JP7127663B2 - gear and drive unit - Google Patents

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Description

本開示は、歯車及び駆動ユニットに関する。 The present disclosure relates to gears and drive units.

従来、内燃機関や、自動変速機、緩衝器、パワーステアリング等の駆動系機器、歯車(ギヤともいう。)などには、その作動を円滑にするために潤滑油が用いられている。潤滑油は、各種摺動部分の潤滑のほか、エンジン内の冷却、燃焼物の清浄、防錆、防腐等の機構を有している。そのため、潤滑油には、目的に応じて、摩耗防止剤、金属清浄剤、酸化防止剤等の添加剤が添加されることがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, lubricating oil has been used in internal combustion engines, automatic transmissions, shock absorbers, power steering devices and other drive system devices, gears, and the like to facilitate their operation. Lubricating oil has mechanisms such as lubrication of various sliding parts, cooling inside the engine, cleaning of combustibles, rust prevention, and anticorrosion. Therefore, additives such as antiwear agents, metal detergents, and antioxidants are sometimes added to lubricating oils depending on the purpose.

例えば摩耗防止剤としては、ジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)、亜鉛ジチオカーバメイト(ZnDTC)、モリブデンジチオカーバメイト(MoDTC)、又はモリブデンジチオフォスフェート(MoDTP)等が知られている。 For example, zinc dithiophosphate (ZnDTP), zinc dithiocarbamate (ZnDTC), molybdenum dithiocarbamate (MoDTC), molybdenum dithiophosphate (MoDTP), and the like are known as antiwear agents.

例えばMoDTCは、摺動面において層状の化合物であるMoSを生成し、低摩擦を示すことが知られている。エンジン等の内燃機関では、摺動部の摩擦係数を小さくして摩擦損失を低減するために、MoDTCを配合したエンジン油が広く使用されている。その一方、MoDTCの効果は共存する他の添加剤によって大きく異なることが知られており、MoDTCによる摩擦損失の低減効果を高めるために、例えば特許文献1のように、MoDTCとZnDTP又は特定のCa系添加剤等とを併用する技術が提案されている。 For example, MoDTC is known to produce MoS 2 , which is a layered compound, on the sliding surface and exhibit low friction. In internal combustion engines such as engines, engine oils containing MoDTC are widely used in order to reduce the coefficient of friction of sliding parts to reduce friction loss. On the other hand, it is known that the effect of MoDTC varies greatly depending on other coexisting additives. Techniques using a combination of additives and the like have been proposed.

他方、摺動部の面圧が1GPaを超え、エンジンに比べて高面圧となるギヤに用いられる潤滑油は、エンジン油に比べて高い耐摩耗性及び焼付き性が要求される。そのため、ギヤに用いられる潤滑油の組成は、エンジン油の組成とは異なる。例えば特許文献1に記載の潤滑油組成物では、ZnDTPが不可欠な成分として含まれるが、近年の、オートマチック(AT)車のオートマチックトランスミッションフルード(ATF;自動変速機油)、及びハイブリッド車(Hybrid Vehicle;HV)又は電気自動車(Electric Vehicle;EV)に用いられるトランスアクスル用フルード等のギヤ油にはZnDTPは含有されておらず、組成は異なっている。 On the other hand, the lubricating oil used for gears, which have a surface pressure of more than 1 GPa at sliding parts and have a higher surface pressure than engines, is required to have higher wear resistance and seizure resistance than engine oils. Therefore, the composition of lubricating oil used for gears is different from the composition of engine oil. For example, the lubricating oil composition described in Patent Document 1 contains ZnDTP as an essential component. ZnDTP is not contained in gear oils such as transaxle fluids used in HVs or electric vehicles (EVs), and their compositions are different.

エンジン油と組成の異なるギヤ油では、エンジン油に比べてMoDTCによる効果が発現し難く、エンジン油のように、MoDTCの添加によって摩擦係数が半減するようなギヤ油は上市されるに至っていない。例えば非特許文献1では、MoDTCを配合することによる摩擦低減効果は小さく、20%程度に留まっている。 In gear oil with a different composition from engine oil, the effect of MoDTC is less likely to be exhibited than in engine oil, and gear oil in which the addition of MoDTC halves the friction coefficient like engine oil has not reached the market. For example, in Non-Patent Document 1, the effect of reducing friction by blending MoDTC is small, remaining at about 20%.

特開平6-336592号公報JP-A-6-336592

「低粘度デファレンシャルギヤオイルの摩擦低減機構解明」トライボロジー会議2018 春東京 予稿集(2018)、p.206~207、日産自動車株式会社 奥田紗知子、久保朋生、岡本裕司、秋江直人、JXTGエネルギー 有山萌奈、小松原仁"Clarification of Friction Reduction Mechanism of Low Viscosity Differential Gear Oil" Tribology Conference 2018 Spring Tokyo Proceedings (2018), p.206-207, Nissan Motor Co., Ltd. Sachiko Okuda, Tomoo Kubo, Yuji Okamoto, Naoto Akie, Moena Ariyama, JXTG Energy , Hitoshi Komatsubara

近年、AT車のみならず、HV及びEVでもモーター回転数を減速するために歯車式駆動ユニット(ギヤ駆動ユニットともいう。)が用いられている。ギヤ駆動ユニットを用いた車両の燃費又は電費を向上するためには、ギヤ摺動部における摩擦係数を低減し、ギヤ駆動ユニットの摩擦損失を低減させることが不可欠である。従来から、ギヤ摺動部の摺動面で生じる摩擦の低減効果を高める方法の1つとして、摩耗防止剤を添加することが検討されてきた。しかしながら、従来の技術では摩擦の低減効果としては充分とは言い難く、ギヤ摺動部における摩擦係数を低下させる技術の確立が求められており、ひいては駆動ユニットにおける摩擦損失の更なる低減が要求されている。 In recent years, not only AT vehicles but also HVs and EVs have used gear type drive units (also referred to as gear drive units) to reduce the number of motor revolutions. In order to improve the fuel or electricity consumption of a vehicle using a gear drive unit, it is essential to reduce the friction coefficient of the gear sliding portion and reduce the friction loss of the gear drive unit. Conventionally, addition of an antiwear agent has been studied as one of the methods for increasing the effect of reducing the friction generated on the sliding surface of the gear sliding portion. However, it is difficult to say that the conventional technology is sufficiently effective in reducing friction, and there is a demand for the establishment of a technology that reduces the coefficient of friction in the sliding portion of the gear. ing.

本開示は、上記に鑑みなされたものである。
本開示の一実施形態が解決しようとする課題は、摩擦係数が低減された歯車を提供することにある。
本開示の他の実施形態が解決しようとする課題は、摩擦損失の少ない駆動ユニットを提供することにある。
The present disclosure has been made in view of the above.
A problem to be solved by an embodiment of the present disclosure is to provide a gear with a reduced coefficient of friction.
A problem to be solved by another embodiment of the present disclosure is to provide a drive unit with less friction loss.

