JP4969077B2 - マニュアルトランスミッションまたはオートメーテッドマニュアルトランスミッション用の潤滑剤 - Google Patents
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Description
本発明は、マニュアルトランスミッションおよびオートメーテッドマニュアルトランスミッション用の潤滑要件を満たすマニュアルトランスミッション潤滑剤に関し、ここでこのトランスミッションには、ギアチェンジの遂行をシンクロナイザーに依存するダブルクラッチまたはデュアルクラッチトランスミッションを含まれる。より具体的は、本発明は、マニュアルトランスミッションまたはオートメーテッドマニュアルトランスミッション装置に磨耗、摩擦、および酸化に対する保護をもたらす磨耗防止および腐食防止添加剤の特定の重要な組み合わせを持つマニュアルトランスミッション潤滑剤に関する。
通常、マニュアルトランスミッションはシンクロナイザーと呼ばれる小さいクラッチを用いて、広範な条件下において滑らかなギアチェンジを成し遂げる。シンクロナイザーは、適切な摩擦特性を生み出すために多くの材料に依存することができる。この摩擦材料は、紙ベース、炭素ベース、または金属ベースであってもよい。必要なレベルの摩擦を生み出すために特殊な金属、例えば、真鍮、モリブデン、焼結銅などに依存するシンクロナイザーを有するマニュアルトランスミッションは、該金属の固有の特性故に、潤滑油の構成物についての問題が生じる。この種のトランスミッションにおいて満足なシンクロナイザー性能を発揮するためには、潤滑油に多くの性能特性が要求される。許容される流動体は、低温(60℃)における良好な流入性(run-in)、より高温(75℃)における低磨耗性、4-ボールテストで測定した場合の非常に良好な圧力および磨耗防止性能、FZGテストで測定した場合の良好なスカッフィングおよびピッチング防止性能、オートメーテッドマニュアルトランスミッションに用いられる噛合条件下における低いギアシフト力、および良好な耐酸化性を提供しなくてはならない。
マニュアルトランスミッション流動体は、シンクロナイザーが滑らかなギアチェンジを行うために特定の摩擦特性を提供する必要がある。ギアを“シフト”(即ち変更)するためには、トランスミッションは、駆動されるシャフトとギアを同じ速度に噛み合うようにしなければならない。ギアの相対速度の同等化はシンクロナイザーによって成し遂げられる。シンクロナイジング部分(面対面、またはリング対コーン)の相対速度がゼロに下げられると、ロッキングスプラインが噛み合う。これらの部分の相対速度がゼロにならない場合は、シンクロナイザークラッシング(clashing)(時にはクラッシング(crashing)と呼ばれる)として知られる現象が起こる。シンクロナイザーのクラッシングは、噛み合うシンクロナイザー部分(面対面、またはリング対コーン)の間の動摩擦係数が臨界最小値未満に落ちた場合に起こる。この臨界最小値未満においては、シンクロナイザー部分は、シフトのために割り当てられる時間中にゼロ相対速度を達成しない。相対速度がゼロでない場合は、ロックアップ機構(例えば、スプラインチャンファー)が回転部材(例えば、コーンチャンファー)に接触し、その結果ラチェッティング動作を生じ、それは大きな音(クラッシング)を生じ得る。クラッシングの最中は、シフトを完了することは不可能である。
マニュアルトランスミッションにおけるシンクロナイザーは、2つの理由のために機能しなくなる、即ち、滑らかな“クラッシュフリー”のシフトを提供しない。その第一は磨耗である。真鍮などのやわらかい材料を摩擦面に使用するシンクロナイザーは、使用によりしばしば磨耗する。磨耗の量が許容されるシンクロナイザーの動程(travel)を超えると十分な摩擦が達成できず、従ってシンクロナイザーは噛合部の相対速度をゼロにすることができず、従ってシフトができない。第二の機能喪失の機構は、十分な動摩擦を作り出すことができなくなること、即ち摩擦係数が低いことである。この種の機能喪失は、硬い金属シンクロナイザー、例えばモリブデンまたは焼結銅の摩擦面を採用するものにおいてより一般的である。シンクロナイザーが十分に高い摩擦係数を一旦達成できなくなってしまうと、噛合部の相対速度をシフトに割り当てられた時間内にゼロにすることができず、クラッシングが生じる。
本発明のマニュアルトランスミッション流動体は、シンクロナイザーリングと鋼鉄コーンの間の高い動摩擦係数および低い磨耗性を提供する。これらの理想的な状況は、オートメーテッドマニュアルギアボックスに使用されるような高速のシンクロナイザー噛合条件下においても存在する。
本発明によれば、金属シンクロナイザーを有するマニュアルトランスミッションまたはオートメーテッドマニュアルトランスミッション(ダブルクラッチまたはデュアルクラッチトランスミッションを含む)装置を潤滑させるための方法が発見され、ここで、該方法は潤滑粘度の油を多量に含む潤滑組成物を前記トランスミッションに供給する工程を含み、該油は効果的な量の:
