DE112019005334T5

DE112019005334T5 - Schmierölzusammensetzung für stossdämpfer, additiv zur friktionseinstellung, schmieröladditiv, stossdämpfer und verfahren zum einstellen der friktion eines stossdämpferschmieröls

Info

Publication number: DE112019005334T5
Application number: DE112019005334.5T
Authority: DE
Inventors: Shinji Kato
Original assignee: KYB Corp
Current assignee: KYB Corp
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2021-07-15
Also published as: US20210380897A1; JP7264616B2; EP3872150A1; JP2020066712A; US11993757B2; EP3872150A4; WO2020084606A1; CN113330099A; EP3872150B1

Abstract

Es werden eine Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer, ein Additiv zur Friktionseinstellung, ein Schmieröladditiv, ein Stoßdämpfer und ein Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls bereitgestellt, die sowohl eine Betriebsstabilität als auch einen Fahrkomfort erzielen. Die Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer enthält ein Basisöl und ein Friktionseinstellmittel, wobei das Friktionseinstellmittel Zinkdithiophosphat und Pentaerythritol enthält.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmierölzusammensetzung für einen Stoßdämpfer, ein Additiv zur Friktionseinstellung, ein Schmieröladditiv, einen Stoßdämpfer und ein Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls.
Stand der Technik
Herkömmlich ist bekannt, dass die Schwingungsdämpfungskraft eines Stoßdämpfers eine Kombination aus einer hydraulischen Dämpfungskraft, die in einem Ventil erzeugt wird, und einer Reibungskraft, die in einem Gleitabschnitt zwischen einer Kolbenstange und einer Öldichtung oder zwischen einem Kolben und einem Zylinder erzeugt wird, ist. Es ist bekannt, dass sich bei einer hohen Schwingungsdämpfungskraft des Stoßdämpfers die Fahrstabilität erhöht, der Fahrkomfort jedoch verschlechtert, während sich bei einer geringen Schwingungsdämpfungskraft des Stoßdämpfers die Fahrstabilität verschlechtert, der Fahrkomfort jedoch verbessert. Daher wurden in den letzten Jahren mit dem Fokus auf den Fahrkomfort Studien zur Verringerung der Reibungskraft eines Stoßdämpferschmieröls durch Einstellen eines dem Stoßdämpferschmieröl zugesetzten Friktionseinstellmittels durchgeführt (z.B. Nichtpatentliteratur 1).
Liste des Stands der Technik
Patentliteratur
[Nichtpatentliteratur 1] Technical Trends and Tribology of Shock Absorber (Hiroshi NAKANISHI, Tribologist, 2009 (Vol. 54) Nr. 9, S. 598)
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Der Stoßdämpfer übt die Schwingungsdämpfungskraft durch eine hin- und hergehende Bewegung aus. Es dauert jedoch eine gewisse Zeit, bis die hydraulische Dämpfungskraft ansteigt, wohingegen die Reibungskraft eine hohe Ansprechempfindlichkeit aufweist, und daher dient die Reibungskraft beim Übergang von einem stationären Zustand zu einem Bewegungszustand oder bei kleiner Amplitude als wichtiger Faktor für die Schwingungsdämpfungskraft des Stoßdämpfers. Der Stand der Technik befasst sich jedoch nicht mit dem Unterschied zwischen den Friktionseigenschaften beim Übergang von einem stationären Zustand zu einem Bewegungszustand oder bei kleiner Amplitude und den Friktionseigenschaften in einem Bewegungszustand oder bei normaler Amplitude. Ein herkömmliches Stoßdämpferschmieröl weist das Problem auf, dass sich der Fahrkomfort verschlechtert, weil die Reibungskraft beim Übergang von einem stationären Zustand in einen Bewegungszustand oder bei kleiner Amplitude verschieden ist von der Reibungskraft in einem Bewegungszustand oder bei normaler Amplitude.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Schmierölzusammensetzung für einen Stoßdämpfer, ein Additiv zur Friktionseinstellung, ein Schmieröladditiv, einen Stoßdämpfer und ein Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls zur Verfügung, mit dem sowohl Betriebsstabilität als auch Fahrkomfort erreicht werden können.
Mittel zur Lösung der Probleme
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die folgenden Schmierölzusammensetzungen für Stoßdämpfer (1) bis (6).

(1) Eine Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer, enthaltend ein Basisöl und ein Friktionseinstellmittel, in welchem Zinkdithiophosphat und Pentaerythritol enthalten sind.
(2) In der Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer gemäß obigem (1) ist das Friktionseinstellmittel so ausgebildet, dass es den Reibungskoeffizienten der Zusammensetzung im Bereich von 0,02 bis 0,05 einstellt, indem das Pentaerythritol in einem Anteil von 0,2 Gew.-% oder mehr, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, mit dem Zinkdithiophosphat kombiniert wird.
(3) In der Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer gemäß obigem (1) oder (2) weist das Zinkdithiophosphat mindestens eine sekundäre Alkylgruppe mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen auf.
(4) In der Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (3) ist das Zinkdithiophosphat ein erstes Zinkdithiophosphat, welches durch die folgende Formel 1 dargestellt wird,
(in der Formel 1 stellen R¹¹ bis R¹⁴ jeweils unabhängig voneinander eine primäre Alkylgruppe oder eine sekundäre Alkylgruppe dar und zumindest die primäre Alkylgruppe und die sekundäre Alkylgruppe sind voneinander verschieden].
(5) In der Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (4) enthält das Pentaerythritol als den größten Anteil oder mit einem Anteil von 50 Gew.-% oder mehr Pentaerythritol-Tetraester.
(6) In der Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer gemäß einem der obigen Punkte (2) bis (5) ist das Friktionseinstellmittel so ausgebildet, dass es zusätzlich zum Reibungskoeffizienten der Zusammensetzung den amplitudenabhängigen Index im Bereich von 0,3 bis 3,0 einstellt.

Die vorliegende Erfindung betrifft das folgende Additiv (7) zur Friktionseinstellung eines Stoßdämpferschmieröls.

(7) Ein Additiv zur Friktionseinstellung eines Stoßdämpferschmieröls enthält Zinkdithiophosphat und Pentaerythritol und stellt den Reibungskoeffizienten des Stoßdämpferschmieröls im Bereich von 0,02 bis 0,05 und den amplitudenabhängigen Index im Bereich von 0,3 bis 3,0 ein.

Die vorliegende Erfindung betrifft die folgenden Schmieröladditive (8) bis (11).

(8) Ein Schmieröladditiv enthält Zinkdithiophosphat und ein Pentaerythritolester-Additiv und reguliert den Reibungskoeffizienten eines Schmieröls bei kleiner Amplitude.
(9) Das Schmieröladditiv gemäß obigem (8) reguliert den Reibungskoeffizienten des Schmieröls bei kleiner Amplitude und den Reibungskoeffizienten des Schmieröls bei normaler Amplitude auf im Wesentlichen denselben Reibungskoeffizienten.
(10) Ein Schmieröladditiv enthält Zinkdithiophosphat und ein Ester-Additiv und erreicht sowohl eine Verbesserung als auch eine Dauerhaftigkeit des Fahrkomforts.
(11) Bei dem Schmieröladditiv gemäß obigem (10) besteht die Verbesserung des Fahrkomforts darin, dass die Reibungskraft im Wesentlichen gleich bleibt, unabhängig von der Amplitude eines Stoßdämpfers.

Die vorliegende Erfindung betrifft den folgenden Stoßdämpfer (10).

(12) Ein Stoßdämpfer enthält die Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer gemäß einem der obigen Punkte (1) bis (6).

Die vorliegende Erfindung betrifft das folgende Verfahren (13) bis (19) zum Einstellen der Friktion eines Schmieröls für Stoßdämpfer.

