(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
等速自在継手の内部に潤滑グリースを充填し、熱可塑性ポリエステルエラストマーからなる筒型のブーツで密封したブーツ付き等速自在継手からなり、前記潤滑グリースが下記の成分からなるブーツ付き等速自在継手。
記
基油をリチウム石鹸で増ちょうし、極圧添加剤として二硫化モリブデン、モリブデンジアルキルジチオカーバメイトおよびジンクジチオカーバメイトのみを配合した潤滑グリース。
【請求項２】
リチウム石鹸が、１２ヒドロキシステアリン酸リチウムまたはリチウム石鹸とコンプレックス剤とを共晶させたリチウムコンプレックスである請求項１に記載のブーツ付き等速自在継手。
【請求項３】
熱可塑性ポリエステルエラストマーが、ポリエステル共重合体１００重量部にグリコール０．０１〜１．５重量部を配合した熱可塑性ポリエステルエラストマーである請求項１または２に記載のブーツ付き等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブーツ付き等速自在継手に関し、例えば自動車のドライブシャフト用等速自在継手や、その他の用途の等速自在継手に適用できるブーツ付き等速自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
等速自在継手（等速ジョイントと通称される。）は、固定式とスライド式のものがあり、軸方向にスライドせずに作動角を変化させる構造の固定式等速自在継手は作動角が大きい。そのため、前輪駆動車のホイール側には、主として固定式等速自在継手が用いられ、インボード側には主としてスライド式等速自在継手が用いられる。この等速自在継手に充填される潤滑グリースには、耐焼付き性および摩耗防止性を向上させるための極圧剤が添加されている。
【０００３】
因みに、極圧剤の金属表面との反応は、摩擦により進行し、トライボ化学反応とも呼ばれている。そして、反応は、摩擦熱による温度上昇と摩耗により生成される新生面の活性によって起こり、適当な速度で反応させることが肝要である。
【０００４】
このように適当な反応性を考慮し、複数の極圧剤を併用して等速自在継手用の潤滑グリースに用いた例として、二硫化モリブデン、ナフテン酸鉛を含有するリチウム石鹸系グリースが知られている。
【０００５】
また、特開平１０−２７３６９２号公報または特開平１０−２７３６９１号公報には、等速ジョイント用グリース組成物として、モリブデンジアルキルジチオカーバメイト、二硫化モリブデン、ジンクジチオフォスフェート、硫黄−窒素系極圧添加剤、リン分を含まない硫黄系極圧添加剤を併用することが記載されている。
【０００６】
そして、一般に潤滑グリースを充填した等速自在継手には、防塵を主な目的として蛇腹状のブーツが設けられている。従来の等速自在継手用ブーツの材質は、耐油性、耐疲労性を考慮してクロロプレンゴムが用いられている。特に、要求性能の厳しい自動車の前輪駆動の等速自在継手用ブーツとしては、熱可塑性ポリエステルエラストマー（東レ・デュポン社製：ハイトレルなど）で形成されたものが、広く用いられるようになってきている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した熱可塑性ポリエステルエラストマーで形成されたブーツを装着した等速自在継手は、潤滑グリースに触れて劣化する場合があり、劣化したブーツは、引張り強さや伸び量が低下し、体積変化が大きく、膨潤量が著しいことから、早期に疲労が進行するという問題が起こる場合もある。
【０００８】
特に、従来のグリースのうち、ナフテン酸鉛などの鉛系化合物を含有するものにこのような傾向が多くみられた。
【０００９】
さらに、このようなブーツ付き等速自在継手の問題点は、固定式およびスライド式等速自在継手の双方に見られるが、特に作動角を大きく変化させる固定式等速自在継手において顕在化する傾向がある。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、熱可塑性ポリエステルエラストマー製ブーツを装着した等速自在継手が、所要のトルク伝達性能を維持しながら、使用された潤滑グリースによってブーツを劣化させないようにすることである。
【００１１】
さらに具体的には、ブーツ付き等速自在継手において、装着されたブーツが著しく軟化せず、ブーツの引張り強さや伸び量の低下が少なく、体積変化の膨潤量が小さいことで疲労性の低下を抑制できるものを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、等速自在継手の内部に潤滑グリースを充填し、熱可塑性ポリエステルエラストマーからなる筒型のブーツで密封したブーツ付き等速自在継手からなり、前記潤滑グリースが下記の成分からなるブーツ付き等速自在継手としたのである。