(a) 第一級アルコールから誘導したZDDP(ジアルキルジチオリン酸亜鉛)、
(b) 50重量％以上の第二級アルコールから誘導したZDDP、
(c) 2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾールまたはその誘導体であるチアジアゾール腐食防止剤
を含み、そして場合により、
(d) 低温で活性を有する脂肪酸第一級アミド摩擦調整剤、
(e) 少なくとも1つの補足の磨耗防止剤、
(f) 少なくとも1つの潤滑油分散剤、
(g) 少なくとも1つの酸化防止剤、および
(h) 少なくとも1つの金属清浄剤
を含んでもよく、また含むことが好ましい。
(a) 第一級アルコールから誘導したZDDP(ジアルキルジチオリン酸亜鉛)、
(b) 50重量％以上の第二級アルコールから誘導したZDDP、
(c) 2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾールまたはその誘導体であるチアジアゾール腐食防止剤
を含み、そして場合により、
(d) 低温で活性を有する脂肪酸第一級アミド摩擦調整剤、
(e) 少なくとも1つの補足の磨耗防止剤、
(f) 少なくとも1つの潤滑油分散剤、
(g) 少なくとも1つの酸化防止剤、および
(h) 少なくとも1つの金属清浄剤
を含んでもよく、また含むことが好ましい。
この発明のさらなる実施態様は、金属シンクロナイザーを有し、かつ、上述の潤滑組成物を含む、マニュアルトランスミッションまたはオートメーテッドマニュアルトランスミッション装置(ダブルクラッチまたはデュアルクラッチトランスミッション装置を含む)である。
本発明において有用な潤滑油は、天然潤滑油、合成潤滑油、およびそれらの混合物から誘導したものであって、潤滑粘度を持つものである。一般に、天然および合成の潤滑油は、共に100℃においてそれぞれ約1から約100mm2/s(cSt)の範囲の動粘性率を有するが、しかしながら、典型的な適用例は潤滑油または潤滑油混合物が100℃において約2から約18mm2/s(cSt)の範囲の粘度を有することを要求する。
天然潤滑油としては、動物油、植物油(例えば、ヒマシ油およびラード油)、石油、鉱物油、および、石炭または頁岩由来の油が挙げられる。好ましい天然潤滑油は鉱物油である。
天然潤滑油としては、動物油、植物油(例えば、ヒマシ油およびラード油)、石油、鉱物油、および、石炭または頁岩由来の油が挙げられる。好ましい天然潤滑油は鉱物油である。
適切な鉱物油には、すべての一般的な鉱物油のベースストックが含まれる。これには、化学構造上、ナフテン系(naphthenic)およびパラフィン系(paraffinic)である油が含まれる。酸、アルカリ、およびクレイ、または、塩化アルミニウムなどの他の物質を使用する従来法により精製されたものであってもよいし、または、例えば、フェノール、二酸化硫黄、フラフラール、ジクロロジエチルエーテルなどの溶媒を使用する溶媒抽出によって作製された抽出油であってもよい。それらは、水素処理または水素添加されていてもよいし、冷却または触媒による脱ろうの工程によって脱ろうされていてもよいし、または水素化分解されていてもよい。鉱物油は天然のクルードな材料から生産されてもよいし、または異性化したワックス材料または他の精製プロセスの残渣から構成されていてもよい。
典型的には鉱物油は100℃において2.0mm2/s(cSt)から18.0mm2/s(cSt)の動粘性率を有する。好ましい鉱物油は、100℃において2から6mm2/s(cSt)の動粘性率を有し、そして最も好ましいのは、3から5mm2/s(cSt)の粘性率を有するものである。
典型的には鉱物油は100℃において2.0mm2/s(cSt)から18.0mm2/s(cSt)の動粘性率を有する。好ましい鉱物油は、100℃において2から6mm2/s(cSt)の動粘性率を有し、そして最も好ましいのは、3から5mm2/s(cSt)の粘性率を有するものである。
合成潤滑油としては、炭化水素油およびハロ置換炭化水素油、例えば、オリゴマー化、ポリマー化、およびインターポリマー化したオレフィン[例えば、ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレン、イソブチレンコポリマー、塩素化ポリアクテン(polyactene)、ポリ(1-ヘキセン)、ポリ(1-オクテン)、ポリ(1-デセン)等、およびこれらの混合物]；アルキルベンゼン[例えば、ドデシル-ベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン、ジ(2-エチルヘキシル)ベンゼン等]；ポリフェニル[例えば、ビフェニル、テルフェニル、アルキル化ポリフェニル等]；およびアリキル化ジフェニルエーテル、アルキル化ジフェニルスルフィド、およびそれらの誘導体、類縁体、同族体等が挙げられる。このクラスの合成油からの好ましい油は、α-オレフィンのオリゴマー、特に1-デセンのオリゴマーである。
