(57)【要約】【課題】長寿命で低コストであり、生産性にも優れ、環境への負荷低減を同時に達成できる発泡固形潤滑剤を封入した自在継手およびその製造方法を提供する。【解決手段】トルク伝達部材（ボール）６の周囲に発泡固形潤滑剤１０を封入してなる自在継手であって、発泡固形潤滑剤１０は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなり、上記潤滑成分は潤滑油およびグリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、上記ウレタンプレポリマーはイソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満であり、上記発泡剤が水であり、上記混合物は、混合物全体に対して、上記潤滑成分を 30 〜 70 重量％含み、発泡後の連続気泡率が 50 ％以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラック溝とトルク伝達部材との係り合いによって回転トルクが伝達され、前記トルク伝達部材が前記トラック溝に沿って転動することによって軸方向移動がなされ、前記トルク伝達部材の周囲に発泡固形潤滑剤が封入されてなる自在継手であって、
前記発泡固形潤滑剤は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなり、
前記潤滑成分は潤滑油およびグリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、
前記ウレタンプレポリマーはイソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満であり、
前記発泡剤が水であり、
前記混合物は、混合物全体に対して、前記潤滑成分を 30 〜 70 重量％含み、発泡後の連続気泡率が 50 ％以上であることを特徴とする自在継手。
【請求項２】
前記ウレタンプレポリマーは、エステル系ウレタンプレポリマー、カプロラクトン系ウレタンプレポリマー、およびエーテル系ウレタンプレポリマーから選ばれた少なくとも１つのウレタンプレポリマーであることを特徴とする請求項１記載の自在継手。
【請求項３】
前記イソシアネート基と、該イソシアネート基と反応する前記硬化剤の官能基との割合が当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の自在継手。
【請求項４】
前記水の水酸基と、前記硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の自在継手。
【請求項５】
前記硬化剤が芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項記載の自在継手。
【請求項６】
前記芳香族ポリアミノ化合物がアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする請求項５記載の自在継手。
【請求項７】
前記混合物は、発泡・硬化が完了する前に前記トルク伝達部材の周囲に充填されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項記載の自在継手。
【請求項８】
前記自在継手は、等速自在継手であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項記載の自在継手。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか一項記載の自在継手の製造方法であって、
潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む成分を混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物の発泡・硬化が完了する前に、前記混合物をトルク伝達部材の周囲に充填する充填工程と、
前記充填された前記混合物を発泡・硬化させる発泡・硬化工程とを備えることを特徴とする自在継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発泡固形潤滑剤を封入した自在継手（ジョイント）およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の高性能化、コンパクト化および軽量化のための技術的改良が進み、自動車部品や産業機械の駆動伝達に用いられる自在継手についても小型化、高性能化および長寿命化の要求が高まっている。
コンパクト化や軽量化の進展とともに、自在継手にも高い負荷が加わることになり、従来のグリースによる潤滑では、充分な長寿命化が困難な場合がある。今後ますます高性能化が求められることからグリースの封入量や添加剤を最適化するだけでは、高温、高速、高負荷の使用環境下での潤滑剤の飛散や垂れ落ちを防止するには限界がある。
このような問題に対して、固形成分を発泡体化し、これに潤滑油を充填させる潤滑剤含有発泡体が報告されている（特許文献１参照）。
この潤滑剤含有発泡体は、等速ジョイントの屈曲により変形するブーツに追従して固形状となった発泡体が圧縮される。ここで発泡体の空間に存在していた液状潤滑剤が放出されて必要部位に供給され、良好な潤滑を可能にするものである。
【０００３】
