WO2015034090A1

WO2015034090A1 - 変速機油

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Publication number: WO2015034090A1
Application number: PCT/JP2014/073694
Authority: WO
Inventors: 利晃岩井
Original assignee: 出光興産株式会社
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2015-03-12
Also published as: JPWO2015034090A1; US20160208192A1; EP3034584A1; EP3034584A4

Abstract

　基油に炭酸カルシウムを配合してなる変速機油であって、前記炭酸カルシウムは凝集構造体として当該変速機油に分散しており、前記凝集構造体のうち、２００ｎｍ以上の粒子径を有するものの割合が前記凝集構造体全量基準かつカルシウム換算で２８質量％以下であり、当該変速機油の塩酸法による塩基価が０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とする。

Description

変速機油

　本発明は変速機油に関する。

　自動変速機（ＡＴ：Automatic Transmission）は、車の速度や負荷の大きさなどに応じて伝達トルク比が自動的に設定される機構を有する変速機であり、トルクコンバーター、歯車機構、油圧機構、および湿式クラッチなどから構成される。また、変速機としては、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）もよく用いられ、金属ベルトや金属チェーンと金属製プーリー間との摩擦によりトルクを伝達する方式がよく知られている。さらに、近年になって、デュアルクラッチ（ＤＣＴ：Dual Clutch Transmission)を備えた自動車が市場に出回りはじめた。ＤＣＴはＡＴの一種であるが、奇数段、偶数段に専用のクラッチを用意し、変速時にあらかじめ次の段の歯車をかみ合わせておくので、クラッチを切り替えるだけで素早い変速ができる。
　このような各種の変速機に対しては種々の変速機油が提案されている。特に、伝達トルク容量の観点からは動摩擦係数（μｄ）の高い変速機油が要求される。例えば、特許文献１には、潤滑油基油に、ポリオール化合物、アルカリ金属ホウ酸塩、無灰分散剤、およびアルカリ土類金属スルフォネートを配合してなる潤滑油組成物が記載されている。この組成物によれば、湿式クラッチの動摩擦係数（μｄ）を高めることができる（段落［００７３］［発明の効果］参照）。

特開２００５－８６９５号公報

　一方、上記したＡＴ、ＣＶＴおよびＤＣＴのいずれにおいても、長時間使用しているうちに変速機油の動摩擦係数（μｄ）が低下し、クラッチ摺動部のスティック・スリップ現象に起因する車両全体の振動（シャダー）が発生しやすくなる。それ故、実用上の観点よりクラッチ寿命が長いこと、具体的にはシャダー寿命が長いことが求められる。
　しかしながら、上述した特許文献１に記載された変速機油であっても、長時間使用後の動摩擦係数（μｄ）に関しては必ずしも維持性能が十分ではない。また、変速機油として構成が複雑でありコスト的にも問題がある。

　本発明は、簡易な構成でありながら、高い動摩擦係数（μｄ）を長時間維持でき、クラッチ寿命の長い変速機油を提供することを目的とする。

　前記課題を解決すべく、本発明は、以下のような変速機油を提供するものである。
　基油に炭酸カルシウムを配合してなる変速機油であって、前記炭酸カルシウムは凝集構造体として当該変速機油に分散しており、前記凝集構造体のうち、２００ｎｍ以上の粒子径を有するものの割合が前記凝集構造体全量基準かつカルシウム換算で２８質量％以下であり、当該変速機油の塩酸法による塩基価が０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とする変速機油。

　本発明によれば、簡易な構成でありながら、高い動摩擦係数（μｄ）を長時間維持でき、クラッチ寿命の長い変速機油を提供することができる。

　本発明は、基油に炭酸カルシウムを配合してなる変速機油であって、前記炭酸カルシウムは凝集構造体として当該変速機油に分散しており、前記凝集構造体のうち、２００ｎｍ以上の粒子径を有するものの割合が前記凝集構造体全量基準かつカルシウム換算で２８質量％以下であり、当該変速機油の塩酸法による塩基価が０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることを特徴とする。本発明の変速機油（以下、「本変速機油」ともいう。）について以下詳細に説明する。ここで、基油に炭酸カルシウムを配合してなる変速機油とは、基油と炭酸カルシウムを含む変速機油だけでなく、基油又は炭酸カルシウムの少なくとも一方の成分の代わりに、当該成分が変性した変性物を含む組成物や当該成分が反応して反応生成物を含む組成物であることも意味する。

