JP2010189479A - 無段変速機油組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】金属ベルトやチェーンとプーリー間の摩擦係数を著しく向上させ、長期に亘ってこの高い摩擦係数を維持でき、かつクラッチ板の目詰まりを引き起こすことのない無段変速機油組成物を提供する。
【解決手段】基油と、式（１）のリン化合物を１種含有し、該リン化合物由来のリン含有量が組成物全量基準で０．００５〜０．１５質量％である無段変速機油組成物。

式（１）中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４はそれぞれ炭素数が１〜３０のヒドロカルビル基、又は水素原子を、Ｒ_５は炭素数が１〜３０のヒドロカルビレン基を、Ｘ_１及びＸ_２は酸素原子又は硫黄原子を、ｎは１〜１０の整数を示す。更にコハク酸イミド系分散剤を０．５〜１０．０質量％、及びアルカリ土類金属系清浄剤を０．０５〜１．０質量％含有することが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、無段変速機油組成物に関し、特には、金属ベルト式又は金属チェーン式等の無段変速機におけるベルトやチェーンとプーリー間の摩擦特性に優れた潤滑油組成物に関する。

金属ベルト式又は金属チェーン式の無段変速機はエンジンの燃焼効率の良い領域を選択的に使用できることから、省燃費性に優れた変速機として脚光を浴びており、特に、近年は金属ベルト式無段変速機を搭載する車種が増加している。これらのタイプの変速機は、金属ベルト又は金属チェーンと金属製プーリー間の摩擦によりトルクを伝達し、またプーリーの半径比を変えることにより変速を行う機構からなっている。したがって、金属ベルト式又は金属チェーン式の無段変速機に使用される潤滑油には、伝達トルク容量を向上させるために金属間での摩擦係数の高いものが求められている。

金属間の摩擦係数を高くするために、ジアルキルジチオリン酸亜鉛を配合する方法が提案されていた（非特許文献１）が、ジアルキルジチオリン酸亜鉛は使用にともない消耗され、金属間摩擦係数が低下してしまう問題があった。また最近のベルト式無段変速機においては湿式クラッチを組み合わせたものがあり、ジアルキルジチオリン酸亜鉛の劣化成分はクラッチ板の目詰まりを引き起し、その機能を損なわせるという問題があった。

このために、ジアルキルジチオリン酸亜鉛を含まない無段変速機油として、Ｃａサリシレート、リン摩耗防止剤、摩擦調整剤及び分散型粘度指数向上剤を配合するもの（特許文献１）、ポリイソブテニルサクシンイミド無灰分散剤、有機ホスフィット、カルシウム過塩基性フェナート清浄剤、サクシンイミド、エトキシル化アミンを含む摩擦改良剤及び長鎖カルボン酸の一級アミドを配合するもの（特許文献２）、特定の鉱油系潤滑油基油にリン化合物及び無灰分散剤としてホウ素変性コハク酸イミドを配合するもの（特許文献３）、特定のリン化合物及び無灰分散剤としてホウ素変性コハク酸イミドを配合するもの（特許文献４）、ホウ素含有コハク酸イミド系無灰分散剤を配合するもの（特許文献５）等が提案されている。

しかしながら、上記変速機油では、高出力のエンジン動力を伝達するためには、摩擦係数が不足であり、さらなる改善が要望されている。

特開２０００−３５５６９５号公報 特開２０００−３３６３８６号公報 特開２０００−１０９８７５号公報 特開２０００−１０９８７２号公報 特開２０００−１０９８６７号公報

馬渕 他 「ベルトＣＶＴの伝達トルク向上に対するＣＶＴＦ添加剤ＺｎＤＴＰの効果（第１報）」（社）日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集（東京1998-5） p.511

本発明は上記課題を解決するものであり、本発明の目的は金属ベルトやチェーンとプーリー間の摩擦係数を著しく向上させ、長期に亘ってこの高い摩擦係数を維持でき、かつクラッチ板の目詰まりを引き起こすことのない無段変速機油組成物を提供することである。