特許文献１に開示されている潤滑体は発泡樹脂に潤滑油を含浸させるという後含浸型のものである。後含浸型の場合、潤滑油は発泡樹脂の発泡空間には含浸されるが、発泡樹脂そのものには殆ど含浸しない。そのため、発泡樹脂と潤滑油との親和性が弱い場合など、潤滑油保持力が小さく、高速条件下で使用した場合には潤滑油が一度に抜け出てしまうという問題がある。このような発泡潤滑剤においては短時間での潤滑や密閉空間においては使用可能であるが、長時間や開放空間で使用することが困難である。また、油保持性が高くないため、潤滑油の放出と発泡体への吸収を繰り返しながら潤滑油は絶えず空間内を流動する。このような場合、潤滑油やそれに含まれる添加剤の化学的性質によってはブーツ材を攻撃、劣化させる可能性があり、潤滑剤またはブーツ材のどちらか一方の材料選択が制限されるという問題がある。また、後含浸に伴う製造工程の工数増加や、製造時間の増加、それらに伴うコストアップは避けられないという問題がある。
【０００４】
一方、ポリオール成分とイソシアネート成分とで生成されるポリウレタン樹脂内に潤滑油を含ませた潤滑性組成物が知られている（特許文献２〜特許文献５参照）。
また、瀝青などによる油展が可能な原料として水酸基末端ポリジエン化合物がこれまでに報告されている（特許文献６参照）。
しかしながら、圧縮・屈曲などの外部応力の働く部位において使用できるようなゴム弾性を有し、潤滑剤の保持性が高く、かつ大きな変形を許容する発泡固形潤滑剤は知られていない。
【０００５】
そこで上記のような理由から潤滑剤の保持性が高く、かつ大きな変形を許容する固形潤滑剤を用いた自在継手が求められている。特に固形樹脂成分内にも潤滑油等を含有させ、潤滑剤保持力を高める必要がある。
このように自在継手に求められている潤滑剤は工業的に汎用されているようなグリース潤滑と比較しても、必要量を必要箇所に供給することが可能であるため、従来のグリース使用量の低減によるコストダウン、ブーツ材への負荷低減、自在継手の軽量化とコンパクト化を可能にする技術であるという利点があり、工業的に有利な経済的側面だけでなく環境に対する負荷低減、設計の自由度という複数の観点からも社会的重要度の高い技術であるといえる。
【特許文献１】特開平９−４２２９７号公報
【特許文献２】特開昭６０−１７３０１０号公報
【特許文献３】特開昭６２−２４１９９７号公報
【特許文献４】特開平８−３２５９号公報
【特許文献５】特開平６−１７２７７０号公報
【特許文献６】特開昭５８−１８９２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような課題に対処するためになされたものであり、長寿命で低コストであり、生産性にも優れ、環境への負荷低減を同時に達成できる発泡固形潤滑剤を封入した自在継手およびその製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の自在継手は、トラック溝とトルク伝達部材との係り合いによって回転トルクが伝達され、上記トルク伝達部材が上記トラック溝に沿って転動することによって軸方向移動がなされ、上記トルク伝達部材の周囲に発泡固形潤滑剤が封入されてなる自在継手であって、上記発泡固形潤滑剤は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなり、上記潤滑成分は潤滑油およびグリースから選ばれた少なくとも１つの潤滑成分であり、上記ウレタンプレポリマーはイソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満であり、上記発泡剤が水であり、上記混合物は、混合物全体に対して、上記潤滑成分を 30 〜 70 重量％含み、発泡後の連続気泡率が 50 ％以上であることを特徴とする。
また、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーは、エステル系ウレタンプレポリマー、カプロラクトン系ウレタンプレポリマー、およびエーテル系ウレタンプレポリマーから選ばれた少なくとも１つのウレタンプレポリマーであることを特徴とする。
【０００８】
発泡固形潤滑剤において、ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基と、該イソシアネート基と反応する上記硬化剤の官能基との割合が当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲であることを特徴とする。
また、発泡剤である水の水酸基と、上記硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲であることを特徴とする。
【０００９】
発泡固形潤滑剤において、上記硬化剤が芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする。特に該芳香族ポリアミノ化合物がアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ポリアミノ化合物であることを特徴とする。
【００１０】
また、上記混合物は、発泡・硬化が完了する前に上記トルク伝達部材の周囲に充填されることを特徴とする。
また、上記自在継手は等速自在継手であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の自在継手の製造方法は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む成分を混合して混合物を得る混合工程と、上記混合物の発泡・硬化が完了する前に、上記混合物をトルク伝達部材の周囲に充填する充填工程と、上記充填された上記混合物を発泡・硬化させる発泡・硬化工程とからなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の自在継手に用いる発泡固形潤滑剤は、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させてなるので、潤滑成分が発泡・硬化した固形成分内に吸蔵される。このため、自在継手の回転運動に伴う遠心力や自在継手が角度をとったときに発生する圧縮、屈曲、膨張などの外的な応力によって発泡固形潤滑剤中より外部に潤滑油が徐放されるので、潤滑剤保持力に優れ、自在継手の小型化、高性能化および長寿命化が図れる。
