JP2009263439A - 湿式クラッチ用潤滑油 - Google Patents

Abstract

【課題】 湿式クラッチ機構を有する電子制御カップリングや多板クラッチ式ＬＳＤ、あるいは湿式ブレーキに共通して要求されるトルク伝達性能と適切な摩擦特性を有し、かつその性能を長期間維持し、かつ低温条件下においても粘度増加の小さい湿式クラッチ用潤滑油を提供する。
【解決手段】 エステル部に炭素数７〜９のアルキル基を有するオレイン酸エステルを含み、かつ１００℃で２〜５０ｍｍ^２／ｓの動粘度を有する基油に、
（Ａ）アルキル基の炭素数が８以上の高級アルコールとグリセリンのエーテルを潤滑油全量に対して０．１〜１０質量％、および（Ｂ）リン酸エステル化合物を潤滑油全量に対して０．１〜５質量％含有することを特徴とする湿式クラッチ用潤滑油。
【選択図】 なし

Description

本発明は、スティックスリップに起因する振動や異音を防止する適切な摩擦特性を有し、かつその特性を長期間維持することができ、さらに低温条件下における粘度増加が小さい湿式クラッチ用潤滑油に関し、詳しくは湿式クラッチ機構、特に金属製の摩擦クラッチを有する電子制御カップリングや多板クラッチ式ＬＳＤ（Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｓｌｉｐ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）、湿式ブレーキに適した湿式クラッチ用潤滑油に関する。

湿式クラッチ機構、特に金属製の摩擦クラッチは、自動車のデファレンシャルや軸継手、農建機のブレーキなどに用いられ、主に動力伝達の制御を担う機構である。
このような湿式クラッチに用いる事ができる潤滑油には、トルクを伝達するために一定以上の摩擦係数（トルク伝達性能）とスティックスリップ防止性が必要である。
また、寒冷地での使用の際、温度低下に伴う潤滑油の粘度増加が大きい場合は、電子制御カップリングや多板クラッチ式ＬＳＤ（Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｓｌｉｐ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）において、クラッチが空転していてもオイルの粘性抵抗により発生したトルクの影響で不必要な動力伝達が生じる場合がある。

スティックスリップは、クラッチが低速で回転する際や締結する際に間欠的に生じる自励振動の一種であり、異常音や車体振動の原因となる。
このスティックスリップを防止するためには、すべり速度と摩擦係数の関係（μ―ｖ特性）において、すべり速度の増加に伴い摩擦係数が増加する（μ―ｖ特性が正勾配）特性を有する潤滑油が必要となる。

このような潤滑油のμ―ｖ特性は、基油に添加剤を配合することで付与される。
この添加剤には、従来、摩擦調整剤としての、高級アルコールや多価アルコールの脂肪酸エステル、リン酸エステル、そのアミン塩などが使用されている。
また、アルキル基の炭素数が８以上の高級アルコールとグリセリン、およびリン酸エステル化合物を開示している（特許文献１参照）。

特開２００４−２０４００２号公報

しかし、近年、自動車の燃費向上のため装置が小型化し潤滑油量が減少する一方で、更油期間の延長が求められているのと同時に、低温時においても性能を維持することが求められている。
潤滑条件が厳しい金属製の摩擦クラッチを有する装置においても、例外ではなく、従来以上に長期にわたって良好なμ―ｖ特性を維持し、かつ低温条件下においても安定した動力の伝達を行える性能が求められている。

