JP5295892B2 - 緩衝器用油圧作動油組成物 - Google Patents

Description

本発明は、緩衝器用油圧作動油組成物に関し、特に自動車緩衝器用に適する油圧作動油に関する。

自動車のサスペンション構成要素の中で緩衝器は、操縦性、安定性、乗り心地に重要な役割をする機能部品である。緩衝器の構造としては二重管型やガス入り型など各種の緩衝器が知られているが、基本的にはピストンとシリンダからなり、内部に緩衝器用油圧作動油が封入されており、ピストンとシリンダ、ピストンロッドとシリンダの摺動面には内部の油圧作動油が漏出しないように、また摺動部分を保護するためにニトリルゴムなどのシール材でシールされている。そして、自動車の外から加わった衝撃は、内部に封入された油圧作動油の流動抵抗を利用した減衰力により吸収される。このような機能を有する緩衝器用油圧作動油には、減衰力特性、低温流動性、耐摩耗性、低摩擦特性、シール適合性等の各種性能が要求され、これらの要求を満たすために種々の緩衝器用油圧作動油が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

ところで、近年、右前輪と左後輪、及び左前輪と右後輪に配置された各緩衝器ユニット同士が、その中間に配された緩衝器ユニットを介して、従来の配管よりも約２倍の長さを有する配管で接続された緩衝器が開発された。この緩衝器ではローリング（横揺れ）とピッチング（縦揺れ）の速度を同時に抑える効果がある為、これまでの緩衝器よりも良い乗り心地や操縦安定性を得ることが出来る。しかし、この緩衝器は各緩衝器ユニット間を結ぶ配管が従来の配管より長いため、従来の緩衝器用油圧作動油をそのまま用いると配管が長い分だけ配管抵抗が増加し、その結果、目標とする減衰作用が得られないことが懸念される。また、従来型の緩衝器であっても低温下では油圧作動油の粘度増加により減衰作用が悪化する傾向にあるが、上記の新型の緩衝器においては、これに長い配管による配管抵抗の増加も影響し、低温下での油圧作動油の粘度増加は、より一層減衰作用へ影響することが懸念される。

このような配管抵抗や低温下での減衰力への影響を低減するためには、緩衝器用油圧作動油の粘度を下げることが考えられるが、緩衝器用油圧作動油の粘度を下げると高温での粘度が低くなり過ぎ、これによっても十分な減衰力が得づらくなる。
したがって、各緩衝器が長い配管を接続された新型の緩衝器であっても、配管抵抗が十分に低く、良好な減衰力が得られ、温度による減衰力変化率も少ない緩衝器用油圧作動油が求められていた。
また、一般に粘度が低くなるとシール材のニトリルゴムの膨潤率が高くなる傾向にあり、あまり膨潤率が高すぎるとシール性が低下することも懸念されるため、この影響も抑制された緩衝器用油圧作動油が求められていた。

特開平７−２５８６７５公報 特開平７−２７１８８６公報

本発明は、上記のような状況を鑑み、低温特性が良好で配管抵抗が低く、かつ温度変化による減衰力の変化率がより少なく、さらにシール材の膨潤率（体積変化率）が小さい緩衝器用油圧作動油を提供することを目的とするものである。

本発明者は、上記問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、基油に特定のポリメタクリレート系粘度指数向上剤、酸性リン酸エステルのアミン塩を特定量配合し、組成物の性状を、４０℃の動粘度が４〜８ｍｍ^２/ｓ、−３０℃におけるブルックフィールド粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下、アニリン点が８５〜１１０℃、粘度指数が１５０以上にすることにより、低温特性が良好で、低摩擦性に優れ、配管抵抗が低く、温度変化による減衰力の変化率が小さいのみならず、シール適合性にも優れた緩衝器用油圧作動油組成物が得られることを見出した。

すなわち、本発明は、基油に、重量平均分子量が２００,０００〜６００,０００であるポリメタクリレート系の粘度指数向上剤及び酸性リン酸エステルのアミン塩を配合してなる油圧作動油組成物であって、該ポリメタクリレート系の粘度指数向上剤の配合割合が該組成物の全量に対して０．１〜５．０質量％であり、該酸性リン酸エステルのアミン塩の配合割合が該組成物の全量に対して２．０〜５．０質量％であり、該組成物の性状として、４０℃の動粘度が４〜８ｍｍ^２/ｓ、−３０℃におけるブルックフィールド粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下、アニリン点が８５〜１１０℃、粘度指数が１５０以上であることを特徴とする緩衝器用油圧作動油組成物を提供するものである。

