JP2020180266A - 変速機用潤滑油組成物、その製造方法、変速機用潤滑油組成物を用いた潤滑方法及び変速機 - Google Patents
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Abstract
Description
また、車両を軽量化する方法も挙げられる。車両を軽量化する、すなわちコンパクト化すると、これに搭載される変速機もコンパクト化する必要が生じることとなり、潤滑面積が小さくなるため、変速機に用いられる潤滑油組成物にはより厳しい疲労寿命等の性能が課せられることになる。
2.下記数式(1)を満足する前記1に記載の変速機用潤滑油組成物。
25.00≦−23.00×Rh2+139.00×Rh+4.75×C−179.88 (1)
Rh:オレフィンコポリマーの流体力学的半径(nm)
C:オレフィンコポリマーの組成物全量基準の含有量(質量%)
3.前記オレフィンコポリマーの流体力学的半径が、2.00nm以上4.00nm以下である前記1又は2に記載の変速機用潤滑油組成物。
4.前記基油の100℃動粘度が、1.0mm2/s以上15.0mm2/s以下である前記1〜3のいずれか1に記載の変速機用潤滑油組成物。
5.前記基油が、鉱油である前記1〜4のいずれか1に記載の変速機用潤滑油組成物。
6.100℃動粘度が、10.0mm2/s以下である前記1〜5のいずれか1に記載の変速機用潤滑油組成物。
7.自動変速機用又は無段変速機用である前記1〜6のいずれか1に記載の変速機用潤滑油組成物。
8.基油と、質量平均分子量が5,000以上30,000以下であり、流体力学的半径が1.00nm以上5.00nm以下であるオレフィンコポリマーと、を該オレフィンコポリマーの組成物全量基準の含有量(C)が1.0質量%以上8.0質量%以下となるように配合する、変速機用潤滑油組成物の製造方法。
9.下記数式(1)を満足するように配合する、前記8に記載の変速機用潤滑油組成物の製造方法。
25.00≦−23.00×Rh2+139.00×Rh+4.75×C−179.88 (1)
Rh:オレフィンコポリマーの流体力学的半径(nm)
C:オレフィンコポリマーの組成物全量基準の含有量(質量%)
10.前記1〜7のいずれか1に記載の変速機用潤滑油組成物を用いた潤滑方法。
11.前記1〜7のいずれか1に記載の変速機用潤滑油組成物を用いた変速機。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、基油と、オレフィンコポリマーとを含有し、該オレフィンコポリマーの質量平均分子量が5,000以上30,000以下であり、該オレフィンコポリマーの流体力学的半径が1.00nm以上5.00nm以下であり、該オレフィンコポリマーの組成物全量基準の含有量が1.0質量%以上8.0質量%以下である、ことを特徴とする。
基油は、鉱油であってもよく、合成油であってもよく、鉱油と合成油との混合油を用いてもよい。
鉱油としては、例えば、パラフィン系原油、中間基系原油、ナフテン系原油等の原油を常圧蒸留して得られる常圧残油;これらの常圧残油を減圧蒸留して得られる留出油;当該留出油を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、接触脱ろう、水素化精製等の精製処理を1つ以上施して得られる鉱油等が挙げられる。
また、鉱油としては、低摩擦係数を実現し、かつ耐銅腐食性を向上させる観点から、API(米国石油協会)のベースオイルカテゴリーにおいて、グループII、IIIのいずれかに分類されるものが好ましく用いられる。
100℃動粘度は、1.0mm2/s以上が好ましく、1.5mm2/s以上がより好ましく、2.0mm2/s以上が更に好ましく、上限としては、15.0mm2/s以下が好ましく、10.0mm2/s以下がより好ましく、5.0mm2/s以下が更に好ましい。
また、基油の粘度指数は、85以上が好ましく、90以上がより好ましく、100以上が更に好ましい。本明細書において、動粘度、及び粘度指数は、JIS K 2283:2000に準拠し、ガラス製毛管式粘度計を用いて測定した値である。基油の動粘度、粘度指数が上記範囲内であると、より低粘度の変速機用潤滑油組成物とすることができ、また疲労寿命をより長くしやすくなる、すなわち疲労寿命を向上させやすくなる(以後、本明細書において、疲労寿命をより長くすることを、「疲労寿命を向上させる」、「疲労寿命の向上を図る」と説明することがある。)。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、質量平均分子量が5,000以上30,000以下であり、流体力学的半径(Rh)が1.00nm以上5.00nm以下であるオレフィンコポリマー(以下、「OCP」と称することがある。)を組成物全量基準の含有量1.0質量%以上8.0質量%以下で含む。OCPの質量平均分子量は、一般に小さくなるほど粘度は低く、大きくなるほど粘度は高くなる傾向にあることが知られている。本実施形態においては、質量平均分子量の概念に加えて、潤滑油組成物中におけるOCPが受ける摩擦抵抗の指標となる流体力学的半径(Rh)を考慮し、所定の範囲内のものを用いることにより、疲労寿命の向上と低粘度化という、相反する性能を、より高いレベルで両立することを可能とした。
