KR100435360B1

KR100435360B1 - 자동차 수동변속기유 조성물

Info

Publication number: KR100435360B1
Application number: KR10-2001-0036238A
Authority: KR
Inventors: 배대윤
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2004-06-10
Also published as: KR20030000455A

Abstract

본 발명은 자동차 수동변속기유 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기유에 내마모제, 금속청정분산제, P계 마찰조정제 및 S-P계 극압첨가제를 적절히 조합한 자동차 수동변속기유 조성물에 관한 것이다. 따라서, 이러한 본 발명에 따른 자동차 수동변속기유는 저온에서의 변속성능과 내구성이 우수하고, 그 결과 오일교환주기를 연장시켜 매우 경제적인 효과가 있다.

Description

자동차 수동변속기유 조성물{A composition for manual transmission oil}

본 발명은 자동차 수동변속기유 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기유에 내마모제, 금속청정분산제, P계 마찰조정제 및 S-P계 극압첨가제를 적절히 조합한 자동차 수동변속기유 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차 기어유는 고속회전, 고부하 사용환경에서 작동되므로 소부방지성과 마모방지성이 우수해야 한다. 이러한 자동차 변속기유로는 API GL-4, GL-5급의 품질이 많이 사용되고 있으며, 특히 수동변속기유로 API GL-3, GL-4, GL-5급이 사용되고 있으며, 고부하 조건에 있는 종감속기어에는 GL-5급 기어유가 사용되고 있다.

이들 중 API GL-4, GL-5급 기어유는 극압성과 내마모성을 높히기 위해 S-P계 첨가제를 사용하고 있다. 여기서, 대표적인 S계 첨가제로는 황화올레핀, 폴리설파이드(Polysulfide), 황화유지 등이 사용되고 있으며, 대표적인 P계 첨가제로는 인산에스테르, 또는 인산에스테르아민염 등이 사용되고 있다. 특히, 최근에는 변속성능과 교환주기를 연장시키기 위해 징크디티오포스페이트(Zn-DTP)와 청정분산제를 적절히 배합하여 제조한 Zn계 오일의 API GL-3 급의 사용이 증가되고 있으며, 특히 저온 변속성능에 대한 요구사항이 증가하고 있다. 이와같이 저온에서의 변속성능을 향상시키기 위해서는 저온점도를 낮추어야 하나 저온점도를 낮추기 위해서는 기유의 점도를 저점화 해야되는데 이는 기어의 피팅(Pitting) 또는 파손의 원인이 되므로 극압성이 우수한 오일을 제조하지 않으면 안된다. 그런데, 기어유가 높은 극압성을 가지려면 S-P계 극압제의 배합량을 증대시키면 되나, 고온 조건하에서는 산화 및 열화에 의해 슬러지가 발생되어 소부와 마모증대의 중요한 원인이 되고 있으며, 또한 부식마모를 초래할 수 있다. 또한, 대부분의 S-P계 첨가제를 사용한 수동변속기유는 변속시 마모소음(Clash Noise)을 발생시키는 원인이 되기도 한다.

일반적으로, 변속시 서로 다른 속도로 회전하고 있는 기어와 씽크로나이저링은 같은 속도로 동기되는데 이때 높은 동마찰계수는 변속시간을 짧게 해주고 변속력을 낮게 해준다. 동마찰계수가 낮을 경우 슬리브(Sleeve)와 클러치기어 이빨(Teeth) 사이에 비동기현상을 일으켜 마모소음(Clash Noise)이 발생된다. 동기후 슬리브(Sleeve)가 기어를 고정시킬 때 슬리브는 씽크로나이저링을 가볍게 움직이는데 정마찰계수(μs)가 높으면 강한 힘이 필요하게 되어 2차 충돌의 원인이 되기도 한다. 종래 S-P계 첨가제의 사용한계 온도는 120 ∼ 130℃ 정도이다. 이러한 문제를 극복하기 위해 징크디티오포스페이트(Zn-DTP)와 금속청정분산제를 사용한 수동변속기유는 S-P계 첨가제를 사용한 오일보다 극압성이 떨어지나 산화안정성이 우수하며 특히, 변속성능이 우수한 Zn계 수동변속기유가 사용되고 있다.그러나, 징크디티오포스페이트(Zn-DTP)와 금속청정분산제를 사용한 수동변속기유는 고하중 토크에서는 기어 및 베어링이 파손되는 경우가 있으며, 저온 변속성능을 향상시키기 위해서는 저온점도를 낮추어야 하나 제조상 저점도기유를 사용하여야 하기 때문에 고온에서 기어와 베어링에서의 피팅(Pitting)과 파손의 원인이 되고 있다. 따라서, 고온 및 저온에서의 변속성능과 내구성이 우수한 기유의 개발 필요성이 절실히 대두되고 있는 실정이었다.