また、本発明は、上記緩衝器用油圧作動油組成物において、前記基油が、（Ａ）４０℃の動粘度が１０〜１５ｍｍ^２/ｓ、アニリン点が１００〜１１５℃、かつ、流動点が−４０℃以下である炭化水素系基油と、（Ｂ）４０℃の動粘度が２．０〜５．０ｍｍ^２/ｓ、アニリン点が６０〜９５℃、流動点が−２０〜−５０℃である炭化水素系基油を、（Ａ）と（Ｂ）の合計質量に対して（Ａ）を２５〜５５質量％の割合で含有する基油である緩衝器用油圧作動油組成物を提供するものである。

本発明の緩衝器用油圧作動油組成物は、低温特性が良好で、低摩擦性に優れ、配管抵抗が低く、温度変化による減衰力の変化率が小さく、さらにシール材の膨潤率（体積変化率）が小さく、シール材適合性にも優れている。

（１）緩衝器用油圧作動油組成物の性状
本発明の緩衝器用油圧作動油組成物は以下の性状を有する。
（ｉ）４０℃の動粘度は４〜８ｍｍ^２／ｓであり、 好ましくは５〜７ｍｍ^２／ｓである。
動粘度は低いほど配管抵抗が低く、低温下でも良好な減衰力を得ることができるが、４ｍｍ^２／ｓ未満では高温下での減衰力が低下する傾向にあり、またピストン−シリンダ間の摩耗やシールからの油漏れが懸念される。一方、８ｍｍ^２／ｓを超えると、配管抵抗が高くなり全般に減衰力が低下する傾向にあり、特に低温下で良好な減衰力が得づらくなる。

（ｉｉ）−３０℃におけるブルックフィールド粘度は、１０００ｍＰａ・ｓ以下であり、好ましくは３００ｍＰａ・ｓ以下である。１０００ｍＰａ・ｓを超えると、低温下での配管抵抗が高くなり全般に減衰力が低下する傾向にある。一方、下限値に限定はないが、１００ｍＰａ・ｓ程度が現実的な下限値である。
（ｉｉｉ）アニリン点は８５〜１１０℃であり、好ましくは９０〜１０５℃であり、より好ましくは９０〜１００℃である。アニリン点が１１０℃を超えるとシール材のゴムの硬化が進み、シール性の低下が懸念される。一方、アニリン点が８５℃未満では、シール材のゴムが膨潤し過ぎ、やはりシール性の低下が懸念される。あるいは、より膨潤しづらい高価なシール材への変更が必要となりコストアップとなってしまう場合がある。

（ｉｖ）粘度指数は１５０以上であり、好ましくは１６０以上である。粘度指数が１５０未満では、温度による減衰力の変化率が大きくなってしまう。なお、粘度指数の上限値に制限はないが、粘度指数を高くするためには粘度指数向上剤であるポリメタクリレートの配合量を増量する必要があり、その場合にはせん断安定性が低下し長期使用による粘度低下がすすみ、本発明の組成物で必要な所定の動粘度を維持しづらい場合もあるため、実質的な上限値は２３０程度であり、よりせん断安定性を重視するのであれば上限値は２００程度とすることがより好ましい。

（２）基油
本発明の緩衝器用油圧作動油組成物に用いる基油としては特に制限はなく、鉱油系基油、合成系基油、及びこれらの混合基油などから、本発明の緩衝器用油圧作動油組成物の性状を満たす基油を適宜選択すればよいが、本発明の組成物の性状を得やすいという点では、
（Ａ）４０℃の動粘度が１０〜１５ｍｍ^２／ｓ、好ましくは１０．５〜１３．５ｍｍ^２／ｓ、アニリン点が１００〜１１５℃、好ましくは１０２〜１１２℃、かつ、流動点が−４０℃以下、好ましくは−５０℃以下である炭化水素系基油と、
（Ｂ）４０℃の動粘度が２．０〜５．０ｍｍ^２／ｓ、アニリン点が６０〜９５℃、好ましくは７０〜９０℃、かつ、流動点が−２０〜−５０℃、好ましくは−２０〜−４５℃である炭化水素系基油を、
（Ａ）の基油と（Ｂ）の基油の合計量に対する（Ａ）の基油の含有割合が２５〜５５質量％、好ましくは３０〜４５質量％となるように混合したものを用いることが好ましい。
なお、（Ａ）成分の炭化水素系基油の流動点の下限値は、上記物性を満たすものであれば、低ければ低いほど好ましいが、上記の４０℃動粘度の範囲内で得られるものは、−７０℃程度が実質的な下限値である。