(13) Ein Verfahren zum Einstellen der Friktion einer Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer schließt die Zugabe einer Kombination von Pentaerythritol mit Zinkdithiophosphat als Friktionseinstellmittel zu der Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer, die ein Basisöl und ein Friktionseinstellmittel enthält, ein, wobei der Reibungskoeffizient der Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer im Bereich von 0,02 bis 0,05 eingestellt wird.
(14) Das Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls gemäß obigem (13) umfasst die Zugabe des Friktionseinstellmittels, das so ausgebildet ist, dass der Reibungskoeffizient der Zusammensetzung im Bereich von 0,02 bis 0,05 eingestellt wird, indem das Pentaerythritol in einem Anteil von 0,2 Gew.-% oder mehr, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, mit dem Zinkdithiophosphat kombiniert wird.
(15) Bei dem Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls gemäß obigem (13) oder (14) ist der Einstellzeitraum ein fester Zeitraum.
(16) Bei dem Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls nach einem der obigen Punkte (13) bis (15) besitzt das Zinkdithiophosphat mindestens eine sekundäre Alkylgruppe mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen.
(17) Bei dem Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls gemäß einem der obigen Punkte (13) bis (16) ist das Zinkdithiophosphat ein erstes Zinkdithiophosphat, welches durch die folgende Formel 1 dargestellt wird,
[in der Formel 1 stellen R¹¹ bis R¹⁴ jeweils unabhängig voneinander eine primäre Alkylgruppe oder eine sekundäre Alkylgruppe dar und zumindest die primäre Alkylgruppe und die sekundäre Alkylgruppe sind voneinander verschieden].
(18) Bei dem Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls gemäß einem der obigen Punkte (13) bis (17) enthält das Pentaerythritol als den größten Anteil oder in einem Anteil von 50 Gew.-% oder mehr Pentaerythritol-Tetraester.
(19) Bei dem Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls gemäß einem der obigen Punkte (14) bis (18) ist das zuzugebende Friktionseinstellmittel so ausgebildet, dass es zusätzlich zum Reibungskoeffizienten der Zusammensetzung den amplitudenabhängigen Index im Bereich von 0,3 bis 3,0 einstellt.

