JP5042106B2 - 自動変速機用潤滑油組成物 - Google Patents
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硫黄元素含有量が潤滑油全体に対して0.33質量%以上、2.0質量%以下の範囲となるよう潤滑油基材に配合し、且つ下式(1)に記載の数平均分子量が2000より小さいコハク酸イミド化合物類を配合していることを特徴とする自動変速機用潤滑油組成物。
上記課題を解決する請求項2に係る自動変速機用潤滑油組成物の特徴は、請求項1において、リン酸エステル、リン酸エステルアミン塩、亜リン酸エステル、亜リン酸エステルアミン塩、リン酸、及びジチオリン酸亜鉛からなる群から選択される1以上の化合物を全体に対して0.01質量%〜2質量%含有することにある。
(第1実施形態)
本実施形態の自動変速機用潤滑油組成物(以下、単に、「潤滑油組成物」と称する)は含硫黄化合物と潤滑油基材とを有する。含硫黄化合物は潤滑油基材に対して硫黄元素の含有量が潤滑油組成物全体の質量を基準として0.33質量%以上、2.0質量%以下の範囲で配合されている。含硫黄化合物は油溶性である。
チアジアゾール類としては式(3)(XはSH基)中のRは炭素数が好ましくは12以下、より好ましくは5以下が例示でき、特に好ましくはメチルチアジアゾールである。
テトラアルキルチウラムジスルフィドは式(5)で表されるものが例示でき、式(5)中のRはそれぞれ独立して炭素数が好ましくは3以下、より好ましくはすべてのRが1又は2であり、特に好ましくはテトラメチルチウラムジスルフィド又はテトラエチルチウラムジスルフィドである。Rを構成するアルキル基の炭素数をこの範囲内で調節することで油溶性にする。硫黄元素の含有量は後述するように20質量%以上である。
特に好ましいコハク酸イミド化合物類としては、式(1)中のR1及びR4がポリイソブテニル基である化合物であるさらに、好ましいコハク酸イミド化合物類としては式(1)中のR2及びR3が−C2H4−である化合物である。
本発明の潤滑油組成物に用いられる潤滑油基材は、特に限定されるものではなく、一般に潤滑油基材として用いられているものならば何でも使用することができる。すなわち、これらに該当するものとしては、鉱油、合成油、或いはそれらの混合油がある。鉱油としては、原油の常圧又は減圧蒸留により誘導される潤滑油原料をフェノール、フルフラール、N−メチルピロリドンの如き芳香族抽出溶剤で処理して得られる溶剤精製ラフィネート、潤滑油原料を水素化処理用触媒の存在下において水素化処理条件下で水素と接触させて得られる水素化処理油、ワックスを異性化用触媒の存在下において異性下条件下で水素と接触させて得られる異性化油、あるいは溶剤精製工程と水素化処理工程及び異性化工程等を組み合わせて得られる潤滑油留分などを挙げることができる。いずれの製造法においても、脱蝋工程、水素化仕上げ工程、白土処理工程等の工程は、常法により、任意に採用することができる。鉱油の具体例としては、軽質ニュートラル油、中質ニュートラル油、重質ニュートラル油及びブライトストック等が挙げられ、要求性状を満たすように適宜混合することにより潤滑油基材を調製することができる。
本潤滑油組成物は上述の潤滑油基材に必須成分として前述の潤滑油添加剤組成物を添加することで好ましい効果を発揮する。
そして、これらの試験例の中で本発明の内容を直接説明する試験に係るもの(含硫黄化合物として油溶性のものを採用しており、一般的な実施例に相当する)は、試験例A20、A21、A22、A23の4つである。
〔金属ベルト式CVTでの効果:金属−金属間の摩擦特性〕
(評価材)
各種の含硫黄化合物と数平均分子量1000のコハク酸イミド化合物類と希釈油としての水素化精製鉱油とを混合して、140℃で30分間撹拌することによって、油溶性混合物としての潤滑油添加剤組成物(添加剤1〜6)を得た。含硫黄化合物としては図1に化学構造式を示す6種類の化合物を用い、コハク酸イミド化合物類と共に、表1に示す割合で混合した。表1には各含硫黄化合物中の硫黄元素の含有量を質量基準で示した。
CVT用金属ベルトのエレメント(材質:スティール)を切り出したブロック試片(幅7mm、厚み1.4〜1.8mm)を試験に供して、ASTM D2714に記載されているLFW−1型試験機を用いて、各試験例の潤滑油組成物の摩擦係数を求めた。相手リング試片にはFALEX S−10試片(材質:スティール、φ35mm、幅8mm)を用いた。
