JP6807288B2 - 手動変速機用潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
を含有し、組成物の25℃における動粘度が65mm2/s以下であり、組成物の粘度指数が150以上であり、下記式(1)を満たすことを特徴とする、手動変速機用潤滑油組成物である。
1.0≦ Ca/Mg ≦2.0 (1)
(式(1)中、Caは組成物中のカルシウム含有量(単位:質量%)であり、Mgは組成物中のマグネシウム含有量(単位:質量%)である。)
本発明の手動変速機用潤滑油組成物(以下において「手動変速機油」若しくは「潤滑油組成物」又は単に「組成物」ということがある。)における潤滑油基油としては、API分類のグループII基油、グループIII基油、グループIV基油、若しくはグループV基油、又はそれらの混合基油であって、100℃における動粘度が3.0〜5.0mm2/sである潤滑油基油を特に制限なく用いることができる。APIグループII基油は、硫黄分が0.03質量%以下、飽和分が90質量%以上、且つ粘度指数が80以上120未満の鉱油系基油である。APIグループIII基油は、硫黄分が0.03質量%以上、飽和分が90質量%以上、且つ粘度指数が120以上の鉱油系基油である。APIグループIV基油はポリα−オレフィン基油である。APIグループV基油はエステル系基油である。
(B)カルシウム系清浄剤(以下において単に「(B)成分」ということがある。)としては、カルシウムスルホネート、カルシウムフェネート、カルシウムサリシレート等の公知のカルシウム系清浄剤を用いることができ、これらの中でもカルシウムスルホネート及び/又はカルシウムサリシレートを好ましく用いることができる。
(C)マグネシウム系清浄剤(以下において単に「(C)成分」ということがある。)としては、マグネシウムスルホネート、マグネシウムフェネート、マグネシウムサリシレート等の公知のマグネシウム系清浄剤を用いることができ、これらの中でもマグネシウムスルホネートを好ましく用いることができる。
アルキル芳香族スルホン酸としては、例えば、いわゆる石油スルホン酸や合成スルホン酸が挙げられる。ここでいう石油スルホン酸としては、鉱油の潤滑油留分のアルキル芳香族化合物をスルホン化したものや、ホワイトオイル製造時に副生する、いわゆるマホガニー酸等が挙げられる。また、合成スルホン酸の一例としては、洗剤の原料となるアルキルベンゼン製造プラントにおける副生成物を回収すること、もしくは、ベンゼンをポリオレフィンでアルキル化することにより得られる、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するアルキルベンゼンをスルホン化したものを挙げることができる。合成スルホン酸の他の一例としては、ジノニルナフタレン等のアルキルナフタレンをスルホン化したものを挙げることができる。また、これらアルキル芳香族化合物をスルホン化する際のスルホン化剤としては、特に制限はなく、例えば発煙硫酸や無水硫酸を用いることができる。
1.0≦ Ca/Mg ≦2.0 (1)
(式(1)中、Caは組成物中のカルシウム含有量(単位:質量%)であり、Mgは組成物中のマグネシウム含有量(単位:質量%)である。)
式(1)の値が上記範囲内であることにより、黄銅系シンクロナイザーリングの摩擦係数を高めること、及び黄銅系シンクロナイザーリングのスティックトルクを低減することが可能になる。
一の好ましい実施形態において、潤滑油組成物はコハク酸イミド系無灰分散剤をさらに含み得る。コハク酸イミド系無灰分散剤は、ホウ素化コハク酸イミド系無灰分散剤を含んでもよく、非ホウ素化コハク酸イミド系無灰分散剤を含んでもよく、それらの組み合わせを含んでもよい。なおホウ素化コハク酸イミド系無灰分散剤は、後述する(D)ホウ素含有添加剤の含有量に寄与する。
一般式(3)及び(4)におけるアルキル基またはアルケニル基(R3〜R5)の好適な数平均分子量は800〜3500である。
一の好ましい実施形態において、潤滑油組成物は、(D)ホウ素含有添加剤(以下において単に「(D)成分」ということがある。)を、組成物全量基準でホウ素量として40〜200質量ppm含有する。
(D1)ホウ素化コハク酸イミド系無灰分散剤(以下において「(D1)成分」ということがある。);及び
(D2)ホウ酸エステル化合物(以下において「(D2)成分」ということがある。)。