本発明は、湿式クラッチ機構を有する電子制御カップリングや多板クラッチ式ＬＳＤ、あるいは湿式ブレーキに共通して要求されるトルク伝達性能と適切な摩擦特性を有し、かつその性能を長期間維持し、かつ低温条件下においても粘度増加の小さい湿式クラッチ用潤滑油を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の湿式クラッチを備えた機構の要求に応えるべく鋭意検討した結果、特定のエステル油を基油中に含有させ、２種類の摩擦調整剤を組み合わせて特定量配合することにより、湿式クラッチとしてのトルク伝達性能とμ−ｖ特性の耐久性、さらに低温下での粘度増加を抑制することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、エステル部に炭素数７〜９のアルキル基を有するオレイン酸エステルを含み、かつ１００℃で２〜５０ｍｍ^２／ｓの動粘度を有する基油と、（Ａ）アルキル基の炭素数が８以上の高級アルコールとグリセリンのエーテルを潤滑油全量に対して０．１〜１０質量％、および（Ｂ）リン酸エステル化合物を潤滑油全量に対して０．１〜５質量％含有することを特徴とする湿式クラッチ用潤滑油を提供するものである。
また、本発明は、上記湿式クラッチ用潤滑油において、エステル部に炭素数７〜９のアルキル基を有するオレイン酸エステルが、オレイン酸−２−エチル−ヘキシルである湿式クラッチ用潤滑油を提供するものである。
また、本発明は、上記湿式クラッチ用潤滑油において、リン酸エステル化合物が、リン酸エステル、亜リン酸エステル、及びそれらのアミン塩から選ばれる１種以上である湿式クラッチ用潤滑油を提供するものである。
また、本発明は、上記湿式クラッチ用潤滑油において、湿式クラッチ用潤滑油が、電子制御カップリング、ＬＳＤギヤ、又は湿式ブレーキのいずれかに使用されるものである湿式クラッチ用潤滑油を提供するものである。

本発明の湿式クラッチ用潤滑油は、（Ａ）成分としての（ポリ）グリセリルエーテルおよび（Ｂ）成分としてのリン化合物の相乗効果によって摩擦調整作用を長期に渡り良好に維持し、さらにエステル部に炭素数７〜９のアルキル基を有するオレイン酸エステル、特にオレイン酸-２エチル-ヘキシルを用いることで、低温下での粘度増加を抑制することができる。
このため、本発明の潤滑油は、湿式クラッチを内蔵したＬＳＤやカップリング、湿式ブレーキ、ＡＴ、ＣＶＴなどに用いることにより、長期に渡りスティックスリップによる振動や異音などの不具合や、低温下での粘度上昇による不必要な駆動力の伝達を防ぐことができる。

本発明に用いる基油は、１００℃における動粘度が２〜５０ｍｍ^２／ｓ、好ましくは２〜４０ｍｍ^２／ｓ、より好ましくは２〜３０ｍｍ^２／ｓ、更に好ましくは２〜２０ｍｍ^２／ｓである。この範囲外の動粘度の基油であると、潤滑油としての機能を得ることができなくなる。
本発明に用いる基油には、エステル部に炭素数７〜９のアルキル基を有するオレイン酸エステルが含まれる。
エステル部に炭素数７〜９のアルキル基を有するオレイン酸エステルとしては、オレイン酸ヘプチル、オレイン酸オクチル、オレイン酸ノニルなどが挙げれるが、オレイン酸オクチルが好ましく、オレイン酸-２-エチル-ヘキシルが特に好ましい。
エステル部に炭素数７〜９のアルキル基を有するオレイン酸エステルの含有量は、基油全体中に３０〜１００質量％であることが好ましく、より好ましくは４０〜１００質量％であり、さらに好ましくは５０〜１００質量％である。基油全体中のエステル部に炭素数７〜９のアルキル基を有するオレイン酸エステルの含有量が２０質量％未満である場合、低温粘度の増加を充分に抑制できないことがある。

また、基油としては、性能を低下させない範囲で他のエステル基油や、鉱油、合成油の中から選ばれる１種以上を用いることもでき、エステル部に炭素数７〜９のアルキル基を有するオレイン酸エステルと組み合わせた混合油を基油として使用することも可能である。
この場合の鉱油および合成油は硫黄分がなるべく少ないことが望ましく、許容される硫黄分の含有量は０．１質量％までであり、好ましくは０．０５質量％以下、より好ましくは０．０２質量％以下である。硫黄分が０．１質量％を越えて存在すると、高温で使用されるときにスラッジの生成が促進される可能性がある。
なお、本発明に用いる基油は、粘度指数が１００以上、好ましくは１１０以上、より好ましくは１２０以上であることが適している。

上記のような性状を有する鉱油としては、例えば、水素化精製油、触媒異性化油などの高度に精製されたパラフィン系鉱油が好適に使用され、合成油としては、ポリαオレフィン（ＰＡＯ）やエステルが好適に使用される。

