WO2021215499A1 - 潤滑油組成物及び摺動機構 - Google Patents

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慎治 加藤
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Definitions

  • the present invention relates to a lubricating oil composition and a sliding mechanism.
  • a shock absorber which is an example of a sliding mechanism, exerts vibration damping force by reciprocating motion. It is known that the vibration damping force is a combination of the hydraulic damping force generated by the valve and the frictional force generated by the sliding portion of the piston rod and the oil seal or the piston and the cylinder. Further, when the damping force of the shock absorber is large, the operation stability is increased but the riding comfort is deteriorated. On the contrary, when the damping force of the shock absorber is small, the operating stability is deteriorated but the riding comfort is deteriorated. Is known to be good.
  • shock absorbers research has been conducted to adjust the frictional force of sliding parts by selecting a friction modifier to be added to the lubricating oil applied to the sliding parts, thereby improving ride comfort and operational stability.
  • a friction modifier for example, as a conventional friction modifier, there is a friction modifier referred to in "Technical Trends and Tribology of Shock Absorbers (Hiroshi Nakanishi, Tribologist 2009 (Vol.54) No. 9, p. 598)".
  • DLC Diamond-like carbon
  • the conventional lubricating oil composition containing a friction modifier does not sufficiently exert the friction adjusting effect on the DLC coating material.
  • it is more difficult to set an effective friction modifier and lubricating oil composition it is difficult to improve the friction characteristics.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the frictional characteristics of a sliding mechanism having a sliding member coated with hydrogen-containing diamond-like carbon.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an apparatus for measuring a normal dynamic friction coefficient and a very low speed friction coefficient.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment is a lubricating oil composition used for a sliding member coated with hydrogen-containing diamond-like carbon (hereinafter referred to as "hydrogen-containing DLC"), and is (A) a base oil. And (B) a friction modifier, and (B) a fatty acid ester of pentaerythritol as a friction modifier.
  • hydrogen-containing DLC hydrogen-containing diamond-like carbon
  • the base oil is a mineral oil and / or a synthetic oil.
  • the type of the mineral oil or synthetic oil is not particularly limited, and examples of the mineral oil include paraffin-based mineral oil, intermediate-based mineral oil, and naphthen-based mineral oil obtained by ordinary refining methods such as solvent refining and hydrogenation refining. Can be mentioned.
  • the synthetic oil include polybutene, polyolefin [ ⁇ -olefin (co) polymer], various esters (for example, polyol ester, dibasic acid ester, phosphoric acid ester, etc.), and various ethers (for example, poly). (Phenyl ether, etc.), alkylbenzene, alkylnaphthalene, etc. can be mentioned.
  • one of the above mineral oils may be used as the base oil, or two or more of the above mineral oils may be used in combination.
  • one of the above synthetic oils may be used, or two or more of the above synthetic oils may be used in combination.
  • one or more mineral oils and one or more synthetic oils may be used in combination.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment contains a fatty acid ester of pentaerythritol as a friction modifier.
  • a fatty acid ester of pentaerythritol one having a fatty acid residue having 10 or more and 20 or less carbon atoms can be used.
  • the fatty acid residue is a decarboxyl group residue of the fatty acid and may be a branched or linear fatty acid. Further, the fatty acid residue may be an unsaturated or saturated aliphatic hydrocarbon group.
  • Pentaerythritol is a tetravalent sugar alcohol. Pentaerythritol includes pentaerythritol tetraester in which all four terminal substituents are ester-bonded to fatty acid residues, and pentaerythritol monoester, pentaerythritol diester and penta in which any terminal substituent is ester-bonded to fatty acid residues. There is an erythritol triester.
  • a plurality of esters selected from the above-mentioned pentaerythritol monoester, pentaerythritol diester, pentaerythritol triester, and pentaerythritol tetraester can be mixed and used. ..
  • the terminal hydroxyl group is more dominant than the fatty acid residue constituting the fatty acid ester of pentaerythritol as a factor that enables friction adjustment of the sliding member coated with the hydrogen-containing DLC. Will be done. Therefore, it is preferable to use a partial ester of pentaerythritol, which is said to have a higher hydroxyl value.
  • pentaerythritol monooleate can be used, but the number of carbon atoms of the fatty acid residue is not limited to C18.
  • the content of the fatty acid ester of pentaerythritol as the (B) friction modifier can be 0.2% by mass or more and 10.0% by mass or less with respect to the total amount of the lubricating oil composition. .. (B) If the content of the friction modifier is less than 0.2% by mass, the friction adjusting effect on the hydrogen-containing DLC coating material cannot be obtained, and if it exceeds 10.0% by mass, the friction adjusting effect reaches a plateau. , Leading to loss of material cost.
  • the friction adjusting effect on the sliding member coated with the hydrogen-containing DLC is obtained. be able to.
  • the friction modifier according to the present embodiment may contain a tetraester of pentaerythritol having an ester value of 4, and in this case, it may be used in combination with a monoester of pentaerythritol having a high hydroxyl value.
  • the total hydroxyl value of pentaerythritol fatty acid ester is set to the above specific value.
  • the friction modifier applicable in this embodiment may contain various anti-friction agents such as phosphorus-based, amine-based, and ester-based, in addition to those described above. By adjusting the amount of these anti-friction agents added, the coefficient of friction of the sliding member in the sliding mechanism to which the lubricating oil composition is applied can be adjusted.
  • a phosphorus compound represented by the following general formula (1) represents an individual hydrocarbon group, and examples thereof include a linear primary alkyl group, a branched secondary alkyl group, and an aryl group.