이에, 본 발명의 별명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 기유에 극압성과 내열특성이 우수한 S-P계 극압첨가제와 내마모제, 금속청정분산제, P계 마찰조정제 등을 적절한 비율로 배합하여 자동차용 수동변속기유를 제조하여 고온 및 저온에서의 변속성능과 내구성이 우수한 기유를 얻을 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.

결국, 본 발명의 주된 목적은 기유 50 내지 95 중량%, 내마모제 0.05 내지 5 중량%, 금속계 청정분산제 0.05 내지 5 중량%, P계 마찰조정제 0.05 내지 5 중량%, 극압첨가제 0.05 내지 5 중량%를 포함한 수동변속기유 조성물을 제공하는데 있다.

이하, 본 발명의 자동차 수동변속기유 조성물에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

우선, 본 발명은 기유 50 내지 95 중량%, 내마모제 0.05 내지 5 중량%, 금속계 청정분산제 0.05 내지 5 중량%, P계 마찰조정제 0.05 내지 5 중량%, 극압첨가제 0.05 내지 5 중량%를 포함한 수동변속기유 조성물을 그 특징으로 한다.

여기서, 기유는 기유는 100℃ 동점도가 3 내지 10cSt이며, 광유 또는 합성유를 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 내마모제로는 징크디티오포스페이트(Zn-DTP)를 사용하고, 전제함량 중 0.05 내지 5 중량%의 범위로 포함시키는 게 바람직하며, 특히, 프라이머리 징크디티오포스페이트(pri-ZnDTP)와 세컨더리 징크디티오포스페이트(sec-ZnDTP)의 비율이 2:1의 비율이 바람직하다. 왜냐하면, 프라이머리 징크디티오포스페이트(pri-ZnDTP)의 함량비율이 높아지면 내마모성은 좋아지나 씽크로나이저링의 정마찰계수가 높아지는 문제가 있으며, 함량비율이 낮아지면 내마모성이 좋지않은 문제가 있기 때문에 바람직하지 않으며, 또한 전체 함량 중 0.05 중량% 미만이면 기어 및 씽크로나이저링의 마모가 발생되고 5 중량%를 초과하면 정마찰계수가 높아져 변속성능이 저하되며 산화안정성이 나빠지는 문제가 발생되어 바람직하지 않게 되기 때문이다.

그리고, 본 발명에서 금속청정분산제는 전염기가 200 이상인 마그네슘설포네이트 또는 칼슘설포네이트 중에 선택된 1 종 이상을 전체 함량 중 0.05 내지 5 중량% 사용한다. 왜냐하면, 이들 함량이 0.05 중량% 미만이면 씽크로나이저링의 정마찰계수가 높아지는 반면, 5 중량%를 초과하면 산화안정성과 내마모성이 저하되는 문제가 발생하기 때문이다.

그리고, 상기 본 발명에서 P계 마찰조정제는 디라우릴포스페이트를 전체 함량 중 0.05 내지 5 중량%를 사용한다. 왜냐하면, 이들 함량이 0.05 중량% 미만이면 저온에서 정마찰계수가 높아지고 내마모성이 저하되는 반면, 5 중량%를 초과하면 산화안정성과 극압성이 저하되는 문제가 발생하기 때문이다.

