JP3928981B2

JP3928981B2 - 潤滑油組成物

Info

Publication number: JP3928981B2
Application number: JP26250295A
Authority: JP
Inventors: 恭士阿部; 哲郎脇園
Original assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Current assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2015-09-14
Also published as: JPH0978079A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車のベルト式無段変速装置の潤滑および作動を円滑に行うことが可能にならしめる潤滑油組成物に関する。
【０００２】
【従来技術】
現在自動車用の自動変速機としてはトルクコンバーターと湿式クラッチを組み合わせたものが広く採用されているがトルクコンバーターを介して動力を伝達する点と変速比が無段階でないため効率が悪く燃費が手動式変速機に比べて劣る欠点が有る。この欠点を補うものとして駆動軸と従動軸をプーリーにして、この２つのプーリー間をベルトで連結してプーリーの半径を変化させることにより駆動側の回転数を無段階に変速して従動側に伝達する無段式変速機が実用化されてきた。ここに使用される潤滑油組成物として必要な性能としては、
１）ベルトとプーリー間の摩擦を介して動力を伝達するため、高い摩擦係数が要求される。
２）同時に自動車としての長期の耐久性を維持するためにベルトとプーリー間の摩耗が少ないことが必要である。
３）油圧を介してプーリーの半径を機械的に変化させるために、作動流体としての必要な性能を有すること。
上記の性能を満たすものとして従来まではＡＴＦ（ＡＵＴＯＭＡＴＩＣＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮＦＬＵＩＤ）が広く使用されてきた。
しかし、既存のＡＴＦはエンジンが高出力化するに伴い耐荷重性能や金属間の摩擦特性に問題が有ることが顕著になってきた。具体的には１０００ｃｃ前後のエンジン搭載車両では伝達動力も小さいため、ベルトとプーリー間の押し付け圧力も小さくＡＴＦの耐荷重性能で十分であったが、さらに大容量のエンジンを搭載した車両の無段変速機用に使用すると、従来の押付圧力ではベルトとプーリーの間で滑りを生じて動力の伝達が不可能になることがあった。
さらにＡＴＦは湿式の摩擦特性を向上するために特殊な摩擦調整剤が加えられ、また一方では有機材料や非鉄金属にたいする適合性を良くするために活性の穏やかな添加剤が使用される傾向が強く耐摩耗性もますます低下する傾向に有る。なおベルトとプーリーは転がり運動を中心に多少の滑り運動を行っており、金属同士の滑りによるスティックスリップ現象を基点とした振動音や車体の不快振動を起こしやすく商品価値を下げるだけでなく運動性を損なう恐れも有った。
【０００３】
【目的】
本発明は、ベルトとプーリー間に大容量の動力伝達が可能であり、かつ長期にわたる耐久性を保持し、さらに金属同士の滑りによるスティックスリップ現象を抑制できる潤滑油組成物を提供することにある。
【０００４】
【構成】
本発明は、（Ａ）鉱油あるいは合成油１００重量部、（Ｂ）硫化エステルを硫黄分として０．１から０．１５重量部、金属塩系清浄剤を金属量として０．００５から１．０重量部、ジアルキルジチオ燐酸亜鉛を亜鉛分として０．０５から０．３重量部、燐酸エステルをリン分として０．０３から０．１重量部、イミド化合物を窒素量として０．０１から０．１重量部および（Ｃ）低温流動性を改善するためにポリ（メタ）アクリレート類を１重量部から１０重量部を少なくとも含有する潤滑油組成物であって、かつＡＳＴＭＤ２７１４に規定されているＬＦＷ−１試験方法を用いて、垂直荷重を２００ｌｂとして滑り速度を０から１００ｃｍ／ｓの範囲で変化させ、各滑り速度における摩擦力から測定した摩擦係数が前記滑り速度と共に摩擦係数が増加を示す正の摩擦特性を示し、かつ滑り速度２．５ｃｍ／ｓ以下の滑り速度の摩擦係数が０．１２〜０．１４の範囲のものであることを特徴とするベルトとプーリーの間に用いる潤滑油組成物に関する。
