JP2000109871A

JP2000109871A - トラクションドライブ用流体

Info

Publication number: JP2000109871A
Application number: JP28788698A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Hata; 一志畑; Takamichi Seiki; 啓通清木; Takashi Machida; 尚町田
Original assignee: NSK Ltd; Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: NSK Ltd; Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2000-04-18
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: JP4044225B2

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた耐摩耗性及び耐スコーリング性を有す
るとともに、耐表面疲労寿命性を向上させたトラクショ
ンドライブ用流体を提供すること。【解決手段】（Ａ）リン系化合物と（Ｂ）ホウ素含有
イミド系分散剤とを１２０〜１５０℃の温度において５
時間以上加熱処理して得られ、かつホウ素とリンとの重
量比（Ｂ／Ｐ）が0.０５以上、全酸価（ｍｇＫＯＨ／
ｇ）のリン含有量（重量％）に対する比が２５以上であ
る添加剤を、リンの含有量に換算して１００〜６００重
量ｐｐｍの量で基油に配合してなるトラクションドライ
ブ用流体である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトラクションドライ
ブ用流体に関し、さらに詳しくは、耐摩耗性，耐スコー
リング性及び耐表面疲労寿命性などが高いレベルでバラ
ンスし、特に自動車用トラクションドライブ無段変速機
に好適なトラクションドライブ用流体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】トラクションドライブ用流体は、トラク
ションドライブ装置（転がり接触による摩擦駆動装
置）、例えば自動車用無段変速機，産業用無段変速機な
どに用いられるものである。特に、自動車用変速機とし
て用いられるトラクションドライブ無段変速機は、転動
面，歯車，転がり軸受けなどの高面圧接触部を構成機械
要素としており、したがって、トラクションドライブ用
流体としては、高いトラクション係数をもたらすととも
に、上記構成機械要素の摩耗防止，スコーリング（燒付
き）防止及び転動疲労寿命延長を図ることを主目的とし
て用いられてきた。そのため、自動車用トラクションド
ライブ無段変速機に用いられるトラクションドライブ用
流体としては、基油に耐摩耗性，耐スコーリング性を付
与し、さらに酸化安定性，錆止め性，泡消し性，腐食防
止性，湿式クラッチの摩擦特性などの諸特性を付与した
ものが使用されている。ところで、自動車用トラクショ
ンドライブ無段変速機は、最近、小型化，軽量化，伝達
動力大容量化が求められており、潤滑部分についても、
過酷な条件下でもピッチングなどの表面疲労損傷を発生
させないことが要求されている。