すべり速度500mm/sの条件下での評価結果を図2に示す。ジメルカプトチアジアゾール類を含有する試験例A1及びA2の潤滑油組成物は、ジメルカプトチアジアゾール類以外の含硫黄化合物を含有する試験例1〜4の潤滑油組成物及び含硫黄化合物を含有しない試験例5の潤滑油組成物並びに試験例6〜8の市販のCVTFと比べて高い金属−金属間の摩擦係数を示すことが明らかとなった。
(評価材)
ジメルカプトチアジアゾールと前述の「金属ベルト式CVTでの効果」欄でも用いた数平均分子量1000のビスタイプのコハク酸イミド化合物類とを混合して140℃で30分間撹拌することで潤滑油添加剤組成物としての油溶性混合物を得た。その組成及び硫黄元素含有量を表4に示す。
JASOの自動変速機油摩擦特性試験方法(M348−95)に準じて、SAE No.2型試験機を用いて、ペーパ摩擦材とスティール材とを組み合わせた湿式クラッチにおける摩擦特性を評価した。ペーパ摩擦材にはSD1777X材を用い、スティール材にはS35C材を用いた。
試験例A3〜A5及び試験例9(単純配合系)の潤滑油組成物におけるμsの値のサイクル数依存性の測定結果を図7に示す。試験例A3〜A5の潤滑油組成物におけるμsの値は、試験例9の潤滑油組成物におけるμsの値と比較して、全般を通して高い値を示した。
(評価材)
分散剤としてコハク酸イミド化合物類及びカルボン酸エステルを用いて、ジメルカプトチアジアゾールの分散性を評価した。
表7に示したように、分散剤としてコハク酸イミド化合物類を用いた添加剤12〜14の組み合わせではすべてジメルカプトチアジアゾールを溶解させることができた。一方、分散剤としてカルボン酸エステルを用いた添加剤15では、ほとんどジメルカプトチアジアゾールを溶解することができず、油溶性混合物が得られなかった。
前述の添加剤12〜14をコハク酸イミド化合物類及びジメルカプトチアジアゾールの配合量が表8に示す割合になるように、潤滑油基材としての水素化精製鉱油に粘度指数向上剤と共に配合して各試験例の潤滑油組成物を得た。
前述の「湿式クラッチでの効果」欄で説明した方法と同様の方法で2000サイクル試験を行い2000サイクル後のμsの値を測定した。
結果を図9に示す。図9から明らかなように、ジメルカプトチアジアゾールを配合した試験例A9〜A11の潤滑油組成物はいずれも、ジメルカプトチアジアゾールを含有しない試験例の潤滑油組成物と比較して高いμsの値を示している。ジメルカプトチアジアゾールを含有する試験例A9〜A11の潤滑油組成物間で比較すると、ビスタイプのコハク酸イミド化合物類で数平均分子量が1000である試験例A9の潤滑油組成物は、数平均分子量が2000の試験例A11の潤滑油組成物よりも2000サイクル時のμsの値が0.02程度高く、極めて優れた値を示すことが明らかとなった。モノタイプのコハク酸イミド化合物類であって数平均分子量が1000の化合物を配合した試験例A10の潤滑油組成物も試験例A9と同様に極めて優れたμsの値を示すことが明らかとなった。
(2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジアゾール(以下、ジメルカプトチアジアゾールと称する)の油溶性の評価)
ジメルカプトチアジアゾールは非油溶性の含硫黄化合物であり、単独で油にほとんど溶解しない。ジメルカプトチアジアゾールと分散剤とから成る混合物の油溶性の評価を行った。分散剤としては、数平均分子量1000のビスタイプのコハク酸イミド化合物類及び数平均分子量が1000のポリイソブテニル無水コハク酸(以下、単に「無水コハク酸」と称する)の2種類を用いた。
試験例A12として、添加剤16と、各種のATF用添加剤とを併せて潤滑油基材としての水素化精製鉱油に配合した後、80℃で約30分間加熱・撹拌することによって、潤滑油組成物を調製した。
単独では非油溶性である各種の含硫黄化合物に対して、可溶化剤としてのコハク酸イミド化合物類及び水素化精製鉱油を混合し、140℃で30分間加熱・撹拌した後の油溶性の評価を行った。供試した非油溶性の含硫黄化合物は、ジメルカプトチアジアゾール、メチルチアジアゾールチオール(式(3)においてRがメチル基、XがSH基である化合物、Rがメチル基であるので非油溶性である)、テトラメチルチウラムジスルフィド及びテトラエチルチウラムジスルフィド(式(5)においてRがすべてメチル基又はエチル基である化合物、Rがすべてメチル基又はエチル基であるので非油溶性である)、チオシアヌル酸及びチオビスベンゼンチオールである。チオシアヌル酸及びチオビスベンゼンチオールの化学構造を下式に示す。そして、それぞれの配合量及び油への溶解性を表11に示す。
