JPS6361090A - 自動車用ギヤ油組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は四輪駆動自動車の変速機ギヤ、センターデファ
レンシャルギヤ、ハイポイドギヤを共通潤滑するための
ギヤ油組成物に関するものである。

特に、本発明は四輪駆動自動車の変速機ギヤ装置の潤滑
及びシンクロナイザ−リングとギヤコーンの摩擦摩耗特
性を従来の硫黄−燐系ギヤ油に比べ、著しく改善し、同
時にセンターデファレンシャルギヤ装置及びリヤアクス
ルハイポイドギヤ装置の極圧性を保持し得る駆動系の潤
滑油組成物に関するものである。

ｌ米技玉 近年、自動車の走行安全性を向上させるために４輪駆動
自動車が急速に普及しているが、駆動系（変速機部、セ
ンターデファレンシャル部及びリヤアクスルハイポイド
ギヤ部）部分は各々別個のギヤ油で潤滑されてきた。例
えば、変速機はマイルドな硫黄−燐系極圧剤を含有する
極圧レベルがＧＬ−３ないしＧＬ−４のマルチグレード
ギヤ油、センターデファレンシャル部分には同様にマイ
ルドな硫黄−燐系極圧剤を含有する極圧レベルがＧＬ−
３ないしはＧＬ−４のギヤ油、及びリヤアクスルハイポ
イドギヤ部分には、極圧要求性能が高いために活性の高
い硫黄−燐系極圧剤を含有した極圧レベルがＧＬ−５レ
ベル相当以上のギヤ油が使用されてきた。しかしＧＬ−
５レベルの極圧性能の高いギヤ油を変速機部分に使用し
た場合シンクロナイザ−リングとギヤコーン部分の摩擦
、摩耗特性が著しく阻害され、早期に同期不良を起こす
ことがある。また１台の自動車の駆動系を別個のギヤ油
で潤滑することは潤滑管理上においても問題がある。即
ち、変速機、前デフ、センターデファレンシャルを一体
化した４輪駆動自動車の場合、従来の概念のギヤ油で共
通潤滑することは難しかった。

日を解決しようとする間　々 −ｇに変速機油とハイポイド油の違いは硫黄−燐系極圧
剤の添加量を極圧レベルによって変えたり、変速機油の
場合は活性の低い硫黄−燐系極圧剤を使用するなどの適
用が行われる。従って、変速機油をハイポイドギヤに適
用すると極圧性能が不足して焼き付きや摩耗が起こり、
或は逆にハイポイドギヤ油を変速機に適用すると活性な
極圧剤が金属表面に反応皮膜を作り摩擦係数を極端に低
下させて所定の同期効果が得られなくなったり、腐食摩
耗が急激に進行する等の問題があった。

間　壱を′するための 本発明はこのような変速機、前デフ、センターデファレ
ンシャルを一体化した４輪駆動自動車の変速機油として
良好な極圧性を有し、シンクロナイザ−リングとギヤコ
ーン部分で高い摩擦係数を実現し、更にその摩擦係数を
維持する耐久性能を有し、同時にハイポイド部分の極圧
性能としてＧＬ−５を保持するギヤ油組成物である。

すなわち、本発明は、四輪駆動自動車の変速機ギヤ、セ
ンターデファレンシャルギヤ、ハイポイドギヤを共通潤
滑するために、基油１００重量部に対して （ａ）　　硫化オレフィンを硫黄分として０．５ないし
４重量部、 （ｂ）　　アルキル燐酸化合物、アルキルチオ燐酸系化
合物およびアルキルジチオ燐酸系化合物からなる群から
選ばれたものの少なくとも１種を燐分として０．０２な
いし０．２重量部、 （ｃ１金属系清浄剤を金属量として０．０１ないし０．
５重量部および ｆｄｌ　　ジアルキルジチオ燐酸亜鉛を亜鉛量として０
．０４ないし０．６重量部 を含むことを特徴とする自動用ギヤ油組成物に関するも
のである。

本発明では活性の比較的高い硫黄燐系極圧剤を基本とす
るが、新たに金属系清浄剤とジチオリン酸亜鉛を配合す
ることによってシンクロナイザ−リングとギヤコーン部
分の摩擦係数を高（維持し、同時に極圧レベルをＧＬ−
５相当に保つことが特徴である。

本発明において使用される基油は溶剤精製或は水素化処
理などの精製を受けた鉱油ないしは以下に述べる合成油
であって、適当な粘度を有するものでよい。例えば合成
油としてはポリアルファオレフィン類、ポリブテン類、
ジエステル類、ポリエチレンプロピレン類、ポリグライ
コール類、ヒンダードエステル類が上げられるが添加剤
の溶解性を考慮すれば、好ましくは鉱油に類似したポリ
アルファオレフィン類、ポリブテン類、ポリエチレンプ
ロピレン類がよい。一般に自動車用変速機ギヤ油は低温
時の流動性を考慮して７５Ｗ、８０Ｗ１９０番、１４０
番などのシングルグレードタイプ及び７５Ｗ／９０．７
５Ｗ／８５．８０Ｗ／９０．８０Ｗ／１４０．８５Ｗ／
１４０などのマルチグレードタイプに調合されるが、通
常４から２０センチストークス（＠１００訂氏）の基油
が使用され、必要に応じて増粘効果と流動点効果を得る
ためにポリメタクリレート系の高分子化合物あるいはポ
リエチレンプロピレンやポリブテンの高分子化合物とポ
リメタクリレート系の高分子化合物が組み合わされて使
用される。