  • R is not particularly limited, but preferably has at least one short chain (3 to 5 carbon atoms) secondary alkyl group.
  • ZnDTP having a different number of alkyl groups can be mixed and used as ZnDTP.
  • the average number of alkyl groups in ZnDTP is preferably 1 to 3, and more preferably 1 to 2.
  • the method for measuring the average number of alkyl groups in ZnDTP is not particularly limited, but can be obtained by measuring the hydroxyl value by, for example, FT-IR.
  • the ZnDTP according to the present embodiment preferably has at least a secondary alkyl group, and preferably has more secondary alkyl groups than the primary alkyl group.
  • different types of ZnDTP can be mixed, but in this case, it is preferable to contain ZnDTP having at least a secondary alkyl group, and ZnDTP as a whole is higher than the primary alkyl group. It is preferable to have many secondary alkyl groups.
  • the alkyl group preferably has a short chain rather than a long chain. Therefore, the ZnDTP according to the present embodiment has at least a short chain (3 to 5 carbon atoms) secondary alkyl group.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment is a lubricating oil composition used for a sliding member coated with hydrogen-containing diamond-like carbon, and contains a base oil and a friction modifier, and is a friction modifier. As, it contains a fatty acid ester of pentaerythritol.
  • a lubricating oil composition enables friction adjustment with respect to a sliding mechanism having a sliding member coated with a hydrogen-containing DLC coating material, which has conventionally been difficult to adjust friction.
  • the shock absorber In the shock absorber, it takes a certain amount of time for the damping force due to the flood control to give the damping force to rise and to start the damping action.
  • the frictional force is highly responsive. For this reason, the frictional force is important for the damping force of the shock absorber during the period until the hydraulic damping force rises, that is, during the period when the sliding member shifts from the stationary state to the sliding state, or when the hydraulic damping force has a small amplitude that hardly acts. Factor.
  • the present inventor has a period until the hydraulic damping force rises, a friction coefficient during micro-vibration vibration in which the hydraulic damping force hardly acts (referred to as "micro-low speed friction coefficient"), and the hydraulic damping force act. Focusing on the fact that the friction coefficient during normal vibration (referred to as the "normal dynamic friction coefficient") is different, it was found that this difference in friction characteristics affects the performance of the shock absorber. Then, it was found that by setting the ratio of the normal dynamic friction coefficient to the very low speed friction coefficient in a specific numerical range, it is possible to achieve both operational stability and ride comfort.
  • the normal dynamic friction coefficient is a friction coefficient when a shock absorber is vibrated as a sliding member with a predetermined amplitude and a sliding speed of more than 4.0 mm / s.
  • the very low speed friction coefficient is a friction coefficient when the shock absorber is vibrated at a predetermined amplitude and a sliding speed of 0.20 mm / s or less.
  • the ratio of the normal dynamic friction coefficient to the very low speed friction coefficient can be set in a specific numerical range. can.
  • a value of (normal dynamic friction coefficient) / (micro-low speed friction coefficient) of 1 means that the friction coefficient is constant regardless of the sliding speed of the sliding member, and is less than 1.20. Means that the fluctuation of the friction coefficient can be reduced with respect to the change in the sliding speed of the sliding member.
  • the value of (normal dynamic friction coefficient) / (microlow speed friction coefficient) is less than 1, it means that the frictional force at very low speed is large and the frictional force at normal time is small.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment when the lubricating oil composition according to the present embodiment is applied to, for example, a shock absorber as a shock absorber, the movement of the piston is started as a pre-stage in which an oil pressure for suppressing vibration is generated. At a certain initial stage, vibration can be suppressed by frictional force. Therefore, according to the lubricating oil composition according to the present embodiment, it is possible to easily set the hydraulic damping force of the shock absorber using the shock absorber coated with the hydrogen-containing DLC.
  • a fatty acid ester of pentaerythritol having a fatty acid residue having 10 or more and 20 or less carbon atoms can be used.
  • pentaerythritol monooleate can be used as an example of a partial ester of pentaerythritol.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment can obtain a friction adjusting effect on the hydrogen-containing DLC coating material by containing 0.2% by mass or more of the fatty acid ester of pentaerythritol.
  • the friction adjusting effect on the sliding member coated with the hydrogen-containing DLC can be obtained. can.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment may further contain a phosphorus-containing compound.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment can reduce the difference between the very low speed friction coefficient and the normal dynamic friction coefficient. As a result, the coefficient of friction suitable for ride comfort and steering stability can be easily adjusted.
  • ZnDTP in particular is suppressed from deterioration (decomposition) by pentaerythritol, so that the adjusted frictional force can be maintained for a long period of time.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment enables friction adjustment in a sliding mechanism having a sliding portion coated with a hydrogen-containing DLC coating material.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment includes an internal combustion engine, a drive system transmission engine, an industrial facility, to which a low-friction sliding member coated with a hydrogen-containing DLC coating material as a hard thin film material is applied. It is suitable as a lubricating oil used for metal processing and the like.
  • the sliding mechanism according to the present embodiment is a sliding mechanism using the lubricating oil composition according to the above-described embodiment, and is a sliding mechanism in which at least the sliding portion is covered with hydrogen-containing DLC.
  • a piston rod, a cylinder, a gear, a bearing, a transmission, a shock absorber, etc. to which a low friction sliding member coated with a hydrogen-containing DLC coating material as a hard thin film material is applied. Can be mentioned.
