JP2016204519A - 自動変速機油 - Google Patents
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Abstract
Description
低速域の摩擦係数の低減に関しては、粘度を調整した基油にN−置換ジアルカノールアミンを添加することで、長期にわたってシフトフィーリング性を持続させた自動変速機用流体組成物が提案されている(特許文献1参照)。
一方、ロックアップクラッチおよび変速クラッチには、自動変速機をコンパクトにするため高いクラッチ容量が求められる。例えば、初期摩擦調整剤として1級アミンを配合し、経時後に効果を発揮する摩擦調製剤としてジアルカノールアミンを配合した動力伝達油が提案されている(特許文献2参照)。
しかし、クラッチ容量を高めるために摩擦調整剤の配合量を減らすとジャダー寿命は短くなってしまう。つまり、ロックアップクラッチのジャダー寿命を長くすることと、ロックアップクラッチおよび変速クラッチのクラッチ容量を高くすることとは、自動変速機油にとってトレードオフの関係にある。
そこで、所定のカルボン酸グリセライドを配合することにより、ロックアップクラッチに対して高いクラッチ容量と長いジャダー寿命を両立させようとした自動変速機油組成物が提案されている(特許文献3参照)。
なお、本発明の自動変速機油において、各成分を配合してなるとは、「各成分を含むもの」だけでなく、「各成分の少なくともいずれかの成分の代わりに、当該成分が変性した変性物を含むもの」および「各成分のうちいずれか2成分以上が反応した反応生成物を含むもの」も含まれる意味である。
本変速機油に用いられる基油としては、特に制限はなく鉱油あるいは合成油のいずれでもよい。鉱油としては、いわゆる高度精製鉱油が好ましく、例えば、パラフィン基系原油、中間基系原油あるいはナフテン基系原油を常圧蒸留するか、常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られる留出油を常法に従って精製することによって得られる精製油、あるいは精製後さらに深脱ロウ処理することによって得られる深脱ろう油、更には水素化処理によって得られる水素化処理油などを挙げることができる。その際の精製法には特に制限はなく様々な方法が使用できる。また、鉱油は1種を用いてもよく任意の2種以上を混合して用いてもよい。
合成油としては、例えば、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリ−α−オレフィン、ポリビニルエーテル、ポリアルキレングリコール、ポリカーボネート、およびポリオールエステルなどが挙げられる。これらの合成油は1種類でもよく任意の2種以上を混合して用いてもよい。
鉱油と合成油は混合して用いてもよい。また、基油の100℃動粘度は1.5mm2/s以上4mm2/s以下が好ましく、2.1mm2/s以上3.5mm2/s以下がより好ましく、2.5mm2/s以上3mm2/s以下がさらに好ましい。基油の100℃動粘度が1.5mm2/s以上であると変速機のギヤ軸受、クラッチなどの摺動部位における摩耗を少なくすることができる。また、基油の100℃動粘度が4mm2/s以下であると低温粘度を十分低くできる。なお、基油の100℃動粘度はJIS K2283(2000)に準拠して測定すればよい。
本変速機油に用いられる(A)成分は、アルケニル基若しくはアルキル基を有し、前記アルケニル基若しくはアルキル基の質量平均分子量が異なる2種類以上のコハク酸イミドである。(A)成分は分散剤として機能する。ただし、コハク酸イミドを1種類だけを用いたのでは、本発明の課題を十分に解決することはできない。このようなコハク酸イミドとしてはコハク酸モノイミドが好ましい。例えば、以下の一般式(1)で表されるようなアルケニル若しくはアルキルコハク酸イミドがより好ましい。
上記したR1の質量平均分子量が800以上であると、クラッチ容量を高く維持することが可能となり、また基油への溶解性も向上する。また、R1の質量平均分子量が1500以下であると、ジャダー寿命を長くできるとともに、分散性も向上する。
(A)成分としては、特に、質量平均分子量が1200以上1500以下のアルケニル基若しくはアルキル基を有するコハク酸モノイミド(A1)と、質量平均分子量が800以上1200未満のアルケニル基若しくはアルキル基を有するコハク酸モノイミド(A2)を併用することが好ましい。(A1)成分におけるアルケニル基若しくはアルキル基の好ましい質量平均分子量は1250以上1450以下であり、さらに好ましい質量平均分子量は1300以上1400以下である。また、(A2)成分におけるアルケニル基若しくはアルキル基の好ましい質量平均分子量は850以上1150以下であり、さらに好ましい質量平均分子量は900以上1100以下である。
(A1)成分と(A2)成分を併用し、さらに後述する(B)成分、(C)成分、および(D)成分を配合することにより、ロックアップクラッチについて高いクラッチ容量と長いジャダー寿命をより十分に両立させることが可能となる。
