JP4458228B2

JP4458228B2 - ベルト式無段変速機

Info

Publication number: JP4458228B2
Application number: JP2003208284A
Authority: JP
Inventors: 尚美三浦; 豊馬渕; 孝雄林
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2003-08-21
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2023-08-21
Also published as: JP2005069248A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車の動力伝達装置に用いられるベルト式無段変速機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ベルト式無段変速機は、概略的な構造として、平行に配した入力側及び出力側の回転軸に、入力側及び出力側のプーリを設けて、両プーリに回転伝達用のベルトを巻き掛けたものである。各プーリは、回転軸に一体的に設けた固定プーリと、回転軸との間に複数のボールを介装して軸線方向に往復動可能な可動プーリを備えており、油圧により可動プーリを動作させる。そして、両プーリの溝幅が反比例的に変化するように各可動プーリを往復動させることにより、入力側と出力側とでプーリに対するベルトの巻き掛け位置を半径方向にスライドさせて、変速比を無段階的に変化させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
なお、上記のベルト式無段変速機では、プーリを構成する固定プーリ及び可動プーリには、例えば構造用鋼鋼材（ＪＩＳＧ４０５２）が使用され、ボールには、例えば軸受鋼（ＪＩＳＧ４０８５）が使用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３５５６９４
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したようなベルト式無段変速機では、その作動時において、回転軸を含む固定プーリと可動プーリが互いに摺動接触し、固定プーリ及び可動プーリに形成したボール溝とボールが互いに摺動接触することとなるが、このような摺動接触部分に大きなフリクションが生じると変速時の円滑な動作を妨げる恐れがある。ところが、従来では、近年のエンジンの高出力化などに伴って摺動接触部分におけるフリクションの低減が要求されている一方で、上記の如き摺動接触部分の摩擦係数を充分に低くする技術が無かったため、その摺動接触部分におけるフリクションの低減を実現するうえでの改善が要望されていた。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、ベルト式無段変速機において、固定プーリと可動プーリとが互いに摺動接触する部分、さらに、固定プーリ及び可動プーリに形成したボール溝とボールとが互いに摺動接触する部分における大幅なフリクションの低減を実現することを目的としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のベルト式無段変速機は、平行に配した入力側及び出力側の回転軸に、回転伝達用のベルトを巻き掛ける入力側及び出力側のプーリを備えると共に、各プーリは、固定プーリと可動プーリから構成され、固定プーリが軸となって可動プーリが往復動し且つ固定プーリとの間にボール溝及びボールを介して可動プーリが往復動するベルト式無段変速機であって、潤滑油下で固定プーリと可動プーリとが摺動接触し、さらに固定プーリ及び可動プーリに形成したボール溝とボールが互いに摺動接触するベルト式無段変速機において、固定プーリ、可動プーリ、固定プーリ及び可動プーリに形成したボール溝、並びにボールの少なくとも一つの摺動接触面に、水素含有量が１０．０原子％以下であるＤＬＣ被膜を形成すると共に、潤滑油が、脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤の少なくとも一方を含有している構成としており、これにより、摺動接触面の硬度を充分に高いものにして、フリクションの大幅な低減を実現する。
【０００８】
なお、ベルト式無段変速機において、互いの摺動接触部分としては、回転軸を含む固定プーリと可動プーリとの摺動接触部分、固定プーリ及び可動プーリに夫々形成したボール溝の内周面とボールとの摺動接触部分が挙げられる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明のベルト式無段変速機によれば、固定プーリと可動プーリの互いの摺動接触部分、固定プーリ及び可動プーリに形成したボール溝とボールの互いの摺動接触部分において、水素含有量が１０．０原子％以下であるＤＬＣ被膜と特定成分の潤滑油との組み合わせにより、耐スカッフ性及び耐摩耗性を高めてフリクションを大幅に低減することができ、これにより変速時の円滑な動作や長寿命化を実現することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、さらに詳細に説明する。なお、本明細書において「％」は、特記しない限り質量百分率を示すものとする。
【００１１】