  • the sliding mechanism according to the present embodiment By applying the above-mentioned lubricating oil composition to the sliding mechanism according to the present embodiment, friction adjustment, which was difficult with the sliding mechanism coated with the hydrogen-containing DLC coating material, becomes possible. Further, when the sliding mechanism according to the present embodiment is a shock absorber, the sliding portion can be coated with a hydrogen-containing DLC coating material to improve durability against friction and wear, and also to provide a comfortable ride. It is possible to achieve both good performance and steering stability at a high level.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an apparatus for measuring a normal dynamic friction coefficient and a very low speed friction coefficient.
  • the normal dynamic friction coefficient and the very low speed friction coefficient of the specimen were measured using the friction test apparatus 10 shown in FIG.
  • the friction test device 10 shown in FIG. 1 is a pin-on-disk type friction test device.
  • the friction test device 10 reciprocates the disc test piece 2 fixed on the slide bearing 1 by the electromagnetic exciter 3, presses the pin test piece 4 against the disc test piece 2, and slides the disc test piece 4 to perform a pin test.
  • the measurement is performed using the strain gauge 6 attached to the fixed shaft 5 of the piece 4.
  • NBR acrylonitrile butadiene rubber
  • the tip of the pin test piece 4 was cut so as to have an angle of 140 °, imitating the shape of an oil lip. Further, the disc test piece 2 was coated with hydrogen-containing diamond-like carbon used for the surface of the piston rod and polished to have a surface roughness of Ra 0.01 ⁇ m or less.
  • the normal dynamic friction coefficient and the very low speed friction coefficient were measured.
  • the measurement in the friction test using the friction test device 10 shown in FIG. 1, the measurement was performed under the conditions of an amplitude of 5.0 mm, a frequency of 5.0 Hz, and a sliding speed of 4.0 mm / s.
  • the micro-low speed friction coefficient was measured under the conditions of an amplitude of 5.0 mm, a frequency of 5.0 Hz, and a sliding speed of 0.20 mm / s.
  • the amplitude-dependent index is an index adopted for evaluating the lubricating oil composition according to the present embodiment, and can be treated as one of the evaluation indexes for the ride quality of the shock absorber. ..
  • the amplitude-dependent index is represented by (normal dynamic friction coefficient) / (micro-low speed friction coefficient). As the amplitude-dependent index, the closer the value is to 1, the smaller the difference between the friction coefficient at the time of fine amplitude and the friction coefficient at the time of normal amplitude, and it can be evaluated that the ride quality is good.
  • composition of the friction modifier in the lubricating oil composition lubrication in which the total hydroxyl value was changed by changing the mixing ratio of fatty acid esters of pentaerythritol having different ester valences or by using them alone. It is an oil composition.
  • fatty acid ester of pentaerythritol oleate having a fatty acid residue having C18 carbon atoms was used.
  • mineral oil was used as the base oil.
  • zinc dithiophosphate (ZnDTP) was used as a friction modifier.
  • acrylonitrile butadiene rubber NBR
  • hydrogen-containing diamond-like carbon DLC
  • Comparative Example 1 uses pentaerythritol tetraester and uses a material coated with hydrogen-free DLC as the test piece 2 in the friction test apparatus 10. Further, in Comparative Example 2, a material coated with hydrogen-containing DLC was used as the test piece 2 in the friction test apparatus 10 using pentaerythritol tetraester.
  • Comparative Example 3 a lubricating oil composition consisting only of mineral oil containing no fatty acid ester of pentaerythritol was applied to a friction test apparatus 10 using a material coated with hydrogen-free DLC as a test piece 2.
  • Comparative Example 4 a lubricating oil composition consisting only of mineral oil containing no fatty acid ester of pentaerythritol was applied to a friction test apparatus 10 using a material coated with hydrogen-containing DLC as a test piece 2.
  • the reference example group is a friction test apparatus 10 shown in FIG. 1 in which the lubricating oil compositions of Examples 1 and 7 are applied to a material coated with hydrogen-free diamond-like carbon (DLC). ..
  • Example 1-7 when the total hydroxyl value of the lubricating oil composition is 2.20 mgKOH / g or more, the value of (normal dynamic friction coefficient) / (micro-low speed friction coefficient) is 0.4 to 0.4 to. It was found that when it was applied to a shock absorber, it was possible to obtain a vibration reducing effect in the stage before the oil pressure for suppressing vibration was generated without causing stick slip.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment is a lubricating oil composition used for a sliding member coated with hydrogen-containing diamond-like carbon (DLC), and contains a base oil and a friction modifier. It contains a fatty acid ester of pentaerythritol as a friction modifier.
  • DLC hydrogen-containing diamond-like carbon
  • This lubricating oil composition enables friction adjustment even for a sliding mechanism having a sliding member coated with a hydrogen-containing DLC coating material, which has been difficult to adjust friction in the past. Therefore, this lubricating oil composition can improve the frictional properties of the sliding member coated with the hydrogen-containing DLC coating material.
  • the ratio of the normal dynamic friction coefficient to the very low speed friction coefficient can be set in a specific numerical range. More specifically, when the lubricating oil composition according to the present embodiment is applied to a shock absorber provided with a sliding member coated with a hydrogen-containing DLC coating material, (normal dynamic friction coefficient) / (micro-low speed friction coefficient) ) Can be approached to 1.