前記課題を達成するための具体的手段は、以下の通りである。
<1> オートマチックトランスミッション又はトランスアクスルに用いられる歯車であって、
摺動領域の浸炭鋼材の上にトライボ膜を有し、
前記トライボ膜は、トライボ膜の表面にビーム状の一次イオンとして30keVのBiイオンを照射する飛行時間二次イオン質量分析により検出される二次イオンのピーク面積が、下記(1a)~(4a)の関係を満たす、歯車である。
(1a)Feのピーク面積に対するMoのピーク面積の比≧0.05
(2a)Feのピーク面積に対するCaのピーク面積の比≧0.01
(3a)基準負イオンの合計のピーク面積に対する、MoS2-のピーク面積の比≧0.0008
(4a)基準負イオンの合計のピーク面積に対する、CSO3-のピーク面積の比≦0.003
Specific means for achieving the above object are as follows.
<1> A gear used in an automatic transmission or a transaxle,
Having a tribofilm on the carburized steel in the sliding area,
In the tribofilm, the peak area of the secondary ions detected by time-of-flight secondary ion mass spectrometry in which the surface of the tribofilm is irradiated with 30 keV Bi + ions as beam-like primary ions has the following (1a) to (4a): ) is a gear that satisfies the relationship
(1a) the ratio of the peak area of Mo + to the peak area of Fe + ≥ 0.05
(2a) the ratio of the Ca + peak area to the Fe + peak area ≥ 0.01
(3a) the ratio of the MoS 2− peak area to the total peak area of the reference negative ions ≧0.0008;
(4a) the ratio of the peak area of C 8 H 7 SO 3- to the total peak area of the reference negative ions ≤ 0.003;

上記の3a及び4aにおいて、基準負イオンは、C(M/Z:12.00),CH(M/Z:13.01),O(M/Z:16.00),OH(M/Z:17.00),C (M/Z:24.00),及びC(M/Z:25.01)を表す。
なお、M/Zは、質量を電荷で除算した値である質量数を表す。
In 3a and 4a above, the reference negative ions are C (M/Z: 12.00), CH (M/Z: 13.01), O (M/Z: 16.00), OH (M/Z: 17.00), C 2 (M/Z: 24.00), and C 2 H (M/Z: 25.01).
Note that M/Z represents the mass number, which is the value obtained by dividing the mass by the electric charge.

<2> 下記(1b)~(4b)の関係を満たす、前記<1>に記載の歯車である。
(1b)Feのピーク面積に対するMoのピーク面積の比≧0.30
(2b)Feのピーク面積に対するCaのピーク面積の比≧0.02
(3b)基準負イオンの合計のピーク面積に対する、MoS2-のピーク面積の比≧0.0009
(4b)基準負イオンの合計のピーク面積に対する、CSO3-のピーク面積の比≦0.002
<2> The gear according to <1>, satisfying the following relationships (1b) to (4b).
(1b) the ratio of the peak area of Mo + to the peak area of Fe + ≥ 0.30
(2b) the ratio of the Ca + peak area to the Fe + peak area ≥ 0.02
(3b) the ratio of the MoS 2− peak area to the total peak area of the reference negative ions ≧0.0009
(4b) the ratio of the peak area of C 8 H 7 SO 3− to the total peak area of the reference negative ions ≦0.002;

<3> 更に、下記(5a)の関係を満たす前記<1>又は前記<2>に記載の歯車である。
(5a)Feのピーク面積に対するZnのピーク面積の比≦0.10
<3> The gear according to <1> or <2>, further satisfying the following relationship (5a).
(5a) the ratio of the peak area of Zn + to the peak area of Fe + ≤ 0.10

<4> 更に、下記(6a)の関係を満たす前記<1>~前記<3>のいずれか1つに記載の歯車である。
(6a)基準負イオンの合計のピーク面積に対する、PO2-のピーク面積の比≦0.08
<4> The gear according to any one of <1> to <3>, further satisfying the following relationship (6a).
(6a) the ratio of the peak area of PO 2− to the total peak area of reference negative ions ≤ 0.08

<5> 前記<1>~前記<4>のいずれか1つに記載の歯車と、内燃機関及びモーターの少なくとも一方の動力を前記歯車によって分配する機構と、を備えた駆動ユニットである。 <5> A drive unit comprising: the gear according to any one of <1> to <4>; and a mechanism for distributing power to at least one of an internal combustion engine and a motor by the gear.

本開示の一実施形態によれば、摩擦係数が低減された歯車が提供される。
本開示の他の実施形態によれば、摩擦損失の少ない駆動ユニットが提供される。
According to one embodiment of the present disclosure, a gear with a reduced coefficient of friction is provided.
According to another embodiment of the present disclosure, a drive unit with low frictional losses is provided.

MoS のピークを表すTOF-SIMSスペクトルである。FIG. 4 is a TOF-SIMS spectrum showing MoS 2 peaks; FIG. PO のピークを表すTOF-SIMSスペクトルである。FIG. 3 is a TOF-SIMS spectrum showing the PO 2 peak. FIG. SO のピークを表すTOF-SIMSスペクトルである。1 is a TOF-SIMS spectrum showing the C 8 H 7 SO 3 peak. Moのピークを表すTOF-SIMSスペクトルである。TOF-SIMS spectra showing Mo 2 + peaks. Caのピークを表すTOF-SIMSスペクトルである。TOF-SIMS spectra showing Ca + peaks. Feのピークを表すTOF-SIMSスペクトルである。FIG. 3 is a TOF-SIMS spectrum showing Fe + peaks. FIG. Znのピークを表すTOF-SIMSスペクトルである。FIG. 4 is a TOF-SIMS spectrum showing Zn + peaks; FIG. 摩耗試験に用いるブロック・オン・リング型摩耗試験機を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a block-on-ring type abrasion tester used for abrasion testing. M/Z=158~168における負イオンのTOF-SIMSスペクトルである。It is a TOF-SIMS spectrum of negative ions at M/Z=158-168. M/Z=158~168における負イオンのTOF-SIMSスペクトルである。It is a TOF-SIMS spectrum of negative ions at M/Z=158-168. M/Z=20~80における負イオンのTOF-SIMSスペクトルである。It is a TOF-SIMS spectrum of negative ions at M/Z=20-80. M/Z=20~80における負イオンのTOF-SIMSスペクトルである。It is a TOF-SIMS spectrum of negative ions at M/Z=20-80. M/Z=30~120における正イオンのTOF-SIMSスペクトルである。It is a TOF-SIMS spectrum of positive ions at M/Z=30-120. M/Z=30~120における正イオンのTOF-SIMSスペクトルである。It is a TOF-SIMS spectrum of positive ions at M/Z=30-120.

以下において、本開示の内容について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本開示の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本開示はそのような実施態様に限定されるものではない。
The content of the present disclosure will be described in detail below.
The description of the constituent elements described below may be made based on representative embodiments of the present disclosure, but the present disclosure is not limited to such embodiments.

本開示において、数値範囲を示す「~」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。本開示において段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。 In the present disclosure, the term "to" indicating a numerical range is used to include the numerical values before and after it as lower and upper limits. In the numerical ranges described step by step in the present disclosure, the upper limit or lower limit described in one numerical range may be replaced with the upper limit or lower limit of another numerical range described step by step. Also, in the numerical ranges described in the present disclosure, the upper or lower limits of the numerical ranges may be replaced with the values shown in the examples.

本明細書において、組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する複数の成分の合計量を意味する。 In this specification, when referring to the amount of each component in the composition, if there are multiple substances corresponding to each component in the composition, unless otherwise specified, multiple components present in the composition means the total amount of

なお、本開示において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。 In addition, in the present disclosure, a combination of preferred aspects is a more preferred aspect.