本発明は、主要量の潤滑油基油と、（Ａ）下記の一般式（１）で表されるリン化合物を少なくとも１種含有し、該リン化合物に由来するリンの含有量が０．００５〜０．１５質量％である無段変速機油組成物である。

一般式（１）中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４はそれぞれ独立して炭素数が１〜３０のヒドロカルビル基、又は水素原子を示し、ただし、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４が全て水素原子であることはなく、Ｒ_５は炭素数が１〜３０のヒドロカルビレン基を示し、Ｘ_１及びＸ_２は酸素原子又は硫黄原子を示し、ｎは１〜１０の整数を示す。

更に、本発明の無段変速機油組成物は、Ｂ）コハク酸イミド系分散剤を組成物全量基準で０．５〜１０．０質量％、及び（Ｃ）アルカリ土類金属系清浄剤を組成物全量基準で０．０５〜１．０質量％含有することが好ましい。

本発明は、特定のリン化合物を含有するため、好ましくはさらにコハク酸イミド系分散剤及びアルカリ土類金属系清浄剤を含有するため、金属ベルトやチェーンとプーリー間の摩擦係数が著しく向上し、長期に亘ってこの高い摩擦係数を維持でき、かつクラッチ板の目詰まりを引き起こすことがない等の格別の効果を奏する。

〔潤滑油基油〕
本発明に用いる潤滑油基油としては、通常の潤滑油の基油として用いられている鉱油系及び／又は合成油系基油を用いることができる。
鉱油系基油としては、例えば、原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱瀝、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱蝋、接触脱蝋、水素化精製、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理等を適宜組み合わせて精製したパラフィン系、ナフテン系等の潤滑油基油や溶剤脱蝋で得たワックスを異性化、脱蝋して得られる潤滑油基油が使用できる。鉱油系基油の動粘度は、通常、１００℃において、好ましくは２〜７ｍｍ^２／ｓ、より好ましくは３〜５ｍｍ^２／ｓの範囲から選定するとよい。粘度指数は８０以上、特には１００以上が好ましい。

合成油系基油としては、例えば、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、エチレン−プロピレンオリゴマー等）及びその水素化物、イソブテンオリゴマー及びその水素化物、イソパラフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ジエステル、ポリオールエステル、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、並びにポリフェニルエーテル等が好適に使用できる。

潤滑油基油には、粘度指数向上剤を含有させてもよい。粘度指数向上剤としては、具体的には、各種メタクリル酸エステルから選ばれる１種又は２種以上のモノマーの共重合体若しくはその水添物等のいわゆる非分散型粘度指数向上剤、又はさらに窒素化合物を含む各種メタクリル酸エステルを共重合させた、いわゆる分散型粘度指数向上剤、さらには非分散型又は分散型エチレン−α−オレフィン共重合体及びその水素化物、ポリイソブチレン及びその水添物、スチレン−ジエン水素化共重合体、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体及びポリアルキルスチレン等、一般の潤滑油で粘度指数向上剤として使用されているものを用いることができる。
これらの粘度指数向上剤の中から適宜選定した１種あるいは２種以上を、効果を発揮する適切な量で含有させることができるが、その量は、通常、組成物全量基準で１〜２０質量％の範囲で選定することが好ましい。粘度指数向上剤を含めた潤滑油基油の１００℃における動粘度は４〜１０ｍｍ^２／ｓ、特には５〜９ｍｍ^２／ｓが好ましく、また粘度指数は１２０以上、特には１４０以上が好ましい。

潤滑油基油は、組成物（すなわち無段変速機油組成物）全量基準で通常多くとも９８質量％、好ましくは９８〜６２質量％が含有される。これら潤滑油基油の動粘度は、無段変速機の種類に合わせて上記の範囲で適宜選定すればよい。