本発明の前記潤滑油組成物は、特にベルト式ＣＶＴ方式の潤滑油組成物として有用なものである。
すなわち、本発明の前記潤滑油組成物は、ベルトタイプ無段変速機において、金属プーリーとエレメント間に対し適度な摩擦係数を実現し、さらにその摩擦係数を維持する耐久性能を有し、また不快振動、ノイズの起因となるプーリー、エレメント間の摩擦挙動に対し、良好な特性を付与する。同時に優れた耐摩耗性能と適度な極圧性能を保持できる組成物である。
本発明の潤滑油組成物は、ジアルキルジチオリン酸塩、特にＺｎ−ＤＴＰ（ジアルキルジチオリン酸亜鉛）を基本とするがこれにＭｇ、Ｃａ等のアルカリ金属、アルカリ土類金属等を主体とする金属清浄剤、こはく酸イミド等を配合することにより、低速、特に発進直後の滑り速度２．５ｃｍ／ｓ以下の範囲では滑り摩擦係数を０．１２〜０．１４の範囲に維持し、かつノイズや振動の起因となるスティックスリップ現象に対して有効である、滑り速度の増加と共に摩擦係数が増加を示す正勾配の摩擦特性を付与し、従来両立させることが困難とされていた金属間の連続滑りに対し、高い摩擦係数の維持と正勾配の摩擦係数の両立を実現させたことが主要な特徴点である。
【０００５】
次に本発明の潤滑油組成物を構成する各成分について説明する。
前記のような特性を有する潤滑油組成物に使用される基油は溶剤精製あるいは水素化処理を受けた鉱油ないし合成油であって、必要とされる耐荷重性能や金属間の摩擦特性に応じて適当な粘度を有するものが選択される。例えば合成油としてポリアルファオレフィン類、ポリブテン類、ジエステル類、ポリエチレンプロピレン類、ポリグライコール類、ヒンダードエステル類が上げられるが、添加剤の溶解性等を考慮すると好ましくは鉱油に類似したポリアルファオレフィン類、ポリブテン類、ポリエチレンプロピレン類が良好である。一般に自動車用自動変速機ギヤ油には低温時の流動性、油圧回路への影響などを考慮し最終的に７から８ｍｍ²／ｓ（＠１００℃）の粘度に調合されるが、基油としては３．５から４．５ｍｍ²／ｓ（＠１００℃）のものが使用される。これらに増粘効果、流動点効果などを考慮し、ポリ（メタ）クリレート類、ポリブテンあるいはポリエチレンプロピレン等の高分子化合物が使用される。特に重量平均分子量が２０，０００から１，０００，０００のポリアクリレートまたはポリメタクリレートが好ましい。
硫化エステルは主に極圧性を向上させるために使用される。配合量としては硫化エステル中の硫黄分として０．１から０．３重量部で使用されるが、使用状況によって添加量を増減することにより調整しても良い。
本発明で使用されるジアルキルジチオ燐酸塩としては、例えば下式（Ｉ）の構造式で表せるものである。
【化１】

（前式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃およびＲ₄は、炭素数が３〜１０のアルキル基、Ｍは金属元素である。）
前式（Ｉ）で表わされるジアルキルジチオ燐酸塩は、前式（Ｉ）の炭化水素基（Ｒ）や金属成分（Ｍ）を変えることでその効果に若干の差があるが、前記ＭとしてＺｎ、Ｍｏ等が挙げられる。特にＺｎ塩が好ましく、該ジアルキルジチオ燐酸亜鉛は、耐摩耗性、酸化防止性および摩擦係数を上げることによりトルク容量の向上に寄与する。前記金属の配合量としては０．０５から０．３重量部の範囲であるが、０．０５重量部未満では摩擦特性、耐摩耗性、酸化安定性等の向上が期待できず、また０．３重量部を越えて使用しても、前記特性のさらなる向上は期待できない。
【０００６】
