JP7304336B2 - 潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
また、(A)3級アミン、(B)酸性リン酸エステル等、および(C)金属スルホネート等を配合してなる潤滑油組成物(特許文献3参照)や、(A)1級アミン、(B)3級アミン、(C)金属スルホネート等、および(D)酸性リン酸エステル等を配合してなる潤滑油組成物(特許文献4参照)も提案されている。
これらの特許文献に記載された潤滑油組成物は無段変速機用の潤滑油として高い金属間摩擦係数を有している。
本発明は、このような状況の下、異なる部位間における異なる摩擦特性を両立し、変速機用潤滑油、特に金属ベルト式の無段変速機用潤滑油として好適に用いられる潤滑油組成物を提供すると考えられる。
[1](A)基油、(B)ジアミン、(C)グリコール酸アミド、および(D)亜リン酸エステルを含む潤滑油組成物。
[2]前記[1]に記載の潤滑油組成物を充填してなる無段変速機。
[3]前記[1]に記載の潤滑油組成物を用いることを含む、無段変速機における摩擦の制御方法。
本発明の潤滑油組成物は、(A)基油、(B)ジアミン、(C)グリコール酸アミド、および(D)亜リン酸エステルを少なくとも含むことを特徴としている。以下、各成分について詳細に説明する。
本発明に用いられる(A)成分としての基油としては、特に制限はなく、鉱油および合成油の中から任意のものを適宜選択して用いることができる。例えば、鉱油および合成油からなる群から選ばれる1種以上が好ましく用いられる。鉱油または合成油のいずれか一方のみを用いてもよいし、鉱油および合成油を組み合わせて用いてもよい。鉱油および合成油としては、一般に変速機用の基油として用いられているものが好ましい。
また、基油の100℃における動粘度としては、好ましくは1mm2/s以上50mm2/s以下、より好ましくは2mm2/s以上30mm2/s以下、さらに好ましくは3mm2/s以上20mm2/s以下である。100℃における動粘度が上記の範囲であると、低温時での流動性を確保するとともに、高温時での焼付きを防止することができる。
飽和炭化水素成分が90質量%以上であると、劣化生成物の生成を低減することができる。硫黄分が0.03質量%以下であることによっても、同様に劣化生成物の生成を低減することができる。さらに、粘度指数が100以上であると、高温での摩耗を抑制することができる。基油の粘度指数は大きければ大きいほど好ましく、特に上限はないが、一般的には150以下である。
2種以上の基油を用いた場合、前記数値は、それらを混合してなる基油の数値を意味する。
本発明に用いられるジアミン(B)としては、置換または非置換のアミノ基を二つ有するものであれば特に制限されないが、一般式(I):
[式中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素または炭化水素基であり、R3は、2価の炭化水素基である。]
で示される化合物であることが好ましい。ジアミン(B)として一般式(I)で示される化合物を用いることで、ギヤ/ベアリング間の金属間摩擦係数を低くすることができる。
R1が炭化水素基の場合、炭化水素基の炭素数は16以上22以下であることが好ましく、より好ましくは16以上20以下、さらに好ましくは17以上19以下である。炭素数がこの範囲であると、エレメント/プーリー間の金属間摩擦係数を効果的に上げることができる。
このような炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アリール基、およびアラルキル基などを挙げることができる。これらの炭化水素基のうち、脂肪族の炭化水素基が好ましく、特にアルケニル基がより好ましい。例えば、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、エイコシル基、ヘネイコシル基、ドコシル基、およびオレイル基等が挙げられる。このうち、オレイル基がもっとも好ましい。
また、炭素鎖部分は、直鎖構造であっても分岐構造であってもよいが、特に直鎖構造のものがエレメント/プーリー間の金属間摩擦係数を上げる点で好ましい。
R2は、水素または炭化水素基である。R2が炭化水素基の場合、アルキル基であることが好ましい。また、R2の炭素数は3以下であることが好ましい。そのようなアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられるが、ギヤ/ベアリング間の金属間摩擦係数を低くする観点から、R2は、プロピル基であることが好ましい。
R3は、二価の炭化水素基であり、好ましくはアルキレン基である。R3の好ましい炭素数は、安定性の観点より1以上5以下程度であり、より好ましくは2以上5以下、さらに好ましくは2以上4以下、特に好ましい炭素数は3である。