【００１３】
また、本発明の自在継手の製造方法は、上記混合工程と、充填工程と、発泡・硬化工程とからなるので、組み立て後に潤滑剤を封入しなくてもよい。その結果、生産効率が向上し、安価に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
自在継手に用いる固形潤滑剤として潤滑油保持力に優れ、潤滑油滲み出し量を必要最小限に抑制できる固形潤滑剤について鋭意検討の結果、潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させて発泡固形潤滑剤を得た。この発泡固形潤滑剤はウレタンプレポリマーが発泡・硬化して多孔質化された固形物であり、かつ潤滑成分を樹脂内部に吸蔵してなる発泡固形潤滑剤である。なお、潤滑成分が発泡・硬化した固形成分内に吸蔵されるとは、後述する潤滑油やグリースなどの液体・半固体状の潤滑成分が発泡・硬化した固形成分中にウレタンプレポリマーや硬化剤と反応することなく、化合物にならないで含まれることをいう。
この発泡固形潤滑剤は潤滑成分保持力に優れ、外力による変形を受けても潤滑成分滲み出し量を必要最小限に抑制し、かつ安価に製造でき、自在継手の必要箇所にのみ封入でき、自在継手を効率よく製造できることがわかった。本発明はこのような知見に基づくものである。
【００１５】
本発明の自在継手に用いられる発泡固形潤滑剤は、樹脂内に潤滑成分を吸蔵させるので、樹脂の柔軟性により、例えば圧縮、膨張、屈曲、ねじりなどの外力による変形により潤滑剤を滲み出させて樹脂の分子間から外部に徐放できる。この際、滲み出す潤滑成分量は、外力の大きさに応じて弾性変形する程度を樹脂の選択などによって変えることにより、必要最小限にすることができる。
また、本発明に用いる発泡固形潤滑剤において樹脂成分は、発泡により表面積が大きくなっており、滲み出した余剰の潤滑油を再び発泡体の気泡内に一時的に保持することもできて滲み出す潤滑成分量は安定しており、また樹脂内に潤滑剤を吸蔵させると共に気泡内に含浸させることによって非発泡の状態より潤滑成分の保持量も多くなる。
【００１６】
その上、本発明に用いる発泡固形潤滑剤は、非発泡体と比較して屈曲時に必要なエネルギーが非常に小さく、潤滑成分を高密度に保持しながら柔軟な変形が可能である。また、発泡により嵩密度が小さくなり、多孔質な部分を多く持つため、軽量化の点でも有利である。
また、潤滑成分と、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させるだけであるので、特別な設備も不要であり、任意の場所に充填して成形することが可能である。
また、潤滑成分と、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物の配合量をコントロールすることにより発泡固形潤滑剤の密度を変化させることができる。
【００１７】
本発明の自在継手に使用する発泡固形潤滑剤に用いられる固形成分には耐熱性および柔軟性に優れ、低コスト化が可能となるウレタンプレポリマーを用いる。
本発明に使用できるウレタンプレポリマーは、活性水素基を有する化合物とポリイソシアネートとの反応によって得られ、イソシアネート基は、分子鎖末端であっても、あるいは分子鎖内から分岐した側鎖末端に含まれていてもよい。また、ウレタンプレポリマーは分子鎖内にウレタン結合を有していてもよい。
ウレタンプレポリマーは反応するモノマー（＝活性水素基を有する化合物）の種類によって、カプロラクトン系、エステル系、エーテル系などに分類される。エーテル系にはタケネートＬ−１１７０（三井化学ポリウレタン社製）、Ｌ−１１５８（三井化学ポリウレタン社製）、コロネート４０９０（日本ポリウレタン社製）などがある。また、エステル系としてはコロネート４０４７（日本ポリウレタン社製）などがあり、カプロラクトン系にはタケネートＬ-１３５０（三井化学ポリウレタン社製）、タケネートＬ-１６８０（三井化学ポリウレタン社製）、サイアナプレン７−ＱＭ（三井化学ポリウレタン社製）、プラクセルＥＰ１１３０（ダイセル化学工業社製）などが挙げられる。
また、末端基をイソシアネート基に変性したオリゴマーやプレポリマー化合物も使用することが出来る。このような化合物としては末端イソシアネート変性ポリエーテルポリオールや水酸基末端ポリブタジエンのイソシアネート変性体が挙げられる。末端イソシアネート変性ポリエーテルポリオールにはコロネート１０５０（日本ポリウレタン社製）などが挙げられる。また、水酸基末端ポリブタジエンのイソシアネート変性体にはpoly-bd MC50（出光興産社製）やpoly-bd HTP9（出光興産社製）が挙げられる。
これらのウレタンプレポリマーは、目的とする機械的性質などに応じて２種類以上を混合して使用することができる。
【００１８】
本発明は、イソシアネート基含有量が 2 重量％以上 6 重量％未満のウレタンプレポリマーを使用できる。イソシアネート基（ＮＣＯ）の含有量が 2 重量％未満であると発泡性と弾力性の両立が難しくなるし、 6 重量％以上であると硬度が大きくなりすぎて反発弾性が大きくなり外力による変形を受けるときに発熱等を起こしやすくなる。
また、イソシアネート基は、フェノール類、ラクタム類、アルコール類、オキシム類などのブロック剤でイソシアネート基をブロックしたブロックイソシアネート等を使用することができる。