　本変速機油に用いられる基油は、特に制限がなく、鉱油と合成油のうち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適用できる。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以下の基油を用いることが好ましい。基油の１００℃における動粘度が１ｍｍ^２／ｓ以上であれば、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の増大を抑制し、基油の１００℃における動粘度が５０ｍｍ^２／ｓ以下であれば、低温粘度が悪化を抑制することが見込まれる。
　また、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、基油としては、特に制限されないが、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％以上であると、劣化生成物の量を少なくできる。また、硫黄分が０．０３質量％以下であると、劣化生成物の量を少なくできる。さらに基油の粘度指数が１００以上であると、高温での摩耗を少なくできる。

　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、ポリアルファオレフィン（１－オクテンオリゴマー、１－デセンオリゴマー等）、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、およびシリコーンオイルなどが挙げられる。

　上記した基油においては、発明の効果の観点よりポリアルファオレフィン（ＰＡＯ）を配合（混合）して用いることが好ましい。ＰＡＯとしては、アルファオレフィン単独重合体だけでなくアルファオレフィン共重合体も挙げられる。基油におけるＰＡＯの割合は３０質量％以上であることが好ましく、５０質量％以上であることがより好ましい。また、ＰＡＯの１００℃動粘度は、２ｍｍ^２／ｓ以上２００ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましい。

　本変速機油には、特定の形態の炭酸カルシウム（以下、「本炭酸カルシウム」ともいう）が配合される。本炭酸カルシウムは凝集構造体として当該変速機油に分散している。このような凝集構造体のうち、２００ｎｍ以上の粒子径を有するもの（以下、「大粒子」ともいう。）の割合は、凝集構造体全量基準かつカルシウム換算で２８質量％以下であり、好ましくは２５質量％以下である。凝集構造体における大粒子の割合が２８質量％以下であると変速機油としたときに高い動摩擦係数（μｄ）を長時間維持することが可能となる。
　また、上述の凝集構造体については、発明の効果の観点よりその平均粒子径が１ｎｍ以上１８０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であることがより好ましい。

　上記した凝集構造体は、電気泳動光散乱法により、その粒子径や粒子径の分布および平均粒子径を求めることができる。例えば、大塚電子製ＥＬＳＺ－１０００Ｓを用いた粒径測定システムが好適である。
　本炭酸カルシウムを基油に配合して、大粒子が所定量分散した変速機油を得るには、例えば、基油や任意の変速機油に、所定の粒度分布を有する凝集構造を備えた炭酸カルシウムを配合してもよく、所定の凝集構造体を含む過塩基性有機酸カルシウム塩化合物（例えば、過塩基性清浄剤）を配合してもよい。後者の場合、本炭酸カルシウムは過塩基性有機酸カルシウム塩化合物に起因するものとなる。凝集構造体である炭酸カルシウムの製法は特に限定されるものではないが、例えば有機酸を塩基性カルシウム酸化物や水酸化物で中和したのちに過剰の塩基性カルシウム酸化物や水酸化物を炭酸化することにより得ることができる。

　本炭酸カルシウムの配合量は、本変速機油全量基準かつカルシウム換算で０．００１質量％以上０．３質量％以下であることが好ましく、０．００１質量％以上０．２質量％以下であることがより好ましく、０．０１質量％以上０．２質量％以下であることがさらに好ましい。本炭酸カルシウムの配合量が上記範囲内であると、高い動摩擦係数（μｄ）を長時間維持できるようになる。
　また、本変速機油における大粒子の割合は、当該変速機油全量基準かつカルシウム換算で０．０５６質量％以下であることが好ましく、０．０４５質量％以下であることがより好ましい。大粒子の本変速機油における割合が上記範囲であると、高い動摩擦係数（μｄ）を長時間維持することが可能となる。

　前記過塩基性有機酸カルシウム塩化合物のうち、過塩基性清浄剤としては、スルフォネート系、サリシレート系およびフィネート系の少なくともいずれかであることが発明の効果の観点より好ましい。
　本変速機油は、塩酸法による塩基価（ＪＩＳ　Ｋ２５０１）が０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であり、好ましくは０．７ｍｇＫＯＨ／ｇ以上２．８ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である。塩基価が上記範囲であると高い動摩擦係数（μｄ）を長時間維持することが可能である。
　なお、前記過塩基性有機酸カルシウム塩化合物（過塩基性清浄剤）自身は炭酸カルシウムを含み過塩基性であればよく、その塩基価は特に制限されないが、過塩素酸法による全塩基価（ＪＩＳ　Ｋ２５０１）が１０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上４００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であることが好ましい。
　本変速機油は、発明の効果の観点より１００℃動粘度が３ｍｍ^２／ｓ以上８ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましく、４ｍｍ^２／ｓ以上７ｍｍ^２／ｓ以下であることがより好ましい。また、本変速機油の粘度指数は１００以上であることが好ましい。

