(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基油として合成炭化水素油、増ちょう剤としてＬｉセッケンを含む潤滑グリース組成物であって、前記合成炭化水素油１００重量部に対して、前記Ｌｉセッケンを５重量部以上、１５重量部以下、摩擦を低減する働きをするフッ素樹脂粉末を１８重量部以上、３８重量部以下の割合で配合したことを特徴とする潤滑グリース組成物。
【請求項２】
フッ素樹脂粉末がポリテトラフルオロエチレンの粉末である請求項１に記載の潤滑グリース組成物。
【請求項３】
電動式動力舵取装置の減速機用である請求項１または２に記載の潤滑グリース組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に自動車の電動式動力舵取装置（電動式パワーステアリング装置）の減速機などに好適に使用される潤滑グリース組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
自動車の電動式動力舵取装置の減速機としては近時、バックラッシによる歯打ち音の低減を目的として、例えばポリアミド樹脂などの合成樹脂製のウォームホイールを用いたものが一般化しつつある。
また上記減速機においては、ハンドルの戻り性を向上するため、また動力伝達効率を向上するために、低トルク化が必要とされる。
【０００３】
低トルク化を達成するためには、合成樹脂製のウォームホイールと金属製のウォームシャフトとの摺動部（摩擦面）において、摩擦の低減に寄与する潤滑グリース組成物の役割が重要であり、その組成について種々検討がなされている。
しかし合成樹脂に影響を及ぼすことなしに、広い温度域で摩擦の低減に安定した効果を発揮しうる潤滑グリース組成物については、未だ完成されるに至っていないのが現状である。
【０００４】
この発明の目的は、広い温度域で摩擦の低減に安定した効果を発揮し、しかも合成樹脂に影響を及ぼすおそれがないため、例えば電動式動力舵取装置の減速機等の、合成樹脂製の部品を用いた装置にも好適に使用することができる、新規な潤滑グリース組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１記載の発明は、基油として合成炭化水素油、増ちょう剤としてＬｉセッケンを含む潤滑グリース組成物であって、前記合成炭化水素油１００重量部に対して、前記Ｌｉセッケンを５重量部以上、１５重量部以下、摩擦を低減する働きをするフッ素樹脂粉末を１８重量部以上、３８重量部以下の割合で配合したことを特徴とする潤滑グリース組成物である。
【０００６】
フッ素樹脂粉末が、それ自体の摩擦の小ささゆえに、潤滑グリース組成物等の潤滑剤に配合した際に、摩擦の低減にある程度、寄与することはこれまでも知られていた。
しかし、フッ素樹脂粉末は、潤滑対象である装置から摺動などによる応力を受けると、潤滑剤中から分離、沈殿して排除され、上記装置の、潤滑剤の流路の隅などに堆積して当該流路を塞ぐなどの問題を生じやすいことも知られていた。
【０００７】
またフッ素樹脂粉末は、分離、沈殿が発生すると潤滑部位への供給量が著しく低下し、それに伴って摩擦を低減する効果も大きく低下するため、配合量に見合う効果を得るのが難しいことも知られていた。
このため従来は、フッ素樹脂粉末を基本的に配合せず、もし配合するとしてもその量をごく少量に限るのが望ましいと考えられてきた。
ところが今般、特に前述した電動式動力舵取装置の減速機用などの、比較的低速で駆動される、低負荷の装置の潤滑に使用する潤滑グリース組成物について発明者らが検討したところ、以下の事実が明らかとなった。
【０００８】
すなわち潤滑グリース組成物に、これまでの常識とは逆に、基油としての合成炭化水素油１００重量部あたり１８重量部以上、３８重量部以下の割合で多量のフッ素樹脂粉末を配合すると、潤滑初期に、潤滑部位である前記ウォームホイールとウォームシャフトとの摺動部などに堆積したフッ素樹脂の多くが、前述した分離、沈殿や摺動による排除を受けにくいため、当該摺動部の潤滑グリース組成物中に比較的多く残存する。このため潤滑グリース組成物は、広い温度域で、この残存し、分散したフッ素樹脂粉末の働きによって、摩擦の低減に安定した効果を発揮しうるものとなる。