  • the terminal hydroxyl group of pentaerythritol contributes to the sliding member coated with the hydrogen-containing DLC in the lubricating oil composition according to the present embodiment. Therefore, in the present embodiment, if the total hydroxyl value of the pentaerythritol fatty acid ester as the friction modifier is 2.20 mgKOH / g or more, the friction adjusting effect on the sliding member coated with the hydrogen-containing DLC can be obtained. Can be done.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment further contains a phosphorus-containing compound.
  • the difference between the very low speed friction coefficient and the normal dynamic friction coefficient can be reduced.
  • the coefficient of friction suitable for ride comfort and steering stability can be easily adjusted.
  • the phosphorus-containing compound is zinc dithiophosphate (Zn-DTP) and contains at least a secondary alkyl group having 3 to 5 carbon atoms.
  • Zn-DTP in particular can maintain the adjusted frictional force for a long period of time because deterioration (decomposition) is suppressed by pentaerythritol.
  • the sliding mechanism according to the present embodiment is a sliding mechanism using the above-mentioned lubricating oil composition, and at least the sliding portion is coated with hydrogen-containing DLC.
  • the friction can be adjusted by the lubricating oil composition containing the fatty acid ester of pentaerythritol, and the (normal dynamic friction coefficient) / (micro-low speed friction coefficient) can be brought close to 1.
  • such a sliding mechanism makes it possible to design a shock absorber so as to obtain a vibration reduction effect in a stage before an oil pressure for suppressing vibration is generated.
  • the range of design of the hydraulic damping force of the shock absorber can be expanded, and it becomes possible to design a shock absorber that can achieve both operational stability and ride comfort.
  • the lubricating oil composition according to the present embodiment has, as optional components, an ashless cleaning dispersant, a metal-based cleaning agent, a lubricity improver, an antioxidant, a rust preventive, and a metal inactivating material.
  • At least one component selected from a viscosity index improver, a pour point curing agent and a defoaming agent can be appropriately blended as long as the object of the present invention is not impaired.
  • components applicable as additives for the lubricating oil composition for shock absorbers can be appropriately blended.

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Abstract

本実施形態に係る潤滑油組成物は、水素含有ダイヤモンドライクカーボンにより被覆された摺動部材に用いられる潤滑油組成物であって、基油と、摩擦調整剤と、を含有し、前記摩擦調整剤は、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを含有する。

Description

潤滑油組成物及び摺動機構
 本発明は、潤滑油組成物及び摺動機構に関する。
 摺動機構の一例である緩衝器は、往復運動により制振力を発揮するものである。制振力は、バルブで発生する油圧減衰力と、ピストンロッドとオイルシール又はピストンとシリンダの摺動部で発生する摩擦力とを合わせた力となることが知られている。また、緩衝器の制振力が大きい場合には、操作安定性は増すが乗り心地が悪化し、反対に、緩衝器の制振力が小さい場合には、操作安定性は悪化するが乗り心地が良好となることが知られている。
