JPH06192674A - 自動車用ギヤ油組成物 - Google Patents

自動車用ギヤ油組成物

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JPH06192674A
JPH06192674A JP4356891A JP35689192A JPH06192674A JP H06192674 A JPH06192674 A JP H06192674A JP 4356891 A JP4356891 A JP 4356891A JP 35689192 A JP35689192 A JP 35689192A JP H06192674 A JPH06192674 A JP H06192674A
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JP
Japan
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oil
gear
lsd
sulfur
carboxylic acids
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JP4356891A
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Yukio Okano
幸夫 岡野
Toshio Kunugi
俊夫 功刀
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COSMO SOGO KENKYUSHO KK
Cosmo Oil Co Ltd
Original Assignee
COSMO SOGO KENKYUSHO KK
Cosmo Oil Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】耐焼付き性、酸化安定性、特に摩擦特性を著し
く改善し、従来の硫黄−リン系極圧剤を用いたLSDギ
ヤ油よりもさらに長時間使用しても摩擦係数が増加せ
ず、LSDギヤの性能を長時間安定に保持することがで
きる自動車用ギヤ油組成物を提供する。 【構成】鉱油および/または合成油からなる基油に、
(A)硫黄−リン系極圧剤を1〜10重量%、(B)ア
ルカリ金属ホウ酸塩水和物を1〜15重量%、(C)飽
和もしくは不飽和の炭素数8〜30の脂肪族カルボン酸
または芳香族カルボン酸、これらカルボン酸のエステ
ル、これらカルボン酸と有機アミンとの反応生成物から
選ばれる1種以上を0.5〜10重量%配合してなる。
(A)〜(C)成分により、ギヤ性能(極圧性)が良好
になり、また熱安定性、酸化安定性が向上して、焼付き
防止、摩耗防止し、摩擦係数の向上防止が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用ギヤ油組成物
に関し、詳しくは、耐焼付き性、酸化安定性、特に摩擦
特性を著しく改善した自動車用ギヤ油組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用ギヤは、高速、高負荷条件で使
用されるため、これに用いるギヤ油は、焼付き防止性、
耐摩耗性に優れたものでなければならない。
【0003】このため、従来のギア油は、焼付き防止性
を高めるために硫化オレフィン系などを代表とする硫黄
系の添加剤を、摩耗防止性を高めるためにリン酸エステ
ルあるいはリン酸エステルのアミン塩などのリン系添加
剤を添加したギヤ油(すなわち、硫黄−リン系極圧剤を
添加したギヤ油)が主流となっている。
【0004】例えば、変速機には、マイルドな硫黄−リ
ン系極圧剤を含有する極圧レベルがGL−3ないしGL
−4のマルチグレードギヤ油が使用され、リヤアクスル
ハイポイドやディファレンシャルギヤ部分には、高い極
圧性が要求されるため、活性の高い硫黄−リン系極圧剤
