は(d)として使用できるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン(MoDTC)は、有機金属系耐荷重添加剤のうち、金属基がモリブデンであるものの総称であり、一般に摩擦調整剤として広く用いられている。(なお、MoDTCは、極圧剤として分類されることもあるが、近年は摩擦調整剤として分類されることが多い。)MoDTCには、非油溶性(すなわち、25℃で固体)と、油溶性(すなわち、25℃で液体)とが存在する。非油溶性MoDTCと油溶性MoDTCとを併用することにより、安定的な低摩擦被膜が形成され、低面圧から高面圧の広範囲で優れた低摩擦特性が得られる。
MoDTCの好ましい例としては、式(2)で示される化合物があげられる。
[R3R4N-CS-S]2-Mo2OmSn (2)
式(2)中、R3及びR4は、互いに同一でも異なっていてもよく、それぞれが独立して、炭素数1~24、好ましくは3~18の直鎖又は分岐アルキル基を表し、mは0~3、nは4~1、m+n=4である。
MoDTCは低摩擦性を発揮させるために必須であるが、高額な添加剤であることから、その含有量は、低摩擦特性とコストとの両立性を考慮する必要がある。
成分(c)の含有量は、低摩擦特性とコストの観点から、組成物の全質量を基準として、好ましくは0.2~4.0質量%、より好ましくは0.3~3.0質量%、さらに好ましくは0.4~2.5質量%である。
成分(d)の含有量は、低摩擦特性とコストの観点から、組成物の全質量を基準として、好ましくは0.3~7.0質量%、より好ましくは0.8~6.0質量%、さらに好ましくは1.0~5.0質量%である。成分(c)、(d)はこの範囲で低摩擦が特に優れる。
(e)過塩基性カルシウムスルホネート
本発明に使用するカルシウムスルホネートは、炭酸カルシウムにより過塩基性とされているものであって、中性のカルシウムスルホネートでは優れた低摩擦性を得られない。また、金属スルホネートの金属成分としてナトリウム、マグネシウム、バリウムなどが挙げられるが、低面圧から高面圧における広範囲の面圧下における低摩擦性を得るためには、金属成分はカルシウムであることが必須である。
過塩基性カルシウムスルホネートとしては、塩基価200~500mgKOH/gのものが好ましく、300~470mgKOH/gのものがより好ましく、350~450mgKOH/gのものがさらに好ましい。このような範囲で、満足のいく低摩擦性が得られる。
なお、本発明における塩基価は、ASTM D-2896により測定した値である。
過塩基性カルシウムスルホネートの含有量は、組成物の全量を基準として、低摩擦性の観点からは0.5~8.5質量%が好ましく、低摩擦性とコストとの両立性を考慮すると1.0~7.0質量%が好ましく、1.5~6.0質量%がより好ましい。
本発明に使用するカルシウムスルホネートは、炭酸カルシウムにより過塩基性とされているものであって、中性のカルシウムスルホネートでは優れた低摩擦性を得られない。また、金属スルホネートの金属成分としてナトリウム、マグネシウム、バリウムなどが挙げられるが、低面圧から高面圧における広範囲の面圧下における低摩擦性を得るためには、金属成分はカルシウムであることが必須である。
過塩基性カルシウムスルホネートとしては、塩基価200~500mgKOH/gのものが好ましく、300~470mgKOH/gのものがより好ましく、350~450mgKOH/gのものがさらに好ましい。このような範囲で、満足のいく低摩擦性が得られる。
なお、本発明における塩基価は、ASTM D-2896により測定した値である。
過塩基性カルシウムスルホネートの含有量は、組成物の全量を基準として、低摩擦性の観点からは0.5~8.5質量%が好ましく、低摩擦性とコストとの両立性を考慮すると1.0~7.0質量%が好ましく、1.5~6.0質量%がより好ましい。
(f)ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛
本発明に使用されるジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛(ZnDTC)としては、式(3)で示されるものが好ましい。
[R5 2N-CS-S]2-Zn (3)