 そのため、緩衝器においては、摺動部に適用する潤滑油に添加する摩擦調整剤を選択することにより摺動部の摩擦力を調整し、これにより、乗り心地性と操作安定性とを高める研究が行われてきた。例えば、従来の摩擦調整剤としては、「ショックアブソーバの技術動向とトライボロジー(中西 博、トライボロジスト 2009年(Vol.54)9号 598頁)」に参照される摩擦調整剤が挙げられる。
 近年、摩擦・摩耗環境が過酷な部位の表面処理技術として、硬質薄膜材料でコーティングする技術の適用が進んでいる。このようなコーティング材の一例であるダイヤモンドライクカーボン(以下、「DLC」と記す)は、優れた低摩擦特性を有しており、低摩擦摺動部材として広く適用されている。
 しかしながら、従来の摩擦調整剤が含まれた潤滑油組成物は、DLCコーティング材に対して、摩擦調整効果を十分に発揮しないことがわかっている。とりわけ、水素含有DLCコーティング材に対しては、有効な摩擦調整剤及び潤滑油組成物を設定することが一層難しく、摩擦特性の改善が困難であった。
 本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、水素含有ダイヤモンドライクカーボンにより被覆された摺動部材を有する摺動機構に対して、摩擦特性を改善することを目的とする。
 本発明のある態様は、以下の潤滑油組成物を要旨とする。
 水素含有ダイヤモンドライクカーボンにより被覆された摺動部材に用いられる潤滑油組成物であって、基油と、摩擦調整剤と、を含有し、前記摩擦調整剤は、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを含有する、潤滑油組成物。
図1は、通常動摩擦係数及び微低速摩擦係数を測定するための装置を説明する模式図である。
 [潤滑油組成物]
 以下、本発明の実施形態に係る潤滑油組成物について説明する。
 本実施形態に係る潤滑油組成物は、水素含有ダイヤモンドライクカーボン(以下、「水素含有DLC」と記す)により被覆された摺動部材に用いられる潤滑油組成物であって、(A)基油と、(B)摩擦調整剤とを含有し、(B)摩擦調整剤としてペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを含有する。
 (A)基油
 本実施形態に係る潤滑油組成物において、基油は、鉱油及び/又は合成油である。この鉱油や合成油の種類に特に制限はなく、鉱油としては、例えば、溶剤精製、水添精製などの通常の精製法により得られたパラフィン基系鉱油、中間基系鉱油又はナフテン基系鉱油などが挙げられる。また、合成油としては、例えば、ポリブテン、ポリオレフィン[α-オレフィン(共)重合体]、各種のエステル(例えば、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、リン酸エステルなど)、各種のエーテル(例えば、ポリフェニルエーテルなど)、アルキルベンゼン、アルキルナフタレンなどが挙げられる。
 本実施形態においては、基油として、上記鉱油を一種用いてもよく、二種以上組み合わせて用いてもよい。また、上記合成油を一種用いてもよく、二種以上組み合わせて用いてもよい。さらには、鉱油一種以上と合成油一種以上とを組み合わせて用いてもよい。
 (B)摩擦調整剤
 本実施形態に係る潤滑油組成物は、摩擦調整剤としてペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを含有する。ここで、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルは、炭素数10以上20以下の脂肪酸残基を有するものを用いることができる。脂肪酸残基とは、脂肪酸の脱カルボキシル基残基であり、分岐又は直鎖脂肪酸であってもよい。また、脂肪酸残基は、不飽和又は飽和脂肪族炭化水素基であってもよい。 
 ペンタエリスリトールは、4価の糖アルコールである。ペンタエリスリトールには、4つ全ての末端置換基が脂肪酸残基とエステル結合したペンタエリスリトールテトラエステルと、いずれかの末端置換基が脂肪酸残基とエステル結合したペンタエリスリトールモノエステル、ペンタエリスリトールジエステル及びペンタエリスリトールトリエステルとがある。
 本実施形態においては、摩擦調整剤として、上述のペンタエリスリトールモノエステル、ペンタエリスリトールジエステル、ペンタエリスリトールトリエステル、及びペンタエリスリトールテトラエステルから選択される複数のエステルを混合して使用することも可能である。
 本実施形態においては、水素含有DLCにより被覆された摺動部材の摩擦調整を可能とする要因には、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを構成する脂肪酸残基よりも、末端水酸基が支配的であると推測される。このため、水酸基価がより高いとされるペンタエリスリトールの部分エステルを用いることが好ましい。本実施形態においては、ペンタエリスリトールモノオレートを用いることができるが、脂肪酸残基の炭素数は、C18に限定されるものではない。
 本実施形態において、(B)摩擦調整剤としてのペンタエリスリトールの脂肪酸エステルの含有量は、潤滑油組成物の全量に対して、0.2質量%以上10.0質量%以下とすることができる。(B)摩擦調整剤の含有量が0.2質量%未満であると、水素含有DLCコーティング材に対する摩擦調整効果が得られず、10.0質量%を超えると摩擦調整効果が頭打ちになるため、材料コストのロスにつながる。
 本実施形態においては、具体的には、摩擦調整剤におけるペンタエリスリトール脂肪酸エステルの総水酸基価が2.20mgKOH/g以上であれば、水素含有DLCによって被覆された摺動部材に対する摩擦調整効果を得ることができる。
 このため、本実施形態に係る摩擦調整剤は、エステル価数4であるペンタエリスリトールのテトラエステルを含有してもよく、この場合には、水酸基価の高いペンタエリスリトールのモノエステル等と併用し、ペンタエリスリトール脂肪酸エステルの総水酸基価を上記特定値にする。
 本実施形態において適用可能な摩擦調整剤は、上述したもののほか、リン系、アミン系、又はエステル系などの種々の減摩剤を含有することができる。これらの減摩剤の添加量を調整することで、潤滑油組成物が適用された摺動機構における摺動部材の摩擦係数を調整することができる。
 (C)ジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)
 本実施形態においては、上述した(B)摩擦調整剤による摩擦係数の調整を補助するために、下記一般式(1)で表される、リン系化合物を含有してもよい。式(1)中のRは、それぞれ個別の炭化水素基を示し、直鎖状の一級アルキル基、分枝状の二級アルキル基、又はアリール基が挙げられる。本実施形態において、Rは、特に限定されないが、少なくとも短鎖(炭素数3~5)の二級アルキル基を1つ以上有することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 なお、本実施形態においては、ZnDTPとして、アルキル基の数の異なるZnDTPを混合して用いることができる。この場合、ZnDTPのアルキル基の平均数は1~3が好ましく、1~2がより好ましい。なお、ZnDTPのアルキル基の平均数の測定方法は、特に限定されないが、例えばFT-IRにより水酸基価を測定することで求めることができる。