<歯車>
本開示の歯車(以下、ギヤともいう。)は、歯車式駆動ユニット(ギヤ駆動ユニット)であるオートマチックトランスミッション又はトランスアクスルに用いられるギヤであり、摺動領域の浸炭鋼材の上にトライボ膜を有する。本開示のギヤにおけるトライボ膜は、トライボ膜の表面にビーム状の一次イオンとして30keVのBiイオンを照射する飛行時間二次イオン質量分析により検出される二次イオンのピーク面積が、以下の(1a)~(4a)を満たす。
(1a)Feのピーク面積SFeに対するMoのピーク面積SMoの比≧0.05
(2a)Feのピーク面積SFeに対するCaのピーク面積SCaの比≧0.01
(3a)基準負イオンの合計のピーク面積Sに対する、MoS2-のピーク面積SMoSの比≧0.0008
(4a)基準負イオンの合計のピーク面積Sに対する、CSO3-のピーク面積SCSOの比≦0.003
<Gear>
A gear of the present disclosure (hereinafter also referred to as a gear) is a gear used in an automatic transmission or transaxle that is a gear drive unit (gear drive unit), and has a tribofilm on the carburized steel material in the sliding area. . In the tribofilm in the gear of the present disclosure, the peak area of the secondary ions detected by time-of-flight secondary ion mass spectrometry in which the surface of the tribofilm is irradiated with 30 keV Bi + ions as beam-like primary ions is as follows ( Satisfy 1a) to (4a).
(1a) the ratio of the Mo + peak area S Mo to the Fe + peak area S Fe ≥ 0.05
(2a) the ratio of the Ca + peak area S Ca to the Fe + peak area S Fe ≥ 0.01
(3a) the ratio of the peak area S MoS of MoS 2− to the total peak area S t of the standard negative ions ≧0.0008
(4a) the ratio of the peak area S CSO of C 8 H 7 SO 3- to the total peak area S t of the standard negative ions ≤ 0.003;

上記の「基準負イオン」は、C(M/Z:12.00),CH(M/Z:13.01),O(M/Z:16.00),OH(M/Z:17.00),C (M/Z:24.00),及びC(M/Z:25.01)を表す。 The above “reference negative ions” are C (M/Z: 12.00), CH (M/Z: 13.01), O (M/Z: 16.00), OH (M/ Z: 17.00), C 2 (M/Z: 24.00), and C 2 H (M/Z: 25.01).

歯車式駆動ユニット(ギヤ駆動ユニット)を用いた車両の燃費又は電費を向上するためには、ギヤ摺動部における摩擦係数を低減することが有効である。従来から、摩擦を低減する方法の1つとして、摩耗防止剤を添加することが検討されてきた。しかしながら、従来の技術では、ギヤ摺動部の摺動面で生じる摩擦の低減効果は必ずしも充分とは言い難く、ギヤ摺動部における摩擦係数を効果的に低下させる技術の確立が求められている。 In order to improve the fuel or electricity consumption of a vehicle using a gear type drive unit (gear drive unit), it is effective to reduce the coefficient of friction in the gear sliding portion. Conventionally, the addition of an antiwear agent has been considered as one of the methods of reducing friction. However, it is difficult to say that the conventional technology is sufficiently effective in reducing the friction generated on the sliding surface of the gear sliding portion, and there is a need to establish a technology that effectively reduces the friction coefficient of the gear sliding portion. .

そして従来、AT車の多くは、変速機構に摩擦によって動力を伝達する湿式の多板クラッチが採用されている。クラッチ部では、一定値以上の摩擦係数を確保する必要があり、したがってATFには、MoDTC含有のエンジン油のように、低摩擦係数を示すものは用いられていないのが実状である。 Conventionally, many AT vehicles employ a wet multi-disc clutch that transmits power to the transmission mechanism by friction. In the clutch part, it is necessary to secure a friction coefficient of a certain value or more, and therefore the ATF does not use a low friction coefficient like MoDTC-containing engine oil.

本開示のギヤは、ギヤ駆動ユニットに備えられた場合にオートマチックトランスミッションフルード(ATF)又はトランスアクスル用フルード等のギヤ油によってギヤ表面に特定の組成を有するトライボ膜が形成される。特定の組成を有するトライボ膜は、特にギヤ駆動ユニットのギヤ摺動面における摩擦係数を大幅に軽減することができる。
これにより、ギヤ駆動ユニットの摩擦損失を効果的に低減できる。
When the gear of the present disclosure is installed in a gear drive unit, a tribofilm having a specific composition is formed on the gear surface by gear oil such as automatic transmission fluid (ATF) or transaxle fluid. A tribofilm having a specific composition can significantly reduce the coefficient of friction, especially on the gear sliding surface of a gear drive unit.
Thereby, the friction loss of the gear drive unit can be effectively reduced.

本開示のギヤは、浸炭鋼材と、浸炭鋼材の上に形成されたトライボ膜と、を有する。また、本開示のギヤは、必要に応じて、更に他の膜を有していてもよい。 The gear of the present disclosure has a carburized steel and a tribofilm formed on the carburized steel. Gears of the present disclosure may also have other membranes as desired.

(浸炭鋼材)
浸炭鋼材は、ギヤの骨格構造をなす基材である。
浸炭鋼材とは、炭素を添加して表面を硬くする浸炭処理を施して製造した鋼のことを指す。
(Carburized steel)
Carburized steel is a base material that forms the skeleton structure of gears.
Carburized steel refers to steel manufactured by adding carbon to harden the surface.

浸炭鋼材としては、浸炭処理が施された鋼材であればよい。浸炭処理とは、加工適性を有する低炭素鋼の表層に炭素を拡散して硬化する処理のことをいう。例えば、低炭素鋼の表面に炭素を浸透拡散し、表面を高炭素化した後に焼入れを行って表面を硬化して得られる鋼材であってもよい。鋼材内部は低炭素鋼のままのため、製品とした際の靭性を保ちつつ、焼入れによる硬化に加え、表層部と内部との間の作用により耐摩耗性に優れている。 As the carburized steel material, any carburized steel material may be used. Carburizing treatment refers to a treatment for hardening by diffusing carbon into the surface layer of low-carbon steel having workability. For example, it may be a steel material obtained by infiltrating and diffusing carbon on the surface of a low-carbon steel to increase the carbon content of the surface and then quenching to harden the surface. Since the interior of the steel material remains low-carbon steel, it retains its toughness when it is made into a product, and in addition to being hardened by quenching, it has excellent wear resistance due to the action between the surface layer and the interior.

浸炭鋼材の形状、大きさ等の性状については、目的等に応じて適宜選択すればよく、特に制限されるものではない。 The shape, size, and other properties of the carburized steel material may be appropriately selected according to the purpose, etc., and are not particularly limited.

(トライボ膜)
本開示のギヤは、浸炭鋼材の上にトライボ膜が形成されている。トライボ膜は、ギヤが使用されてギヤ表面に形成される保護皮膜のことを指す。
(Tribofilm)
The gear of the present disclosure has a tribofilm formed on a carburized steel material. A tribofilm refers to a protective film formed on the gear surface when the gear is used.

トライボ膜とは、潤滑油中に含まれる添加剤が、摩擦が起きる摺動部表面に付着することにより生成する膜(トライボフィルムともいう。)のことを指し、例えば、潤滑油中に含まれる添加剤が、摺動部表面に吸着又は化学反応することによって生成する保護皮膜のことである。 A tribofilm refers to a film (also called a tribofilm) formed by an additive contained in a lubricating oil adhering to the surface of a sliding part where friction occurs. It is a protective film formed by additives adsorbing or chemically reacting on the surface of sliding parts.

本開示におけるトライボ膜は、トライボ膜の表面にビーム状の一次イオンとして30keVのBiイオンを照射する飛行時間二次イオン質量分析により検出される二次イオンのピーク面積が、既述のように、下記の(1a)~(4a)の関係を満たす。
(1a)SMo/SFe≧0.05
(2a)SCa/SFe≧0.01
(3a)SMoS/S≧0.0008
(4a)SCSO/S≦0.003
In the tribofilm in the present disclosure, the peak area of the secondary ions detected by time-of-flight secondary ion mass spectrometry in which the surface of the tribofilm is irradiated with 30 keV Bi + ions as beam-like primary ions is as described above. , satisfy the following relationships (1a) to (4a).
(1a) SMo / SFe ≧0.05
(2a) S Ca /S Fe ≧0.01
(3a) S MoS /S t ≧0.0008
(4a) S CSO /S t ≤ 0.003

における「基準負イオン」は、各M/Zにおける負イオンを指しており、C(M/Z:12.00),CH(M/Z:13.01),O(M/Z:16.00),OH(M/Z:17.00),C (M/Z:24.00),及びC(M/Z:25.01)を表す。 “Reference negative ions” at St refer to negative ions at each M/Z, C (M/Z: 12.00), CH (M/Z: 13.01), O (M /Z: 16.00), OH (M/Z: 17.00), C 2 (M/Z: 24.00), and C 2 H (M/Z: 25.01).

