JP2014037533A - 無段変速機用潤滑油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基油全量基準における飽和環状成分の重量パーセント(EC(重量%))と40℃の動粘度(V40(mm2/s))の積(EC×V40)が500以下であり、100℃の動粘度が3.6〜4.1mm2/sに調整してなる基油に、(B)リン系化合物、(C)カルシウムサリシレート及び/又はカルシウムスルホネート、(D)ホウ素変性無灰分散剤および(E)摩擦調整剤を、それぞれ特定量含有し、潤滑油組成物の100℃の動粘度が5.2〜5.6mm2/s、粘度指数が165以上である無段変速機用潤滑油組成物。
【選択図】なし
Description
さらにこの無段変速機についても軽量小型化による高効率化が図られてきている。この高効率化に伴い、使用される潤滑油についても、省燃費性が求められている。これに対して、一般には、潤滑油をより低粘度化、あるいは低温時の粘度上昇を抑えることにより、トルクコンバータ、湿式クラッチ、歯車軸受機構およびオイルポンプ等の攪拌抵抗および摩擦抵抗を低減する手段が取られている。
本発明における基油は、全量基準における飽和環状成分の重量パーセント(EC(重量%))と40℃における動粘度(V40(mm2/s))の積(EC×V40)が500以下であり、100℃における動粘度が3.6〜4.1mm2/sに調整してなる基油であり、鉱油系潤滑油基油、合成系潤滑油基油及びこれらの混合物を用いることができる。
(1) パラフィン基系原油および/または混合基系原油の常圧蒸留による留出油;
(2) パラフィン基系原油および/または混合基系原油の常圧蒸留残渣油の減圧蒸留留出油(WVGO);
(3) 潤滑油脱ろう工程により得られるワックスおよび/またはGTLプロセス等により製造されるフィッシャートロプシュワックス;
(4) (1)〜(3)の中から選ばれる1種または2種以上の混合油のマイルドハイドロクラッキング処理油(MHC);
(5) (1)〜(4)の中から選ばれる2種以上の油の混合油;
(6) (1)、(2)、(3)、(4)または(5)の脱れき油(DAO);
(7) (6)のマイルドハイドロクラッキング処理油(MHC);
(8) (1)〜(7)の中から選ばれる2種以上の油の混合油などを原料油とし、この原料油および/またはこの原料油から回収された潤滑油留分を、通常の精製方法によって精製し、潤滑油留分を回収することによって得られる潤滑油
すなわち、上記(1)〜(8)から選ばれる基油をそのまま、またはこの基油から回収された潤滑油留分を、水素化分解あるいはワックス異性化し、当該生成物をそのまま、もしくはこれから潤滑油留分を回収し、次に溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう処理を行い、その後、溶剤精製処理するか、または、溶剤精製処理した後、溶剤脱ろうや接触脱ろうなどの脱ろう処理を行って製造される水素化分解鉱油及び/又はワックス異性化イソパラフィン系基油が好ましく用いられる。
基油粘度は、粘度が低いほうが省燃費性には有利であるが、低くなりすぎるとさまざまな悪影響が現れるため、先に述べたよう範囲にあることが望まれる。しかるに、これも上述したように、トラクション係数は基油の粘度と基油の飽和環状成分の量に大きく影響されるため、本発明における潤滑油基油はトラクション係数を下げるため、基油全量基準における飽和環状成分の重量パーセント(EC(重量%))と40℃における動粘度(V40(mm2/s))の積(EC×V40)が500以下であることが必要である。好ましくは470以下であり、さらに好ましくは450以下であり、特に好ましくは400以下であり、最も好ましくは350以下である。
なお、ここで飽和環状成分はASTM D2786の試験法に準じて測定された値であり、単位が重量パーセントとなるように換算をしている。
なお、(A1)ワックスを50質量%以上含む原料油を水素化分解し接触脱ろうした基油としては、原料油のワックス含有量は60質量%以上が好ましく、80質量%以上が特に好ましい。
(A1)基油は(A2)基油より、各基油を構成する分子の構造において、同じ炭素数の分枝を比較したとき、メチレン鎖の長さが(A1)基油のほうが長いため、粘度指数が高く、またトラクション係数が低くなる特徴を持つためである。この特徴は前述したポリαーオレフィン系合成油より優れている。
(Aa)100℃における動粘度が1.5〜3.5mm2/s未満、好ましくは1.9〜3.2mm2/s、さらに好ましくは2.2〜2.9mm2/s、の鉱油系基油
(Ab)100℃における動粘度が3.5〜7mm2/s未満、好ましくは3.6〜4.5mm2/sの鉱油系基油
もちろんこれら(Aa)基油と(Ab)基油は、それぞれ(A1)基油または(A2)基油のいずれかである。
リン系化合物としては、分子中にリンを含むものであれば特に制限はないが、例えば、炭素数1〜30の炭化水素基を有するリン酸モノエステル類、リン酸ジエステル類、リン酸トリエステル類、亜リン酸モノエステル類、亜リン酸ジエステル類、亜リン酸トリエステル類、チオリン酸モノエステル類、チオリン酸ジエステル類、チオリン酸トリエステル類、チオ亜リン酸モノエステル類、チオ亜リン酸ジエステル類、チオ亜リン酸トリエステル類、これらのエステル類とアミン類あるいはアルカノールアミン類との塩若しくは亜鉛塩等の金属塩等が使用できる。