【００１９】
上記ウレタンプレポリマーを硬化させる硬化剤としては、活性水素を有する化合物が好ましく、官能基がアミノ基であるポリアミノ化合物、官能基が水酸基であるポリオール化合物が挙げられる。
ポリアミノ化合物としては、３，３′-ジクロロ-４，４′-ジアミノジフェニルメタン（以下、ＭＯＣＡと記す）、３，３′-ジメチル-４，４′-ジアミノジフェニルメタン、３，３′-ジメトキシ-４，４′-ジアミノジフェニルメタン、４，４′-ジアミノ-３，３′-ジエチル-５，５′-ジメチルジフェニルメタン、トリメチレン-ビス-（４-アミノベンゾアート）、ビス（メチルチオ）-２，４-トルエンジアミン、ビス（メチルチオ）-２，６-トルエンジアミン、メチルチオトルエンジアミン、３，５-ジエチルトルエン-２，４-ジアミン、３，５-ジエチルトルエン-２，６-ジアミンに代表される芳香族ポリアミノ化合物が挙げられる。
【００２０】
上記ポリアミノ化合物の中でも芳香族アミノ化合物が低コストであり、物性が優れているため、好ましく、特にアミノ基の隣接位に置換基を有する芳香族ジアミノ化合物が好ましい。本発明においては、発泡と共に硬化させる工程を経るため、隣接位の置換基によりアミノ基の反応性が抑制されるためと考えられる。
【００２１】
ウレタンプレポリマーをポリアミノ化合物で硬化させるとウレタンおよびウレア結合を分子内に有する発泡固形潤滑剤となる。ウレア結合を生成させることによって分子中のウレタン結合密度を下げることになり、伸びや反発弾性が向上する。また、ウレア結合を生成させることによって剛性を与えることができる。
【００２２】
ポリオール化合物としては、１，４-ブタングリコールやトリメチロールプロパンに代表される低分子ポリオール、ポリエーテルポリオール、ひまし油系ポリオール、ポリエステル系ポリオールが挙げられる。ポリオール化合物の中ではトリメチロールプロパンが好ましい。
【００２３】
ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基（−ＮＣＯ）と、該イソシアネート基と反応する硬化剤の官能基との割合は、官能基がアミノ基または水酸基である場合、当量比で（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲である。
ウレタンプレポリマーに含まれるイソシアネート基と硬化剤のアミノ基（−ＮＨ2）または水酸基（−ＯＨ）、そして発泡剤である水の水酸基（−ＯＨ）との割合で発泡固形潤滑剤の発泡倍率や柔軟性、弾力性等が定まる。硬化剤のアミノ基（−ＮＨ2）または水酸基（−ＯＨ）とウレタンプレポリマーのイソシアネート基（−ＮＣＯ）とを当量で反応させると、発泡剤である水と反応するイソシアネート基（−ＮＣＯ）が消失してしまうため、（硬化剤の官能基／ＮＣＯ）＝１／（1.1〜2.5）の範囲が好ましい。また、発泡剤である水の水酸基と、硬化剤の官能基との割合が当量比で（水の水酸基／硬化剤の官能基）＝１／（0.7〜2.0）の範囲である。
上記範囲よりも硬化剤の量が少なくなると発泡固形潤滑剤の強度等の物性が著しく低下するばかりでなく、ウレタンエラストマーとして硬化しない場合もある。
【００２４】
本発明に使用できる潤滑成分は、発泡体を形成する固形成分を溶解しないものであれば使用することができる。潤滑成分としては、例えば潤滑油、グリース、ワックスなどを単独でもしくは混合して使用することができる。特に好ましいものとして、炭化水素系潤滑油、炭化水素系グリース、または炭化水素系潤滑油と炭化水素系グリースとの混合物が挙げられる。
炭化水素系潤滑油としては、パラフィン系やナフテン系の鉱物油、炭化水素系合成油、ＧＴＬ基油等が挙げられる。これらは単独でも混合油としても使用できる。また、使用できる油としてエステル系合成油、エーテル系合成油、フッ素油、シリコーン油等も挙げることができる。これらも単独でも混合油としても使用できる。
炭化水素系グリースは炭化水素油を基油とするグリースであり、基油としては上述の炭化水素系潤滑油を挙げることができる。増ちょう剤としては、リチウム石けん、リチウムコンプレックス石けん、カルシウム石けん、カルシウムコンプレックス石けん、アルミニウム石けん、アルミニウムコンプレックス石けん等の石けん類、ジウレア化合物、ポリウレア化合物等のウレア系化合物が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、エステル系合成油、エーテル系合成油、フッ素油、シリコーン油等を基油としたグリースも挙げることができる。これらの基油も単独でも混合油としても使用できる。
ジウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミンの反応で得られる。ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルジイソシアネート、フェニルジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、オクタデカンジイソシアネート、デカンジイソシアネート、ヘキサンジイソシアネート等が挙げられ、モノアミンとしては、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、オレイルアミン、アニリン、ｐ-トルイジン、シクロヘキシルアミン等が挙げられる。ポリウレア化合物は、例えば、ジイソシアネートとモノアミン、ジアミンとの反応で得られる。ジイソシアネート、モノアミンとしては、ジウレア化合物の生成に用いられるものと同様のものが挙げられ、ジアミンとしては、エチレンジアミン、プロパンジアミン、ブタンジアミン、ヘキサンジアミン、オクタンジアミン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン等が挙げられる。
