CN117965230A - 一种用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及润滑油技术领域，具体涉及一种用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物及其制备方法。所述润滑油组合物包括以下重量百分含量的原料：极压抗磨剂0.8％‑1.5％，摩擦改进剂0.2％‑0.5％，分散剂1.0％‑3.0％，抗氧剂0.7％‑2.5％，金属减活剂0.4％‑1％，粘度指数改进剂2.0％‑4.0％，降凝剂0‑0.3％，消泡剂0.02％‑0.05％，其余成份为基础油；所述分散剂为马来酸酐双月桂醇酯‑甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物。本发明提供的润滑油组合物具有优异的分散性、氧化控制能力以及抗铜腐蚀性能，为油冷电机纯电动汽车的减速箱提供了优异的氧化安定性、抗老化性能以及铜保护性能。

Description

一种用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物及其制 备方法

技术领域

本发明涉及润滑油技术领域，具体涉及一种用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物及其制备方法。

背景技术

在大力提倡节能、低碳的大形势下，新能源汽车成为全球汽车产业发展的趋势。未来汽车技术必定朝着电气化方向发展，使我们减少对化石燃料的依赖。补贴政策等均增强了汽车厂家的生产动力和消费者的购买欲望。我国新能源汽车的发展速度令人惊叹，并且是全球销量最高的国家。除了政策原因外，市场爆发还得益于电动车的技术进步和产品丰富。这一切都会助力新能源汽车的高速发展。

纯电动汽车的推广对汽车润滑也提出了新的挑战，由于新能源汽车与传统内燃机汽车差异巨大，新能源汽车的电机转速一般为9000-10000rpm，它的电驱桥可以将电动机的转速转换为驱动车轮所需的转速，起到变速箱的作用。新能源汽车的变速箱油也同时用作变速箱的润滑油和冷却液。许多新能源汽车变速箱油也同时用于同一个变速箱中的电机的热管理，新能源汽车驱动电机的性能需求主要包括更高的功率密度、更宽的调速范围、更大的起动转矩、更广的高效区间和更强的散热能力等。因此驱动电机的发展趋势也围绕这些性能展开，当前的主流趋势为扁线绕组、油冷电机以及多合一电驱动总成。油冷技术加速了整车热管理系统集成化的进程，对多合一电驱动系统总成的发展起到促进作用。电机铜线绕组虽然通常被多层聚合物漆覆盖，确保绝缘不易在车辆运行期间失效，但在电机高压接线端或铜排等处，不可避免有裸露铜的存在，而扁线电机的铜线焊接点、或因工艺瑕疵或使用期间潜在的绝缘漆老化等原因造成更多的裸露铜出现，以及下一代电控元件可能采用直接油冷技术等原因，润滑油的铜腐保护能力就显得极为重要。

纯电动汽车特有的结构决定着它对铜保护能力、齿轴保护能力、氧化安定性、电气性能和散热性能等提出了新的要求。而现有的车用齿轮油和传统变速箱油，不能满足抗铜腐的新要求，也不具备好的电气绝缘性和散热性能。而且粘度过大导致不节能，效率不高，直接降低粘度后齿轴保护能力又会急剧下降。因此，油冷电机纯电动汽车减速箱用润滑油的配方就需要做全新设计，来解决这些问题。要求有良好的黏温特性、散热和电气绝缘性能、优异的氧化安定性和橡胶相容性，还需要在低粘度的要求下，做好齿轴保护性与铜保护性的平衡，以达到节能和提高效率的目的。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物及其制备方法。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物，包括以下重量百分含量的原料：

极压抗磨剂0.8％-1.5％，摩擦改进剂0.2％-0.5％，分散剂1.0％-3.0％，抗氧剂0.7％-2.5％，金属减活剂0.4％-1％，粘度指数改进剂2.0％-4.0％，降凝剂0-0.3％，消泡剂0.02％-0.05％，其余成份为基础油；

所述分散剂为马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物，具有如下所示的结构式：

所述分散剂制备的反应方程式如下：

所述分散剂通过以下方法制备：

S1：将甲苯溶剂、月桂醇、马来酸酐、亚硫酸氢钠依次加入带分水器的反应瓶中，搅拌溶解，升温至108-112℃冷凝回流反应5-8h，反应过程中水从分水器排出，反应完毕后，降温结晶，过滤，洗涤，得到马来酸酐双月桂醇酯；