を含有した極圧レベルがGL−5以上のギヤ油が使用さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、自動車の走行安
定性を向上させるために、差動制限型ディファレンシャ
ルギヤ(Limited−Slip−Differen
tial gear:以下、「LSDギヤ」という)を
装備した車が急速に普及している。LSDには、フリク
ションクラッチを使用したものと、ビスカスカップリン
グを使用したものとがある。
【0006】フリクションクラッチを使用したLSDギ
ヤ用のギヤ油(以下、「LSDギヤ油」という)には、
硫黄−リン系極圧剤と摩擦調整剤とを含み、GL−5以
上の極圧性を得ると同時に摩擦低減効果を持ったものが
ある。
【0007】ところが近年は、ユーザーニーズの多様
化、自動車の高性能化、省燃費指向などから、装置の小
型化、オイルの低粘度化、ロングドレン化などが進み、
ギヤ油の使用条件は苛酷の一途をたどっている。このよ
うな使用条件において、上記した従来のLSDギヤ油で
は、LSDギヤ性能には優れるが、酸化安定性には劣
り、長時間使用すると、油の劣化に起因して、摩耗の増
加、摩擦係数の増加による言わゆるチャタ音などの不具
合が発生することが多い。
【0008】本発明は、上記の従来の硫黄−リン系極圧
剤を用いたLSDギヤ油よりもさらに長時間使用しても
摩擦係数が増加することなく、LSDギヤの性能を長時
間安定に保持することができる自動車用ギヤ油組成物を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、硫黄−リ
ン系極圧剤と摩擦調整剤とを組み合わせた場合に生じる
上記のような問題を、一般に摩擦調整剤と言われるもの
のうち、コストは低いが、性能が良くないため、通常は
あまり用いられないような、比較的粗悪な特性の脂肪族
カルボン酸を、アルカリ金属ホウ酸塩水和物と組み合わ
せて用いることにより、高温酸化劣化後においても優れ
た耐摩耗性、摩擦係数を有することを見出し、本発明を
完成するに至った。
【0010】すなわち、本発明は、鉱油および/または
合成油からなる基油に、(A)硫黄−リン系極圧剤を1
〜10重量%、(B)アルカリ金属ホウ酸塩水和物を1
〜15重量%、(C)飽和もしくは不飽和の炭素数8〜
30の脂肪族カルボン酸または芳香族カルボン酸、これ
らカルボン酸のエステル、これらカルボン酸と有機アミ
ンとの反応生成物から選ばれる1種以上を0.5〜10
重量%配合してなることを特徴とする自動車用ギヤ油組
成物を要旨とする。
【0011】本発明組成物をさらに詳述すると、その1
つの好ましい実施態様は、100℃における粘度が約1
〜50cStの鉱物性潤滑油あるいはその精製品(以
下、これらをまとめて「鉱油」という)、および100
℃における粘度が約1〜50cStの合成潤滑油の中か
ら選ばれる1種以上の潤滑油を基材とし、この基材に対
し、(A)成分を1〜10重量%、好ましくは約3〜9
重量%、(B)成分を1〜15重量%、好ましくは約2
〜10重量%、(C)成分を0.5〜10重量%、好ま
しくは約0.5〜5重量%配合したものである。
【0012】(A)成分が少ないとギヤ性能(極圧性)
が下がる。多くても効果は飽和し、経済的に不利であ
る。(B)成分が少ないと熱安定性、酸化安定性の効果
が薄れ、劣化しやすくなる。多くても効果は飽和し、経
済的に不利である。(C)成分が少ないと摩擦低減効果
がなく、チャタ音が生じる。多いと極圧性の低下や、添
加剤の分離沈澱が生じるのみならず、消泡性や酸化安定
性に悪影響を及ぼす。
【0013】上記(A)成分は、1つの化合物中に硫黄
とリンとを含むもの(以下、この化合物を「硫黄−リン
系極圧剤」と記すこともある)を使用してもよいし、い
ずれか一方を含む言わゆる硫黄系極圧剤とリン系極圧剤
とを混合して使用することもできる。
【0014】上記の硫黄系極圧剤としては、化1の一般
式で示される炭化水素硫化物、硫化テルペン、油脂と硫
黄の反応生成物である硫化油脂などが用いられる。