ZnDTCのアルキル基構造は、本発明における低摩擦性には殆ど影響しないが、式(3)中、R5は、一級又は二級の炭素数1~24のアルキル基が好ましく、炭素数3~8のアルキル基であることがより好ましい。
ZnDTCは過剰に含有することで、潤滑部(CVJの潤滑部は金属製である)が腐食することによる摩擦上昇を引き起こす場合がある。したがって、低摩擦性(特に、低面圧下における低摩擦性)を確保しつつ、腐食による摩擦上昇を防止するには、ZnDTCの含有量は、組成物の全質量を基準として0.3%~3.5%質量%であり、好ましくは0.5~3.0質量%、より好ましくは0.7~2.5質量%である。
本発明に使用されるジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛(ZnDTC)としては、式(3)で示されるものが好ましい。
[R5 2N-CS-S]2-Zn (3)
ZnDTCのアルキル基構造は、本発明における低摩擦性には殆ど影響しないが、式(3)中、R5は、一級又は二級の炭素数1~24のアルキル基が好ましく、炭素数3~8のアルキル基であることがより好ましい。
ZnDTCは過剰に含有することで、潤滑部(CVJの潤滑部は金属製である)が腐食することによる摩擦上昇を引き起こす場合がある。したがって、低摩擦性(特に、低面圧下における低摩擦性)を確保しつつ、腐食による摩擦上昇を防止するには、ZnDTCの含有量は、組成物の全質量を基準として0.3%~3.5%質量%であり、好ましくは0.5~3.0質量%、より好ましくは0.7~2.5質量%である。
本発明の組成物は、成分(a)~(f)以外にも、グリースに一般的に使用される添加剤を必要に応じて含むことができる。
(g)硫黄極圧剤
本発明に用いることのできる硫黄系極圧剤としては、例えば、ひまし油、菜種油、牛脂などの動植物油を硫化した硫化油脂及びエステル、オレフィンを硫化して得られる硫化オレフィンやポリスルフィドがあげられる。
本発明における低摩擦性の観点からは、硫黄系極圧剤は必ずしも含有しなくても良いが、極圧性を考慮する場合に硫化オレフィンを含有するのが好ましく、なかでも、硫黄成分が35~50質量%の硫化オレフィンを含有するのがより好ましい。なお、本発明における硫黄成分量は、JSI K 2541により測定した値である。
なお、硫黄極圧剤を過剰に含有すると、潤滑部の腐食による摩擦上昇の要因となる場合がある。低摩擦性と極圧性を考慮した含有量は、組成物の全質量を基準として、好ましくは0.3~1.5質量%、より好ましくは0.3~1.2質量%、さらに好ましくは0.3~1.0質量%である。この範囲で低摩擦性と優れた極圧性を得られる。
(g)硫黄極圧剤
本発明に用いることのできる硫黄系極圧剤としては、例えば、ひまし油、菜種油、牛脂などの動植物油を硫化した硫化油脂及びエステル、オレフィンを硫化して得られる硫化オレフィンやポリスルフィドがあげられる。
本発明における低摩擦性の観点からは、硫黄系極圧剤は必ずしも含有しなくても良いが、極圧性を考慮する場合に硫化オレフィンを含有するのが好ましく、なかでも、硫黄成分が35~50質量%の硫化オレフィンを含有するのがより好ましい。なお、本発明における硫黄成分量は、JSI K 2541により測定した値である。
なお、硫黄極圧剤を過剰に含有すると、潤滑部の腐食による摩擦上昇の要因となる場合がある。低摩擦性と極圧性を考慮した含有量は、組成物の全質量を基準として、好ましくは0.3~1.5質量%、より好ましくは0.3~1.2質量%、さらに好ましくは0.3~1.0質量%である。この範囲で低摩擦性と優れた極圧性を得られる。
硫黄極圧剤以外の任意の添加剤としては、固体潤滑剤、酸化防止剤、防錆剤、極圧剤、油性剤が挙げられる。
固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、土壌黒鉛、鱗状黒鉛、カーボンブラック、窒化ホウ素、ホウ酸カリウム、炭酸カルシウム等があげられ、有機物としてメラミンシアヌレート、ポリテトラフルオロエチレン、ジチオカルバミン酸の銅塩や鉄塩、ステアリン酸、セバシン酸のカルシウム塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩やリチウム塩が挙げられる。
酸化防止剤としてはアミン系、フェノール系、キノリン系、又は硫黄系等が挙げられる。