【００１３】
記
基油をリチウム石鹸で増ちょうし、極圧添加剤として二硫化モリブデン、モリブデンジアルキルジチオカーバメイトおよびジンクジチオカーバメイト（ジチオカルバミン酸亜鉛化合物とも称される。）を配合した潤滑グリース。
【００１４】
上記構成のブーツ付き等速自在継手は、潤滑グリースにナフテン酸鉛などの鉛含有化合物を含まず所定の化合物からなる極圧剤を含有しており、そのために潤滑グリースが熱可塑性ポリエステルエラストマーからなるブーツに触れてもブーツが劣化し難い。また、等速自在継手の耐久性は、ナフテン酸鉛などの鉛含有化合物を含んだ場合と比べて同等以上を維持することができる。
【００１５】
その結果、熱可塑性ポリエステルエラストマー製ブーツを装着した等速自在継手を長時間使用しても継手内の密封性が維持され、継手の防塵性は確実になって、土、埃、水などに広温度範囲で曝される過酷な使用条件でも等速自在継手本来の耐久性を発揮できる。
【００１６】
そして、上記のように構成されるブーツ付き等速自在継手において、さらにリチウム石鹸が、１２ヒドロキシステアリン酸リチウムまたはリチウム石鹸とコンプレックス剤とを共晶させたリチウムコンプレックスであるブーツ付き等速自在継手とすると、高温でも潤滑グリースのちょう度が変化し難くて適当な硬さを維持し、他の石鹸基グリースに比べて耐水性もよくなり、より好ましいものになる。さらにまた、リチウム石鹸基グリースに代えて、リチウムコンプレックス基グリースとした発明では、グリースの滴点が２００℃以上に向上するので、耐熱性により優れたものになる。
【００１７】
また、熱可塑性ポリエステルエラストマー製ブーツは、材料の熱可塑性ポリエステルエラストマーが、ポリエステル共重合体１００重量部に、グリコール０．０１〜１．５重量部を配合した熱可塑性ポリエステルエラストマーであるものが好ましい。所定量のグリコールを配合した熱可塑性ポリエステルエラストマーは、使用耐久性をほとんど低下させずにブーツ表面のスティックスリップ性（摩耗特性）を向上させるからである。
【００１８】
上記のように構成されるブーツ付き等速自在継手は、固定式およびスライド式等速自在継手の双方において効果的であるが、特に作動角を大きく変化させる固定式等速自在継手においてはよく適応するブーツ付き等速自在継手になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を以下に添付図面を参照して説明する。
【００２０】
図１に示す実施形態の等速自在継手は、一方のシャフト１と他方のシャフト２が軸方向にスライドせずに作動角を変化させて相対的に回転する固定式等速自在継手であり、その内部の要所に潤滑グリースを充填し、熱可塑性ポリエステルエラストマーからなる筒型のブーツ３で密封したブーツ付き等速自在継手である。なお、一端が大口径、他端が小口径の蛇腹状のブーツ３は、これら開口端がそれぞれシャフト１、２の外周に帯状締結具４、５で固定されている。
【００２１】
ブーツ３は、このような等速自在継手の揺動に対応する追従性があり、大気中の粉塵や水に対するシール性、飛石などによる貫通傷などに対する耐引裂き性、潤滑グリースに対する耐油性、耐低温性、耐熱性、耐摩耗性などの要求に対応するように熱可塑性ポリエステルエラストマーで形成される。
【００２２】
熱可塑性ポリエステルエラストマーは、高融点結晶性ポリエステル重合体セグメント（ａ）と低融点重合体セグメント（ｂ）からなるポリエステルブロック共重合体を主成分とするものである。
【００２３】
熱可塑性ポリエステルエラストマーを構成するポリエステルブロック共重合体の高融点結晶性ポリエステル重合体セグメント（ａ）は、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体と脂肪族ジオールから形成されるポリエステルであり、好ましくはテレフタル酸および／またはジメチルテレフタレートと１，４−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレートである。
【００２４】
そして、この他に、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンー２，６一ジカルボン酸、あるいはこれらのエステル形成性誘導体などのジカルボン酸成分と、分子量３００以下のジオール、例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコールなどの脂肪族ジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメチロールなどの脂環式ジオール、ビス（ｐ−ヒドロキシ）ジフェニル、ビス（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロパン、４，４’−ジヒドロキシ−ｐ−ターフェニル、４，４’−ジヒドロキシ−ｐ−クオーターフェニルなどの芳香族ジオールなどから誘導されるポリエステル、あるいはこれらのジカルボン酸成分およびジオール成分を２種以上併用した共重合ポリエステルであっても良い。
