WO2011037054A1 - 潤滑油組成物および無段変速機 - Google Patents

Abstract

　潤滑油組成物は、潤滑油基油に、以下の（Ａ）から（Ｃ）までの成分を配合してなる。 （Ａ）下記式（１）で示される３級アミン（式中、Ｒ^１は、炭素数が１６以上、２２以下の炭化水素基であり、Ｒ^２とＲ^３は、各々独立に炭素数１または２の炭化水素基である。ただし、Ｒ^２とＲ^３は、各々の末端部が結合して複素環を形成してもよい。） （Ｂ）酸性リン酸エステルおよび酸性亜リン酸エステルのうち少なくともいずれか１種 （Ｃ）金属スルフォネート、金属フェネートおよび金属サリチレートのうち少なくともいずれか１種

Description

潤滑油組成物および無段変速機

　本発明は、無段変速機用として好適な潤滑油組成物、および該組成物を充填した無段変速機に関する。

　近年、自動車などに用いられる変速機として、金属ベルト式やトロイダル式の無段変速機が開発され、すでに実用化されている。当初、これらの無段変速機においては、潤滑油として自動変速機用潤滑油が転用されていた。しかし、無段変速機の性能が向上するにつれて潤滑油としてもより優れた性能が求められるようになってきた。特に、自動変速機の湿式クラッチに用いられる潤滑油の摩擦特性は、自動変速機用として最適化されているため、当該潤滑油を無段変速機に転用した場合に金属間摩擦係数が不足しやすく、大容量のトルク伝達が困難であるという問題があった。

　そこで、無段変速機用として種々の潤滑油が開発されてきた。例えば、特許文献１に記載の潤滑油組成物は、アルカリ土類金属スルフォネートまたはフェネート、イミド化合物、およびリン系化合物を含有する。特許文献２に記載の潤滑油組成物は、炭素数１～８の炭化水素基を有する、リン酸モノエステル、リン酸ジエステルおよび亜リン酸モノエステルから選ばれる少なくとも一種のリン含有化合物、および置換基が炭素数６～１０の炭化水素基である３級アミン化合物を配合している。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。

特開２００１－２８８４８８号公報 特開２００９－１６７３３７号公報

　一方、無段変速機自体についてもより高度化し、発進機構にロックアップクラッチ付きトルクコンバータを有した無段変速機が上市されている。また、最近では、ロックアップ速度域における燃費向上や、ロックアップ係合時のショックを和らげる目的で、意図的にロックアップクラッチを滑らせる機能（スリップ制御）を有する無段変速機も多く用いられている。このようなスリップ制御を行うと、潤滑油によってはシャダーと呼ばれる自励振動が発生しやすいため、無段変速機油にはシャダー防止寿命が長いことが要求される。しかしながら、上述の特許文献１、２に記載された潤滑油組成物は、高い金属間摩擦係数を与えるものの、湿式クラッチのシャダー防止寿命に関しては必ずしも十分ではない。

　本発明は、高い金属間摩擦係数を有し、湿式クラッチのシャダー防止寿命が長い潤滑油組成物、および該組成物を充填した無段変速機を提供することを目的とする。

　上記課題を解決すべく、本発明は、以下のような潤滑油組成物、および該組成物を充填した無段変速機を提供するものである。
（１）潤滑油基油に、以下の（Ａ）から（Ｃ）までの成分を配合してなることを特徴とする潤滑油組成物。
（Ａ）下記式（１）で示される３級アミン

（式中、Ｒ^１は、炭素数が１６以上、２２以下の炭化水素基であり、Ｒ^２とＲ^３は、各々独立に炭素数１または２の炭化水素基である。ただし、Ｒ^２とＲ^３は、各々の末端部が結合して複素環を形成してもよい。）
（Ｂ）酸性リン酸エステルおよび酸性亜リン酸エステルのうち少なくともいずれか１種
（Ｃ）金属スルフォネート、金属フェネートおよび金属サリチレートのうち少なくともいずれか１種