防錆剤としては、亜鉛系、カルボン酸系、カルボン酸塩(例えばセバシン酸ナトリウムなどの二塩基酸塩)、又はアミン系等が挙げられる。
極圧剤としては、トリフェニルホスフェート、トリアリールフォスフェート、トリクレジルホスフェートなどのリン酸エステル類、ベンゾトリアゾール、ジアルキルメルカプトチアジアゾール等のアゾール化合物、動物及び植物から得られる油脂類を分解及び変性して得られる脂肪酸、モノ・ジグリセライド、グリセリン等の多価アルコール、アルキド樹脂、硬化油、塩素化油脂、チオリン酸等が挙げられる。
油性剤としては、動物及び植物から得られる牛脂、豚脂、魚油、ひまし油、パーム油、大豆油、菜種油などの油脂、トリメチロールプロパンオレイン酸エステル、ペンタエリスリトールステアリン酸エステル、セバシン酸ジオクチル、アジピン酸ジオクチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチルなどのエステル、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコールなどの高級アルコール、褐炭を原料とし、これを精製、酸化して得られるモンタン酸をベースとするエステルワックス等があげられる。
これら任意の添加剤の含有量は、組成物の全質量を基準として、例えば、0.1~5.0質量%、好ましくは0.3~4.0質量%、より好ましくは0.5~3.5質量%である。
固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、土壌黒鉛、鱗状黒鉛、カーボンブラック、窒化ホウ素、ホウ酸カリウム、炭酸カルシウム等があげられ、有機物としてメラミンシアヌレート、ポリテトラフルオロエチレン、ジチオカルバミン酸の銅塩や鉄塩、ステアリン酸、セバシン酸のカルシウム塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩やリチウム塩が挙げられる。
酸化防止剤としてはアミン系、フェノール系、キノリン系、又は硫黄系等が挙げられる。
防錆剤としては、亜鉛系、カルボン酸系、カルボン酸塩(例えばセバシン酸ナトリウムなどの二塩基酸塩)、又はアミン系等が挙げられる。
極圧剤としては、トリフェニルホスフェート、トリアリールフォスフェート、トリクレジルホスフェートなどのリン酸エステル類、ベンゾトリアゾール、ジアルキルメルカプトチアジアゾール等のアゾール化合物、動物及び植物から得られる油脂類を分解及び変性して得られる脂肪酸、モノ・ジグリセライド、グリセリン等の多価アルコール、アルキド樹脂、硬化油、塩素化油脂、チオリン酸等が挙げられる。
油性剤としては、動物及び植物から得られる牛脂、豚脂、魚油、ひまし油、パーム油、大豆油、菜種油などの油脂、トリメチロールプロパンオレイン酸エステル、ペンタエリスリトールステアリン酸エステル、セバシン酸ジオクチル、アジピン酸ジオクチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチルなどのエステル、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコールなどの高級アルコール、褐炭を原料とし、これを精製、酸化して得られるモンタン酸をベースとするエステルワックス等があげられる。
これら任意の添加剤の含有量は、組成物の全質量を基準として、例えば、0.1~5.0質量%、好ましくは0.3~4.0質量%、より好ましくは0.5~3.5質量%である。
本発明のグリース組成物は、等速ジョイント用グリース組成物として使用した場合に、その性能を最も効果的に発揮する事は言うまでもないが、摺動式等速ジョイント(すなわちプランジング型等速ジョイント)に使用した場合に、より効果的に性能を発揮し、摺動式等速ジョイントのなかでもトリポードタイプの摺動式等速ジョイントに使用した場合には更に効果的に性能を発揮する。
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、基油中で、4’,4-ジフェニルメタンジイソシアネート1モルと所定のアミン2モルとを反応させ、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、添加剤を、表1又は表2に示す割合(表中の数字は、特に記載の無い限り、組成物の全質量を基準とした質量%である)で配合し、表1又は表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、ちょう度はJIS K2220 7.に従って測定し、325に統一した。
