CN103571582A - 一种汽车无级变速器传动油及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车无级变速器传动油及其制备方法。所述汽车无级变速器传动油包括以下组分：100重量份Ⅲ类基础油、1～3重量份抗磨剂、5～15重量份粘度指数改进剂、0～1重量份降凝剂、0.5～2.5重量份碱土金属清净剂、分散剂2～6重量份、0.5～1重量份抗氧剂、1～4重量份摩擦改进剂和0.01～0.05重量份抗泡剂。本发明优选的各添加剂经优化配伍，获得的CVTF具有优异的综合性能，不仅具有良好的粘度指数、氧化安定性、剪切安定性、抗磨性、低温性能，更为关键的是具有大扭矩、高牵引系数，以及高传动效率，能同时满足B-CVT与T-CVT的使用要求。

Description

一种汽车无级变速器传动油及其制备方法

技术领域

本发明属于汽车传动润滑油领域，具体涉及一种汽车无级变速器传动油及其制备方法。

背景技术

近年来，相对其他汽车用变速器，无级变速CVT具有燃油经济性更好，废气排放少，乘坐更舒适，成本更低等方面的优势，因此越来越多的汽车采用无级变速器CVT设计。CVTF作为一种摩擦传动油，传递扭矩和传动效率一直是困扰CVT发展的核心问题（传动油与汽车变速器匹配效果，对传动效率影响甚大，可以从45%上升到97%不等。），增大传动部件之间的摩擦系数是解决这一问题的有效方法，这从客观上促进了CVT用润滑油，即无级变速传动液CVTF的发展。如果CVTF与材料不匹配，将会导致钢带与带轮易发生“粘滞-滑移”现象，进一步导致齿轮震动，发出令人不愉快的噪音，可见CVTF成为无级变速器技术的关键之一。而采用专用的CVTF不仅有利于CVT性能的发挥，而且可以节油约15％，减少废气排放约10％，且驾驶舒适，换挡无顿挫感，噪音小，油温低，使用寿命长。相对其他传动油，CVTF的要求更加苛刻，如高粘度指数、高剪切安定性、良好的抗磨性、良好低温流动性、高抗氧化安定性、优异的抗泡性和空气释放性，良好的传动效率，但这些性能间又是相互矛盾的，如抗磨性与传动效率，高粘度指数与剪切稳定性、低温粘度与传动效率等。

由于国外研究CVT较早，关于CVTF的配方相关研究专利较多，US5885943特许公开了一种用于无级变速器传动液抗磨剂的硫硼化合物；US6465399B2特许公开了一种无级变速器油的配方，研究了粘度指数改进剂、抗氧剂、清净剂、分散剂、摩擦改进剂等多种添加剂以精制基础油的配方，测得的牵引系数在0.85-0.9之间。US6809069B2特许公开了一种无级变速器油的配方，添加了PMA粘度指数改进剂、抗氧剂、碱土金属清净剂、无灰分散剂、磷系抗磨剂、摩擦改进剂等多种添加剂的配方，具有较高的牵引系数，在-20℃的测得的牵引系数在0.10-0.12之间，只适用带式CVT。特许公开的US6746993，US6337309，US6329327，US6225266等专利，添加了粘度指数改进剂、抗氧剂、碱土金属清净剂、无灰分散剂、抗磨剂、摩擦改进剂等多种添加剂以矿物油为基础油的CVTF配方，这些CVTF具有较高的牵引系数，牵引系数最高达0.07左右，能满足带式CVT使用要求。US4950414特许公开了一种无级变速器油的配方，以环烷基油、聚异丁烯（分子量200-10000）与特有结构的硫磷氮化物为组合物，具有较高的粘度指数与优异的抗磨性。JP2000239682，JP62001115178，JP2001019988，JP2000169866等专利以聚甲基苯乙烯合成油为基础油的CVTF配方，这些CVTF具有比矿物油型CVTF更高的牵引系数，牵引系数达0.12左右，能满足T-CVT的使用要求。