また、炭素数4〜20のアルキル基を有する亜リン酸エステルおよび炭素数6〜12の(アルキル)アリール基を有する亜リン酸エステルから選ばれる1種又は2種以上の混合物がより好ましい。
さらに、フェニルホスファイト等の炭素数6〜7の(アルキル)アリール基を有する亜リン酸エステルおよび/または炭素数4〜8のアルキル基を有する亜リン酸エステルがより好ましい。これらの中でも、ジブチルホスファイトが最も好ましい。
アルキル基は直鎖状でも良いが、分枝状であることがより好ましい。炭素数が少ないほうが、また分枝状であるほうが金属間摩擦係数が高いことによる。
なお、主鎖に硫黄を含む直鎖状の炭化水素基は各々異なる炭素数であることが好ましい。
−(CH2)n−S−CmH2m+1
カルシウムスルホネートとしては、例えば、分子量100〜1500、好ましくは200〜700のアルキル芳香族化合物をスルホン化することによって得られるアルキル芳香族スルホン酸のカルシウム塩が好ましく用いられる。
本発明においては、上記の中性カルシウムスルホネート、塩基性カルシウムスルホネート、過塩基性カルシウムスルホネート及びこれらの混合物等を用いることができる。
(I)炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するコハク酸イミド、或いはその誘導体
(II)炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも1個有するベンジルアミン、或いはその誘導体
(III)炭素数40〜400のアルキル基又はアルケニル基を分子中に少なくとも1個
有するポリアミン、或いはその誘導体。
物等が例示できる。
R5−NH−(CH2CH2NH)d−H ・・・(6)
上記一般式(6)中、R5は、炭素数40〜400、好ましくは60〜350のアルキル基又はアルケニル基を示し、dは1〜5、好ましくは2〜4の整数を示す。
組成物中のホウ素含有量が0.008質量%を超えると湿式摩擦クラッチの摩擦特性が悪化するため好ましくない。また0.001質量%未満では、先に述べたように、無段変速機用潤滑油組成物の性能のひとつである酸化安定性や腐食防止性の向上に効果が認められない。
摩擦調整剤としては、脂肪酸エステル系摩擦調整剤および/または脂肪酸アミド系摩擦調整剤が好ましい。
摩擦調整剤として配合される脂肪酸エステル系化合物、脂肪酸アミド系化合物の原料となる脂肪酸としては直鎖構造が好ましく、その炭化水素基はアルキル基でもアルケニル基でも良い。その炭素数は10〜30であり、12以上が好ましく、16以上がさらに好ましい。また26以下が好ましく、24以下がより好ましい。炭素数が10未満では摩擦調整剤としての効果に乏しく、また炭素数が30を超えると、組成物としての低温粘度特性が悪化する懸念がある。
本発明の潤滑油組成物に用いられる粘度指数向上剤は、下記一般式(7)で表されるモノマーから誘導される構造単位を実質的に含有するポリ(メタ)アクリレート系添加剤であることが好ましい。
炭素数1から30の炭化水素基としては、具体的には、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、直鎖又は分枝のペンチル基、直鎖又は分枝のヘキシル基、直鎖又は分枝のヘプチル基、直鎖又は分枝のオクチル基、直鎖又は分枝のノニル基、直鎖又は分枝のデシル基、直鎖又は分枝のウンデシル基、直鎖又は分枝のドデシル基、直鎖又は分枝のトリデシル基、直鎖又は分枝のテトラデシル基、直鎖又は分枝のペンタデシル基、直鎖又は分枝のヘキサデシル基、直鎖又は分枝のヘプタデシル基、直鎖又は分枝のオクタデシル基、直鎖又は分枝のノナデシル基、直鎖又は分枝のイコシル基、直鎖又は分枝のヘンイコシル基、直鎖又は分枝のドコシル基、直鎖又は分枝のトリコシル基、直鎖又は分枝のテトラコシル基等の炭素数1〜30のアルキル基等が挙げられる。
(Fa)R2が炭素数1〜4のアルキル基である(メタ)アクリレート
(Fb)R2が炭素数5〜10のアルキル基である(メタ)アクリレート
(Fc)R2が炭素数12〜18のアルキル基である(メタ)アクリレート
(Fd)R2が炭素数20以上のアルキル基である(メタ)アクリレート
(Fe)極性基含有モノマー
(Fa)成分:好ましくは10〜60質量%、より好ましくは20〜50質量%、
(Fb)成分:好ましくは0〜50質量%、より好ましくは0〜20質量%
(Fc)成分:好ましくは10〜60質量%、より好ましくは20〜40質量%、
(Fd)成分:好ましくは1〜20質量%、より好ましくは5〜10質量%、
(Fe)成分:好ましくは0〜20質量%、より好ましくは0〜10質量%、特に好ましくは0質量%
より具体的には、その配合量は、潤滑油組成物全量基準で15質量%以下、好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは6質量%以下であり、2質量%以上、好ましくは3質量%以上、さらに好ましくは4質量%以上である。15質量%を超えるとせん断による粘度低下が大きくなりすぎ、2質量%未満で十分な組成物粘度を確保できない。