【００２５】
上記潤滑成分には、炭化水素系合成ワックス、ポリエチレンワックス、高級脂肪酸エステル系ワックス、高級脂肪酸アミド系ワックス、ケトン・アミン類、水素硬化油などを混合して使用することができる。これらのワックスに油を混合してもよく、使用する油成分としては上述の潤滑油と同様のものを用いることができる。
【００２６】
本発明の自在継手に用いる発泡固形潤滑剤を発泡させる発泡剤としては、原料にイソシアネート化合物を用いることから、イソシアネート化合物と反応して二酸化炭素ガスを発生させる水を用いることが好ましい。
また、必要に応じて触媒を使用することが好ましく、例えば、３級アミン系触媒や有機金属触媒などが用いられる。３級アミン系触媒としてはモノアミン類、ジアミン類、トリアミン類、環状アミン類、アルコールアミン類、エーテルアミン類、イミダゾール誘導体、酸ブロックアミン触媒などが挙げられる。
また、有機金属触媒としてはスタナオクタエート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンメルカプチド、ジブチルチンチオカルボキシレート、ジブチルチンマレエート、ジオクチルチンジメルカプチド、ジオクチルチンチオカルボキシレート、オクテン酸塩などが挙げられる。また、反応のバランスを整えるなどの目的でこれら複数種類を混合して用いてもよい。
【００２７】
本発明において発泡固形潤滑剤には必要に応じて顔料や帯電防止剤、難燃剤、防黴剤やフィラーなどの各種添加剤等を添加することができる。
さらに二硫化モリブデン、グラファイト等の固体潤滑剤、有機モリブデン等の摩擦調整剤、アミン、脂肪酸、油脂類等の油性剤、アミン系、フェノール系などの酸化防止剤、石油スルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、ソルビタンエステルなどの錆止め剤、イオウ系、イオウ−リン系などの極圧剤、有機亜鉛、リン系などの摩耗防止剤、ベンゾトリアゾール、亜硝酸ソーダなどの金属不活性剤、ポリメタクリレート、ポリスチレンなどの粘度指数向上剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
【００２８】
本発明の自在継手に使用する発泡固形潤滑剤は、上記潤滑成分と、ウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を発泡・硬化させて得られる。
上記潤滑成分の配合割合は、混合物全体に対して、 30 重量％〜70 重量％、好ましくは 40 重量％〜60 重量％である。潤滑成分が 30 重量％未満であると、潤滑油などの供給量が少なく発泡固形潤滑剤としての機能を発揮できず、70 重量％より多いときには固化しない場合がある。
【００２９】
本発明において潤滑油などの潤滑成分存在下で発泡反応と硬化反応とを同時に行なう反応型含浸法を用いることが、潤滑成分の高充填化と材料物性の高伸化を同時に両立させるためには望ましい。これは発泡体形成段階において発泡体に形成された気泡に潤滑剤が均一に含浸されるとともに、潤滑成分が発泡・硬化した固形成分内に吸蔵されることにより潤滑剤の高充填化と材料物性の高伸化が両立するものと考えられる。
これに対してあらかじめ発泡体を製造しておき、これに潤滑剤を含浸させる後含浸法では潤滑剤保持力が十分でなく、短時間で潤滑剤が放出され長期的に使用すると潤滑剤が供給不足となる。
【００３０】
本発明においてウレタンプレポリマーを発泡により多孔質化する際に生成させる気泡は気泡が連通している連続気泡であることが好ましい。これは、外部応力によって潤滑成分を樹脂の表面から連続気泡を介して外部に直接供給するためである。気泡間が連通していない独立気泡の場合は固形成分中の潤滑油の全量が一時的に独立気泡中に隔離され気泡間での移動が困難となり、必要なときに外部に十分供給されない場合がある。
【００３１】
本発明において発泡固形潤滑剤の発泡後の連続気泡率は 50 ％以上である。さらに好ましくは50 ％以上 90 ％以下である。連続気泡率が 50％未満の場合は、樹脂成分（固形成分）の潤滑油が一時的に独立気泡中に取り込まれている割合が多くなり、必要な時に外部へ供給されない場合がある。なお、90％をこえると、発泡体自体の強度が低下しやすくなるし、潤滑成分の保持力が低下するために潤滑成分の放出が多くなり、長期使用には不利となる。
【００３２】
本発明に用いる発泡固形潤滑剤の連続気泡率は以下の手順で算出できる。
（１）発泡硬化した発泡固形潤滑剤を適当な大きさにカットし、試料Ａを得る。試料Ａの重量を測定する。
（２）Ａを 3 時間ソックスレー洗浄（溶剤：石油ベンジン）する。その後 80℃で ２ 時間恒温槽に放置し、有機溶剤を完全に乾燥させ、試料Ｂを得る。試料Ｂの重量を測定する。
（３）連続気泡率を以下の手順で算出する。
連続気泡率＝（１−（試料Ｂの樹脂成分重量−試料Ａの樹脂成分重量）／試料Ａの潤滑成分重量）×１００
なお、試料Ａ、Ｂの樹脂成分重量、潤滑成分重量は、試料Ａ、Ｂの重量に組成の仕込み割合を乗じて算出する。
連続していない独立気泡中に取り込まれた潤滑成分は 3 時間ソックスレー洗浄では外部へ放出されないため試料Ｂの重量を減少させることがないので、上記の操作で試料Ｂの重量減少分は連続気泡からの潤滑成分の放出によるものとして連続気泡率が算出できる。
【００３３】
本発明において発泡固形潤滑剤の発泡倍率は 1.1 倍〜100 倍であることが好ましく、より好ましくは 1.1 倍〜10 倍である。発泡倍率 1.1 倍未満の場合は気泡体積が小さく、外部応力が加わったときに変形を許容できない。また、100 倍をこえる場合は外部応力に耐える強度を得ることが困難となる。