而国内关于CVT研究较迟，对CVTF的研究甚少，仅见一篇CN100448964C关于无级变速器传动液的专利报道，主要研究CVTF的基础油合成及配方研究，最高牵引系数达0.12左右，并具有极高的粘度指数及低温流动性。这些国内外专利中的传动液均采用牵引系数来评价CVTF性能优劣，能否真正很好体现CVTF在CVT实际工况中的应用性能，尤其是传动效率，值得探讨，除此之外，现有专利只评价了CVTF的一些简单指标，如粘度指数、低温性能、粘度，且各不相同，更为关键的是未对CVTF的关键指标，如传动效率、抗氧性、剪切稳定性等进行评定，有些专利给出的CVTF的综合性能不能满足无级变速器的特殊使用要求。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种汽车无级变速器传动油，该传动油粘度指数高、低温性好、氧化安定性好、抗剪切性好、传动效率高，能同时满足B-CVT与T-CVT的使用要求。

本发明的另一目的在于提供上述汽车无级变速器传动油的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种汽车无级变速器传动油，包括以下组分：

所述抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌、磷酸三甲酚酯、磷酸酯、硫化烯烃和硼化油酰胺中的一种以上；

所述摩擦改进剂为油酸三甘油酯、硫化烯烃棉籽油、硫化脂肪酸、硫化猪油、二硫代磷酸有机胺衍生物、磷酸三辛酯、苯三唑脂肪酸铵盐、二烷基二硫代磷酸钼、二烷基二硫代磷酸氧钼、二烷基二硫代氨基甲酸钼、十七烯基羟乙基咪唑啉、油酸、硬脂酸异辛酯、三羟甲基丙烷油酸酯、含咪唑啉的硼酸酯和硼氮化合物中的一种以上。

更优选的，所述磷酸酯为丁基三苯基硫代磷酸酯；所述含咪唑啉的硼酸酯为十七烷基咪唑啉硼酸酯。

丁基三苯基硫代磷酸酯与硼化油酰胺的组合物，在钢-钢间具有更佳的高摩擦系数低磨损性（即高牵引系数）。

优选的，所述Ⅲ类基础油为Ⅲ类加氢石蜡基基础油。

更优选的，所述Ⅲ类基础油为Ⅲ类加氢石蜡基基础油70N与Ⅲ类加氢石蜡基基础油150N的组合。

最优选的，Ⅲ类加氢石蜡基基础油70N与Ⅲ类加氢石蜡基基础油150N二者的质量比为3:1。

优选的，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯、聚-α-烯烃、烷基萘、醋酸乙烯酯-反丁烯二酸酯共聚物和苯乙烯-富马酸酯共聚物中的一种以上。

优选的，所述粘度指数改进剂为聚异丁烯、乙丙共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯基正丁醚和苯乙烯马来酸酯中的一种以上；所述碱土金属清净剂为碱值石油磺酸钙、碱值硫化烷基酚钙、烷基水杨酸盐、硫代膦酸盐和硫磷化聚异丁烯钡盐中的一种以上。

更优选的，所述粘度指数改进剂为40℃的运动粘度为10000～50000mm²/s的聚甲基丙烯酸酯；所述碱土金属清净剂为超碱值石油磺酸钙与高碱值硫化烷基酚钙的组合。

40℃时运动粘度在10000～50000mm²/s聚甲基丙烯酸酯，不仅具有优异的粘度指数改进作用，关键还具有优异的剪切稳定性。

超碱值石油磺酸钙与高碱值硫化烷基酚钙的组合物，对油品产生酸、油泥等具有更优的中和、洗涤、分散和增溶清净作用，延长使用寿命。

本发明所选的清净剂对油品产生酸、油泥等具有更优的中和、洗涤、分散和增溶清净作用，延长使用寿命。

优选的，所述分散剂为丁二酰亚胺型、聚异丁烯丁二酸酯和聚异丁烯丁二酰亚胺中的一种以上。

优选的，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基酚、高分子量酚类抗氧剂、4,4'-二辛基二苯胺、苯并三唑、N-苯基-α-萘胺、硫化烯烃和二烷基二硫代氨基甲酸锌中的一种以上；所述抗泡剂为甲基硅油、乙基硅油和丙烯酸酯-烷基醚共聚物中的一种以上。