図１に示すベルト式無段変速機は、自動車のエンジン側に連結する入力側回転軸Ｓ１と車軸側に連結する出力側回転軸Ｓ２とを上下に平行に備えると共に、各回転軸Ｓ１，Ｓ２に、一体成形により軸線方向に不動である固定プーリ１，２と、軸線方向に往復動可能な可動プーリ３，４とから成る入力側および出力側のプーリＰ１，Ｐ２を備えており、両プーリＰ１，Ｐ２を動力伝達用のベルトＢで連結した構成になっている。
【００１２】
入力側回転軸Ｓ１は、当該変速機のケース７に、軸受８，９を介して両端側が回転自在に保持してある。入力側プーリＰ１の可動プーリ３は、固定プーリ１と一体である入力側回転軸Ｓ１との間に複数のボール１０を介して装着することにより、軸線方向に移動自在であると共に、固定プーリ１及び入力側回転軸Ｓ１と一体的に回転可能である。ここで、可動プーリ３の軸孔３ａには、円周方向の複数個所において、断面円弧状のボール溝１２が形成してあり、これに対して、固定プーリ１と一体である入力側回転軸Ｓ１には、可動プーリ３のボール溝１２に対向する円弧状のボール溝１１が形成してあり、これらのボール溝１１，１２に複数のボール１０を収容している。これにより、可動プーリ３は、固定プーリ１が軸となってその軸線方向に往復動し、且つ固定プーリ１との間にボール溝１１，１２及びボール１０を介して往復動する。
【００１３】
また、入力側プーリＰ１の可動プーリ３の背面側には、シリンダ部材１３及びピストン１４が設けてあり、入力側回転軸Ｓ１には、シリンダ部材１３との間で第一圧力室１５を形成する第一隔壁１６と、ピストン１４との間で第二圧力室１７を形成する第二隔壁１８が設けてある。そして、両圧力室１５，１７に対して作動油の供給又は排出を行うことにより、油圧で可動プーリ３を往復動させる。なお、図１では、入力側プーリＰ１の可動プーリ３は後退位置にある。
【００１４】
出力側回転軸Ｓ２は、当該変速機のケース７に、軸受１９を介して図１中左側の一端側が回転自在に保持してあると共に、同ケース７に、スラストベアリング２５を介して他端側が回転自在に保持してある。出力側プーリＰ２は、入力側と同様に、固定プーリ２と一体の出力側回転軸Ｓ２に複数のボール１０を介して可動プーリ４が装着してある。また、入力側と同様に、可動プーリ４の軸孔４ａには、円周方向の複数個所にボール溝１２が形成してあり、これに対して、固定プーリ１と一体である入力側回転軸Ｓ１にもボール溝１２が形成してあり、これらのボール溝１１，１２に複数のボール１０を収容している。これにより、入力側と同様に、可動プーリ４は、固定プーリ２が軸となって往復動し且つ固定プーリ２との間にボール溝１１，１２及びボール１０を介して往復動する。
【００１５】
可動プーリ４の背面側には、シリンダ部材２０及びカバー部材２１が設けてあり、出力側回転軸Ｓ２に固定したピストン２２とシリンダ部材２０との間で第三圧力室２３を形成すると共に、ピストン２２とカバー部材２１との間で第四圧力室２４を形成している。そして、両圧力室２３，２４に対して作動油の供給又は排出を行うことにより、油圧で可動プーリ４を往復動させる。なお、図１では、出力側プーリＰ２の可動プーリ４は前進位置にある。
【００１６】
そして、上記のベルト式無段変速機は、両プーリＰ１，Ｐ２の溝幅が反比例的に変化するように各可動プーリ３，４を往復動させることにより、入力側と出力側とでプーリＰ１，Ｐ２に対するベルトの巻き掛け位置を半径方向にスライドさせて、変速比を無段階的に変化させることができ、可動プーリ３，４が往復動する際に、潤滑油下で、固定プーリ１，２の回転軸Ｓ１,Ｓ２に形成したボール溝１１とボール１０、ボール１０と可動プーリ３，４の軸孔３ａ，４ａに形成したボール溝１２、及び固定プーリ１，２の回転軸Ｓ１，Ｓ２の外周面と可動プーリ３，４の軸孔３ａ，４ａの内周面が互いに摺動接触することとなる。
【００１７】
そこで、当該ベルト式無段変速機では、回転軸Ｓ１，Ｓ２を含む固定プーリ１，２と可動プーリ３，４の互いの摺動接触部分、さらに固定プーリ１，２と一体である回転軸Ｓ１，Ｓ２に形成した各ボール溝１１，１２の内周面とボール１０の互いの摺動接触部分のうち、少なくとも一つの摺動接触面に硬質炭素被膜を形成し、これにより、摺動接触面の硬度を充分に高いものにすると共に、耐スカッフ性及び耐摩耗性を高めてフリクションの大幅な低減を実現し、変速時の円滑な動作を可能にしている。
【００１８】
硬質炭素薄膜は、各種ＰＶＤ法、具体的には、アーク式イオンプレーティング法により形成したＤＬＣ被膜（ダイヤモンドライクカーボン被膜）である。このＤＬＣ被膜は、炭素元素を主として構成された非晶質のものであり、具体的には、炭素元素だけから成るａ−Ｃ（アモルファスカーボン）、水素を含有するａ−Ｃ：Ｈ（水素アモルファスカーボン）、及びチタン（Ｔｉ）やモリブデン（Ｍｏ）等の金属元素を一部に含むＭｅＣ（メタルカーボン又は金属炭化物）が挙げられるが、大幅な摩擦低減効果を発揮させる観点から、水素含有量が少ないものほど好ましく、水素原子の含有量が１０．０原子％以下、より好ましくは水素原子の含有量が１．０原子％以下、さらには水素を含まないａ−Ｃ系（アモルファスカーボン系）材料を好適に用いることができ、さらには、膜厚を０．３〜１．５μｍとするのが好ましい。
【００１９】