【０００３】従来、自動車用トラクションドライブ無段
変速機には、基油に、耐摩耗性及び耐スコーリング性に
優れる硫黄系添加剤とリン系添加剤との組合わせを配合
したトラクションドライブ用流体が用いられてきた。し
かしながら、前記の耐摩耗性及び耐スコーリング性を付
与する硫黄系とリン系添加剤の併用系は、表面疲労損傷
に対する寿命延長効果はあまり期待できず、むしろ、悪
影響を及ぼすことが多い。したがって、自動車用トラク
ションドライブ無段変速機に用いられるトラクションド
ライブ用流体としては、優れた耐摩耗性及び耐スコーリ
ング性を有するとともに、耐表面疲労寿命性を向上させ
た潤滑油の開発が望まれていた。このような、要望にこ
たえるべく、これまで、自動車用変速機などの潤滑油の
極圧添加剤として知られている、硫黄系，リン系，Ｚｎ
ＤＴＰ（ジチオリン酸亜鉛）などの添加剤を単体で又は
適当に組み合わせて使用することが試みられてきたが、
耐摩耗性，耐スコーリング性及び耐表面疲労寿命性を同
時に、充分に満足させることができないのが実状であっ
た。また、硫黄・リン系とモリブデン系添加剤を組み合
わせて用いることにより、耐表面疲労寿命性を向上させ
うることが知られているが、この併用系では、無段変速
機の摩擦係数を下げるので、トラクションドライブ用流
体には適用しにくいという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下で、優れた耐摩耗性及び耐スコーリング性を有す
るとともに、耐表面疲労寿命性を向上させたトラクショ
ンドライブ用流体、特に自動車用トラクションドライブ
無段変速機に好適に用いられるトラクションドライブ用
流体を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の優
れた性能を有するトラクションドライブ用流体を開発す
べく鋭意研究を重ねた結果、リン系化合物とホウ素含有
イミド系分散剤とを特定の条件で加熱処理して得られ、
かつ特定の性状を有する添加剤を、基油に所定の割合で
配合することにより、その目的を達成しうることを見出
した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したもので
ある。すなわち、本発明は、（Ａ）リン系化合物と
（Ｂ）ホウ素含有イミド系分散剤とを１２０〜１５０℃
の温度において５時間以上加熱処理して得られ、かつホ
ウ素とリンとの重量比（Ｂ／Ｐ）が0.０５以上、全酸価
（ｍｇＫＯＨ／ｇ）のリン含有量（重量％）に対する比
が２５以上である添加剤を、リンの含有量に換算して１
００〜６００重量ｐｐｍの量で基油に配合してなるトラ
クションドライブ用流体を提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明のトラクションドライブ用
流体において、添加剤の原料の一つとして用いられる
（Ａ）成分のリン系化合物としては、特に制限はなく、
例えばリン酸エステル，酸性リン酸エステル，亜リン酸
エステル，酸性亜リン酸エステル，次亜リン酸エステル
などの中から、状況に応じて適宜選択することができ
る。また、これらは、単独でも二種以上組み合わせて用
いることもできる。本発明においては、このリン系化合
物としては、例えば一般式（Ｉ）

【０００７】

【化２】

【０００８】で表される酸性リン酸エステル又は亜リン
酸エステルが好ましく用いられる。上記一般式（Ｉ）に
おいて、Ａは水素原子又は水酸基、ｍは０又は１を示
し、ｍが０の場合Ａは水酸基、ｍが１の場合Ａは水素原
子又は水酸基であり、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ水素原
子又は一つ以上の酸素原子及び／又は硫黄原子で中断さ
れていてもよい炭素数１〜１８の炭化水素基を示す。こ
こで、炭素数１〜１８の炭化水素基としては、炭素数１
〜１８の直鎖状若しくは分岐状のアルキル基、炭素数３
〜１８のシクロアルキル基、炭素数２〜１８の直鎖状若
しくは分岐状のアルケニル基、炭素数６〜１８のアリー
ル基又は炭素数７〜１８のアラルキル基が挙げられる。
炭素数１〜１８のアルキル基の例としては、メチル基，
エチル基，ｎ−プロピル基，イソプロピル基，ｎ−ブチ
ル基，イソブチル基，ｓｅｃ−ブチル基，ｔｅｒｔ−ブ
チル基，ペンチル基，ヘキシル基，オクチル基，２−エ
チルヘキシル基，デシル基，ドデシル基，テトラデシル
基，ヘキサデシル基，オクタデシル基などが挙げられ
る。炭素数３〜１８のシクロアルキル基の例としては、
シクロペンチル基、シクロヘキシル基，メチルシクロヘ
キシル基，シクロオクチル基などが挙げられる。炭素数
２〜１８のアルケニル基の例としては、アリル基，プロ
ペニル基，ブテニル基，オクテニル基，デセニル基，オ
レイル基などが挙げられる。炭素数６〜１８のアリール
基の例としては、フェニル基，トリル基，キシリル基，
ナフチル基などが挙げられ、炭素数７〜１８のアラルキ
ル基の例としては、ベンジル基，フェネチル基，ナフチ
ルメチル基などが挙げられる。

