JP5345760B2 - 緩衝器用油圧作動油組成物及び緩衝器における減衰力向上方法 - Google Patents
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Description
緩衝器用油圧作動油は、低温時も作動させるために粘度は低いほうが好ましいが、減衰力は低くなる。逆に、油圧作動油の粘度を高くするとキャビテーションによる泡が発生しやすくなり、緩衝器の減衰力を高めることができない。
従って、緩衝器用の油圧作動油には、低温粘度特性と減衰力の向上の両性能をバランス良く向上させる必要がある。
このようなツインチューブ式緩衝器においては、ピストンの動きが早くなると、油圧作動油中にキャビテーションによる泡の発生が始まり、これが過度に続くと、リザーバ室に戻る油圧作動油も泡立った状態が続き、インナーチューブ下部のベースバルブやオリフィスを通して泡立った油圧作動油がインナーチューブ内に供給されてしまうため、該泡によって減衰力特性が急激に悪化する。
従来、緩衝器用油圧作動油としては、要求される様々な性能を改善するために、例えば、特許文献1〜7において、リン酸エステル、アミン化合物、粘度指数向上剤等の各種添加剤を用いることが、また、例えば、特許文献8〜16において、ポリα−オレフィン、エステル、シリコンオイル、あるいは深脱ろう基油等の各種高性能基油を用いることが提案されている。
しかし、ツインチューブ式緩衝器の特性に応じた減衰力の向上方法は十分に検討されていないのが現状である。
本発明の別の課題は、ツインチューブ式緩衝器におけるキャビテーションによる泡の発生を抑制でき、減衰力を向上させることができるツインチューブ式緩衝器の減衰力向上方法を提供することにある。
また本発明によれば、インナーチューブ、アウターチューブ及びインナーチューブ内を摺動するピストンロッドを備え、該インナーチューブ下部にベースバルブ及び/又はオリフィスを有し、インナーチューブ−アウターチューブ間にリザーバ室が形成されており、インナーチューブ内及びリザーバ室に油圧作動油とガスを充填してなり、前記ピストンロッドの作動により、インナーチューブ下部のベースバルブ及び/又はオリフィスを通じてインナーチューブ内の油圧作動油の過不足分がリザーバ室の油圧作動油によって調整される機構を有するツインチューブ式緩衝器における減衰力向上方法であって、前記ピストンロッドが作動していない状態の位置にある際の前記インナーチューブ下部のベースバルブ又はオリフィスの位置に対する前記リザーバ室における該油圧作動油の液面高さ(h)が、少なくとも3cm以上となるように本発明の組成物を充填することを特徴とするツインチューブ式緩衝器における減衰力向上方法が提供される。
本発明の減衰力向上方法は、前記液面高さ(h)を特定高さ以上となるように、また、前記割合(X)を特定値以上となるように本発明の組成物を充填するので、リザーバ室に戻る本発明の組成物が泡立っていても、十分な消泡時間を確保することができ、インナーチューブ下部のベースバルブ又はオリフィスからインナーチューブ内へ泡立った本発明の組成物が供給されることが防止でき、緩衝器の減衰力を維持することができる。
従って、本発明の組成物は、ツインチューブ式緩衝器を採用した、ショックアブソーバー、アクティブサスペンション、ステーダンパー、エンジンダンパー等の自動車の懸架装置、二輪車のフロントフォーク等の緩衝器用に好適である。
本発明の組成物に用いる潤滑油基油としては、鉱油系潤滑油基油、合成系潤滑油基油又はこれらの混合基油が挙げられる。
鉱油系潤滑油基油としては、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油、芳香族系鉱油から選ばれる1種又は2種以上の混合基油を好ましく使用することができ、パラフィン系鉱油及び/又はナフテン系鉱油を使用することがより好ましい。
パラフィン系鉱油としては、ツインチューブ式緩衝器の減衰力を向上するため、あるいは、緩衝器用油圧作動油に要求される諸性能を満足するために、以下の諸性状を示すパラフィン系鉱油の使用が望ましい。
パラフィン系鉱油の%CPは特に制限はないが、通常50以上、より好ましくは55〜85、更に好ましくは60〜70である。
パラフィン系鉱油の%CNは特に制限はないが、好ましくは40以下、より好ましくは10〜35、更に好ましくは20〜30である。本発明においては、%CNが28以上のパラフィン系鉱油も好適に使用することができる。
パラフィン系鉱油の%CAは特に制限はないが、好ましくは0〜10、より好ましくは1〜9、更に好ましくは3〜7である。
なお、本発明において%CP、%CN及び%CAは、ASTM D 3238−85に準拠した方法(n−d−M環分析)により求められる、パラフィン炭素数の全炭素数に対する百分率、ナフテン炭素数の全炭素数に対する百分率及び芳香族炭素数の全炭素数に対する百分率をそれぞれ意味する。