ここで、鉄鋼から成る各構成部材において、回転軸とボール溝を含む固定プーリ、ボール溝を含む可動プーリ、及びボールの各基材の表面粗さ、すなわち、ＤＬＣ被膜の被覆前における摺動接触面の表面粗さがＲａで０．０８μｍを超えると、ＤＬＣ被膜表面の粗さに起因する突起部が摺動相手との局所的な接触面積を増大させて被膜の割れを誘発してしまうことから、ＤＬＣ被膜の被覆前における摺動接触面の表面粗さをＲａで０．０８μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくはＤＬＣ被膜の被覆前における摺動接触面の表面粗さをＲａで０．０３μｍ以下とする。また、ＤＬＣ被膜が未形成である摺動接触面の表面粗さをＲａで０．０８μｍ以下とすることも、上記した被膜の割れを防止するうえで有効である。
【００２０】
次に、本発明のベルト式無段変速機に用いる潤滑油組成物について詳細に説明する。この潤滑油組成物は、潤滑油基油に、エステル系化合物及びアミン系化合物の少なくとも一方、より具体的には、脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤の少なくとも一方を含有させて成る。
【００２１】
上記潤滑油基油としては特に限定されるものではなく、鉱油、合成油、油脂及びこれらの混合物など、潤滑油組成物の基油として通常使用されるものであれば、種類を問わず使用することができる。
【００２２】
鉱油として、具体的には、原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた潤滑油留分を溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理等を適宜組み合わせて精製したパラフィン系又はナフテン系等の油やノルマルパラフィン等が使用でき、溶剤精製、水素化精製処理したものが一般的であるが、芳香族分をより低減することが可能な高度水素化分解プロセスやＧＴＬＷａｘ（ガス・トウー・リキッド・ワックス）を異性化した手法で製造したものを用いることがより好ましい。
【００２３】
合成油としては、具体的には、ポリ−α−オレフィン（例えば、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー、エチレン−プロピレンオリゴマー等）、ポリ−α−オレフィンの水素化物、イソブテンオリゴマー、イソブテンオリゴマーの水素化物、イソパラフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ジエステル（例えば、ジトリデシルグルタレート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジオクチルセバケート等）、ポリオールエステル（例えば、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、トリメチロールプロパンイソステアリネート等のトリメチロールプロパンエステル；ペンタエリスリトール２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等のペンタエリスリトールエステル）、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル等が挙げられる。中でも、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー等のポリ−α−オレフイン又はその水素化物が好ましい例として挙げられる。
【００２４】
本発明のベルト式無段変速機に用いる潤滑油組成物の基油は、鉱油系基油又は合成系基油を単独又は混合して用いる以外に、２種類以上の鉱油系基油又は２種類以上の合成系基油の混合物であっても差し支えない。また、上記混合物における２種類以上の基油の混合比も特に限定されず任意に選ぶことができる。
【００２５】
潤滑油基油中の硫黄分について、特に制限はないが、基油全量基準で、０．２％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１％以下、さらには０．０５％以下であることが好ましい。特に、水素化精製鉱油や合成系基油の硫黄分は、０．００５％以下、あるいは実質的に硫黄分を含有していない（５ｐｐｍ以下）ことから、これらを基油として用いることが好ましい。
【００２６】
また、潤滑油基油中の芳香含有量についても、特に制限はないが、変速機用潤滑油組成物として長期間低摩擦特性を維持するためには、全芳香族含有量が１５％以下であることが好ましく、より好ましくは１０％以下、さらには５％以下であることが好ましい。即ち、潤滑油基油の全芳香族含有量が１５％を超える場合には、酸化安定性が劣るため好ましくない。
【００２７】
なお、ここで言う全芳香族含有量とは、ＡＳＴＭＤ２５４９に規定される方法に準拠して測定される芳香族留分（ａｒｏｍａｔｉｃｓｆｒａｃｔｉｏｎ）含有量を意味している。
【００２８】
潤滑油基油の動粘度にも、特に制限はないが、変速機用潤滑油組成物として使用する場合には、１００℃における動粘度が２ｍｍ^２／ｓ以上であることが好ましく、より好ましくは３ｍｍ^２／ｓ以上である。一方、その動粘度は、２０ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましく、１０ｍｍ^２／ｓ以下、特に８ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましい。１００℃における潤滑油基油の動粘度が２ｍｍ^２／ｓ未満である場合には、充分な耐摩耗性が得られないのに加えて、蒸発特性が劣る可能性があるため好ましくない。一方、１００℃における潤滑油基油の動粘度が２０ｍｍ^２／ｓを超える場合には、低摩擦性能を発揮しにくく、低温性能が悪くなる可能性があるため好ましくない。本発明のベルト式無段変速機においては、上記基油の中から選ばれる２種以上の基油を任意に混合した混合物等が使用でき、１００℃における動粘度が上記の好ましい範囲内に入る限りにおいては、基油単独の動粘度が上記以外のものであっても使用可能である。