本発明に用いられるグリコール酸アミド(C)としては、特に制限されないが、一般式(II):
[式中、R4およびR5は、それぞれ独立して、水素または炭化水素基である。]
で示される化合物であることが好ましい。
アルケニル基としては、例えば、各種ヘキセニル基、各種ヘプテニル基、各種オクテニル基、各種ノネニル基、各種デセニル基、各種ウンデセニル基、各種ドデセニル基、各種トリデセニル基、各種テトラデセニル基、各種ペンタデセニル基、各種ヘキサデセニル基、各種ヘプタデセニル基、各種オクタデセニル基、各種ノナデセニル基、各種イコセニル基、各種ヘンイコセニル基、各種ドコセニル基、各種トリコセニル基、各種テトラコセニル基が挙げられる。
アルカジエン基としては、例えば各種ヘキサジエン基、各種ヘプタジエン基、各種オクタジエン基、各種ノナジエン基、各種デカジエン基、各種ウンデカジエン基、各種ドデカジエン基、各種トリデカジエン基、各種テトラデカジエン基、各種ペンタデカジエン基、各種ヘキサデカジエン基、各種ヘプタデカジエン基、各種オクタデカジエン基、各種ノナデカジエン基、各種イコサジエン基、各種ヘンイコサジエン基、各種ドコサジエン基、各種トリコサジエン基、各種テトラコサジエン基等が挙げられる。
シクロアルキル基としては、例えば、シクロヘキシル基、各種メチルシクロヘキシル基、各種エチルシクロヘキシル基、各種ジメチルシクロヘキシル基が挙げられる。
アリール基としては、フェニル基、各種メチルフェニル基、各種エチルフェニル基、各種ジメチルフェニル基、各種プロピルフェニル基、各種トリメチルフェニル基、各種ブチルフェニル基、各種ナフチル基等が挙げられる。
アリールアルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、各種フェニルプロピル基、各種フェニルブチル基、各種メチルベンジル基、各種エチルベンジル基、各種プロピルベンジル基、各種ブチルベンジル基、各種ヘキシルベンジル基等が挙げられる。
亜リン酸エステル(D)としては、具体的には、以下の式(III)で表される化合物が挙げられる。
(R6O)aP(OH)3-a (III)
[式中、R6は炭素数2以上24以下の炭化水素基であり、aは1以上3以下の整数である。aが2または3の場合、R6は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。]
アルキル基およびアルケニル基は直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、その例としては、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基,sec-ブチル基、tert-ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、各種ドデシル基、各種テトラデシル基、各種ヘキサデシル基、各種オクタデシル基、各種ノナデシル基、各種イコシル基、各種ヘンイコシル基、各種ドコシル基、各種トリコシル基、各種テトラコシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アリル基、プロペニル基、各種ブテニル基、各種ヘキセニル基、各種オクテニル基、各種デセニル基、各種ドデセニル基、各種テトラデセニル基、各種ヘキサデセニル基、各種オクタデセニル基、各種ノナデセニル基、各種イコセニル基、各種ヘンイコセニル基、各種ドコセニル基、各種トリコセニル基、各種テトラコセニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基などが挙げられる。なお、ここでいう「各種」とは、直鎖状、及びその構造異性体であるあらゆる分岐鎖状のものを含むことを示し、以下、同様である。
炭素数6以上24以下のアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基などが挙げられ、炭素数7以上24以下のアラルキル基としては、例えばベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、メチルベンジル基、メチルフェネチル基、メチルナフチルメチル基などが挙げられる。
そのような亜リン酸エステル(D)としては、エチルハイドロジェンホスファイト、n-プロピルハイドロジェンホスファイト、n-ブチルハイドロジェンホスファイト、および2-エチルヘキシルハイドロジェンホスファイト等が挙げられるが、中でも2-エチルヘキシルハイドロジェンホスファイトが好ましい。
なお、亜リン酸エステル(D)は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本発明においては、ポリメタクリレート(PMA)を含有していてもよい。
