JP5646859B2

JP5646859B2 - 無段変速機用潤滑油組成物

Info

Publication number: JP5646859B2
Application number: JP2010032866A
Authority: JP
Inventors: 裕藤田; 俊彦市橋; 小島　健嗣; 健嗣小島; 慶江荒川; 前田　誠; 誠前田; 臼木　秀樹; 秀樹臼木
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd; JATCO Ltd
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2030-02-17
Also published as: KR101777892B1; EP2537914A4; CN102770516A; KR20130001245A; JP2011168677A; EP2537914A1; CN102770516B; US20120316092A1; EP2537914B1; US9725672B2; WO2011102037A1

Description

本発明は、無段変速機用潤滑油組成物に関する。詳しくは、低粘度かつ高粘度指数であって、せん断安定性が良好であり、疲労寿命も長い無段変速機用潤滑油組成物に関する。

近年、地球規模の二酸化炭素排出量問題と世界的なエネルギー需要の増大を背景とし、自動車の省燃費化に対する要求はますます高くなっている。その中で、自動車の部品である変速機にも従来に増して省燃費化への寄与が求められている。
例えば、変速機の省燃費化手段の一つとして、潤滑油の低粘度化が挙げられる。変速機の中でも自動車用の無段変速機はトルクコンバータ、湿式クラッチ、歯車軸受機構、オイルポンプ、油圧制御機構などを有しており、これらに使用される潤滑油をより低粘度化することにより、攪拌抵抗および摩擦抵抗が低減され、自動車の燃費の向上が可能となる。
しかしながら、低粘度化された潤滑油は、せん断安定性が低下して焼き付きの発生や、疲労寿命の低下等の問題を生じることがあった。
そこで、特許文献１には、変速特性等を長期間維持できる潤滑油組成物として、各種添加剤を配合し、最適化したものが報告されている。しかしながら、特許文献１に記載の発明は、省燃費化を目的としたものではないため、動粘度が高く、低粘度化した際の疲労寿命は検討されていない。
また、さらなる省燃費化を目指すにあたっては、低温始動性の観点から、高温側の粘度は維持しつつ、低温側の粘度を低下させる、いわゆる高粘度指数化が望まれる。
例えば、特許文献２に開示された潤滑油組成物は、粘度指数向上剤としてポリメタクリレート（ＰＭＡ）を使用し、粘度指数を向上させている。また、特許文献３および特許文献４に開示された潤滑油組成物は高粘度合成油（ポリ−α−オレフィン：ＰＡＯ）を用いて粘度特性を向上させ、さらに疲労寿命の向上に有効なオレフィンコポリマー（ＯＣＰ）を配合している。

特開２００１−２６２１７６号公報特開２００６−１１７８５２号公報特開２００８−２０８２２０号公報特開２００８−２０８２２１号公報

しかしながら、疲労寿命の改善と高粘度指数化は相反関係にあり、特許文献２では、粘度指数は向上されたものの、油膜維持性に劣るという問題がある。また、特許文献３および４では、ＯＣＰの配合によりＰＡＯが有する粘度指数以上の粘度指数は得られておらず、高粘度指数化は検討されていない。すなわち、十分な疲労寿命を有しながら、粘度指数を向上させる技術は実現されておらず、検討もされていない。

そこで、本発明の目的は、低粘度かつ高粘度指数であって、せん断安定性が良好で、疲労寿命が長い無段変速機用潤滑油組成物を提供することにある。

本発明者は、このような課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、以下のように特定の基油および添加剤を組み合わせ、さらに完成油が特定の粘度特性を有する場合に、上記課題を解決出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、以下のような無段変速機用潤滑油組成物を提供するものである。
（１）無段変速機用潤滑油組成物であって、（Ａ）硫黄分が０．０３質量％以下であり、１００℃における動粘度が１．５ｍｍ^２／ｓ以上３ｍｍ^２／ｓ以下の、鉱油およびポリ−α−オレフィンのうち少なくともいずれか１種を組成物全量基準で４５質量％以上６５質量％以下と、（Ｂ）硫黄分が０．０３質量％以下であり、１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓ以上８ｍｍ^２／ｓ以下の、鉱油およびポリ−α−オレフィンのうち少なくともいずれか1種を組成物全量基準で１０質量％以上２０質量％以下と、（Ｃ）１００℃における動粘度が３０ｍｍ^２／ｓ以上４００ｍｍ^２／ｓ以下のポリ−α−オレフィンを組成物全量基準で５質量％以上１２質量％以下と、（Ｄ）質量平均分子量が１００００以上４００００以下のポリメタクリレートを組成物全量基準で８質量％以上１４質量％以下とを配合してなり、前記（Ｃ）成分と前記（Ｄ）成分との合計量が１９質量％以上であって、１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓ以上６．５ｍｍ^２／ｓ以下かつ−２０℃における動粘度が６８０ｍｍ^２／ｓ以下であることを特徴とする無段変速機用潤滑油組成物。