【０００９】
したがって請求項１の構成によれば、広い温度域で摩擦の低減に安定した効果を発揮し、しかも合成樹脂に影響を及ぼすおそれがないため、例えば電動式動力舵取装置の減速機等の、合成樹脂製の部品を用いた装置にも好適に使用できる、新規な潤滑グリース組成物を提供することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明を説明する。
〈フッ素樹脂粉末〉
フッ素樹脂粉末としては、その分子中にフッ素原子を含み、前記のようにそれ自体の摩擦が小さいため、潤滑グリース組成物中に分散した際に摩擦を低減する効果を発揮しうる種々のフッ素樹脂を粉末状に形成したものが、いずれも使用可能である。特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の粉末が最も好適に使用される。
【００１１】
ＰＴＦＥは、特にそれ自体の摩擦が小さい上、分子量にもよるが、広い温度域で良好な耐熱性と機械的強度とを有している。このためＰＴＦＥの粉末は、潤滑グリース組成物中で、粉末同士の融着や圧壊などを生じることなく粉末状を維持して、摩擦を低減する効果に優れている。
フッ素樹脂粉末の物性値は特に限定されないが、その平均粒径は、電子顕微鏡観察による平均粒径で表して０．０５〜１μｍであるのが好ましい。
【００１２】
フッ素樹脂粉末の平均粒径が上記の範囲未満では、当該フッ素樹脂粉末が凝集しやすくなって、基油中への分散性が低下するおそれがある。また逆に、上記の範囲を超える場合には、個々のフッ素樹脂粉末の、基油中への分散性が低下するおそれがある。
したがってこのいずれの場合にも、例えば温度変化や経時変化などに影響されずに、フッ素樹脂粉末を均一に分散させ続けるのが容易でなくなって、前述した、フッ素樹脂粉末の分散による、広い温度域での摩擦の低減効果を維持できなくなるおそれがある。
【００１３】
なおこれらの特性を考慮すると、フッ素樹脂粉末の平均粒径は、上記の範囲内でも特に、０．１〜０．５μｍであるのがさらに好ましい。
この発明の潤滑グリース組成物は、かかるフッ素樹脂粉末を、前記のように基油としての合成炭化水素油１００重量部あたり１８重量部以上、３８重量部以下の割合で配合することを特徴とする。
【００１４】
フッ素樹脂粉末の配合割合が、合成炭化水素油１００重量部あたり１８重量部未満では、フッ素樹脂粉末を配合したことによる十分な効果が得られない。
すなわち前述したように、フッ素樹脂粉末を多量に配合することによる、潤滑グリース組成物中での、フッ素樹脂粉末の分散を維持する効果が得られない。このため分離、沈殿の発生により、潤滑部位でのフッ素樹脂粉末の供給濃度が著しく低下して、摩擦を低減する効果が得られなくなってしまう。
【００１５】
一方、フッ素樹脂粉末の配合割合が、合成炭化水素油１００重量部あたり３８重量部を超える場合には、潤滑グリース組成物の流動時の粘度が高くなりすぎる。このため組成物は、先に述べた低トルク化を達成することができず、もはや潤滑剤としては機能しえないものとなってしまう。
【００１６】
〈基油および増ちょう剤〉
基油としては合成炭化水素油を用いる。
【００１７】
合成炭化水素油としては、例えばポリ（α−オレフィン）が挙げられる。かかる合成炭化水素油は、エステル油などのように合成樹脂に影響を及ぼすおそれがなく、広い温度域で、鉱油等に比べて安定な状態を維持できるとともに、ポリグリコール系合成油、シリコーン油等に比べて潤滑性に優れる上、フェニールエーテル系合成油、フッ素系合成油等に比べて安価であるという利点を有している。
【００１９】
増ちょう剤としてはＬｉセッケンを用いる。セッケンのタイプとしては、高級脂肪酸の金属塩（金属セッケン型、混合セッケン型）や、あるいは高級脂肪酸と、低級脂肪酸または二塩基酸などとのコンプレックス塩（コンプレックス型）があげられる。
【００２０】
セッケン系増ちょう剤の具体例としては、これに限定されないが、例えば、