本発明においては、上記潤滑油基油の規定に合致したパラフィン系鉱油も好適に使用することができる。
パラフィン系鉱油の粘度指数は、通常80以上、好ましくは80〜120、より好ましくは85〜110、更に好ましくは85〜105である。
パラフィン系鉱油の流動点は、通常0℃以下、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−20℃以下である。
なお、本発明において流動点は、JIS K 2269「原油及び石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法」に準拠して規定される流動点を意味する。
なお、本発明においてアニリン点は、JIS K 2256「石油製品アニリン点及び混合アニリン点試験方法」に準拠して規定されるアニリン点を意味する。
ナフテン系鉱油としては、ツインチューブ式緩衝器の減衰力を向上するため、あるいは、緩衝器用油圧作動油に要求される諸性能を満足するために、以下の諸性状を示すナフテン系鉱油の使用が望ましい。
ナフテン系鉱油の%CPは特に制限はないが、通常50未満、より好ましくは30〜48、更に好ましくは35〜45である。
ナフテン系鉱油の%CNは特に制限はないが、好ましくは30〜80、より好ましくは35〜70、更に好ましくは40〜60である。
ナフテン系鉱油の%CAは特に制限はないが、好ましくは0〜25、より好ましくは5〜20、更に好ましくは10〜15である。
ナフテン系鉱油の粘度指数は、通常120以下、好ましくは50以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは5以下であり、好ましくは−50以上、より好ましくは−30以上である。
ナフテン系鉱油の流動点は、通常0℃以下、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−20℃以下、更に好ましくは−30℃以下である。
前記(N2)成分としては、例えば、(N2-1)アニリン点66〜95℃、好ましくは70〜85℃のナフテン系鉱油及び/又は(N2-2)アニリン点65℃以下、20℃以上、より好ましくは50℃以上のナフテン系鉱油が挙げられる。これらのうち、本発明においては減衰力をより高めることができ、組成物の粘度指数をより高めることができる点で、特に上記(N2-1)成分の使用が望ましい。
本発明において使用可能な合成系基油は、ツインチューブ式緩衝器の減衰力を向上でき、あるいは更に緩衝器用油圧作動油に要求される諸性能を満足するために、以下の諸性状を示す合成系基油の使用が望ましい。
合成系基油の粘度指数は、通常−50〜300、好ましくは0〜150、より好ましくは50〜120、更に好ましくは70〜95である。
合成系鉱油の流動点は、通常0℃以下、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−20℃以下である。
(S2)成分としては、例えば、(S2-1)アニリン点66〜95℃、好ましくは70〜90℃の合成系基油及び/又は(S2-2)アニリン点20℃以上、65℃以下、好ましくは50℃以下の合成系基油が挙げられる。
(S2-2)成分としては、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン等の芳香族系合成基油を例示することができ、特に、上記(A)成分の使用が好ましい。
(A)成分の40℃における好ましい動粘度は、25〜45mm2/s、更に好ましくは30〜40mm2/sである。
(A)成分の100℃における動粘度は、通常1〜10mm2/s、好ましくは3〜8mm2/s、更に好ましくは4〜6mm2/sである。
(A)成分のアニリン点は特に制限はないが、通常65℃以下、好ましくは20〜50℃、より好ましくは30〜40℃である。
(A)成分の粘度指数は特に制限はないが、通常0以上、より好ましくは40〜100、更に好ましくは60〜90、特に好ましくは70〜90である。
(A)成分の流動点は特に制限はないが、通常0℃以下、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−20℃以下である。
アルキル基の炭素数は、通常1〜40、好ましくは8〜30、より好ましくは10〜20である。
R1、R2、R3及びR4の合計炭素数は、好ましくは8〜50、より好ましくは10〜40である。