本発明に用いる（Ａ）成分は、一般式（１）で表わされる（ポリ）グリセリルエーテルである。

一般式（２）において、Ｒ^１は炭化水素基を表わし、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基等が挙げられる。
アルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、２級ブチル、ターシャリブチル、ペンチル、イソペンチル、２級ペンチル、ネオペンチル、ターシャリペンチル、ヘキシル、２級ヘキシル、ヘプチル、２級ヘプチル、オクチル、２−エチルヘキシル、２級オクチル、ノニル、２級ノニル、デシル、２級デシル、ウンデシル、２級ウンデシル、ドデシル、２級ドデシル、トリデシル、イソトリデシル、２級トリデシル、テトラデシル、２級テトラデシル、ヘキサデシル、２級ヘキサデシル、ステアリル、イコシル、ドコシル、テトラコシル、トリアコンチル、２−ブチルオクチル、２−ブチルデシル、２−ヘキシルオクチル、２−ヘキシルデシル、２−オクチルデシル、２−ヘキシルドデシル、２−オクチルドデシル、２−デシルテトラデシル、２−ドデシルヘキサデシル、２−ヘキサデシルオクタデシル、２−テトラデシルオクタデシル、モノメチル分枝−イソステアリル等が挙げられる。

アルケニル基としては、例えば、ビニル、アリル、プロペニル、ブテニル、イソブテニル、ペンテニル、イソペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、テトラデセニル、オレイル等が挙げられる。
アリール基としては、例えば、フェニル、トルイル、キシリル、クメニル、メシチル、ベンジル、フェネチル、スチリル、シンナミル、ベンズヒドリル、トリチル、エチルフェニル、プロピルフェニル、ブチルフェニル、ペンチルフェニル、ヘキシルフェニル、ヘプチルフェニル、オクチルフェニル、ノニルフェニル、デシルフェニル、ウンデシルフェニル、ドデシルフェニル、フェニルフェニル、ベンジルフェニル、スチレン化フェニル、ｐークミルフェニル、α−ナフチル、β−ナフチル基等が挙げられる。

シクロアルキル基およびシクロアルケニル基としては、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、メチルシクロペンチル、メチルシクロヘキシル、メチルシクロヘプチル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロヘプテニル、メチルシクロペンテニル、メチルシクロヘキセニル、メチルシクロヘプテニル基等が挙げられる。

Ｒ^１は、アルキル基またはアルケニル基が好ましく、炭素数４〜３０のアルキル基またはアルケニル基がより好ましい。
炭素数が４より小さいと十分な効果が得られず、炭素数が３０より多いと、高粘度となり、固化してしまう。
また、一般式（１）において、ｎはグリセリンの重合度を表わす係数であって、１以上の数であり、好ましくは１〜５の数である。
なお、ｎが１以上の場合は、ｎは平均値である。

上記（Ａ）成分の配合量は、潤滑油全量に対して０．１〜１０質量％、好ましくは１〜５質量％である。０．１質量％より少ないとμ−ｖ特性が正勾配にならず、スティックスリップ防止性を付与できない場合があり、１０質量％を超えると摩擦係数の絶対値が低くなりすぎたり、低温流動性などの潤滑油としての性能が低下する。

（Ｂ）成分のリン酸エステル化合物は、化２の一般式（２）で表されるリン酸エステル、亜リン酸エステル、それらのアミン塩である。好ましくは酸性リン酸エステルと、そのアミン塩である。

一般式（２）中、Ｒ^２は１価の炭化水素基、Ｘは酸素原子または硫黄原子、ａは１、２または３、ｂは０または１である。
上記Ｒ^２の１価の炭化水素基は、炭素数５〜２０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またはシクロアルキル基が挙げられる。炭素数が上記より小さいと十分な効果が得られず、炭素数が上記より大きいと高粘度となって固化してしまう。

上記のアミン塩の具体例としては、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、酸性ジチオリン酸エステルを、アルキルアミンで中和した化合物が挙げられる。
酸性リン酸エステルとしては、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、イソデシ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、トリデシ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、ジ−２−エチルヘキシルアシッドホスフェートなどが挙げられる。

