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最近の自動車部品用グリース〈菖蒲

総祐輔〉

説2

最近の自動車部品用グリース
中央技術研究所
潤滑油研究所 工業用潤滑油グループ

1. はじめにあやめ

菖蒲

ゆうすけ

祐輔

とって回転しても、常に滑らかなトルク伝達が可能な継手の総称である。CVJ は主にミッションとタイヤを繋ぐドライ

近年、CO2 排出削減への取り組みとともに、原油価格ブシャフトに使用されており、種類は大きく二つに分類されが異常ともいえる高騰をした結果、自動車の省燃費性にる。一つは主に車輪側に使用され、大きな角度を取ること対して大きな関心が寄せられるようになった。原油およびができる固定式、もう一つは主にエンジンやデフ側に使用

ガソリン価格は 2009 年 9 月を境に急速に下落したが、経され、固定式ほど大きな角度は取れないが軸方向にスライ済情勢が悪化した影響を受け省燃費性への関心は維持さドすることができるしゅう動式である。取り付け例を図 2

れ、ハイブリッド車や電気自動車が注目されている。従来に示す。のエンジン車においても、省燃費を達成するために新機構の部品の搭載や軽量化が進められ、グリースにも新たなる要求が生まれている。
また、車両の快適性についても従来同様に非常に重要視されている。図 1 に示すように、グリースには居住空間の拡大や静粛性の向上のためエンジンルームが縮小・密閉化されることによる耐熱性の向上や、NVH 特性（Noise,Vibration, Harshness； 騒音・振動・乗り心地）の向上が要求されている。
本稿では、進化・発展を続ける自動車（主に乗用車）用部品に使用されるグリースの中から、快適性に大きく影響を及ぼすものとして CVJ 用グリースを、省燃費に向けた新

図2

機構部品としてワンウェイクラッチ内蔵プーリ用グリースを、ＣＶＪの種類と取付け例

快適性と省燃費の両方に影響するものとして車載モータ用
CVJ が自動車に必要な理由は、不等速ジョイント（たとグリースを取り上げ、特徴について紹介する。

えばカルダンジョイント）では図 3 に示すように、入力軸と省燃費

居住空間の拡大

静粛性

出力軸に角度がある場合に回転が不等速で伝えられるため、乗り心地が悪くなったり振動の原因になったりするためである 1）。

効率向上

小型・軽量化

密閉・ユニット化

高速化

高温・高負荷図1

自動車用グリースの要求性能

低振動

2. 等速ジョイント（CVJ）用グリース
2. 1 CVJ の概要
等速ジョイント（CVJ; Constant Velocity Universal Joints）とは、入力軸と出力軸がどのような角度（作動角という）を24

図3

不等速ジョイントの角速度およびトルクの変化 2）
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前輪の操 舵により大きく角度がついた状 態で駆 動 す

きいとエンジンや路面からの振動を吸収できず、車体に伝る FF 車（ Front Engine Front Drive ）や、4WD 車（ 4えて床やハンドルを振動させることがある。さらに、作動Wheel Drive）には CVJ は 不 可欠なものである。FR 車

角をとりながらトルクを伝達するとき、誘起スラスト力や強（Front Engine Rear Drive）でも 独 立 懸 架 方 式（IRS；制力と呼ばれる内部の摩擦力に起因する周期的な軸方向Independent Rear Suspension）の採用により左右輪の上の力を発生する。誘起スラスト力は他の部品と共振しシャ下動を独立して吸収させるようになり、国内ではほとんどダーを発生させることがある。そこで、グリースには有機全ての乗用車に CVJ が使用されている。

Mo 化合物や ZnDTP（ジチオりん酸亜鉛）、S 系、P 系添

また、4WD 車や FR 車の推進軸については、大きな角度がなく角速度変化も小さいため、従来カルダンジョイント加剤やカルシウムスルホネートなどを組み合わせ、低摩擦係数を示すものが使用されている。とスプライン（軸に伸縮自在なスライド機能を持たせるため今後、CVJ は燃費向上、自動車設計の自由度向上からに軸を 2 分割し、一方にオス型スプライン、他方にメス型より小型・軽量・高角度化していくと考えられ、グリースにスプラインを成型し、これをはめ合わせた機構）で構成されはさらなる耐久性、耐荷重性、低摩擦化が求められる。また、ていた。しかし、乗り心地の向上、車両軽量化による振動