【００３４】
本発明の自在継手を等速ジョイントに利用した例としては、ボールフィクストジョイント（以下、ＢＪと記す）の他、アンダーカットフリージョイント（以下、ＵＪと記す）などが挙げられる。このようなＢＪやＵＪのトルク伝達部材（ボール）数は６個または８個の場合がある。
ＢＪやＵＪに発泡固形潤滑剤を封入した場合、潤滑剤が必要な部位のみに充填されることになるため、低コスト化・軽量化に寄与できると共に、使用される作動角が大きいことから圧縮・屈曲を受けやすく、摺動部へ潤滑剤が供給されやすい。
また、摺動式等速ジョイントに利用した例としては、ダブルオフセットジョイント（以下、ＤＯＪと記す）、トリポードジョイント（以下、ＴＪと記す）、クロスグルーブジョイントなどが挙げられる。ＤＯＪのトルク伝達部材（ボール）数は６個または８個の場合がある。
また、不等速ジョイントとしては、クロスジョイントなどが挙げられる。
【００３５】
本発明の自在継手を図１〜図３に基づいて説明する。図１はＢＪの一部切欠断面図を、図２はＤＯＪの一部切欠断面図を、図３はＴＪの一部切欠断面図を、それぞれ示す。
図１に示すように、ＢＪ１は外方部材２としての外輪の内面および球形の内方部材３としての内輪の外面に軸方向の六本のトラック溝４、５を等角度に形成し、そのトラック溝４、５間に組み込んだトルク伝達部材６をケージ７で支持し、このケージ７の外周を球面７ａとし、かつ内周を内方部材３の外周に適合する球面７ｂとしている。
また、外方部材２の外周とシャフト８の外周とをブーツ９で覆い、外方部材２と、球形の内方部材３と、トラック溝４、５と、トルク伝達部材６と、ケージ７と、シャフト８とに囲まれた空間に発泡固形潤滑剤１０が封入されている。
【００３６】
図２に示すように、ＤＯＪ１１は外方部材１２としての外輪の内面および球形の内方部材１３としての内輪の外面に軸方向の六本のトラック溝１４、１５を等角度に形成し、そのトラック溝１４、１５間に組み込んだトルク伝達部材１６をケージ１７で支持し、このケージ１７の外周を球面１７ａとし、かつ内周を内方部材１３の外周に適合する球面１７ｂとし、各球面１７ａ、１７ｂの中心(イ）、（ロ）を外方部材１２の軸心上において軸方向に位置をずらしてある。
また、外方部材１２の外周とシャフト１８の外周とをブーツ１９で覆い、外方部材１２と、球形の内方部材１３と、トラック溝１４、１５と、トルク伝達部材１６と、ケージ１７と、シャフト１８とに囲まれた空間に発泡固形潤滑剤２０が封入されている。
【００３７】
図３に示すように、ＴＪ２１は外方部材２２としての外輪の内面に軸方向の三本の円筒形トラック溝２３を等角度に形成し、外方部材２２の内側に組み込んだトリポード部材２４には三本の脚軸２５を設け、各脚軸２５の外側にトルク伝達部材である球面ローラ２６を嵌合し、そのトルク伝達部材である球面ローラ２６と脚軸２５との間にニードル２７を組み込んでトルク伝達部材である球面ローラ２６を回転可能に、かつ軸方向にスライド可能に支持し、そのトルク伝達部材である球面ローラ２６を上記トラック溝２３に嵌合してある。
また、外方部材２２の外周とシャフト２８の外周とをブーツ２９で覆い、外方部材２２と、トラック溝２３と、トリポード部材２４と、シャフト２８とに囲まれた空間に発泡固形潤滑剤３０が封入されている。
【００３８】
このようなＴＪやＤＯＪについては、軸方向に摺動しろが必要なため、グリースなどの既存の潤滑剤を用いた場合は上述したＢＪなどの固定式ジョイントよりも封入量が多くなる。
しかしながら発泡固形潤滑剤（図１の１０、図２の２０、図３の３０）は、必要な部位にのみ充填が可能であるため、ＤＯＪやＴＪに発泡固形潤滑剤を封入する場合に低コスト化と軽量化への寄与度がより大きくなる。
【００３９】
本発明の自在継手の製造方法は、上記自在継手の製造方法であって、原料の各成分を混合して混合物を得る混合工程と、上記混合物の発泡・硬化が完了する前に、上記混合物をトルク伝達部材の周囲に充填する充填工程と、上記充填された上記混合物を発泡・硬化させ固形物を得る発泡・硬化工程とを備える。
本発明の自在継手は、上記各種自在継手のトルク伝達部材周りのみ組み立てたサブアッシーの所定空間に少なくともウレタンプレポリマーと、硬化剤と、潤滑成分と、発泡剤との混合物を充填し、発泡・硬化させた後、ブーツ等の部材を組み付けることで得られる。混合物を自在継手サブアッシーに充填し発泡・硬化させるだけであるので、形状が複雑な自在継手内の任意の部位にも容易に充填することが可能であり、得られる自在継手には既に潤滑剤が含浸されている。このため発泡成形体を得るための成形金型や潤滑成分の後含浸工程等も不要である。
【００４０】
上記混合工程は、原料の各成分を混合して混合物を得る工程である。潤滑成分と、分子内にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマーと、硬化剤と、発泡剤とを含む混合物を混合する方法は、特に限定されることなく、例えばヘンシェルミキサー、リボンミキサー、ジューサーミキサー、ミキシングヘッド等、一般に用いられる撹拌機を使用して混合することができる。
混合物は、市販のシリコーン系整泡剤などの界面活性剤を使用し、各原料分子を均一に分散させておくことが望ましい。また、この整泡剤の種類によって表面張力を制御し、生じる気泡の種類を連続気泡または独立気泡に制御することが可能となる。このような界面活性剤としては陰イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両性界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤などが挙げられる。
【００４１】
上記充填工程は、混合物が発泡・硬化する前にこの混合物を自在継手サブアッシーの任意の部位に充填する工程である。発泡・硬化する前の混合物は流動性があるので形状が複雑な自在継手内の任意の部位にも容易に充填することが可能である。なお、混合物を充填する際は、必要に応じて自在継手サブアッシー内の所定空間の側面に金具等の治具で蓋をすることにより、所定の形状に成形することができる。
【００４２】
上記発泡・硬化工程は、充填された混合物を自在継手サブアッシー内で発泡・硬化させる工程である。
樹脂成分を発泡させる手段としては上述の発泡手段を採用することができる。本発明においては原料として反応性の高いイソシアネート基を持つ化合物を使用して、イソシアネート化合物と水分子との化学反応によって生じる二酸化炭素による化学的発泡を用いている。また、このような反応を伴う発泡を用いる場合には必要に応じて上述の触媒を使用することが好ましい。
また、発泡により得られる気泡は上述の連続気泡であることが好ましく、樹脂成分の発泡倍率は 1.1 倍〜100 倍であることが好ましい。
【００４３】
また上記製造方法において、混合物を自在継手サブアッシーに充填する以外の方法として、成形用金型内に充填後、発泡・硬化させて成形した発泡固形潤滑剤を自在継手に組み込む方法がある。
また成形用金型を用いずに常圧で混合物を発泡・硬化させる方法もあるが、この場合は発泡・硬化物を裁断や研削等で目的の形状に後加工して、自在継手に組み込む必要がある。なお後加工の場合は、加工時に潤滑成分が漏出する場合があるので、この場合は後含浸して所定量の潤滑成分を確保する必要がある。
これらの方法は成形用金型等の治具を必要としたり、研削や後含浸、組み込み等の後加工が必要となる。また、硬化した発泡体に潤滑成分を後含浸して追加しても、潤滑剤保持性が低いことや、自在継手に組み込むためのハンドリング時に発泡体から潤滑剤が漏出しやすい等の不具合が生じやすい。
以上のことから本発明においては、品質面、作業面、コスト面で混合物を自在継手サブアッシーに充填して発泡・硬化させる方法を採用することが好ましい。
【００４４】
従来の自在継手ではブーツ破損などでグリースが流出し、その結果潤滑不良にいたるような場合でも、本発明の自在継手においては潤滑剤が徐放されるためブーツ破損は寿命に直接的な要因とはならず、また、外部からの塵や水分等の侵入に対してはシールの役割をも果たす。
【００４５】
本発明の自在継手において、発泡固形潤滑剤中に含浸された状態で含まれる潤滑成分は、外力による発泡体の変形によっても急激に滲み出すことがなく、潤滑成分を効率よく摺動面に滲み出させて用いることができる。その結果、潤滑成分量は必要最小限でよく、しかも長寿命でゴム製ブーツの劣化も少ない自在継手が得られる。このため本発明の自在継手は各種産業用自在継手に、好ましくは自動車用自在継手に、特に好ましくは自動車用等速ジョイントに用いることができる。
【実施例】
【００４６】
以下に本発明の実施例を挙げ、本発明をさらに説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。
実施例および比較例に用いた潤滑成分、ウレタンプレポリマー、硬化剤、発泡剤、触媒を以下に示す。なお、（  ）内は表中での略号を表す。
潤滑成分
潤滑油（潤滑油１）：タービン１００（パラフィン系鉱油、新日本石油社製）
潤滑油（潤滑油２）：クリセフ１５０（ナフテン系鉱油、新日本石油社製）
潤滑油（潤滑油３）：シンフルード８０１（ポリ−α−オレフィン、新日鉄化学社製）
潤滑グリース（グリース）：パイロノックユニバーサルＮ６Ｃ（新日本石油社製）
ウレタンプレポリマー
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー１（プレポリマー１）：プラクセルＥＰ１１３０（ＮＣＯ 3.3 ％、ダイセル化学工業社製）
エーテル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー２）：コロネート４０９０（ＮＣＯ 4.3 ％、日本ポリウレタン社製）
エステル系ウレタンプレポリマー（プレポリマー３）：コロネート４０４７（ＮＣＯ 4.3 ％、日本ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー４）：タケネートＬ-１３５０（ＮＣＯ 2.3 ％、三井化学ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー５）：タケネートＬ-１６８０（ＮＣＯ 3.2 ％、三井化学ポリウレタン社製）
カプロラクタン系ウレタンプレポリマー（プレポリマー６）：サイアナプレン７−ＱＭ（ＮＣＯ 2.3 ％、三井化学ポリウレタン社製）
硬化剤
ＭＯＣＡ（ＭＯＣＡ）：イハラキュアミンＭＴ（イハラケミカル社製）
トリメチレン-ビス-（４-アミノベンゾアート）（ＣＵＡ−４）：ＣＵＡ−４（イハラケミカル社製）
ビス（メチルチオ）-２，４-トルエンジアミン、ビス（メチルチオ）-２，６-トルエンジアミンおよびメチルチオトルエンジアミンの混合物（エタキュア３００）：エタキュア３００（アルベマール社製）
トリメチロールプロパン：試薬
発泡剤（発泡剤）  イオン交換水
整泡剤（整泡剤）  ＳＲＸ２９８（東レダウ社製）
触媒（触媒）  ＤＭ７０（東ソー社製）
【００４７】
実施例１、２、５、６、８〜１５および比較例２