【0015】
【化1】R−S−(R−S)n−R
【0016】化1の一般式中、Rは一価の炭化水素基
で、Rは二価の炭化水素基である。xは1以上の整数
で、好ましくは1〜8であり、繰り返し単位中において
それぞれのxは同一または異なる数であり得る。nは0
または1以上の整数である。
【0017】化1の一般式で示される炭化水素硫化物に
おいて、Rとしては、炭素数2〜20の直鎖または分
枝の飽和または不飽和脂肪族炭化水素基(例えば、アル
キル基、アルケニル基)、炭素数6〜26の芳香族炭化
水素基が挙げられ、具体的には、エチル基、プロピル
基、ブチル基、ノニル基、ドデシル基、プロペニル基、
ブテニル基、ベンジル基、フェニル基、トリル基、ヘキ
シルフェニル基などが挙げられる。
【0018】Rとしては、炭素数2〜20の直鎖また
は分枝の飽和または不飽和脂肪族炭化水素基、炭素数6
〜26の芳香族炭化水素基が挙げられ、具体的には、エ
チレン基、プロピレン基、ブチレン基、フェニレン基な
どが挙げられる。
【0019】化1の一般式で示される炭化水素硫化物の
代表的なものは、硫黄オレフィンおよび一般式R−S
−R(xは2以上の整数)で示されるポリサルファ
イド化合物である。具体的には、ジイソブチルジサルフ
ァイド、ジオクチルポリサルファイド、ジターシャリノ
ニルポリサルファイド、ジターシャリブチルポリサルフ
ァイド、ジターシャリベンジルポリサルファイド、そし
てポリイソブチレンやテルペン類などのオレフィン類を
硫黄などの硫化剤で硫化した硫化オレフィン類などが挙
げられる。
【0020】油脂と硫黄の反応生成物である硫化油脂
は、油脂としてラード、牛脂、鯨油、パーム油、ヤシ
油、ナタネ油などの動植物油脂を使用したものであり、
この反応生成物は、化学構造が単一ではなく種々の混合
物であり、化学構造そのものは明確ではない。
【0021】また、上記のリン系極圧剤または硫黄−リ
ン系極圧剤としては、化2の一般式で示されるリン酸エ
ステル、亜リン酸エステル、チオリン酸エステル、ジオ
チリン酸エステルなどが用いられる。
【0022】
【化2】(R3−aPX
【0023】化2の一般式中、Rは一価の炭化水素基
であり、Xは酸素原子または硫黄原子である。aは1、
2または3で、bは0または1である。
【0024】基Rとしては、炭素数5〜20の直鎖状
または分枝状の飽和または不飽和脂肪族炭化水素基(例
えば、アルキル基、アルケニル基)、炭素数6〜26の
芳香族炭化水素基、シクロアルキル基が挙げられる。
【0025】上記の化2で示されるエステル化合物の具
体例としては、リン酸モノオクチル、リン酸ジオクチ
ル、リン酸トリオクチル、亜リン酸ジオクチル、亜リン
酸トリオクチル、チオリン酸ジオクチル、チオリン酸ト
リオクチル、リン酸ジデシル、亜リン酸ジデシル、リン
酸ジドデシル、リン酸トリドデシル、亜リン酸ジドデシ
ル、亜リン酸トリドデシル、チオリン酸トリデシル、リ
ン酸トリヘキサデシル、亜リン酸トリヘキサデシル、チ
オリン酸トリヘキサデシル、リン酸トリオクタデセニ
ル、亜リン酸トリオクタデセニル、チオリン酸トリオク
タデセニル、リン酸トリ(オクチルフェニル)、亜リン
酸トリ(オクチルフェニル)、チオリン酸トリ(オクチ
ルフェニル)、リン酸トリ(オクチルシクロヘキシ
ル)、ジチオリン酸トリデシルなどが挙げられる。
【0026】また、リン系極圧剤は、化2の一般式で示
される酸性リン酸エステル、酸性亜リン酸エステル、酸
性チオリン酸エステル、酸性ジオチリン酸エステルのア
ルキルアミン塩なども使用することができる。
【0027】これらのアミン塩の具体例としては、酸性
エステルとして、ブチルアシッドホスフェート、2−エ
チルヘキシルアシッドホスフェート、オクチルアシッド
ホスフェート、ラウリルアシッドホスフェート、オレイ
ルアシッドホスフェート、トリールアシッドホスフェー
トなどが挙げられる。これらを中和するためのアルキル
アミンは、一般式NR(R、RおよびR