S2：将甲苯溶剂、马来酸酐双月桂醇酯、偶氮二异丁腈、Phillips催化剂依次加入反应瓶中，搅拌溶解，升温至85-95℃，冷凝回流反应4.5-6.0h，反应完毕后，减压蒸馏，除去溶剂，加入过量甲醇沉淀、过滤、洗涤，得到数均分子量为25000-30000的聚马来酸酐双月桂醇酯；

S3：将四氢呋喃溶剂、聚马来酸酐双月桂醇酯、甲基丙烯酸二甲氨基丁酯依次加入反应瓶中，搅拌溶解，升温至95-105℃，冷凝回流反应4.5-5.0h，反应完成后，减压蒸馏，除去溶剂，干燥得到数均分子量为40000-55000马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物。

马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物作分散剂的作用是提高油品的清净分散性，可以提高氧化安定性，并且对于抗铜片腐蚀也可以起到很好的辅助效果。

所述极压抗磨剂为二烷基二硫代磷酸盐、三苯基硫代磷酸酯、酸性磷酸酯胺盐、磷酸三甲酚酯、亚磷酸二正丁酯中的至少一种。

极压抗磨剂的作用是减少摩擦磨损，提高承载能力，但其强腐蚀性也会不利于铜片的保护，因此选用了几种腐蚀性相对小的极压抗磨剂，并尽量减少其使用量以减轻对铜片的腐蚀，通过合理的复配，使其在低剂量下协同发挥作用，使其极压性能和抗磨性能达到一个平衡，依旧保持高承载力，可以起到保护齿轴的作用。

所述摩擦改进剂为(2-羟基)-长链膦酸二丁酯、有机硼酸脂中的至少一种。

摩擦改进剂的作用是减少减速器磨损，与极压抗磨剂以一定比例复配，相互协同起到很好的结果。

所述抗氧剂为芳胺型抗氧剂与酚酯型抗氧剂的复配物；所述芳胺型抗氧剂为丁基辛基二苯胺、二辛基二苯胺中的至少一种；所述酚酯型抗氧剂为3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙烯酸甲酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯中的至少一种。抗氧剂用于提高油品的氧化安定性，减缓油品老化。

所述金属减活剂为苯三唑衍生物与噻二唑衍生物的复配物；所述苯三唑衍生物为N,N’-二烷基氨基亚甲基-烃基-苯三唑，所述噻二唑衍生物为噻二唑辛基硫醇缩合物、噻二唑叔壬基硫醇缩合物、噻二唑叔十二烷基硫醇缩合物中的至少一种。

金属减活剂的作用是抑制铜腐蚀以及协同抗氧化，苯三唑衍生物和噻二唑衍生物以一定比例混合后，可以起到更好的铜保护作用。一方面可以在金属表面生成化学保护膜，阻止金属离子尤其是铜离子进入油中，从而防止腐蚀；另一方面，可以与金属离子结合，产生屏蔽作用。两方面协同作用起到了更好的抑制铜腐蚀的效果。

所述粘度指数改进剂为分散型聚甲基丙烯酸酯(平均烷链为C₉)，分散型粘度指数改进剂不仅可以改善油品的黏温性能，还可以提升油品的分散性，带来更好的氧化控制性能。

所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯(平均烷链为C₁₄)，用于改善油品的低温流动性能。

所述消泡剂为二甲基硅油、1#复合型消泡剂中的一种。

所述基础油为GTLⅢ类+基础油、聚α-烯烃PAO中的一种或几种；所述GTLⅢ类+基础油为Shell的GTL420和GTL430，聚α-烯烃PAO为中石化的PAO4和PAO6。

用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物的制备方法，包括以下步骤：

按质量百分比称取粘度指数改进剂、降凝剂、极压抗磨剂、摩擦改进剂、分散剂、抗氧剂、金属减活剂、基础油依次加入混合釜中搅拌，再按质量百分比称取消泡剂并喷洒分散至混合油品中，在40-60℃下保温搅拌2-5h，冷却至常温，即得用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油。

由于采用以上技术方案，本发明的有益效果包括：

(1)本发明设计了一种新型的马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物作润滑油用分散剂，其作分散剂时可以提高氧化安定性，并且对铜片腐蚀具有优异的辅助效果。