【０００９】また、この炭素数１〜１８の炭化水素基
は、一つ以上の酸素原子及び／又は硫黄原子で中断され
ていてもよい。すなわち、主鎖中に一つ以上のエーテル
基又はチオエーテル基あるいはその両方を含んでいても
よい。このような炭化水素基の例としては、ヘキシルオ
キシメチル基，ヘキシルオキシエチル基，オクチルオキ
シメチル基，オクチルオキシエチル基，ドデシルオキシ
メチル基，ドデシルオキシエチル基，ヘキサデシルオキ
シメチル基，ヘキサデシルオキシエチル基，ヘキシルチ
オメチル基，ヘキシルチオエチル基，オクチルチオメチ
ル基，オクチルチオエチル基，ドデシルチオメチル基，
ドデシルチオエチル基，ヘキサデシルチオメチル基，ヘ
キサデシルチオエチル基などが挙げられる。このＲ¹及
びＲ²は、たがいに同一であってもよく、異なっていて
もよいが、Ｒ¹とＲ²が共に水素原子であることはな
い。一般式（Ｉ）で表される化合物の中で、酸性リン酸
エステルとしては、一般式（Ｉ−ａ）

【００１０】

【化３】

【００１１】（式中のＲ¹及びＲ²は前記と同じであ
る。）で表される構造のものが挙げられる。この一般式
（Ｉ−ａ）で表される酸性リン酸エステルの例として
は、モノ又はジ−ヘキシルハイドロジェンホスフェー
ト，モノ又はジ−オクチルハイドロジェンホスフェー
ト，モノ又はジ−ドデシルハイドロジェンホスフェー
ト，モノ又はジ−ヘキサデシルハイドロジェンホスフェ
ート，モノ又はジ−（ヘキシルチオエチル）ハイドロジ
ェンホスフェート，モノ又はジ−（オクチルチオエチ
ル）ハイドロジェンホスフェート，モノ又はジ−（ドデ
シルチオエチル）ハイドロジェンホスフェート，モノ又
はジ−（ヘキサデシルチオエチル）ハイドロジェンホス
フェート，モノ又はジ−オクテニルハイドロジェンホス
フェート，モノ又はジ−オレイルハイドロジェンホスフ
ェート，モノ又はジ−シクロヘキシルハイドロジェンホ
スフェート，モノ又はジ−フェニルハイドロジェンホス
フェート，モノ又はジ−トルイルハイドロジェンホスフ
ェート，モノ又はジ−ベンジルハイドロジェンホスフェ
ート，モノ又はジ−フェネチルハイドロジェンホスフェ
ートなどが挙げられる。

【００１２】また、一般式（Ｉ）で表される化合物の中
で、亜リン酸エステルとしては、一般式（Ｉ−ｂ）又は
一般式（Ｉ−ｃ）

【００１３】

【化４】

【００１４】（式中のＲ¹及びＲ²は前記と同じであ
る。）で表される構造の酸性亜リン酸エステルが挙げら
れる。この一般式（Ｉ−ｂ）又は一般式（Ｉ−ｃ）で表
される酸性亜リン酸エステルの例としては、モノ又はジ
−ヘキシルハイドロジェンホスファイト，モノ又はジ−
オクチルハイドロジェンホスファイト，モノ又はジ−ド
デシルハイドロジェンホスファイト，モノ又はジ−ヘキ
サデシルハイドロジェンホスファイト，モノ又はジ−
（ヘキシルチオエチル）ハイドロジェンホスファイト，
モノ又はジ−（オクチルチオエチル）ハイドロジェンホ
スファイト，モノ又はジ−（ドデシルチオエチル）ハイ
ドロジェンホスファイト，モノ又はジ−（ヘキサデシル
チオエチル）ハイドロジェンホスファイト，モノ又はジ
−オクテニルハイドロジェンホスファイト，モノ又はジ
−オレイルハイドロジェンホスファイト，モノ又はジ−
シクロヘキシルハイドロジェンホスファイト，モノ又は
ジ−フェニルハイドロジェンホスファイト，モノ又はジ
−トルイルハイドロジェンホスファイト，モノ又はジ−
ベンジルハイドロジェンホスファイト，モノ又はジ−フ
ェネチルハイドロジェンホスファイトなどが挙げられ
る。