 また、本実施形態に係るZnDTPは、少なくとも第2級アルキル基を有することが好ましく、第1級アルキル基よりも第2級アルキル基を多く有することが好ましい。なお、本実施形態においては、異なる種類のZnDTPを混合することができるが、この場合、少なくとも第2級アルキル基を有するZnDTPを含むことが好ましく、またZnDTP全体として第1級アルキル基よりも第2級アルキル基を多く有することが好ましい。また、アルキル基は長鎖よりも短鎖の方が好ましい。そのため、本実施形態に係るZnDTPは、少なくとも短鎖(炭素数3~5)の第2級アルキル基を有している。ZnDTPのアルキル基の測定方法は、特に限定されないが、例えば、FT-IRの指紋領域を用いてP-O-Cの吸収帯、P=SP-Sの吸収帯の特徴から、アルキル基が第1級アルキル基又は第2級アルキル基であるか、短鎖か長鎖であるか測定することができる。
 ZnDTPを添加した場合には、摩擦調整剤の添加量に応じて摩擦係数を調整することが容易となる。
 [作用効果]
 本実施形態に係る潤滑油組成物は、水素含有ダイヤモンドライクカーボンにより被覆された摺動部材に用いられる潤滑油組成物であって、基油と、摩擦調整剤と、を含有し、摩擦調整剤として、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを含有する。このような潤滑油組成物は、従来、摩擦調整が困難であった水素含有DLCコーティング材により被覆された摺動部材を有する摺動機構に対して摩擦調整を可能とする。
 緩衝器では、制振力を与えるための油圧による減衰力が立ち上がって制振作用を開始するまでには一定の時間を要する。これに対して、摩擦力は応答性が高い。このため、油圧減衰力が立ち上がるまでの期間、すなわち摺動部材が静止状態から滑り状態に移行する期間や、油圧減衰力がほとんど作用しない微振幅時には、摩擦力が緩衝器の制振力の重要なファクターとなる。
 本発明者は、摺動部材において、油圧減衰力が立ち上がるまでの期間や、油圧減衰力がほとんど作用しない微振振動時における摩擦係数(「微低速摩擦係数」という)と、油圧減衰力が作用している通常の振動時における摩擦係数(「通常動摩擦係数」という)とが異なることに着目し、この摩擦特性の相異が緩衝器の性能に影響を与えることを見出した。そして、微低速摩擦係数に対する通常動摩擦係数の比を特定の数値範囲に設定することにより、操作安定性と乗り心地性とを両立させることができるとの知見を得た。
 本実施形態においては、一例として、通常動摩擦係数とは、摺動部材として、緩衝器を所定の振幅で、摺動速度4.0mm/s超で振動させた際における摩擦係数のことである。また、微低速摩擦係数とは、緩衝器を所定の振幅で、摺動速度0.20mm/s以下で振動させた際における摩擦係数のことである。
 本実施形態に係る潤滑油組成物は、水素含有DLCコーティング材により被覆された摺動部材に適用されることにより、微低速摩擦係数に対する通常動摩擦係数の比を特定の数値範囲に設定することができる。
 より具体的には、本実施形態に係る潤滑油組成物は、水素含有DLCコーティング材により被覆された摺動部材を備えた緩衝器に適用した場合、(通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)の値を1に近づけることができる。
 (通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)の値が1であることは、摺動部材の摺動速度によらず、摩擦係数が一定であることを意味し、1.20未満であることは、摺動部材の摺動速度の変化に対して、摩擦係数の変動を小さくできることを意味する。通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)の値が1未満になることは、微低速時の摩擦力が大きく、通常時の摩擦力が小さくなることを意味する。
 このことから、本実施形態に係る潤滑油組成物を、例えば、緩衝器としてのショックアブソーバに適用した場合には、振動を抑制するための油圧力が発生する前段階としての、ピストンの動き出しである初動段階においては、摩擦力によって振動を抑制することができる。したがって、本実施形態に係る潤滑油組成物によれば、水素含有DLCによって被覆された緩衝部材を用いた緩衝器の油圧減衰力の設定を容易にすることができる。
 なお、本実施形態では、(通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)の値が0.4近傍であれば、振動を抑制するための油圧力が発生する前段階における振動低減効果を得ることができる。
 また、本実施形態に係る潤滑油組成物は、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルとして、炭素数10以上20以下の脂肪酸残基を有するものを用いることができる。また、本実施形態に係る潤滑油組成物は、ペンタエリスリトール脂肪酸エステルの総水酸基価を適正値にする観点から、1個から3個の水酸基を有するペンタエリスリトールの部分エステルを用いることが好ましい。さらに、本実施形態に係る潤滑油組成物では、ペンタエリスリトールの部分エステルの一例として、ペンタエリスリトールモノオレートを用いることができる。
 これらの特徴により、(通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)の値を1に近づけることができる。
 また、本実施形態に係る潤滑油組成物は、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを0.2質量%以上含有することにより、水素含有DLCコーティング材に対する摩擦調整効果を得ることができる。
 さらにまた、本実施形態においては、摩擦調整剤におけるペンタエリスリトール脂肪酸エステルの総水酸基価が2.20mgKOH/g以上であれば、水素含有DLCによって被覆された摺動部材に対する摩擦調整効果を得ることができる。
 また、本実施形態に係る潤滑油組成物は、さらに、リン含有化合物を含有してもよい。本実施形態に係る潤滑油組成物は、リン化合物を含有することによって、微低速摩擦係数と、通常動摩擦係数との差を小さくすることができる。これにより、乗り心地性及び操縦安定性に適した摩擦係数に容易に調整することができる。
 また、リン含有化合物のなかでも、とりわけ、ZnDTPは、ペンタエリスリトールによって劣化(分解)が抑制されるため、調整された摩擦力を長期間に亘って維持することができる。
 したがって、本実施形態に係る潤滑油組成物は、水素含有DLCコーティング材によって被覆された摺動部を有する摺動機構における摩擦調整を可能とする。