本発明に用いるポリメタクリレートとしてはポリアルキルメタクリレートなどが好ましい。ポリメタクリレートは、粘度指数を適切に向上させるために含んでいる。分散型、非分散型のいずれでもよいが、非分散型が好ましい。また、直鎖であってもよく、分岐鎖を有するものであってもよい。さらに、高分子量の側鎖が出ている三叉分岐点を主鎖に数多くもつ構造を有する櫛形ポリマー等の特定の構造を有するポリマーであってもよい。
本発明においては、ポリメタクリレートとして、下記一般式(IV)で表される構造単位を有する、分子中に酸素原子を含む1価の官能基を有するポリメタクリレート(本明細書では「多点吸着型ポリメタクリレート」ともいう)を含有していてもよい。
Raの炭素数24以上40以下の2価の脂肪族炭化水素基としては、アルキレン基、アルケニレン基等が挙げられ、高い粘度指数と高いせん断安定性との両立を図りやすくする観点から、アルキレン基が好ましい。直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよいが、高い粘度指数と高いせん断安定性との両立を図りやすくする観点から、直鎖状、分岐状のものが好ましい。また、同様の観点から、炭素数は28以上40以下が好ましく、30以上40以下がより好ましい。
Rbの炭素数1以上40以下の2価の脂肪族炭化水素基としては、上記のRaとして例示した炭素数24以上40以下の2価の脂肪族炭化水素基に加えて、炭素数1以上23以下の2価の脂肪族炭化水素基も挙げられる。炭素数1以上23以下の2価の脂肪族炭化水素基としては、高い粘度指数と高いせん断安定性との両立を図りやすくする観点から、アルキレン基、アルケニレン基が好ましく挙げられ、アルキレン基がより好ましい。アルキレン基としては、直鎖状、分岐状のいずれであってもよく、炭素数は1~30がより好ましい。
<GPC測定装置>
・カラム:TOSO GMHHR-H(S)HT
・検出器:液体クロマトグラム用RI検出器 WATERS 150C
<測定条件等>
・溶媒:1,2,4-トリクロロベンゼン
・測定温度:145℃
・流速:1.0ミリリットル/分
・試料濃度:2.2mg/ミリリットル
・注入量:160マイクロリットル
・検量線:Universal Calibration
・解析プログラム:HT-GPC(Ver,1.0)
本発明の潤滑油組成物は、必要に応じて、無灰系摩擦調整剤を含有していてもよい。無灰摩擦調整剤を含有することでギヤ/ベアリング間の金属間摩擦係数をより低くすることができる場合がある。
また、脂肪族アルコールとしては、脂肪族多価アルコールが使用される。そして、脂肪酸と脂肪族アルコールのエステルは、アルコールの一部のみがエステル化された部分エステルであってもよいし、全てのアルコールがエステル化された完全エステルでもよいが、通常、部分エステルが使用される。
すなわち、エステル系無灰摩擦調整剤としては、グリセリンと、上記した脂肪族モノカルボン酸とのエステルが好ましい。そのエステルは、完全エステルであってもよいが、部分エステルが好ましく、中でも、グリセリンと上記不飽和脂肪酸との反応で得られる部分エステルがより好ましい。具体的には、グリセリンモノミリストレート、グリセリンモノパルミトレート、グリセリンモノオレート等のモノエステルや、グリセリンジミリストレート、グリセリンジパルミトレート、グリセリンジオレート等のジエステルが挙げられる。
本発明の潤滑油組成物には、上記成分の他、本発明の目的および効果を損なわない範囲で各種添加成分を配合してもよい。例えば、粘度指数向上剤、流動点降下剤、無灰清浄分散剤、金属系清浄剤、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性化剤、摩耗防止剤、消泡剤、摩擦係数調整剤および塩基性化合物の中から選ばれる一種以上を適宜配合することができる。
これらの粘度指数向上剤の質量平均分子量(Mw)としては、温度粘度特性とせん断安定性の両立の観点で、通常500以上1,000,000以下、好ましくは5,000以上800,000以下、より好ましくは10,000以上600,000以下、さらに好ましくは15,000以上50,000以下であるが、重合体の種類に応じて適宜設定される。
これらの流動点降下剤の質量平均分子量(Mw)としては、通常50,000以上150,000以下である。
これらの酸化防止剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノール、イソオクチル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のモノフェノール系酸化防止剤;4,4’-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール)等のジフェノール系酸化防止剤;ヒンダードフェノール系酸化防止剤;等が挙げられる。