<基油>
・鉱油(100℃における動粘度=12.44mm2/s)
<増ちょう剤>
・増ちょう剤は、アミンとして、シクロヘキシルアミン及びオクタデシルアミン(シクロヘキシルアミン:オクタデシルアミン=9:1、モル比)を用いて得られた、ジウレア系増ちょう剤を使用した。
<基油>
・鉱油(100℃における動粘度=12.44mm2/s)
<増ちょう剤>
・増ちょう剤は、アミンとして、シクロヘキシルアミン及びオクタデシルアミン(シクロヘキシルアミン:オクタデシルアミン=9:1、モル比)を用いて得られた、ジウレア系増ちょう剤を使用した。
<添加剤>
・MoDTC(固体):固体ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン
(アデカ サクラルーブ 600、ADEKA製)
式(2)中、R3及びR4が炭素数4の直鎖アルキル基であり、mが2であり、nが2である化合物である。
・MoDTC(液体):液体ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン
(アデカ サクラルーブ 525、ADEKA製)
式(2)中、R3及びR4が2-エチルヘキシルであり、mが2であり、nが2である化合物と、式(2)中、R3及びR4がイソトリデカンであり、mが2であり、nが2である化合物との混合物である。
・過塩基性Caスルホネート:過塩基性カルシウムスルホネート
(BrytonC-400CKY、Lanxess製、塩基価=405mgKOH/g)
・中性Caスルホネート:中性カルシウムスルホネート
(ALOX 2292B、ルーブリゾール製、TBN=2.5mgKOH/g)
・ZnDTC:ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛
(VANLUBE AZ、R.T.VANDERBILT製)
・S系極圧剤:硫化オレフィン
(ANGLAMOL 33、ルーブリゾール製、S量43.0%)
・ワックス:モンタンワックス
(LICOWAX E、クラリアントジャパン製)
・Znスルホネート:亜鉛スルホネート
(NA-SUL ZS、KING INDUSTRIES製)
・MoDTC(固体):固体ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン
(アデカ サクラルーブ 600、ADEKA製)
式(2)中、R3及びR4が炭素数4の直鎖アルキル基であり、mが2であり、nが2である化合物である。
・MoDTC(液体):液体ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン
(アデカ サクラルーブ 525、ADEKA製)
式(2)中、R3及びR4が2-エチルヘキシルであり、mが2であり、nが2である化合物と、式(2)中、R3及びR4がイソトリデカンであり、mが2であり、nが2である化合物との混合物である。
・過塩基性Caスルホネート:過塩基性カルシウムスルホネート
(BrytonC-400CKY、Lanxess製、塩基価=405mgKOH/g)
・中性Caスルホネート:中性カルシウムスルホネート
(ALOX 2292B、ルーブリゾール製、TBN=2.5mgKOH/g)
・ZnDTC:ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛
(VANLUBE AZ、R.T.VANDERBILT製)
・S系極圧剤:硫化オレフィン
(ANGLAMOL 33、ルーブリゾール製、S量43.0%)
・ワックス:モンタンワックス
(LICOWAX E、クラリアントジャパン製)
・Znスルホネート:亜鉛スルホネート
(NA-SUL ZS、KING INDUSTRIES製)
実施例及び比較例の各グリース組成物を下記の方法で試験した。実施例の試験結果を表1、比較例の試験結果を表2に示す。なお、比較例8は特許第6248939の実施例1に相当する。
<SRV試験の評価>
(1)高面圧条件及び(2)低面圧条件の両条件における結果が△以上となる場合のみ合格とする。