Effekte der Erfindung
Es können eine Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer, ein Additiv zur Friktionseinstellung, ein Schmieröladditiv, ein Stoßdämpfer und ein Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls bereitgestellt werden, die in der Lage sind, sowohl Betriebsstabilität wie auch Fahrkomfort zu erreichen.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Reibungskoeffizienten eines Stoßdämpferschmieröls, dem kein ZnDTP zugesetzt ist, und der Zugabemenge verschiedener Friktionseinstellmittel darstellt.
2 ist ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Reibungskoeffizienten eines Stoßdämpferschmieröls, dem ZnDTP zugesetzt ist, und der Zugabemenge verschiedener Friktionseinstellmittel darstellt.
3 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten eines Stoßdämpferschmieröls, dem ZnDTP zugesetzt ist, und der Zugabemenge an Pentaerythritol.
4 ist ein herkömmliches Diagramm, das die Schwankung des Reibungskoeffizienten eines Stoßdämpferschmieröls bei einem Reibungsversuch zeigt.
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Reibungsprüfvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
6(a) bis 6(c) sind Ansichten, die ein Beispiel für Testergebnisse der Reibungsprüfvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform zeigen.
7 ist ein Diagramm zur Erläuterung des amplitudenabhängigen Index.
8 ist ein Beispiel für den amplitudenabhängigen Index eines Stoßdämpferschmieröls.
9 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem ZnDTP-Verschlechterungsgrad und der Zugabemenge an Pentaerythritol.
10(A) bis 10(C) sind Ansichten zur Erläuterung der Wirkung von ZnDTP und Pentaerythritol in einem Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform.
11 ist ein Diagramm, das die Friktionseigenschaften der einzelnen Stoßdämpferschmieröle entsprechend dem Typ an ZnDTP-Typ darstellt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden anhand der Zeichnungen eine Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer, ein Additiv zur Friktionseinstellung, ein Schmieröladditiv, ein Stoßdämpfer und ein Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In den folgenden Ausführungsformen werden die Ausführungsformen der Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer gemäß der vorliegenden Erfindung am Beispiel eines Stoßdämpferschmieröls beschrieben.
Ein Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform weist (A) ein Basisöl und (B) Zinkdithiophosphat (im Folgenden auch als ZnDTP bezeichnet) als Friktionseinstellmittel auf, wobei (B) das Friktionseinstellmittel eine Kombination von (B2) Pentaerythritol mit (B1) ZnDTP enthält. Insbesondere in dem Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform, dem ZnDTP gemäß der üblichen Verwendung zugegeben ist, können durch die Zugabe von Pentaerythritol als Friktionseinstellmittel zu dem Schmieröl, die Einstellung eines für den Fahrkomfort und die Fahrstabilität geeigneten Reibungskoeffizienten, eine Verringerung der Differenz zwischen dem Reibungskoeffizienten bei einem Übergang von einem stationären Zustand in einen Bewegungszustand oder bei kleiner Amplitude und dem Reibungskoeffizienten in einem Bewegungszustand oder bei normaler Amplitude und eine Verbesserung des Fahrkomforts leicht erreicht werden. Bei dem Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform ermöglicht zudem die Zugabe des Pentaerythritols zusätzlich zu dem ZnDTP die Unterdrückung der ZnDTP-Verschlechterung (Zersetzung) durch das Pentaerythritol. Daher können ein Stoßdämpferschmieröl und ein Additiv für die Friktionseinstellung eines Stoßdämpfers bereitgestellt werden, die in der Lage sind, über einen langen Zeitraum dauerhaft sowohl Fahrkomfort als auch Fahrstabilität zu erreichen.
Basisöl
Das Basisöl im Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform ist ein Mineralöl und/oder ein synthetisches Öl. Die Art des Mineralöls oder des synthetischen Öls ist nicht besonders eingeschränkt. Beispiele für die Mineralöle sind paraffinisches Mineralöl, Mineralöl auf intermediärer Basis, naphthenisches Mineralöl und dergleichen, die durch gängige Raffinationsverfahren, wie Lösungsmittelraffination und Hydrierungsraffination, gewonnen werden. Beispiele für synthetische Öle sind Polybuten, Polyolefin (α-Olefin(co)polymere), verschiedene Ester (z.B. Polyolester, zweibasige Säureester, Phosphorsäureester und dergleichen), verschiedene Ether (z.B. Polyphenylether und dergleichen), Alkylbenzol, Alkylnaphthalin und dergleichen.
In der vorliegenden Erfindung können als Basisöl die oben genannten Mineralöle allein oder in Kombination von zwei oder mehr Arten davon verwendet werden. Die oben genannten synthetischen Öle können allein oder in Kombination von zwei oder mehr Arten davon verwendet werden. Ferner können ein oder mehrere Mineralöle und ein oder mehrere synthetische Öle in Kombination verwendet werden.
Friktionseinstellmittel
Bei herkömmlichen Hydraulikölen ist die Reibung mit einer Kombination von Friktionseinstellmitteln eines Phosphortyps, eines Amintyps, eines Estertyps und dergleichen eingestellt. Die geeignete Zugabemenge der einzelnen Friktionseinstellmittel variiert je nach dem Gleichgewicht mit den anderen enthaltenen Additiven und kann nicht einheitlich festgelegt werden. Die Friktionseinstellmittel sind in einem Anteil von 0,3 bis 2,0 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge der Zusammensetzung enthalten und sind üblicherweise in einer sehr geringen Menge von 0,5 Gew.-% oder weniger enthalten. Die Friktionseinstellmittel werden für die Friktionseinstellung kombiniert. Daher ändert die Verwendung verschiedener Additive (z.B. Friktionseinstellmittel) für das Stoßdämpferschmieröl die Eigenschaften in starkem Maße, was zusätzlich zu der Fahrkomfortleistung beispielsweise aufgrund einer erhöhten Reibung das Problem der Reibung zwischen den Teilen aufgeworfen hat.
Das ZnDTP wird bereits seit den 1930er Jahren eingesetzt und seine Wirkung ist empirisch bekannt. Der Wirkungsmechanismus und das Verhalten in Anwesenheit anderer Additive sind jedoch nicht ausreichend geklärt, so dass zukünftige Untersuchungen erwartet werden. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat Probleme dahingehend erkannt, dass die Verwendung von ZnDTP, das ein Friktionseinstellmittel auf Phosphorbasis ist, unter den herkömmlichen Friktionseinstellmitteln die Reibung erhöht und somit der Bereich der Friktionseinstellung durch die verschiedenen Additive erweitert wird und die Verwendung des ZnDTP, welches das Gefühl des Fahrkomforts verbessern kann, die Reibung aufgrund der fortschreitenden Verwendung verändert, wodurch es schwierig wird, die Fahrkomfortleistung und die Qualität zu stabilisieren. Um solche Probleme zu lösen, hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung ein Verfahren erfunden, das sowohl Fahrkomfortleistung als auch Dauerhaftigkeit erreicht, indem Pentaerythritol verwendet wird, welches ein Additiv mit spezifischen, für den Fahrkomfort geeigneten Friktionseigenschaften und mit hinsichtlich der Zugabemenge gesättigten Friktionseigenschaften ist.
Als Friktionseinstellmittel wird eine Kombination von Pentaerythritol in einem Anteil von 0,2 Gew.-% oder mehr, bezogen auf die gesamte Schmierölzusammensetzung, mit herkömmlich verwendetem Zinkdithiophosphat genannt. Die Friktionseigenschaften sind mit den 0,2 Gew.-% Pentaerythritol gesättigt und es kann die Fahrkomfortleistung erreicht werden. In Bezug auf die Dauerhaftigkeitsleistung kann die Zugabe von 2,0 Gew.-% Pentaerythritol gute Ergebnisse liefern, die sowohl die Dauerhaftigkeit als auch den Fahrkomfort verbessern.
Es folgt eine Beschreibung auf Basis der oben beschriebenen Feststellungen.
Das Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform enthält das Friktionseinstellmittel. Das Friktionseinstellmittel ist nicht besonders begrenzt und kann verschiedene Antifriktionsmittel vom Phosphortyp, Amintyp, Estertyp und dergleichen enthalten. Die Antifriktionsmittel sind verschiedene Schmiermittel enthaltend eine oder zwei oder mehrere Arten solcher Materialien oder eine oder zwei oder mehrere Arten verschiedener Materialien, die den Reibungskoeffizienten einer mittels eines Fluids geschmierten Oberfläche verändern können. Durch Einstellen der Zugabemenge des Antifriktionsmittels kann der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls eingestellt werden.
Das Friktionseinstellmittel gemäß dieser Ausführungsform enthält außerdem (B1) Zinkdithiophosphat und (B2) Pentaerythritol, wie unten beschrieben.
(B 1) Zinkdithiophosphat (ZnDTP)