金属系清浄剤としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属（Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａなど）の金属塩であり、化合物としてはスルホネート、フェネート、サリシレート、ホスホネート等がある。また、前記金属の水酸化物ないしは炭酸塩を過剰に含有させた超塩基性清浄剤でも良い。金属系清浄剤としてはこれらの一種以上を配合したものが用いられる。これら金属系清浄剤によって、本来のスラッジ、沈殿物等の出発物質を取り除き清浄性を保つと共に、さらに金属間摩擦の特性向上に寄与させているのが本発明の特徴である。そのための金属系清浄剤の添加量としては金属量として０．００５から１．０重量部であり、この範囲以外では摩擦係数の低下や特性の向上、耐久性等に対し期待できない。０．００５以下では良好な摩擦特性や清浄、酸中和等本来の機能が得られず、一方１．０以上添加した場合には適当な摩擦係数が得られないあるいは劣化後の沈殿生成物の増加などの点で好ましくない。また、金属系清浄剤の種類の相違等により、多少の効果の差が認められるが、前記の重量部の範囲であれば良好な結果を与える。特にこれらの金属系清浄剤の特性の差異を考慮して適当な金属系清浄剤を組合せて使用することにより、一層の特性向上を付与できる。さらには前記成分Ａと適当に組み合わせることによりさらに高い摩擦係数を維持しながら前記の各特性を大幅に向上することができる。
【０００７】
酸化物、スラッジ等の分散剤として、窒素量として０．０１〜０．１重量部のイミド化合物が添加される。イミド化合物としては、ポリブテニルコハク酸イミド及びその誘導体、エステル等が挙げられる。
前記イミド化合物は、本来の機能である酸化物、スラッジ等の分散作用のほかに、摩擦特性の改善に寄与し、摩擦特性の耐久性等を向上させている。また、該イミド化合物は、前記の配合量や他の添加成分とのバランスを適当に調整することにより潤滑油組成物に適当な摩擦係数を付与させることができる。
アミド化合物としては脂肪酸アミドが挙げられるが、摩擦特性に関しては摩擦係数を下げる効果があり、摩擦係数と適当な値に調合するための有効な手段となる。また、該アミド化合物の本来の機能である酸化防止の効果もある。
燐酸エステル化合物として
（１）亜燐酸エステル、亜燐酸トリエステル、ホスホン酸エステル、正燐酸エステル、ピロリン酸エステル、酸性燐酸エステルまたはそのアミン塩等のアルキルまたはアリール燐酸エステル化合物、
（２）炭素数３から１８のアルキル基を有するアルキルチオフォスフェート、酸性チオ燐酸エステルの燐酸エステ化合物、或いはこれらのアルキルアミン完全中和塩、または部分中和塩等のアルキルチオ燐酸エステル類、
（３）炭素数１から１８のアルキル基を有するアルキルジチオフォスフェート、酸性ジチオ燐酸エステルの燐酸エステル化合物またはチオ燐酸エステル化合物、或いはこれらのアルキルアミン完全中和塩または部分中和塩などのアルキルジチオ燐酸エステル類、
（４）炭素数１から１８のアルキル基２個を有する酸性ジチオ燐酸エステルの燐酸エステル化合物またはチオ燐酸エステル化合物、或いはこれらのアルキルアミン完全中和塩または部分中和塩などのジアルキルジチオ燐酸エステル類などを挙げることができる。
これら化合物は単独または複数組み合わせて使用してよい。添加量としては上記化合物一種または組み合わせて、燐量として０．０３から０．１重量部の範囲で使用される。０．１重量部を越えて使用すると腐食の促進、酸化安定性の低下など性能を低下させる可能性がある。燐酸エステル化合物の使用により耐摩耗性、耐焼き付き性が向上しプーリー、ベルト間の耐久性を与え、更にこれらの金属間摩擦特性にも適当な特性を与える。
【０００８】
次に本発明の潤滑油組成物の具体的な組成物の１例を示す。但し、本発明の潤滑油は、前記の摩擦特性を満足させるものであれば、以下に示す組成のものに限定されるものではない。