飛行時間二次イオン質量分析により検出されるイオンのピーク面積とは、TOF-SIMS(Time Of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)法により、トライボ膜の表面に一次イオンのビームを照射することで検出された二次イオンの強度を縦軸とし、質量数(M/Z)を横軸とした二次元座標に表される強度スペクトルにおいて、各イオン毎のピーク波形の面積を指す。
なお、M/Zで表される質量数は、質量を電荷で除算(割り算)した値に相当する量である。
The peak area of ions detected by time-of-flight secondary ion mass spectrometry is detected by irradiating the surface of the tribofilm with a beam of primary ions by the TOF-SIMS (Time Of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry) method. It refers to the area of the peak waveform for each ion in an intensity spectrum represented on a two-dimensional coordinate system with the intensity of secondary ions as the ordinate and the mass number (M/Z) as the abscissa.
Note that the mass number represented by M/Z is an amount corresponding to a value obtained by dividing the mass by the electric charge.

飛行時間二次イオン質量分析(TOF-SIMS)法による検出では、固体であるギヤの表面にビーム状の一次イオンとしてBiイオンを照射し、Biイオンとギヤ表面の衝突によって発生した二次イオンを飛行時間質量分析計(TOF-MS)で検出する。 In detection by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS), the surface of a solid gear is irradiated with Bi + ions in the form of a beam of primary ions, and secondary ions generated by collisions between the Bi + ions and the gear surface are generated. Ions are detected with a time-of-flight mass spectrometer (TOF-MS).

本開示では、トライボ膜の表面に、ビーム状の一次イオンとして、30keVのBiイオンを照射する。これにより、鋼材であるギヤの表面に形成されたトライボ膜の組成を特定する。この際、得られる二次イオンスペクトルは、多くはベースオイル及びその変質物に由来する炭化水素のフラグメントイオン群であるが、スペクトル中には添加剤と鋼材との吸着又は反応によって形成されたトライボ膜の成分に由来する特徴的なイオンが検出される。これを検出することで、トライボ膜の組成を特定することができる。 In the present disclosure, the surface of the tribofilm is irradiated with 30 keV Bi + ions as a beam of primary ions. This identifies the composition of the tribofilm formed on the surface of the steel gear. At this time, the secondary ion spectrum obtained is mostly a group of fragment ions of hydrocarbons derived from the base oil and its degraded substances. A characteristic ion derived from a component of is detected. By detecting this, the composition of the tribofilm can be identified.

TOF-SIMS法を利用した検出には、例えば、Ion-Tof社製の飛行時間型2次イオン質量分析装置TOF-SIMSを用いることができる。 For detection using the TOF-SIMS method, for example, a time-of-flight secondary ion mass spectrometer TOF-SIMS 5 manufactured by Ion-Tof can be used.

(1a)Mo強度
Feのピーク面積SFeに対するMoのピーク面積SMoの比(SMo/SFe)は、0.05以上である。SMo/SFe比が0.05以上であると、摩擦係数の低減に効果的である。
Mo/SFe比は、0.30以上が好ましく、0.35以上がより好ましく、0.40以上が更に好ましい。また、SMo/SFe比の上限は、特に制限されない。
(1a) Mo + strength The ratio of the peak area S Mo of Mo + to the peak area S Fe of Fe + (S Mo /S Fe ) is 0.05 or more. An SMo / SFe ratio of 0.05 or more is effective in reducing the friction coefficient.
The SMo / SFe ratio is preferably 0.30 or more, more preferably 0.35 or more, and even more preferably 0.40 or more. Moreover, the upper limit of the SMo / SFe ratio is not particularly limited.

(2a)Ca強度
Feのピーク面積SFeに対するCaのピーク面積SCaの比(SCa/SFe)は、0.01以上である。SCa/SFe比が0.01以上であると、摩耗防止性が良好になる。
Ca/SFe比は、0.02以上が好ましく、0.025以上がより好ましい。また、SCa/SFe比の上限は、摩擦係数の低減の観点から、0.5以下とすることができ、0.1以下が好ましい。
(2a) Ca + strength The ratio of the Ca + peak area S Ca to the Fe + peak area S Fe (S Ca /S Fe ) is 0.01 or more. When the S Ca /S Fe ratio is 0.01 or more, the wear resistance is improved.
The S Ca /S Fe ratio is preferably 0.02 or more, more preferably 0.025 or more. Moreover, the upper limit of the S Ca /S Fe ratio can be set to 0.5 or less, preferably 0.1 or less, from the viewpoint of reducing the coefficient of friction.

(3a)MoS2-強度
基準負イオンの合計のピーク面積Sに対する、MoS2-のピーク面積SMoSの比(SMoS/S)は、0.0008以上である。SMoS/S比が0.0008以上であると、摩擦係数の低減に効果的である。
MoS/S比は、0.0009以上が好ましい。また、SMoS/S比の上限は、特に制限されない。
(3a) MoS 2- strength The ratio of the peak area S MoS of MoS 2- to the total peak area S t of reference negative ions (S MoS /S t ) is 0.0008 or more. An S MoS /S t ratio of 0.0008 or more is effective in reducing the friction coefficient.
The S MoS /S t ratio is preferably 0.0009 or more. Also, the upper limit of the S MoS /S t ratio is not particularly limited.

(4a)CSO3-強度
基準負イオンの合計のピーク面積Sに対する、CSO3-のピーク面積SCSOの比(SCSO/S)は、0.003以下である。SCSO/S比が0.003以下であると、摩擦係数の低減に効果的である。
CSO/S比は、0.002以下が好ましく、0.0015以下がより好ましい。また、SCSO/S比の下限は、特に制限されず、0.00005以上とすることができる。
(4a) C 8 H 7 SO 3- strength The ratio of the peak area S CSO of C 8 H 7 SO 3- to the total peak area S t of the standard negative ions (S CSO /S t ) is 0.003 or less. is. An S CSO /S t ratio of 0.003 or less is effective in reducing the friction coefficient.
The S CSO /S t ratio is preferably 0.002 or less, more preferably 0.0015 or less. Moreover, the lower limit of the S CSO /S t ratio is not particularly limited, and can be 0.00005 or more.