合成潤滑油には、さらに、アルキレンオキシドポリマー、インターポリマー、コポリマー、およびそれらの誘導体であって、末端ヒドロキシル基がエステル化、エーテル化などによって修飾されているものも含まれる。このクラスの合成油としては具体的に以下が挙げられる：エチレンオキシドまたはプロピレンオキシドをポリマー化することによって調製されるポリオキシアルキレンポリマー；これらのポリオキシアルキレンポリマーのアルキルおよびアリールのエーテル(例えば、平均分子量が1000のメチル-ポリイソプロピレングリコールエーテル、分子量が1000から1500であるプロピレングリコールのジフェニルエーテル)；およびそのモノ-およびポリ-カルボキシルエステル(例えば、テトラエチレングリコールの酢酸エステル、混合C3-C8脂肪酸エステル、およびC12オキソ酸ジエステル)。
別の適切なクラスの合成潤滑油には、ジカルボン酸（例えば、フタル酸、コハク酸、アルキルコハク酸およびアルケニルコハク酸、マレイン酸、アゼライン酸、スベリン酸、セバシン酸、フマル酸、アジピン酸、リノール酸ダイマー、マロン酸、アルキルマロン酸、アルケニルマロン酸等）と、様々なアルコール（例えば、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、ドデシルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノエーテル、プロピレングリコールなど）とのエステルが含まれる。これらのエステルの具体例としては、ジブチルアジパート、ジ(2-エチルヘキシル)セバカート、ジ-n-ヘキシルフマラート、ジオクチルセバカート、ジイソオクチルアゼラート、ジイソデシルアゼラート、ジオクチルフタラート、ジデシルフタラート、ジエイコシルセバカート、リノール酸ダイマーの2-エチルヘキシルジエステル、および、1モルのセバシン酸を2モルのテトラエチレングリコールと2モルの2-エチル-ヘキサン酸と反応させることによって形成された複合体エステル等が挙げられる。この合成油のクラスからの好ましいタイプの油はC4からC12アルコールのアジパートである。
さらに、合成潤滑油として有用なエステルとしては、C5からC12モノカルボン酸と、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトールなどのポリオールおよびポリオールエーテルとから作製されたものが挙げられる。
シリコンベースの油（例えば、ポリアルキル-、ポリアリール-、ポリアルコキシ-、またはポリアリールオキシ-シロキサン油およびシリカート油）には、別の有用なクラスの合成潤滑油が含まれる。これらの油としては、テトラエチルシリカート、テトライソプロピルシリカート、テトラ-(2-エチルヘキシル)シリカート、テトラ-(4-メチル-2-エチルヘキシル)シリカート、テトラ-(p-tert-ブチルフェニル)シリカート、ヘキサ-(4-メチル-2-ペントキシ)-ジシロキサン、ポリ(メチル)-シロキサン、およびポリ(メチルフェニル)シロキサン等が挙げられる。他の合成潤滑油としては、リン含有酸の液体エステル(例えば、トリクレシルホスファート、トリオクチルホスファート、およびデシルホスホン酸のジエチルエステル)、重合(polymeric)テトラヒドロフラン、ポリ-α-オレフィン等が挙げられる。
潤滑油は、精製油、再精製油、またはこれらの混合物から誘導する。非精製油は、天然試料または合成試料(例えば、石炭、頁岩、またはタールサンドビチューメン)から直接得られ、さらなる精製または処理は必要ない。非精製油の例としては、レトルトによる乾留工程から直接得たシェール油、蒸留から直接得た石油、またはエステル化工程から直接得たエステル油が挙げられ、これらはさらなる処理をすることなくその後使用される。精製油は、1つ以上の精製工程で処理して1つ以上の特性を向上させたことを除いて、非精製油と同様である。適切な精製技術としては、蒸留、水素化処理、脱ろう、溶剤抽出、酸または塩基抽出、ろ過、および浸出が挙げられ、これらはすべて当業者によく知られる。
本発明の潤滑組成物には2種類の油溶性ジヒドロカルビルジチオリン酸亜鉛(ZDDP)：第一級アルコールから誘導したZDDPと、50重量％、好ましくは80重量％、またはそれより多い第二級アルコールから誘導したZDDPが必要とされる。これらの構成成分は、酸化防止特性および磨耗防止特性を潤滑組成物に提供する。このような化合物は既知の技術によって調製することができ、その技術とは、第一に、通常、アルコールまたはフェノールをP2S5と反応さることによってジチオホスホン酸を形成し、そして該ジチオホスホン酸を適切な亜鉛化合物によって中和するものである。第一級アルキルアルコールと第二級アルキルアルコールの混合物などのアルコール混合物を使用してもよい。そのようなアルコールの例としては、イソ-プロパノール、イソ-オクタノール、2-ブタノール、メチルイソブチルカルビノール(4-メチル-1-ペンテン-2-オール)、1-ペンタノール、2-メチルブタノール、および2-メチル-1-プロパノールが挙げられるが、これらに限定されない。アルキル基は、1個から25個、好ましくは3個から12個の炭素を有してもよい。第一級または第二級アルコールから誘導したジチオリン酸亜鉛は、他の種のジチオリン酸亜鉛に対して特定の利点がある。第一級アルコールから誘導したジチオリン酸亜鉛は第二級アルコールから誘導したジチオリン酸亜鉛よりも熱安定性が高いが、後者の方がより効果的な磨耗防止剤である。