表１および表２に示す配合割合で、ウレタンプレポリマー、整泡剤、潤滑油、グリースを 80℃でよく混合し、次に、120℃で溶解したＭＯＣＡを加えて素早く混合した。最後に発泡剤およびアミン触媒を投入し撹拌した後、外方部材２、内方部材３、ケージ７およびトルク伝達部材６を組み付けた図１に示す固定式８個ボールジョイントサブアッシー（ＮＴＮ株式会社製、ＥＢＪ８２ 外径サイズ 72.6 mm ）に 17.0 g 封入した。数秒後に発泡反応が始まり、100℃で 30分間放置し発泡・硬化させた後、ブーツ、シャフトなど他の部材を組み付け発泡固形潤滑剤を封入した試験用等速ジョイントを得た。この試験用等速ジョイントを用いて以下に示す実機耐久試験を行ない、実機での耐久性を評価した。結果を表１および表２に併記する。また、前述の連続気泡率の算出法に基づき発泡固形潤滑剤の連続気泡率を測定した。結果を表１および表２に併記する。
【００４８】
実施例３
表１に示す配合割合で、ウレタンプレポリマー、整泡剤、潤滑油、グリースを 100℃でよく混合し、次に、140℃で溶解したトリメチレン-ビス(４-アミノベンゾアート)を加えて素早く混合した。最後に発泡剤およびアミン触媒を投入し撹拌した後、外方部材２、内方部材３、ケージ７およびトルク伝達部材６を組み付けた図１に示す固定式８個ボールジョイントサブアッシー（ＮＴＮ株式会社製、ＥＢＪ８２ 外径サイズ 72.6 mm ）に 17.0 g 封入した。数秒後に発泡反応が始まり、100℃で 30分間放置し発泡・硬化させた後、ブーツ、シャフトなど他の部材を組み付け発泡固形潤滑剤を封入した試験用等速ジョイントを得た。この試験用等速ジョイントを用いて以下に示す実機耐久試験を行ない、実機での耐久性を評価した。結果を表１に併記する。また、前述の連続気泡率の算出法に基づき発泡固形潤滑剤の連続気泡率を測定した。結果を表１に併記する。
【００４９】
実施例４および実施例７
表１に示す配合割合で、ウレタンプレポリマー、整泡剤、潤滑油、グリースを 80℃でよく混合し、次に、実施例４ではエタキュア３００を、実施例７ではトリメチロールプロパンをそれぞれを加えて素早く混合した。最後に発泡剤およびアミン触媒を投入し撹拌した後、外方部材２、内方部材３、ケージ７およびトルク伝達部材６を組み付けた図１に示す固定式８個ボールジョイントサブアッシー（ＮＴＮ株式会社製、ＥＢＪ８２ 外径サイズ 72.6 mm ）に 17.0 g 封入した。数秒後に発泡反応が始まり、100℃で 30分間放置し発泡・硬化させた後、ブーツ、シャフトなど他の部材を組み付け発泡固形潤滑剤を封入した試験用等速ジョイントを得た。この試験用等速ジョイントを用いて以下に示す実機耐久試験を行ない、実機での耐久性を評価した。結果を表１に併記する。また、前述の連続気泡率の算出法に基づき発泡固形潤滑剤の連続気泡率を測定した。結果を表１に併記する。
【００５０】
比較例１
潤滑油を用いずに発泡・硬化させた後、潤滑油を後含浸したこと以外は実施例１と同様に処理して試験用等速ジョイントを得た。この試験用等速ジョイントを用いて以下に示す実機耐久試験を行ない、実機での耐久性を評価した。結果を表２に併記する。
【００５１】
＜実機耐久試験＞
試験用等速ジョイントをトルク負荷 186 N・m 、回転数 1700 rpm、角度 6 deg にて運転時間 300 時間の条件で実機耐久試験を行なった。試験後に試験用等速ジョイント内部を点検し、継続運転可能なものを可として「○」を、損傷が激しく、継続運転不可能なものを不可として「×」を表１および表２に併記した。また、試験中に外方部材表面温度が、100℃をこえたものは、異常温度上昇として不可とし、100℃をこえた時間（ｈ）を表１および表２に併記した。
【００５２】
【表１】
2008298112.tif 000003
【表２】
2008298112.tif 000004
【００５３】
実施例１〜実施例１５は、実機を用いた耐久試験において良好な結果を示した。比較例１は、発泡体を形成した後に潤滑油を含浸させた（後含浸）ために潤滑成分保持力が小さく、等速ジョイント運転中（回転中）にジョイント外（ブーツ側）に潤滑成分が移動してしまった。結果として、潤滑が必要な部分において潤滑剤量が不足したため潤滑不良となり、温度上昇を引き起こしたものと考えられる。比較例２は、連続気泡率が小さかったため、次第に潤滑成分の放出が小さくなって潤滑不良となり、温度上昇を引き起こしたものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の自在継手は、潤滑成分を効率よく滲み出させることができ、潤滑成分量は必要最小限でよく、しかも長期間潤滑性を保持できるので、撚線機、電動機器、印刷機、自動車部品、電装補機、建設機械等の各種産業用機械用の自在継手として、特に自動車用等速ジョイントとして好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例に係る等速ジョイントの断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る等速ジョイントの断面図である。
【図３】本発明の他の実施例に係る等速ジョイントの断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１、１１、２１  等速ジョイント
２、１２、２２  外方部材
３、１３  内方部材
４、５、１４、１５、２３  トラック溝
６、１６  トルク伝達部材（ボール）
７、１７  ケージ
７ａ、１７ａ  球面
７ｂ、１７ｂ  球面
８、１８、２８  シャフト
９、１９、２９  ブーツ
１０、２０、３０  発泡固形潤滑剤
２４  トリポード部材
２５  脚軸
２６  トルク伝達部材（球面ローラ）
２７  ニードル
【図１】
2008298112.tif 000005
【図２】
2008298112.tif 000006
【図３】
2008298112.tif 000007