基油として用いた鉱油あるいはポリアルファオレフィン（Ａ）１００重量部に対して硫化エステルを硫黄分として０．１から０．１５重量部、ジアルキルジチオりん酸亜鉛を亜鉛量として０．０５から０．３重量部、アルカリ金属またはアルカリ土類金属等を主成分とした金属塩系清浄剤を金属量として０．０１から１．０重量部、イミド化合物を窒素量として０．０１から０．１重量部、およびアルキル燐酸エステル等を燐分として０．０３から０．１重量部のうちのいずれか一種（Ｂ）以上、および低温流動性を改善するために高分子量のポリメタクリレート（Ｃ）を少なくとも配合した。
【０００９】
【実施例】
実施例１
以下に実施を揚げて本発明を説明するが、これら実施例は一例でありこれに限定されるものではない。
表１に示した処方に従って、実施例１から４について作成した。表２に示した処方に従って比較例Ａ、ＢおよびＣを作成した。比較例ＢおよびＣは市販の自動変速機油Ａ、Ｂを用いた。
実施例１は基油１００重量部に対して硫化エステルを硫黄分として０．１２重量部、ジアルキルジチオ燐酸亜鉛の炭素数Ｃ₈のものを亜鉛分として０．１４重量部、燐酸エステルをりん量として０．０３６重量部、イミド化合物としてコハク酸イミドのホウ素化合物を窒素分として０．０２８重量部添加し、これに金属系清浄剤としてＭｇスルホネートおよびＭｇサリシレートの二種を用いこれらの金属量として０．６重量部加えて得たものである。
実施例２は上記実施例１に金属系清浄剤としてＭｇスルホネートとＣａスルホネートを混合、金属量として０．２５重量部にしたものである。
実施例３は上記実施例に対し金属系清浄剤をＣａスルホネートとＭｇスルホネートの添加量の比率を変えたものである。これらからの金属量を０．２０重量部としてものである。
実施例４は上記実施例１にオレイルアミドを添加剤量として０．５重量部添加したものである。
比較例Ａは実施例１からイミド化合物を除いて得たものである。
次に、前記実施例１〜４及び比較例Ａ、ＢおよびＣの組成物について金属間摩擦特性について、以下に示す試験方法（ＬＦＷ−１）によりその特性を評価した。
ＡＳＴＭＤ２７１４に規定されているＬＦＷ−１を用いて、垂直荷重を２００ｌｂとして、滑り速度を０から１００ｃｍ／ｓの範囲で変化させ、各滑り速度における摩擦力から摩擦係数を測定した。これらより、金属間の滑り速度に対する摩擦特性を評価できる。
上記の測定法により得た結果を図１に示す。
実施例１〜４の潤滑油組成物と従来の変速機油である比較油ＢおよびＣを比較すると、本発明の潤滑油組成物１〜４においては高い摩擦係数を維持すると共に、良好な摩擦特性、すなわち滑り速度と共に摩擦係数が増加を示す特性の両立を可能としているが、ＢおよびＣでは摩擦特性及び高い摩擦係数の両立が困難である。
さらに、本発明の潤滑油組成物においては、前記の成分を組み合わせることにより摩擦係数を摩擦特性と両立させながら適当な値に設定することが可能となった。たとえば実施例３と実施例４が示すように同一の摩擦特性を維持しながら摩擦係数をシフトする。または、実施例２のように特性及び摩擦係数を共に変化させ、適当な値に設定することが可能となった。
さらに、表１および２に示した実施例１〜４及び比較油Ａ、ＢおよびＣについて、無段変速機を用いて評価を行った。
【００１０】
１．トルク容量評価
表１に示した実施例１から４及び比較例Ａ、ＢおよびＣについて、無段変速機のベルト伝達容量を計測した結果をグラフ２に示す。
この結果よりトルク容量は、滑り速度０〜１０ｃｍ／ｓにおける摩擦係数（以下摩擦係数は滑り速度０〜１０ｃｍ／ｓにおけるものを示す）に比例する。また、摩擦係数が０．１２以上の範囲が必要トルク容量を確保するために必要であるが、実施例１から４潤滑油組成物は前記要件を満足するが、比較例ＡおよびＣのものはこの要件を満足していない。
２．ノイズ評価
表１に示した実施例１から４及び比較例Ａ、ＢおよびＣについて、無段変速機のベルトスティックスノイズの評価を行った結果をグラフ３に示す。
この結果より当該ノイズは摩擦係数がある値より大きくなると悪化し、この許容限界は摩擦係数０．１４以下である。実施例１から４潤滑油組成物は前記要件を満足するが、比較例Ｂのものはこの要件を満足していない。