【００２５】
また、アジピン酸やセバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸を共重合しても良い。さらに、３官能以上の多官能カルボン酸成分、多官能オキシ酸成分および多官能ヒドロキシ成分などを５モル％以下の範囲で共重合することも可能である。
【００２６】
この発明におけるブーツに用いられる熱可塑性ポリエステルエラストマーを構成するポリエステルブロック共重合体の低融点重合体セグメント（ｂ）は、脂肪族ポリエーテルおよび／または脂肪族ポリエステルである。脂肪族ポリエーテルとしては、ポリ（エチレンオキシド）グリコール、ポリ（プロピレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、ポリ（へキサメチレンオキシド）グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体、ポリ（プロピレンオキシド）グリコールのエチレンオキシド付加重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体などが挙げられる。また、脂肪族ポリエステルとしては、ポリカプロラクトン、ポリエナントラクトン、ポリカプリロラクトン、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペートなどが挙げられる。
【００２７】
これらの脂肪族ポリエーテルおよび／または脂肪族ポリエステルのうち、ポリエステルブロック共重合体の弾性特性を向上させる好ましいものは、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、ポリ（プロピレンオキシド）グリコールのエチレンオキシド付加物、ポリカプロラクトン、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペートなどである。また、これらの低融点重合体セグメントの数平均分子量としては共重合された状態において３００〜６０００程度であることが好ましい。
【００２８】
ポリエステルブロック共重合体における低融点重合体セグメント（ｂ）の共重合量は、好ましくは１０〜８０重量％、さらに好ましくは１５〜７５重量％である。
【００２９】
この発明におけるブーツに用いられる熱可塑性ポリエステルエラストマーを構成する化合物は、上記のポリエステルブロック共重合体の他に、下記式（Ｉ）で表されるグリコールである。また、可塑剤、柔軟剤、滑剤、酸化防止剤、補強剤などが添加されていてもよい。
【００３０】
ＨＯ（Ｒ1 Ｏ）x Ｈ          （Ｉ）
（Ｒ1 は炭素数１〜６の炭化水素化合物から２水素を除いた官能基。ｘは、１〜１０００の整数を表す。）
上記式（Ｉ）で表されるグリコールの具体例としては、ポリ（エチレンオキシド）グリコール、ポリ（プロピレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、ポリ（ペンタメチレンオキシド）グリコール、ポリ（へキサメチレンオキシド）グリコールなどが具体例として挙げられるが、なかでもポリ（テトラメチレンオキシド）グリコールが好ましい。上記化合物式（Ｉ）中の繰り返し単位の数である  ｘは、１〜１０００の整数であるが、市場からの入手し易さから１０〜５００が好ましい。
【００３１】
これら上記式（Ｉ）のグリコールの配合量は、ポリエステルブロック共重合体１００重量部に対し、０．０１〜１．５重量部である。
【００３２】
この発明に用いる潤滑グリースは、基油をリチウム石鹸で増ちょうし、極圧添加剤として二硫化モリブデン、モリブデンジチオカーバメイトおよびジンクジチオカーバメイトを配合した潤滑グリースである。
【００３３】
潤滑グリースの基油は、鉱物油、エステル系合成油、エーテル系合成油、炭化水素系合成油などのいずれであってもよく、単独でも２種以上のものを混合して使用してもよい。
【００３４】
増ちょう剤として用いるリチウム石鹸は、水酸化リチウムと脂肪酸をけん化して得られる金属石鹸であり、脂肪酸は、主として炭素数１８の精製ステアリン酸や１２ヒドロキシステアリン酸が用いられることが好ましく、このような材料からなるリチウム石鹸は、耐水性および増ちょうに係わる構造安定性に優れたものである。