（２）上述の（１）に記載の無段変速機用潤滑油組成物において、前記（Ａ）成分の１００℃における動粘度が１．５ｍｍ^２／ｓ以上２．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、前記（Ｂ）成分の１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓ以上７．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、前記（Ｄ）成分の質量平均分子量が１００００以上３００００以下であって、１００℃における動粘度が５．８ｍｍ^２／ｓ以上６．５ｍｍ^２／ｓ以下であることを特徴とする無段変速機用潤滑油組成物。

（３）上述の（２）に記載の無段変速機用潤滑油組成物であって、前記（Ｂ）成分の１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓ以上７．０ｍｍ^２／ｓ以下であり、前記（Ｄ）成分の質量平均分子量が１５０００以上３００００以下であり、−２０℃における動粘度が６６０ｍｍ^２／ｓ以下であることを特徴とする無段変速機用潤滑油組成物。

（４）上述の（１）から（３）までのいずれか一つに記載の無段変速機用潤滑油組成物において、ベルト式無段変速機に用いられることを特徴とする無段変速機用潤滑油組成物。

本発明によれば、低粘度かつ高粘度指数であって、せん断安定性が良好で、疲労寿命が長い無段変速機用潤滑油組成物を提供することができる。また、本発明の無段変速機用潤滑油組成物は、特にベルト式無段変速機用として好適に使用することができる。

本発明の潤滑油組成物は、上述の（Ａ）から（Ｄ）までの成分を配合してなることを特徴とするものである。以下、詳細に説明する。

〔Ａ成分〕
本発明の無段変速機用潤滑油組成物は、（Ａ）成分として、硫黄分が０．０３質量％以下であり、１００℃における動粘度が１．５ｍｍ^２／ｓ以上３ｍｍ^２／ｓ以下、好ましくは１．５ｍｍ^２／ｓ以上２．５ｍｍ^２／ｓ以下の鉱油およびポリ−α−オレフィン（以下、ＰＡＯとも言う）のうち少なくともいずれか１種を４５質量％以上６５質量％以下配合してなる。
１００℃における動粘度が１．５ｍｍ^２／ｓを下回ると、蒸発性が高くなり、３ｍｍ^２／ｓを超えると、粘度指数が低下する。
（Ａ）成分中の硫黄分が０．０３質量％を超えると、酸化安定性が悪くなる。
また、配合量が４５質量％より少ないと完成した潤滑油組成物の粘度が上昇し、無段変速機用として使用した際、摩擦損失が増大するという不都合が生じる場合があり、好ましくない。配合量が６５質量％を超えると、粘度が低下し、無段変速機用として使用した際、機械部品の摩耗が増大する恐れがあるので、好ましくない。

成分（Ａ）で用いられる鉱油としては、例えば、原油を常圧蒸留およ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、接触脱ろう、水素化精製、硫酸洗浄、あるいは白土処理等の精製処埋を適宜組み合わせて精製したパラフィン系、ナフテン系などが好適に使用できる。
また、ＰＡＯとしては、例えば、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマーなどを用いることができる。

これらの鉱油やＰＡＯで、１００℃における動粘度が上述の範囲内のものを単独で使用しても良く、またこれらの中から選ばれる２種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。

〔Ｂ成分〕
本発明の無段変速機用潤滑油組成物は、（Ｂ）成分として、硫黄分が０．０３質量％以下であり、１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓ以上８ｍｍ^２／ｓ以下、好ましくは５．５ｍｍ^２／ｓ以上７．５ｍｍ^２／ｓ以下の鉱油およびポリ−α−オレフィンのうち少なくともいずれか１種を組成物全量基準で１０質量％以上２０質量％以下配合してなる。
１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓを下回ると、粘度指数が低下し、８ｍｍ^２／ｓを超えると、低温における粘度が上昇し好ましくない。
（Ｂ）成分中の硫黄分が０．０３質量％を超えると、酸化安定性が悪くなる。
また、配合量が１０質量％より少ないと、粘度が低下し、無段変速機用として使用した際、機械部品の摩耗が増大する恐れがあるので、好ましくない。配合量が２０質量％を超えると、完成した潤滑油組成物の粘度が上昇し、摩擦損失が増大するという不都合が生じる場合があり、好ましくない。