更优选的，所述抗泡剂为聚二甲基硅氧烷。

上述汽车无级变速器传动油的制备方法，包括以下步骤：将Ⅲ类基础油加热至50～60℃，在300～500rpm搅拌的速度下加入粘度指数改进剂，300～500rpm搅拌20～40min溶解完全；再加入抗磨剂、清净剂、分散剂、抗氧剂和摩擦改进剂；最后加入用煤油稀释后的消泡剂，300～500rpm搅拌30～60min，得到所述汽车无级变速器传动油；

其中煤油与消泡剂的质量比为1:1。

与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

本发明优选的各添加剂经优化配伍，获得的CVTF具有优异的综合性能，不仅具有良好的粘度指数、氧化安定性、剪切安定性、抗磨性、低温性能，更为关键的是具有大扭矩、高牵引系数，以及高传动效率，能同时满足B-CVT与T-CVT的使用要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1～4所用的原料和用量如表1所示：

表1实施例1～4所用的原料和用量

实施例1～4的传动油制备方法如下：

（1）按照表1称取原料；

（2）将Ⅲ类基础油加热至50～60℃，在搅拌（300～500rpm）的条件下加入粘度指数改进剂，搅拌（300～500rpm）20～40min溶解完全；再加入抗磨剂、清净剂、分散剂、抗氧剂和摩擦改进剂；最后加入用煤油稀释后的消泡剂，搅拌（300～500rpm）30～60min，得到所述汽车无级变速器传动油。

实施例1～4的传动油性能检测：

（1）传动效率的测定

测试不同速比下与不同扭矩矩下的传动效率。传动效率=（负载电机扭矩×负载电机转速）/（驱动电机扭矩×驱动电机转速）。某一速比下，按驱动扭矩从20Nm-100Nm间隔20Nm依次递增，测传动效率。效率参数设定见表2

表2效率参数设定表

速比	0.6	2.432
			主动轮转速(rpm)	2500	3000
主动缸压力(MPa)	实测	0
			从动缸压力（MPa)	1.3	3.1
油温(℃)	80±5	80±5

（2）最大扭矩容量的测定

使用表3的参数，去测定能承受的最大扭矩，测试过程的滑移率应小于1%。

表3扭矩容量参数设定表

项目	参数
		速比	2.432
主动轮转速(rpm)	3000
		主动缸压力(MPa)	实测
从动缸压力(MPa)	2.5
		油温(℃)	100±5

目前某进口品牌的CVTF的性能与实施例1～4所得的CVTF的性能对比，如表4：

表4实施例1～4制得的传动油与进口CVTF性能对比

表5实施例1～4制得的传动油在速比0.6与2.432下的扭矩情况

通过表4、5可见，本发明提供的汽车无级变速器传动油，具有适宜粘度、高粘度指数、高氧化安定性（即使用周期长）、高剪切安定性、良好的抗磨性、良好的低温性能与高传动效率等综合性能良好的通用CVTF，能完全满足V-CVT与T-CVT的苛刻使用要求。

上述实施例中抗磨剂为丁基三苯基硫代磷酸酯与硼化油酰胺的组合。丁基三苯基硫代磷酸酯与硼化油酰胺的组合物，在钢-钢间具有更佳的高摩擦系数低磨损性（即高牵引系数）。

上述实施例中摩擦改进剂为二烷基二硫代氨基甲酸钼与十七烷基咪唑啉硼酸酯的组合，两者质量比为1:1～2:1。烷基二硫代氨基甲酸钼与十七烷基咪唑啉硼酸酯的组合物，不仅具有减摩性，而且不影响CVT的传动效率。

上述实施例中碱土金属清净剂为超碱值石油磺酸钙与高碱值硫化烷基酚钙的组合。超碱值石油磺酸钙与高碱值硫化烷基酚钙的组合物，对油品产生酸、油泥等具有更优的中和、洗涤、分散和增溶清净作用，延长使用寿命。