Das ZnDTP wird durch die nachstehende allgemeine Formel 3 dargestellt und besitzt eine Funktion zur Unterstützung der Einstellung des Reibungskoeffizienten (Friktionskoeffizienten) durch das Friktionseinstellmittel. Die Rs in der nachstehenden allgemeinen Formel 3 stellen jeweils unabhängig voneinander eine Kohlenwasserstoffgruppe dar. Beispiele hierfür sind lineare primäre Alkylgruppen, verzweigte sekundäre Alkylgruppen oder Arylgruppen. In dieser Ausführungsform sind die Rs nicht besonders begrenzt und haben vorzugsweise mindestens eine oder mehrere kurzkettige (3 bis 5 Kohlenstoffatome) sekundäre Alkylgruppen.
Das ZnDTP gemäß dieser Ausführungsform besitzt vorzugsweise mindestens eine sekundäre Alkylgruppe und vorzugsweise eine größere Zahl an sekundären Alkylgruppen als die Zahl der primären Alkylgruppen. In dieser Ausführungsform können verschiedene Arten von ZnDTP gemischt werden. In diesem Fall ist jedoch vorzugsweise ZnDTP mit zumindest einer sekundären Alkylgruppe enthalten. Das ZnDTP als Ganzes weist vorzugsweise eine größere Zahl an sekundären Alkylgruppen als die Zahl an primären Alkylgruppen auf. Die Alkylgruppe ist vorzugsweise eher kurzkettig als langkettig. Daher weist das ZnDTP gemäß dieser Ausführungsform zumindest eine kurzkettige (3 bis 5 Kohlenstoffatome) sekundäre Alkylgruppe auf. Die Methode zur Messung der Alkylgruppe des ZnDTP ist nicht besonders beschränkt. Ob die Alkylgruppe eine primäre Alkylgruppe oder eine sekundäre Alkylgruppe ist oder eine kurze Kette oder eine lange Kette aufweist, kann beispielsweise basierend auf den Eigenschaften der Absorptionsbande von P-O-C und den Absorptionsbanden von P=S, P-S unter Verwendung des FT-IR-Fingerprintbereichs gemessen werden.
1 ist eine Ansicht, die die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten des Stoßdämpferschmieröls und der Zugabemenge der einzelnen Friktionseinstellmittel zeigt. In 1 sind die Reibungskoeffizienten von Stoßdämpferschmierölen dargestellt, denen kein ZnDTP zugesetzt wurde. 2 zeigt die Reibungskoeffizienten von Stoßdämpferschmierölen, denen ZnDTP zugesetzt wurde. Wenn der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls übermäßig klein ist, verschlechtert sich die Fahrstabilität. Wenn der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls übermäßig groß ist, verschlechtert sich der Fahrkomfort. Daher wird der Reibungskoeffizient vorzugsweise im Bereich von 0,02 bis 0,05 eingestellt. Üblicherweise wurde der Reibungskoeffizient durch Anpassung der Zugabemenge des Friktionseinstellmittels eingestellt. Wenn jedoch, wie in 1 dargestellt, kein ZnDTP zugegeben wird, ist es schwierig, den Reibungskoeffizienten allein mit dem Friktionseinstellmittel einzustellen. Wird dagegen ZnDTP zugesetzt, wie in 2 dargestellt, ist es einfach, den Reibungskoeffizienten in Abhängigkeit von der Zugabemenge des Friktionseinstellmittels einzustellen, und der Reibungskoeffizient kann im Zielbereich von 0,02 bis 0,05 eingestellt werden. In den in 1 und 2 dargestellten Beispielen wurde der Reibungskoeffizient durch einen Reibungsversuch mit Hin- und Herbewegen gemessen, bei dem ein Gummiprobekörper hin- und herbewegt wird, während er mit einer Last von 20 N gegen einen verchromten Probekörper gedrückt wird.
Wie oben beschrieben, ist das ZnDTP nicht besonders beschränkt und es können handelsübliche oder durch herkömmlich bekannte Herstellungsverfahren gewonnene Artikel verwendet werden. Das ZnDTP kann in nur einer Art oder als Kombination von zwei oder mehr Arten verwendet werden. Der Wirkmechanismus von ZnDTP ist noch nicht ausreichend aufgeklärt, jedoch haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Struktur von zur Verbesserung des Fahrkomforts geeignetem ZnDTP untersucht. Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine chemische Mischung (eine Technik, bei der zuerst Alkohol gemischt und dann ZnDTP hergestellt wird) aus sekundärer Kohlenstoffkette C3 oder sekundärer Kohlenstoffkette C4 und primärer Kohlenstoffkette C8 den Fahrkomfort verbessert, aber eine physikalische Mischung, bei der das hergestellte ZnDTP mit einer einzigen Struktur gemischt wird, später keine ausreichende Leistung erzielt. Im Hinblick auf diese Erkenntnisse wurde bereits eine Patentanmeldung ( JP 2019-085919 A ) eingereicht.
Im Speziellen kann als das ZnDTP der vorliegenden Erfindung das durch die nachstehende Formel 1 dargestellte ZnDTP mit Pentaerythritol kombiniert werden, um ein Friktionseinstellmittel zum Einstellen des Reibungskoeffizienten des Stoßdämpferschmieröls im Bereich von 0,02 bis 0,05 zu bilden. Im Speziellen sind bevorzugte spezifische Beispiele als das ZnDTP wie folgt.
[In der Formel 1 sind R¹¹ bis R¹⁴ Alkylgruppen und die Alkylgruppen weisen eine primäre Alkylgruppe und eine sekundäre Alkylgruppe auf. Insbesondere sind ein oder mehr und drei oder weniger der Rs von R¹¹ bis R¹⁴ primäre Alkylgruppen und der Rest von R¹¹ bis R¹⁴ sind sekundäre Alkylgruppen.]
In dem ZnDTP der Formel 1 umfassen Beispiele für die primären Alkylgruppen, jedoch ohne darauf besonders beschränkt zu sein, beispielsweise eine Methylgruppe, eine Ethylgruppe, eine n-Propylgruppe, eine n-Butylgruppe, eine n-Pentylgruppe, eine n-Hexylgruppe, eine n-Heptylgruppe, eine n-Octylgruppe, eine n-Nonylgruppe, eine n-Decylgruppe, eine Isoamylgruppe, eine Isobutylgruppe, eine 2-Methylbutylgruppe, eine 2-Ethylhexylgruppe, eine 2,3-Dimethylbutylgruppe, eine 2-Methylpentylgruppe und dergleichen. Die primären Alkylgruppen sind vorzugsweise Alkylgruppen mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen (z.B. eine Isobutylgruppe (4 Kohlenstoffatome) oder eine 2-Ethylhexylgruppe (8 Kohlenstoffatome)).
Im ZnDTP der Formel 1 umfassen Beispiele für die sekundären Alkylgruppen, jedoch ohne darauf besonders beschränkt zu sein, beispielsweise eine Isopropylgruppe, eine sec-Butylgruppe, eine 1-Ethylpropylgruppe, eine 4-Methyl-2-pentylgruppe und dergleichen. Die sekundären Alkylgruppen sind vorzugsweise Alkylgruppen mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen (z.B. eine Isopropylgruppe (3 Kohlenstoffatome)).
Im ZnDTP der Formel 1 ist das Verhältnis zwischen der primären Alkylgruppe und der sekundären Alkylgruppe nicht besonders begrenzt und das Verhältnis der primären Alkylgruppe ist vorzugsweise höher als das der sekundären Alkylgruppe.
Der Gehalt des ZnDTP der Formel 1 in dem Stoßdämpferschmieröl ist nicht besonders begrenzt und beträgt vorzugsweise 0,1 Gew.-% oder mehr und besonders bevorzugt 0,25 Gew.-% oder mehr. Der Gehalt des ZnDTP der Formel 1 im Stoßdämpferschmieröl ist vorzugsweise auf 4,0 Gew.-% oder weniger und besonders bevorzugt 2,0 Gew.-% oder weniger festgesetzt.
Das Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform weist als Friktionseinstellmittel ZnDTP der Formel 2 auf mit einer Struktur, die sich von derjenigen des ZnDTP der Formel 1 unterscheidet. Das ZnDTP der Formel 2 wird dargestellt durch Chem. 5.
[In der Formel 2 sind R²¹ bis R²⁴ sekundäre Alkylgruppen. Im Speziellen weist das ZnDTP der Formel 2 keine primären Alkylgruppen auf und hat nur sekundäre Alkylgruppen.]
Die Anzahl der Kohlenstoffatome der im ZnDTP der Formel 2 enthaltenen sekundären Alkylgruppen ist nicht besonders begrenzt. Es werden beispielsweise eine Isopropylgruppe, eine sec-Butylgruppe, eine 1-Ethylpropylgruppe, eine 2-Ethylhexylgruppe, eine 4-Methyl-2-pentylgruppe und dergleichen genannt. Die sekundären Alkylgruppen sind vorzugsweise Alkylgruppen mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen (z.B. eine Isopropylgruppe (3 Kohlenstoffatome), eine 2-Ethylhexylgruppe (8 Kohlenstoffatome), eine Isobutylgruppe (4 Kohlenstoffatome) oder dergleichen.
Der Gehalt des ZnDTP der Formel 2 ist nicht besonders begrenzt und ist vorzugsweise kleiner als der des ZnDTP der Formel 1 und beträgt vorzugsweise 20 Gew.-% oder weniger bezogen auf die ZnDTP-Zugabemenge (Gesamtmenge des ZnDTP der Formel 1 und des ZnDTP der Formel 2).
Die Art der im ZnDTP enthaltenen Alkylgruppen kann mit einer bekannten Messmethode bestimmt werden. Zum Beispiel kann die Struktur des ZnDTP unter Verwendung von C13-NMR bestimmt werden oder die Struktur des ZnDTP kann durch eine Analyse, ob die Alkylgruppe eine primäre Alkylgruppe oder eine sekundäre Alkylgruppe ist, aus den Eigenschaften der Absorptionsbande von P-O-C und den Absorptionsbanden von P=S, P-S unter Verwendung des Fingerprint-Bereichs eines FT-IR bestimmt werden.
[Reibungsversuch 1] Wirkung der Zugabe von ZnDTP
Unter Verwendung einer wie in 5 dargestellten Reibungsprüfvorrichtung 10 wurden ein Stiftprüfkörper 4 und ein Scheibenprüfkörper 2 bei einer Amplitude von ± 0,2 mm, einer Frequenz von 1,5 Hz, 20 N und 30 °C hin- und herbewegt und anschließend der mittlere Reibungskoeffizient gemessen.
