JP2015028186A - 潤滑油、摩擦部材及び歯車式の差動制限機能付ディファレンシャル - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の潤滑油は、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミン(化7),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物(化8)の少なくとも一方から選ばれる第一の添加剤と、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸ジエステル(化9),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸モノエステル(化10)の少なくとも一方から選ばれる第二の添加剤と、の二つの添加剤のうち、第二の添加剤を有することを特徴とするものである。
チオリン酸ジエステル及び/又はチオリン酸ジエステルのアミン塩に由来するリン成分の含有量が、前記潤滑油の質量を100%としたときに、0.010%以上であることが好ましい。
本発明の潤滑油である第一の潤滑油は、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸ジエステル(上記化9),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する上記化9のR4が水素の亜リン酸モノエステル(上記化10)の少なくとも一方を有する。
なお、酸性リンエステル、酸性チオリン酸エステルは、モノエステル、ジエステルおよびトリエステル、あるいはこれらのエステルの混合物であってもよい。
第一の潤滑油は、従来の潤滑油と同様に、基油と、基油に配合した添加剤と、から構成することができる。
チオリン酸ジエステルは化11に、チオリン酸ジエステルのアミン塩は化12に示した化合物であることが好ましい。
参考発明の潤滑油である第二の潤滑油は、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミン(上記化7),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物(上記化8)の少なくとも一方を有する。
なお、酸性リンエステル、酸性チオリン酸エステルは、モノエステル、ジエステルおよびトリエステル、あるいはこれらのエステルの混合物であってもよい。
第二の潤滑油は、従来の潤滑油と同様に、基油と、基油に配合した添加剤と、から構成することができる。
チオリン酸ジエステルは上記化11に、チオリン酸ジエステルのアミン塩は上記化12に示した化合物であることが好ましい。
参考発明の潤滑油である第三の潤滑油は、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミン(上記化7),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物(上記化8)の少なくとも一方と、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸ジエステル(上記化9),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する上記化9のR4が水素の亜リン酸モノエステル(上記化10)の少なくとも一方と、を有する。
なお、酸性リンエステル、酸性チオリン酸エステルは、モノエステル、ジエステルおよびトリエステル、あるいはこれらのエステルの混合物であってもよい。
第三の潤滑油は、従来の潤滑油と同様に、基油と、基油に配合した添加剤と、から構成することができる。
チオリン酸ジエステルは上記化11に、チオリン酸ジエステルのアミン塩は上記化12に示した化合物であることが好ましい。
参考発明の潤滑油である第四の潤滑油は、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミン(上記化7)と、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸ジエステル(上記化9),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸モノエステル(上記化10)の少なくとも一方と、を有することを特徴とする。
参考発明の潤滑油である第五の潤滑油は、31P−核磁気共鳴分析において、57±2ppmのピークが示されることを特徴とする。31P−核磁気共鳴分析(NMR)において、57ppm付近にはチオリン酸ジエステルに帰属されるピークが検出される。すなわち、NMRにおいて57±2ppmのピークが示される潤滑油は、チオリン酸ジエステルを含有する。チオリン酸ジエステルを含有する潤滑油は、摩擦式駆動力伝達装置において、ギヤ歯車部の摩耗と焼付きを防止しながら、μ−v特性を正勾配方向に改善することの効果をより発揮できる。すなわち、NMRにおいて57±2ppmのピークが示されることで、摩耗と焼付きを防止しながら、μ−v特性を正勾配方向に改善することの効果をより発揮できる。
チオリン酸ジエステルのアミン塩は上記化9に、チオリン酸ジエステルのアミン塩は上記化8に示した化合物であることが好ましい。
なお、酸性リンエステル、酸性チオリン酸エステルは、モノエステル、ジエステルおよびトリエステル、あるいはこれらのエステルの混合物であってもよい。