本開示におけるトライボ膜は、潤滑油が供給されたギヤの使用によりギヤ表面に形成される。この際、潤滑油含まれる添加剤が、浸炭鋼材の表面に吸着又は化学反応等して保護皮膜を形成するので、使用する潤滑油の成分組成を調節することで上記(a1)~(a4)を満たす範囲に調整することができる。 The tribofilms in the present disclosure are formed on gear surfaces through the use of lubricated gears. At this time, the additive contained in the lubricating oil forms a protective film by adsorption or chemical reaction on the surface of the carburized steel material, so by adjusting the composition of the lubricating oil to be used, the above (a1) to (a4) can be adjusted within a range that satisfies

上記(1a)~(4a)の関係は、本開示の効果をより効果的奏する観点から、下記(1b)~(4b)の関係を満たす範囲が好ましい。
(1b)SMo/SFe≧0.30
(2b)SCa/SFe≧0.02
(3b)SMoS/S≧0.0009
(4b)SCSO/S≦0.002
From the viewpoint of more effectively exhibiting the effects of the present disclosure, it is preferable that the relationships (1a) to (4a) satisfy the following relationships (1b) to (4b).
(1b) SMo / SFe ≧0.30
(2b) S Ca /S Fe ≧0.02
(3b) S MoS /S t ≧0.0009
(4b) S CSO /S t ≤ 0.002

更には、上記(1a)~(4a)の関係は、下記(1c)~(4c)の関係を満たす範囲がより好ましい。
(1c)SMo/SFe≧0.40
(2c)SCa/SFe≧0.025
(3c)SMoS/S≧0.0009
(4c)SCSO/S≦0.0015
Furthermore, the relationships (1a) to (4a) above are more preferably in a range that satisfies the relationships (1c) to (4c) below.
(1c) SMo / SFe ≧0.40
(2c) S Ca /S Fe ≧0.025
(3c) S MoS /S t ≧0.0009
(4c) S CSO /S t ≤ 0.0015

また、亜鉛(Zn)化合物がオートマチックトランスミッションにおける湿式クラッチの目詰まりを生じさせることが知られていることから、下記(5a)の関係を満たしていることが好ましい。
(5a)Feのピーク面積SFeに対するZnのピーク面積SZnの比≦0.10
更に、上記(5a)の関係は、亜鉛(Zn)化合物がオートマチックトランスミッションにおける湿式クラッチの目詰まりを生じさせることが知られていることから、下記(5b)の関係の範囲であることが好ましい。
(5b)SZn/SFe≦0.01
Further, since zinc (Zn) compounds are known to cause clogging of wet clutches in automatic transmissions, it is preferable that the following relationship (5a) is satisfied.
(5a) the ratio of the Zn + peak area S Zn to the Fe + peak area S Fe ≤ 0.10
Furthermore, since it is known that zinc (Zn) compounds clog wet clutches in automatic transmissions, the relationship (5a) above is preferably within the range of the relationship (5b) below.
(5b) SZn / SFe≤0.01

また、摩擦面に占めるMo化合物の割合を多くし、摩擦係数をより効果的に低減する観点から、下記(6a)の関係を満たしていることが好ましい。
(6a)基準負イオンの合計のピーク面積Sに対する、PO のピーク面積SPO2の比≦0.08
更に、上記(6a)の関係は、摩擦面に占めるMo化合物の割合を多くし、摩擦係数をより効果的に低減する観点から、下記(6b)の関係の範囲であることが好ましい。
(6b)SPO2/S≦0.07
更に、上記(6a)の関係は、上記と同様の理由から、下記(6c)の関係の範囲であることが好ましい。
(6c)0.02≦SPO2/S≦0.07
Moreover, from the viewpoint of increasing the proportion of the Mo compound in the friction surface and effectively reducing the coefficient of friction, it is preferable that the following relationship (6a) is satisfied.
(6a) the ratio of the peak area S PO2 of PO 2 to the total peak area S t of the standard negative ions ≤ 0.08
Further, the relationship (6a) is preferably within the range of the relationship (6b) below from the viewpoint of increasing the proportion of the Mo compound in the friction surface and reducing the coefficient of friction more effectively.
(6b) S PO2 /S t ≤ 0.07
Furthermore, the relationship (6a) above is preferably within the range of the relationship (6c) below for the same reason as above.
(6c) 0.02≦S PO2 /S t ≦0.07

TOF-SIMSスペクトルの定量は、以下の方法で行うものとする。
スペクトル中のピークの選択範囲によって定量値が若干異なることがあるため、定量化を行う際の各イオンのピークの帰属と面積算出方法を以下に示す。
TOF-SIMSスペクトルにおけるピークは、分析毎に小数点以下2桁の数値が増減する場合がある。そのため、試料(試験片)の定量比較には、各ピークにおけるM/Zの範囲を一定とせず、以下に記す基準でそれぞれの試料毎のピークの形からピークの範囲を判断する。なお、本開示では、上記数値の増減を考慮して、既述の(1a)~(4a)のように比率をとることで規格化する。
Quantification of the TOF-SIMS spectrum shall be performed by the following method.
Since the quantification value may differ slightly depending on the selected range of peaks in the spectrum, the method of assigning the peaks of each ion and calculating the area when performing quantification is shown below.
Peaks in TOF-SIMS spectra may increase or decrease in two decimal places for each analysis. Therefore, for quantitative comparison of samples (test pieces), the range of M/Z for each peak is not constant, and the peak range is determined from the shape of the peak for each sample according to the following criteria. In addition, in the present disclosure, in consideration of the increase and decrease of the above numerical values, normalization is performed by taking the ratios as in (1a) to (4a) described above.

図1Aに示すMoS については、以下のように判断する。
図1Aに示すMoS のカウント数は、複数のピークが重なった複雑なピーク形状を呈している。これは、分析面(最表面)におけるMoSが酸化され易く、摩擦試験後、かつ、分析機器に挿入する前に洗浄して大気に曝された状態において、一部がMoSO及びMoOに酸化したためと考えられる。標準物質のMoSのスペクトルを測定した場合も、類似のピーク形状となる傾向がある。そのため、MoS (M/Z:161.850)のピークは、MoO を含む着色した領域の面積、即ち、細かなピークトップがM/Z=161.840~161.880の範囲にあるピークの合計のピーク面積を求める。
MoS 2 shown in FIG. 1A is judged as follows.
The MoS 2 count number shown in FIG. 1A presents a complex peak shape in which multiple peaks overlap. This is because MoS 2 on the analysis surface (outermost surface) is easily oxidized, and after the friction test and before being inserted into the analysis equipment, it was washed and exposed to the atmosphere, and a part of it was converted to MoSO 2 and MoO 4 . This is probably due to oxidation. Measurement of the standard MoS 2 spectrum also tends to give similar peak shapes. Therefore, the MoS 2 (M/Z: 161.850) peak is the area of the colored region containing MoO 4 , that is, the fine peak top is in the range of M/Z = 161.840 to 161.880. Find the total peak area of a certain peak.

一方、図1B~図1Gに示すように、PO 、CSO 、Mo、Ca、Fe、及びZnの各カウント数は、いずれもシャープなピークを呈している。
これらのイオンについては、上記と同様に、各々の試験片の摩擦面(最表面)を分析して得られたピークトップが、PO ではM/Z=62.960~62.970の範囲、CSO ではM/Z=182.992~183.035の範囲、MoではM/Z=97.897~97.912の範囲、CaではM/Z=39.957~39.966の範囲にあるピーク面積を求める。また、図1Gに示すように、Znのカウント数はピークが認められていないが、M/Z=93.920~93.936の範囲の面積を求める。
On the other hand, as shown in FIGS. 1B to 1G, the counts of PO 2 , C 8 H 7 SO 3 , Mo + , Ca + , Fe + , and Zn + all exhibit sharp peaks. there is
For these ions, the peak top obtained by analyzing the friction surface (outermost surface) of each test piece in the same manner as described above is in the range of M / Z = 62.960 to 62.970 for PO 2 - , M/Z=182.992-183.035 for C 8 H 7 SO 3 , M/Z=97.897-97.912 for Mo + , M/Z=39.957 for Ca + Determine the peak area in the range ∼39.966. Also, as shown in FIG. 1G, although no peak was observed in the count number of Zn + , the area in the range of M/Z=93.920 to 93.936 is determined.

トライボ膜の厚みとしては、特に制限されず、1nm~1000nmの範囲とすることができ、10nm~400nmの範囲とすることもできる。 The thickness of the tribofilm is not particularly limited, and may be in the range of 1 nm to 1000 nm, and may be in the range of 10 nm to 400 nm.

