JP6789615B2 - 変速機用潤滑油組成物 - Google Patents
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Description
ギヤ特性とは、例えば、高負荷での耐焼付き性、せん断安定性である。また、クラッチ特性とは、例えば、クラッチ接続時に摩擦係数が増加する際に生じる変速ショックの抑制である。
また、近年、ハイブリッド車や電気自動車の普及に伴い、モーター冷却用の潤滑油組成物も用いられている。該潤滑油組成物は、モーターに直接接触して冷却する場合があることなどから、冷却性とともに高い絶縁性が求められる。
一般的な変速機用の潤滑油組成物としては、特許文献1〜3の技術が提案されている。
特許文献2は、特定粘度の基油に、特定粘度のエチレン−プロピレン共重合体を含有させた自動車の変速機用潤滑油組成物を提案している。特許文献2の潤滑油組成物は、低粘度かつ優れた疲労寿命を実現させるものである。
特許文献3は、特定性状のポリα−オレフィンと、特定質量平均分子量のポリメタクリレートとを含有させた無段変速機用潤滑油組成物を提案している。特許文献3の潤滑油組成物は、低粘度、高粘度指数、安定なせん断安定性、長い疲労寿命を実現させるものである。
しかし、特許文献1〜3の潤滑油組成物は、いずれも、ギヤ特性、クラッチ特性、冷却性及び電気絶縁性を同時に満足できるものではなかった。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、(A)基油、(B)質量平均分子量が10,000〜50,000である粘度指数向上剤、並びに(C−1)ポリアミド及び/又は(C−2)ポリオールエステルを配合してなり、前記(A)基油として、(A−1)100℃動粘度が1.0〜10.0mm2/sである合成油を含むものである。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、(A)成分の基油を配合してなる。(A)成分の基油としては、鉱油、合成油が挙げられるが、本実施形態では、(A)成分として、(A−1)100℃動粘度が1.0〜10.0mm2/sである合成油を含むことを要する。
(A)成分の基油として(A−1)成分を含まない場合、せん断安定性が低下してギヤ特性を良好にすることができず、さらに、クラッチ接続時の変速ショックが生じ、クラッチ特性を良好にすることができない。また、(A−1)成分を含まない場合、冷却性が不十分となり、低温環境下での粘度の上昇を抑制できない。一方、(A)成分の基油として(A−1)成分を含むことにより、ギヤ特性及びクラッチ特性を良好にすることができる。さらに、(A−1)成分を含むことにより、冷却性を良好にできるとともに、低温環境下での粘度の上昇を抑制することができる。
100℃動粘度は1.1〜5.0mm2/sであることが好ましく、1.2〜2.5mm2/sであることがより好ましい。40℃動粘度は2.0〜20.0mm2/sであることが好ましく、3.0〜10.0mm2/sであることがより好ましく、4.0〜6.0mm2/sであることがさらに好ましい。
なお、本実施形態において、動粘度及び粘度指数は、JIS K2283:2000に準拠して測定したものである。
ポリα−オレフィンの原料となるα−オレフィンは、炭素数8〜20であることが好ましく、炭素数8〜12であることがより好ましい。これらの中でも炭素数10の1−デセンが好適である。
また、(A−1)成分の配合量は、(A)成分の全量基準で1.5〜12.0質量%であることが好ましく、2.0〜10.0質量%であることがより好ましく、2.5〜5.0質量%であることがさらに好ましい。
このような基油としては、鉱油、あるいは100℃動粘度が1.0〜10.0mm2/sの範囲外の合成油が挙げられる。
鉱油としては、溶剤精製、水添精製等の通常の精製法により得られた、パラフィン基系鉱油、中間基系鉱油及びナフテン基系鉱油等、あるいは、フィッシャートロプシュプロセス等により製造されるワックス(ガストゥリキッドワックス)や鉱油系ワックスを異性化することによって製造されるもの等が挙げられる。
鉱油は、40℃動粘度が5〜50mm2/s、100℃動粘度が1.5〜6mm2/sの範囲のものが好ましい。
鉱油の配合量は、変速機用潤滑油組成物の全量基準で60.0〜90.0質量%であることが好ましく、60.0〜80.0質量%であることがより好ましく、65.0〜75.0質量%であることがさらに好ましい。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、(B)質量平均分子量(Mw)が10,000〜50,000である粘度指数向上剤を配合してなる。