OCPの質量平均分子量が5,000未満であると低粘度化には有利であるが十分な油膜形成性が得られず、逆に30,000を超えると低粘度化が図れず、またOCPの分子が大きくなりすぎて金属の表面、該表面の微細な凹凸等に接触しにくくなり、金属の表面に十分な油膜を形成することができなくなる。他方、OCPの流体力学的半径(Rh)が1.00nm未満であると、潤滑油組成物自体から受ける摩擦抵抗が小さくなりすぎてしまい、OCPと潤滑対象物との接触時間が十分に得られず、油膜を形成しにくくなり、一方5.00nm超であると潤滑油組成物自体から受ける摩擦抵抗が大きくなりすぎて、潤滑対象物との接触自体を図ることができず、油膜を形成しにくくなり、かつ低粘度化が図りにくくなる。かくして、特定の質量平均分子量及び流体力学的半径を有するオレフィンコポリマーを用いることにより、油膜形成性を確保し、疲労寿命の向上を図りつつ、低粘度化も可能になったと考えられる。
本明細書において、OCPの質量平均分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)法により測定される、ポリスチレン換算の質量平均分子量とする。
上記基油に用いられ得る鉱油、合成油を溶媒とし、当該溶媒、及び当該溶媒にOCPを任意の少なくとも3種の含有量(g/l)で溶解した溶液の粘度(溶媒の粘度を「ηs」及び溶液の粘度を「η」と称する。)を測定し、比粘度ηsp(=(η−ηs)/ηs)を算出し、これを用いてOCPの単位濃度あたりの粘度の増加量(還元粘度)ηsp/C(l/g、「C」はOCPの質量濃度である。)と、当該OCPの質量濃度Cとを用いてHugginsプロットを作成し、固有粘度[η]を求めた。得られた固有粘度[η]について、ストークス−アインシュタインの式([η]=2.5×NA×VH/M、NA:アボガドロ数、M:OCPの質量平均分子量、VH:流体力学的体積)により算出される流体力学的体積(VH)を、球としたときに該当する半径を流体力学的半径(Rh)とする。
α−オレフィンとしては、好ましくは炭素数3以上、上限として好ましくは30以下、より好ましくは20以下、更に好ましくは10以下のもの、より具体的にはプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン等が挙げられる。中でも、疲労寿命の向上と低粘度化の観点、また入手の容易さ等も考慮すると、α−オレフィンとしては、プロピレン、1−ブテンが好ましい。
また、ジエンとしては、イソプレン、ブタジエン等が挙げられる。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、上記基油及びオレフィンコポリマーのみからなる組成物であってもよいし、所望に応じて、本発明の効果を損なわない範囲において、上記成分には該当しないその他添加剤として、酸化防止剤、極圧剤、摩擦調整剤、腐食防止剤、清浄剤、分散剤、流動点降下剤、消泡剤等の添加剤を含有してもよい。これらの添加剤は、一種を単独で又は複数種を組み合わせて用いてもよい。
また、その他添加剤の合計含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、下記数式(1)を満足するものであることが好ましい。
25.00≦−23.00×Rh2+139.00×Rh+4.75×C−179.88 (1)
Rh:オレフィンコポリマーの流体力学的半径(nm)
C:オレフィンコポリマーの組成物全量基準の含有量(質量%)
本実施形態の潤滑油組成物は、変速機用であり、例えば自動車に用いられる変速機である、手動変速機、自動変速機、無段変速機等、また自動変速機であればロックアップクラッチを有するもの、無段変速機であれば金属ベルト式、チェーン式、トロイダル式等の様々なタイプの変速機に好適に用いられる。本実施形態の変速機用潤滑油組成物の疲労寿命が長く、低粘度であるという特徴を有効に活用する観点から、上記の中でも自動変速機、無段変速機のいずれかに用いることが好ましい。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物の製造方法は、質量平均分子量が5,000以上30,000以下であり、流体力学的半径(Rh)が1.00nm以上5.00nm以下であるオレフィンコポリマーと、を該オレフィンコポリマーの組成物全量基準の含有量(C)が1.0質量%以上8.0質量%以下となるように配合する、ことを特徴とするものである。
配合の順序としては、特に制限はなく、例えば基油に、オレフィンコポリマーを配合すればよく、他の添加剤等を用いる場合には、基油にオレフィンコポリマー、その他添加剤を逐次配合してもよいし、オレフィンコポリマーとその他添加剤とを予め混合したものを基油に配合してもよい。
本実施形態の潤滑方法は、本実施形態の変速機用潤滑油組成物を用いることを特徴とするものである、すなわち本実施形態の変速機用潤滑油組成物を用いることを特徴とする変速機の潤滑方法である。
変速機としては、例えば自動車に用いられる変速機である、手動変速機、自動変速機、無段変速機等の様々なタイプの変速機が好ましく挙げられる。なお、本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、疲労寿命が長く、かつ低粘度であることから、例えば産業用ギヤ等に用いることも可能であり、変速機に用いるのと同様の効果が得られる。
実施例及び比較例の潤滑油組成物を構成する成分、並びに、実施例及び比較例の潤滑油組成物の各種物性値は、下記に方法に準拠して測定した。
JIS K2283:2000に準拠して測定した。
(質量平均分子量)