（Ｂ）成分に配合される鉱油またはポリ−α−オレフィンは、前述の（Ａ）成分に配合されるものと同様のものが使用できる。

〔Ｃ成分〕
本発明の無段変速機用潤滑油組成物は、（Ｃ）成分として、１００℃における動粘度が３０ｍｍ^２／ｓ以上４００ｍｍ^２／ｓ以下のポリ−α−オレフィンを５質量％以上１２質量％以下配合してなる。
１００℃における動粘度が３０ｍｍ^２／ｓを下回ると、粘度指数が低下し、４００ｍｍ^２／ｓを超えると、せん断安定性が低下し好ましくない。
配合量が５質量％より少ないと、完成した潤滑油組成物の粘度が低下し、無段変速機用として使用した際、機械部品の摩耗が増大する恐れがあるので、好ましくない。配合量が１２質量％を超えると、粘度が上昇し、摩擦損失が増大するという不都合が生じる場合があり、好ましくない。

〔Ｄ成分〕
本発明の無段変速機用潤滑油組成物は、（Ｄ）成分として、質量平均分子量が１００００以上４００００以下、好ましくは質量平均分子量が１００００以上３００００以下、より好ましくは質量平均分子量が１５０００以上３００００以下のポリメタクリレート（以下、ＰＭＡとも言う）を８質量％以上１４質量％以下配合してなる。

質量平均分子量が１００００より小さいと、粘度指数が低下し、好ましくない。質量平均分子量が４００００より大きいとせん断安定性が低下するという不都合を生じる場合がある。
配合量は潤滑油組成物全量基準で８質量％より少ないと、潤滑油組成物の粘度が低下し、無段変速機用として用いた場合に機械部品の摩耗が増大する恐れがあり、好ましくない。配合量が１２質量％を超えると、潤滑油組成物の粘度が上昇し、無段変速機用として用いた場合に摩擦損失が増大するという不都合が生じる場合がある。

また、（Ｃ）成分と（Ｄ）成分の配合量の合計は、組成物全量基準で１９質量％以上であることが好ましく、より好ましくは１９質量％以上４０質量％以下である。この配合量を満たす場合に、本発明の潤滑油組成物は、無段変速機用として好適に利用できる粘度を有する。

〔その他添加剤〕
本発明の潤滑油組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてさらに他の添加剤、例えば、清浄剤、無灰系分散剤、摩耗防止剤、摩擦調整剤、防錆剤、金属不活性化剤、消泡剤、酸化防止剤、および着色剤等を配合してもよい。

清浄剤としては、中性金属スルホネート、中性金属フェネート、中性金属サリチレート、中性金属ホスホネート、塩基性スルホネート、塩基性フェネート、塩基性サリチレート、過塩基性スルホネート、過塩基性サリチレート、過塩基性ホスホネートなどの金属系清浄剤が挙げられる。好ましい配合量は、組成物全量基準で、０．０１質量％以上、１０質量％以下程度である。
無灰系分散剤としては、例えばコハク酸イミド類、ホウ素含有コハク酸イミド類、ベンジルアミン類、ホウ素含有ベンジルアミン類、コハク酸エステル類、脂肪酸あるいはコハク酸で代表される一価または二価のカルボン酸のアミド類などが挙げられる。無灰系分散剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で、０．１質量％以上、２０質量％以下程度である。

摩耗防止剤としては、例えばチオリン酸金属塩（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ等）やチオカルバミン酸金属塩（Ｚｎ等）のような硫黄系摩耗防止剤、リン酸エステル（トリクレジルフォスフェート）のようなリン系摩耗防止剤を挙げることができる。摩耗防止剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で０.０５質量％以上、５質量％以下程度である。
摩擦調整剤としては、例えば、ネオペンチルグリコールモノラウレート、トリメチロールプロパンモノラウレート、グリセリンモノオレエート（オレイン酸モノグリセライド）などの多価アルコール部分エステルなどが挙げられる。摩擦調整剤の好ましい配合量は、組成物基準で０．０５質量％以上、４質量％以下程度である。