質量平均分子量10,000未満の粘度指数向上剤では、潤滑油組成物の粘度指数を十分に向上することができず、幅広い温度領域において、ギヤ特性、クラッチ特性及び絶縁性の効果を安定して発揮しにくい。また、質量平均分子量50,000超の粘度指数向上剤では、せん断安定性が低下して、ギヤ特性を満足できない。
一方、変速機用潤滑油組成物中に、(B)質量平均分子量(Mw)が10,000〜50,000である粘度指数向上剤を配合することにより、幅広い温度領域において、ギヤ特性、クラッチ特性及び絶縁性の効果を安定して発揮させやすくできる。また、質量平均分子量50,000以下の粘度指数向上剤を用いることにより、低温環境下での粘度上昇を抑制できる。
なお、本実施形態において「質量平均分子量」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によって求めたポリスチレン換算の分子量をいうものとする。
アルキル(メタ)アクリレートを構成する好ましいモノマーとして、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、テトラ(メタ)アクリレート、ヘキサ(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、これらモノマーを2種類以上使用してコポリマーとしてもよい。これらモノマーのアルキル基は直鎖状でもよいし、分岐鎖状のものでもよい。
また、炭素数3〜34の分岐アルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートとしては、イソプロピル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、3,5,5−トリメチルヘキシル(メタ)アクリレート、2−ブチルオクチル(メタ)アクリレート、2−ヘキシルデシル(メタ)アクリレート、2−オクチルドデシル(メタ)アクリレート、2−デシルテトラデシル(メタ)アクリレート、2−ドデシルヘキサデシル(メタ)アクリレート、2−テトラデシルオクタデシル(メタ)アクリレートが挙げられる。
なお、本実施形態の変速機用潤滑油組成物中には、質量平均分子量10,000未満の粘度指数向上剤及び/又は質量平均分子量50,000超の粘度指数向上剤を含有しないことが好ましい。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、(C−1)ポリアミド及び/又は(C−2)ポリオールエステルを配合してなる。
変速機用潤滑油組成物に(C−1)ポリアミド及び/又は(C−2)ポリオールエステルが配合されていない場合、クラッチ接続時に変速ショックが発生し、クラッチ特性を良好にすることができない。一方、変速機用潤滑油組成物に(C−1)ポリアミド及び/又は(C−2)ポリオールエステルを配合することにより、クラッチ特性を良好にすることができる。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、(C−1)ポリアミド、(C−2)ポリオールエステルの何れかが配合されていればよいが、(C−1)ポリアミド及び(C−2)ポリオールエステルの両方が配合されている場合、クラッチ特性をより良好にできる点で好適である。
脂肪族ポリアミンは、総炭素数が6〜30であることが好ましく、12〜24であることがより好ましく、16〜20であることがさらに好ましい。
以上のようなカルボン酸化合物としては、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、2−エチルヘキサン酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ラウリル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マルガン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、およびリグノセリン酸等の飽和脂肪酸、ラウリン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノレン酸およびエルカ酸等の不飽和脂肪酸が挙げられる。
また、(C−2)成分のポリオールエステルは、完全エステル化したものでも、部分エステルでもよいが、クラッチ特性を良好にする観点から、部分エステルが好適である。