本発明の組成物は、活性成分(a.i.)基準で、第一級アルコールから誘導したZDDPを約0.10から約1.00、好ましくは約0.25から0.75重量％含み、そして50重量％以上の第二級アルコールから誘導したZDDPを0.01から0.50、好ましくは0.05から0.25重量％含む。
本明細書に使用されるすべてのパーセンテージおよび割合は他に特定した場合を除いて活性成分基準であり、溶媒または担体油には関連しない。
本発明の潤滑組成物には、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾール(DMTD)またはその誘導体であるチアジアゾール錆防止剤が、潤滑剤組成物の重量を基準として、活性成分基準で効果的な量含まれる。適切な量は0.01から1.00重量％、好ましくは0.20から0.50重量％、最も好ましくは0.20から0.35重量％である。この範囲内における使用は、本発明の組成物を使用する金属シンクロナイザーを持つマニュアルトランスミッションまたはオートメーテッドマニュアルトランスミッションを十分に潤滑させるために重要である。
本明細書に使用されるすべてのパーセンテージおよび割合は他に特定した場合を除いて活性成分基準であり、溶媒または担体油には関連しない。
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DMTDの誘導体としては、
(a) 2-ヒドロカルビルジチオ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール、または2,5-ビス-(ヒドロカルビルジチオ)-1,3,4-チアジアゾール、およびこれらの混合物；
(b) DMTDのカルボン酸エステル；
(c) アルファ-ハロゲン化脂肪族モノカルボン酸とDMTDの縮合物；
(d) 不飽和環式炭化水素および不飽和ケトンとDMTDとの反応生成物；
(e) アルデヒドおよびジアリルアミンとDMTDとの反応生成物；
(f) DMTDのアミン塩；
(g) DMTDのジチオカルバマート誘導体；
(h) アルデヒドと、アルコールまたは芳香族ヒドロキシ化合物と、DMTDとの反応生成物；
(i) アルデヒド、メルカプタン、およびDMTDの反応生成物；
(j) 2-ヒドロカルビルチオ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール；および
(k) 油溶性分散剤をDMTDと組み合わせた生成物；
およびこれらの混合物が挙げられる。
(a) 2-ヒドロカルビルジチオ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール、または2,5-ビス-(ヒドロカルビルジチオ)-1,3,4-チアジアゾール、およびこれらの混合物；
(b) DMTDのカルボン酸エステル；
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(d) 不飽和環式炭化水素および不飽和ケトンとDMTDとの反応生成物；
(e) アルデヒドおよびジアリルアミンとDMTDとの反応生成物；
(f) DMTDのアミン塩；
(g) DMTDのジチオカルバマート誘導体；
(h) アルデヒドと、アルコールまたは芳香族ヒドロキシ化合物と、DMTDとの反応生成物；
(i) アルデヒド、メルカプタン、およびDMTDの反応生成物；
(j) 2-ヒドロカルビルチオ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾール；および
(k) 油溶性分散剤をDMTDと組み合わせた生成物；
およびこれらの混合物が挙げられる。
DMTD誘導体組成物である上記 a)- k)は、米国特許第4,612,129号、およびそこにおいて参照される特許文献に説明される。
本発明における使用に適したいくつかのチアジアゾールは、上記のa)、h)、およびk)に示すものである。2,5-ビス-(ヒドロカルビルジチオ)-1,3,4-チアジアゾール、ここでヒドロカルビルはノニルである、およびその一置換同等物である2-ヒドロカルビルチオ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾールは、この2つの化合物の、およそ85％のビス-ヒドロカルビル対15％のモノヒドロカルビルの比率の混合物として、Ethyl社より"Hitec4313"として入手可能である。