トライボ膜の元素組成は、潤滑油の種類及び潤滑油に含有する添加剤の種類を、TOF-SIMSスペクトルに現れるピーク波形が目的とする波形となるように選択することで制御することができる。
なお、潤滑油は、特に制限されず、市販のオートマチックトランスミッションフルード(ATF(自動変速機油)等を用いることができる。
The elemental composition of the tribofilm can be controlled by selecting the type of lubricating oil and the type of additive contained in the lubricating oil so that the peak waveform appearing in the TOF-SIMS spectrum becomes the desired waveform.
The lubricating oil is not particularly limited, and commercially available automatic transmission fluid (ATF (automatic transmission fluid), etc.) can be used.

<駆動ユニット>
本開示の駆動ユニットは、既述の本開示の歯車(ギヤ)と、エンジン動力及びモーター動力を歯車(ギヤ)によって分配する機構と、を備えている。歯車(ギヤ)の摺動面において既述の(1a)~(4a)の関係を満たすトライボ膜が形成されるので、駆動ユニットにおける摩擦損失を大きく低減することができる。
<Drive unit>
The drive unit of the present disclosure comprises the gears of the present disclosure described above and a mechanism for distributing engine power and motor power through the gears. Since the tribofilm satisfying the above-described relationships (1a) to (4a) is formed on the sliding surface of the gear, friction loss in the drive unit can be greatly reduced.

内燃機関及びモーターの少なくとも一方の動力をギヤによって分配する機構とは、動力を複数の機構へ必要に応じて振り分ける動力分配機を指し、例えば、エンジンからの動力をモータジェネレータとカウンタギヤとに分配する歯車機構等を挙げることができる。 A mechanism that distributes the power of at least one of an internal combustion engine and a motor by means of gears refers to a power distributor that distributes power to a plurality of mechanisms as needed. For example, the power from the engine is distributed between the motor generator and the counter gear. gear mechanism etc. can be mentioned.

内燃機関とは、シリンダ等の機関内で燃料を燃焼させて発生した燃焼ガスを用いて機械仕事を得る原動機のことであり、例えばエンジンが含まれる。 An internal combustion engine is a prime mover that obtains mechanical work using combustion gas generated by burning fuel in an engine such as a cylinder, and includes, for example, an engine.

モーターとは、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換する機器のことであり、例えば電気モーターが含まれる。 A motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy and includes, for example, electric motors.

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその主旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は質量基準であり、M/Zを「m/z」と表記することがある。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist of the present invention is not exceeded. Unless otherwise specified, "parts" are based on mass, and M/Z may be expressed as "m/z".

-試料油の調製-
(1)市販のオートマチックトランスミッションフルード(ATF(自動変速機油);S元素:600ppm、N元素:2100ppm、B元素:70ppm、P元素:300ppm、Ca元素:120ppmを含む。)に、下記表1に示す元素組成となるように市販の添加剤を配合することで、サンプルオイル1を調製した。
-Preparation of sample oil-
(1) Commercially available automatic transmission fluid (ATF (automatic transmission fluid); S element: 600 ppm, N element: 2100 ppm, B element: 70 ppm, P element: 300 ppm, Ca element: 120 ppm), shown in Table 1 below Sample oil 1 was prepared by blending commercially available additives to give the elemental composition shown.

(2)市販のオートマチックトランスミッションフルード(ATF(自動変速機油);S元素:600ppm、N元素:2100ppm、B元素:70ppm、P元素:300ppm、Ca元素:120ppmを含む。)にモリブデンジチオカーバメイト(MoDTC)を加えることにより、下記表1に示す元素組成を有するサンプルオイル2を調製した。 (2) Molybdenum dithiocarbamate (MoDTC) is added to commercially available automatic transmission fluid (ATF (automatic transmission fluid); S element: 600 ppm, N element: 2100 ppm, B element: 70 ppm, P element: 300 ppm, Ca element: 120 ppm). ) to prepare sample oil 2 having the elemental composition shown in Table 1 below.

(3)S元素:1700ppm、N元素:1700ppm、B元素:100ppm、P元素:500ppm、Ca元素:200ppmを含むATFにMoDTCを加えることにより、下記表1に示す元素組成を有するサンプルオイル3を調製した。 (3) By adding MoDTC to ATF containing S element: 1700 ppm, N element: 1700 ppm, B element: 100 ppm, P element: 500 ppm, and Ca element: 200 ppm, sample oil 3 having the elemental composition shown in Table 1 below was obtained. prepared.

(4)サンプルオイル1にMoDTCを加えることにより、下記表1に示す元素組成を有するサンプルオイル4を調製した。 (4) By adding MoDTC to sample oil 1, sample oil 4 having the elemental composition shown in Table 1 below was prepared.

上記サンプルオイル1~4をブロック・オン・リング摩擦試験(FALEX社製、LFW-1試験機)に供し、摩擦低減効果を評価した。
なお、各サンプルオイルの元素含有量は、金属元素及び硫黄分について誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法によって測定し、窒素分は化学発光法による微量窒素分析によって測定した。
The above sample oils 1 to 4 were subjected to a block-on-ring friction test (LFW-1 tester manufactured by FALEX) to evaluate the friction reduction effect.
The element content of each sample oil was measured by inductively coupled plasma (ICP) emission spectrometry for metal elements and sulfur content, and the nitrogen content was measured by trace nitrogen analysis by chemiluminescence.

Figure 0007127663000001
Figure 0007127663000001

-ブロック・オン・リング摩擦試験-
図2に示すブロック・オン・リング型摩耗試験機を用い、その容器に上記のサンプルオイル1~4を順次装填し、サンプルオイルに一部が漬かるようにリング試験片を配置した。リング試験片に対向し、リング試験片のリング外周面に接する位置にブロック試験片を配置した。リング試験片を回転させることによって、リング試験片のリング外周面とブロック試験片の表面とが互いに摺動する。
ブロック試験片には、鋼材としてSCM420鋼(クロムモリブデン鋼)を用い、表面の硬さがHV750以上となるように浸炭処理を施した浸炭鋼である。ブロック試験片の表面は、表面粗さ(Ra)0.1μm以下の鏡面仕上げとし、摩擦面の幅は6.3mmとした。
リング試験片には、AISI4620浸炭鋼材からなるS-10標準試験片(FALEX社製;硬さHV800、表面粗さ(Ra)0.26μm、外径φ35mm、幅8.8mm)を用いた。
-Block-on-ring friction test-
Using the block-on-ring type wear tester shown in FIG. 2, the sample oils 1 to 4 described above were sequentially charged into the container, and the ring test piece was arranged so that a portion of the test piece was immersed in the sample oil. A block test piece was arranged at a position facing the ring test piece and in contact with the ring outer peripheral surface of the ring test piece. By rotating the ring test piece, the ring outer peripheral surface of the ring test piece and the surface of the block test piece slide against each other.
SCM420 steel (chromium molybdenum steel) was used as the steel material for the block test piece, and the carburized steel was carburized so that the surface hardness was HV750 or higher. The surface of the block test piece was mirror-finished with a surface roughness (Ra) of 0.1 μm or less, and the width of the friction surface was 6.3 mm.
As the ring test piece, an S-10 standard test piece made of AISI4620 carburized steel (manufactured by FALEX; hardness HV800, surface roughness (Ra) 0.26 μm, outer diameter φ35 mm, width 8.8 mm) was used.