適正摩擦係数
以上の結果より、無段変速機の潤滑油として必要トルク容量を確保しつつ、ベルトスティックスノイズの発生を防ぐ適正摩擦係数は０．１２から０．１４の範囲であるが、前記要件を満足するのは実施例１から４の潤滑油組成物のみである。
【００１１】
【表１】

【００１２】
【表２】

＊¹ Ｃａスルホネート、Ｃａサリシレート、Ｃａフェネート等の化合物を以上使用
＊² Ｍｇスルホネート、Ｍｇサリシレート等の化合物等を一種以上使用
＊³ 比較油（市販油）Ｂ及びＣについては元素量についてのみ示す
【００１３】
以下、本発明の具体的実施態様を示す。
１．ＡＳＴＭＤ２７１４に規定されているＬＦＷ−１試験方法を用いて、垂直荷重を２００ｌｂとして滑り速度を０から１００ｃｍ／ｓの範囲で変化させ、各滑り速度における摩擦力から測定した摩擦係数および静止摩擦係数がそれぞれ、０．１１〜０．１５および０．１１〜０．１４５の範囲であって、かつ前記滑り速度と共に摩擦係数が増加を示す正の摩擦特性を示すものであることを特徴とする潤滑油組成物。
２．鉱油あるいはポリアルファオレフィン（Ａ）１００重量部にたいして硫化エステルを硫黄分として０．１から０．１５重量部、および金属塩系清浄剤を金属量として０．０１から１．０重量部、ジアルキルジチオ燐酸亜鉛を亜鉛分として０．０５から０．３重量部、燐酸エステルをリン分として０．０３から０．１重量部、イミド化合物を窒素量として０．０１から０．１重量部のうちのいずれか１種以上（Ｂ）および低温流動性を改善するために重量平均分子量が２０，０００から１，０００，０００のポリメタクリレートを１重量部から１０重量部を少なくとも配合したものよりなる前記１記載の潤滑油組成物。
３．鉱油あるいはポリアルファオレイン（Ａ）が３．５から４．５ｍｍ²／ｓ (＠１００℃)の粘度に調合されたものである前記第２の潤滑油組成物。
４．７〜８ｍｍ²／ｓ(＠１００℃)の粘度に調合された前記第３の潤滑組成物。
５．前記第１、２、３または４の潤滑組成物よりなる自動車用無段変速ギヤ油。
【００１４】
【効果】
本発明の「ベルトとプーリーの間に用いるための潤滑油組成物」は、ベルトとプーリーの間に大容量の動力伝達が可能であり、かつ長期にわたる耐久性を保持し、さらに金属同士の滑りによるスティックスリップ現象を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＳＴＭＤ２７１４に規定されているＬＦＷ−１試験方法を用いて、垂直荷重を２００ｌｂとして滑り速度を０から１００ｃｍ／ｓの範囲で変化させ、各滑り速度における摩擦力から測定した実施例１〜４と比較例ＢおよびＣの摩擦係数を示す図である。
【図２】実施例１〜４と比較例Ａ、ＢおよびＣの組成物について測定した無段変速機のベルト伝達容量を計測した結果を示す図である。
【図３】実施例１〜４と比較例Ａ、ＢおよびＣの組成物について測定した無段変速機のベルトスティックスリップノイズの評価を行った結果を示す図である。

Claims

（Ａ）鉱油あるいは合成油１００重量部
（Ｂ）硫化エステルを硫黄分として０．１から０．１５重量部、
金属塩系清浄剤を金属量として０．００５から１．０重量部、
ジアルキルジチオ燐酸亜鉛を亜鉛分として０．０５から０．３重量部、
燐酸エステルをリン分として０．０３から０．１重量部、
イミド化合物を窒素量として０．０１から０．１重量部
および
（Ｃ）低温流動性を改善するためにポリ（メタ）アクリレート類を１重量部から
１０重量部
を少なくとも含有する潤滑油組成物であって、かつＡＳＴＭＤ２７１４に規定され
ているＬＦＷ−１試験方法を用いて、垂直荷重を２００ｌｂとして滑り速度を０から
１００ｃｍ／ｓの範囲で変化させ、各滑り速度における摩擦力から測定した摩擦係数
が前記滑り速度と共に摩擦係数が増加を示す正の摩擦特性を示し、かつ滑り速度
２．５ｃｍ／ｓ以下の滑り速度の摩擦係数が０．１２〜０．１４の範囲のものである
ことを特徴とするベルトとプーリーの間に用いる潤滑油組成物。