モリブデン系酸化防止剤としては、例えば、三酸化モリブデンおよび/またはモリブデン酸とアミン化合物とを反応させてなるモリブデンアミン錯体等が挙げられる。
硫黄系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル-3,3’-チオジプロピオネート等が挙げられる。
なお、これらの添加剤の合計含有量は、組成物の全量基準で、好ましくは0質量%以上35質量%以下、より好ましくは0質量%以上25質量%以下、さらに好ましくは0質量%以上20質量%以下、よりさらに好ましくは0質量%以上15質量%以下、特に好ましくは0質量%以上10質量%以下である。
脂肪酸アミドを実質的に含まないことで、エレメント/プーリー間の金属間摩擦係数をより高めることができる。
また、本発明の緩衝器用潤滑油組成物の100℃における動粘度としては、低温下での流動性を確保する観点から、2mm2/s以上20mm2/s以下が好ましく、より好ましくは2.5mm2/s以上15mm2/s以下、さらに好ましくは2.8mm2/s以上10mm2/s以下、特に好ましくは5mm2/s以上6mm2/s以下である。
本発明の無段変速機は、前記「1.潤滑油組成物」で述べた潤滑油組成物を充填してなるものであれば特に制限されないが、潤滑油組成物の潤滑性能をより効果的に発揮できることから、プッシュベルト式またはチェーン式等のベルト式無段変速機が好ましく、特に金属ベルト式無段変速機が好ましい。
回転するプーリー2、3はそれぞれ、2枚の円錐円盤を組み合わせて構成され、向かい合った円錐斜面とベルト1の側面の摩擦力で動力を伝える。変速は入力側プーリー2と出力側プーリー3の溝幅を相対的に変えて金属ベルト1の有効半径を変えることにより無段階に行うことができる。サイドギヤ4、後進ギヤ5、出力ギヤ6およびファイナルギヤ7などの各種ギヤにおいては、図示しないが、その軸受部分にベアリングが組み込まれている。
本発明の無段変速機における摩擦制御方法は、無段変速機の潤滑油組成物として、前記「1.潤滑油組成物」で述べた潤滑油組成物を用いることを含む。
本発明の好ましい態様によれば、無段変速機の潤滑油組成物として、前記「1.潤滑油組成物」で述べた潤滑油組成物を用いることで、前述したとおり無段変速機の異なる部位における異なる金属間摩擦を適切に制御することができ、燃費性能の向上に寄与することができる。
本発明の摩擦制御方法は、四輪車および二輪車用のいずれの無段変速機における金属間摩擦をも制御し得るが、特に四輪車用の無段変速機の金属間摩擦制御効果に優れている。
(1)40℃および100℃における動粘度
JIS K2283:2000に準拠して測定した。
(2)粘度指数
JIS K2283:2000に準拠して測定した。
(3)リン(P)の含有量
JIS K2609に準拠して測定した。
(4)カルシウム(Ca)の含有量
JIS K2609に準拠して測定した。
(5)窒素(N)の含有量
JIS K2609に準拠して測定した。
ASTM D2174に記載されたブロックオンリング試験機(LFW-1)を用いて、金属間摩擦係数μを測定した。具体的な試験条件を以下に示す。
・試験治具:
リング:Falex S-10 Test Ring(SAE4620 Steel)
ブロック:Falex H-60 Test Block(SAE01 Steel)
・試験条件:
油温:80℃
荷重:735N
滑り速度:1.0、0.5、0.25、0.125、0.063m/sの順で各5分間保持
摩擦係数:滑り速度変更前の30秒間における測定値
(ならし運転条件:油温:80℃、荷重:735N、滑り速度:4m/s、時間:30分間)
ASTM D2174に記載されたブロックオンリング試験機(LFW-1)を用いて、金属間摩擦係数μを測定した。具体的な試験条件を以下に示す。
・試験治具:
リング:Falex S-10 Test Ring(SAE4620 Steel)
ブロック:Falex H-60 Test Block(SAE01 Steel)
・試験条件:
油温:110℃
荷重:1112N
滑り速度:1.0、0.5、0.25、0.125、0.063m/sの順で各5分間保持
摩擦係数:滑り速度変更前の30秒間における測定値
(ならし運転条件:油温:110℃、荷重:1112N、滑り速度:0.125m/s、時間:30分間)
表1に示す組成を有する実施例1および比較例1、2の潤滑油組成物を調製し、各種物性を測定した。
鉱油1:GrIII鉱油(100℃における動粘度4.4mm2/s、粘度指数127)
鉱油2:GrIII鉱油(100℃における動粘度3.6mm2/s、粘度指数126)
PMA1:ポリメタクリレート(質量平均分子量30000)
PMA2:ポリメタクリレート(質量平均分子量35000)
ジアミン:N-オレイル-1,3-プロパンジアミン