R1、R2、R3及びR4のうち2つ以上が炭化水素基である場合、そのうち少なくとも1つがアルキル基であればその組み合わせは任意であるが、全てアルキル基であることが好ましい。また、R1及びR2が炭化水素基であるような、同一のベンゼン環に2つの炭化水素基が結合しているものでもよく、更に、R1及びR3が炭化水素基であるような、異なるベンゼン環にそれぞれ1つずつの炭化水素基が結合しているものでもよい。
これらの中でも、炭素数8〜30、より好ましくは10〜20のアルキル基を1〜4個、より好ましくは1〜2個有するアルキルナフタレンが好ましく、更に、アルキルナフタレンが有するアルキル基の合計炭素数が8〜50、より好ましくは10〜40であるアルキルナフタレンが好ましい。
上記アルキルナフタレンは、1種を単独で用いてもよく、2種以上の混合物として用いてもよい。2種以上のアルキルナフタレンの混合物を用いる場合、当該混合物の平均分子量は200〜500であることが好ましい。
潤滑油基油の%CP/%CN特に制限はないがは、好ましくは0.7以上、より好ましくは1.5以上、さらに好ましくは2以上、特に好ましくは2.5以上であり、好ましくは10以下、より好ましくは6以下、さらに好ましくは4以下である。
潤滑油基油の%CPは特に制限はないが、好ましくは40〜100、より好ましくは50〜80、さらに好ましくは60〜70である。
潤滑油基油の%CAは特に制限はないが、好ましくは0〜20、より好ましくは2〜10、更に好ましくは3〜8である。
潤滑油基油の粘度指数は特に制限はないが、好ましくは20以上、更に好ましくは80以上、特に好ましくは90以上であり、好ましくは120以下、より好ましくは110以下である。
潤滑油基油の流動点は、通常0℃以下、好ましくは−10℃以下、より好ましくは−20℃以下、更に好ましくは−30℃以下である。
潤滑油基油のアニリン点は特に制限はなく、通常120℃以下、好ましくは105℃以下であり、好ましくは50℃以上、更に好ましくは80℃以上、特に好ましくは90℃以上である。
本発明に用いる潤滑油基油は、より具体的には、例えば、1つの態様として、上記パラフィン系鉱油からなる潤滑油基油を挙げることができる。この場合、ツインチューブ式緩衝器において、より厳しい振動条件においても減衰力をより向上できるため特に好ましい。
リン含有添加剤としては、リン酸エステル類、亜リン酸エステル類、チオリン酸エステル類、チオ亜リン酸エステル類、これらの誘導体、これらの金属塩又はこれらのアミン塩等のリン含有摩耗防止剤が挙げられ、これらの中でも、ジアルキルジチオリン酸亜鉛、炭素数1〜30、好ましくは炭素数4〜24、より好ましくは炭素数12〜20のアルキル基又はアルケニル基を有する亜リン酸エステル及び/又はリン酸エステルが望ましく、オレイルハイドロジェンホスファイト等の炭素数12〜20のアルキル基又はアルケニル基を有する亜リン酸エステル類の使用が特に望ましい。
リン含有添加剤の含有割合は、組成物全量基準で、リン量として0.005〜0.2質量%、好ましくは0.01〜0.08質量%、更に好ましくは0.01〜0.04質量%である。
消泡剤としては、例えば、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が挙げられる。消泡剤の含有量は、組成物全量基準で、1〜50質量ppm、好ましくは15〜40質量ppm、さらに好ましくは20〜35質量ppmである。
このような添加剤としては、例えば、リンを含有しない摩耗防止剤、無灰分散剤、摩擦調整剤、粘度指数向上剤、酸化防止剤、流動性向上剤、金属不活性化剤、金属系清浄剤、腐食防止剤、防錆剤、抗乳化剤、着色剤等の各種添加剤が挙げられる。
リンを含有しない摩耗防止剤を含有させる場合の割合は、組成物全量基準で、通常0.01〜5質量%の範囲である。
無灰分散剤を含有させる場合の割合は、組成物全量基準で、通常0.01〜20質量%、好ましくは0.01〜5質量%、より好ましくは1質量%以下、特に好ましくは0.5質量%以下である。なお、無灰分散剤の窒素量としての含有割合は、組成物全量基準で、通常0.0001〜0.2質量%、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下、更に好ましくは0.005質量%以下である。
摩擦調整剤を含有させる場合の割合は、組成物全量基準で通常0.01〜5質量%、好ましくは0.1〜3質量%の範囲である。
その他にもポリイソブチレン若しくはその水添物、スチレン−ジエン共重合体の水素化物、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体又はポリアルキルスチレン等の粘度指数向上剤も使用可能である。