上記したポリオレフィンを形成するオレフィン単量体としては、炭素数2〜8のα−オレフィンの1種または2種以上を混合して用いることができるが、イソブテンとブテン− 1の混合物を好適に用いることができる。
一方、ポリアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ペンチレンジアミン等の単一ジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジ(メチルエチレン) トリアミン、ジブチレントリアミン、トリブチレンテトラミン、およびペンタペンチレンヘキサミン等のポリアルキレンポリアミンを挙げることができる。
本変速機油における(B)成分は、炭素数が12以上24以下の炭素鎖を有する1級アミンである。本変速機油において(B)成分は、摩擦調整剤として機能する。当該炭素鎖の炭素数が12以上であるとロックアップクラッチのμ−V特性が良好となり、また基油に溶解しやすくなる。それ故、当該炭素鎖の炭素数は、好ましくは14以上であり、より好ましくは16以上である。一方、当該炭素鎖の炭素数が24以下であると、変速クラッチ容量とロックアップクラッチのμ−V特性の双方を満足しやすくなる。それ故、当該炭素鎖の炭素数は、好ましくは22以下であり、より好ましくは20以下である。
このようなアルキルアミンやアルケニルアミンとしては、例えば、n−ドデシルアミン、n−トリデシルアミン、n−テトラデシルアミン、2−メチル−n−トリデシルアミン、n−ペンタデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−ヘプタデシルアミン、n−オクタデシルアミン、イソオクタデシルアミン、n−ノナデシルアミン、n−イコシルアミン、n−オクタデセニルアミン、ステアリルアミンおよびオレイルアミン等が挙げられる。
本変速機油における(C)成分は、炭素数が12以上20以下の炭素鎖を有する脂肪族アミンアルキレンオキサイド付加物である。本変速機油において(C)成分は、摩擦調整剤として機能する。
(C)成分は、炭素数が12以上20以下の炭素鎖を有する脂肪族アミンにアルキレンオキサイドを常法により付加させることによって得られる。前記した脂肪族アミンとしては、1級アミンが好ましく、直鎖状でも分岐状でもよく、飽和でも不飽和でもよい。
前記した1級アミンの具体例としては、n−ドデシルアミン、n−トリデシルアミン、n−テトラデシルアミン、2−メチル−n−トリデシルアミン、n−ペンタデシルアミン、n−ヘキサデシルアミン、n−ヘプタデシルアミン、n−オクタデシルアミン、イソオクタデシルアミン、n−ノナデシルアミン、n−イコシルアミン、n−オクタデセニルアミン、ステアリルアミンおよびオレイルアミン等が挙げられる。1級アミンは、1種を用いてもよく、任意の2種以上の混合物を用いてもよい。2種以上の混合物としては、牛脂アミン、硬化牛脂アミン、ヤシ油アミン、パーム油アミンおよび大豆油アミン等の動植物油由来の脂肪族第1級アミンが挙げられる。これらの1級アミンは蒸留精製してあることが望ましい。
本変速機油に用いられる(D)成分はアミド化合物である。本変速機油において(D)成分は、摩擦調整剤として機能する。
(D)成分としてのアミド化合物としては、脂肪族カルボン酸のアミドが好適であり、脂肪族基としてはアルキル基またはアルケニル基が好ましい。このアルキル基またはアルケニル基の炭素数は、摩擦係数の観点から、12以上20以下であることが好ましい。このような(D)成分としては、例えば、ステアリン酸アミド、イソステアリン酸アミド、ラウリン酸アミド、ミリスチン酸アミド、パルミチン酸アミド、およびオレイン酸アミド等が挙げられる。なお、これらのアミド化合物は、1種を単独で用いてもよく、任意に2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本変速機油は、基油に、上記した(A)成分、(B)成分、(C)成分、および(D)成分を配合してなるものであるので、ロックアップクラッチのジャダー寿命を長く保ち、さらに高い変速クラッチ容量を維持することができる。
また、(A)成分として質量平均分子量が1200以上1500以下のアルケニル基若しくはアルキル基を有するコハク酸モノイミド(A1)と、質量平均分子量が800以上1200未満のアルケニル基若しくはアルキル基を有するコハク酸モノイミド(A2)を用いる場合は、(A1)成分の配合割合が、(A1)成分と前記(A2)成分との合計量基準で50質量%以上80質量%以下であることが好ましく、55質量%以上75質量%以下であることがより好ましい。(A1)成分と(A2)成分の配合割合がこの範囲にあると、ロックアップクラッチのジャダー寿命をより長く保ち、より高い変速クラッチ容量を維持することができる。
(D)成分の配合量は、ロックアップクラッチのμ−V特性向上の観点から、本変速機油全量基準における窒素換算量で62質量ppm以上310質量ppm以下が好ましく、70質量ppm以上300質量ppm以下がより好ましく、80質量ppm以上290質量ppm以下がさらに好ましい。