【００２９】
また、潤滑油基油の粘度指数にも、特別な制限はないが、８０以上であることが好ましく、１００以上であることがさらに好ましく、特に変速機用潤滑油組成物として使用する場合には、１２０以上であることが好ましい。潤滑油基油の粘度指数を高めることでよりオイル消費が少なく、低温粘度特性等に優れた変速機用潤滑油組成物を得ることができる。
【００３０】
上記脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び／又は脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤としては、炭素数６〜３０、好ましくは炭素数８〜２４、特に好ましくは炭素数１０〜２０の直鎖状又は分枝状炭化水素基を有する脂肪酸エステル、脂肪酸アミン化合物、及びこれらの任意混合物を挙げることができる。炭素数が６〜３０の範囲外のときは、摩擦低減効果が充分に得られない可能性がある。
【００３１】
炭素数６〜３０の直鎖状又は分枝状炭化水素基としては、具体的には、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、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、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、ペンタコシル基、ヘキサコシル基、ヘプタコシル基、オクタコシル基、ノナコシル基、トリアコンチル基等のアルキル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基、ヘンイコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基、ペンタコセニル基、ヘキサコセニル基、ヘプタコセニル基、オクタコセニル基、ノナコセニル基、トリアコンテニル基等のアルケニル基などを挙げることができる。なお、上記アルキル基及びアルケニル基には、考えられる全ての直鎖状構造及び分枝状構造が含まれ、また、アルケニル基における二重結合の位置は任意である。
【００３２】
また、上記脂肪酸エステルとしては、かかる炭素数６〜３０の炭化水素基を有する脂肪酸と脂肪族１価アルコール又は脂肪族多価アルコールとのエステルなどを例示でき、具体的には、グリセリンモノオレート、グリセリンジオレート、ソルビタンモノオレート、ソルビタンジオレートなどを特に好ましい例として挙げることができる。
【００３３】
上記脂肪族アミン化合物としては、脂肪族モノアミン又はそのアルキレンオキシド付加物、脂肪族ポリアミン、イミダゾリン化合物等、及びこれらの誘導体等を例示できる。具体的には、ラウリルアミン、ラウリルジエチルアミン、ラウリルジエタノールアミン、ドデシルジプロパノールアミン、パルミチルアミン、ステアリルアミン、ステアリルテトラエチレンペンタミン、オレイルアミン、オレイルプロピレンジアミン、オレイルジエタノールアミン、Ｎ−ヒドロキシエチルオレイルイミダゾリン等の脂肪族アミン化合物や、これら脂肪族アミン化合物のＮ，Ｎ−ジポリオキシアルキレン−Ｎ−アルキル（又はアルケニル）（炭素数６〜２８）等のアミンアルキレンオキシド付加物、これら脂肪族アミン化合物に炭素数２〜３０のモノカルボン酸（脂肪酸等）や、シュウ酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の炭素数２〜３０のポリカルボン酸を作用させて、残存するアミノ基及び／又はイミノ基の一部又は全部を中和したりアミド化した、いわゆる酸変性化合物等が挙げられる。好適な例としては、Ｎ，Ｎ−ジポリオキシエチレン−Ｎ−オレイルアミン等が挙げられる。
【００３４】
また、本発明のベルト式無段変速機に用いる潤滑油組成物に含まれる脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び／又は脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、０．０５〜３．０％であることが好ましく、さらに好ましくは０．１〜２．０％、特に好ましくは０．５〜１．４％であることがよい。上記含有量が０．０５％未満であると摩擦低減効果が小さくなり易く、３．０％を超えると潤滑油への溶解性や貯蔵安定性が著しく悪化し、沈殿物が発生し易いので、好ましくない。
【００３５】
一方、本発明のベルト式無段変速機に用いる潤滑油組成物は、ポリブテニルコハク酸イミド及び／又はその誘導体を含有することが好適であり、上記ポリブテニルコハク酸イミドとしては、次の一般式（１）及び（２）で表される化合物が挙げられる。
【００３６】
【化１】

【００３７】
【化２】

【００３８】