【００３５】
そして、リチウムコンプレックスは、リチウム石鹸とコンプレックス剤とを共晶させて得られるものであり、これで増ちょうした潤滑グリースの滴点を２００℃以上に高めることができ、より耐熱性に優れた増ちょう剤である。コンプレックス剤としては、二塩基酸またはそのエステル、コハク酸イミド、ホウ酸、リン酸、サリチル酸などが挙げられる。
【００３６】
この発明に用いる潤滑グリースの組成中の増稠剤（リチウム石鹸）の配合割合は、１〜２５重量％であり、より好ましくは５〜２０重量％である。このような所定範囲を越えて多量に配合すると、ちょう度が小さく硬すぎて潤滑性を損ない、前記所定範囲未満の少量の配合割合では、増稠能力に乏しく、等速自在継手にとって所要のせん断安定性を得ることが難しくなるからである。
【００３７】
極圧添加剤の二硫化モリブデンは、固体潤滑剤として汎用の工業材料を利用することができる。二硫化モリブデンは、層状格子構造をしており、容易に薄層状にせん断させるので、滑り性があり金属同士の摩擦面で金属接触と焼付きを防止する効果を有するものである。
【００３８】
上記効果を発揮させるために所要の二硫化モリブデンの配合割合は、０．１〜５重量％である。上記した配合割合を越えて多量に配合すると、摩擦係数を増大させ、摩耗を増加させる恐れも生じる。
【００３９】
この発明に用いるモリブデンジアルキルジチオカーバメイトは、硫化ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデンとも称されるが、下記の式（II）で表されるものが好ましく、このものは固体潤滑剤として周知のものである。
【００４０】
〔Ｒ1 Ｒ2 Ｎ−ＣＳ−Ｓ〕2 −Ｍｏ2 Ｏm Ｓn            (II)
（式中、Ｒ1 、Ｒ2 は炭素数１〜２４のアルキル基を表し、ｍ＋ｎ＝４であり、かつｍは０〜３、ｎは４〜１である。）
さらに、上記式 (II) のモリブデンジアルキルジチオカーバメイト具体例を下記の化１に示す。
【００４１】
【化１】
0003960725.tif 000002
【００４２】
モリブデンジアルキルジチオカーバメイトの配合割合は、０．１〜５重量％である。上記した配合割合未満の少量では、所期した耐摩耗性、極圧性といった効果が充分に得られないので好ましくなく、上記した配合割合を超えて多量に配合しても効果は同じか、むしろ悪化する場合もあり、コストアップになって好ましくないからである。
【００４３】
この発明に用いるジンクジチオカーバメイトは、下記の化２で示される化合物を代表例とするジチオリン酸亜鉛化合物とも称されるものである。
【００４４】
【化２】
0003960725.tif 000003
【００４５】
ジンクジチオカーバメイトの配合割合は、０．１〜１０重量％である。このような配合割合未満の少量では、所期した効果を充分に得ることができず、上記した配合割合を超えて多量に配合しても効果は同じか、むしろ悪化する場合もあり、コストアップになって好ましくないからである。
【００４６】
【実施例および比較例】
鉱物油を基油とし、１２ヒドロキシステアリン酸を脂肪酸として用いたリチウム石鹸を増ちょう剤として１０重量％配合し、極圧添加剤として二硫化モリブデンを２重量％、モリブデンジアルキルジチオカーバメイトを３重量％およびジンクジチオカーバメイトを３重量％配合した潤滑グリースを常法にて調製した。
【００４７】
得られた潤滑グリースを、等速自在継手の内部に充填し、その上に熱可塑性ポリエステルエラストマー（東レ・デュポン社製：ハイトレル）で形成されたブーツを装着し、図１に示す形態の等速自在継手（実施例）を得た。
【００４８】
また、市販の潤滑グリース（鉱物油を基油とし、リチウム石鹸を増ちょう剤として含有し、さらに二硫化モリブデン、ナフテン酸鉛を含有するもの）を前記同型の等速自在継手の内部に同量充填し、その上に熱可塑性ポリエステルエラストマー（東レ・デュポン社製：ハイトレル）で形成されたブーツを装着して、図１に示す形態の固定式等速自在継手（比較例）を得た。
【００４９】
得られた実施例または比較例の等速自在継手に対して、（Ａ）高温ヒートサイクル試験を行なうと共に、実施例または比較例に対して（Ｂ）高負荷耐久性試験を行なった。各試験条件と結果を以下に示す。
【００５０】
（Ａ）高温ヒートサイクル試験
等速自在継手を所定の作動角とし、室温で静置された状態から１００℃の雰囲気中で中速回転にて所定の時間連続して回転させるというサイクルを１０サイクル行なった。この試験後にブーツ内面に亀裂が発生しているか否かを確認した。
【００５１】