質量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィ(GPC)法により測定される、ポリスチレン換算の質量平均分子量であり、以下の条件で測定され、ポリスチレンを検量線として得られる値とした。
装置:「1260 Infinity」 (製品名、Agilent Technologies社製)
カラム:「GPC LF404」(製品名、Shodex社製)×2本
溶媒:クロロホルム
温度:40℃
サンプル濃度:0.5質量%
検量線:ポリスチレン検出器:示差屈折検出器
実施例及び比較例で用いたポリマーを、基油A(後述)に溶解させた溶液を調製し、当該溶媒及び溶液の粘度を測定し、各々「ηs」及び「η」として、比粘度ηsp(=(η−ηs)/ηs)を算出し、これを用いてOCPの単位濃度あたりの粘度の増加量(還元粘度)ηsp/C(l/g、「C」はOCPの質量濃度である。)と、当該OCPの質量濃度Cとを用いてHugginsプロットを作成し、固有粘度[η]を求めた。得られた固有粘度[η]について、ストークス−アインシュタインの式([η]=2.5×NA×VH/M、NA:アボガドロ数、M:OCPの質量平均分子量、VH:流体力学的体積)により算出される流体力学的体積(VH)を、球としたときに該当する半径を、ポリマーの流体力学的半径(Rh)とした。
実施例及び比較例の潤滑油組成物について、四球転動疲労試験機を用い、下記の要領にて疲労寿命を測定した。
(ベアリング)
材質 :ベアリング鋼
試験片 :φ60×厚さ5mm
試験鋼球寸法:φ3/8インチ(3/8×2.54cm)
(試験条件)
荷重 :147N
回転速度:2200rpm
油温 :120℃
試験片にフレーキングが発生するまでの時間を疲労寿命とし、6回の試験の結果からL50(平均値)を計算した
表1に示される組成比にて、実施例及び比較例の潤滑油組成物を調製し、上記方法により各性状の測定を行った。測定結果を表1に示す。
*1,疲労寿命(予測値)は、数式(1)による計算値である。
基油A:パラフィン系鉱油(40℃動粘度:7.1mm2/s、100℃動粘度:2.2mm2/s、粘度指数:109)
基油B:パラフィン系鉱油(40℃動粘度:10.1mm2/s、100℃動粘度:2.8mm2/s、粘度指数:113)
OCP:オレフィンコポリマー(エチレン−プロピレン共重合体)
PMA:ポリアルキルメタクリレート
添加剤:ATF添加剤パッケージ(酸化防止剤、極圧剤、摩擦調整剤、金属系清浄剤、無灰系分散剤、流動点降下剤、シリコーン系消泡剤)
一方、オレフィンコポリマーの質量平均分子量が5,000未満のものを用いた比較例1及び2の潤滑油組成物は疲労寿命が長いといえるものではなく、オレフィンコポリマーの代わりにポリアルキルメタクリレートを用いた比較例3〜5の潤滑油組成物も疲労寿命が長いとはいえず、いずれの比較例の潤滑油組成物も疲労寿命が長く、また低粘度であるとはいえないものであった。
Claims (11)
- 基油と、オレフィンコポリマーとを含有し、該オレフィンコポリマーの質量平均分子量が5,000以上30,000以下であり、該オレフィンコポリマーの流体力学的半径が1.00nm以上5.00nm以下であり、該オレフィンコポリマーの組成物全量基準の含有量が1.0質量%以上8.0質量%以下である変速機用潤滑油組成物。
- 下記数式(1)を満足する請求項1に記載の変速機用潤滑油組成物。
25.00≦−23.00×Rh2+139.00×Rh+4.75×C−179.88 (1)
Rh:オレフィンコポリマーの流体力学的半径(nm)
C:オレフィンコポリマーの組成物全量基準の含有量(質量%) - 前記オレフィンコポリマーの流体力学的半径が、2.00nm以上4.00nm以下である請求項1又は2に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 前記基油の100℃動粘度が、1.0mm2/s以上15.0mm2/s以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 前記基油が、鉱油である請求項1〜4のいずれか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 100℃動粘度が、10.0mm2/s以下である請求項1〜5のいずれか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 自動変速機用又は無段変速機用である請求項1〜6のいずれか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 基油と、質量平均分子量が5,000以上30,000以下であり、流体力学的半径(Rh)が1.00nm以上5.00nm以下であるオレフィンコポリマーと、を該オレフィンコポリマーの組成物全量基準の含有量(C)が1.0質量%以上8.0質量%以下となるように配合する、変速機用潤滑油組成物の製造方法。
- 下記数式(1)を満足するように配合する、請求項8に記載の変速機用潤滑油組成物の製造方法。
25.00≦−23.00×Rh2+139.00×Rh+4.75×C−179.88 (1)
Rh:オレフィンコポリマーの流体力学的半径(nm)
C:オレフィンコポリマーの組成物全量基準の含有量(質量%) - 請求項1〜7のいずれか1項に記載の変速機用潤滑油組成物を用いた潤滑方法。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の変速機用潤滑油組成物を用いた変速機。
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