(I)  炭素数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸、および／または少なくとも１個のヒドロキシル基を含む炭素数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸のＬｉ塩、
(II)  炭素数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸、および／または少なくとも１個のヒドロキシル基を含む炭素数１２〜２４の脂肪族モノカルボン酸と、
炭素数２〜１２の脂肪族ジカルボン酸またはそのジエステル、炭素数７〜２４の芳香族モノカルボン酸またはそのエステル、リン酸エステル類、およびホウ酸エステル類のうちの少なくとも１種と
のＬｉコンプレックス塩
などがあげられる。
【００２２】
前記Ｌｉ塩もしくはＬｉコンプレックス塩などのＬｉセッケンを合成炭化水素油と組み合わせた潤滑グリース組成物は、他の金属系セッケンを用いたものに比べて摩擦が小さい。このためフッ素樹脂粉末の配合により、上記の広い温度域で、摩擦を安定して低減するために有効である。
【００２３】
前記Ｌｉセッケンの配合割合は、基油１００重量部に対して５〜１５重量である。
【００２４】
〈他の添加剤〉
この発明の潤滑グリース組成物には、上記の各成分の他に、さらに必要に応じて、例えば酸化防止剤、極圧剤、摩耗防止剤、さび止め剤、腐食防止剤、構造安定剤、フッ素樹脂粉末以外の固体潤滑剤などの添加剤を配合してもよい。各添加剤の配合量は、それぞれ従来と同程度であればよい。
〈潤滑グリース組成物の製造〉
この発明の潤滑グリース組成物は、下記の直接ケン化法、または混合法によって製造することができる。
【００２５】
このうち直接ケン化法では、まずセッケン原料としての脂肪酸などを基油中に溶解する。次にかく拌下、強アルカリである金属水酸化物を加えて、ケン化反応によってセッケンを合成するとともに、加熱して脱水させる。次に、かく拌を続けながらさらに加熱して、合成したセッケンを基油中に分散もしくは溶解した後、冷却してゲル化させる。そしてミリング処理することで潤滑グリース組成物が製造される。
【００２６】
かかる直接ケン化法においてフッ素樹脂粉末およびその他の添加剤を配合するタイミングは特に限定されない。ただし、ケン化反応によって生成した水の影響を避けるためには、脱水後の任意の工程で、これらの成分を配合するのが好ましい。またミリング処理まで完了した潤滑グリースに、さらにその後の工程で、フッ素樹脂粉末およびその他の添加剤を配合してこの発明の潤滑グリース組成物とすることもできる。
【００２７】
一方の混合法では、あらかじめ合成しておいたセッケンと基油とを加熱下でかく拌、混合して、セッケンを基油中に分散もしくは溶解した後、冷却してゲル化させ、さらにミリング処理することで潤滑グリース組成物が製造される。
かかる混合法においては、セッケンと基油のかく拌、混合工程から、ミリング処理工程までの任意の工程で、フッ素樹脂粉末およびその他の添加剤を配合することができる。また先の場合と同様に、ミリング処理まで完了した潤滑グリースに、さらにその後の工程で、フッ素樹脂粉末およびその他の添加剤を配合してこの発明の潤滑グリース組成物とすることもできる。
【００２８】
かくして製造されるこの発明の潤滑グリース組成物は、前述したように広い温度域で摩擦の低減に安定した効果を発揮し、しかも合成樹脂に影響を及ぼすおそれがないため、例えば電動式動力舵取装置の減速機等の、合成樹脂製の部品を用いた、比較的低速で駆動される、低負荷の装置の潤滑に特に好適に使用される。
【００２９】
【実施例】
以下にこの発明を、実施例、比較例に基づいて説明する。
実施例１、２、比較例１〜４
あらかじめ製造した、基油としてのポリ（α−オレフィン）〔４０℃での動粘度が４８ｍｍ2／ｓ〕１００重量部と、増ちょう剤としてのＬｉセッケン９重量部とを含む潤滑グリースに、表1に示す配合割合で、ＰＴＦＥの粉末〔電子顕微鏡観察による平均粒径０．２μｍ〕を配合し、均一にかく拌、混合して潤滑グリース組成物を製造した。また、ＰＴＦＥの粉末を配合しなかったものを比較例５とした。
【００３０】
【表１】
0004780363.tif 000002