これら一般式におけるＰＩＢは、ポリブテニル基を示し、高純度イソブテン又は１−ブテンとイソブテンの混合物をフッ化ホウ素系触媒又は塩化アルミニウム系触媒で重合させて得られる数平均分子量が９００〜３５００、望ましくは１０００〜２０００のポリブテンから得られる。上記数平均分子量が９００未満の場合は清浄性効果が劣り易く、３５００を超える場合は低温流動性に劣り易いため、望ましくない。
【００３９】
また、上記一般式におけるｎは、清浄性に優れる点から１〜５の整数、より望ましくは２〜４の整数であることがよい。さらに、上記ポリブテンは、製造過程の触媒に起因して残留する微量のフッ素分や塩素分を吸着法や充分な水洗等の適切な方法により、５０ｐｐｍ以下、より望ましくは１０ｐｐｍ以下、特に望ましくは１ｐｐｍ以下まで除去してから用いることもよい。
【００４０】
さらに、上記ポリブテニルコハク酸イミドの製造方法としては、特に限定はないが、例えば、上記ポリブテンの塩素化物又は塩素やフッ素が充分除去されたポリブテンと無水マレイン酸とを１００〜２００℃で反応させて得られるポリブテニルコハク酸を、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等のポリアミンと反応させることにより得ることができる。
【００４１】
一方、上記ポリブテニルコハク酸イミドの誘導体としては、上記一般式（１）又は（２）で表される化合物に、ホウ素化合物や含酸素有機化合物を作用させて、残存するアミノ基及び／又はイミノ基の一部又は全部を中和したり、アミド化した、いわゆるホウ素変性又は酸変性化合物を例示できる。その中でもホウ素含有ポリブテニルコハク酸イミド、特にホウ素含有ビスポリブテニルコハク酸イミドが最も好ましいものとして挙げられる。
【００４２】
上記ホウ素化合物としては、ホウ酸、ホウ酸塩、ホウ酸エステル等が挙げられる。具体的には、上記ホウ酸として、オルトホウ酸、メタホウ酸及びテトラホウ酸などが挙げられる。また、上記ホウ酸塩としては、アンモニウム塩等、具体的には、例えばメタホウ酸アンモニウム、四ホウ酸アンモニウム、五ホウ酸アンモニウム、八ホウ酸アンモニウム等のホウ酸アンモニウムが好適例として挙げられる。また、ホウ酸エステルとしては、ホウ酸と好ましくは炭素数１〜６のアルキルアルコールとのエステル、より具体的には例えば、ホウ酸モノメチル、ホウ酸ジメチル、ホウ酸トリメチル、ホウ酸モノエチル、ホウ酸ジエチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸モノプロピル、ホウ酸ジプロピル、ホウ酸トリププロピル、ホウ酸モノブチル、ホウ酸ジブチル、ホウ酸トリブチル等が好適例として挙げられる。なお、ホウ素含有ポリブテニルコハク酸イミドにおけるホウ素含有量Ｂと窒素含有量Ｎとの質量比「Ｂ／Ｎ」は、通常０．１〜３であり、好ましくは、０．２〜１である。
【００４３】
また、上記含酸素有機化合物としては、具体的には、例えばぎ酸、酢酸、グリコール酸、プロピオン酸、乳酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、ノナデカン酸、エイコサン酸等の炭素数１〜３０のモノカルボン酸や、シュウ酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の炭素数２〜３０のポリカルポン酸並びにこれらの無水物、又はエステル化合物、炭素数２〜６のアルキレンオキサイド、ヒドロキシ（ポリ）オキシアルキレンカーボネート等が挙げられる
【００４４】
なお、本発明のベルト式無段変速機に用いる潤滑油組成物において、ポリブテニルコハク酸イミド及び／又はその誘導体の含有量は、０．１〜１５％が望ましく、より望ましくは１．０〜１２％であることが好ましい。０．１％未満では清浄性効果に乏しくなることがあり、１５％を超えると含有量に見合う清浄性効果が得られにくく、抗乳化性が悪化し易い。
【００４５】
さらにまた、本発明のベルト式無段変速機に用いる潤滑油組成物は、次の一般式（３）で表されるジチオリン酸亜鉛を含有することが好適である。
【００４６】
【化３】

【００４７】
上記式（３）中のＲ^４、Ｒ^５、Ｒ^６及びＲ^７は、それぞれ別個に炭素数１〜２４の炭化水素基を示す。これら炭化水素基としては、炭素数１〜２４の直鎖状又は分枝状のアルキル基、炭素数３〜２４の直鎖状又は分枝状のアルケニル基、炭素数５〜１３のシクロアルキル基又は直鎖状若しくは分枝状のアルキルシクロアルキル基、炭素数６〜１８のアリール基又は直鎖状若しくは分枝状のアルキルアリール基、炭素数７〜１９のアリールアルキル基等のいずれかであることが望ましい。また、アルキル基やアルケニル基は、第１級、第２級及び第３級のいずれであってもよい。
【００４８】