ポリオールの具体例としては、エチレングリコ−ル、プロピレングリコ−ル、ブチレングリコ−ル、ネオペンチルグリコ−ル、トリメチロ−ルエタン、ジトリメチロ−ルエタン、トリメチロ−ルプロパン、ジトリメチロ−ルプロパン、グリセリン、ペンタエリスリト−ル、ジペンタエリスリト−ル、トリペンタエリスリト−ル、ソルビト−ル等が挙げられる。これらの中でも、クラッチ特性を良好にする観点から、3価以上の脂肪族ポリオールが好適であり、その中でもグリセリンが好適である。
また、カルボン酸化合物は、ステアリン酸、オレイン酸等の1価のカルボン酸であってもよいし、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸等の多価カルボン酸であってもよい。
これらカルボン酸化合物の中でも、ステアリン酸及びオレイン酸が好適である。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、摩擦調整剤、酸化防止剤、分散剤、流動点降下剤、消泡剤等の添加剤を含有してもよい。
添加剤の配合量は、組成物全量基準で15質量%以下であることが好ましい。
本実施形態の変速機用潤滑油組成物は、−40℃でのブルックフィールド粘度(BF粘度)、40℃動粘度、100℃動粘度及び粘度指数が以下の範囲であることが好ましい。なお、本実施形態において、BF粘度はASTM D2983−09に準拠して測定したものである。
−40℃のBF粘度は、低温領域において安定した効果を発揮する観点から、30,000mPa・s以下であることが好ましく、15,000mPa・s以下であることがより好ましく、7,500mPa・s以下であることがさらに好ましい。
40℃動粘度は、ギヤ特性及び冷却性のバランスの観点から、15〜50mm2/sであることが好ましく、20〜40mm2/sであることがより好ましい。
100℃動粘度は、ギヤ特性及び冷却性のバランスの観点から、3〜15mm2/sであることが好ましく、4〜10mm2/sであることがより好ましい。
粘度指数は、幅広い温度領域で安定した効果を発揮する観点から、100以上であることが好ましく、150以上であることがより好ましく、170〜230であることがさらに好ましい。
例えば、(A)成分の基油、(A−1)成分の合成油、(B)成分の粘度指数向上剤、(C−1)ポリアミド及び/又は(C−2)ポリオールエステルを上述した好適な範囲で配合すれば、体積抵抗率を上記範囲内とすることができる。
なお、本実施形態において、体積抵抗率は、JIS C2101:1999の体積抵抗率試験に準拠して、室温25℃で測定したものである
なお、せん断安定性試験での粘度低下率は、JIS K2283:2000に準拠して、試験前とせん断試験後の100℃の動粘度を測定し、下記式(I)により算出したものである。また、せん断試験は、超音波A法(JPI−5S−29)に基づき、超音波照射時間60分、室温、油量30ccの測定条件で行った。せん断安定試験の超音波の出力電圧は、標準油30ccに超音波を10分間照射した後、100℃の動粘度低下率が25%となる出力電圧とした。
せん断安定性(%)=([試験前の動粘度]−[試験後の動粘度]/[試験前の動粘度])×100 (I)
1.潤滑油組成物の調製
表1の組成比で、実施例及び比較例の変速機用潤滑油組成物を調製した。
実施例及び比較例の潤滑油組成物について、以下の測定及び評価を行った。結果を表1に示す。
2−1.動粘度
JIS K2283:2000に準拠して、変速機用潤滑油組成物の40℃動粘度、100℃動粘度及び粘度指数を測定した。
2−2.ブルックフィールド粘度(BF粘度)
ASTM D2983−09に準拠して、変速機用潤滑油組成物の−40℃でのBF粘度を測定した。
2−3−1.FZG歯車試験
ASTM D5182−97(2014)に準拠し、90℃、1450rpm、15分の条件で試験を行い、スカッフィングが発生する荷重ステージを測定した。
JIS K2283:2000に準拠して、試験前とせん断試験後の100℃の動粘度を測定し、下記式によりせん断安定性を算出した。また、せん断試験は、超音波A法(JPI−5S−29)に基づき、超音波照射時間60分、室温、油量30ccの測定条件で行った。せん断安定試験の超音波の出力電圧は、標準油30ccに超音波を10分間照射した後、100℃の動粘度低下率が25%となる出力電圧とした。
せん断安定性(%)=([試験前の動粘度]−[試験後の動粘度]/[試験前の動粘度])×100
JASO M348−95に準拠し、SAENo.2試験機(摩擦特性試験機)を使用して、フリクションプレート(FZ127−24−Y1)とスチールプレート(FZ132−8−Y1)との摩擦によって3600rpmで回転している慣性板を静止させる係合試験を行い、静止する途中の回転数1800rpmにおける摩擦係数μ1800、及び停止直前の回転数200rpmにおける摩擦係数μ200を測定し、μ200/μ1800を算出した。なお、面圧は1MPa、油温は100℃とした。