（２）上述の潤滑油組成物において、前記（Ａ）成分に起因する窒素の含有量が組成物全量基準で０．００５質量％以上であることを特徴とする潤滑油組成物。
（３）上述の潤滑油組成物において、前記（Ｂ）成分に起因するリンの含有量が組成物全量基準で０．０２質量％以上であることを特徴とする潤滑油組成物。
（４）上述の潤滑油組成物において、前記（Ｃ）成分が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、およびアルカリ土類金属サリチレートのうち少なくともいずれか１種であることを特徴とする潤滑油組成物。
（５）上述の潤滑油組成物において、前記（Ｃ）成分に起因する金属の含有量が組成物全量基準で０．０１～０．１質量％であることを特徴とする潤滑油組成物。
（６）上述の潤滑油組成物を充填したことを特徴とする無段変速機。

　本発明の潤滑油組成物によれば、潤滑油基油に特定の３種の成分を配合しているので、金属間の摩擦係数が高く、湿式クラッチのシャダー防止寿命も長い。それ故、本発明の潤滑油組成物は、特に、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータを有する無段変速機用として好ましい。

　本発明の潤滑油組成物は、潤滑油基油に、上述の（Ａ）から（Ｃ）までの成分を配合してなることを特徴とするものである。以下、詳細に説明する。
〔潤滑油基油〕
　本発明に用いられる潤滑油基油としては、鉱油と合成油とのうちの少なくともいずれか一方、すなわちそれぞれ単独あるいは２種以上を組み合わせて用いたり、鉱油と合成油とを組み合わせて用いてもよい。
　これらの鉱油や合成油としては特に制限はないが、一般に変速機の基油として用いられるものであれば好適である。特に、１００℃における動粘度が１ｍｍ^２／ｓ以上、５０ｍｍ^２／ｓ以下、特に２ｍｍ^２／ｓ以上、１５ｍｍ^２／ｓ以下が好ましい。動粘度が高すぎると低温粘度が悪化し、低すぎると無段変速機のギヤ軸受、クラッチなどの摺動部位における摩耗が増大するおそれがある。

　また、潤滑油基油の低温流動性の指標である流動点については、特に制限されないが、－１０℃以下、特に－１５℃以下が好ましい。
　さらに、潤滑油基油としては、飽和炭化水素成分が９０質量％以上、硫黄分が０．０３質量％以下、粘度指数が１００以上であることが好ましい。ここで、飽和炭化水素成分が９０質量％より少なくなると、劣化生成物が多くなるという不都合が生じるおそれがある。また、硫黄分が０．０３質量％より多くなっても、同様に劣化生成物が多くなるという不都合が生じるおそれがある。さらに、粘度指数が１００より小さくなると、高温での摩耗が増大するという不都合が生じるおそれがある。

　このような鉱油としては、例えばナフテン系鉱油、パラフィン系鉱油、ＧＴＬ　ＷＡＸなどが挙げられる。具体的には、溶剤精製あるいは水添精製による軽質ニュートラル油、中質ニュートラル油、重質ニュートラル油、ブライトストックなどが例示できる。
　一方、合成油としては、ポリブテンまたはその水素化物、ポリα－オレフィン（１－オクテンオリゴマー、１－デセンオリゴマー等）、α－オレフィンコポリマー、アルキルベンゼン、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエステル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、ヒンダードエステル、シリコーンオイルなどが挙げられる。

〔（Ａ）成分〕
　本発明に用いられる（Ａ）成分は、上述の式（１）で示される３級アミンである。ここで、Ｒ^１は、炭素数が１６以上、２２以下の炭化水素基である。炭素数が１６未満であっても、２２を超えても、金属間摩擦係数を上げることが困難となる。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であることが好ましく、特に飽和構造のものがより好ましい。それ故、Ｒ^１としては、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、およびドコシル基が挙げられる。このうち、オクタデシ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好ましい。

　Ｒ^２とＲ^３は、各々独立に炭素数１または２の炭化水素基である。具体的にはメチル基、エチル基、ビニル基である。Ｒ^２とＲ^３のうち、少なくともいずれかの炭素数が３以上であると、シャダー防止寿命に悪影響を及ぼすおそれがある。また、安定性の点で不飽和構造であるビニル基よりも、メチル基あるいはエチル基が好ましい。なお、Ｒ^２とＲ^３は、各々の末端部が結合して複素環を形成してもよい。