Im Reibungsversuch 1 wurde der Reibungskoeffizient eines Stoßdämpferschmieröls, dem verschiedene Friktionseinstellmittel vom Phosphortyp, Amintyp, Estertyp oder ähnlichem zugegeben wurden, gemessen, wenn 1 % ZnDTP zugegeben wurde und wenn kein ZnDTP zugegeben wurde. 1 zeigt die Reibungskoeffizienten des Stoßdämpferschmieröls, dem kein ZnDTP zugegeben wurde. 2 zeigt die Reibungskoeffizienten des Stoßdämpferschmieröls, dem ZnDTP zugegeben wurde. Wenn der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls übermäßig gering ist, verschlechtert sich die Fahrstabilität. Wenn der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls übermäßig groß ist, verschlechtert sich der Fahrkomfort. Daher wird der Reibungskoeffizient vorzugsweise im Bereich von 0,02 bis 0,05 eingestellt. Herkömmlicherweise wurde der Reibungskoeffizient durch Anpassen der Zugabemenge des Friktionseinstellmittels eingestellt. Wenn jedoch, wie in 1 dargestellt, kein ZnDTP zugegeben wurde, war es schwierig, den Reibungskoeffizienten allein mit dem Friktionseinstellmittel einzustellen. Im Gegensatz dazu konnte der Reibungskoeffizient bei Zugabe von ZnDTP, wie in 2 dargestellt, leicht durch die Zugabemenge des Friktionseinstellmittels eingestellt werden, und so konnte der Reibungskoeffizient im Bereich von 0,02 bis 0,05 eingestellt werden.
In dem Stoßdämpferschmieröl, das ZnDTP der Formel 1 enthält, betrug bei einer ZnDTP-Zugabemenge von 0,1 bis 4,0 Gew.-% der Wert maximaler Reibungskoeffizient/mittlerer Reibungskoeffizient 1,3 oder weniger, und sank bei einer ZnDTP-Zugabemenge von 0,25 bis 2,0 Gew.-% der Wert maximaler Reibungskoeffizient/mittlerer Reibungskoeffizient weiter auf weniger als 1,22. Wenn der Wert maximaler Reibungskoeffizient/mittlerer Reibungskoeffizient näher bei 1 liegt, ist die Schwankung des Reibungskoeffizienten gering, und kann man somit davon ausgehen, dass der Fahrkomfort gut ist. Dies hat bewiesen, dass bei einem Stoßdämpferschmieröl, das ZnDTP mit einer primären Alkylgruppe und einer sekundären Alkylgruppe gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, der Fahrkomfort durch Einstellen der ZnDTP-Zugabemenge auf 0,25 bis 2,0 Gew.-% verbessert wird.
[Reibungsversuch 2] Effekt der ZnDTP-Struktur
Unter Verwendung der in 5 dargestellten Reibungsprüfvorrichtung 10 wurden der Stiftprüfkörper 4 und der Scheibenprüfkörper 2 mit einer Amplitude von ± 0,1 mm, einer Frequenz von 5 Hz, 20 N und 30 °C hin- und herbewegt.
Wie in 11 dargestellt, wurde der Reibungskoeffizient nicht nur für Beispiel 1, welches das Stoßdämpferschmieröl gemäß der vorliegenden Erfindung ist (d.h. Stoßdämpferschmieröl, das ZnDTP mit einer primären Alkylgruppe und einer sekundären Alkylgruppe enthält), sondern auch für die Vergleichsbeispiele 1 bis 4 gemessen.
Beispiel 1: Stoßdämpferschmieröl, enthaltend ZnDTP mit einer primären Alkylgruppe und einer sekundären Alkylgruppe.
Vergleichsbeispiel 1: Beispiel für ein Stoßdämpferschmieröl, dem ZnDTP zugesetzt wurde, welches nur eine primäre Alkylgruppe mit 3, 5 Kohlenstoffatomen aufweist.
Vergleichsbeispiel 2: Beispiel für ein Stoßdämpferschmieröl, dem ZnDTP zugesetzt wurde, welches nur eine sekundäre Alkylgruppe mit 3, 5 Kohlenstoffatomen aufweist.
Vergleichsbeispiel 3: Beispiel für ein Stoßdämpferschmieröl, dem ZnDTP zugesetzt wurde, welches nur eine sekundäre Alkylgruppe mit 6, 8 Kohlenstoffatomen aufweist.
Vergleichsbeispiel 4: Beispiel für ein Stoßdämpferschmieröl, dem ZnDTP zugesetzt wurde, welches nur eine primäre Alkylgruppe mit 8 Kohlenstoffatomen aufweist.
Vergleichsbeispiel 5: Beispiel für ein Stoßdämpferschmieröl, dem eine 1:1-Mischung aus ZnDTP, welches nur eine sekundäre Alkylgruppe mit 3, 6 Kohlenstoffatomen aufweist, und ZnDTP, welches nur eine primäre Alkylgruppe mit 8 Kohlenstoffatomen aufweist, zugesetzt wurde.
Der Reibungsversuch 2 zeigte, dass in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 die Werte maximaler Reibungskoeffizient/mittlerer Reibungskoeffizient eher schwanken, wenn sich die ZnDTP-Zugabemenge im Vergleich zu Beispiel 1 ändert, während in Beispiel 1 der Wert maximaler Reibungskoeffizient/mittlerer Reibungskoeffizient weniger wahrscheinlich schwankt, selbst wenn sich die ZnDTP-Zugabemenge ändert. Zum Beispiel blieb in Beispiel 1 der Wert maximaler Reibungskoeffizient/mittlerer Reibungskoeffizient bei 1,24 oder weniger, wenn die ZnDTP-Zugabemenge im Bereich von 0,2 bis 4,0 Gew.-% lag. Dies hat gezeigt, dass in dem Stoßdämpferschmieröl, welches das ZnDTP mit einer primären Alkylgruppe und einer sekundären Alkylgruppe gemäß Beispiel 1 enthält, selbst dann, wenn die ZnDTP-Verschlechterung (Zersetzung) aufgrund der Langzeitverwendung fortschreitet, so dass der ZnDTP-Gehalt abnimmt, ein Effekt, dass sich der Fahrkomfort weniger wahrscheinlich ändert, höher ist als der Effekt in den Vergleichsbeispielen 1 bis 5.
(B2) Pentaerythritol
Pentaerythritol (Pentaerythrit) ist ein vierwertiger Zuckeralkohol, und es ist bekannt, dass Polyole zur Bildung von öllöslichen oder öldispergierbaren polymeren Friktionseinstellmitteln verwendet werden. Das Pentaerythritol gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise in Form eines Esters verwendet. Pentaerythritol umfasst Pentaerythritol-Tetraester, bei denen alle vier endständigen Substituenten durch Veresterung an die Fettsäurereste gebunden sind, sowie Pentaerythritol-Monoester, Pentaerythritol-Diester und Pentaerythritol-Triester, die partielle Ester sind, bei denen ein beliebiger endständiger Substituent durch Veresterung an einen Fettsäurerest gebunden ist. Die Art des Pentaerythritols ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht besonders eingeschränkt.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben zudem weitere Untersuchungen an einer Pentaerythritol-Komponente durchgeführt, um ein Stoßdämpferschmieröl bereitzustellen, das in der Lage ist, sowohl Fahrstabilität als auch Fahrkomfort bei kleiner Amplitude zu erreichen. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass der Reibungskoeffizient eines Stoßdämpferschmieröls durch Einstellen der Anzahl der Kohlenstoffatome eines Fettsäurerestes des Pentaerythritolesters eingestellt werden kann, und haben bereits eine Patentanmeldung ( JP 2019-187393 A ) eingereicht. Der Beitrag des Pentaerythritols in Bezug auf die Funktion des Stoßdämpferschmieröls in der vorliegenden Erfindung ist wie folgt: (1) es kann der Reibungskoeffizient leicht so eingestellt werden, dass er für den Fahrkomfort und die Fahrstabilität geeignet ist, wenn ZnDTP, das üblicherweise verwendet wurde, hinzugefügt wird, und wenn Pentaerythritol zusätzlich als Friktionseinstellmittel hinzugefügt wird, es kann ein Unterschied zwischen dem Reibungskoeffizienten in einem Übergang von einem stationären Zustand zu einem Bewegungszustand oder bei kleiner Amplitude und dem Reibungskoeffizienten in einem Bewegungszustand oder bei normaler Amplitude verringert werden und es kann der Fahrkomfort verbessert werden, (2) es können ein Stoßdämpferschmieröl und ein Additiv zur Friktionseinstellung eines Stoßdämpfers, die in der Lage sind, sowohl Fahrkomfort als auch Fahrstabilität über einen langen Zeitraum dauerhaft zu erreichen, bereitgestellt werden, da die Verschlechterung (Zersetzung) von ZnDTP durch das Pentaerythritol unterdrückt werden kann, und (3) es kann durch Verwendung von Pentaerythritol die Einstellung des Reibungskoeffizienten des Stoßdämpferschmieröls erreicht werden.
Insbesondere kann das Pentaerythritol der vorliegenden Erfindung mit dem ZnDTP kombiniert werden, um das Friktionseinstellmittel zum Einstellen des Reibungskoeffizienten des Stoßdämpferschmieröls im Bereich von 0,02 bis 0,05 zu bilden. Insbesondere kann das folgende Pentaerythritol als ein bevorzugtes spezifisches Beispiel dargestellt werden.
Wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome des Fettsäurerestes des Pentaerythritolesters größer ist, ist der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls tendenziell geringer. Wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome des Fettsäurerestes kleiner ist, ist der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls tendenziell größer. Daher kann der Pentaerythritolester mit Blick auf die Anzahl der Kohlenstoffatome des im Pentaerythritolester enthaltenen Fettsäurerestes so ausgewählt werden, dass der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls ein gewünschter Reibungskoeffizient wird. Der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls kann auch durch die Kombination mehrerer Pentaerythritolester mit Fettsäureresten, die sich in der Anzahl der Kohlenstoffatome unterscheiden, eingestellt werden. Beispielsweise kann der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls auch durch Einstellen der Mischungsmenge eines Pentaerythritolesters mit einem Fettsäurerest mit einer geringen Anzahl von Kohlenstoffatomen und eines Pentaerythritol-Tetraester mit einem Fettsäurerest mit einer großen Anzahl von Kohlenstoffatomen eingestellt werden.