粘度指数向上剤の重量分子量は、例えば、分散型及び非分散型ポリメタクリレートの場合、通常5000〜1000000、好ましくは100000〜900000であるが、せん断安定性に優れる点で300000以下が特に好ましく、減衰力をさらに向上できる点で150000以上、特に200000以上が望ましい。ポリイソブチレン又はその水素化物の場合、通常800〜5000、好ましくは1000〜4000、エチレン−α−オレフィン共重合体又はその水素化物の場合、通常800〜500000、好ましくは3000〜200000である。
これらの粘度指数向上剤は、任意に選ばれた1種類あるいは2種類以上の化合物を任意の量で含有させることができ、その際の含有割合は、組成物全量基準で通常0.1〜20質量%である。
酸化防止剤を含有させる場合の割合は、組成物全量基準で、通常0.01〜5質量%である。
金属不活性化剤としては、例えば、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、アルキルチアジアゾール、メルカプトベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール又はその誘導体、1,3,4−チアジアゾールポリスルフィド、1,3,4−チアジアゾリル−2,5−ビスジアルキルジチオカーバメート、2−(アルキルジチオ)ベンゾイミダゾール、β−(o−カルボキシベンジルチオ)プロピオンニトリルが挙げられる。
金属系清浄剤としては、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、フィネート、サリシレート、ホスホネートが挙げられる。
腐食防止剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、トリルトリアゾール系、チアジアゾール系、イミダゾール系化合物が挙げられる。
防錆剤としては、例えば、石油スルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、ジノニルナフタレンスルホネート、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステルが挙げられる。
抗乳化剤としては、例えば、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が挙げられる。
これらの添加剤を含有させる場合の割合は、組成物全量基準で、流動性向上剤、金属系清浄剤、腐食防止剤、防錆剤、抗乳化剤ではそれぞれ通常0.005〜5質量%、金属不活性化剤では通常0.005〜1質量%、消泡剤では通常0.0005〜1質量%である。
本発明の組成物の100℃における動粘度は、特に制限はないが、好ましくは6〜9mm2/s、より好ましくは6.5〜8.5mm2/s、さらに好ましくは7〜8mm2/sであり、本発明においては、組成物の100℃における動粘度を7.6mm2/s以下とすると、より厳しい振動条件においても高い減衰力を発生できるので、特に望ましい。
本発明の組成物の粘度指数は、特に制限はないが、好ましくは150〜250、より好ましくは170〜220、さらに好ましくは180〜210である。本発明においては、粘度指数を200以下とすると、より厳しい振動条件においても高い減衰力を発生できるので、特に望ましい。
図1において、10はツインチューブ式緩衝器であり、該緩衝器10は、インナーチューブ11、アウターチューブ12及びインナーチューブ11内を摺動する、バルブ及びオリフィスを備えたピストン13、該ピストン13に接続したロッド14を備える。
該インナーチューブ11の下部にはベースバルブ15を、インナーチューブ11の上部にはガイドブッシュ16a及びオイルシール16bを有し、インナーチューブ11とアウターチューブ12の間にリザーバ室17が形成されている。
インナーチューブ11内及びリザーバ室17には、本発明の組成物からなる油圧作動油18及びガス19が充填されている。該ガス19は大気でも良いので必ずしも充填される必要はない。
このような液面高さ(h)は、キャビテーションで発生した泡がベースバルブから吸い込まれない高さであるので、ピストン径やリザーバーの径が変化しても、上記液面高さが確保できれば本発明の所望の効果を更に改善することができる。
要するに、泡発生速度と消泡速度とのバランスがくずれると急激に減衰力が低下するため、消泡速度を早くするとともに、十分な消泡時間を確保することで、緩衝器の減衰力を高いまま維持することができる。
従って、本発明の組成物は、このような減衰力向上方法のための油圧作動油組成物としての用途に好適である。
従って、本発明の組成物は、このような減衰力向上方法のための油圧作動油組成物としての用途に好適である。
実施例1〜6及び比較例1