本発明の摩擦部材である第一の摩擦部材は、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸ジエステル(上記化9),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸モノエステル(上記化10)の少なくとも一方を有する該潤滑油が介在する。
参考発明の摩擦部材である第二の摩擦部材は、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミン(上記化7),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物(上記化8)の少なくとも一方を有する該潤滑油が介在する。
参考発明の摩擦部材である第三の摩擦部材は、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミン(上記化7),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物(上記化8)の少なくとも一方と、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸ジエステル(上記化9),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸モノエステル(上記化10)の少なくとも一方と、を有する潤滑油が介在する。
参考発明の摩擦部材である第四の摩擦部材は、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、31P−核磁気共鳴分析において、57±2ppmのピークが示される潤滑油が介在することを特徴とする。
本発明の差動制限機能付ディファレンシャルである第一の歯車式の差動制限機能付ディファレンシャルは、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸ジエステル(上記化9),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸モノエステル(上記化10)の少なくとも一方を有する潤滑油が介在する。
参考発明の差動制限機能付ディファレンシャルである第二の歯車式の差動制限機能付ディファレンシャルは、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミン(上記化7),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物(上記化8)の少なくとも一方を有する潤滑油が介在する。
参考発明の差動制限機能付ディファレンシャルである第三の歯車式の差動制限機能付ディファレンシャルは、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミン(上記化7),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物(上記化8)の少なくとも一方と、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸ジエステル(上記化9),炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸モノエステル(上記化10)の少なくとも一方と、を有する潤滑油が介在する。
参考発明の差動制限機能付ディファレンシャルである第四の歯車式の差動制限機能付ディファレンシャルは、摩擦式駆動力伝達装置に用いられる潤滑油であって、31P−核磁気共鳴分析において、57±2ppmのピークが示される潤滑油が介在する。
上記した第一〜第四の差動制限機能付ディファレンシャルは、具体的には、図1に示した構成の差動制限機能付センターデファレンシャルとすることができる。
図1に示した差動制限機能付センターデファレンシャル1は、略円筒状をなすハウジング2を有している。そして、このハウジング2内には、リングギヤ3と、リングギヤ3の内側に同軸配置されたサンギヤ4と、これらリングギヤ3及びサンギヤ4に噛合する複数のプラネタリギヤ5と、各プラネタリギヤ5を自転可能且つ公転可能に支承するプラネタリキャリヤ6とからなる遊星歯車機構7が収容されている。
(潤滑油の調製)
本発明の実施例として、潤滑油(試料油A〜W)を調製した。
試料油Aは、化15で示した炭素数18の不飽和炭化水素基(オレイル基)を有する脂肪族アミンであるオレイルアミン(ライオン製,商品名:アーミン OD)が3.0mass%に、化16で示した亜リン酸ジエステルであるジオレイルハイドロゲンフォスファイト(城北化学製,商品名:JP−218−OR)が1.52 mass%になるように、基とした市販のギヤ油(デファレンシャルギヤオイル,粘度グレード:75W−85,以下、試料油F)に配合して調製した。なお、オレイルアミン及びジオレイルハイドロゲンフォスファイトの割合は、調製された潤滑油の質量を100%としたときの質量割合である(以下、同様)。
試料油Hは、市販のギヤ油(デファレンシャルギヤオイル,粘度グレード:75W−85)である。
試料油Mは、上記の化15で示したオレイルアミンが3.0mass%になるように、基とした試料油Fに配合して調製した。
試料油Nは、上記の化16で示したジオレイルハイドロゲンフォスファイトを1.52mass%になるように、基とした試料油Fに配合して調製した。
試料油Tは、市販のジエステル系ベースオイル(花王製,商品名:ビニタイザー 50)である。