　本変速機油は、本発明の目的を損なわない限り、各種の添加剤を適宜配合できる。添加剤としては、例えば、粘度指数向上剤、酸化防止剤、耐摩耗剤、摩擦調整剤、無灰系分散剤、金属不活性化剤、防錆剤、消泡剤、流動点降下剤、界面活性剤、および着色剤などが適宜用いられる。

　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、本変速機油全量基準で、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、本変速機油全量基準で、０．０１質量％以上、１０質量％以下程度である。

　酸化防止剤としては、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、あるいは硫黄系酸化防止剤などが挙げられる。
　アミン系酸化防止剤としては、モノオクチルジフェニルアミン、モノノニルジフェニルアミン等のモノアルキルジフェニルアミン系、４，４’－ジブチルジフェニルアミン、４，４’－ジペンチルジフェニルアミン、４，４’－ジヘキシルジフェニルアミン、４，４’－ジヘプチルジフェニルアミン、４，４’－ジオクチルジフェニルアミン、４，４’－ジノニルジフェニルアミン等のジアルキルジフェニルアミン系、テトラブチルジフェニルアミン、テトラヘキシルジフェニルアミン、テトラオクチルジフェニルアミン、テトラノニルジフェニルアミン等のポリアルキルジフェニルアミン系、α－ナフチルアミン、フェニル－α－ナフチルアミン、ブチルフェニル－α－ナフチルアミン、ペンチルフェニル－α－ナフチルアミン、ヘキシルフェニル－α－ナフチルアミン、ヘプチルフェニル－α－ナフチルアミン、オクチルフェニル－α－ナフチルアミン、およびノニルフェニル－α－ナフチルアミン等のナフチルアミン系を挙げることができる。特にアルキル基の炭素数が４～２４、特には６～１８の化合物が好ましく用いられる。これらの化合物を一種または二種以上を組み合わせて使用してもよい。

　フェノール系酸化防止剤としては、2,6－ジ－ｔ－ブチルフェノール、2,6－ジ－ｔ－ブチル－4－メチルフェノール、4,4'－メチレンビス（2,6－ジ－ｔ－ブチルフェノール）、4,4'－ブチリデンビス（3－メチル－6－ｔ－ブチルフェノール）、2,2'－メチレンビス（4－エチル－6－ｔ－ブチルフェノール）、2,2'－メチレンビス（4－メチル－6－ｔ－ブチルフェノール）、4,4'－イソプロピリデンビスフェノール、2,4－ジメチル－6－ｔ－ブチルフェノール、テトラキス［メチレン－3－（3,5－ジ－ｔ－ブチル－4－ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、1,1,3－トリス（2－メチル－4－ヒドロキシ－5－ｔ－ブチルフェニル）ブタン、1,3,5－トリメチル－2,4,6－トリス（3,5－ジ－ｔ－ブチル－4－ヒドロキシベンジル）ベンゼン、および2,6－ジ－ｔ－ブチル－4－エチルフェノール等を挙げることができる。

　硫黄系酸化防止剤としては、ジアルキルチオジプロピオネート、ジアルキルジチオカルバミン酸誘導体（金属塩は除く）、ビス（３，５－ジ－ｔ－ブチル－４－ヒドロキシベンジル）サルファイド、メルカプトベンゾチアゾール、五硫化リンとオレフィンとの反応生成物、および硫化ジセチル等が挙げられる。
　上述した各種の酸化防止剤は、単独もしくは２種以上を組み合わせて用いられる。特に、アミン系やフェノール系、あるいはアルキルジチオリン酸亜鉛などが好ましく用いられる。これらの酸化防止剤は、本変速機油全量基準で０．０５質量％以上３質量％以下程度の割合で配合することが好ましい。

　耐摩耗剤としては、例えばチオリン酸金属塩（Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂなど）、チオカルバミン酸金属塩（Ｚｎなど）、硫黄化合物、リン酸エステル（トリクレジルフォスフェート）、亜リン酸エステルなどを挙げることができ、これらは本変速機油全量基準で０.０５質量％以上５質量％以下程度の割合で配合することが好ましい。
　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、本変速機油全量基準で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、本変速機油全量基準で、０．１質量％以上、２０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。これら金属不活性化剤は、本変速機油全量基準で０．０１質量％以上５質量％以下程度の割合で配合することが好ましい。
　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、本変速機油全量基準で０．０１質量％以上、３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。これらの消泡剤は、本変速機油全量基準で、０．０５質量％以上５質量％以下程度の割合で配合することが好ましい。