本発明における使用に適したいくつかのチアジアゾールは、上記のa)、h)、およびk)に示すものである。2,5-ビス-(ヒドロカルビルジチオ)-1,3,4-チアジアゾール、ここでヒドロカルビルはノニルである、およびその一置換同等物である2-ヒドロカルビルチオ-5-メルカプト-1,3,4-チアジアゾールは、この2つの化合物の、およそ85％のビス-ヒドロカルビル対15％のモノヒドロカルビルの比率の混合物として、Ethyl社より"Hitec4313"として入手可能である。
本発明の組成物に使用される脂肪酸第一級アミド摩擦調整剤は長鎖のカルボン酸のアミドであり、RCONH2の構造によって表され、ここで式中、Rは約12から24個、より好ましくは16から20個の炭素を有するアルキルまたはアルケニル基である。好ましい第一級アミドはオレアミドである。第一級アミドは、完全に形成された油組成物の重量％を基準として活性成分基準で好ましくは約0.01から1.00重量％の量、最も好ましくは0.05から0.10重量％の量で存在する。この摩擦調整剤は低温で活性を有する。
適切な補足の磨耗防止剤としては、例えば、ホスファート、ホスファートエステル、ホスファートのアミン塩、ここでこれが好ましい、例えば亜リン酸水素ジアルキルなどのホスファイト、リン酸トリクレシル、塩素化ワックス(chlorinated wax)、例えばチオジプロピオン酸エステルなどの硫化脂肪およびオレフィン、ジアルキルスルフィド、ジアルキルポリスルフィド、アルキル-メルカプタン、ジベンゾチオフェン、および2,2'-ジチオビス(ベンゾチアゾール)；有機鉛化合物、脂肪酸、例えば二硫化モリブデンなどのモリブデン複合体、ハロゲン置換有機ケイ素化合物、有機シリコン化合物、ボラート、およびハロゲン置換リン化合物が挙げられる。好ましい補足の磨耗防止剤は、ヒドロキシル-置換トリエステル(ジチオリン酸とエポキシドとの反応により作製)を五酸化リンと反応させ、得られた酸をその後アミンで中和することによって作製されるリン酸アミンである。これらの材料の調製については米国特許第3,197,405号に記載され、これを本明細書に援用する。これらは、それぞれ0.01から約3.00重量％、好ましくは0.1から1.00重量％の範囲の量で存在してもよい。
本発明において使用される適切な潤滑油無灰分散剤としては、ヒドロカルビルスクシンイミド、ヒドロカルビルスクシンアミド、ヒドロカルビル-置換コハク酸の混合エステル/アミド、ヒドロカルビル-置換コハク酸のヒドロキシエステル、並びに、ヒドロカルビル-置換フェノール、ホルムアルデヒド、およびポリアミンのマンニッヒ縮合物が挙げられる。ポリアミンおよびヒドロカルビル置換フェニル酸の縮合物もまた有用である。これらの分散剤の混合物を使用してもよい。
塩基性窒素含有無灰分散剤はよく知られた潤滑油添加剤であり、その調製方法は特許文献に幅広く記載されている。例えば、ヒドロカルビル-置換スクシンイミドおよびスクシンアミド、およびそれらの調製方法は、例えば米国特許第3,018,247号; 3,018,250号; 3,018,291号; 3,361,673号; および4,234,435号に記載されている。ヒドロカルビル-置換コハク酸の混合エステル-アミドは、例えば、米国特許第3,576,743号; 4,234,435号; および4,873,009号に記載されている。ヒドロカルビル-置換フェノール、ホルムアミド、およびポリアミンの縮合物であるマンニッヒ分散剤は、例えば、米国特許第3,368,972号; 3,413,347号; 3,539,633号; 3,697,574号; 3,725,277号; 3,725,480号; 3,726,882号; 3,798,247号; 3,803,039号; 3,985,802号; 4,231,759号; および4,142,980号に記載されている。アミン分散剤、および、高分子量脂肪族または脂環式ハロゲン化物およびアミンからのそれらの生産方法については、例えば米国特許第3,275,554号; 3,738,757号; 3,565,804号に記載されている。
好ましい分散剤はアルケニルスクシンイミドおよびスクシンアミドである。スクシンイミドまたはスクシンアミド分散剤は、塩基性窒素およびさらに１つ以上のヒドロキシ基を含むアミンから形成することができる。通常、アミンは、ポリアルキレンポリアミン、ヒドロキシ-置換ポリアミン、およびポリオキシアルキレンポリアミンなどのポリアミンである。ポリアルキレンポリアミンの例としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミンが挙げられる。一分子あたり平均で5個から7個の窒素分子を有する安価なポリ(エチレンアミン)(PAM)が、例えば"ポリアミンH"、"ポリアミン400"、"ダウ(Dow)ポリアミンE-100"などの商品名で市販されている。ヒドロキシ-置換アミンとしては、N-(2-ヒドロキシエチル)エチレンジアミンなどのN-ヒドロキシアルキル-アルキレンポリアミン、N-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン、および米国特許第4,873,009号に記載される種類のN-ヒドロキシアルキル化アルキレンジアミンが挙げられる。ポリオキシアルキレンは、典型的には、平均分子量が200から2500の範囲にあるポリオキシエチレンおよびポリオキシプロピレンジアミンおよびトリアミンを含む。この類の商品はジェファミン(Jeffamine)の商品名で入手可能である。