防錆剤としては、例えば、脂肪酸、アルケニルコハク酸ハーフエステル、脂肪酸セッケン、アルキルスルホン酸塩、多価アルコール脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、酸化パラフィン、アルキルポリオキシエチレンエーテル等が挙げられる。防錆剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で０．０１質量％以上、３質量％以下程度である。
金属不活性化剤としては、例えばベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾール誘導体、トリアゾール、トリアゾール誘導体、イミダゾール、イミダゾール誘導体、チアジアゾールなど挙げられるが、単独もしくは２種以上を組み合わせて用いられる。金属不活性化剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で０．０１質量％以上、５質量％以下程度である。

消泡剤としては、例えばシリコーン系化合物、エステル系化合物などが、単独もしくは２種以上を組み合わせて用いられる。消泡剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で、０．０５質量％以上、５質量％以下程度である。
酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系やアミン系のもの、あるいはアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）などが好ましく用いられる。フェノール系としては、特にビスフェノール系やエステル基含有フェノール系のものが好適である。アミン系としては、ジアルキルジフェニルアミン系やナフチルアミン系が好適である。酸化防止剤の好ましい配合量は、０．０５質量％以上、７質量％以下程度である。

以上の成分を配合してなる本発明の無段変速機用潤滑油組成物は、１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓ以上６．５ｍｍ^２／ｓ以下、好ましくは５．８ｍｍ^２／ｓ以上６．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、かつ−２０℃における動粘度が６８０ｍｍ^２／ｓ以下、好ましくは６６０ｍｍ^２／ｓ以下である。
１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓを下回ると無段変速機に用いた場合、機械部品の摩耗性が増大し、機械の信頼性および耐久性が低下する。１００℃における動粘度が６．５ｍｍ^２／ｓを超えると、摩擦損失が増大し、無段変速機に用いた場合、省燃費性が発揮できない。−２０℃における動粘度が６８０ｍｍ^２／ｓを超えると、低温域から常温域での摩擦損失が増大し、無段変速機に用いた場合、目標とする省燃費性が得られない。

本発明の無段変速機用潤滑油組成物は、前述の成分、配合量、および粘度を満たすことにより、低粘度かつ高粘度指数であって、せん断安定性が良好な特性を有し、無段変速機用に利用した場合には、機械部品の疲労寿命を長く保つことができる。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって、なんら限定されるものではない。

〔実施例１〜４、参考例、比較例１〜５〕
表１に示す組成で無段変速機用組成物を調整し、調整した組成物の１００℃および−２０℃における動粘度、−４０℃におけるＢＦ粘度、せん断後粘度、ころがり４球疲労寿命を以下に示す方法で測定した。
尚、表１中に記載された成分は以下の通りである。
鉱油−１：硫黄分０．０３質量％以下で１００℃における動粘度が２．２ｍｍ^２／ｓ、４０℃における動粘度が７．１ｍｍ^２／ｓの鉱油
鉱油−２：硫黄分０．０３質量％以下で１００℃における動粘度が６．５ｍｍ^２／ｓ、４０℃における動粘度が３７ｍｍ^２／ｓの鉱油
ＰＡＯ−１：１００℃における動粘度が１．８ｍｍ^２／ｓのＰＡＯ
ＰＡＯ−２：１００℃における動粘度が３．９ｍｍ^２／ｓのＰＡＯ
ＰＡＯ−３：１００℃における動粘度が９．８ｍｍ^２／ｓのＰＡＯ
ＰＡＯ−４：１００℃における動粘度が１００ｍｍ^２／ｓのＰＡＯ
ＰＭＡ−１：質量平均分子量２００００のポリメタクリレート
ＰＭＡ−２：質量平均分子量５００００のポリメタクリレート
ＣＶＴ油用添加剤：清浄剤（Ｃａスルフォネート他），分散剤（コハク酸イミド他），極圧添加剤および摩耗防止剤（硫化物，リン酸化合物，硫化リン化合物，他），消泡剤，銅不活性化剤等を含むパッケージ。

〔１００℃および−２０℃における動粘度〕
ＪＩＳＫ２２８３に準拠して測定した。
〔粘度指数〕
ＪＩＳＫ２２８３に準拠して測定した。

〔ＢＦ粘度〕
ＪＰＩ−５Ｓ−２６−８５に準拠して測定した。

〔せん断前動粘度およびせん断後動粘度〕
ＪＡＳＯＭ−３４７に準拠した試験を３０時間行い、試験前後の１４０℃における動粘度を測定した。

〔ころがり４球疲労寿命〕
ころがり４球試験を用いて、ピッチングが発生する時間を測定した。測定条件は、ＳＵＪ−２製３／４インチのボールを使用し、荷重６．９ＧＰａ、回転数２２００ｒｐｍ、油温９０℃である。