　具体例としては、ジメチルヘキサデシルアミン、ジメチルオクタデシルアミン、ジメチルヘネイコシルアミン、ジエチルオクタデシルアミン、およびメチルエチルオクタデシルアミン等が挙げられる。本発明における（Ａ）成分である３級アミンは、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。
　また、（Ａ）成分に起因する窒素の含有量は、シャダー防止効果およびシャダー防止寿命の双方の観点より、組成物全量基準で０．００５質量％以上であることが好ましく、０．０１質量％以上であることがより好ましく、０．０２質量％以上であることがさらに好ましい。ただし、（Ａ）成分の配合量をあまり多くしても、シャダー防止効果およびシャダー防止寿命の効果が飽和してしまうので、（Ａ）成分に起因する窒素の含有量が０．１質量％以下となるように配合量を制限することが望ましい。

〔（Ｂ）成分〕
　本発明に用いられる（Ｂ）成分は、酸性リン酸エステルおよび酸性亜リン酸エステルのうち少なくともいずれか１種である。具体的には、以下の式（２）で示される酸性リン酸モノエステル、酸性リン酸ジエステル、および式（３）で示される酸性亜リン酸エステルが挙げられる。

　上記式（２）、式（３）において、Ｒ^４、Ｒ^５、Ｒ^６、およびＲ^７は、いずれも炭化水素基であり、特に炭素数が８以下の炭化水素基であることが好ましい。これらの炭化水素基の炭素数が８を超えると、金属間摩擦係数が高くならないおそれがある。
　炭素数８以下の炭化水素基としては、炭素数８以下のアルキル基、炭素数８以下のアルケニル基、炭素数６から８までのアリ－ル基、炭素数７か８のアラルキル基などを挙げることができる。前記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、例えば、メチル基、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、各種ヘプチル基、各種オクチル基、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、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。

　炭素数６から８までのアリール基としては、例えばフェニル基、トリル基、キシリル基などが挙げられ、炭素数７か８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、メチルベンジル基などが挙げられる。

　式（２）で示される酸性リン酸モノエステルの具体例としては、モノエチルアシッドホスフェート、モノｎ－プロピルアシッドホスフェート、モノｎ－ブチルアシッドホスフェート、およびモノ－２－エチルヘキシルアシッドホスフェート等が挙げられる。式（２）で示される酸性リン酸ジエステルの具体例としては、ジエチルアシッドホスフェート、ジｎ－プロピルアシッドホスフェート、ジｎ－ブチルアシッドホスフェート、およびジ－２－エチルヘキシルアシッドホスフェート等が挙げられる。また、式（３）で示される酸性亜リン酸エステルの具体例としては、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。
　本発明の（Ｂ）成分は、上述したリン酸化合物のうち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。（Ｂ）成分に起因するリン量は、潤滑油組成物全量基準で０．０２質量％以上であることが好ましく、０．０３質量％以上、０．０９質量％以下であることがより好ましい。（Ｂ）成分の配合量を０．０２質量％以上とすることで、金属間摩擦係数を高めることができる。

〔（Ｃ）成分〕
　本発明に用いられる（Ｃ）成分は、金属スルフォネート、金属フェネートおよび金属サリチレートのうち少なくともいずれか１種である。このような金属化合物を配合することで、金属間摩擦係数が高くなる。金属化合物としては、特に、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およびアルカリ土類金属サリシレートから選ばれる１種であることが効果の点で好ましい。そして、本発明の（Ｃ）成分を、前記した（Ｂ）成分と組み合わせることにより、金属間摩擦係数の向上効果が相乗的に発揮される。

　アルカリ土類金属スルフォネートとしては、好ましくは質量平均分子量が３００以上、１５００以下、より好ましくは４００以上、７００以下のアルキル芳香族化合物をスルホン化することによって得られるアルキル芳香族スルホン酸のアルカリ土類金属塩、特にマグネシウム塩やカルシウム塩等が挙げられ、中でもカルシウム塩が好ましく用いられる。
　アルカリ土類金属フェネートとしては、アルキルフェノール、アルキルフェノールサルファイド、アルキルフェノールのマンニッヒ反応物のアルカリ土類金属塩、特にマグネシウム塩やカルシウム塩等が挙げられ、中でもカルシウム塩が特に好ましく用いられる。
　アルカリ土類金属サリシレートとしては、アルキルサリチル酸のアルカリ土類金属塩、特にマグネシウム塩やカルシウム塩等が挙げられ、中でもカルシウム塩が好ましく用いられる。