ボロナート化剤(boronating agent)で処理したアルケニルスクシンイミドの使用もまた本発明の組成物における使用に適しており、それは、フルオロエラストマーおよびシリコン含有エラストマーなどの物質から作製されたエラストメリックシールとの適合性がはるかに高いからである。分散剤は、当業者に知られる多くの薬剤によって後処理されてもよい(例えば、米国特許第3,254,025号、3,502,677号、および4,857,214号を参照のこと)。
好ましい無灰分散剤は、ポリイソブテニル無水コハク酸とトリエチレンテトラミンまたはテトラエチレンペンタミンなどのアルキレンポリアミンとから形成されるポリイソブテニルスクシンイミドであり、ここでポリイソブテニル置換基は数平均分子量300から2500(好ましくは400から2200)であるポリイソブテンから誘導したものである。広範なアルケニルスクシンイミドの中から特定の分散剤を選択することによって、向上した摩擦特性を持つ流動体が生産されることが発見された。本発明の最も好ましい分散剤は、ポリイソブテン置換基の分子量が約950原子質量単位であり、塩基性窒素含有基がポリアミン(PAM)であるものである。
本発明の無灰分散剤は、いかなる効果的な量で使用してもよい。しかしながら、それらは最終潤滑剤中に典型的には活性成分基準で約0.1から10.0質量％、好ましくは約0.5から7.0％、そして最も好ましくは約2.0から約5.0％で使用される。
本発明の無灰分散剤は、いかなる効果的な量で使用してもよい。しかしながら、それらは最終潤滑剤中に典型的には活性成分基準で約0.1から10.0質量％、好ましくは約0.5から7.0％、そして最も好ましくは約2.0から約5.0％で使用される。
本発明の組成物と組み合わせての使用に適した酸化防止剤としては、アミンタイプおよびフェノリック酸化防止剤が挙げられる。本発明において好ましいアミンタイプ酸化防止剤の例としては、フェニルアルファナフチルアミン、フェニルベータナフチルアミン、およびビス-アルキル化ジフェニルアミン(例えば、p,p'-ビス(アルキルフェニル)-アミンであって、アルキル基がそれぞれ8個から12個、特に9個の炭素原子を含むもの)が挙げられる。フェノリック酸化防止剤としては、立体障害性フェノール(例えば、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、4-メチル-2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)およびビス-フェノール(例えば、4,4''-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)が挙げられる。別のクラスの有用なフェノリック酸化防止剤は、桂皮酸および桂皮酸エステルの誘導体(例えば、3,5-ジメチル-4-ヒドロキシル桂皮酸のオクチルエステル)である。本発明において、酸化防止剤は、0.1から約3.0重量％、好ましくは約0.15から1.0重量％の範囲の量で使用される。
本発明の組成物に使用してもよい金属清浄剤は、以下の酸性物質の1つ以上(またはそれらの混合物)：(1) スルホン酸、(2) カルボン酸、(3) サリチル酸、(4) アルキルフェノール、および(5) 硫化アルキルフェノール：の、油溶性の、中性または過塩基化の、アルカリ金属、アルカリ土類金属(マグネシウムを含む)の塩であってもよい。
油溶性中性金属含有清浄剤とは、清浄剤中に存在する酸性基の量に対して化学量論的当量の金属を含む清浄剤のことである。従って、一般に、中性清浄剤は、過塩基化の対応物と比較した場合に低い塩基性度を有する。そのような清浄剤の形成に使用される酸性物質としては、カルボン酸、サリチル酸、アルキルフェノール、スルホン酸、硫化アルキルフェノール等が挙げられる。
油溶性中性金属含有清浄剤とは、清浄剤中に存在する酸性基の量に対して化学量論的当量の金属を含む清浄剤のことである。従って、一般に、中性清浄剤は、過塩基化の対応物と比較した場合に低い塩基性度を有する。そのような清浄剤の形成に使用される酸性物質としては、カルボン酸、サリチル酸、アルキルフェノール、スルホン酸、硫化アルキルフェノール等が挙げられる。