 本実施形態に係る潤滑油組成物は、緩衝器以外にも、硬質薄膜材料として水素含有DLCコーティング材が被覆された低摩擦摺動部材が適用された内燃機関、駆動系伝達機関、工業設備、金属加工などに用いられる潤滑油として好適である。
 [摺動機構]
 本実施形態に係る摺動機構は、上述した本実施形態に係る潤滑油組成物を用いた摺動機構であって、少なくとも摺動部分が水素含有DLCにより被覆された摺動機構である。本実施形態に係る摺動機構の一例としては、硬質薄膜材料として水素含有DLCコーティング材が被覆された低摩擦摺動部材が適用されたピストンロッド、シリンダ、ギヤ、軸受、変速機、緩衝器などが挙げられる。
 本実施形態に係る摺動機構は、上述の潤滑油組成物が適用されることにより、水素含有DLCコーティング材によって被覆された摺動機構では困難であった摩擦調整が可能となる。また、本実施形態に係る摺動機構が緩衝器である場合には、摺動部を水素含有DLCコーティング材によって被覆することで摩擦及び摩耗への耐久性を向上することができるとともに、乗り心地性や操縦安定性を高いレベルで両立することができる。
 このことから、本実施形態に係る潤滑油組成物を緩衝器に適用した場合には、緩衝器の油圧減衰力を構成する成分のうち、(通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)の値を、速度によらず、1に近づけることができる。これにより、緩衝器の油圧減衰力の設定を容易にすることができる。したがって、操作安定性と乗り心地性とを両立させることのできる緩衝器の設計が可能となる。
 以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
 [通常動摩擦係数及び微低速摩擦係数の測定方法]
 図1は、通常動摩擦係数及び微低速摩擦係数を測定するための装置を説明する模式図である。本実施例においては、図1に示す摩擦試験装置10を用いて、供試体の通常動摩擦係数及び微低速摩擦係数を測定した。
 <摩擦試験装置>
 図1に示す摩擦試験装置10は、ピン・オン・ディスク型の摩擦試験装置である。摩擦試験装置10は、スライドベアリング1上に固定したディスク試験片2を電磁加振機3により往復運動させ、これにピン試験片4を押し当てて摺動させて生じた摩擦力を、ピン試験片4の固定軸5に取り付けたひずみゲージ6を用いて計測する。
 図1に示す摩擦試験装置10において、ピン試験片4として、緩衝器においてオイルシールとして使用されるアクリロニトリル・ブタジエンゴム(NBR)を使用した。
 また、ピン試験片4の先端は、オイルリップ形状を模して140°の角度となるようにカットした。また、ディスク試験片2は、ピストンロッド表面に使用する水素含有ダイヤモンドライクカーボンにより被覆し、研磨仕上げを施して表面粗さをRa0.01μm以下とした。
 この装置を用いて、NBRのピン試験片4と水素含有ダイヤモンドライクカーボンによりコーティングされたディスク試験片2との間の摩擦力(摩擦係数)を測定した。
 <通常動摩擦係数及び微低速摩擦係数の測定>
 通常動摩擦係数の測定と、微低速摩擦係数の測定とを行った。通常動摩擦係数測定では、図1に示す摩擦試験装置10を用いた摩擦試験において、振幅5.0mm、周波数5.0Hz、摺動速度4.0mm/sの条件にて測定を行った。また、微低速摩擦係数では、振幅5.0mm、周波数5.0Hz、摺動速度0.20mm/sの条件にて測定を行った。
 <振幅依存指標の算出>
 本実施例において、振幅依存指標とは、本実施形態に係る潤滑油組成物を評価するために採用した指標であり、緩衝器の乗り心地の評価指標の一つとして扱うことができるものである。振幅依存指標は、(通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)で表される。振幅依存指標は、1に近い値ほど、微振幅時の摩擦係数と通常振幅時との摩擦係数の差が小さく、乗り心地が良いと評価することができる。
 <スティックスリップ評価>
 上記通常動摩擦係数或いは上記微低速摩擦係数の測定において、スティックスリップが発生し、油滲みや、リップの耐久性低下が発生したものについては、スティックスリップ「有」と評価した。また、振幅依存指標及びスティックスリップ評価を統合して、潤滑油組成物としての合否判定を行い、合格のものを「G」、不合格のものを「F」で表した。
 [実施例、比較例及び参考例]
 第1表に示す配合にて、実施例、比較例及び参考例の潤滑油組成物の供試体を調製した。
 <実施例>
 実施例のグループは、潤滑油組成物における摩擦調整剤の組成として、エステル価数の異なるペンタエリスリトールの脂肪酸エステルの混合比率を変えて、又は単独で用いることによって、総水酸基価を異ならせた潤滑油組成物である。ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルとしては、脂肪酸残基の炭素数がC18であるオレエートを使用した。また、基油として、鉱油を使用した。また、必要に応じて、摩擦調整剤としてジチオリン酸亜鉛(ZnDTP)を使用した。
 これらの潤滑油組成物を用いて、図1に示す摩擦試験装置10において、ピン試験片4として、アクリロニトリル・ブタジエンゴム(NBR)を使用し、ディスク試験片2として、水素含有ダイヤモンドライクカーボン(DLC)によりコーティングされた材料を使用した摩擦試験を行った。
 <比較例>
 比較例のグループのうち比較例1は、ペンタエリスリトールテトラエステルを用いて、摩擦試験装置10における試験片2として、水素フリーDLCによりコーティングされた材料を用いたものである。また、比較例2は、ペンタエリスリトールテトラエステルを用いて、摩擦試験装置10における試験片2として、水素含有DLCによりコーティングされた材料を用いたものである。
 また、比較例3は、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを含まない鉱油のみからなる潤滑油組成物を、試験片2として水素フリーDLCによりコーティングされた材料を用いた摩擦試験装置10に適用したものであり、比較例4は、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを含まない鉱油のみからな潤滑油組成物を、試験片2として水素含有DLCによりコーティングされた材料を用いた摩擦試験装置10に適用したものである。
 <参考例>
 参考例のグループは、図1に示す摩擦試験装置10において、実施例1及び実施例7の潤滑油組成物を、水素フリーのダイヤモンドライクカーボン(DLC)によりコーティングされた材料に適用したものである。
 [評価結果]