は一価の炭化水素基または水素原子であり、そのうち
少なくとも1つは炭化水素基)で表され、これらの化合
物の具体例は、ジブチルアミン、オクチルアミン、ジオ
クチルアミン、ラウリルアミン、ジラウリルアミン、コ
コナッツアミン、牛脂アミンなどが挙げられる。
【0028】また、(B)成分であるアルカリ金属ホウ
酸塩水和物は、例えば、特公昭53−9763号公報や
米国特許第3929650号明細書などに開示されてい
る方法により製造することができる。
【0029】すなわち、ホウ素/カリウムが原子比で
2.0〜4.5になるように、水酸化カリウムおよびホ
ウ酸の水溶液を、中性のアルカリ土類金属スルフォネー
トまたはコハク酸イミド系無灰型分散剤を含む油溶液に
加え、激しく攪拌して油中水型エマルジョンを作り、そ
れを脱水して得たホウ酸カリウム水和物の微粒子分散体
を用いることができる。
【0030】さらに、別の製法として、アルカリ金属ま
たはアルカリ土類金属中性スルフォネートを、アルカリ
金属水酸化物の存在下において炭酸化して、超塩基性ス
ルフォネートを得、これにホウ酸を反応させて得られる
アルカリ金属ホウ酸塩の微粒子分散体を用いることもで
きる。この場合の炭酸化反応は、コハク酸イミドのよう
な無灰型分散剤の共存下で行うこともある。
【0031】(B)成分であるアルカリ金属ホウ酸塩水
和物としては、より好ましくは、中性カルシウムスルフ
ォネートおよびコハク酸イミドなどの無灰型分散剤を出
発原料として製造されるホウ酸カリウムまたはホウ酸ナ
トリウム分散体を挙げることができる。これらの方法で
得られるアルカリ金属ホウ酸塩水和物は、例えば、式K
O・3B・3.2HOあるいはNaO・B
・2.0HOで表される。
【0032】さらに、(C)成分としては、(1)飽和
または不飽和の炭素数8〜30の脂肪族カルボン酸また
は芳香族カルボン酸、(2)上記(1)のカルボン酸の
エステルまたは該カルボン酸と有機アミンとの反応生成
物、これら(1),(2)の化合物は、一般に、摩擦調
整剤と称されるもののうちの、コストが低く、性能があ
まり良くなく、言わゆる粗悪な部類に属する特定のもの
である。
【0033】上記の(1)の化合物において、脂肪族カ
ルボン酸としては、例えば、エプリン酸、ステアリン
酸、オレイン酸、リノール酸、エルカ酸などが挙げら
れ、芳香族カルボン酸としては、例えば、安息香酸、サ
リチル酸なとが挙げられる。
【0034】上記の(2)の化合物において、上記
(1)のカルボン酸のエステルとしては、上記のような
脂肪族カルボン酸または芳香族カルボン酸のアルキルエ
ステル、例えば、ブチル、オクチル、ラウリル、ステア
リル、オレイルエステルなどが挙げられる。具体的化合
物としては、カプリン酸オレイル、パルミチン酸オクチ
ル、ステアリン酸アミル、オレイン酸ラウリル、リノー
ル酸ラウリルなどが挙げられる。また、上記の(2)に
おいて、上記(1)のカルボン酸と有機アミンとの反応
生成物としては、上記のような脂肪族カルボン酸または
芳香族カルボン酸とモノエタノールアミン、モノプロパ
ノールアミン、ジエタノールアミン、ジプロパノールア
ミン、ジイソプロパノールアミン、トリエタノールアミ
ンなどのアルカノールアミン;ジエチレントリアミン、
トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミ
ン、テトラプロピレンペンタアミン、ヘキサブチレンヘ
プタアミン、ヘキサエチレンヘプタアミン、ヘプタエチ
レンオクタアミンなどのポリメチレンポリアミンなどと
の反応生成物が挙げられる。
【0035】また、本発明組成物では、これら(A)、
(B)、(C)の3つの成分の他に、必要に応じて、公
知の添加剤、例えば、金属型清浄剤、無灰型分散剤、摩
耗防止剤、酸化防止剤、腐食防止剤、粘度指数向上剤、
流動点降下剤、消泡剤などが添加される。
【0036】金属型清浄剤としては、アルカリ土類金属
スルフォネート、アルカリ土類金属フェネートなどが、