潤滑油組成物は(D)成分として、(D1)成分を含んでもよく、(D2)成分を含んでもよく、(D1)成分及び(D2)成分の両方を含んでもよい。ただし、潤滑油組成物は少なくとも(D1)成分を含むことが好ましい。
(D2)ホウ酸エステル化合物としては、下記一般式(5)で表される1種以上のホウ酸エステル化合物を用いることができる。
0.5≦(Ca/Mg)×CB×10−2 (2)
(式(2)中、Caは組成物中のカルシウム含有量(単位:質量%)であり、Mgは組成物中のマグネシウム含有量(単位:質量%)であり、CBは組成物中のホウ素含有量(単位:質量ppm)である。)
式(2)の値が0.5以上であることにより、耐焼き付き性、疲労寿命、及び黄銅系シンクロナイザーリングの摩擦係数を向上させることが可能になる。また黄銅系シンクロナイザーリングのスティックトルクを低減することが可能になる。
一の好ましい実施形態において、潤滑油組成物は、チアジアゾール系金属不活性化剤(以下において「(E)成分」ということがある。)を、潤滑油組成物全量基準で0.005〜0.50質量%含有する。(E)成分は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
潤滑油組成物中の硫黄含有量は、潤滑油組成物全量基準で好ましくは1400〜3000質量ppmであり、より好ましくは1500〜3000質量ppmであり、さらに好ましくは1550〜2900質量ppmである。当該含有量は一の実施形態において1700〜2900質量ppm、他の一の実施形態において1700〜2400質量ppmであり得る。潤滑油組成物中の硫黄含有量が上記下限値以上であることにより、耐焼き付き性および疲労寿命を向上させることが可能になる。また潤滑油組成物中の硫黄含有量が上記上限値以下であることにより、耐摩耗性、疲労寿命、黄銅系シンクロナイザーリングの摩擦係数、及び酸化安定性を高めることが可能になる。
潤滑油組成物中の硫黄含有量が上記範囲内となるように、潤滑油組成物は、上記(E)成分に加えて、1種以上の硫黄含有極圧剤(以下において「(F)成分」ということがある。)を含むことが好ましい。(E)成分以外の硫黄含有極圧剤としては、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビル(ポリ)サルファイド、アルキルチオカルバモイル化合物、チオカーバメート化合物、チオテルペン化合物、ジアルキルチオジプロピオネート化合物、硫化鉱油、ジチオカルバミン酸亜鉛化合物、ジチオカルバミン酸モリブデン化合物、ジチオリン酸亜鉛化合物、ジチオリン酸モリブデン化合物等の公知の硫黄含有極圧剤またはリン−硫黄含有極圧剤を用いることができる。硫黄含有添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
硫化エステルとしては、不飽和脂肪酸エステル(例えば、不飽和脂肪酸(オレイン酸、リノール酸、又は上記の動植物油脂から抽出された脂肪酸など)と各種アルコールとを反応させて得られる生成物。)を任意の方法で硫化することにより得られる生成物を用いることができ、具体的には硫化オレイン酸メチル、硫化米ぬか脂肪酸オクチル等を例示できる。
ジアルキルチオジプロピオネート化合物としては、例えば、ジラウリルチオジプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート等を挙げることができる。
潤滑油組成物中のリン含有量は、潤滑油組成物全量基準で好ましくは500〜1000質量ppmであり、より好ましくは550〜950質量ppmである。当該含有量は一の実施形態において600〜950質量ppm、他の一の実施形態において600〜800質量ppmであり得る。潤滑油組成物中のリン含有量が上記下限値以上であることにより、耐摩耗性および疲労寿命を向上させることが可能になる。また潤滑油組成物中のリン含有量が上記上限値以下であることにより、耐焼き付き性および疲労寿命を高めることが可能になる。
潤滑油組成物中のリン含有量が上記範囲内となるように、潤滑油組成物は、1種以上のリン含有摩耗防止剤(以下において「(G)成分」ということがある。)を含むことが好ましい。リン含有摩耗防止剤としては例えば、上記リン−硫黄含有極圧剤のほか、下記一般式(17)で表される化合物、下記一般式(18)で表される化合物、並びにそれらの金属塩およびアンモニウム塩等のリン含有摩耗防止剤を挙げることができる。リン含有添加剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