또한, 극압첨가제는 트리페닐포스포로티오네이트(Triphenyl phosphorothionate) 또는 설퍼라이즈드 옥시몰리브데늄 오르가노포스포로디티오네이트(Sulfurized oxymolybdenum organophosphorodithionate)를 전체 함량 중 0.05 내지 5 중량%를 포함한다. 왜냐하면, 이들 함량이 0.05 중량% 미만이면 극압성의 효과가 없어지며 5 중량%를 초과하면 산화안정성과 씽크로마찰특성이 떨어지게 되기 때문이다.

이밖에도, 본 발명은 점도지수향상제와 기타 첨가제를 포함하고 있는데, 이들로는 유동성향상제, 소포제, 녹부식방지제 등을 첨가한다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 이들 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

실시예 1 내지 3:

하기 표 1에 나타낸 조성 및 함량을 이용하여 통상의 방법대로 자동차용 수동변속기유를 제조하였다. 그리고, 이들 기어유 조성물을 이용하여 4구 내하중성, 산화안정도, TIMKEN 극압성, 씽크로나이저링 시험을 실시하였으며 그 결과를 표 1에 함께 나타내었다. 이때, 4구 내하중성은 ASTM D 217 방법으로 특정하였으며, 산화안정도는 JIS K 2514에 따라 150℃에서 200h 시험후 40℃ 점도증가율과 펜탄불용분을 측정하였다. 또한, 씽크로나이저 내구시험은 1200rpm, 하중 400N, 온도 80℃에서 10000 cycle 일때의 마찰계수를 측정하였다.

비교예 1 내지 2:

상기 실시예 1 내지 3에서와 같이 표 1에 나타낸 조성 및 함량을 이용하여 자동차 수동변속기유를 제조하였고, 이 기어유 조성물을 이용하여 상기 실시예와 동일한 방법으로 4구 내하중성, 산화안정도, TIMKEN 극압성, 씽크로나이저링 시험을 실시하였으며, 그 결과를 표 1에 함께 요약하여 나타내었다.

상기 시험결과로부터 징크디티오포스페이트와 금속청정분산제와 아민포스페이트, 디라우릴포스페이트 마찰조정제, 트리페닐포스포로티오네이트(Triphenyl phosphorothionate), 설퍼라이즈드 옥시몰리브데늄 오르가노포스포로디티오네이트(Sulfurized oxymolybdenum organophosphorodithionate) 극압첨가제를 사용한 실시예 1과 실시예 2가 극압성과 싱크로나이저링 마찰특성이 우수하며 내하중성이 우수하며 극압첨가제양이 실시예1, 2보다 적은 실시예 3은 극압성이 조금 떨어지나 싱크로나이저링 마찰특성이 가장 우수하다는 것을 알 수 있다. 실시예 1, 2, 3과 같이 수동변속기유를 제조한다면 고하중 고토크 수동변속기에 적용시 내구성을 향상 시킬 수 있으며 저점도 수동변속기유의 제조시 내구성을 만족 시킬 수 있을 것이라는 것을 알 수 있다. 또한 전형적인 S-P계 첨가제를 사용한 비교예 1, 2와 같은 유교환형 수동변속기유 대비 산하안정성과 싱크로 마찰 특성이 우수하므로 교환주기의 연장이 가능함을 알 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 자동차 수동변속기유 조성물에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따른 자동차 수동변속기유는 저온에서의 변속성능과 내구성이 우수하고, 그 결과 오일교환주기를 연장시켜 매우 경제적인 효과가 있다.

Claims

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기유, 내마모제, 청정분산제, P계 마찰조정제 및 극압첨가제를 포함하는 수동변속기유 조성물에 있어서,

100 ℃ 동점도가 3 내지 10 cSt인 광유 또는 합성유로 이루어진 기유 50 내지 95 중량%; 내마모제 0.05 내지 5 중량%; 청정분산제로서 전염기가가 200 이상인 마그네슘설포네이트 또는 칼슘설포네이트 0.05 내지 5 중량%; P계 마찰조정제로서 디라우릴포스페이트 0.05 내지 5 중량%; 및 극압첨가제로서 트리페닐포스포로티오네이트(Triphenyl phosphorothionate) 또는 설퍼라이즈드 옥시몰리브데늄오르가노포스포로디티오네이트(Sulfurized oxymolybdenum organophosphorodithionate) 0.05 내지 5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 수동기변속기유 조성물.
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