μ200/μ1800が小さい程、クラッチ接続時の変速ショックを抑制しており、クラッチ特性が良好であるといえる。
JIS C2101:1999の体積抵抗率試験に準拠し、室温25℃で変速機用潤滑油組成物の体積抵抗率(Ω・m)を測定した。
2−6.冷却性
JIS K2242:2012に規定される「冷却性能試験方法:A法」に準拠して、200℃に加熱した銀棒を80℃に加熱した試料油に入れ、銀棒表面の温度変化から冷却曲線を作成し、該冷却曲線の200℃での冷却速度(deg/s)を算出した。
・(A−1)合成油:ポリα−オレフィン(ポリデセン、40℃動粘度:5.1mm2/s、100℃動粘度:1.8mm2/s、粘度指数:128)
・その他の合成油:40℃動粘度:1240mm2/s、100℃動粘度:100mm2/s)
・鉱油:40℃動粘度9.9mm2/s、100℃動粘度2.7mm2/sの鉱油
・(B)粘度指数向上剤(ポリメチルメタクリレート、Mw:30,000)
・その他の粘度指数向上剤(ポリメチルメタクリレート、Mw:100,000)
・(C−1)ポリアミド:ステアリン酸と脂肪族ポリアミンとの反応物
・(C−2)ポリオールエステル:オレイン酸モノグリセライドとオレイン酸ジグリセライドとの混合物
一方、比較例1〜5の変速機用潤滑油組成物は、(A−1)100℃動粘度が1.0〜10.0mm2/sである合成油、(B)質量平均分子量が10,000〜50,000である粘度指数向上剤、(C−1)ポリアミド及び/又は(C−2)ポリオールエステル、のうちの少なくとも一種を含有しないものである。このため、比較例1〜5の変速機用潤滑油組成物は、ギヤ特性、クラッチ特性、冷却性及び絶縁性を同時に満足できないものであった。
Claims (11)
- (A)基油、(B)質量平均分子量が10,000〜50,000である粘度指数向上剤、(C−1)ポリアミド及び(C−2)ポリオールエステルを配合してなり、
前記(A)基油として、(A−1)100℃動粘度が1.0〜10.0mm2/sである合成油を含み、
前記(C−2)ポリオールエステルが、ポリオールと炭素数12〜24の脂肪酸との部分エステルである、変速機用潤滑油組成物。 - 前記(A−1)成分が、ポリα−オレフィン及び/又はポリα−オレフィンの水素化物である請求項1に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 前記(A−1)成分の配合量が、組成物全量基準で1.0〜10.0質量%である請求項1又は2に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 前記(B)成分が、ポリ(メタ)アクリレートである請求項1〜3の何れか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 前記(B)成分の配合量が、組成物全量基準で1.0〜20.0質量%である請求項1〜4の何れか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 前記(C−1)成分が、アミン化合物とカルボン酸化合物との反応生成物である請求項1〜5の何れか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 前記(C−1)成分及び(C−2)成分の合計配合量が、組成物全量基準で0.01〜5.0質量%である請求項1〜6の何れか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 100℃動粘度が3〜15mm2/sである請求項1〜7の何れか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 粘度指数が100以上である請求項1〜8の何れか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
- 体積抵抗率が1.0×107Ω・m以上である請求項1〜9の何れか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
- −40℃におけるブルックフィールド粘度が30,000mPa・s以下である請求項1〜10の何れか1項に記載の変速機用潤滑油組成物。
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