酸性亜リン酸エステルとしては、トリフェニルホスファイト、トリ（Ｐ−クレジル）ホスファイト、トリ（オクチルフェニル）ホスファイト、トリ（ノニルフェニル）ホスファイト、トリイソオクチルホスファイト、トリドデシルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、トリイソデシルホスファイト、トリテアリルホスファイト、トリオレイルホスファイト、ジ−２−エチルヘキシルハイドロゼンホスファイト、ジドデシルハイドロゼンホスファイト、ジラウリルハイドロゼンホスファイト、ジオレイルハイドロゼンホスファイトなどが挙げられる。

酸性チオリン酸エステルとしては、ジオクチルチオアシッドホスフェート、トリオクチルチオアシッドホスフェート、トリドデシルチオアシッドホスフェート、トリヘキサデシルチオアシッドホスフェート、トリオクタデセニルチオアシッドホスフェート、トリ（オクチルフェニル）チオアシッドホスフェートなどが挙げられる。
酸性ジチオリン酸エステルとしては、トリデシルジチオアシッドホスフェート、ジ（２−エチルヘキシル）ジチオアシッドホスフェートなどが挙げられる。
リン酸エステルのアミン塩としては、上記のリン酸エステルを下記一般式（３）で表されるアルキルアミンで中和したアルキルアミン塩である。

（式中、Ｒ^３、Ｒ^４およびＲ^５は、１価の炭化水素基または水素原子であり、少なくとも１つは炭化水素基である）

一般式（３）の具体例としては、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、オレイルアミン、ココナッツアミン、牛脂アミンなどが挙げられる。
一般式（３）で表されるリン酸エステルおよびそのアミン塩は、単独でも摩擦調整剤（ＦＭ）や極圧剤として用いられるが、本発明においては、（Ａ）成分との相乗作用により、（Ａ）成分の消耗を防止する作用を発現する。

（Ｂ）成分の配合量は、潤滑油全量に対して０．１〜５質量％であり、好ましくは０．５〜２質量％である。（Ｂ）成分の配合量が、少なすぎると（Ａ）成分の消耗を防止できず耐久性が不足し、多すぎると摩擦係数の絶対値が低くなり過ぎて、伝達トルクを低下させ、耐熱性も低下する。
なお、（Ａ）成分を配合せずに（Ｂ）成分のみを配合した場合、特定の温度領域やすべり速度において適切な摩擦特性を得られない。

本発明の潤滑油には、基油と（Ａ）成分及び（Ｂ）成分の他に、必要に応じて、公知の添加剤、例えば、無灰型分散剤、摩耗防止剤、極圧剤、摩擦調整剤、酸化防止剤、腐食防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、消泡剤などを添加することができる。
上記の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、摩耗防止剤としては、ＺｎＤＴＰなどが、極圧剤としては、炭化水素硫化物、硫化油脂などが、摩擦調整剤としては、有機モリブテン化合物などが、酸化防止剤としては、アミン系、フェノール系の酸化防止剤などが、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、ポリメタクリレートなどが、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。
本発明の湿式クラッチ用潤滑油は、低温粘度においては−４０℃でのＢＦ粘度が２０００ＭＰａ・ｓ未満が好ましく、１８００ＭＰａ・ｓ以下ではさらに好ましい。

以下に、本発明を実施例及び比較例に基づいて、詳細に説明する。なお、本発明は、これらの例によって何ら制限されるものではない。
（実施例１〜６）
オレイン酸−２−エチル−ヘキシル単独、又はオレイン酸−２−エチル−ヘキシルとポリアルファオレフィンとを混合した基油に、表１に示す各成分を同表に示す割合（質量％）で配合して、湿式クラッチ用潤滑油を調製した。
なお、表１中、基油に関しては、基油全量中の質量％で示した。
（比較例１〜５）
表２に記載した基油に、表２に記載した各成分を、表２に記載した配合割合で配合して、湿式クラッチ用潤滑油を調製した。
なお、表１と同様に、表２中、基油に関しては、基油全量中の質量％で示し、基油以外の各成分に関しては、潤滑油全体量中の質量％で示した。