〔評価結果〕
表１に示すように、本発明の潤滑油組成物を用いた実施例１〜４では、いずれも、市販品（比較例５）と比較して、１００℃における動粘度が低く抑えられ、−２０℃における動粘度が低くなっている。すなわち、低粘度であって、粘度変化の温度依存性が少なく、粘度指数が向上していると言える。また、−４０℃におけるＢＦ粘度は、軒並み市販品と比較して低く抑えられており、低温流動性が高いことがわかる。すなわち、本発明の潤滑油組成物は、低粘度かつ高粘度指数であり、かつ低温流動性が高いことから、無段変速機用として用いた場合、市販品と比較して、摩擦損失が少なく、低温始動性がよい、つまり、省燃費化できることを示している。
また、せん断後動粘度およびころがり４球疲労寿命試験においては、いずれも市販品相当の値を維持している。よって、本発明の潤滑油組成物は、低粘度かつ高粘度指数であって、せん断安定性が良好で、疲労寿命が長い。

一方、市販品も含め、比較例１から比較例４については、実施例と比較して、低粘度、高粘度指数かつ、低温流動性、せん断安定性および疲労寿命が良好なものが見られない。比較例１は−２０℃における動粘度が高く、疲労寿命も短い。比較例２は、せん断後動粘度が低く、疲労寿命も短い。比較例３はＢＦ粘度の値が大きく、低温流動性に劣る。比較例４は、１００℃における動粘度が低いことから、せん断後動粘度も低く、好適な値を維持できないとともに、疲労寿命は短くなっている。

本発明は、変速機用潤滑油として利用でき、特に、自動車のベルト式無段変速機用として好適に利用することができる。

Claims

無段変速機用潤滑油組成物であって、
（Ａ）硫黄分が０．０３質量％以下であり、１００℃における動粘度が１．５ｍｍ^２／ｓ以上３ｍｍ^２／ｓ以下の、鉱油およびポリ−α−オレフィンのうち少なくともいずれか１種を組成物全量基準で４５質量％以上６５質量％以下と、
（Ｂ）硫黄分が０．０３質量％以下であり、１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓ以上８ｍｍ^２／ｓ以下の、鉱油およびポリ−α−オレフィンのうち少なくともいずれか１種を組成物全量基準で１０質量％以上２０質量％以下と、
（Ｃ）１００℃における動粘度が３０ｍｍ^２／ｓ以上４００ｍｍ^２／ｓ以下のポリ−α−オレフィンを組成物全量基準で５質量％以上１２質量％以下と、
（Ｄ）質量平均分子量が１００００以上４００００以下のポリメタクリレートを組成物全量基準で８質量％以上１４質量％以下とを配合してなり、
前記（Ｃ）成分と前記（Ｄ）成分との合計量が１９質量％以上であって、
１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓ以上６．５ｍｍ^２／ｓ以下かつ−２０℃における動粘度が６８０ｍｍ^２／ｓ以下である
ことを特徴とする無段変速機用潤滑油組成物。
請求項１に記載の無段変速機用潤滑油組成物において、
前記（Ａ）成分の１００℃における動粘度が１．５ｍｍ^２／ｓ以上２．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、
前記（Ｂ）成分の１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓ以上７．５ｍｍ^２／ｓ以下であり、
前記（Ｄ）成分の質量平均分子量が１００００以上３００００以下であって、
１００℃における動粘度が５．８ｍｍ^２／ｓ以上６．５ｍｍ^２／ｓ以下である
ことを特徴とする無段変速機用潤滑油組成物。
請求項２に記載の無段変速機用潤滑油組成物であって、
前記（Ｂ）成分の１００℃における動粘度が５．５ｍｍ^２／ｓ以上７．０ｍｍ^２／ｓ以下であり、
前記（Ｄ）成分の質量平均分子量が１５０００以上３００００以下であり、
−２０℃における動粘度が６６０ｍｍ^２／ｓ以下である
ことを特徴とする無段変速機用潤滑油組成物。
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の無段変速機用潤滑油組成物において、ベルト式無段変速機に用いられる
ことを特徴とする無段変速機用潤滑油組成物。