上記Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６及びＲ^７としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、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、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基等のアルキル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ブタジエニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オレイル基等のオクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基、ヘンイコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基等のアルケニル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基、メチルシクロペンチル基、ジメチルシクロペンチル基、エチルシクロペンチル基、プロピルシクロペンチル基、エチルメチルシクロペンチル基、トリメチルシクロペンチル基、ジエチルシクロペンチル基、エチルジメチルシクロペンチル基、プロピルメチルシクロペンチル基、プロピルエチルシクロペンチル基、ジ−プロピルシクロペンチル基、プロピルエチルメチルシクロペンチル基、メチルシクロへキシル基、ジメチルシクロへキシル基、エチルシクロへキシル基、プロピルシクロへキシル基、エチルメチルシクロへキシル基、トリメチルシクロへキシル基、ジエチルシクロヘキシル基、エチルジメチルシクロヘキシル基、プロピルメチルシクロヘキシル基、プロピルエチルシクロヘキシル基、ジ−プロピルシクロへキシル基、プロピルエチルメチルシクロヘキシル基、メチルシクロヘプチル基、ジメチルシクロヘプチル基、エチルシクロヘプチル基、プロピルシクロヘプチル基、エチルメチルシクロヘプチル基、トリメチルシクロヘプチル基、ジエチルシクロヘプチル基、エチルジメチルシクロヘプチル基、プロピルメチルシクロヘプチル基、プロピルエチルシクロヘプチル基、ジ−プロピルシクロヘプチル基、プロピルエチルメチルシクロヘプチル基等のアルキルシクロアルキル基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、エチルメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、ブチルフェニル基、プロピルメチルフェニル基、ジエチルフェニル基、エチルジメチルフェニル基、テトラメチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基等のアルキルアリール基、ベンジル基、メチルベンジル基、ジメチルベンジル基、フェネチル基、メチルフェネチル基、ジメチルフェネチル基等のアリールアルキル基、等が例示できる。
【００４９】
なお、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６及びＲ^７がとり得る上記炭化水素基には、考えられる全ての直鎖状構造及び分枝状構造をが含まれ、また、アルケニル基の二重結合の位置、アルキル基のシクロアルキル基への結合位置、アルキル基のアリール基への結合位置、及びアリール基のアルキル基への結合位置は任意である。また、上記炭化水素基の中でも、その炭化水素基が、直鎖状又は分柱状の炭素数１〜１８のアルキル基である場合若しくは炭素数６〜１８のアリール基、又は直鎖状若しくは分枝状アルキルアリール基である場合が特に好ましい。
【００５０】
上記ジチオリン酸亜鉛の好適な具体例としては、例えば、ジイソプロピルジチオリン酸亜鉛、ジイソブチルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｓｅｃ−ブチルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｓｅｃ−ペンチルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｎ−ヘキシルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｓｅｃ−ヘキシルジチオリン酸亜鉛、ジ−オクチルジチオリン酸亜鉛、ジ−２−エチルヘキシルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｎ−デシルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｎ−ドデシルジチオリン酸亜鉛、ジイソトリデシルジチオリン酸亜鉛、及びこれらの任意の組合せに係る混合物等が挙げられる。
【００５１】
また、上記ジチオリン酸亜鉛の含有量は、より高い摩擦低減効果を発揮させる観点から、潤滑油組成物全量基準且つリン元素換算量で、０．１％以下であることが好ましく、また０．０６％以下であることがより好ましく、さらにはジチオリン酸亜鉛が含有されないことが特に好ましい。ジチオリン酸亜鉛の含有量がリン元素換算量で０．１％を超えると、ＤＬＣ部材と鉄基部材との摺動面における上記脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤や上記脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤の優れた摩擦低減効果が阻害されるおそれがある。
【００５２】
上記ジチオリン酸亜鉛の製造方法としては、従来方法を任意に採用することができ、特に制限されないが、具体的には、例えば、上記Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６及びＲ^７に対応する炭化水素基を持つアルコール又はフェノールを五二硫化りんと反応させてジチオリン酸とし、これを酸化亜鉛で中和させることにより合成することができる。なお、上記ジチオリン酸亜鉛の構造は、使用する原料アルコールによって異なることは言うまでもない。