表1に示す各種パラフィン系基油、ナフテン系基油、合成系基油を用い、表2に示す組成の緩衝器用油圧作動油組成物(試料1〜5)を調整した。この試料1〜5の組成物を、ツインチューブ式緩衝器に、インナーチューブ下部のベースバルブの位置に対する前記リザーバ室における該組成物の液面高さ(h)や、リザーバ室における該組成物の充填量(vr)が表3に示す所定の範囲となるように充填した。試料を充填したツインチューブ式緩衝器を用い、以下の条件にて減衰力試験を実施した。結果を表3に示す。
(緩衝器の減衰力試験条件)
比較的緩い振動条件:周波数4Hz、振幅20mm、
厳しい振動条件:周波数5Hz、振幅10mm、
2)ポリイソブチレン(PIB)コハク酸イミド(ビス型、PIB分子量1300、N量1.5%)
3)オレイルホスファイト
4)グリセリンオレート
5)ポリメタクリレート系粘度指数向上剤(Mw230000)
6)ポリメタクリレート系粘度指数向上剤(Mw160000)
7)シリコン系消泡剤
11:インナーチューブ
12:アウターチューブ
13:ピストン
14:ロッド
15:ベースバルブ
17:リザーバ室
18:油圧作動油
19ガス
Claims (6)
- 潤滑油基油と、該基油に配合するリン含有添加剤とを含み、該リン含有添加剤の含有割合が組成物全量基準で、リン量として0.005〜0.2質量%であり、
シリコーン、フルオロシリコーン、及びフルオロアルキルエーテルから選ばれる少なくとも一種類の消泡剤を組成物全量基準で、1〜50質量ppm含有し、
組成物の40℃における動粘度が31〜40mm2/sであるツインチューブ式緩衝器用油圧作動油組成物であり、
前記ツインチューブ式緩衝器が、インナーチューブ、アウターチューブ及びインナーチューブ内を摺動するピストンロッドを備え、該インナーチューブ下部にベースバルブ及び/又はオリフィスを有し、インナーチューブ−アウターチューブ間にリザーバ室が形成されており、インナーチューブ内及びリザーバ室に油圧作動油とガスを充填してなる緩衝器であって、
前記ピストンロッドの作動により、インナーチューブ下部のベースバルブ及び/又はオリフィスを通じてインナーチューブ内の油圧作動油の過不足分がリザーバ室の油圧作動油によって調整される機構を有し、かつ前記ピストンロッドが作動していない状態の位置にある際の前記インナーチューブ下部のベースバルブ及び/又はオリフィスの位置に対する前記リザーバ室における前記油圧作動油の液面高さ(h)が、少なくとも3cm以上となるように前記油圧作動油を充填して使用するためのツインチューブ式緩衝器用油圧作動油組成物。 - 前記液面高さ(h)が少なくとも7cm以上となるように前記油圧作動油を充填して使用するための請求項1に記載の組成物。
- 前記ツインチューブ式緩衝器のピストンロッドが作動していない状態の位置にある際の前記リザーバ室における前記油圧作動油の油量をvr(ml)とし、緩衝器に充填される前記油圧作動油の全油量をV(ml)とすると、前記リザーバ室以外に充填された前記油圧作動油の油量(V−vr)(ml)に対する前記リザーバ室における前記油圧作動油の油量vrの割合(X)((vr)/(V−vr))が0.5以上となるように前記油圧作動油を充填して使用するための請求項1又は2に記載の組成物。
- 前記割合(X)が1.1以上となるように前記油圧作動油を充填して使用するための請求項3に記載の組成物。
- インナーチューブ、アウターチューブ及びインナーチューブ内を摺動するピストンロッドを備え、該インナーチューブ下部にベースバルブ及び/又はオリフィスを有し、インナーチューブ−アウターチューブ間にリザーバ室が形成されており、インナーチューブ内及びリザーバ室に油圧作動油とガスを充填してなり、前記ピストンロッドの作動により、インナーチューブ下部のベースバルブ及び/又はオリフィスを通じてインナーチューブ内の油圧作動油の過不足分がリザーバ室の油圧作動油によって調整される機構を有するツインチューブ式緩衝器における減衰力向上方法であって、
前記ピストンロッドが作動していない状態の位置にある際の前記インナーチューブ下部のベースバルブ又はオリフィスの位置に対する前記リザーバ室における該油圧作動油の液面高さ(h)が、少なくとも3cm以上となるように請求項1に記載の油圧作動油組成物を充填することを特徴とするツインチューブ式緩衝器における減衰力向上方法。 - 前記ピストンロッドが作動していない状態の位置にある際の前記リザーバ室における前記油圧作動油の油量をvr(ml)とし、緩衝器に充填される前記油圧作動油の全油量をV(ml)とすると、前記リザーバ室以外に充填された前記油圧作動油の油量(V−vr)(ml)に対する前記リザーバ室における前記油圧作動油の油量vrの割合(X)((vr)/(V−vr))が0.5以上となるように、請求項1に記載の油圧作動油組成物を充填することを特徴とするツインチューブ式緩衝器における請求項5に記載の減衰力向上方法。
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