Die Fettsäurereste sind nicht besonders begrenzt und können z.B. C6- bis C22-Fettsäurereste sein, wie z.B. ein Stearinsäurerest oder ein Ölsäurerest. Weiterhin können als Fettsäurereste beispielsweise Caprylsäure, Caprinsäure, Ölsäure, Stearinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Linolsäure, Adipinsäure, Pelargonsäure, Tallfettsäure, Palmfettsäure, Kokosfettsäure und Talgsäure genannt werden.
Der Pentaerythritolester ist vorzugsweise hauptsächlich Pentaerythritol-Tetraester. Insbesondere sind unter den Pentaerythritolmonoestern, -diestern, -triestern und -tetraestern diejenigen mit dem größten Anteil an Tetraestern oder diejenigen, die 50 % oder mehr Tetraester enthalten, bevorzugt.
Es werden die Effekte der Beimischung von Pentaerythritol in das Friktionseinstellmittel beschrieben.
(Zusammenhang zwischen Pentaerythritol-Zugabemenge und Reibungskoeffizient)
3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Reibungskoeffizienten des Stoßdämpferschmieröls, dem ZnDTP zugesetzt wurde, und der Pentaerythritol-Zugabemenge darstellt. Wie in 3 dargestellt, schwankt der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls, dem ZnDTP zugesetzt ist, nicht und liegt im Bereich von 0,02 bis 0,05, wenn die Pentaerythritol-Zugabemenge 0,2 Gew.-% oder mehr beträgt. Wie oben beschrieben, wird der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls nicht beeinflusst, wenn die Pentaerythritol-Zugabemenge 0,2 Gew.-% oder mehr beträgt. Daher ist in dieser Ausführungsform das Pentaerythritol in einem Anteil von 0,2 Gew.-% oder mehr und weiter bevorzugt von 1 Gew.-% oder mehr enthalten. Darüber hinaus kann das Pentaerythritol in einem Anteil von mehr als 3 Gew.-% oder mehr enthalten sein oder kann das Pentaerythritol in einem Anteil von 5 Gew.-% oder mehr enthalten sein.
[Beispiele]
(Friktionseinstellungseigenschaften von ZnDTP)
Zunächst wurde der amplitudenabhängige Index berechnet für drei Stoßdämpferschmieröle aus (a) ZnDTP- und Pentaerythritol-freiem Basisöl (Stoßdämpferschmieröl), (b) einem Stoßdämpferschmieröl, in welchem ZnDTP hauptsächlich mit einer langkettigen (8 bis 12 Kohlenstoffatome) primären Alkylgruppe zum Basisöl (a) hinzugefügt wurde, und (c) einem Stoßdämpferschmieröl, in welchem ZnDTP hauptsächlich mit einer kurzkettigen (3 bis 5 Kohlenstoffatome) sekundären Alkylgruppe zum Basisöl (a) hinzugefügt wurde.
Dabei dient der amplitudenabhängige Index als Anhaltspunkt für die Bewertung des in der vorliegenden Erfindung neu aufgenommenen Fahrkomforts und ist der Index, der durch „Reibungskoeffizient bei kleiner Amplitude/Reibungskoeffizient bei normaler Amplitude“ bei gleicher Frequenz angegeben und aus den Ergebnissen eines unten beschriebenen Reibungsversuchs berechnet wird. Der „Reibungskoeffizient bei kleiner Amplitude“ ist ein Reibungskoeffizient bei einer Amplitude von ± 1,0 mm oder weniger. Der „Reibungskoeffizient bei normaler Amplitude“ ist ein Reibungskoeffizient bei einer Amplitude von mehr als ± 1,0 mm. Wenn jedoch sowohl die kleine Amplitude als auch die normale Amplitude näher an ± 1,0 mm heranreichen, liegt der Wert des amplitudenabhängigen Index nahe bei 1, was es in manchen Fällen unmöglich macht, die Friktionseigenschaften des Stoßdämpferschmieröls richtig zu bewerten. Daher ist der „Reibungskoeffizient bei kleiner Amplitude“ vorzugsweise ein Reibungskoeffizient bei einer Amplitude von ± 0,2 mm oder weniger und der „Reibungskoeffizient bei normaler Amplitude“ ist vorzugsweise ein Reibungskoeffizient bei einer Amplitude von ± 2,0 mm oder mehr. Der „Reibungskoeffizient bei kleiner Amplitude“ und der „Reibungskoeffizient bei normaler Amplitude“ kann der Durchschnittswert oder der Maximalwert der Reibungskoeffizienten innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums sein. Wenn der amplitudenabhängige Index einen Wert näher bei 1 hat, ist der Unterschied zwischen dem Reibungskoeffizienten bei kleiner Amplitude und dem Reibungskoeffizienten bei normaler Amplitude gering und kann man somit davon ausgehen, dass der Fahrkomfort gut ist. Der amplitudenabhängige Index liegt vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 3,0 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 2,0.
[Messung des Reibungskoeffizienten]
Üblicherweise werden in Bezug auf die Reibungskraft des Stoßdämpferschmieröls bei der Hin- und Herbewegung eines Stoßdämpfers Haftreibung und Bewegungsreibung wiederholt, wie in 4 dargestellt, und daher wurde in konventionellen Reibungsprüfergebnissen der Durchschnittswert der Reibungskoeffizienten im Moment des Übergangs von der Haftreibung zur Bewegungsreibung als Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls berechnet. In 4 stellt die durchgezogene Linie den Reibungskoeffizienten dar und die gestrichelte Linie zeigt den Schwankungsbetrag zwischen einem Stiftprüfkörper und einem Scheibenprüfkörper. Demgegenüber wurde bei der vorliegenden Erfindung die in 5 dargestellte Reibungsprüfvorrichtung 10 hergestellt und der Reibungskoeffizient mit der Reibungsprüfvorrichtung 10 wie unten beschrieben gemessen.
[Reibungsprüfvorrichtung 10]
Die in 5 dargestellte Reibungsprüfvorrichtung 10 ist eine Reibungsprüfvorrichtung des Typs Stift-auf-Scheibe und misst die Reibungskraft, die erzeugt wird durch das Hin- und Herbewegen des auf einem Gleitlager 1 befestigten Scheibenprüfkörpers 2 mittels eines elektromagnetischen Schwingerregers 3 und das Gleiten des gegen den Scheibenprüfkörper 2 gepressten Stiftprüfkörpers 4, unter Verwendung eines Dehnungsmessstreifens 6, der an einem festen Schaft 5 des Stiftprüfkörpers 4 befestigt ist. Als ein Faktor, der die Friktionseigenschaften eines Stoßdämpfers beeinflusst, wird eine Kombination aus einem Stoßdämpferschmieröl und einer Öldichtung genannt. Daher wurde in der in 5 dargestellten Reibungsprüfvorrichtung 10 für den Stiftprüfkörper 4 Acrylnitril-Butadien-Kautschuk (NBR) verwendet, der als Öldichtung in einem Stoßdämpfer verwendet wird, und wurde die Spitze des Stiftprüfkörpers 4 so geschnitten, dass sie einen Winkel von 140° aufweist, um die Form der Öllippe zu imitieren. Für den Scheibenprüfkörper 2 wurde ein hartverchromter Film verwendet, der für die Oberfläche einer Kolbenstange verwendet wird, und die Oberflächenrauigkeit wurde durch Anwenden einer Schleifbearbeitung auf Ra 0,01 µm oder weniger eingestellt. Obwohl diese Ausführungsform die Reibungskraft (Reibungskoeffizient) zwischen dem NBR-Stiftprüfkörper 4 und dem verchromten Scheibenprüfkörper 2 misst, kann auch die Reibungskraft (Reibungskoeffizient) zwischen einer Kupferkugel und dem verchromten Scheibenprüfkörper 2 gemessen werden.
[Reibungsversuch 3]
Bei einem Reibungsversuch 3 mit der in 5 dargestellten Reibungsprüfvorrichtung 10 wurden die Amplituden auf ± 0,1 mm, ± 0,2 mm, ± 0,5 mm, ± 1,0 mm und ± 2,0 mm eingestellt und das Hin- und Herbewegen mit einer Frequenz von 50 Hz bei jeder Amplitude durchgeführt. Dies bedeutet, dass der Reibungsversuch mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchgeführt wird.
[Ergebnisse des Reibungsversuchs 3]
In 6 sind die Ergebnisse des Reibungsversuchs 3 gemäß diesem Beispiel dargestellt. Die Ergebnisse des in 6 dargestellten Reibungsversuchs werden durch Messen der Reibungskraft (Reibungskoeffizient) zwischen der Kupferkugel und dem verchromten Scheibenprüfkörper 2 ermittelt.
In dem Stoßdämpferschmieröl (a), dem kein ZnDTP zugesetzt wurde, sind die Reibungskoeffizienten bei kleinen Amplituden (niedriger Geschwindigkeit) von ± 0,1 mm, ± 0,2 mm und dergleichen höher als die Reibungskoeffizienten bei normalen Amplituden (hoher Geschwindigkeit) von ± 1,0 mm, ± 2,0 mm und dergleichen.
Im Gegensatz dazu ist bei dem Stoßdämpferschmieröl (b), dem ZnDTP mit einer langkettigen (8 bis 12 Kohlenstoffatome) primären Alkylgruppe zugesetzt wurde, ein Unterschied zwischen den Reibungskoeffizienten bei kleinen Amplituden (niedrige Geschwindigkeit) und den Reibungskoeffizienten bei normalen Amplituden (hohe Geschwindigkeit) kleiner als bei dem Stoßdämpferschmieröl (a).
In dem Stoßdämpferschmieröl (c), dem ZnDTP mit einer kurzkettigen (3 bis 5 Kohlenstoffatome) sekundären Alkylgruppe zugesetzt wurde, ist der Unterschied zwischen den Reibungskoeffizienten bei kleinen Amplituden (niedrige Geschwindigkeit) und den Reibungskoeffizienten bei normalen Amplituden (hohe Geschwindigkeit) viel kleiner als in den Stoßdämpferschmierölen (a) und (b).
[Effekt der Verbesserung des Fahrkomforts durch ZnDTP]