下記の摺動摩耗条件下、ブロック試験片に荷重をかけてブロック試験片を回転するリング試験片に押し付けることで、線接触形態における連続すべり条件にて30分間の摩擦試験を行い、耐摩耗性を評価した。摺動摩耗条件は、自動車用駆動系ユニットのギヤ摺動状態を模した条件である。
摩擦係数は、30分間の試験終了直前の1分間の値を読み取った。サンプルオイル1~4の各々について試験を2回実施し、平均値を摩擦係数とした。
<摺動摩耗条件>
・荷重(W) :1179N(最大ヘルツ面圧:611MPa)
・すべり速度(v):0.9m/sec
・油温(T) :80℃
・試験時間(t) :30min
Under the following sliding wear conditions, a load is applied to the block test piece and the block test piece is pressed against a rotating ring test piece to perform a friction test for 30 minutes under continuous sliding conditions in the form of line contact. evaluated. The sliding wear condition is a condition that imitates the gear sliding condition of an automotive drive train unit.
The coefficient of friction was read for one minute immediately before the end of the 30-minute test. Each of the sample oils 1 to 4 was tested twice, and the average value was taken as the coefficient of friction.
<Sliding wear conditions>
・Load (W): 1179 N (Maximum Hertz surface pressure: 611 MPa)
・Sliding speed (v): 0.9m/sec
・Oil temperature (T): 80°C
・Test time (t): 30 min

上記の摩擦試験の結果について、各サンプルオイルでの摩擦係数を下記表2に示す。
なお、上記の摺動摩耗条件で摺動した場合、潤滑状態は境界潤滑となっていると考えられる。境界潤滑とは、油膜が十分に形成されず、固体同士の接触が生じる過酷な潤滑状態のことである。
Regarding the results of the above friction test, the coefficient of friction for each sample oil is shown in Table 2 below.
In addition, when sliding under the sliding wear conditions described above, it is considered that the lubrication state is boundary lubrication. Boundary lubrication is a severe lubrication condition in which a sufficient oil film is not formed and contact between solids occurs.

-摺動面の解析-
ブロック・オン・リング摩擦試験において試験片の鋼材表面に形成されているトライボ膜の組成を以下の方法により解析した。
具体的には、以下の通りである。
上記ブロック・オン・リング摩擦試験後におけるブロック試験片の表面をTOF-SIMS(飛行時間型二次イオン質量分析法)によって二次イオンスペクトルを測定し、組成解析を行った。分析条件を以下に示す。
<分析条件>
装置:TOF-SIMS(Ion-Tof社製)
一次イオン種:Bi
照射電圧:30keV
モード:High current bunched mode
スキャンエリア:200μm四方(128pixels×128pixcels)
スキャン数:10scans
-Sliding surface analysis-
The composition of the tribofilm formed on the steel material surface of the test piece in the block-on-ring friction test was analyzed by the following method.
Specifically, it is as follows.
After the block-on-ring friction test, the secondary ion spectrum of the surface of the block test piece was measured by TOF-SIMS (time-of-flight secondary ion mass spectrometry) to analyze the composition. Analysis conditions are shown below.
<Analysis conditions>
Apparatus: TOF-SIMS 5 (manufactured by Ion-Tof)
Primary ion species: Bi +
Irradiation voltage: 30 keV
Mode: High current bunched mode
Scan area: 200 μm square (128 pixels × 128 pixels)
Number of scans: 10scans

Figure 0007127663000002
Figure 0007127663000002

摩擦係数(μ)について、上記表2に示されるように、MoDTCを添加することにより元素組成を調整したサンプルオイル2~4では、MoDTCを添加していないサンプルオイル1に比べて、摩擦係数(μ)の低減効果が認められた。その中で、既述の(1a)~(4a)の関係を満たすサンプルオイル3~4において、良好な摩擦係数(μ)を示した。特に、表2に示す元素組成を有するサンプルオイル4を用いた場合に、μの値が0.050を示しており、ギヤの摺動状態を模した摩擦試験において所望する優れた摩擦低減効果が得られた。
以上の結果から、各サンプルオイルで試験片の鋼材表面にトライボ膜が形成されていることが推測されるが、形成されるトライボ膜の元素組成が特定の範囲を満たすことによって摩擦に対する低減効果が大きく異なることが裏付けられた。特にサンプルオイル3~4を用いた場合に形成されるトライボ膜の元素組成は、摩擦係数が著しく低下し、駆動ユニットにおける摩擦損失を効果的に低減することが可能である。
Regarding the coefficient of friction (μ), as shown in Table 2 above, the coefficient of friction ( μ) was observed. Among them, the sample oils 3 to 4, which satisfy the relationships (1a) to (4a) described above, showed good coefficients of friction (μ). In particular, when sample oil 4 having the elemental composition shown in Table 2 was used, the μ value was 0.050, and the desired excellent friction reduction effect was obtained in a friction test simulating the sliding state of a gear. Got.
From the above results, it is assumed that each sample oil forms a tribofilm on the surface of the steel material of the test piece. proved to be significantly different. In particular, the elemental composition of the tribofilm formed when sample oils 3 and 4 are used significantly lowers the coefficient of friction, making it possible to effectively reduce friction loss in the drive unit.

次に、上記サンプルオイル1~4を用いて形成されたトライボ膜のスペクトルを図3~図8に示す。 Next, the spectra of the tribofilms formed using the above sample oils 1 to 4 are shown in FIGS. 3 to 8. FIG.

図3~図4は、M/Z=158~168における負イオンのTOF-SIMSスペクトルである。
図3~図4に示すスペクトルのうち、MoDTCを添加したサンプルオイル2~4を用いて形成されたトライボ膜では、質量数(M/Z)161.86付近にMoS イオンが検出された。鋼材表面にMoSが生成していることが確認された。
3 and 4 are TOF-SIMS spectra of negative ions at M/Z=158-168.
Among the spectra shown in FIGS. 3 and 4, MoS 2 - ions were detected near the mass number (M/Z) of 161.86 in the tribofilms formed using sample oils 2 to 4 to which MoDTC was added. . It was confirmed that MoS 2 was generated on the surface of the steel material.

図5~図6は、M/Z=20~80における負イオンのTOF-SIMSスペクトルである。
図5~図6に示すスペクトルでは、PO2-やPO3-など、摩耗防止剤として配合されているリン系添加剤に由来して生成したと考えられるリン酸化合物の存在が認められた。
5 and 6 are TOF-SIMS spectra of negative ions at M/Z=20-80.
In the spectra shown in FIGS. 5 and 6, the presence of phosphoric acid compounds, such as PO 2- and PO 3- , which are considered to be generated from phosphorus-based additives blended as anti-wear agents, were recognized.

図7~図8は、M/Z=30~120における正イオンのTOF-SIMSスペクトルである。
図7~図8に示すスペクトルでは、添加剤であるCa-スルホネート(防錆剤)に由来すると考えられるCaイオンが認められ、Ca化合物を含むトライボ膜が形成されていることが確認された。一方、Znイオンは検出されていないため、Zn化合物は存在していないことが確認された。
また、上述のFeは、ブロック試験片の鋼材に由来するものである。Feイオンのピーク面積と各化合物イオンのピーク面積との比を算出することで、トライボ膜の成分組成を定量比較することができた。
7 and 8 are TOF-SIMS spectra of positive ions at M/Z=30-120.
In the spectra shown in FIGS. 7 and 8, Ca + ions thought to be derived from the additive Ca-sulfonate (rust inhibitor) were observed, confirming the formation of a tribofilm containing a Ca compound. . On the other hand, no Zn + ions were detected, confirming the absence of Zn compounds.
Moreover, the above-mentioned Fe + is derived from the steel material of the block test piece. By calculating the ratio of the peak area of Fe + ions to the peak area of each compound ion, it was possible to quantitatively compare the component compositions of the tribofilms.

正イオン及び基準負イオンの各ピーク面積の比を上記表2に示す。
SO は、Ca-スルホネートに由来するスルホネート基の吸着成分と推定される。
Table 2 shows the ratio of the peak areas of the positive ions and the reference negative ions.
C 8 H 7 SO 3 is presumed to be an adsorbed component of sulfonate groups derived from Ca-sulfonate.