固定式 CVJ としゅう動式 CVJ のグリースの統合など、低コの顕在化、レイアウトの自由度向上などの理由により、推スト化と取り扱い性向上も必要となる。今後、電気自動車進軸にも等速で回転しながら軸方向にスライドするしゅう動や燃料電池車が普及してきた際にも CVJ は使用されると予式 CVJ が適用されるようになっていった。さらに、固定式測され、継続的な研究・開発が行われていくであろう。

CVJ もしゅう動式 CVJ と組み合わせで適用されている。
さらに、操舵軸にも従来カルダンジョイントが使われて3. ワンウェイクラッチ内蔵プーリ用グリース

きたが、単独の使用では大きな角度をとると操舵フィーリング（ハンドルを操作するとき、運転者に伝わる感触 ）を悪ディーゼルエンジンは従来、均一な燃焼が難しく NOx化させる。これを回避するために 2 個のジョイントを設定や黒煙を排出しやすい問題があった。しかし、1990 年代

角度が等しくなるように組み合わせ、さらに互いの回転角後半から登場したコモンレール方式の燃料噴射装置によ速度変動を打ち消しあう回転方向位相に配置することで等り、最適状態となるような燃焼が可能になると、ガソリン速性を確保している。近年、車両の小型 ･ 軽量化と室内スエンジンより熱効率が高く、環境への負荷が小さいことかペースを両立するため、ますますエンジンルーム内のレイアら、欧州を中心にディーゼル車の普及が進んだ。一方でウトがとりづらくなっている。そのため、軽量・コンパクトディーゼルエンジンは、圧縮比が高いためトルク変動が大2）でねじり剛性の高い操舵軸用 CVJ が期待されている。

きく、オルタネータやカーエアコン用コンプレッサなどの、エンジン補機・電装品を駆動するベルトの張力が変動し、2. 2 CVJ 用グリースの要求性能ベルト寿命が低下するという問題を抱えている。

CVJ に封入されるグリースは、接触部への介入性、ブーこの問題を解決するため、慣性トルクが最も大きいオルツ側へのグリースの偏り防止やブーツ材料との相性などをタネータのプーリにベルトの張力変動を吸収するワンウェイ考慮したグリースが用いられる。日本では、1980 年代までクラッチを内蔵させている。プーリ内蔵ワンウェイクラッチ

はリチウムセッケングリースが主流であったが、1990 年代の構造例を図 4 に示す。この構造の場合、ベルトの掛かっ以降はウレアグリースの使用が増加しており、現在では大ている外輪側の速度が速いときは、玉がくさびのようにか半を占めている。これは、ウレアグリースが耐熱性に優れ、み合い内輪に力を伝達する。逆に内輪の速度が外輪より耐フレーキング性を向上させるだけでなく、低摩擦である速くなると、玉が外れ内輪だけで空回りする。作動概念をためである。

図 5 に示す 。ワンウェイクラッチにより、エンジンの正回4）

CVJ に封入されるグリース量は、軸受と比較して格段に転方向のみトルクがオルタネータに伝わるため、ベルトに係多いため、コストを考慮してほとんどが鉱油系グリースである負荷が低減される。結果的にはフリクションが低減され、る。鉱油の粘度や種類（パラフィン系、ナフテン系など）は、燃費向上に貢献するとの報告もある 5）。