その結果、比較例のブーツ内面に亀裂が形成されていることが認められた。一方、実施例の等速自在継手のブーツ内面には、亀裂が全く発生していなかった。
【００５２】
（Ｂ）高負荷耐久性試験
等速自在継手を所定の作動角で、一定荷重を負荷し、室温下で６５０時間回転させるという耐久性試験を行なった。この試験中、１７５時間、２７５時間、３７５時間、４７５時間および６５０時間経過直後に等速自在継手の作動状態を以下の基準によって良好・可・不可の３段階に判別し、結果を記号○・△・×で図２中に示した。
良好（〇）：継手内部に損傷がない
可  （△）：極軽微な損傷は存在するが継続運転可能な状態
不可（×）：損傷が大きく継続運転不可能な状態。
【００５３】
図２の結果からも明らかなように、実施例および比較例の等速自在継手は、いずれも６００時間程度の高負荷耐久性を満足するものであった。
【００５４】
次に、熱可塑性ポリエステルエラストマー製のブーツ素材が、実施例または比較例で使用した潤滑グリースに浸漬された場合の物性変化を、以下の試験によって調べ、（ａ）硬さ変化、（ｂ）引張り強さ変化率、（ｃ）伸び変化率、（ｄ）体積変化率の結果を図３〜６に示した。
【００５５】
試験方法は、熱可塑性ポリエステルエラストマー（東レ・デュポン社製：ハイトレル）の試験片を実施例または比較例に用いた潤滑グリース中に１００℃または１２０℃で浸漬し、７０時間、１７０時間、２４０時間、３５０時間後に以下の試験法によって、硬さ（デュロメータＤ）、引張り強さ変化（％）、伸び変化率（％）、体積変化率（％）を測定し、これらの結果を図３〜６に示した。
（ａ）硬さ変化：ＪＩＳ  Ｋ６２５３のタイプＤデュロメータによる数値の変化量である。
（ｂ）引張り強さ変化率：ＪＩＳ  Ｋ６２５１、ＪＩＳ  Ｋ６２５８に規定される測定法に準拠した（新品と浸漬品の変化率を求めた）。
（ｃ）伸び変化率：ＪＩＳ  Ｋ６２５１、ＪＩＳ  Ｋ６２５８に規定される測定法に準拠した（新品と浸漬品の変化率を求めた）。
（ｄ）体積変化率：ＪＩＳ  Ｋ６２５８に規定される測定法に準拠した（新品と浸漬品の変化率を求めた）。
【００５６】
図３〜６の結果からも明らかなように、比較例の潤滑グリースに浸漬されたブーツ素材は、実施例に比べて著しく軟化し、引張り強さや伸び量の低下が著しく、体積は膨張する傾向が甚だしかった。
【００５７】
これに対して実施例の潤滑グリースに浸漬されたブーツ素材は、比較例に比べて著しく軟化せず、引張り強さや伸び量の低下が少なく、体積変化として膨潤量が小さいという好ましい結果であった。
【００５８】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、所定成分からなる潤滑グリースを充填し、熱可塑性ポリエステルエラストマーからなるブーツで密封したブーツ付き等速自在継手としたので、所要のトルク伝達性能を維持すると共に、使用された潤滑グリースによってブーツが劣化せず、ブーツが著しく軟化せず、ブーツの引張り強さや伸び量の低下が少なく、体積変化として膨潤量が小さいという利点がある。
【００５９】
潤滑グリースを増ちょうさせるリチウム石鹸が、１２ヒドロキシステアリン酸リチウムまたはリチウムコンプレックスを採用したブーツ付き等速自在継手の発明では、上記した利点に加え、他の石鹸基グリースを使用したものに比べて耐熱性が向上するという利点もある。
【００６０】
また、所定量のグリコールを配合した熱可塑性ポリエステルエラストマーからなるブーツ付き等速自在継手に係る発明では、上記した利点に加えて、作動角を大きくとる状態で使用される等速自在継手にブーツ形状が良く対応するようになるという利点もある。
【００６１】
また、ブーツ付き等速自在継手が、軸方向にスライドせずに作動角を変化させる固定式等速自在継手である場合においては、良好なブーツ耐久性を確実かつ充分に維持できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の固定式等速自在継手の断面図
【図２】実施例および比較例の耐久性評価を示す図表
【図３】ブーツ素材の硬さと浸漬時間の関係を示す図表
【図４】ブーツ素材の引張り強さと浸漬時間の関係を示す図表
【図５】ブーツ素材の伸び変化率と浸漬時間の関係を示す図表
【図６】ブーツ素材の体積変化率と浸漬時間の関係を示す図表
【符号の説明】
１、２  シャフト
３  ブーツ
４、５  帯状締結具
【図１】
0003960725.tif 000004
【図２】
0003960725.tif 000005
【図３】
0003960725.tif 000006
【図４】
0003960725.tif 000007
【図５】
0003960725.tif 000008
【図６】
0003960725.tif 000009