　流動点降下剤としては、例えばポリメタクリレートなどが用いられる。この流動点降下剤は、本変速機油全量基準で、０．０１質量％以上１０質量％以下程度の割合で配合することが好ましい。
　界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルなどが用いられる。この界面活性剤は、本変速機油全量基準で０．０１質量％以上１０質量％以下程度の割合で配合することが好ましい。

　上述した本発明の変速機油は、高い動摩擦係数（μｄ）を長時間維持できるため、クラッチ寿命が長く、自動変速機（ＡＴ）、無段変速機（ＣＶ）およびデュアルクラッチ（ＤＣＴ）等の各種の変速機に好ましく適用できる。

　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、比較例１～２〕
　基油としてＰＡＯ（１００℃動粘度４．０ｍｍ^２／ｓ）を用い、表１に記載の性状の過塩基性カルシウムスルフォネートを試料油全量基準かつカルシウム換算で０．１５質量％配合し、表１に示す性状の各試料油を調製した（いずれも変速機用として想定したものである）。なお、各試料油の粘度指数は、実施例１、比較例１、および比較例２ともに１２０であった。
　上記過塩基性カルシウムについては、基油に分散させて凝集構造体の構造を確認した。具体的には、各試料油中における凝集構造体（含大粒子）の分散状態を大塚電子製ＥＬＳＺ－１０００Ｓにて測定し、炭酸カルシウムからなる凝集構造体における大粒子の割合（凝集構造体基準、質量％）および平均粒子径を算出した。結果を表１に示す。各試料油における凝集集合体の平均粒子径は、実施例１では１００ｎｍ、比較例１では２００ｎｍ、比較例２では８００ｎｍであった。

〔評価方法〕
　ＬＶＦＡ摩擦試験機を用い、下記に示す実験条件にて、各試料油の動摩擦係数を測定した（ＪＡＳＯ　Ｍ３４９－２００１準拠）。結果を表１に示す。
　　材料：実機ミッションに使用しているセルロース系クラッチ材料
　　面圧：１．０ＭＰａ
　　油温：１２０℃
　　回転数：１５０ｒｐｍ

〔評価結果〕
　表１の結果より、大粒子（２００ｎｍ以上の粒子径を有する凝集構造体）を実質的に含まない実施例１の試料油は高い動摩擦係数（μｄ）を長時間にわたって維持でき、クラッチ寿命（シャダー寿命）が長いことも理解できる。一方、大粒子を多く含んだ比較例１～２の試料油では、過塩基性カルシウムスルフォネートの配合量や試料油の塩基価が同程度であっても、動摩擦係数（μｄ）は、試験開始７２時間頃から顕著に低下している。それ故、変速機油において大粒子を減らすことの重要性が理解できる。

Claims

　基油に炭酸カルシウムを配合してなる変速機油であって、
　前記炭酸カルシウムは凝集構造体として当該変速機油に分散しており、
　前記凝集構造体のうち、２００ｎｍ以上の粒子径を有するものの割合が前記凝集構造体全量基準かつカルシウム換算で２８質量％以下であり、当該変速機油の塩酸法による塩基価が０．５ｍｇＫＯＨ／ｇ以上３ｍｇＫＯＨ／ｇ以下である
　ことを特徴とする変速機油。
　請求項１に記載の変速機油において、
　前記炭酸カルシウムが過塩基性有機酸カルシウム塩化合物に起因するものであり、
　前記炭酸カルシウムの配合量が当該変速機油全量基準かつカルシウム換算で０．００１質量％以上０．３質量％以下である
　ことを特徴とする変速機油。
　請求項２に記載の変速機油において、
　前記過塩基性有機酸カルシウム塩化合物が過塩基性清浄剤であり、
　前記過塩基性清浄剤がスルフォネート系、サリシレート系およびフィネート系の少なくともいずれかである
　ことを特徴とする変速機油。
　請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の変速機油において、
　前記基油がポリアルファオレフィンを含んでいる
　ことを特徴とする変速機油。
　請求項４に記載の変速機油において、
　前記基油におけるポリアルファオレフィンの割合が３０質量％以上である
　ことを特徴とする変速機油。
　請求項４または請求項５に記載の変速機油において、
　前記ポリアルファオレフィンの１００℃動粘度が２ｍｍ^２／ｓ以上２００ｍｍ^２／ｓ以下である
　ことを特徴とする変速機油。
　請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の変速機油において、
　当該変速機油の１００℃動粘度が３ｍｍ^２／ｓ以上８ｍｍ^２／ｓ以下であり、
　当該変速機油の粘度指数が１００以上である
　ことを特徴とする変速機油。
　請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の変速機油において、
　自動変速機または無段変速機に使用される
　ことを特徴とする変速機油。