100℃動粘度が5.2未満の場合は極圧性やベアリングの疲労寿命が低下することにより装置の信頼性が低下することが懸念され、5.6mm2/sを上回った場合、もしくは、粘度指数が165未満の場合は省燃費効果が小さくなる。
このため、本発明の潤滑油組成物に繰り返しせん断力がかかっても十分な粘度が保持される必要がある。本発明の潤滑油組成物が音波剪断試験20時間後の100℃での粘度低下率が8%以下であるということは、これを保障する値である。
一方で粘度指数向上剤の添加量を少なくすることで、粘度低下率の軽減が可能となるが、一方で粘度指数が小さくなるために省燃費効果が小さくなる。したがって、本発明の潤滑油組成物にて粘度低下率の範囲は、好ましくは2%以上、8%以下、より好ましくは3.5%以上、7%以下である。
3.0m/s、すべり率10%、面圧0.4GPaにおけるトラクション係数を0.02以下とすることで、より省燃費効果を確保することができるのである。
(試験条件)
リング :Falex S-10 Test Ring (EAE 4620Steel)
ブロック :Falex H-60 Test Block
油温 :80℃
負荷荷重 :445N
すべり速度:0.1m/s
本発明の潤滑油組成物に粘度指数向上剤((F)成分を除く)を配合する場合、その配合量は、組成物の100℃における動粘度及び粘度指数の規定を満たす限り制限はなく、通常、組成物全量基準で0.1〜15質量%、好ましくは0.5〜5質量%である。
なお潤滑油組成物の粘度指数は165以上であるが、省燃費効果の点からは、好ましくは175以上であり、さらに180以上が好ましく、190以上が最も好ましい。
本発明においては、上記分散剤の中から任意に選ばれる1種類あるいは2種類以上の化合物を任意の量で含有させることができるが、通常、その含有量は、組成物全量基準で0.01〜20質量%、好ましくは0.1〜10質量%である。無灰分散剤の含有量が20質量%を超えると、潤滑油組成物の低温流動性が大幅に悪化するため好ましくない。
本発明においては、上記金属系清浄剤の中から任意に選ばれる1種類あるいは2種類以上の化合物を任意の量で含有させることができるが、通常、その含有量は、組成物全量基準で0.01〜10質量%、好ましくは0.1〜5質量%である。
具体的には、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール等のアルキルフェノール類、メチレン−4,4−ビスフェノール(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール)等のビスフェノール類、フェニル−α−ナフチルアミン等のナフチルアミン類、ジアルキルジフェニルアミン類、ジ−2−エチルヘキシルジチオリン酸亜鉛等のジアルキルジチオリン酸亜鉛類、(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)脂肪酸(プロピオン酸等)あるいは(3−メチル−5−tertブチル−4−ヒドロキシフェニル)脂肪酸(プロピオン酸等)と1価又は多価アルコール、例えばメタノール、オクタノール、オクタデカノール、1,6−ヘキサジオール、ネオペンチルグリコール、チオジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタエリスリトール等とのエステル等が挙げられる。
これらの中から任意に選ばれた1種類あるいは2種類以上の化合物は、任意の量を含有させることができるが、通常、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で0.01〜5質量%、好ましくは0.1〜3質量%であるのが望ましい。
本発明の潤滑油組成物(実施例1〜4)、比較用の潤滑油組成物(比較例1〜3)について、粘度温度特性、EC×V40、せん断試験(JASO超音波法、20時間)による粘度低下率およびトラクション係数の結果を表1に示す。
本発明の潤滑油組成物(実施例5〜12)、比較用の潤滑油組成物(比較例4〜10)について、金属間摩擦係数、変速クラッチ特性(静摩擦係数、μ0/μd)、シャダー防止性の結果を表2に示す。
Claims (2)
- 基油全量基準における飽和環状成分の重量パーセント(EC(重量%))と40℃における動粘度(V40(mm2/s))の積(EC×V40)が500以下であり、100℃における動粘度が3.6〜4.1mm2/sに調整してなる基油に、(B)リン系化合物をリン元素量として0.01〜0.03質量%、(C)カルシウムサリシレート及び/又はカルシウムスルホネートをカルシウム元素量として0.03〜0.05質量%含有し、潤滑油組成物中のリンとカルシウムの元素量比(P/Ca)が0.3〜0.7であり、(D)ホウ素変性無灰分散剤をホウ素元素量として0.001〜0.008質量%、および(E)摩擦調整剤を組成物全量基準で0.01〜2質量%含有し、潤滑油組成物の100℃の動粘度が5.2〜5.6mm2/s、粘度指数が165以上であることを特徴とする無段変速機用潤滑油組成物。
- 上記(E)成分が、脂肪酸エステル系摩擦調整剤および/または脂肪酸アミド系摩擦調整剤であることを特徴とする請求項1に記載の無段変速機用潤滑油組成物。
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