本変速機油は、クラッチ容量(トルク伝達容量)が高く、また、ジャダー寿命も長いため、金属ベルトを用いたベルト式無段変速機(プッシュ式、チェーン式)、あるいはトロイダル式無段変速機など、各種の無段変速機に好適に用いることができる。本変速機油は、特にロックアップクラッチ付きトルクコンバータを有する無段変速機用として好適である。また、変速クラッチの高いクラッチ容量とロックアップクラッチのジャダー寿命が長いことにより有段自動変速機用としても好適である。
本変速機油には、さらに(E)成分として3級アミンを配合することが好ましい。3級アミンを配合することにより、低速域の摩擦係数をさらに低減することができる。(E)成分としては、以下の一般式(2)で表されるような3級アミンが好ましい。
R3R4NR5 (2)
ここで、R3は、炭化水素基であり、好ましい炭素数は12以上であり、より好ましい炭素数は14以上であり、さらに好ましい炭素数は16以上である。炭素数が上記の範囲であると、ロックアップクラッチのμ−V特性を効果的に向上させることができる。ただし、摩擦係数を下げる観点より、R3の炭素数は28以下であることが好ましく、24以下であることがより好ましく、20以下であることがさらに好ましい。
このような炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アリール基、およびアラルキル基などを挙げることができる。これらの炭化水素基のうち、脂肪族の炭化水素基であることが好ましく、特に飽和構造のものがより好ましい。それ故、R3としては、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘネイコシル基、およびドコシル基が挙げられる。このうち、オクタデシル基がもっとも好ましい。
また、炭素鎖部分は、直鎖構造であっても分岐構造であってもよいが、特に直鎖構造のものが好ましい。
また、(E)成分に起因する窒素の含有量は、ジャダー防止効果およびジャダー寿命の延長効果双方の観点より、本変速機油全量基準、窒素換算量で10質量ppm以上であることが好ましく、15質量ppm以上であることがより好ましく、20質量ppm以上であることがさらに好ましい。ただし、(E)成分の配合量をあまり多くしても、ジャダー防止効果およびジャダー寿命の延長効果が飽和してしまうので、(E)成分に起因する窒素の含有量が100質量ppm以下となるように配合量を制限することが望ましい。
流動点降下剤としては、例えば質量平均分子量が1万以上、15万以下程度のポリメタクリレートなどが用いられる。流動点降下剤の好ましい配合量は、配合効果の点から、本変速機油全量基準で、0.01質量%以上、10質量%以下程度である。
硫黄系酸化防止剤としては、例えば、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール、五硫化リンとピネンとの反応物などのチオテルペン系化合物、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネートなどのジアルキルチオジプロピオネートなどが挙げられる。
リン系酸化防止剤としては,トリフェニルフォスファイト,ジエチル[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスフォネートなどが挙げられる。
これらの酸化防止剤の配合量は、配合効果の点より、本変速機油全量基準で、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、より好ましくは0.03質量%以上5質量%以下である。
硫黄と金属を含む極圧剤やリンと金属を含む極圧剤としては、ジアルキルチオカルバミン酸亜鉛(Zn−DTC)、ジアルキルチオカルバミン酸モリブデン(Mo−DTC)、ジアルキルチオカルバミン酸鉛、ジアルキルチオカルバミン酸錫、ジアルキルジチオリン酸亜鉛(Zn−DTP)、ジアルキルジチオリン酸モリブデン(Mo−DTP)、ナトリウムスルホネート、カルシウムスルホネートなどが挙げられる。分子中にリンを含む極圧剤として代表的なものは、トリクレジルフォスフェートなどのリン酸エステル類およびそのアミン塩である。これら極圧剤の配合量は、配合効果および経済性の点から、本変速機油基準で、0.01質量%以上30質量%以下が好ましく、より好ましくは0.01質量%以上10質量%以下である。
防錆剤としては、金属系スルホネート、コハク酸エステル、アルキルアミンおよびモノイソプロパノールアミンなどのアルカノールアミンなどを挙げることができる。これら防錆剤の配合量は、配合効果の点から、本変速機油基準で、0.01質量%以上10質量%以下が好ましく、より好ましくは0.05質量%以上5質量%以下である。
消泡剤としては、メチルシリコーン油、フルオロシリコーン油、ポリアクリレートなどを挙げることができる。これらの消泡剤の配合量は、配合効果の点から、本変速機油基準で、0.0005質量%以上0.01質量%以下が好ましい。