試料油Wは、試料油Vと試料油Uとを、それぞれ10mass%と90mass%の割合となるように混合して調製した。
試料油A〜E,I〜R,U〜Wを、調製した後に、室温で1週間以上静置した。静置後、各試料油を目視で観察した。
(リン酸エステルおよびチオリン酸エステルの分析)
試料油A,B,E,F,G,J,L,P,R,S,Uについて、フーリエ変換型赤外分光(FT−IR)分析を実施した。分析装置として、Thermo Nicolet社製のAvatar360を用い、光路長0.10mm、液体用KBr固定セルを用いて、積算回数32回でIRスペクトル測定を行った。また、添加剤単品のIRスペクトル測定も、同装置で一回反射型ATR法を用いて実施した。
図17においても、波数2900cm−1付近にブロードなピークの存在が確認でき、試料油Uでもアミン塩が形成されていると判断される。
モデル試料油aとして、上記の化12で示したジオレイルハイドロゲンフォスファイトが1.52mass%になるように、炭化水素系ベースオイルの試料油Sに配合したものを調製した。
図19からは、図中に△印を付記した7ppm付近に、亜リン酸ジエステルであるジオレイルハイドロゲンフォスファイトに由来するピークが確認できた。
試料油A,B,D,E,F,G,U,V,Wについて、フーリエ変換型赤外分光(FT−IR)分析を実施した。
各試料油の評価として、摩擦特性の評価を行った。
摩擦試験は、高千穂精機株式会社製リングオンブロック型摩擦試験装置を用いて行われた。この試験装置は、図32(a)に示したように、ブロックに荷重を付加し、リング側を回転させて、ブロックとリングを摩擦(摺動)させる摩擦試験を行う。潤滑油は、リング下部が浸され状態で回転することで、かき上げられ、摩擦面に潤滑油が供給される。
試料油A,Bは、試料油Fに脂肪族アミン又は脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物を添加した潤滑油であり、添加剤の構造が異なる潤滑油である。そして、図38では、脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物(ポリオキシエチレンオレイルアミン)を添加した試料油Bでμ−v勾配が0.995以上で○となり、脂肪族アミン(オレイルアミン)を添加した試料油Aでμ−v勾配が1.000以上で◎となることがわかった。つまり、添加剤としては、脂肪族アミンであっても、脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物であっても、μ−v勾配が改善されることがわかった。
各試料油は、試料油Fに脂肪族アミン又は脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物を添加した潤滑油であり、添加剤の配合割合が異なる潤滑油である。そして、図39には、脂肪族アミン(オレイルアミン)の配合量が1.00%の試料油Jでμ−v勾配が0.995以上で○となり、配合割合が3.00%の試料油Aでμ−v勾配が1.000以上で◎となることがわかった。つまり、添加剤としては、脂肪族アミンの配合割合が増加するほど、μ−v勾配が改善されることがわかった。
各試料油は、試料油Mに不飽和の炭化水素基を有する亜リン酸ジエステルを添加した潤滑油であり、添加剤の炭化水素基の炭素数が異なる潤滑油である。そして、図40には、亜リン酸ジエステルの炭化水素基の炭素数が12以上の試料油A,Rでμ−v勾配が0.995以上で○となり、炭素数が18の試料油Aでμ−v勾配が1.000以上で◎となることがわかった。つまり、炭素数18の試料油Aがμ−v勾配に優れたものとなっていることがわかった。
各試料油は、試料油Mに亜リン酸ジエステルを添加した潤滑油であり、添加剤の配合割合が異なる潤滑油である。そして、図41には、亜リン酸ジエステルの配合量が1.00%の試料油Lでμ−v勾配が0.995以上で○となり、配合割合が1.52%の試料油Aでμ−v勾配が1.000以上で◎となることがわかった。つまり、添加剤としては、亜リン酸ジエステルの配合割合が増加するほど、μ−v勾配が改善されることがわかった。
試料油Aは、エステル系を含む潤滑油である試料油Fに脂肪族アミン及び亜リン酸ジエステルを添加した潤滑油である。そして、図42には、この試料油Aでμ−v勾配が1.000以上で◎となることがわかった。
試料油Eは、非エステル系の潤滑油である試料油Gに脂肪族アミン及び亜リン酸ジエステルを添加した潤滑油である。そして、図43には、この試料油Eでμ−v勾配が1.000以上で◎となることがわかった。
試料油Vは、エステル系の潤滑油である試料油Tに脂肪族アミン及び亜リン酸ジエステルを添加した潤滑油である。そして、図45には、この試料油Vでμ−v勾配が0.995以上で○となることがわかった。
各試料油(試料油A,J,L,P,R)は、試料油Fに脂肪族アミン及び亜リン酸ジエステルを添加した潤滑油であり、両添加剤がアミン塩を形成している潤滑油である。そして、図46には、基油としての試料油Fに対して、脂肪族アミンと亜リン酸ジエステルとがアミン塩を形成した状態で配合された試料油において、μ−v勾配が改善されることがわかった。
試料油Aは、試料油Fを基油としており、試料油Eは、試料油Gを基油としている。そして、試料油Dは、試料油Fと試料油Gを混合した基油を用いている。そして、図47には、試料油Aよりも試料油D,Eのμ−v勾配が高く、試料油Eが最もμ−v勾配が高くなっていることが確認できた。