〔リン化合物〕
本発明は、下記一般式（１）に示されるリン化合物を少なくとも１種含有する。

一般式（１）において、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４の官能基は、それぞれ独立してヒドロカルビル基又は水素原子である。ただし、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４が全て水素であることはない。ヒドロカルビル基としてはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアリール基等が挙げられ、炭素数は１〜３０、好ましくは１〜２０、特に好ましくは３〜９である。Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４は同一であってもよいし、各々が異なっていてもよい。またＲ_５はヒドロカルビレン基を示す。ヒドロカルビレン基としてはアルキレン基、シクロアルキレン基、アリーレン基、アルキルアリーレン基等が挙げられ、炭素数は１〜３０、好ましくは１〜２０、特に好ましくは３〜９である。Ｘ_１及びＸ_２は酸素原子、又は硫黄原子を示し、ｎは１〜１０の整数を表し、好ましくは１〜５の整数、特に好ましくは１〜３の整数である。また、ｎ個のＲ_４、Ｒ_５及びＸ_２もそれぞれ同一でもよいし、異なっていてもよい。
なお本発明においては、一般式（１）で表せるリン化合物を少なくとも１種類含有していればよく、これ以外のリン化合物、例えば分子内に一つのリン元素を含むリン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性リン酸エステル、酸性亜リン酸エステル、及びこれらのアミン塩等、さらには分子内に硫黄元素をも含むチオリン酸エステル等の一般の潤滑油で摩耗防止剤として使用されているものを混合して用いることもできる。

一般式（１）に示したリン化合物は、該リン化合物由来のリン元素質量として、組成物全量基準で０．００５〜０．１５質量％、好ましくは０．００５〜０．１０質量％含有されるよう配合する。また組成物に含まれるリン元素全体の質量割合としては、組成物全量基準で０．０１〜０．１５質量％含有されることが好ましく、特に好ましくは０．０１〜０．１０質量％である。この範囲より少ないと金属間摩擦係数の向上作用が小さく、摩耗防止性も不十分である。一方、この範囲を超えると材料適合性が悪化する。

〔コハク酸イミド系分散剤〕
本発明に用いるコハク酸イミド系分散剤は、コハク酸イミド化合物を主成分とするものであり、このようなコハク酸イミド化合物は、イミド化に際してポリアミンの一端に無水コハク酸が付加した下記一般式（２）のような、いわゆるモノタイプのコハク酸イミドと、ポリアミンの両端に無水コハク酸が付加した下記一般式（３）のような、いわゆるビスタイプのコハク酸イミドがあり、更にそれぞれにホウ素を含有しているものがある。

なお、上記一般式（２）及び（３）中、Ｒ_６、Ｒ_７及びＲ_８は、それぞれ独立してアルキル基又はアルケニル基を示し、ａは１〜１０、好ましくは２〜５の整数、ｂは１〜１０、好ましくは２〜５の整数を示す。

本発明においては、これらの中から選ばれるいずれの分散剤も使用可能であり、例えばギヤ油、金属加工油、作動油、自動変速機油などの各種潤滑油に使用されている無灰分散剤として市販されているものの中から選定すればよい。これらの分散剤はそれぞれ単独で使用することも、２種以上を混合して使用することもできる。

上記コハク酸イミド系分散剤の含有量は、組成物全量基準で０．５〜１０．０質量％が好ましく、特には２．０〜８．０質量％が好ましい。

〔アルカリ土類金属系清浄剤〕
本発明に用いるアルカリ土類金属系清浄剤は、潤滑油劣化時の無段変速機におけるベルト又はチェーンとプーリー間の摩擦係数の滑り速度依存性を低減し、金属間摩擦特性を向上させることを可能する。このアルカリ土類金属系清浄剤として、マグネシウム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属を含有するスルフォネート、フェネート、サリシレートを用いることができる。またそれぞれに高い塩基価（ＢＮ）を有する、いわゆる過塩基性の金属系清浄剤、もある。本発明においては、これらの中から選ばれる１種又は２種以上のアルカリ土類金属系清浄剤等、一般の潤滑油で金属系清浄剤として使用されているものを用いることができる。