なお、検出された負イオンのピーク面積(単位:cps)は、分析機器の状態によって変化し易いため、負イオンの定量に際し、摩擦試験に用いたサンプルオイルの違いによる影響を受け難くするため、炭化水素基、並びに、大気中の水分の吸着に由来するイオンと考えられるC(M/Z:12.00),CH(M/Z:13.01),O(M/Z:16.00),OH(M/Z:17.00),C (M/Z:24.00),及びC(M/Z:25.01)の検出量(基準負イオンのピーク面積の合計値)で規格化した。具体的には、検出された負イオンのピーク面積(単位:cps)の、基準負イオンのピーク面積の合計値に対する相対比で示した。
また、正イオンについては、鋼材に由来するFeイオンのピーク面積に対する相対比で示した。
The peak area (unit: cps) of the detected negative ions is likely to change depending on the state of the analytical instrument. Hydrocarbon groups, and C (M/Z: 12.00), CH (M/Z: 13.01), O (M/Z: 16.00), OH (M/Z: 17.00), C 2 (M/Z: 24.00), and C 2 H (M/Z: 25.01) detected amounts (reference negative (total value of peak areas of ions). Specifically, the ratio of the peak area (unit: cps) of the detected negative ions to the total peak area of the reference negative ions is shown.
In addition, positive ions are shown as a relative ratio to the peak area of Fe + ions originating from the steel material.

上記表2に示すように、低μ値(摩擦係数)が認められたトライボ膜(サンプルオイル2~4を用いて形成されたトライボ膜)では、MoS が多く生成していることがわかる。但し、MoS 量とμ値との序列は完全一致しておらず、表面のMoS量だけで摩擦特性を決定し得ないとも考えられる。 As shown in Table 2 above, in the tribofilms (tribofilms formed using sample oils 2 to 4) in which a low μ value (friction coefficient) was observed, it can be seen that a large amount of MoS 2 was generated. . However, the order of the MoS 2 - amount and the μ value does not completely match, and it is considered that the friction characteristics cannot be determined only by the MoS 2 amount on the surface.

MoDTCを添加したサンプルオイル2~4を用いて形成されたトライボ膜に着目すると、添加剤のCa-スルホネートに由来するCSO とCaは生成量の序列が異なっている。低摩擦化は、MoS を生成させ、かつ、CSO の吸着量が少ないほど良好になる傾向が認められる。Ca-スルホネートもATFの諸特性を確保するために不可欠な成分である状況下において、スルホネート基の吸着を抑制した摩擦面が低摩擦化に有効であると考えられる。 Focusing on the tribofilms formed using sample oils 2 to 4 to which MoDTC was added, C 8 H 7 SO 3 derived from the additive Ca-sulfonate and Ca + differ in the order of production amounts. It is recognized that the lower the friction, the more MoS 2 - is produced and the smaller the amount of C 8 H 7 SO 3 - adsorbed, the better. Under the circumstances where Ca-sulfonate is also an essential component for securing various properties of ATF, it is considered that a friction surface that suppresses adsorption of sulfonate groups is effective in reducing friction.

摺動面におけるリン系化合物の生成は、一般に耐摩耗性及び耐焼付き性を確保する上で重要であることが知られている。表2中のサンプルオイル3又はサンプルオイル4を用いて形成されたトライボ膜を対比すると、PO 量が少ないほど低μ値を示す傾向にあることが認められる。
なお、本実施例に用いたATFは、いずれもZn系添加剤を含有しないことから、摺動面からはZn成分は検出されていない。
It is generally known that the formation of phosphorus-based compounds on sliding surfaces is important for ensuring wear resistance and seizure resistance. Comparing the tribofilms formed using sample oil 3 or sample oil 4 in Table 2, it can be seen that the lower the PO 2 - amount, the lower the μ value.
Since none of the ATFs used in this example contained a Zn-based additive, no Zn component was detected from the sliding surface.

Claims (4)

オートマチックトランスミッション又はトランスアクスルに用いられる歯車であって、
摺動領域の浸炭鋼材の上にトライボ膜を有し、
前記トライボ膜は、トライボ膜の表面にビーム状の一次イオンとして30keVのBiイオンを照射する飛行時間二次イオン質量分析により検出される二次イオンのピーク面積が、下記(1a)~(5a)の関係を満たす、歯車。
(1a)Feのピーク面積に対するMoのピーク面積の比≧0.05
(2a)Feのピーク面積に対するCaのピーク面積の比≧0.01
(3a)基準負イオンの合計のピーク面積に対する、MoS のピーク面積の比≧0.0008
(4a)基準負イオンの合計のピーク面積に対する、CSO のピーク面積の比≦0.003
(5a)Fe のピーク面積に対するZn のピーク面積の比≦0.10
前記3a及び前記4a中、基準負イオンは、C(M/Z:12.00),CH(M/Z:13.01),O(M/Z:16.00),OH(M/Z:17.00),C (M/Z:24.00),及びC(M/Z:25.01)を表す。M/Zは、質量を電荷で除算した値である質量数を表す。
A gear used in an automatic transmission or transaxle,
Having a tribofilm on the carburized steel in the sliding area,
In the tribofilm, the peak area of the secondary ions detected by time-of-flight secondary ion mass spectrometry in which the surface of the tribofilm is irradiated with 30 keV Bi + ions as beam-like primary ions has the following (1a) to (5a ): ) that satisfies the relationship of gears.
(1a) the ratio of the peak area of Mo + to the peak area of Fe + ≥ 0.05
(2a) the ratio of the Ca + peak area to the Fe + peak area ≥ 0.01
(3a) the ratio of the MoS 2 peak area to the total peak area of the reference negative ions ≧0.0008;
(4a) the ratio of the peak area of C 8 H 7 SO 3 to the total peak area of the reference negative ions ≦0.003;
(5a) the ratio of the peak area of Zn + to the peak area of Fe + ≤ 0.10
In 3a and 4a, the reference negative ions are C (M/Z: 12.00), CH (M/Z: 13.01), O (M/Z: 16.00), OH (M/Z: 17.00), C 2 (M/Z: 24.00), and C 2 H (M/Z: 25.01). M/Z represents mass number, which is mass divided by charge.
下記(1b)~(4b)の関係を満たす、請求項1に記載の歯車。
(1b)Feのピーク面積に対するMoのピーク面積の比≧0.30
(2b)Feのピーク面積に対するCaのピーク面積の比≧0.02
(3b)基準負イオンの合計のピーク面積に対する、MoS のピーク面積の比≧0.0009
(4b)基準負イオンの合計のピーク面積に対する、CSO のピーク面積の比≦0.002
The gear according to claim 1, which satisfies the following relationships (1b) to (4b).
(1b) the ratio of the peak area of Mo + to the peak area of Fe + ≥ 0.30
(2b) the ratio of the Ca + peak area to the Fe + peak area ≥ 0.02
(3b) the ratio of the MoS 2 peak area to the total peak area of the reference negative ions ≧0.0009;
(4b) the ratio of the peak area of C 8 H 7 SO 3 to the total peak area of the reference negative ions ≦0.002;
更に、下記(6a)の関係を満たす請求項1又は請求項2に記載の歯車。
(6a)基準負イオンの合計のピーク面積に対する、PO のピーク面積の比≦0.08
3. The gear according to claim 1 or 2 , further satisfying the following relationship (6a).
(6a) the ratio of the peak area of PO 2 to the total peak area of reference negative ions ≦0.08;
請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の歯車と、
内燃機関及びモーターの少なくとも一方の動力を前記歯車によって分配する機構と、
を備えた駆動ユニット。
A gear according to any one of claims 1 to 3 ,
a mechanism for distributing power to at least one of an internal combustion engine and a motor by the gear;
drive unit with
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