(2)本发明采用极压抗磨剂和摩擦改进剂的合理复配，利用了几种极压抗磨剂和摩擦改进剂间的各种协同效用，在尽可能减少铜腐蚀的情况下，使其在低粘度下也可以提供优异的承载能力和极压抗磨特性，为减速箱提供更好的轴承和齿轴保护。

(3)本发明通过选用腐蚀性小的极压抗磨剂，并且减少其加剂量，从源头上减弱了其腐蚀性，又用适当结构的苯三唑衍生物和噻二唑衍生物复配，并利用新设计的分散剂，辅助其提升抗铜腐蚀性能，为油冷电机纯电动汽车的减速箱提供优异的铜保护性能。

(4)本发明提供的润滑油具有优异的橡胶相容性，其拉伸强度变化率和拉断伸长率变化率满足要求；本发明制备的润滑油可以提供更好的分散性和氧化控制能力，保证为油冷电机纯电动汽车的减速箱提供优异的氧化安定性和抗老化性能。

(5)本发明采用合理的各种单剂与基础油，按一定比例复配调和，调配的润滑油具有较低的粘度，因此其散热效果更好，也更加节能高效；基础性能方面，保证了好的高低温性能和黏温特性；还具有油冷电机纯电动汽车用减速箱特殊要求的良好的电绝缘性，并且在油品老化后依然可以保持高水平的电性能，确保油冷电机纯电动汽车减速箱安全可靠的运行。

具体实施方式

下面结合实施例作进一步说明，但本发明不局限于这些实施例。

实施例1

马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物的制备：

S1：将500mL甲苯溶剂、300g月桂醇、150g马来酸酐、0.45g亚硫酸氢钠依次加入带分水器的反应瓶中，搅拌溶解，升温至110℃冷凝回流反应6h，反应过程中水从分水器排出，反应完毕后，降温至10℃，搅拌析晶2h，过滤，150g甲苯洗涤，得到427g马来酸酐双月桂醇酯；

S2：将450g甲苯溶剂、400g马来酸酐双月桂醇酯、0.58g偶氮二异丁腈、0.12gPhillips催化剂依次加入反应瓶中，搅拌溶解，升温至90℃，冷凝回流反应5.0h，反应完毕后，减压蒸馏，除去溶剂，加入500g甲醇，过滤、100g甲醇洗涤，得到数均分子量为27715的聚马来酸酐双月桂醇酯396g；

S3：将380mL四氢呋喃溶剂、365g聚马来酸酐双月桂醇酯、278g甲基丙烯酸二甲氨基丁酯依次加入反应瓶中，搅拌溶解，升温至100℃，冷凝回流反应5.0h，反应完成后，减压蒸馏，除去溶剂，105℃干燥2h得到数均分子量为45960的马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物627g。

实施例2

马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物的制备：

S1：将500mL甲苯溶剂、300g月桂醇、150g马来酸酐、0.45g亚硫酸氢钠依次加入带分水器的反应瓶中，搅拌溶解，升温至112℃冷凝回流反应8h，反应过程中水从分水器排出，反应完毕后，降温至10℃，搅拌析晶2h，过滤，150g甲苯洗涤，得到426g马来酸酐双月桂醇酯；

S2：将450g甲苯溶剂、400g马来酸酐双月桂醇酯、0.58g偶氮二异丁腈、0.12gPhillips催化剂依次加入反应瓶中，搅拌溶解，升温至95℃，冷凝回流反应6.0h，反应完毕后，减压蒸馏，除去溶剂，加入500g甲醇，过滤、100g甲醇洗涤，得到数均分子量为27720的聚马来酸酐双月桂醇酯385g；

S3：将380mL四氢呋喃溶剂、365g聚马来酸酐双月桂醇酯、358g甲基丙烯酸二甲氨基丁酯依次加入反应瓶中，搅拌溶解，升温至105℃，冷凝回流反应4.5h，反应完成后，减压蒸馏，除去溶剂，105℃干燥2h得到数均分子量为59325的马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物613g。