【００１５】本発明においては、この（Ａ）成分のリン
系化合物は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わ
せて用いてもよい。本発明のトラクションドライブ用流
体において、添加剤のもう一つの原料として用いられる
（Ｂ）成分のホウ素含有イミド系分散剤としては、特に
制限はなく、従来潤滑油用添加剤として慣用されている
ものの中から任意のものを適宜選択して用いることがで
きる。このホウ素含有イミド系分散剤としては、例えば
一般式（II)

【００１６】

【化５】

【００１７】で表されるモノポリアルケニル若しくはポ
リアルキルコハク酸イミド、又は一般式（III)

【００１８】

【化６】

【００１９】で表されるビスポリアルケニル若しくはポ
リアルキルコハク酸イミドをホウ素化合物で処理したも
のなどが挙げられる。上記一般式（II) 及び（III)にお
いては、Ｒ³，Ｒ⁵及びＲ⁶は、それぞれ炭素数２〜８
程度のα−オレフィンのオリゴマー残基又はその水素化
物であって、Ｒ⁵及びＲ⁶はたがいに同一でも異なって
いてもよい。また、Ｒ⁴，Ｒ⁷及びＲ ⁸は、それぞれ炭
素数２〜４のアルキレン基であり、Ｒ⁷及びＲ⁸はたが
いに同一でも異なっていてもよい。ｓは１〜１０の整
数、ｔは０又は１〜１０の整数である。本発明において
は、（Ｂ）成分のホウ素含有イミド系分散剤として、上
記一般式（II) で表されるモノ体のホウ素処理物を用い
てもよいし、一般式（III)で表されるビス体のホウ素処
理物を用いてもよく、またこれらの混合物を用いてもよ
い。

【００２０】上記ポリアルケニル若しくはポリアルキル
コハク酸イミドとしては、ポリアルケニルコハク酸イミ
ドが好ましく、特に重量平均分子量５００〜３０００程
度のポリブテニルコハク酸イミドが好適である。また、
窒素量及びホウ素量については特に制限はない。本発明
に係る添加剤は、前記（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを、１
２０〜１５０℃の範囲の温度において、５時間以上加熱
処理することにより、得られる。具体的には、まず、
（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを、ホウ素とリンの重量比
（Ｂ／Ｐ）が0.０５以上になるように混合し、４０〜７
０℃程度の温度で１０分〜３時間程度攪拌して均質化処
理を行う。ホウ素とリンとの重量比（Ｂ／Ｐ）が0.０５
未満では所望の性能をもつ添加剤が得られない。添加剤
の性能の面から、このＢ／Ｐ比のより好ましい値は、0.
１〜0.５の範囲である。なお、この均質化処理物におけ
るリンの含有量Ｐｃ（重量％）に対する全酸価ＴＡＮ
（ｍｇＫＯＨ／ｇ）の比ＴＡＮ／Ｐｃは通常２０以下で
ある。次に、前記均質化処理物を１２０〜１５０℃の温
度において５時間以上、好ましくは５〜２４時間程度加
熱処理する。この加熱処理は静置条件で行ってもよく、
攪拌条件で行ってもよい。加熱処理温度が上記範囲を逸
脱したり、加熱処理時間が５時間未満では所望の性能を
有する添加剤が得られない。このような加熱処理により
得られた添加剤は、前記のＴＡＮ／Ｐｃ比が、２５以
上、好ましくは３０以上である。このＴＡＮ／Ｐｃが２
５未満では、所望の性能を有する添加剤が得られない。