0.4≦[CB/(CP×CS)]×104≦1.6 (3)
(式(3)中、CBは組成物中のホウ素含有量(単位:質量ppm)であり、CPは組成物中のリン含有量(単位:質量ppm)であり、CSは組成物中の硫黄含有量(単位:質量ppm)である。)
上記式(3)の値が0.4以上であることにより、耐焼き付き性、耐摩耗性、疲労寿命、黄銅系シンクロナイザーリングの摩擦係数、及び酸化安定性を向上させることが可能になる。また上記式(3)の値が1.6以下であることにより、耐焼き付き性、耐摩耗性、疲労寿命、及び黄銅系シンクロナイザーリングの摩擦係数を向上させることが可能になる。
潤滑油組成物の25℃における動粘度は65mm2/s以下である。また、好ましくは37mm2/s以上、より好ましくは40mm2/s以上であり、一の実施形態において50mm2/s以上であり得る。潤滑油組成物の25℃における動粘度が65mm2/s以下であることにより、省燃費性を高めることが可能になる。また潤滑油組成物の25℃における動粘度が上記下限値以上であることにより、耐焼き付き性および疲労寿命を高めることが可能になる。
一の好ましい実施形態において、潤滑油組成物は、25℃における動粘度および粘度指数が上記範囲内になるように、粘度指数向上剤(以下において「(H)成分」ということがある。)をさらに含み得る。(H)成分としては、公知の粘度指数向上剤を特に制限なく用いることができる。例えば、ポリメタクリレート、エチレン−α−オレフィン共重合体及びその水素化物、α−オレフィンと重合性不飽和結合を有するエステル単量体との共重合体、ポリイソブチレン及びその水素化物、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、並びに、ポリアルキルスチレン等を挙げることができる。これらの中でもポリメタクリレート、若しくは、エチレン−α−オレフィン共重合体若しくはその水素化物、又はそれらの組み合わせを好ましく用いることができる。これらの粘度指数向上剤は分散型であってもよく、非分散型であってもよい。
一の好ましい実施形態において、潤滑油組成物は酸化防止剤(以下において「(I)成分」ということがある。)をさらに含み得る。酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤やアミン系酸化防止剤等の公知の酸化防止剤を特に制限なく用いることができる。例としては、アルキル化ジフェニルアミン、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキル化−α−ナフチルアミンなどのアミン系酸化防止剤、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)などのフェノール系酸化防止剤などを挙げることができる。潤滑油組成物中の酸化防止剤の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、好ましくは0.1〜5.0質量%であり、より好ましくは0.2質量%以上、またより好ましくは2.0質量%以下である。
一の好ましい実施形態において、潤滑油組成物は上記(F)成分及び(G)成分以外の摩擦調整剤(以下において「(J)成分」ということがある。)をさらに含み得る。(J)成分を含む形態の潤滑油組成物によれば、静摩擦係数の低減により、シンクロナイザーリングのシンクロコーンからの滑り出しが良好になる。さらに、浮動歯車とスリーブの回転数を一致させた後に浮動歯車のスプラインの歯にスリーブの歯を押し込む際の抵抗が低減されるので、変速フィーリングが改善される。(J)成分としては、上記(F)成分及び(G)成分以外のモリブデン系摩擦調整剤、並びに無灰摩擦調整剤から選ばれる1種以上の摩擦調整剤を用いることができる。摩擦調整剤の含有量は、潤滑油組成物全量基準で好ましくは0.01〜2.0質量%であり、より好ましくは0.5質量%以上、またより好ましくは1.0質量%以下である。
一の実施形態において、潤滑油組成物は、流動点降下剤、(E)成分以外の腐食防止剤、防錆剤、(E)成分以外の金属不活性化剤、抗乳化剤、消泡剤、及び着色剤から選ばれる1種以上の添加剤をさらに含み得る。