無灰型分散剤としては、アルケニルコハク酸イミド、ア
ルケニルコハク酸エステル、長鎖脂肪酸とポリアミンと
のアミド(アミノアミド型)などが、酸化防止剤として
は、アミン系、フェノール系酸化防止剤などが、腐食防
止剤としては、ベンゾトリアゾール、アルケニルコハク
酸エステルなどが、粘度指数向上剤としては、ポリメタ
クリレート、オレフィンコポリマーなどが、流動点降下
剤としては、ポリメタクレートなどが、消泡剤として
は、シリコン化合物、エステル系消泡剤などが、それぞ
れ挙げられる。
【0037】特に、本発明組成物は、エンジン油あるい
は油圧作動油などにおいて酸化防止剤や摩耗防止剤とし
て使用されている化3の一般式で示されるジアルキルジ
チオリン酸亜鉛を添加することが好ましい。
【0038】
【化3】
【0039】化3の一般式中、R、R、R、R
10は炭素数が3〜15の第1級もしくは第2級のアル
キル基であり、好ましくは第1級アルキル基である。R
、R、R、R10は、同じアルキル基でもよい
し、異なっていてもよい。
【0040】上記のジアルキルジチオリン酸亜鉛の添加
量は、0.1〜5.0重量%、好ましくは0.3〜3.
0重量%である。
【0041】
【作用】本発明組成物では、(A)、(B)、(C)各
成分の個々の作用は明らかでないが、先ず、自動車用ギ
ヤの歯面に(A)成分と(B)成分が物理的に競争吸着
し、次いで、歯車の接触面の高温、高圧条件下で主に
(A)成分が金属面と化学的に結合して形成する油膜に
より、焼付きと摩耗を主に防止し、同時に摩擦係数を下
げているものと推測される。
【0042】そして、この(A)成分による作用に
(B)成分が関与していることが後述の実施例から明ら
かである。つまり、従来の(A)成分だけのものに比し
て、本発明組成物による効果が顕著であることから明白
である。
【0043】また、上記の(A)成分の作用は、高温下
での耐熱性、酸化安定性についても同様で、(A)成分
とともに(B)成分が本発明組成物の熱分解、酸化劣化
物の生成を抑制していると推測される。
【0044】さらに、(C)成分は、主に摩擦低減と摩
耗防止性に寄与しており、(A)成分との組み合せでの
みでは、長時間の使用に充分な性能を維持できないこと
から、(A)成分に加えて(B)成分をも組み合せて、
油の劣化を抑制し、同時に摩擦係数の変化を防止してい
ると考えられる。
【0045】
【実施例】
実施例1〜6、比較例1〜7 表3〜表5に示す組成で3種の本発明組成物と、7種の
比較組成物を調製(準備)した。これら本発明組成物お
よび比較組成物の一般性状値は、いずれも、40℃の粘
度が210〜220cSt、100℃の粘度が18.8
〜19.5cSt、粘度指数が99〜100の間であっ
た。これら本発明組成物および比較組成物について、次
のような試験を行なった。
【0046】先ず、本発明組成物および比較組成物の劣
化油を、内燃機関用潤滑油酸化安定度試験法(JIS
K 2514)に準拠し、150℃、24時間の条件で
作成した。
【0047】次いで、本発明組成物および比較組成物の
新油と、上記のようにして作成した劣化油とについて、
LSD性能試験として、下記の要領により低速すべり摩
擦試験を行った。LSDに用いられているフリクション
プレートとフリクションディスクとの所定枚数を、フリ
クションプレートは固定して、フリクションディスクは
回転可能にして、交互に重ねて構成される摩擦板に、エ
ア圧で一定負荷をかけながら、表1に示す条件でフリク
ションディスクを回転させてフリクションプレート面を
すべらした時のトルクを検出し、摩擦系数を求めた。
【0048】
【表1】
【0049】LSD性能の評価は、5〜1rpm時に摩
擦係数が上がらなければ、LSD性能が良好であるとい
える。また、新油と劣化油の摩擦係数(μ)の差が少な
い程、LSD性能の低下が少ないことを表す。そこで、
LSD性能の評価は、すべり速度1rpmの時の摩擦係
数μ1と、すべり速度10rpmの時の摩擦係数μ10