これらの金属系清浄剤は、組成物全量基準で０．０５〜１．０質量％含有することが好ましく、より好ましくは０．１〜０．５質量％含有される範囲で配合する。こうすることにより摩擦係数を高めて、無段変速機性能の著しい向上を図ることができる。この範囲の含有量であれば、長期間使用後の潤滑油組成物でも高い金属間摩擦係数を保持することができ、かつ潤滑油の酸化安定性を損なうことはない。

〔ジアルキルジチオリン酸亜鉛〕
本発明の無段変速機油組成物は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛を実質的に含有しない。なお、ここで、実質的に含有しないとは、ジアルキルジチオリン酸亜鉛を全く含有しないか、又は含有しても、潤滑油劣化時にクラッチ板の目詰まりを引き起こし、その機能を損なわせることがない量以下、具体的には組成物全量基準で亜鉛元素量として０．００１質量％以下であることを意味しているが、全く含有しないことがより好ましい。

〔他の添加剤〕
本発明の無段変速機油組成物には、上記添加剤以外に、更に酸化防止剤、流動点降下剤、摩擦調整剤等を配合することができる。

酸化防止剤としては、フェノール系化合物やアミン系化合物等、潤滑油に一般的に使用されているものであれば特に使用することに支障はない。具体的には、２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール等のアルキルフェノール類、メチレン−４，４−ビスフェノール（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−メチルフェノール）等のビスフェノール類、フェニル−α−ナフチルアミン等のナフチルアミン類、ジアルキルジフェニルアミン類、（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）脂肪酸（プロピオン酸等）と１価又は多価アルコール、例えばメタノール、オクタデカノール、１，６−ヘキサジオール、ネオペンチルグリコール、チオジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ペンタエリスリトール等とのエステル等が好適である。これらの酸化防止剤の中から適宜選定した１種又は２種以上の化合物を、含有させることができるが、通常その量は組成物全量基準で０．１〜２質量％の範囲で選定とすることが好ましい。

摩擦調整剤としては、潤滑油用の摩擦調整剤として通常用いられる任意の化合物が使用可能であるが、炭素数６〜３０のアルキル基又はアルケニル基、特に炭素数６〜３０の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基を分子中に少なくとも１個有する、アミン化合物、脂肪酸アミド、脂肪酸金属塩等が挙げられる。これらの摩擦調整剤の中から適宜選定した１種或いは２種以上の化合物を、任意量、含有させることができるが、通常その量は組成物全量基準で０．１〜２質量％の範囲で選定することが好ましい。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例に制限されるものではない。

〔無段変速機油組成物の調製〕
下記の潤滑油基油及び添加剤を用いて、実施例１〜１１及び比較例１〜１１の無段変速機油組成物を、表１、２の上部に示す配合割合（添加量は組成物全量基準での質量％）でそれぞれ混合して調製した。

〔潤滑油基油〕
Ｏ−１；水素化精製基油（１００℃の動粘度：４．３ｍｍ^２／ｓ、粘度指数：１２４）
Ｏ−２；ジイソデシルアジペート（１００℃の動粘度：３．６ｍｍ^２／ｓ、粘度指数：１４６）

〔添加剤〕
（１）一般式（１）で表わされるリン化合物
Ｐ−１：ホスフォリルトリクロリドとフェノールとレソルシノールとの縮合物
（Ｘ_１＝Ｘ_２＝Ｏ、Ｒ_１＝Ｒ_２＝Ｒ_３＝Ｒ_４＝フェニル基、Ｒ_５＝フェニレン基、ｎ＝１〜２；本化合物中に占めるリンの割合＝１０．９質量％）

（２）上記（１）以外のリン化合物
Ｐ−２：トリクレジルホスフェート
Ｐ−３：２−エチルヘキシル酸性リン酸エステルオレイルアミン塩

（３）コハク酸イミド系分散剤
Ｓ−１：ホウ素非含有コハク酸イミド（モノタイプ）
Ｓ−２：ホウ素非含有コハク酸イミド（ビスタイプ）
Ｓ−３：ホウ素含有コハク酸イミド（ビスタイプ、ホウ素含有量：Ｂ元素質量として０．５質量％）