　上記したアルカリ土類金属化合物は、直鎖状または分枝状のアルキル基を有するものが好ましく、アルキル基の炭素数は４以上、３０以下、より好ましくは６以上、１８以下である。また、アルカリ土類金属化合物は中性塩、塩基性塩、過塩基性塩のいずれも使用することができる。アルカリ土類金属化合物の全塩基価は、１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、５００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましく、より好ましくは１５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上、４５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。

　（Ｃ）成分としての金属化合物の配合量は、金属換算量として組成物全量基準で、０．０１質量％以上、０．１質量％以下であることが好ましく、０．０２質量％以上、０．０８質量％以下であることがより好ましい。配合量が０．０１質量％未満であると、その効果が発揮されにくく、また０．１質量％を超えてもその配合量に見合った効果は得られない。また、（Ｃ）成分は、単独または２種以上を組み合わせて用いてもよい。

　上述した本発明の潤滑油組成物は、金属間摩擦係数が高いためトルク伝達容量が大きく、また、シャダー防止寿命も長いため、チェーンを用いたチェーン式無段変速機、金属ベルトを用いたベルト式無段変速機、あるいはトロイダル式無段変速機など、各種の無断変速機に好適に用いることができる。

〔その他添加剤〕
　本発明の潤滑油組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じてさらに他の添加剤、例えば粘度指数向上剤、流動点降下剤、摩耗防止剤、摩擦調整剤、無灰系分散剤、防錆剤、金属不活性化剤、消泡剤、および酸化防止剤等を配合してもよい。

　粘度指数向上剤としては、ポリメタクリレート、分散型ポリメタクリレート、オレフィン系共重合体（例えば、エチレン－プロピレン共重合体など）、分散型オレフィン系共重合体、スチレン系共重合体（例えば、スチレン－ジエン共重合体、スチレン－イソプレン共重合体など）などが挙げられる。粘度指数向上剤の配合量は、配合効果の点から、組成物全量基準で、０．５質量％以上、１５質量％以下程度である。
　流動点降下剤としては、例えば質量平均分子量が１万以上、１５万以下程度のポリメタクリレートなどが用いられる。流動点降下剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で、０．０１質量％以上、１０質量％以下程度である。

　摩耗防止剤としては、例えばチオリン酸金属塩（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ等）やチオカルバミン酸金属塩（Ｚｎ等）のような硫黄系摩耗防止剤、リン酸エステル（トリクレジルフォスフェート）のようなリン系摩耗防止剤を挙げることができる。摩耗防止剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で０.０５質量％以上、５質量％以下程度である。
　摩擦調整剤としては、例えば、ネオペンチルグリコールモノラウレート、トリメチロールプロパンモノラウレート、グリセリンモノオレエート（オレイン酸モノグリセライド）などの多価アルコール部分エステルなどが挙げられる。摩擦調整剤の好ましい配合量は、組成物基準で０．０５質量％以上、４質量％以下程度である。
　無灰系分散剤としては、例えばコハク酸イミド類、ホウ素含有コハク酸イミド類、ベンジルアミン類、ホウ素含有ベンジルアミン類、コハク酸エステル類、脂肪酸あるいはコハク酸で代表される一価または二価のカルボン酸のアミド類などが挙げられる。無灰系分散剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で、０．１質量％以上、２０質量％以下程度である。

　防錆剤としては、例えば、脂肪酸、アルケニルコハク酸ハーフエステル、脂肪酸セッケン、アルキルスルホン酸塩、多価アルコール脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、酸化パラフィン、アルキルポリオキシエチレンエーテル等が挙げられる。防錆剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で０．０１質量％以上、３質量％以下程度である。
　金属不活性化剤としては、例えばベンゾトリアゾール、チアジアゾールなどが、単独もしくは２種以上を組み合わせて用いられる。金属不活性化剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で０．０１質量％以上、５質量％以下程度である。

　消泡剤としては、例えばシリコーン系化合物、エステル系化合物などが、単独もしくは２種以上を組み合わせて用いられる。消泡剤の好ましい配合量は、組成物全量基準で、０．０５質量％以上、５質量％以下程度である。
　酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系やアミン系のもの、あるいはアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）などが好ましく用いられる。フェノール系としては、特にビスフェノール系やエステル基含有フェノール系のものが好適である。アミン系としては、ジアルキルジフェニルアミン系やナフチルアミン系が好適である。酸化防止剤の好ましい配合量は、０．０５質量％以上、７質量％以下程度である。