表1〜5に示されるように、本発明の潤滑油組成物(実施例1〜24)、及び比較用の潤滑油組成物(比較例1〜5)をそれぞれ調製した。表中、基油について「mass%」は基油全量基準での質量%を意味し、他の成分について「mass%」は組成物全量基準での質量%を意味し、「mass ppm」は組成物全量基準での質量ppmを意味する。成分の詳細は次の通りである。
A−1:水素化精製鉱油(Group II、動粘度(40℃):12.65mm2/s、動粘度(100℃):3.1mm2/s、粘度指数:104、硫黄分:1質量ppm未満)
A−2:水素化精製鉱油(Group III、動粘度(40℃):36.11mm2/s、動粘度(100℃):6.398mm2/s、粘度指数:129、硫黄分:1質量ppm未満)
A−3:水素化精製鉱油(Group III、動粘度(40℃):18.42mm2/s、動粘度(100℃):4.2mm2/s、粘度指数:133、硫黄分:1質量ppm未満)
A−4:ポリα−オレフィン(Group IV、動粘度(40℃):19mm2/s、動粘度(100℃):4.1mm2/s、粘度指数:126、流動点:−66℃、引火点:220℃)
A−5:モノエステル基油(Group V、オレイン酸2−エチルヘキシル、動粘度(40℃):8.4mm2/s、動粘度(100℃):2.7mm2/s、粘度指数:174)
A−6:ワックス異性化基油(Group III、動粘度(40℃):9.095mm2/s、動粘度(100℃):2.603mm2/s、粘度指数:122)
B−1:カルシウムスルホネート、塩基価300mgKOH/g、Ca:11.95質量%
B−2:カルシウムスルホネート、塩基価17mgKOH/g、Ca:2.35質量%
B−3:カルシウムサリシレート、塩基価192mgKOH/g、Ca:6.8質量%
D−1:ホウ素化コハク酸イミド無灰分散剤、B:2.0質量%、N:2.7質量%
D−2:ホウ酸エステル化合物(一般式(5)においてR6が炭素数3〜12のアルキル又はアルケニル基であり、R7及びR8が水素原子であるホウ酸エステル化合物)、B:2.83質量%
H−1:エチレン−α−オレフィン共重合体系粘度指数向上剤、重量平均分子量Mw:9,000
H−2:ポリメタクリレート系粘度指数向上剤、重量平均分子量Mw:20,000
潤滑油組成物のそれぞれについて、JPI−5S−40−93に準拠した高速四球試験により、潤滑油組成物の耐荷重能(耐焼き付き性)および耐摩耗性を評価した。
(1)回転数1800rpmで最終非焼付荷重(LNSL)を測定した。
(2)回転数1800rpm、荷重392N、油温80℃で30分運転した後の摩耗痕径を測定した。
結果を表1〜5に示している。
潤滑油組成物のそれぞれについて、FZG試験機を用い、FVA 2/IV規格に準拠して下記の条件で運転を行い、歯車にピッチングが発生するまでのギヤの疲労寿命を評価した。
ギヤ:Cギヤ
荷重ステージ数:12
油温:120℃
回転数:650rpm
潤滑油組成物のそれぞれについて、シンクロナイザーリング単体摩擦試験装置(神鋼造機製)を用いて、黄銅製シンクロナイザーリングが示す動摩擦係数およびスティックトルクを測定した。
シンクロナイザーリング単体試験機は、同軸上に設けられたシンクロナイザーリングとギヤコーンとを有し、シンクロナイザーリングは軸方向に可動に保持されており、ギヤコーンは回転駆動可能に保持されている。
動摩擦係数の測定手順は次の通りである。潤滑油(油温80℃)中、所定の回転数(300rpm)で回転している鋼製ギヤコーン(慣性質量0.2kg・m2)に、黄銅製シンクロナイザーリング(コーン角度6.3°、有効半径27mm)を所定の荷重(500N)で押し付ける。1.0秒間押し付けた後2.0秒間引き離すことを1サイクルとし、500サイクル目における1.0秒間の摩擦トルクの平均値から動摩擦係数を算出した。
スティックトルクの測定手順は次の通りである。まず、動摩擦係数の上記測定手順と同様にして、初期速度300rpmで自由回転するギヤコーンにシンクロナイザーリングを押し付けることにより回転を停止させる。回転が停止したとき、シンクロナイザーリングはギヤコーンに貼り付いている状態である。次いで、シンクロナイザーリングに荷重を加えていない状態で、ギヤコーンを所定の回転数(300rpm)で回転させ、シンクロナイザーリングが相手部材から剥がれた時のトルク(スティックトルク)を測定する。測定値は10回の測定の最大値を採った。