なお、本条件は摺動式等速ジョイント全般を想定した条件である。
<(1)高面圧条件におけるNV特性の評価>
試験開始1790秒から1800秒の10秒間の摩擦係数の算術平均を求め、比較評価した。
・試験条件
面圧:2.2GPa
ストローク:3.6mm
周波数:4.3Hz
試験時間:1800秒
試験温度:40℃
ボール:17.5mm
プレート:表面粗さRz=5.0μm
[評価]
○(合格):<0.045
△(合格):0.045~0.055
×(不合格):>0.055
<SRV試験の評価>
(1)高面圧条件及び(2)低面圧条件の両条件における結果が△以上となる場合のみ合格とする。
なお、本条件は摺動式等速ジョイント全般を想定した条件である。
<(1)高面圧条件におけるNV特性の評価>
試験開始1790秒から1800秒の10秒間の摩擦係数の算術平均を求め、比較評価した。
・試験条件
面圧:2.2GPa
ストローク:3.6mm
周波数:4.3Hz
試験時間:1800秒
試験温度:40℃
ボール:17.5mm
プレート:表面粗さRz=5.0μm
[評価]
○(合格):<0.045
△(合格):0.045~0.055
×(不合格):>0.055
<(2)低面圧条件におけるNV特性の評価>
試験開始590秒~600秒の10秒間の摩擦係数の算術平均を求め、比較評価した。
・試験条件
面圧:0.15GPa
ストローク:1.5mm
周波数:33Hz
試験時間:600秒
試験温度:50℃
コロ軸受け:φ15×22mm
プレート:表面粗さ Rz=1.5μm
[評価]
○(合格):<0.088
△(合格):0.088~0.095
×(不合格):>0.095
試験開始590秒~600秒の10秒間の摩擦係数の算術平均を求め、比較評価した。
・試験条件
面圧:0.15GPa
ストローク:1.5mm
周波数:33Hz
試験時間:600秒
試験温度:50℃
コロ軸受け:φ15×22mm
プレート:表面粗さ Rz=1.5μm
[評価]
○(合格):<0.088
△(合格):0.088~0.095
×(不合格):>0.095
Claims (9)
- (a)基油、
(b)ジウレア系増ちょう剤、
(c)25℃で固体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(d)25℃で液体であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン、
(e)過塩基性カルシウムスルホネート、及び
(f)ジアルキルジチオカルバミン酸亜鉛
を含み、
成分(f)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.3質量%~3.5質量%である、等速ジョイント用グリース組成物。 - 成分(e)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.5質量%~8.5質量%である、請求項1に記載の等速ジョイント用グリース組成物。
- 成分(d)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.3質量%~7.0質量%である、請求項1に記載の等速ジョイント用グリース組成物。
- 成分(c)の含有量が、組成物の全質量を基準として、0.2質量%~4.0質量%である、請求項1に記載の等速ジョイント用グリース組成物。
- さらに成分(g)硫黄系極圧剤を含有する請求項1に記載の等速ジョイント用グリース組成物。
- 成分(b)が、下記式(1-1)、(1-2)又は(1-3)で表わされるジウレア化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の等速ジョイント用グリース組成物。
- 成分(a)が、多割合の鉱油を含む、請求項1に記載の等速ジョイント用グリース組成物。
- 摺動式等速ジョイント用である、請求項1~7のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース。
- 請求項1~7のいずれかに記載の等速ジョイント用グリース組成物を封入した、トリポードタイプの摺動式等速ジョイント。
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