Um die durch die Ergebnisse des obigen Reibungsversuchs 3 veranschaulichten Eigenschaften digital darzustellen, wurde der „Reibungskoeffizient bei kleiner Amplitude/Reibungskoeffizient bei normaler Amplitude“ bei derselben Frequenz (50 Hz in den in 5 bis 7 dargestellten Beispielen) als amplitudenabhängiger Index festgelegt, wie in 7 dargestellt. Konkret wurde in dem in 7 dargestellten Beispiel der „Reibungskoeffizient bei kleiner Amplitude von ± 0,1 mm /Reibungskoeffizient bei normaler Amplitude von ± 2,0 mm“ als amplitudenabhängiger Index festgelegt. Wenn der amplitudenabhängige Index näher bei 1 liegt, ist die Schwankung des Reibungskoeffizienten in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit gering. Somit dient der amplitudenabhängige Index als ein Index, anhand dessen beurteilt werden kann, dass der Fahrkomfort entsprechend hoch ist. In dem in 7 dargestellten Diagramm stellt die vertikale Achse die Reibungskraft dar. Bei der Ermittlung des amplitudenabhängigen Indexes kann die in den Testergebnissen erhaltene „Reibungskraft bei kleiner Amplitude/Reibungskraft bei normaler Amplitude“ auch als amplitudenabhängiger Index berechnet werden, wenn der Reibungsversuch bei derselben Last (N) durchgeführt wird. Im Speziellen beinhaltet in der vorliegenden Erfindung die Berechnung von „Reibungskoeffizient bei kleiner Amplitude/Reibungskoeffizient bei normaler Amplitude“ als amplitudenabhängiger Index die Messung der Reibungskraft bei kleiner Amplitude und der Reibungskraft bei normaler Amplitude bei derselben Last und dann die Berechnung der gemessenen „Reibungskraft bei kleiner Amplitude/Reibungskraft bei normaler Amplitude“ als amplitudenabhängiger Index.
In 8 sind die Amplitudenindizes der obigen Stoßdämpferschmieröle (a) bis (c) dargestellt.
Wie in 8 dargestellt, beträgt der amplitudenabhängige Index des Stoßdämpferschmieröls (a) 3,5, was ein Wert ist, der am weitesten von 1 entfernt ist, beträgt der amplitudenabhängige Index des Stoßdämpferschmieröls (b) 2,48, was der zweitnächste Wert zu 1 ist, und beträgt der amplitudenabhängige Index des Stoßdämpferschmieröls (c) 1,1, was der zu 1 nächstliegende Wert ist.
Dies zeigt, dass der amplitudenabhängige Index des Stoßdämpferschmieröls, dem ZnDTP zugesetzt wurde, näher bei 1 liegt als der des Stoßdämpferschmieröls, dem kein ZnDTP zugesetzt wurde, und der Fahrkomfort verbessert ist. Des Weiteren wurde festgestellt, dass selbst bei ähnlicher Zugabe von ZnDTP der amplitudenabhängige Index des Stoßdämpferschmieröls, dem ZnDTP mit einer kurzkettigen (3 bis 5 Kohlenstoffatome) sekundären Alkylgruppe zugesetzt wurde, einen Wert aufweist, der näher bei 1 liegt als der des Stoßdämpferschmieröls, dem ZnDTP mit einer langkettigen (8 bis 12 Kohlenstoffatome) primären Alkylgruppe zugesetzt wurde, und der Fahrkomfort verbessert ist.
(Effekt der Unterdrückung der ZnDTP-Verschlechterung durch Pentaerythritol)
Es wurde eine weitere Untersuchung durchgeführt und festgestellt, dass wenn ZnDTP mit einer kurzkettigen (3 bis 5 Kohlenstoffatome) sekundären Alkylgruppe dem Stoßdämpferschmieröl zugesetzt wurde, sich das ZnDTP verschlechterte (zersetzte) und somit der Reibungskoeffizient des Stoßdämpferschmieröls abnahm. Dann haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung verschiedene Additive ausprobiert, um eine solche ZnDTP-Verschlechterung (Zersetzung) zu unterdrücken, und haben dann die vorliegende Erfindung erreicht, die in der Lage ist, die ZnDTP-Verschlechterung (Zersetzung) durch Zugabe von Pentaerythritol zu unterdrücken.
9 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Grad der ZnDTP-Verschlechterung (Zersetzung) und der Pentaerythritol-Zugabemenge darstellt. In dem in 9 dargestellten Beispiel wurde eine FALEX-LFW1-Prüfvorrichtung, bei der es sich um eine Reibungsprüfvorrichtung vom Typ Block-auf-Ring handelt, verwendet, wurden 250 ml eines Schmieröladditivs zu einem Gleitabschnitt gegeben, ließ man den Gleitabschnitt mit einer Geschwindigkeit von 0,6 m/s und einer Last von 6581 N gleiten, wurde Schlamm mit einer Zentrifuge entfernt und wurde dann der ZnDTP-Gehalt mittels FT-IR gemessen. Wie in 9 dargestellt, wurde festgestellt, dass sich das ZnDTP, wenn kein Pentaerythritol zugegeben wurde, um etwa 80 % verschlechterte (zersetzte), wenn der Stoßdämpfer etwa 2 Millionen Mal betätigt wurde. Wenn demgegenüber Pentaerythritol mit einem Anteil von 0,5 Gew.-% zugegeben wurde, wurde die ZnDTP-Verschlechterung auf etwa 55 % unterdrückt, wenn der Stoßdämpfer etwa 2 Millionen Mal betätigt wurde. Wenn 1,0 Gew.-% an Pentaerythritol zugegeben wurde, wurde die ZnDTP-Verschlechterung auf etwa 25 % unterdrückt, wenn der Stoßdämpfer etwa 2 Millionen Mal betätigt wurde. Bei einer Zugabe von 2,0 Gew.-% an Pentaerythritol wurde die ZnDTP-Verschlechterung auf etwa 9 % unterdrückt, wenn der Stoßdämpfer etwa 2 Millionen Mal betätigt wurde.
[Überlegung]
10(A) ist eine Ansicht zur Erläuterung des Stoßdämpferschmieröls, dem ZnDTP zugesetzt wurde. Wie in 10(A) dargestellt, ist bekannt, dass in dem Stoßdämpferschmieröl, dem ZnDTP zugesetzt wurde, der Oberflächenfilm des ZnDTP dicker ausgebildet ist als der anderer Additive. Es wird davon ausgegangen, dass sich wahrscheinlich ein Reaktionsfilm des ZnDTP bildet aufgrund eines Anstiegs der Öltemperatur, verursacht durch die Reibung bei der Grenzschmierung beim Übergang von einem stationären Zustand zu einem Bewegungszustand oder bei kleiner Amplitude. Daher wird davon ausgegangen, dass das ZnDTP auf der Grenzfläche wirkt, um die Reibungskraft in der Grenzschmierung beim Übergang von einem stationären Zustand zu einem Bewegungszustand oder bei kleiner Amplitude zu unterdrücken, wie in 10(B) dargestellt. Demgegenüber bildet sich im Bewegungszustand oder bei normaler Amplitude ein Reaktionsfilm des Pentaerythritols auf der Oberfläche des Stoßdämpferschmieröls, wie in 10(C) dargestellt, so dass die ZnDTP-Verschlechterung (Zersetzung) unterdrückt werden kann.
Wie oben beschrieben, enthält das Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform (A) das Basisöl und (B) das Friktionseinstellmittel, wobei (B) das Friktionseinstellmittel (B1) das Zinkdithiophosphat (ZnDTP) und (B2) das Pentaerythritol enthält. Da das Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform (B1) das ZnDTP enthält, kann durch Ändern der Zugabemenge des Friktionseinstellmittels der Reibungskoeffizient auf einfache Weise auf 0,02 bis 0,05 eingestellt werden, bei dem sowohl Fahrstabilität als auch Fahrkomfort erreicht werden kann. Wird kein ZnDTP zugegeben, weicht der Reibungskoeffizient sofort vom Soll-Reibungskoeffizienten ab, wenn durch eine Verschlechterung des Friktionseinstellmittels die Zugabemenge des Friktionseinstellmittels nur geringfügig verändert wird. Die Zugabe von ZnDTP kann jedoch die sofortige Abweichung des Reibungskoeffizienten vom Soll-Reibungskoeffizienten wirksam unterdrücken, selbst wenn sich das Friktionseinstellmittel verschlechtert (zersetzt) hat, so dass sich die Zugabemenge des Friktionseinstellmittels geändert hat.
Da das Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform (B1) ZnDTP enthält, wird durch das ZnDTP auch bei Grenzschmierung ein dicker Oberflächenfilm gebildet (die Grenzschmierung ist ein Zustand, bei dem zwischen den beiden Oberflächen des Reibungsabschnitts kein Schmierfilm ausreichender Dicke gebildet werden kann und die Reibungsflächen daher teilweise in festen Kontakt miteinander kommen). Daher kann selbst bei der Grenzschmierung ein Reibungskoeffizient erzielt werden, der ähnlich dem bei der Teilschmierung oder der Vollschmierung (Flüssigkeitsfilmschmierung) ist und kann somit der Fahrkomfort verbessert werden. Da das Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform Pentaerythritol (B2) enthält, wird außerdem in einem Bewegungszustand oder bei normaler Amplitude ein Oberflächenfilm des Pentaerythritols gebildet und kann somit die Verschlechterung des ZnDTP wirksam verhindert werden. Insbesondere in dieser Ausführungsform, wenn die Pentaerythritol-Zugabemenge auf 0,2 Gew.-% oder mehr eingestellt ist, ändert sich der Reibungskoeffizient kaum, unabhängig von der Pentaerythritol-Zugabemenge, und kann somit die ZnDTP-Verschlechterung (Zersetzung) über einen längeren Zeitraum durch Erhöhung der Pentaerythritol-Zugabemenge unterdrückt werden. Selbst wenn sich die Amplitude des Stoßdämpfers ändert, kann somit das Stoßdämpferschmieröl gemäß dieser Ausführungsform den Fahrkomfort über einen langen Zeitraum unabhängig von der Änderung der Amplitude aufrechterhalten.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung oben beschrieben sind, ist der technische Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die Beschreibung der obigen Ausführungsformen beschränkt. Die oben beschriebenen Ausführungsformen können in vielfältiger Weise verändert/abgeändert werden und solche veränderten/abgeänderten Ausführungsformen sind ebenfalls im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019085919 A [0025]
JP 2019187393 A [0048]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Technical Trends and Tribology of Shock Absorber (Hiroshi NAKANISHI, Tribologist, 2009 (Vol. 54) Nr. 9, S. 598) [0003]