【００５３】
本発明においては、上記一般式（３）に包含される２種以上のジチオリン酸亜鉛を任意の割合で混合して使用することもできる。
【００５４】
上述のように、本発明のベルト式無段変速機において、潤滑油組成物は、ＤＬＣ被膜で被覆した摺動接触面、すなわち回転軸を含む固定プーリ、可動プーリ、固定プーリ及び可動プーリに夫々形成したボール溝、並びにボールのうちの少なくとも一つの摺動接触面に用いた場合に、極めて優れた低摩擦特性を示すものであるが、特に変速機用潤滑油組成物として必要な性能を高める目的で、金属系清浄剤、酸化防止剤、粘度指数向上剤、他の無灰摩擦調整剤、他の無灰分散剤、磨耗防止剤若しくは極圧剤、防錆剤、非イオン系界面活性剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、消泡剤等を単独で又は複数種を組合せて配合し、必要な性能を高めることができる。
【００５５】
上記金属系清浄剤としては、潤滑油用の金属系清浄剤として通常用いられる任意の化合物が使用できる。例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のスルホネート、フェネート、サリシレートナフテネート等を単独で又は複数種を組合せて使用できる。ここで、上記アルカリ金属としてはナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）等、上記アルカリ土類金属としてはカルシウム（Ｃａ）やマグネシウム（Ｍｇ）等が例示できる。また、具体的な好適例としては、Ｃａ又はＭｇのスルフォネート、フェネート及びサリシレートが挙げられる。
【００５６】
なお、これら金属系清浄剤の全塩基価及び添加量は、要求される潤滑油の性能に応じて任意に選択できる。通常、全塩基価は、過塩素酸法で０〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇ、望ましくは１５０〜４００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、その添加量は潤滑油組成物全量基準で、通常０．１〜１０％である。
【００５７】
また、上記酸化防止剤としては、潤滑油用の酸化防止剤として通常用いられる任意の化合物を使用できる。例えば、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート等のフェノール系酸化防止剤、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキルフェニル−α−ナフチルアミン、アルキルジフェニルアミン等のアミン系酸化防止剤、並びにこれらの任意の組合せに係る混合物等が挙げられる。また、かかる酸化防止剤の添加量は、潤滑油組成物全量基準で、通常０．０１〜５％である。
【００５８】
さらに、上記粘度指数向上剤としては、具体的には、各種メタクリル酸エステルから選ばれる１種又は２種以上のモノマーの共重合体やその水添物等のいわゆる非分散型粘度指数向上剤、及びさらに窒素化合物を含む各種メタクリル酸エステルを共重合させたいわゆる分散型粘度指数向上剤等が例示できる。また、他の粘度指数向上剤の具体例としては、非分散型又は分散型エチレン−α−オレフィン共重合体（α−オレフィンとしては、例えばプロピレン、１−ブテン、１−ペンテン等）及びその水素化物、ポリイソブチレン及びその水添物、スチレン−ジエン水素化共重合体、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体、並びにポリアルキルスチレン等も例示できる。
【００５９】
これら粘度指数向上剤の分子量は、せん断安定性を考慮して選定することが必要である。具体的には、粘度指数向上剤の数平均分子量は、例えば分散型及び非分散型ポリメタクリレートでは５０００〜１００００００、好ましくは１０００００〜８０００００がよく、ポリイソブチレン又はその水素化物では８００〜５０００、エチレン−α−オレフィン共重合体又はその水素化物では８００〜３０００００、好ましくは１００００〜２０００００がよい。また、かかる粘度指数向上剤は、単独で又は複数種を任意に組合せて含有させることができるが、通常その含有量は、潤滑油組成物基準で０．１〜４０．０％であることが望ましい。
【００６０】
さらにまた、他の無灰摩擦調整剤としては、ホウ酸エステル、高級アルコール、脂肪族エーテル等の無灰摩擦調整剤、ジチオリン酸モリブデン、ジチオカルバミン酸モリブデン、二硫化モリブデン等の金属系摩擦調整剤等が挙げられ、他の無灰分散剤としては、数平均分子量が９００〜３５００のポリブテニル基を有するポリブテニルベンジルアミン、ポリブテニルアミン、数平均分子量が９００未満のポリブテニル基を有するポリブテニルコハク酸イミド等及びそれらの誘導体等が挙げられる。
【００６１】
さらにまた、上記磨耗防止剤又は極圧剤としては、ジスルフィド、硫化油脂、硫化オレフィン、炭素数２〜２０の炭化水素基を１〜３個含有するリン酸エステル、チオリン酸エステル、亜リン酸エステル、チオ亜リン酸エステル及びこれらのアミン塩等が挙げられる。
【００６２】