实施例3

马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物的制备：

S1：将500mL甲苯溶剂、300g月桂醇、150g马来酸酐、0.45g亚硫酸氢钠依次加入带分水器的反应瓶中，搅拌溶解，升温至112℃冷凝回流反应5h，反应过程中水从分水器排出，反应完毕后，降温至10℃，搅拌析晶2h，过滤，150g甲苯洗涤，得到411g马来酸酐双月桂醇酯；

S2：将450g甲苯溶剂、400g马来酸酐双月桂醇酯、0.58g偶氮二异丁腈、0.12gPhillips催化剂依次加入反应瓶中，搅拌溶解，升温至95℃，冷凝回流反应6.0h，反应完毕后，减压蒸馏，除去溶剂，加入500g甲醇，过滤、100g甲醇洗涤，得到数均分子量为27745的聚马来酸酐双月桂醇酯401g；

S3：将380mL四氢呋喃溶剂、365g聚马来酸酐双月桂醇酯、250g甲基丙烯酸二甲氨基丁酯依次加入反应瓶中，搅拌溶解，升温至100℃，冷凝回流反应4.5h，反应完成后，减压蒸馏，除去溶剂，105℃干燥2h得到数均分子量为38750的马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物584g。

实施例4

按表1的原料组成称取粘度指数改进剂、降凝剂、极压抗磨剂、摩擦改进剂、分散剂、抗氧剂、金属减活剂、基础油(各原料共计10kg)依次加入混合釜中搅拌，再按质量百分比称取消泡剂并喷洒分散至混合油品中，在50℃下保温搅拌3h，冷却至常温，即得用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油。

表1

实施例5

按表2的原料组成称取粘度指数改进剂、极压抗磨剂、摩擦改进剂、分散剂、抗氧剂、金属减活剂、基础油(各原料共计10kg)依次加入混合釜中搅拌，再按质量百分比称取消泡剂并喷洒分散至混合油品中，在60℃下保温2h，冷却至常温，即得用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油。

表2

实施例6

按表3的原料组成称取粘度指数改进剂、降凝剂、极压抗磨剂、摩擦改进剂、分散剂、抗氧剂、金属减活剂、基础油(各原料共计10kg)依次加入混合釜中搅拌，再按质量百分比称取消泡剂并喷洒分散至混合油品中，在60℃下保温2h，冷却至常温，即得用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油。

表3

实施例7

按表4的原料组成称取粘度指数改进剂、降凝剂、极压抗磨剂、摩擦改进剂、分散剂、抗氧剂、金属减活剂、基础油(各原料共计10kg)依次加入混合釜中搅拌，再按质量百分比称取消泡剂并喷洒分散至混合油品中，在40℃下保温5h，冷却至常温，即得用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油。

表4

实施例8

按表5的原料组成称取粘度指数改进剂、降凝剂、极压抗磨剂、摩擦改进剂、分散剂、抗氧剂、金属减活剂、基础油(各原料共计10kg)依次加入混合釜中搅拌，再按质量百分比称取消泡剂并喷洒分散至混合油品中，在40℃下保温5h，冷却至常温，即得用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油。

表5

对比例1

本对比例的配比与实施例4基本一致，其不同之处在于，将实施例4中的亚磷酸二正丁酯替换为等量的磷酸三甲酚酯。

对比例2

本对比例的配比与实施例4基本一致，其不同之处在于，将实施例4中的(2-羟基)-长链膦酸二丁酯替换为等量的酸性磷酸酯胺盐。

对比例3

本对比例的配比与实施例4基本一致，其不同之处在于，将实施例4中的分散剂替换为等量的聚异丁烯单丁二酰亚胺。

对比例4

本对比例提供了一种市场上的GL-575W-90的车辆齿轮油。

对比例5

本对比例提供了一种市场上的变速箱油ATF。

对比例6

本对比例的配比与实施例4基本一致，其不同之处在于，将实施例4中的1.8wt％分散剂替换为1.0wt％的聚异丁烯单丁二酰亚胺和0.8wt％的硼化聚异丁烯双丁二酰亚胺。

对比例7

本对比例的配比与实施例4基本一致，其不同之处在于，将实施例4中的数均分子量为45960的马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物分散剂替换为等量的数均分子量为38750的马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物分散剂。

对比例8

本对比例的配比与实施例4基本一致，其不同之处在于，将实施例4中的数均分子量为45960的马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物分散剂替换为等量的数均分子量为59325的马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物分散剂。