試料油Vは、試料油Tを基油としており、試料油Uは、試料油Sを基油としている。そして、試料油Wは、試料油Vと試料油Uを混合した試料油であり、試料油Sと試料油Tとの混合油を基油としている。そして、図48には、試料油Vよりも試料油U,Wのμ−v勾配が高く、試料油Uが最もμ−v勾配が高くなっていることが確認できた。
上記の図47〜48から、基油からエステル成分を排除することで、μ−v勾配が改善されることがわかった。
試料油Aは、試料油Fに亜リン酸ジエステルを添加した潤滑油であり、試料油Eは、試料油Gに亜リン酸ジエステルを添加した潤滑油である。そして、図49〜50には、チオリン酸ジエステルを含有した試料油A,Eは、チオリン酸ジエステルを含有しないベースオイル(試料油F,G)よりもμ−v勾配が高くなることがわかった。つまり、添加剤としては、チオリン酸ジエステルを含有することで、μ−v勾配が改善されることがわかった。
さらに、上記の試験後のブロックの摺動面を、XPS分析で分析した。分析結果を図54に示した。
本発明の各試料油は、図1〜3にその構成を示した差動制限機能付ディファレンシャルだけでなく、図60,61〜62のそれぞれに構成を示した差動制限機能付ディファレンシャルに適用しても良い。
図60に示した差動制限機能付ディファレンシャル8は、1対の駆動軸81、82の一方または他方を中心として回転可能であるハウジング80を有している。ウォームギヤまたはヘリカルギヤとして形成されたサイドギヤ83、84は、二つの駆動軸の内側の端部にそれぞれ結合されている。ハウジング80、1対の駆動軸およびサイドギヤ83、84は、共通軸線を中心として回転可能である。
図61〜62に示した差動制限機能付ディファレンシャル9は、ハウジング90の内部に、遊星ウオームギヤ機構91が支持されており、このウオームギヤ機構91は1対の駆動軸92,93をハウジング90に関して反対方向に回転し得るように相互に連結している。歯車機構91は、各駆動軸92,93に連結された1対のサイドギヤ920,930と、復数対のエレメントギヤ94〜97とを有している。各エレメントギヤ94は、一方のサイドギヤ920と噛み合う部分940と、互いに噛み合う部分941とを有している。
2:ハウジング
3:リングギヤ
4:サンギヤ
5:プラネタリギヤ
6:プラネタリキャリヤ
7:遊星歯車機構
10:軸部
11:支持部
12:フランジ部
13:収容穴
16:出力部材
17:軸部
18:大径部
19:フランジ部
8:差動制限機能付センターデファレンシャル
80:ハウジング
81,82:駆動軸
83,84:サイドギヤ
85,86,87,88:結合歯車
9:差動制限機能付センターデファレンシャル
90:ハウジング
91:ウオームギヤ機構
92,93:駆動軸
94,95,96,97:エレメントギヤ
Claims (14)
- 前記亜リン酸ジエステル,前記亜リン酸モノエステル,前記亜リン酸ジエステルと前記亜リン酸モノエステルの合計,のいずれかが、前記潤滑油の質量を100%としたときに、1.0〜5.0%で含まれる請求項1記載の潤滑油。
- 前記亜リン酸ジエステル,前記亜リン酸モノエステルの前記炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基は、炭素数が18の不飽和炭化水素基である請求項1記載の潤滑油。
- 前記潤滑油の質量を100%としたときに、
リン成分の含有量が、0.20≦P≦0.50%となるように、酸性リン酸エステル,酸性チオリン酸エステルの少なくとも1種を有する請求項1記載の潤滑油。 - 前記酸性リン酸エステル、酸性チオリン酸エステルの少なくとも1種は、炭素数12〜20の飽和もしくは不飽和の炭化水素基を有する脂肪族アミンとアミン塩を形成した状態で配合される請求項4記載の潤滑油。
- 前記潤滑油は、基油として炭化水素油を有し、
光路長0.05mm±0.005mmの液体用固定セルを用いた赤外分光分析による潤滑油の赤外スペクトルでの波数1740±20cm−1のピーク吸光度が1.5以下となっている請求項1記載の潤滑油。 - 31P−核磁気共鳴分析において、57±2ppmのピークが示される請求項1記載の潤滑油。
- チオリン酸ジエステル及び/又はチオリン酸ジエステルのアミン塩に由来するリン成分の含有量が、前記潤滑油の質量を100%としたときに、0.010%以上である請求項7記載の潤滑油。
- 摺動する1対の摩擦部材のうち、いずれか一方の摺動面には、ダイヤモンドライクカーボン膜が形成されている請求項9記載の摩擦部材。
- 摺動する1対の摩擦部材のうち、いずれか一方の摺動面には、タングステンカーバイド/ダイヤモンドライクカーボン膜が形成され、
他方の摺動面は、窒化処理が施されている請求項9記載の摩擦部材。 - 摺動する1対の摩擦部材のうち、いずれか一方の摺動面は、鉄系金属により形成され、
他方の摺動面は、窒化処理が施されている請求項9記載の摩擦部材。 - 前記歯車式の差動制限機能付ディファレンシャルは、
複数のプラネタリギヤと、
前記複数のプラネタリギヤを自転可能且つ公転可能に支承するプラネタリキャリヤと、
前記プラネタリキャリヤと同軸に配置され且つ前記プラネタリギヤを介して差動回転可能な1対のギヤと、
を備えた駆動力伝達装置であって、
前記プラネタリギヤと前記プラネタリキャリヤの摺動面に、前記潤滑油が介在する請求項13記載の歯車式の差動制限機能付ディファレンシャル。
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