上述实施例中抗氧剂为4,4'-二辛基二苯胺、二烷基二硫代氨基甲酸锌与高分子量酚类抗氧剂的组合，三者的质量比例2：1：1。

4,4'-二辛基二苯胺、二烷基二硫代氨基甲酸锌与高分子量酚类抗氧剂的组合，具有更佳的游离基捕获能力、过氧化物分解能力和金属减活性，抑制CVTF的老化，有效延长了使用寿命。

上述实施例中分散剂为聚异丁烯丁二酰亚胺，具有更佳的稳定性与油泥分散性和增溶性。

上述实施例中所述高分子量酚类抗氧剂为汽巴公司的CIBA Irganox L135。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车无级变速器传动油，其特征在于，包括以下组分：

所述抗磨剂为二烷基二硫代磷酸锌、磷酸三甲酚酯、磷酸酯、硫化烯烃和硼化油酰胺中的一种以上；

所述摩擦改进剂为油酸三甘油酯、硫化烯烃棉籽油、硫化脂肪酸、硫化猪油、二硫代磷酸有机胺衍生物、磷酸三辛酯、苯三唑脂肪酸铵盐、二烷基二硫代磷酸钼、二烷基二硫代磷酸氧钼、二烷基二硫代氨基甲酸钼、十七烯基羟乙基咪唑啉、油酸、硬脂酸异辛酯、三羟甲基丙烷油酸酯、含咪唑啉的硼酸酯和硼氮化合物中的一种以上。

2.根据权利要求1所述的汽车无级变速器传动油，其特征在于，所述磷酸酯为丁基三苯基硫代磷酸酯；所述含咪唑啉的硼酸酯为十七烷基咪唑啉硼酸酯。

3.根据权利要求1所述的汽车无级变速器传动油，其特征在于，所述Ⅲ类基础油为Ⅲ类加氢石蜡基基础油。

4.根据权利要求3所述的汽车无级变速器传动油，其特征在于，所述Ⅲ类基础油为Ⅲ类加氢石蜡基基础油70N与Ⅲ类加氢石蜡基基础油150N的组合。

5.根据权利要求1所述的汽车无级变速器传动油，其特征在于，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯、聚-α-烯烃、烷基萘、醋酸乙烯酯-反丁烯二酸酯共聚物和苯乙烯-富马酸酯共聚物中的一种以上。

6.根据权利要求1所述的汽车无级变速器传动油，其特征在于，所述粘度指数改进剂为聚异丁烯、乙丙共聚物、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯基正丁醚和苯乙烯马来酸酯中的一种以上；所述碱土金属清净剂为碱值石油磺酸钙、碱值硫化烷基酚钙、烷基水杨酸盐、硫代膦酸盐和硫磷化聚异丁烯钡盐中的一种以上。

7.根据权利要求6所述的汽车无级变速器传动油，其特征在于，所述粘度指数改进剂为40℃的运动粘度为10000～50000mm²/s的聚甲基丙烯酸酯；所述碱土金属清净剂为超碱值石油磺酸钙与高碱值硫化烷基酚钙的组合。

8.根据权利要求1所述的汽车无级变速器传动油，其特征在于，所述分散剂为丁二酰亚胺型、聚异丁烯丁二酸酯和聚异丁烯丁二酰亚胺中的一种以上。

9.根据权利要求1所述的汽车无级变速器传动油，其特征在于，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基酚、高分子量酚类抗氧剂、4,4'-二辛基二苯胺、苯并三唑、N-苯基-α-萘胺、硫化烯烃和二烷基二硫代氨基甲酸锌中的一种以上；所述抗泡剂为甲基硅油、乙基硅油和丙烯酸酯-烷基醚共聚物中的一种以上。

10.权利要求1～9任一项所述的汽车无级变速器传动油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将Ⅲ类基础油加热至50～60℃，在300～500rpm搅拌的速度下加入粘度指数改进剂，300～500rpm搅拌20～40min溶解完全；再加入抗磨剂、清净剂、分散剂、抗氧剂和摩擦改进剂；最后加入用煤油稀释后的消泡剂，300～500rpm搅拌30～60min，得到所述汽车无级变速器传动油；

其中煤油与消泡剂的质量比为1:1。