さらにまた、上記防錆剤としては、アルキルベンゼンスルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステル等が挙げられ、上記非イオン系界面活性剤及び抗乳化剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル等のポリアルキレングリコール系非イオン系界面活性剤等が挙げられる。
【００６３】
さらにまた、上記金属不活性化剤としては、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、チアジアゾール、ベンゾトリアゾール、チアジアゾール等が挙げられ、上記消泡剤としては、シリコーン、フルオロシリコーン、フルオロアルキルエーテル等が挙げられる。
【００６４】
なお、これら添加剤を本発明のベルト式無段変速機に適用する潤滑油組成物に含有させる場合には、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、他の摩擦調整剤、他の無灰分散剤、磨耗防止剤又は極圧剤、防錆剤、及び抗乳化剤については０．０１〜５％、金属不活性剤については０．００５〜１％、消泡剤については０．０００５〜１％の範囲から適宜選択できる。
【００６５】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明は、これら実施例のみに限定されるものではない。
【００６６】
実施例１〜７、参考例１〜３及び比較例１では、後記する表１に示すように、回転軸に相当するピン状の試料と、その摺動相手部材（ボール又は可動プーリ）であるリング状の摺動相手試料を用意した。そして、実施例１及び２については、試料及び摺動相手試料の双方の摺動接触面にＤＬＣ被膜を形成し、実施例３〜７及び参考例１〜３については、試料の摺動接触面にＤＬＣ被膜を形成し、比較例１については、ＤＬＣ被膜が無いものとし、基材の面粗度、ＤＬＣ被膜の膜厚及び水素含有量、並びに潤滑油中の添加剤を異ならせた。
【００６７】
実施例８〜１４、参考例４〜６及び比較例２では、後記する表２に示すように、ボールに相当するピン状の試料と、その摺動相手部材（回転軸又は可動プーリ）であるリング状の摺動相手試料を用意した。そして、実施例７及び８については、試料及び摺動相手試料の双方の摺動接触面にＤＬＣ被膜を形成し、実施例９〜１４及び参考例４〜６については、試料の摺動接触面にＤＬＣ被膜を形成し、比較例２については、ＤＬＣ被膜が無いものとし、基材の面粗度、ＤＬＣ被膜の膜厚及び水素含有量、並びに潤滑油中の添加剤を異ならせた。
【００６８】
次に、ＪＩＳＤ４４１１に準処して、定速式摩擦試験機において、試料（ピン）と摺動相手試料（リング）を用いたピン−オン−リングによる摩擦試験を行った。この試験は、摺動相手材料に対して試料を一定荷重で押付けるとともにリングを定速度で回転させて摩擦力を測定するものである。そして、測定した摩擦力や試験前後に行った試料の厚さ及び重量の測定結果に基づいて摩擦係数を求めて、比較例１及び２を『１．００』として実施例１〜１０及び実施例１１〜２０の摩擦係数低減比を求めた。その結果を表１及び表２に示す。
【００６９】
【表１】

【００７０】
【表２】

【００７１】
表１及び表２に示すように、実施例１〜１４については、ＤＬＣ被膜の形成により、比較例１及び２のいずれに対しても摩擦係数が明らかに低減されたものとなり、とくに、試料及び相手摺動部材の両方にＤＬＣ被膜を形成した実施例１及び２については、摩擦係数の大幅な低減を確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるベルト式無段変速機の一実施形態を説明する断面図である。
【符号の説明】
Ｂベルト
Ｐ１入力側プーリ
Ｐ２出力側プーリ
Ｓ１入力側回転軸
Ｓ２出力側回転軸
１２固定プーリ
３４可動プーリ
１０ボール
１１１２ボール溝

Claims

平行に配した入力側及び出力側の回転軸に、回転伝達用のベルトを巻き掛ける入力側及び出力側のプーリを備えると共に、各プーリは、固定プーリと可動プーリから構成され、固定プーリが軸となって可動プーリが往復動し且つ固定プーリとの間にボール溝及びボールを介して可動プーリが往復動するベルト式無段変速機であって、潤滑油下で固定プーリと可動プーリとが摺動接触し、さらに固定プーリ及び可動プーリに形成したボール溝とボールが互いに摺動接触するベルト式無段変速機において、固定プーリ、可動プーリ、固定プーリ及び可動プーリに形成したボール溝、並びにボールの少なくとも一つの摺動接触面に、水素含有量が１０．０原子％以下であるＤＬＣ被膜を形成すると共に、潤滑油が、脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤の少なくとも一方を含有していることを特徴とするベルト式無段変速機。
ＤＬＣ被膜の厚さが０．３〜１．５μｍであることを特徴とする請求項１に記載のベルト式無段変速機。
ＤＬＣ被膜の形成前における摺動接触面の表面粗さがＲａ０．０８μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト式無段変速機。
ＤＬＣ被膜の形成前における摺動接触面の表面粗さがＲａ０．０３μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載のベルト式無段変速機。
ＤＬＣ被膜中に含まれる水素量が、１．０原子％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のベルト式無段変速機。