結果を表1〜5に示している。本試験で測定された動摩擦係数が大きいほど、シンクロナイザーリングの同期性能が良好であることを意味する。また本試験で測定されたスティックトルクが小さいほど、シンクロナイザーリングの引き剥がし性が良好であることを意味する。
潤滑油組成物のそれぞれについて、JIS K2514に準拠したISOT試験により酸化安定性を評価した。油温135℃で96時間試験を行い、試験後の酸価の増加(mgKOH/g)を測定した。結果を表1〜5に示している。
実施例1〜24の潤滑油組成物は、耐焼き付き性(耐荷重能)、耐摩耗性、疲労寿命、シンクロナイザーリングの摩擦係数及びスティックトルク、並びに酸化安定性において良好な結果を示した。
(A)潤滑油基油の100℃における動粘度および組成物の25℃における動粘度が下限値未満であった比較例1の潤滑油組成物は、耐焼き付き性および疲労寿命において劣っていた。
(B)成分の含有量が過少であり、式(1)及び式(2)の値が下限値未満であった比較例2の潤滑油組成物は、シンクロナイザーリングの摩擦係数およびスティックトルクにおいて劣っていた。
(B)成分の含有量が過大であり、式(1)の値が上限値を超過した比較例3の潤滑油組成物は、シンクロナイザーリングのスティックトルクにおいて劣っていた。
(C)成分の含有量が過少であり、式(1)の値が上限値を超過した比較例4の潤滑油組成物は、シンクロナイザーリングの摩擦係数及びスティックトルクにおいて劣っていた。
(C)成分の含有量が過大であり、式(1)の値が下限値未満であった比較例5の潤滑油組成物は、シンクロナイザーリングのスティックトルクにおいて劣っていた。
Claims (8)
- (A)APIグループII基油、グループIII基油、グループIV基油、若しくはグループV基油、又はそれらの混合基油であって、100℃における動粘度が3.0〜5.0mm2/sである潤滑油基油と、
(B)カルシウム系清浄剤を、組成物全量基準でカルシウム量として0.05〜0.10質量%と、
(C)マグネシウム系清浄剤を、組成物全量基準でマグネシウム量として0.03〜0.07質量%と
を含有し、
組成物の25℃における動粘度が65mm2/s以下であり、
組成物の粘度指数が150以上であり、
下記式(1)を満たすことを特徴とする、手動変速機用潤滑油組成物。
1.0≦ Ca/Mg ≦2.0 (1)
(式(1)中、Caは組成物中のカルシウム含有量(単位:質量%)であり、Mgは組成物中のマグネシウム含有量(単位:質量%)である。) - (D)ホウ素含有添加剤を、組成物全量基準でホウ素量として40〜200質量ppm含有し、
下記式(2)を満たすことを特徴とする、請求項1に記載の手動変速機用潤滑油組成物。
0.5≦(Ca/Mg)×CB×10−2 (2)
(式(2)中、Caは組成物中のカルシウム含有量(単位:質量%)であり、Mgは組成物中のマグネシウム含有量(単位:質量%)であり、CBは組成物中のホウ素含有量(単位:質量ppm)である。) - (D1)ホウ素化コハク酸イミド系無灰分散剤、若しくは(D2)ホウ酸エステル化合物、又はそれらの組み合わせを含有する、請求項2に記載の手動変速機用潤滑油組成物。
- 非ホウ素化コハク酸イミド系無灰分散剤をさらに含むか、又は含有せず、
前記(D1)成分と、前記非ホウ素化コハク酸イミド系無灰分散剤との合計の含有量が、組成物全量基準で窒素分として20〜200質量ppmである、
請求項3に記載の手動変速機用潤滑油組成物。 - (E)チアジアゾール系金属不活性化剤を、組成物全量基準で0.005〜0.50質量%含有する、請求項1〜4のいずれかに記載の手動変速機用潤滑油組成物。
- 組成物中の硫黄含有量が、組成物全量基準で1400〜3000質量ppmであり、
組成物中のリン含有量が、組成物全量基準で500〜1000質量ppmであり、
下記式(3)を満たすことを特徴とする、請求項5に記載の手動変速機用潤滑油組成物。
0.4≦[CB/(CP×CS)]×104≦1.6 (3)
(式(3)中、CBは組成物中のホウ素含有量(単位:質量ppm)であり、CPは組成物中のリン含有量(単位:質量ppm)であり、CSは組成物中の硫黄含有量(単位:質量ppm)である。) - (F)前記(E)成分以外の硫黄含有極圧剤を含有する、請求項6に記載の手動変速機用潤滑油組成物。
- (G)リン含有摩耗防止剤を含有する、請求項6又は7に記載の手動変速機用潤滑油組成物。
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