金属清浄剤と関連する“過塩基化”という用語は、有機基よりも化学量論的に多い量で金属が存在する金属塩を表すために使用される。過塩基化塩の調製に一般的に使用される方法は、酸の鉱物油溶液を、化学量論的に過剰な金属中和剤、例えば、金属のオキシド、ヒドロキシド、カルボナート、ビカルボナート、またはスルフィドを約50℃の温度で加熱し、そして得られた生成物を濾過する工程を含む。中和工程において、"促進剤"を使用して大過剰の同様の金属の取り込みを助けることが知られる。促進剤として有用な化合物の例としては、フェノール、ナフトール、アルキルフェノール、チオフェノール、硫化アルキルフェノール等のフェノール性物質、および、ホルムアルデヒドとフェノール性物質との縮合物；メタノール、2-プロパノール、オクタノール、セロソルブアルコール、カルビトールアルコール、エチレングリコール、ステアリルアルコール、およびシクロヘキシルアルコールなどのアルコール；並びに、アニリン、フェニレンジアミン、フェノチアジン、フェニル-ベータ-ナフチルアミン、およびドデシルアミンなどのアミン、が挙げられる。塩基性塩を調製するための特に効果的な方法は、酸を過剰な塩基性アルカリ土類金属中和剤および少なくとも1つのアルコール促進剤と混合し、そして、その混合物を60から200℃などの高温で炭化することを含む。過塩基化清浄剤のTBN(合計塩基数、ASTM D-2896)は、典型的には150以上、例えば250-450である。
適切な金属含清浄剤の例としては、以下のような物質の中性および過塩基化塩が挙げられるが、これらに限定されない：カルシウムまたはマグネシウムフェナート、硫化マグネシウムまたはカルシウムフェナート、ここで、各芳香族基は1つ以上の脂肪族基を持つことによって炭化水素溶解性が与えられる；カルシウムまたはマグネシウムスルホナート、ここで各スルホン酸基は芳香核に付着しており、それによりそれは通常、1つ以上の脂肪族置換基を持つことによって炭化水素溶解性が与えられる；カルシウムまたはマグネシウムサリチラート、ここで、芳香族基は通常1つ以上の脂肪族置換基で置換されることによって芳香族溶解性が与えられる、10から2000個の炭素原子を持つ加水分解したホスホスルホン化オレフィンの塩、または10から2000個の炭素原子を持つ加水分解したホスホスルホン化アルコールおよび/または脂肪族置換フェノール化合物の塩；脂肪族カルボン酸および脂肪族置換脂環式カルボン酸のカルシウムまたはマグネシウム塩；および他の多くの油溶性有機酸の塩。2つ以上の異なるアルカリおよび/またはアルカリ土類金属の中性または過塩基化塩の混合物を使用してもよい。同様に、2つ以上の異なる酸の中性および/または過塩基化塩の混合物(例えば、1つ以上の過塩基化カルシウムフェナートと1つ以上の過塩基化カルシウムスルホナート）を使用してもよい。
よく知られるように、過塩基化金属清浄剤は、一般に、過塩基化量の無機塩基を、おそらくはミクロ分散体またはコロイダル懸濁体の形で含むと考えられている。従って、金属清浄剤について使用される“油溶性”という用語は、その清浄剤が塩基性の油の中に混合された場合に完全にかつ全体的に油に溶けたのと同様に振舞う限りにおいて、用語の厳密な意味において必ずしも完全にまたは真に油溶性ではない無機塩基が存在する金属清浄剤をも含むことを意図する。
油溶性の中性および過塩基化の金属清浄剤およびアルカリ土類金属含有清浄剤の製造方法は当業者によく知られ、かつ、特許文献において広く報告されている。例えば、米国特許出願第2,001,108号; 2,081,075号; 2,095,538号; 2,114,078号; 2,163,622号の開示を参照のこと。
本発明における使用に好ましいカルシウム清浄剤は、過塩基化カルシウムスルホナートおよびフェナート、および過塩基化硫化カルシウムフェナートである。
油溶性の中性および過塩基化の金属清浄剤およびアルカリ土類金属含有清浄剤の製造方法は当業者によく知られ、かつ、特許文献において広く報告されている。例えば、米国特許出願第2,001,108号; 2,081,075号; 2,095,538号; 2,114,078号; 2,163,622号の開示を参照のこと。
本発明における使用に好ましいカルシウム清浄剤は、過塩基化カルシウムスルホナートおよびフェナート、および過塩基化硫化カルシウムフェナートである。
本発明においてはいかなる効果的な量の過塩基化清浄剤が使用されてもよいものの、典型的には効果的な量は、最終流動体中に、活性成分基準で0.01から5.0質量％である。好ましくは、流動体中の処理比率は、0.05から3.0質量％となり、そして最も好ましくは1.0から2.0質量％である。
以下の実施例は本発明の具体的な例示として与えられるものである。しかしながら、本発明は実施例に示される具体的な細部に限定されるものではないことが理解されるべきである。すべての割合およびパーセンテージは、他に特定した場合を除いて重量を基準とする。
以下の実施例は本発明の具体的な例示として与えられるものである。しかしながら、本発明は実施例に示される具体的な細部に限定されるものではないことが理解されるべきである。すべての割合およびパーセンテージは、他に特定した場合を除いて重量を基準とする。
実施例