Claims

Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer enthaltend: ein Basisöl und ein Friktionseinstellmittel, wobei das Friktionseinstellmittel Zinkdithiophosphat und Pentaerythritol enthält.
Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer nach Anspruch 1, wobei das Friktionseinstellmittel zum Einstellen eines Reibungskoeffizienten der Zusammensetzung in einem Bereich von 0,02 bis 0,05 ausgebildet ist, indem das Pentaerythritol in einem Anteil von 0,2 Gew.-% oder mehr, bezogen auf eine Gesamtzusammensetzung, mit dem Zinkdithiophosphat kombiniert wird.
Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Zinkdithiophosphat mindestens eine sekundäre Alkylgruppe mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen aufweist.
Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Zinkdithiophosphat ein erstes Zinkdithiophosphat ist, welches durch die nachstehende Formel 1 dargestellt wird,
wobei in der Formel 1 R¹¹ bis R¹⁴ jeweils unabhängig voneinander eine primäre Alkylgruppe oder eine sekundäre Alkylgruppe darstellen und zumindest die primäre Alkylgruppe und die sekundäre Alkylgruppe voneinander verschieden sind.
Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Pentaerythritol als den größten Anteil oder mit einem Anteil von 50 Gew.-% Pentaerythritol-Tetraester enthält.
Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Friktionseinstellmittel so ausgebildet ist, dass es zusätzlich zum Reibungskoeffizienten der Zusammensetzung einen amplitudenabhängigen Index in einem Bereich von 0,3 bis 3,0 einstellt.
Additiv zur Friktionseinstellung eines Stoßdämpferschmieröls, enthaltend: Zinkdithiophosphat und Pentaerythritol, wobei das Additiv zur Friktionseinstellung einen Reibungskoeffizienten des Stoßdämpferschmieröls in einem Bereich von 0,02 bis 0,05 und einen amplitudenabhängigen Index in einem Bereich von 0,3 bis 3,0 einstellt.
Schmieröladditiv, enthaltend: Zinkdithiophosphat und ein Pentaerythritolester-Additiv, wobei das Schmieröladditiv einen Reibungskoeffizienten bei kleiner Amplitude eines Schmieröls reguliert.
Schmieröladditiv nach Anspruch 8, wobei das Schmieröladditiv den Reibungskoeffizienten bei kleiner Amplitude und einen Reibungskoeffizienten bei normaler Amplitude des Schmieröls auf einen im Wesentlichen gleichen Reibungskoeffizienten reguliert.
Schmieröladditiv, enthaltend: Zinkdithiophosphat und ein Ester-Additiv, wobei das Schmieröladditiv sowohl eine Verbesserung als auch eine Dauerhaftigkeit des Fahrkomforts erreicht.
Schmieröladditiv nach Anspruch 10, wobei die Verbesserung des Fahrkomforts die Beibehaltung einer im Wesentlichen gleichen Reibungskraft unabhängig von einer Amplitude eines Stoßdämpfers darstellt.
Stoßdämpfer, umfassend: die Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Schmieröls für Stoßdämpfer, umfassend: Zugeben zu der Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer, die ein Basisöl und ein Friktionseinstellmittel enthält, einer Kombination von Pentaerythritol mit Zinkdithiophosphat als das Friktionseinstellmittel, wobei ein Reibungskoeffizient der Schmierölzusammensetzung für Stoßdämpfer in einem Bereich von 0,02 bis 0,05 eingestellt wird.
Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls nach Anspruch 13, umfassend: Zugeben des Friktionseinstellmittels, das so ausgebildet ist, dass der Reibungskoeffizient der Zusammensetzung im Bereich von 0,02 bis 0,05 eingestellt wird, indem das Pentaerythritol in einem Anteil von 0,2 Gew.-% oder mehr, bezogen auf eine Gesamtzusammensetzung, mit dem Zinkdithiophosphat kombiniert wird.
Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls nach Anspruch 13 oder 14, wobei ein Einstellzeitraum ein fester Zeitraum ist.
Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Zinkdithiophosphat mindestens eine sekundäre Alkylgruppe mit 3 bis 5 Kohlenstoffatomen aufweist.
Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei das Zinkdithiophosphat ein erstes Zinkdithiophosphat ist welches durch die folgende Formel 1 dargestellt wird,

wobei in der Formel 1 R¹¹ bis R¹⁴ jeweils unabhängig voneinander eine primäre Alkylgruppe oder eine sekundäre Alkylgruppe darstellen und zumindest die primäre Alkylgruppe und die sekundäre Alkylgruppe voneinander verschieden sind.
Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Pentaerythritol als den größten Anteil oder in einem Anteil von 50 Gew.-% oder mehr Pentaerythritol-Tetraester enthält.
Verfahren zum Einstellen der Friktion eines Stoßdämpferschmieröls nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei das zuzugebende Friktionseinstellmittel so ausgebildet ist, dass es zusätzlich zum Reibungskoeffizienten der Zusammensetzung einen amplitudenabhängigen Index im Bereich von 0,3 bis 3,0 einstellt.