との比で行い、μ1/μ10の値が1.00より小さい
ものがLSD性能が優れるものとした。また、酸化安定
試験は、前記劣化油作成と同じ条件、すなわち内燃機関
用潤滑油酸化安定度試験法(JIS K 2514)に
準拠し、150℃、24hの条件で行った。評価は、全
酸化増加とスラッジの有無で行った。これらの結果を、
表3〜5に示す。
【0050】さらに、極圧性能試験として、表2に示す
条件にてIAEギヤ試験を行った。なお、IAEギヤ試
験は、IP(イギリス石油協会規定)法のIP166/
68に従って行い、焼付き限界荷重を測定した。この結
果を表3〜表6に示す。
【0051】
【表2】
【0052】
【表3】
【0053】
【表4】
【0054】
【表5】
【0055】
【表6】
【0056】表3〜表6から明らかなように、(A)成
分と(C)成分のみの組み合わせでは、LSD性能が、
新油では良好であるが、劣化油では悪く、酸化安定性に
も劣る。また(A)成分と(B)成分のみの組み合わせ
では、LSD性能が悪い。これらに対し、(A)成分、
(B)成分、(C)成分の全てを含む本発明組成物(実
施例1、2、3)は、いずれも、酸化劣化させても摩擦
係数の変化が少なく、LSD性能に優れていることが判
る。また、IAEギヤ性能試験結果から、本発明組成物
は、比較例4、5と比較して、耐摩耗性が優れているこ
とが判る。
【0057】
【発明の効果】本発明組成物によれば、(A)(B)
(C)各成分の相乗作用により、過酷な使用条件下で長
時間使用しても、熱分解や酸化劣化物の生成はなく、優
れた耐焼付き性、耐摩耗性を示すことができる。しか
も、本発明組成物によれば、上記条件下での長時間使用
によっても摩擦係数の変化は見られず、従来のLSDギ
ヤ油を使用している場合に生じる言わゆるチャタ音など
の不具合は、効果的に防止することができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月23日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0038
【補正方法】変更
【補正内容】
【0038】
【化3】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0048
【補正方法】変更
【補正内容】
【0048】
【表1】
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0051
【補正方法】変更
【補正内容】
【0051】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C10M 135:22 137:02 137:04 125:26) (C10M 159/12 129:40 129:50 129:70 133:06 133:08) C10N 10:02 30:06 30:10 40:04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉱油および/または合成油からなる基油
    に、(A)硫黄−リン系極圧剤を1〜10重量%、
    (B)アルカリ金属ホウ酸塩水和物を1〜15重量%、
    (C)飽和もしくは不飽和の炭素数8〜30の脂肪族カ
    ルボン酸または芳香族カルボン酸、これらカルボン酸の
    エステル、これらカルボン酸と有機アミンとの反応生成
    物から選ばれる1種以上を0.5〜10重量%配合して
    なることを特徴とする自動車用ギヤ油組成物。
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JP2009269059A (ja) * 2008-05-08 2009-11-19 Bridgestone Corp ゴム物品補強用スチールコードの製造方法

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