　次に、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明は、これらの実施例などの記載内容に何ら制限されるものではない。
〔実施例１および２、比較例１から６まで〕
　表１に示す組成の潤滑油組成物を調製し、以下のようにして金属間摩擦係数およびクラッチシャダー防止寿命を測定した。結果も併せて表１に示す。

（金属間摩擦係数：ＬＦＷ－１試験）
　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：１１７６Ｎ
　　　滑り速度：１．０、０．５、０．２５、０．１２５、０．０７５ｍ／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
（ならし条件は、油温：１１０℃、荷重：１１７６Ｎ、滑り速度：１ｍ／ｓ、時間：３０分間）

（クラッチシャダー防止寿命）
　ＪＡＳＯ Ｍ３４９－１９９８に準拠して評価した。具体的な試験条件は以下の通りであり、１ｒｐｍと５０ｒｐｍとの摩擦係数の比（μ_１／μ_５０）が１以下になるまでの時間を測定してクラッチシャダー防止寿命とした。
　＜耐久試験条件＞
　　摩擦材：セルロース系ディスク／スチールプレート
　　油　量：１５０ｍｌ
　　面　圧：１ＭＰａ
　　油　温：１２０℃
　　滑り速度：０．９ｍ／ｓ
　　滑り時間：３０分
　　休止時間：１分
　　性能測定：開始以降２４時間おきにμ－Ｖ特性を測定
（ならし条件は、油温：８０℃、面圧：１ＭＰa、滑り速度：０．６ｍ/ｓ、時間：３０分間）

〔評価結果〕
　表１における実施例１、２の結果より、基油に（Ａ）成分から（Ｃ）成分までを配合してなる本発明の潤滑油組成物は、金属間摩擦係数が十分に高いとともに、クラッチシャダー防止寿命も十分に長いものとなっている。それ故、本発明の潤滑油組成物は、無段変速機用として好ましく適用できることが理解される。
　一方、比較例１から４までの潤滑油組成物では、本発明における（Ａ）成分が配合されていないため、クラッチシャダー防止寿命が短いものとなっている。特に、比較例１では、３級アミンを配合しているものの、本発明における（Ａ）成分とは構造が異なるため、クラッチシャダー防止寿命が短い。また、比較例５では、本発明における（Ｃ）成分が配合されていないため、金属間摩擦係数が小さくなっており、トルク伝達性能に劣ることがわかる。比較例６では、本発明における（Ｂ）成分が配合されていないため、やはり金属間摩擦係数が小さくなっており、トルク伝達性能に劣ることがわかる。

　本発明は、無段変速機用として好適な潤滑油組成物、および該組成物を充填した無段変速機に利用できる。

Claims (6)

1. 　潤滑油基油に、以下の（Ａ）から（Ｃ）までの成分を配合してなることを特徴とする潤滑油組成物。
   （Ａ）下記式（１）で示される３級アミン
   

   

   
   （式中、Ｒ^１は、炭素数が１６以上、２２以下の炭化水素基であり、Ｒ^２とＲ^３は、各々独立に炭素数１または２の炭化水素基である。ただし、Ｒ^２とＲ^３は、各々の末端部が結合して複素環を形成してもよい。）
   （Ｂ）酸性リン酸エステルおよび酸性亜リン酸エステルのうち少なくともいずれか１種
   （Ｃ）金属スルフォネート、金属フェネートおよび金属サリチレートのうち少なくともいずれか１種
2. 　請求項１に記載の潤滑油組成物において、
   　前記（Ａ）成分に起因する窒素の含有量が組成物全量基準で０．００５質量％以上である
   　ことを特徴とする潤滑油組成物。
3. 　請求項１または請求項２に記載の潤滑油組成物において、
   　前記（Ｂ）成分に起因するリンの含有量が組成物全量基準で０．０２質量％以上である
   　ことを特徴とする潤滑油組成物。
4. 　請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の潤滑油組成物において、
   　前記（Ｃ）成分が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、およびアルカリ土類金属サリチレートのうち少なくともいずれか１種である
   　ことを特徴とする潤滑油組成物。
5. 　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の潤滑油組成物において、
   　前記（Ｃ）成分に起因する金属の含有量が組成物全量基準で０．０１～０．１質量％である
   　ことを特徴とする潤滑油組成物。
6. 　請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の潤滑油組成物を充填したことを特徴とする無段変速機。