〔摩擦特性の耐久性〕
低速摩擦試験機を用いて、油温８０℃、面圧３MPa、回転数１００rpmで連続してフリクションプレートとフリクションディスクを摩擦させ、概ね２４時間毎に、スティックスリップ防止性を評価した。その方法は、油圧により０．５９ＭＰａの面圧をかけながら１，２，５，１０，２５，５０，１００，２００ｒｐｍ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せた時のトルクを検出し、摩擦係数を求めた。ここで、μ１は回転数が１ｒｐｍでの摩擦係数、μ１０は回転数が１０ｒｐｍでの摩擦係数である。
両摩擦係数の比（μ１／μ１０）が１より小さいものがスティックスリップ防止性に優れると判断され、この値が１以上となった時点を耐久寿命とした。

〔低温粘度の測定〕
ＡＳＴＭ Ｄ ２９８３法により、−４０℃及び−３０℃ＢＦ粘度を測定した。

なお、表１中の＊１〜１１は次の意味を有する。
１：ポリアルファオレフィン（１００℃動粘度 ２ｍｍ^２／ｓ）
２：ポリアルファオレフィン（１００℃動粘度 ４ｍｍ^２／ｓ）
３：オレイン酸−２エチル−ヘキシル
４：イソデシルアルコールと、アジピン酸をエステル化して得られるジエステル基油
５：３，５，５−トリメチル−１−ヘキサノールと、アジピン酸とをエステル化して得られるジエステル基油
６：２−エチル−１−ヘキサノールと、ドデカン二酸とをエステル化して得られるジエステル基油
７：２−エチル−１−ヘキサノールとセバシン酸をエステル化して得られるジエステル基油

８：ポリメタアクリレート（分子量６万）
９：ＤＥＸＲＯＮ ＩＩＩ用ＡＴＦパッケージ型添加剤（摩耗防止剤、酸化防止剤、消泡剤、分散剤など）
１０：オレイル（ポリ）グリセリルエーテル（オレイルアルコール：モノエーテル：ポリエーテルが約４０：３０：３０質量％の混合物）
１１：ジオレイルハイドロゼンホスファイト
１２：２−エチルヘキシルアシッドホスフェートのアミン塩
１３：オレイルアシッドホスフェートのアミン塩
１４：ジラウリルハイドロゼンホスファイト

表１および表２から明らかなように、例えば、オレイン酸−２エチル−ヘキシル、添加剤２、添加剤３を含む本発明の湿式クラッチ用潤滑油（実施例１）は、スティックスリップ防止性に優れた摩擦係数の持続性に優れ、−４０℃での低温下においてもその−４０℃でのＢＦ粘度は２０００ＭＰａ・ｓ未満を示し、他のものに比べて粘度増加が小さい。また、摩擦特性の耐久性においても充分な時間を示している。
一方、オレイン酸−２エチル−ヘキシルを用いたとしても、（Ａ）成分を含まず、（Ｂ）成分の＊１１成分のみを含む湿式クラッチ用潤滑油（比較例２）では、十分な耐久性や低温性能が得られない。
また、基油に他のエステル油を用いた場合には−４０℃でのＢＦ粘度が２０００ＭＰａ・ｓを上回り、粘度増加が実施例と比較して大きい。

Claims (4)

1. エステル部に炭素数７〜９のアルキル基を有するオレイン酸エステルを含み、かつ１００℃で２〜５０ｍｍ^２／ｓの動粘度を有する基油に、
   （Ａ）アルキル基の炭素数が８以上の高級アルコールとグリセリンのエーテルを潤滑油全量に対して０．１〜１０質量％、および（Ｂ）リン酸エステル化合物を潤滑油全量に対して０．１〜５質量％含有することを特徴とする湿式クラッチ用潤滑油。
2. エステル部に炭素数７〜９のアルキル基を有するオレイン酸エステルが、オレイン酸−２−エチル−ヘキシルである請求項１に記載の湿式クラッチ用潤滑油。
3. リン酸エステル化合物が、リン酸エステル、亜リン酸エステル、及びそれらのアミン塩から選ばれる１種以上である請求項１又は２に記載の湿式クラッチ用潤滑油。
4. 湿式クラッチ用潤滑油が、電子制御カップリング、ＬＳＤギヤ、又は湿式ブレーキのいずれかに使用されるものである請求項１〜３のいずれかに記載の湿式クラッチ用潤滑油。