 評価結果を第1表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 実施例1,10と参考例1,2によれば、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを含有する潤滑油組成物によれば、これまで摩擦係数の調整が困難であった水素含有DLCによりコーティングされた材料に対しても、水素フリーDLCによりコーティングされた材料と同様に、摩擦係数を低減させる効果が得られることが明らかとなった。
 また、実施例1-7と比較例1,2との比較から、潤滑油組成物の総水酸基価が1.6mgKOH/g程度である場合には、水素含有DLCによりコーティングされた材料に対しても、また、水素フリーDLCによりコーティングされた材料に対しても、(通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)の値を、振動を抑制するための油圧力が発生する前段階における振動低減効果が得られる程度に近づけることができるものの、スティックスリップが発生しやすくなり、所定のショックアブソーバに実装する場合には、実用上、不適合であることがわかった。
 また、実施例1-7によれば、潤滑油組成物の総水酸基価が2.20mgKOH/g以上であれば、(通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)の値を、0.4~1に近づけることができ、緩衝器に適用した場合に、スティックスリップを発生することなく、振動を抑制するための油圧力が発生する前段階における振動低減効果が得られることがわかった。
 [まとめ]
 以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用及び効果をまとめて説明する。
 本実施形態に係る潤滑油組成物は、水素含有ダイヤモンドライクカーボン(DLC)により被覆された摺動部材に用いられる潤滑油組成物であって、基油と、摩擦調整剤と、を含有し、摩擦調整剤として、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを含有する。
 この潤滑油組成物は、従来、摩擦調整が困難であった水素含有DLCコーティング材により被覆された摺動部材を有する摺動機構に対しても摩擦調整を可能とする。したがって、この潤滑油組成物は、水素含有DLCコーティング材により被覆された摺動部材の摩擦特性を改善することができる。
 また、この潤滑油組成物は、微低速摩擦係数に対する通常動摩擦係数の比を特定の数値範囲に設定することができる。より具体的には、本実施形態に係る潤滑油組成物は、水素含有DLCコーティング材により被覆された摺動部材を備えた緩衝器に適用した場合、(通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)の値を1に近づけることができる。
 また、本実施形態に係る潤滑油組成物には、水素含有DLCにより被覆された摺動部材に対して、ペンタエリスリトールの末端水酸基が寄与していると推測される。このため、本実施形態においては、摩擦調整剤としてのペンタエリスリトール脂肪酸エステルの総水酸基価が2.20mgKOH/g以上であれば、水素含有DLCによって被覆された摺動部材に対する摩擦調整効果を得ることができる。
 また、本実施形態に係る潤滑油組成物は、さらに、リン含有化合物を含有する。
 本実施形態に係る潤滑油組成物は、リン化合物を含有することによって、微低速摩擦係数と、通常動摩擦係数との差を小さくすることができる。これにより、乗り心地性及び操縦安定性に適した摩擦係数に容易に調整することができる。
 また、本実施形態に係る潤滑油組成物において、リン含有化合物は、ジチオリン酸亜鉛(Zn-DTP)であり、少なくとも炭素数3~5の2級アルキル基を含む。
 リン含有化合物のなかでも、とりわけ、Zn-DTPは、ペンタエリスリトールによって劣化(分解)が抑制されるため、調整された摩擦力を長期間に亘って維持することができる。
 本実施形態に係る摺動機構は、上述の潤滑油組成物が用いられた摺動機構であって、少なくとも摺動部分が水素含有DLCによって被覆されたものである。
 このような摺動機構は、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを含有する潤滑油組成物によって、摩擦調整が可能となり、(通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)を1に近づけることができる。
 このような摺動機構は、例えば、緩衝器の場合であれば、振動を抑制するための油圧力が発生する前段階における振動低減効果が得られるような緩衝器の設計が可能となる。これにより、緩衝器の油圧減衰力の設計の幅を拡げることができ、操作安定性と乗り心地性とを両立させることのできる緩衝器の設計が可能となる。
 [その他の実施形態]
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は、本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
 本実施形態に係る潤滑油組成物は、上述した成分のほか、任意成分として、無灰清浄分散剤、金属系清浄剤、潤滑性向上剤、酸化防止剤、防錆剤、金属不活性化材、粘度指数向上剤、流動点硬化剤及び消泡剤から選ばれる少なくとも一種の成分を、本発明の目的が損なわれない範囲において、適宜配合することができる。また、上記の任意成分以外にも、緩衝器用潤滑油組成物の添加剤として適用可能な成分は、適宜配合可能である。
 本願は、2020年4月24日に日本国特許庁に出願された特願2020-77577に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (5)

  1.  水素含有ダイヤモンドライクカーボンにより被覆された摺動部材に用いられる潤滑油組成物であって、
     基油と、摩擦調整剤と、を含有し、
     前記摩擦調整剤は、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを含有する、
    潤滑油組成物。
  2.  請求項1に記載の潤滑油組成物であって、
     前記ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルを0.2質量%以上含有する、
    潤滑油組成物。
  3.  請求項1に記載の潤滑油組成物であって、
     前記ペンタエリスリトールの脂肪酸エステルの総水酸基価が2.20mgKOH/g以上である、
    潤滑油組成物。
  4.  請求項1から3のいずれか1項に記載の潤滑油組成物を用いた摺動機構であって、
     少なくとも摺動部分が水素含有ダイヤモンドライクカーボンにより被覆された摺動機構。
  5.  請求項4に記載の摺動機構であって、
     通常動摩擦係数と微低速摩擦係数との比である(通常動摩擦係数)/(微低速摩擦係数)が1.20未満である、
    摺動機構。
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