グリコール酸アミド:グリコール酸アミド(C)、一般式(II)におけるR4およびR5として、少なくともドデシル基、テトラデシル基、デシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、およびオクタデセニル基を有し、全R4およびR5に対する各々の基の含有量が、61質量%、19質量%、5.5質量%、7質量%、2質量%、および3.5質量%であり、上記R4およびR5を有するココヤシ由来の二級アミン(ジココアルキルアミン)とグリコール酸との反応生成物である。
亜リン酸エステル:2-エチルヘキシルハイドロジェンホスファイト
脂肪酸アミド:イソステアリン酸アミド
無灰イミド:ポリブテニルコハク酸イミド
3級アミン:ジメチルオクタデシルアミン
グリセリド:オレイン酸モノグリセリド
残部:硫黄系摩耗防止剤、酸化防止剤、銅不活性化剤、消泡剤、清浄剤、分散剤およびリン系摩耗防止剤
これに対し、ジアミン、グリコール酸アミドおよび亜リン酸エステルの少なくともいずれかの成分を欠く場合は、上記の環境下での金属間摩擦係数の少なくとも一方または両方が所望の範囲を満たさなかった(比較例1、2)。
2 プーリー(入力側)
3 プーリー(出力側)
4 サイドギヤ(前進)
5 後進ギヤ
6 出力ギヤ
7 ファイナルギヤ
8 エレメント
9 積層リング
10 無段変速機
Claims (12)
- (A)基油、(B)ジアミン、(C)グリコール酸アミド、および(D)亜リン酸エステルを含む潤滑油組成物であって、
(B)ジアミンが、下記一般式(I)
で示される化合物であり、
(B)ジアミンの含有量が、組成物の全量基準で0.03質量%以上0.1質量%以下であり、
(C)グリコール酸アミドが、下記一般式(II)
で示される化合物であり、
(C)グリコール酸アミドの含有量が、組成物の全量基準で0.1質量%以上3質量%以下であり、
(D)亜リン酸エステルが、下記一般式(III)
(R6O)aP(OH)3-a (III)
[式中、R6は炭素数2以上24以下の炭化水素基であり、aは1以上3以下の整数である。aが2または3の場合、R6は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。]
で表される化合物であり、
(D)亜リン酸エステルの含有量が、組成物の全量基準で0.05質量%以上2質量%以下であり、
脂肪族アミドの含有量が、組成物の全量基準で0.04質量%未満であり、
アルカノールアミン類を含有し、アルカノールアミン類の含有量が、組成物の全量基準で、0.001~10質量%である、
潤滑油組成物。 - (B)ジアミンの含有量が、組成物の全量基準で0.04質量%以上0.09質量%以下である、請求項1に記載の潤滑油組成物。
- (C)グリコール酸アミドの含有量が、組成物の全量基準で0.2質量%以上2質量%以下である、請求項1または2に記載の潤滑油組成物。
- (D)亜リン酸エステルの含有量が、組成物の全量基準で0.8質量%以上1.4質量%以下である、請求項1から3のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- (C)グリコール酸アミドの含有量が、組成物の全量基準で0.2質量%以上2質量%以下であり、(D)亜リン酸エステルの含有量が、組成物の全量基準で0.8質量%以上1.4質量%以下である、請求項1または2に記載の潤滑油組成物。
- 前記一般式(I)中のR1が、炭素数16~22の炭化水素基であり、R2が、水素またはアルキル基であり、R3が、炭素数1~5のアルキレン基である、請求項1から5のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 前記一般式(II)中のR4およびR5が、炭素数6~24の炭化水素基である、請求項1から6のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 前記一般式(III)中のR6が、炭素数2~24のアルキル基、または、炭素数2~24のアルケニル基である、請求項1から7のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 100℃における動粘度が2mm2/s以上20mm2/s以下である、請求項1から8のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 変速機用である、請求項1から9のいずれか一項に記載の潤滑油組成物。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の潤滑油組成物を充填してなる無段変速機。
- 請求項1から10のいずれか一項に記載の潤滑油組成物を用いることを含む、無段変速機における摩擦の制御方法。
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