（４）アルカリ土類金属系清浄剤
Ｃ−１：過塩基性Ｃａスルフォネート（ＴＢＮ：３００）
Ｃ−２：中性Ｃａスルフォネート（ＴＢＮ：２０）

（５）その他の添加剤
酸化防止剤、腐食防止剤、流動点降下剤、粘度指数向上剤、摩擦調整剤からなる群から選択して組み合わせたもの（添加剤パッケージ）を、実施例及び比較例全てに共通して同じ量（組成物全量基準で４．９質量％）配合した。

〔評価〕
実施例および比較例の無段変速機油について、ＡＳＴＭ Ｄ２１７４に記載のブロックオンリング試験機（ＬＦＷ−１）を用いて、摩擦係数とブロックの摩耗痕幅を、以下の試験条件下において測定した。なお、摩擦係数は試験開始から６０分後（試験終了直前）に測定し、摩耗痕幅は試験終了後に測定したブロックの摩耗痕幅である。

試験条件：
リング：Falex S-10 Test Ring （ＳＡＥ４６２０ Ｓｔｅｅｌ）
ブロック：Falex H-60 Test Block （ＳＡＥ０１ Ｓｔｅｅｌ）
温度：８０℃
荷重：４４５Ｎ
滑り速度：０．３３ｍ／ｓ
試験時間：６０分間

測定結果を表１、２に示す。この試験における摩擦係数が大きいものほど、無段変速機において伝達効率が高く、無段変速機油として優れている。

これらの結果から明らかなように、一般式（１）で表わされるリン化合物を含有しない比較例１〜１１は６０分後の摩擦係数（μ６０）が０．１１７〜０．１３３であるのに対し、一般式（１）で表わされるリン化合物を含有する実施例１〜１１の無段変速機油組成物は、μ６０が０．１３９〜０．１６０と明らかに高いことが分かる。また、実施例３及び実施例５のように一般式（１）で表わされるリン化合物以外のリン化合物と併用した場合でも摩擦係数を高める効果が発揮されていることが分かる。一方、摩耗量は該リン化合物を含有した場合でも変化は見られず、十分に優れた耐摩耗性を有していることが分かる。また、実施例１〜１１の無段変速機油組成物は、ジアルキルジチオリン酸亜鉛などの潤滑油劣化時にクラッチ板の目詰まりを引き起こしやすい添加剤を配合していないことから長期間使用してもクラッチ板の目詰まりなどのトラブルは生じないものと予想される。

本発明の無段変速機油組成物は高い摩擦係数を有し、クラッチ板の目詰まりを引き起こす添加剤などを含有しないので、自動車用の変速機として優れた省燃費性で注目されている金属ベルト式又は金属チェーン式の無段速変速機のための潤滑油組成物として有用に使用され、長期間トラブルを起こさず、エネルギーの有効活用に資するものと期待される。

Claims (2)

1. 主要量の潤滑油基油と、（Ａ）下記の一般式（１）で表されるリン化合物を少なくとも１種含有し、かつ該リン化合物に由来するリンの含有量が組成物全量基準で０．００５〜０．１５質量％であることを特徴とする無段変速機油組成物。
   

   

   
   （一般式（１）中、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４はそれぞれ個別に炭素数が１〜３０のヒドロカルビル基、又は水素原子を示し、ただし、Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４が全て水素原子であることはなく、Ｒ_５は炭素数が１〜３０のヒドロカルビレン基を示し、Ｘ_１及びＸ_２は酸素原子又は硫黄原子を示し、ｎは１〜１０の整数を示す。）
2. 更に（Ｂ）コハク酸イミド系分散剤を組成物全量基準で０．５〜１０．０質量％、及び（Ｃ）アルカリ土類金属系清浄剤を組成物全量基準で０．０５〜１．０質量％含有する請求項１に記載の無段変速機油組成物。