要求特性に応じて選択されている。
固定式 CVJ では、耐久性を重視し耐フレーキング性や耐摩耗性を向上させるために、S（硫黄）系、P（リン ）系添加剤やカルシウム塩、MoS2（二硫化モリブデン）に代表される固体潤滑剤などが添加されている。なお、以前は低コストで優れた極圧性能を示す Pb（鉛）系添加剤が多用されていたが、環境問題から Pb 系添加剤を含まないグリースに置き換わっている 3）。
しゅう動式 CVJ では耐久性とともに NVH 特性の向上が重要となる。しゅう動式 CVJ はスライド時の抵抗が大ENEOS Technical Review・第 51巻第2号（ 2009 年 5月）

図4

軸受内蔵ワンウェイクラッチ構造
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図5祐輔〉

ワンウェイクラッチ作動概念図 4）

ガソリンエンジンにおいても、燃費改善のための直噴化

図6

ボディ系モータの搭載位置と適用モータ 7）

やアイドル回転数の低下などによりベルトの回転変動が大きくなる傾向にある。そこで当初はディーゼル車主体であっ4. 1 モータ軸受用

たワンウェイクラッチの採用はガソリン車へも普及してきて電装品モータはモータ、軸受、減速機、ギヤ、接点などおり、将来は全車に採用されるとの見方もある。

から成り立っている。使用されるグリースはモータ、軸受、プーリ内蔵用ワンウェイクラッチに使用するグリースの歴

減速機、ギヤなどのしゅう動部でグリース量のほとんどを史は他の自動車用グリースに比べると浅く、ロック性の向占めており、摩擦・摩耗の制御という潤滑剤本来の目的と上、摩擦の最適化、耐摩耗性の向上、高温高速長寿命化して使用されている。

を図る必要がある。ロックとは金属同士が接触している状

モータ軸受用グリースに共通して要求される性能は広温態であり、油膜が存在すると金属同士がうまく接触できず度範囲にわたってトルク特性（トルク安定性、低トルク性）滑るため、ロックをスムーズに行うには、油膜の破断しやが良好であることである。例えば寒冷地での走行を想定しすさが重要となる。油膜が破断しやすいことは、摩耗が起た場合、各種モータ軸受用グリースとして低温でのトルクこりやすい状況にある。しかし、摩耗を抑えるために基油の値が高いグリースを使用すると、トルクの増大によりモー粘度を高くすると、低温時に油膜が厚くなりスリップしてしタにかかる負荷が大きくなり、モータの機能が損なわれ作まう。したがって、ロック性向上と長寿命化、耐摩耗性の動不良を起こし、事故につながる恐れがある。この場合、向上は相反する要求である。そこで、低温においてロック低温におけるトルク特性が良好なグリースを使用することにがスムーズに行われるように低粘度基油を使用し、摩擦調より、モータの作動不良を避けることができる。さらにグ整剤や摩耗防止剤などを添加したグリースが主に使用されリースの低トルク化により、低エネルギーでモータを駆動さている。

せることが可能となるため、自動車の省燃費化を計る上でワンウェイクラッチの全車採用には、これら相反する要求を満たすグリースが必須であり、グリースの飛躍的進歩
6）が期待される 。

も効果が期待できる。
汎用モータ軸受用グリースとしては、基油に精製鉱物油を用いたリチウムグリースが多く使用されていたが、現在では広い温度範囲（−40 〜150℃程度）で使用可能なエス

4. 車載モータ用グリース

テル系合成油を用いたリチウムグリースが多く使用されている。また、特殊な使用例としてヘッドライトの方向制御に自動車には数多くのモータを用いたシステムが安全性お使用されるモータなど、低トルクを特に重視する場合には、よび快適性向上のため搭載されるようになった。室内、ド合成油を使用した極低トルクのリチウムグリースが使用されア、エンジンルーム、バックパネルとあらゆる場所にモーている 。

8）

タは搭載されている。図 6 にボディ系モータの搭載位置と適用モータを示す 7）。これらのほかに、電動スロットル、4. 2 接点用グリース

ISCV（アイドルスピードコントロールバルブ）、EGR（排気接点用グリースは、しゅう動接点の摩擦・摩耗の制御をガス再循環装置）、電動パワーステアリングモータ、ABS（ア目的として使用される。接点用グリースは、短絡しないたンチロックブレーキシステム）など車両制御に関する部分にめに電気絶縁性を有しており、作動時には金属接触によるも数多くのモータが搭載されるようになってきている。