【００３１】
そして得られた各実施例、比較例の潤滑グリース組成物について、バウデン−レーベン法に準拠した摩擦試験機を使用して、下記の手順で、温度２５℃での静摩擦係数μを求めた。
なお、ＰＴＦＥの粉末の配合割合Ｆを４０重量部とした比較例４の潤滑グリース組成物は流動時の粘度が高くなりすぎて、もはや潤滑剤としては機能しえないものとなってしまったので、下記の測定を行うのを断念した。
【００３２】
〔静摩擦係数μ〕
〈試験片〉
試験片としては、前述した自動車の電動式動力舵取装置の減速機において実際にウォームホイールに使用するポリアミド樹脂にて形成した、直径φ５の円柱状試験片と、同じく金属製のウォームシャフトに実際に使用する機械構造用炭素鋼にて形成した平板状試験片とを用いた。
【００３３】
このうちポリアミド樹脂製の円柱状試験片の、摩擦試験面である端面の面粗さは、実機ウォームホイールの、歯面の面粗さと一致するように仕上げた。また同様に平板状試験片の、摩擦試験面である表面の面粗さは、実機ウォームシャフトの、歯面の面粗さと一致するように仕上げた。
〈測定〉
測定に際しては、温度を２５℃に設定した恒温室中で、まず前記バウデン−レーベン摩擦試験機の、往復動される台盤上に上記平板状試験片を固定し、その摩擦試験面である表面に潤滑グリース組成物を塗布した。次いで温度を安定させた後、上記バウデン−レーベン摩擦試験機の保持部に円柱状試験片を保持させた状態で、当該円柱状試験片の摩擦試験面である端面を、平板状試験片の、潤滑グリース組成物を塗布した面に、一定の負荷荷重をかけて圧接させた。負荷荷重は３９．２Ｎとした。
【００３４】
そしてこの圧接状態で、台盤をすべり速度１．０ｍｍ／秒、摺動幅１５ｍｍで往復動させた際に、保持部に接続した板バネに発生する、摺動方向に沿う方向の歪み量を歪みゲージで測定して、台盤往復時の起動トルクと起動後の摺動トルクとを求め、その結果から静摩擦係数μを算出した。結果を図１に示す。
図より、ＰＴＦＥの粉末の配合割合を５重量部とした比較例１の潤滑グリース組成物と、ＰＴＦＥ粉末を配合しなかった比較例５の潤滑組成物とはともに、静摩擦係数μが０．２を超えることから、摩擦を低減する効果が不十分であることがわかった。また両者は同じ静摩擦係数μを示したことから、ＰＴＦＥの粉末の配合割合Ｆが増ちょう剤の配合割合Ｗ未満では、ＰＴＦＥの粉末を配合したことによる、摩擦を低減する効果が得られないことがわかった。
【００３５】
これに対し実施例１、２、比較例２〜４の潤滑グリース組成物は、いずれも静摩擦係数μが０．２以下であることから、ＰＴＦＥの粉末を配合することにより、摩擦を低減する効果が発揮されることが確認された。
中でも実施例１、２の結果より、ＰＴＦＥの粉末の配合割合を１８重量部以上でかつ３８重量部以下とすることにより、摩擦の低減効果を特に向上できることも確認された。
次に、上記のうち実施例１と比較例５の潤滑グリース組成物について、恒温室の設定温度を２５℃、６０℃および８０℃としたこと以外は前記と同様にして静摩擦係数μを求めた。結果を図２に示す。
【００３６】
図より、ＰＴＦＥを配合しなかった比較例５は、上記の測定温度範囲の全域で静摩擦係数μが大きい上、その変動も大きいことから、熱安定性が悪いことがわかった。
これに対し実施例１の潤滑グリース組成物は、上記測定温度範囲の全域で、比較例５に比べて静摩擦係数μが小さく、しかもほぼ一定の値を示した。そしてこのことから実施例１の潤滑グリース組成物は熱安定性に優れる上、広い温度範囲で、摩擦を低減する効果を安定して発揮できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の各実施例、比較例の潤滑グリース組成物における、ＰＴＦＥの粉末の配合割合Ｆ（重量部）と、静摩擦係数μとの関係を示すグラフである。
【図２】  上記のうち実施例１、比較例５の潤滑グリース組成物における、測定温度と静摩擦係数μとの関係を示すグラフである。
【図１】
0004780363.tif 000003
【図２】
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