上記（Ａ）の基油としては、例えば、減圧軽油や溶剤脱ロウによるスラックワックスやフィッシャー・トロプシュ合成で得られたワックス等を原料とし、これらを水素化処理、水素化分解する方法、さらに水素化異性化脱ロウする方法等により得られる、水素化分解鉱油やＧＴＬ基油等が好ましいものとして挙げられる。
上記（Ｂ）の基油としては、例えば、原油を常圧蒸留して得られた沸点範囲が１５０〜２００℃のガソリン留分から、その中に含まれる芳香族成分を取り除くことによって得られる鉱油が好ましいものとして挙げられる。
（Ａ）の基油及び（Ｂ）の基油は、それぞれ、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の緩衝器用油圧作動油組成物における基油の含有量は、好ましくは９０〜９７質量％であり、より好ましくは９２〜９５質量％である。

（３）粘度指数向上剤
本発明の組成物は、重量平均分子量が２００,０００〜６００,０００であるポリメタクリレート系粘度指数向上剤を組成物の全量に対して０．１〜５．０質量％含有する。なお、本発明における重量平均分子量（Ｍｗ）はゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定された分子量算定用標準ポリスチレン換算である。
ポリメタクリレート系粘度指数向上剤の重量平均分子量が２００，０００未満であると所定の粘度指数を得づらい。一方、ポリメタクリレート系粘度指数向上剤の重量平均分子量が６００,０００を超えると十分なせん断安定性が得られず、長期使用で二次せん断を受けて低粘度化がすすみ、本発明の組成物で必要な所定の動粘度を維持できなくなることが懸念される。

本発明で使用するポリメタクリレート系粘度指数向上剤の構造は下記一般式（１）で表されるメタクリル酸エステルの重合体を有する構造であり、モノマーがメタクリル酸エステルのみの重合体であっても、モノマーがメタクリル酸エステルとそれ以外のモノマーとの共重合体であっても、また、構造の一部にポリメタクリレート以外の高分子化合物を含有するものであってもよい。また、分子中にアミノ基やスルホン酸基などの極性基を有する「分散型」であってもよいし、極性基を持たない「非分散型」であってもよいが、より好ましいポリメタクリレート系粘度指数向上剤は摩擦特性への影響が少ない「非分散型」である。

（式（１）中、Ｒ^１は水素原子又は炭素数１〜２０のアルキル基であり、ｋは１以上の整数である。）
ポリメタクリレート系粘度指数向上剤の配合量は、組成物の全量に対して０．１質量％〜５質量％であり、好ましくは０．５〜３．０質量％である。配合量が０．１質量％未満では所定の粘度指数を得づらい。一方、５．０質量％を超えるとせん断安定性が低下し粘度低下を起こしやすく、本発明の組成物で必要な所定の動粘度を維持できなくなることが懸念される。

（３）酸性リン酸エステルのアミン塩
本発明の組成物には、酸性リン酸エステルのアミン塩を組成物の全量に対して２．０〜５．０質量％含有する。
酸性リン酸エステルのアミン塩を構成する酸性リン酸エステルは、モノエステル、ジエステルのいずれであってもよく、そのアルコール残基としては、例えば、ブチル、オクチル、ラウリル、ステアリル、オレイル基などの炭素数４〜３０のアルキル基、フェニル基などの炭素数６〜３０のアリール基、メチルフェニル、オクチルフェニル基などの炭素数７〜３０のアルキル置換アリール基などが挙げられる。