CVT用金属ベルトのエレメント(材質:スティール)を切り出したブロック試片を試験に供して、ASTM D2714に記載されているLFW−1型試験機を用いて、各試験例の潤滑油組成物の摩擦係数を求めた。相手リング試片にはFALEX S−10試片(材質:スティール)を用いた。
(ジメルカプトチアジアゾールを可溶化した潤滑油組成物)
試験例A12、A13、試験例15、16及び市販のCVTFについて、すべり速度が500mm/sである条件における摩擦係数の測定結果を図10に示す。市販のCVTFとしては前述の試験例7を用いた。
試験例A14〜A17及び試験例17について、すべり速度が500mm/sである条件における摩擦係数の測定結果を図11に示す。
試験例A20〜A28及び試験例18〜21について、すべり速度が500mm/sである条件における摩擦係数の測定結果を図12に示す。油溶性の含硫黄化合物としては、テトラブチルチウラムジスルフィド(試験例A20)、テトラ(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(試験例A21)、メチルチオチアジアゾールチオール(試験例A22)、ジメチルチアジアゾール(試験例A23)、ジベンジルジスルフィド(試験例A24)、ベンゾチアゾール(試験例A25)、ベンゾチオフェン(試験例A26)、硫化オレフィン(試験例A27)、デカンジチオール(試験例A28)を配合した潤滑油組成物は、含硫黄化合物を含有しない試験例21の潤滑油組成物に対して高い金属−金属間摩擦係数を示した。
(評価方法)
JASOの自動変速機油摩擦特性試験方法(M348−95)に準じて、SAE No.2型試験機を用いて、ペーパ摩擦材とスティール材とを組み合わせた湿式クラッチにおける摩擦特性を評価した。ペーパ摩擦材にはSD1777X材を用い、スティール材にはS35C材を用いた。なお、今回の評価試験で用いたスティール材の平面度が、前述した湿式クラッチ−金属間の摩擦特性で用いたスティール材と異なり、今回の試験では前述の試験よりも摩擦係数が小さく評価された。
(非油溶性の含硫黄化合物と分散剤との混合物を配合した潤滑油組成物)
試験例A14、A18、A19及び比較例17の潤滑油組成物を用いた場合の湿式クラッチのμs値の試験繰り返しサイクル依存性を図13に示す。非油用の含硫黄化合物を分散剤のコハク酸イミドによって油溶化して配合した試験例A14、A18及びA19はいずれも、含硫黄化合物を配合していない試験例17に比べて、高いμs値を示した。
硫化オレフィンを硫化オレフィンに由来する硫黄元素含有量が0.5質量%となるように配合した試験例A27及び含硫黄化合物を含有しない比較例21についてSAE No.2型摩擦試験においてμs値を測定した結果を図14に、試験例A29及び比較例21について測定した結果を図15にそれぞれ示す。試験例A27及びA29は、試験例21に比べて、繰返し回数100〜2000サイクルの範囲で、安定した高いμs値を示した。
Claims (2)
- 下式(2)及び下式(3)のチアジアゾール類、テトラアルキルチウラムジスルフィド、及び下式(4)の硫化オレフィンからなる群から選択される1以上の油溶性の含硫黄化合物を、
硫黄元素含有量が潤滑油全体に対して0.33質量%以上、2.0質量%以下の範囲となるよう潤滑油基材に配合し、且つ下式(1)に記載の数平均分子量が2000より小さいコハク酸イミド化合物類を配合していることを特徴とする自動変速機用潤滑油組成物。
R1−Sx−R2…(4)
(式(4)中、R1及びR2は炭素数16の炭化水素基であり、xは自然数である。)
- リン酸エステル、リン酸エステルアミン塩、亜リン酸エステル、亜リン酸エステルアミン塩、リン酸、及びジチオリン酸亜鉛からなる群から選択される1以上の化合物を全体に対して0.01質量%〜2質量%含有する請求項1に記載の自動変速機用潤滑油組成物。
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