对比例9

本对比例的配比与实施例4基本一致，其不同之处在于，将实施例4中的数均分子量为45960的马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物分散剂替换为等量的数均分子量为27700的聚马来酸酐双月桂醇酯。

对比例10

本对比例的配比与实施例4基本一致，其不同之处在于，将实施例4中的数均分子量为45960的马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物分散剂替换为等量的甲基丙烯酸二甲氨基丁酯。

上述各实施例和对比例涉及的润滑油产品的主要性能指标见表6和表7。

表6

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表7

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以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明；但对于本领域的普通技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物，其特征在于，包括以下重量百分含量的原料：

极压抗磨剂0.8％-1.5％，摩擦改进剂0.2％-0.5％，分散剂1.0％-3.0％，抗氧剂0.7％-2.5％，金属减活剂0.4％-1％，粘度指数改进剂2.0％-4.0％，降凝剂0-0.3％，消泡剂0.02％-0.05％，其余成份为基础油；

所述分散剂为马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物，具有如下所示的结构式：

2.根据权利要求1所述的用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物，其特征在于，所述分散剂通过以下方法制备：

S1：将甲苯溶剂、月桂醇、马来酸酐、亚硫酸氢钠依次加入带分水器的反应瓶中，搅拌溶解，升温至108-112℃冷凝回流反应5-8h，反应过程中水从分水器排出，反应完毕后，降温结晶，过滤，洗涤，得到马来酸酐双月桂醇酯；

S2：将甲苯溶剂、马来酸酐双月桂醇酯、偶氮二异丁腈、Phillips催化剂依次加入反应瓶中，搅拌溶解，升温至85-95℃，冷凝回流反应4.5-6.0h，反应完毕后，减压蒸馏，除去溶剂，加入过量甲醇沉淀、过滤、洗涤，得到数均分子量为25000-30000的聚马来酸酐双月桂醇酯；

S3：将四氢呋喃溶剂、聚马来酸酐双月桂醇酯、甲基丙烯酸二甲氨基丁酯依次加入反应瓶中，搅拌溶解，升温至95-105℃，冷凝回流反应4.5-5.0h，反应完成后，减压蒸馏，除去溶剂，干燥得到数均分子量为40000-55000马来酸酐双月桂醇酯-甲基丙烯酸二甲氨基丁酯嵌段共聚物。

3.根据权利要求1所述的用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物，所述极压抗磨剂为二烷基二硫代磷酸盐、三苯基硫代磷酸酯、酸性磷酸酯胺盐、磷酸三甲酚酯、亚磷酸二正丁酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物，所述摩擦改进剂为(2-羟基)-长链膦酸二丁酯、有机硼酸脂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物，所述抗氧剂为芳胺型抗氧剂与酚酯型抗氧剂的复配物；

所述芳胺型抗氧剂为丁基辛基二苯胺、二辛基二苯胺中的至少一种；所述酚酯型抗氧剂为3,5-二叔丁基-4-羟基苯基丙烯酸甲酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物，所述金属减活剂为苯三唑衍生物与噻二唑衍生物的复配物；

所述苯三唑衍生物为N,N’-二烷基氨基亚甲基-烃基-苯三唑，所述噻二唑衍生物为噻二唑辛基硫醇缩合物、噻二唑叔壬基硫醇缩合物、噻二唑叔十二烷基硫醇缩合物中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物，所述粘度指数改进剂为分散型聚甲基丙烯酸酯，所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯。

8.根据权利要求1所述的用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物，所述消泡剂为二甲基硅油、1#复合型消泡剂中的一种。

9.根据权利要求1所述的用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物，所述基础油为GTLⅢ类+基础油、聚α-烯烃PAO中的一种或几种；所述GTLⅢ类+基础油为Shell的GTL420和GTL430，聚α-烯烃PAO为中石化的PAO4和PAO6。

10.权利要求1-9任一项所述的用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按质量百分比称取粘度指数改进剂、降凝剂、极压抗磨剂、摩擦改进剂、分散剂、抗氧剂、金属减活剂、基础油依次加入混合釜中搅拌，再按质量百分比称取消泡剂并喷洒分散至混合油品中，在40-60℃下保温搅拌2-5h，冷却至常温，即得用于油冷电机纯电动汽车减速箱的润滑油。