通電性の確保と油膜形成による摩耗抑制という、相反する機能を両立させなければならない。
従来、自動車用部品のしゅう動接点では比較的大きな電流が流れるものが多かったが、自動車の多機能化やコス26

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ト低減の目的で微小電流化する傾向にある。表 1 に接点用
8）4）“
 一方 向クラッチ 付きオルタネータプーリ”JTEKT

グリースの必要性能を示す 。大電流接点では、その開閉

Engineering Journal No.1003（2007）72-71

時にアークが発生する場合が多い。アーク放電が起きると、

5）相 田 博“ ワンウェイ・クラッチ内 臓プーリユ ニット”

接点は表面の酸化により電圧低下が起こり、グリースは炭化が進行し絶縁抵抗が変化する。このような箇所においては、酸化亜鉛などの金属酸化物を添加したグリースで寿命延長が認められている 9）。一方、微小電流接点では、通NSK Technical Journal, 673（2002）70-72
6）坂本清美“自動車用グリースの今後の展望”潤滑経済 ,1（2006）28-33
7）堀 洋一・寺谷達夫・正木良三：モータ実用ポケットブック

電性が最も重要となる。従来の鉱物油を基油としたグリー

自動車用モータ技術 , 日刊工業新聞社（2003）95

スでは、低温条件で粘度が増大し導通不良が発生する。

8）木下賢吾“自動車部品におけるグリース潤滑の動向”

そこで、基油に低粘度の合成炭化水素油、増ちょう剤に汎用性の高いリチウムセッケン、それと摩耗防止剤で構成されたグリースが用いられている 10）。

潤滑経済 , 6（2008）40-45
9）岡 庭隆志“接点用グリースの必要特性と用途”月刊トライボロジー , 9（2006）30-33

車載モータは自動車の快適性を高めるためのボディ関連

10）吉田浩之“自動車のメンテナンスフリー化におけるグリー部品から、自動車の基本機能ともいうべき「走る・曲がる・ス技術−小電流しゅう動接点用グリース”潤滑経済 , 11止まる」に関係する基幹部品にまで幅広く使用されており、年々増加の一途をたどっている。自動車 1 台あたりのモー（2005）6-911）高野：日経ものづくり , No.12,（2006）22-23

タ数は 2010 年に 100 個超、2015 年には 200 個超に達すると予測されている 11）。
表1接点用グリースの必要特性 8）大電流接点 微小電流接点①摩擦摩耗の制御○○②電気絶縁性であること○○③接点が閉じている状態では通電性があること○○④接点材料の金属を腐食しないこと○○⑤樹脂材を侵さないこと○○⑥耐アーク性○−⑦通電性（低温チャタリング）−○

5. まとめ
本稿では、自動車用グリースの今後の展望について述べた。VOC（揮発性有機化合物）規制、RoHS 指令（電気・電子機器に含まれる特定有害物質の使用制限）、化学物質審査規制法や REACH 法（欧州の化学物質の登録、評価、認可及び制限に関する規則）などにより化学物質に関する規制が厳しくなってきており、今後も強化されていくものと考えられる。これまでに有効であった添加剤が使用できなくなるなど、グリースの開発には制限が課せられるが、これをクリアした上で今まで以上の信頼性を持ち、環境問題や省エネルギーに対応する製品を世に送り出すことが、我々グリースメーカの使命である。
1）尾山宏次“等速ジョイントの機構と潤滑”日石レビュー ,30, 2（1995）47-50
2）池田武“等速ジョイントの技術動向とトライボロジー”

トライボロジスト , Vol.53, No.9（2008）26-32
3）日本トライボロジー学会グリース研究会（編）：潤滑グリースの基礎と応用，養賢堂（2007）163

ENEOS Technical Review・第 51巻第2号（ 2009 年 5月）

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