酸性リン酸エステルのアミン塩の配合量は、組成物の全量に対して２．０〜５質量％であり、好ましくは３．０質量％〜４．０質量％である。配合量が２．０質量％未満ではピストン−シリンダ間やピストンロッド−シリンダ間の摩擦が大きくなり、スムーズな減衰力を得づらい。一方、５．０質量％を超えて配合しても特に問題はないが、配合量に見合った効果の向上を得られるのは５．０質量％程度までである。

（４）その他の添加剤
本発明の緩衝器用油圧作動油組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じて各種公知の添加剤を配合することができる。例えば酸化防止剤、極圧剤、油性剤、清浄分散剤、さび止め剤、金属不活性化剤、流動点降下剤、泡消剤、抗乳化剤等が挙げられる。
酸化防止剤としては、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ｐ−クレゾール等のフェノール系酸化防止剤、アルキル化ジフェニルアミン、アルキル化フェニル−α−ナフチルアミン等のアミン系酸化防止剤、ホスホン酸エステル等のリン系酸化防止剤等が挙げられる。

極圧剤としては、ホスフェート、ホスファイト等のリン系極圧剤、硫化オレフィン等の硫黄系極圧剤、ＺｎＤＴＰ、ＺｎＤＴＣ等の有機金属系極圧剤が挙げられる。
油性剤としては、オレイン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸、オレイルアルコール等の高級アルコール、オレイルアミン等のアミン、ブチルステアレート等のエステルが挙げられる。
清浄分散剤としては、アルケニルコハク酸イミド、アルケニルコハク酸エステル等の無灰系清浄分散剤、アルカリ土類金属系清浄分散剤が挙げられる。

さび止め剤としては、カルボン酸、金属セッケン、カルボン酸アミン塩、スルホン酸の金属塩、多価アルコールの部分エステル等が挙げられる。
金属不活性化剤としては、ベンゾトリアゾ−ルおよびその誘導体、アルキルコハク酸誘導体が挙げられる。
流動点降下剤としては、ポリアルキルメタクリレート、ポリブテン、ポリアルキルスチレン、ポリビニルアセテート、ポリアルキルアクリレート等が挙げられる。
消泡剤としては、シリコーン油やエステル系消泡剤等が挙げられる。
抗乳化剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤等の抗乳化剤が挙げられる。
これら添加剤は、１種を単独使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

次に、本発明を実施例及び比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。
表１に示す組成により実施例１、比較例１による緩衝器用油圧作動油組成物を調整した。これらの組成物に対し以下に示す（１）減衰力変化率測定試験、（２）摩擦力測定試験、（３）シール材適合試験を実施した。

＊１ 基油Ａ１： 炭化水素系基油（水素化分解系鉱油）で以下の性状を有するもの。
動粘度＠４０℃：１１．６ｍｍ^２／ｓ、アニリン点：１０７℃、流動点：＜−５０℃
＊２ 基油Ａ２： 炭化水素系基油で以下の性状を有する３種の鉱油の混合物。
（１）ニュートラル基油； 動粘度＠４０℃：９．４ｍｍ^２／ｓ、アニリン点：９６℃、流動点：−１３℃
（２）ナフテン系基油； 動粘度＠４０℃：１１．６ｍｍ^２／ｓ、アニリン点：５７℃、流動点：＜−５０℃
（３）ナフテン系基油； 動粘度＠４０℃：８．６ｍｍ^２／ｓ、アニリン点：５９℃、流動点：＜−５０℃

＊３ 基油Ｂ１：炭化水素系基油（原油を常圧蒸留して得られた沸点範囲１５０〜２００℃のガソリン留分から芳香族分を除去したもの）で以下の性状を有する２種の基油を同量ずつ混合した混合物。動粘度＠４０℃：３．１ｍｍ^２／ｓ、アニリン点：８５．９℃、流動点：−３２．５℃
（１）動粘度＠４０℃：２．５ｍｍ^２／ｓ、アニリン点：７８℃、流動点：−４５℃、芳香族分０．１質量％、
（２）動粘度＠４０℃：４．１ｍｍ^２／ｓ、アニリン点：８９℃、流動点：−３５℃、芳香族分０．２質量％