〔実施例1〜6、比較例1〜4〕
変速機油を想定して表1に示す配合割合で各試料油を調製した。各試料油の100℃動粘度は、表1に示すようにいずれも5.5〜5.6mm2/sの範囲にある。
2)分散剤A1:ポリイソブテニルコハク酸モノイミド(ポリイソブテニル基の質量平均分子量:1300、窒素量:1.7質量%)
3)分散剤A2:ポリイソブテニルコハク酸モノイミド(ポリイソブテニル基の質量平均分子量:950、窒素量:2.1質量%)
4)摩擦調整剤B:オレイルアミン(窒素量:4.7質量%)
5)摩擦調整剤C:ジエタノール牛脂アミン(窒素量:4質量%)
6)摩擦調整剤D:イソステアリン酸アミド(窒素量:6.2質量%)
7)摩擦調整剤E:ジメチルオクタデシルアミン
8)その他の添加剤(添加剤パッケージ):PMA系粘度指数向上剤、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、リン系極圧剤、硫黄系極圧剤、硫黄系銅不活性化剤、および消泡剤
下記の方法により、各試料油について変速クラッチの容量とロックアップクラッチのジャダー寿命を測定し、結果を表1に示した。
(変速クラッチの容量)
M348−2002に準拠して試験を行い、100℃におけるμs(静摩擦係数)を求めクラッチ容量とした。
(ロックアップクラッチのジャダー寿命)
試験条件はJASO M349−98に準拠し、連続すべり耐久試験の間に性能試験を実施した。具体的には、120℃にてμ−V曲線を求め、dμ/dVが負に至る時間(hr)をジャダー寿命とした。
表1の結果より、(A)成分、(B)成分、(C)成分および(D)成分を配合してなる実施例1〜6の試料油は、高いクラッチ容量と長いジャダー寿命を十分に両立させていることがわかる。一方、(A)成分、(B)成分、(C)成分および(D)成分のいずれかを欠いている比較例1〜4の試料油は高いクラッチ容量と長いジャダー寿命を両立させることができない。ちなみに、比較例1および比較例2は(A1)成分と(A2)成分を各々単独で用いており、(A)成分は配合されていない。それ故、比較例1の試料油では、ジャダー寿命は長いもののクラッチ容量が十分ではない。比較例2の試料油では、クラッチ容量は十分であるが、ジャダー寿命が短い。
Claims (9)
- 基油に、
(A)アルケニル基若しくはアルキル基を有し、前記アルケニル基若しくはアルキル基の質量平均分子量が異なる2種類以上のコハク酸イミド、
(B)炭素数が12以上24以下の炭素鎖を有する1級アミン、
(C)炭素数が12以上20以下の炭素鎖を有する脂肪族アミンアルキレンオキサイド付加物、
および(D)アミド化合物を配合してなる
ことを特徴とする自動変速機油。 - 請求項1に記載の自動変速機油において、
前記(A)成分におけるコハク酸イミドがコハク酸モノイミドである
ことを特徴とする自動変速機油。 - 請求項1または請求項2に記載の自動変速機油において、
前記アルケニル基若しくはアルキル基の質量平均分子量が800以上1500以下である
ことを特徴とする自動変速機油。 - 請求項3に記載の自動変速機油において、
前記(A)成分が、質量平均分子量が1200以上1500以下のアルケニル基若しくはアルキル基を有するコハク酸イミド(A1)と、質量平均分子量が800以上1200未満のアルケニル基若しくはアルキル基を有するコハク酸イミド(A2)とを含んでいる
ことを特徴とする自動変速機油。 - 請求項4に記載の自動変速機油において、
前記(A1)成分の配合割合が、前記(A1)成分と前記(A2)成分との合計量基準で50質量%以上80質量%以下である
ことを特徴とする自動変速機油。 - 請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の自動変速機油において、
前記(A)成分の配合量が、当該自動変速機油基準で4.5質量%以上6質量%以下である
ことを特徴とする自動変速機油。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載の自動変速機油において、
前記(B)成分の配合量が、当該自動変速機油基準、かつ窒素換算量で24質量ppm以上235質量ppm以下である
ことを特徴とする自動変速機油。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の自動変速機油において、
前記(C)成分の配合量が、当該自動変速機油基準、かつ窒素換算量で10質量ppm以上320質量ppm以下である
ことを特徴とする自動変速機油。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の自動変速機油において、
前記(D)成分の配合量が、当該自動変速機油基準、かつ窒素換算量で62質量ppm以上310質量ppm以下である
ことを特徴とする自動変速機油。
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