本発明の利点を例示する目的で、本発明の要求を完全に満たす流動体を調製した。この流動体、流動体Aの組成を以下の表に示す。
本発明の利点を例示する目的で、本発明の要求を完全に満たす流動体を調製した。この流動体、流動体Aの組成を以下の表に示す。
流動体Aを2種類の金属シンクロナイザーでテストした。両テストは、従来のハース(Hurth)タイプのシンクロナイザーテスト装置で実施し、テスト条件は使用したシンクロナイザーに適合するものであった。
真鍮シンクロナイザー
1つの評価はルノーにより指定された条件下においてルノーマニュアルトランスミッションに取り付けた真鍮シンクロナイザー(J63Dと表す)を使用して実施した。ルノーの条件下での評価が、100,000回の噛合で実施された。100,000回の噛合の終了時に、シンクロナイザーは依然として噛合のための十分な摩擦を提供していた。真鍮コーンの合計の磨耗は0.4mm未満であった。これは、本発明の組成物である流動体Aの、真鍮シンクロナイザー上の磨耗を抑える能力を示すものである。
焼結銅シンクロナイザー
2番目の評価は、ホルビガーによりHS45と表された焼結物質でコートした焼結銅シンクロナイザーを使用して実施した。これらのシンクロナイザー(BK117と表される)をZFにより製造されたマニュアルトランスミッションに取り付け、そしてZF(ZF フリードリヒスハーフェンAG)により指定された条件下でテストした。流動体Aを使用するZFの条件下における評価が、150,000回の噛合で実施された。150,000回の噛合の終了時にシンクロナイザーは良好な状態にあり、かつ、依然として許容される噛合を提供していた。摩擦レベルは0.097であり、最低限要求される0.07よりも十分に上であった。これは、本発明の組成物の、焼結銅シンクロナイザーにおいて十分な摩擦レベルを提供する能力を示すものである。
真鍮シンクロナイザー
1つの評価はルノーにより指定された条件下においてルノーマニュアルトランスミッションに取り付けた真鍮シンクロナイザー(J63Dと表す)を使用して実施した。ルノーの条件下での評価が、100,000回の噛合で実施された。100,000回の噛合の終了時に、シンクロナイザーは依然として噛合のための十分な摩擦を提供していた。真鍮コーンの合計の磨耗は0.4mm未満であった。これは、本発明の組成物である流動体Aの、真鍮シンクロナイザー上の磨耗を抑える能力を示すものである。
焼結銅シンクロナイザー
2番目の評価は、ホルビガーによりHS45と表された焼結物質でコートした焼結銅シンクロナイザーを使用して実施した。これらのシンクロナイザー(BK117と表される)をZFにより製造されたマニュアルトランスミッションに取り付け、そしてZF(ZF フリードリヒスハーフェンAG)により指定された条件下でテストした。流動体Aを使用するZFの条件下における評価が、150,000回の噛合で実施された。150,000回の噛合の終了時にシンクロナイザーは良好な状態にあり、かつ、依然として許容される噛合を提供していた。摩擦レベルは0.097であり、最低限要求される0.07よりも十分に上であった。これは、本発明の組成物の、焼結銅シンクロナイザーにおいて十分な摩擦レベルを提供する能力を示すものである。
Claims (7)
- 金属シンクロナイザーを有するマニュアルトランスミッションまたはオートメーテッドマニュアルトランスミッション装置を潤滑させるための方法であって、潤滑粘度の油を多量に含む潤滑組成物を前記トランスミッションに供給する工程を含み、ここで該組成物は効果的な量の:
(a) 0.10から1.00重量％の、第一級アルコールから誘導したZDDP(ジアルキルジチオリン酸亜鉛)、
(b) 0.01から0.50重量％の、第二級アルキルアルコールの含量が50重量％以上であるアルコールから誘導したZDDP、
(c) 0.01から1.00重量％の、2,5-ジメルカプト-1,3,4-チアジアゾールまたはその誘導体であるチアジアゾール腐食防止剤
を含む、上記方法。 - 潤滑組成物が、さらに、
(d) 低温で活性を有する脂肪酸第一級アミド摩擦調整剤、
(e) 少なくとも1つの補足の磨耗防止剤、
(f) 少なくとも1つの潤滑油分散剤、
(g) 少なくとも1つの酸化防止剤、および
(h) 少なくとも1つの金属清浄剤
からなる群から選ばれる少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。 - 前記シンクロナイザーが真鍮または焼結銅である、請求項１に記載の方法。
- 構成成分(a)および(b)のアルキル基が3個から12個の炭素原子を有する、請求項１に記載の方法。
- 構成成分(c)が2,5-ビス-(ノニルジチオ)-1,3,4-チアジアゾールである、請求項１に記載の方法。
- 0.01から1.0重量％の構成成分(d)が存在する、請求項１に記載の方法。
- 構成成分(d)がオレアミドである、請求項６に記載の方法。
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