＊４ 基油Ｂ２：炭化水素系基油（原油を常圧蒸留して得られた沸点範囲１５０〜２００℃のガソリン留分から芳香族分を除去したもの）で以下の性状を有するもの。動粘度＠４０℃：４．１ｍｍ^２／ｓ、アニリン点：８９℃、流動点：−３５℃
＊５ ポリメタクリレートＡ： 非分散型、重量平均分子量：４００，０００
＊６ ポリメタクリレートＢ： 分散型、重量平均分子量：１５０，０００
＊７ 酸性リン酸エステルのアミン塩； オレイルアシッドフォスフェートのアミン塩

（１）減衰力変化率測定試験
実施例１及び比較例１に記載した緩衝器用油圧作動油組成物を用いて、台上実機試験を行い、減衰力の温度変化率を測定した。
減衰力変化率は実施例、比較例ともに２０℃での測定値を基準にし、以下に示す計算式から算出した。実験は具体的には、試験油を封入した自動車用緩衝器を以下に示す実験条件にて振動させ、末端の緩衝器のピストンが伸びる際にかかる減衰力を測定した。減衰力変化率が低いほど温度変化による減衰力の変化が小さいことを示し、自動車の乗り心地、操縦安定性が維持できていることを意味する。
結果は表２示す。

「減衰力変化率測定試験条件」
実施例１計測時の試験条件
温度 ：−３０℃±３℃、２０±３℃、８０±３℃
加振波形 ：正弦波
ピストン速度：０．０５ｍ/ｓ、０．１０ｍ/ｓ、０．３０ｍ/ｓ
横力 ：０Ｎ
比較例１計測時の試験条件
温度 ：２０±３℃、５０±３℃、８０±３℃
加振波形 ：正弦波
ピストン速度：０．０５ｍ/ｓ、０．１０ｍ/ｓ、０．３０ｍ/ｓ
横力 ：０Ｎ

(減衰力変化率計算式)
減衰力変化率（％）＝｛（Ｔ℃における減衰力）―（２０℃における減衰力）｝/（２０℃における減衰力）×１００

(比較例１の-30℃における減衰力変化率算出式)
減衰力変化率(％) =｛比較例１の２０℃→-３０℃の粘度変化率｝/｛実施例１の２０℃→-３０℃の粘度変化率｝
×(-３０℃における実施例１の減衰力変化率)

（２）摩擦力測定試験
減衰力変化率測定試験と同様に、実施例１及び比較例１に記載した緩衝器用油圧作動油組成物を用いて台上実機試験を行い、摩擦力を測定した。
結果は表３に示す。
「摩擦力測定試験条件」
実施例１、比較例１計測時の実験条件
温度 ：２０±３℃
加振波形 ：正弦波
ストローク ：±５ｍｍ
ピストン速度：０．００１ｍ/ｓ
横力 ：０Ｎ

（３）シール材適合試験
実施例１及び比較例１に記載した緩衝器用油圧作動油組成物にシール材を浸し体積変化率と重量変化率を測定した。
結果は表４に示す。
「シール材適合性試験条件」
シール材 ：ニトリルゴム
試験油温 ：１００℃
試験時間 ：７０ｈ

Claims (2)

1. 基油に、重量平均分子量が２００,０００〜６００,０００であるポリメタクリレート系の粘度指数向上剤及び酸性リン酸エステルのアミン塩を配合してなる油圧作動油組成物であって、該ポリメタクリレート系の粘度指数向上剤の配合割合が該組成物の全量に対して０．１〜５．０質量％であり、該酸性リン酸エステルのアミン塩の配合割合が該組成物の全量に対して２．０〜５．０質量％であり、該組成物の性状として、４０℃の動粘度が４〜８ｍｍ^２/ｓ、−３０℃におけるブルックフィールド粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下、アニリン点が８５〜１１０℃、粘度指数が１５０以上であることを特徴とする緩衝器用油圧作動油組成物。
2. 前記基油が、（Ａ）４０℃の動粘度が１０〜１５ｍｍ^２/ｓ、アニリン点が１００〜１１５℃、かつ、流動点が−４０℃以下である炭化水素系基油と、（Ｂ）４０℃の動粘度が２．０〜５．０ｍｍ^２/ｓ、アニリン点が６０〜９５℃、流動点が−２０〜−５０℃である炭化水素系基油を、（Ａ）と（Ｂ）の合計質量に対して（Ａ）を２５〜５５質量％の割合で含有する基油である請求項１に記載の緩衝器用油圧作動油組成物。