【００２１】本発明のトラクションドライブ用流体にお
ける基油としては、特に制限はなく、従来トラクション
ドライブ用流体に慣用されている基油の中から、適宜選
択して用いることができる。この基油としては、例え
ば、パラフィン系鉱油，ナフテン系鉱油，中間基系鉱油
等の鉱油、シクロヘキサン環、デカリン環、ビシクロヘ
プタン環及びビシクロオクタン環から選ばれるものを少
なくとも１つ有する飽和炭化水素化合物、エステル化合
物、エーテル化合物等の合成油が挙げられる。特に、シ
クロヘキサン環を有する飽和炭化水素化合物としては特
公平３ー８０１９１号、特公平２ー５２９５８号、特公
平６ー３９４１９号等各公報に記載の化合物が、デカリ
ン環を有する飽和炭化水素化合物としては特公昭６０ー
４３３９２号等公報に記載の化合物が、ビシクロヘプタ
ン環を有する飽和炭化水素化合物としては特公平５ー３
１９１４号、特公平７ー１０３３８７号等各公報に記載
の化合物、例えば１−シクロヘキシル−１−デカリルエ
タン；１，３−ジシクロヘキシル−３−メチルブタン；
２，４−ジシクロヘキシルペンタン；１，２−ビス（メ
チルシクロヘキシル）−２−メチルプロパン；１，１−
ビス（メチルシクロヘキシル）−２−メチルプロパン；
２，４−ジシクロヘキシル−２−メチルペンタンが、ま
た、ビシクロオクタン環を有する飽和炭化水素化合物と
しては特開平５ー９１３４号等公報に記載の化合物を用
いることができる。上記基油は、トラクションドライブ
用流体中の含有量が、通常８０重量％以上になるように
用いられる。

【００２２】本発明においては、この基油は一種用いて
もよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。本発明
のトラクションドライブ用流体においては、基油に対
し、前記添加剤を、流体中のリン含有量に換算して１０
０〜６００重量ｐｐｍの範囲になるように配合すること
が必要である。この量が１００重量部未満では耐表面疲
労寿命性の向上効果が充分に発揮されず、かつ耐スカッ
フィング性が不足する。また、６００重量ｐｐｍを超え
るとその量の割には耐表面疲労寿命性の向上効果があま
り認められず、むしろ経済的に不利となる上、腐食性が
増大するおそれがる。本発明のトラクションドライブ用
流体には、必要に応じ、他の公知の添加剤を適宜配合す
ることができる。他の公知の添加剤としては、例えばフ
ェノール系，アミン系，ジチオリン酸亜鉛系などの酸化
防止剤，イミド系，エステル系，ベンジルアミン系，フ
ィネート系，サリチレート系などの清浄・分散剤，アミ
ド系，エステル系，脂肪酸系などの摩擦調整剤，リン
系，硫黄系などの極圧剤・摩耗防止剤，金属スルホネー
ト系，コハク酸エステル系，ソルビタンエステル系など
の防錆剤，ベンゾトリアゾール系，チアジアゾール系な
どの金属不活性化剤，シリコーン系などの消泡剤などが
挙げられる。

【００２３】

【実施例】次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明は、これらの例にってなんら限定され
るものではない。なお、トラクションドライブ用流体の
性能は、以下に示す要領に従って評価した。（１）ＦＺＧ歯車試験による耐焼付性ＡＳＴＭＤ５１８２−９１に準拠し、９０℃、１４５
０ｒｐｍ、１５分の条件で試験を行い、スカッフィング
発生荷重ステージで表示した。（２）耐軸受疲労寿命性ＪＩＫＫ２５１９に準拠し、曽田式四球摩擦試験機を
使用して、回転数１４５０ｒｐｍ、油圧荷重１８ｋｇｆ
／ｃｍ²、平均ヘルツ圧1.８７ＧＰａ、油温１００℃の
条件で試験を行い、軸受剥離が生じるまでの時間（ｈ
ｒ）で評価した。なお、試験軸受として、スラスト玉軸
受＃５１４０５（全９球）を３球式として用いた。

【００２４】調製例添加剤１〜５の調製ジ（オクチルチオエチル）ハイドロジェンホスファイト
（全酸価１３８ｍｇＫＯＨ／ｇ、Ｐ：8.５重量％、Ｓ：
１1.６重量％）とホウ素含有イミド系分散剤（エクソン
化学製「ＥＣＡ５０２５」、全酸価6.５ｍｇＫＯＨ／
ｇ、Ｎ：1.３５重量％、Ｂ：0.３５重量％）とを、Ｂ／
Ｐ重量比が0.３になるように混合したのち、６０℃で１
時間攪拌を行い、均質化処理物を得た。次に、この均質
化処理物を、１２０〜１３０℃の温度で適当な時間加熱
処理し、全酸価ＴＡＮ（ｍｇＫＯＨ／ｇ）のリン含有量
Ｐｃ（重量％）に対する比ＴＡＮ／Ｐｃが異なる下記４
種類の添加剤１〜４を調製した。なお、添加剤５は、加
熱処理前の均質化処理物である。添加剤１：ＴＡＮ／Ｐｃ＝３5.６添加剤２：ＴＡＮ／Ｐｃ＝３1.４添加剤３：ＴＡＮ／Ｐｃ＝２5.６添加剤４：ＴＡＮ／Ｐｃ＝２1.６添加剤５：ＴＡＮ／Ｐｃ＝１8.６

【００２５】実施例１〜５及び比較例１〜３１，３−ジシクロヘキシル−１，１，３−トリメチルプ
ロパン〔動粘度：２0.４ｍｍ²／秒（４０℃）、3.６２
ｍｍ²／秒（１００℃）〕からなる基油に、流体全量に
基づき、第１表に示す種類の添加剤を第１表に示すリン
含有量になるように配合するとともに、４，４’−メチ
レンビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）
（エチルジャパン社製）0.５重量％、４，４’−ジオク
チルジフェニルアミン（川口化学工業社製）0.５重量
％、ポリブテニルコハク酸イミド（オロナイトジャパン
社製，分子量９５０，Ｎ；1.０重量％）１重量％、オレ
イン酸モノグリセリド（花王社製）0.３重量％、１，
２，３−ベンゾトリアゾール（城北化学社製）0.０２重
量％及びポリジメチルシロキサン（信越化学社製）0.０
０２重量％を配合して、トラクションドライブ用流体を
製造した。各トラクションドライブ用流体の性能評価結
果を第１表に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】本発明のトラクションドライブ用流体
は、耐摩耗性，耐スコーリング性及び耐表面疲労寿命性
などが高いレベルでバランスしており、特に自動車用ト
ラクションドライブ無段変速機に好適に用いられる。本
発明のトラクションドライブ用流体を自動車用トラクシ
ョンドライブ無段変速機に用いることにより、該無段変
速機の能力を拡大しうるとともに、適応車種の拡大に貢
献することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｎ 40:04 (72)発明者町田尚神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 4H104 BF03R BH02R BH03R BJ05C BJ05R DA02A EA22C EB02 EB07 JA17 JA18 LA03 LA20 PA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）リン系化合物と（Ｂ）ホウ素含有
イミド系分散剤とを１２０〜１５０℃の温度において５
時間以上加熱処理して得られ、かつホウ素とリンとの重
量比（Ｂ／Ｐ）が0.０５以上、全酸価（ｍｇＫＯＨ／
ｇ）のリン含有量（重量％）に対する比が２５以上であ
る添加剤を、リンの含有量に換算して１００〜６００重
量ｐｐｍの量で基油に配合してなるトラクションドライ
ブ用流体。
【請求項２】（Ａ）成分のリン系化合物が、一般式
（Ｉ）【化１】〔式中、Ａは水素原子又は水酸基、ｍは０又は１を示
し、ｍが０の場合Ａは水酸基、ｍが１の場合Ａは水素原
子又は水酸基であり、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ水素原
子又は一つ以上の酸素原子及び／又は硫黄原子を含んで
いてもよい炭素数１〜１８の炭化水素基を示し、それら
はたがいに同一でも異なっていてもよいが、Ｒ¹とＲ²
が同時に水素原子であることはない。〕で表される酸性
リン酸エステル又は亜リン酸エステルである請求項１記
載のトラクションドライブ用流体。
【請求項３】（Ｂ）成分のホウ素含有イミド系分散剤
がポリアルケニルコハク酸イミドをホウ素化合物で処理
したものである請求項１又は２記載のトラクションドラ
イブ用流体。