ＧＬ−５レベルの極圧性能を保持するには硫黄−燐系化
合物を使用するが、その内容は（ａ）硫化オレフインと
（ｂ）燐酸エステル類が主成分である０本発明で用いる
（ａ）硫黄化合物はイソブチレンの重合体を硫化処理し
て得られる硫黄分含量が４０から５０重量％の硫化オレ
フィンや硫化処理された硫化油脂や硫化エステルであり
、従来ギヤ油の極圧剤として単独或は２種以上を組み合
わせて用いられてきた。一般には基油１００部に対して
自動車ギヤ油として硫黄分が０．１から４重量部の範囲
で使用されるが好ましくは０．１から３重量部である。

０．１以下では極圧性が不足し、逆に４重量部以上では
潤滑油として活性が強くなり過ぎるため、好ましくない
。

次に本発明で用いられる（ｂｌ燐酸エステル化合物゛　
としては亜燐酸ジエステル、亜燐酸トリエステル、ホス
ホン酸エステル、正燐酸エステル、ビロリン酸エステル
、酸性燐酸エステル、酸性Ｆ４酸エステルアミン塩など
のアルキルまたはアリール燐酸エステル化合物類、炭素
数１から１８のアルキル基を有するアルキルチオホスフ
ェート、酸性チオリン酸エステルの燐酸エステル化合物
、或はこれらのアルキルアミン完全中和塩または部分中
和塩などのアルキルチオリン酸エステル類、炭素数１か
ら１８のアルキル基を有するアルキルジチオホスフェー
ト、酸性ジチオリン酸エステルの燐酸エステル化合物ま
たはチオリン酸エステル化合物、或はこれらのアルキル
アミン完全中和塩または部分中和塩などのアルキルジチ
オリン酸エステル類、炭素数１から１８のアルキル基２
個を有する酸性。

ジチオリン酸エステルの燐酸エステル化合物またはチオ
リン酸エステル化合物、或はこれらのアルキルアミン完
全中和塩または部分中和塩などのジアルキルジチオリン
酸エステル類などを上げることが出来る。これらの燐化
合物は単独で使用してもよく、また、２種以上を組み合
わせて使用してもよい。上記の燐酸エステル系化合物を
１種ないし２種以上組合せ、燐分として基油１００重量
部に対して０．０２から０．２重量部が適当である。こ
れらの燐化合物は数種の組合せ及び硫黄化合物と組み合
わせることによって単独の耐摩耗性、耐焼き付き性が向
上する。なおこれらの燐化合物は従来ギヤ油の極圧剤と
して公用の物であり、例えばＡＮＧＬＡＭＯＬ９９．９
８八（以上ループリシール社商品）、ＨＩＴＥＣＥ−３
３３、Ｍ６３１０以上クーパー社商品）として市販され
、先に述べた硫黄化合物が組み合わされた商品となって
いる。

次に本発明で用いられる（ｃ）金属系清浄剤は一般にエ
ンジンなどの高温運転時に発生する沈積物及びこれらの
出発物質などを取り除きエンジン内部を清浄にする機能
がある。化合物としてはスルホネート、フェネート、サ
リチレート、ホスホネートなどがあり、金属としてカル
シューム、マグネシューム、バリウム等の金属塩の形に
なっている。

また、更にこれらの金属の水酸化物ないしは炭酸塩を過
剰に含有させた超塩基性清浄剤もある。本発明ではこれ
らの金属清浄剤を基油１００重量部に対して金属量とし
て０．０１から０．５重量部配合し、これらの従来の基
本的機能である清浄性、酸中和性以外に、新たにシンク
ロナイザ−リングとギヤコーンの摩擦摩耗特性を大幅に
改善できることが特徴である。なお金属の種類や有機部
分（例えばスルホネートやフェネート）の違いはシンク
ロナイザ−リングとギヤコーンの摩擦摩耗特性に若干の
影響を与えるが、何れも摩擦係数を上げる効果があり、
特に高い摩擦係数を必要とするならば金属清浄剤の添加
量を増量すればよい。

しかし、０．５重量部以上配合すると摩擦係数が過大に
なりすぎるので自動車用ギヤ油として好ましくない。ま
た０、０１重量部以下配合する場合、高い摩擦係数を得
られないだけでなく上記の清浄、酸中和効果などの諸効
果が得られない。

また、本発明で用いられている（ｄ）ジチオリン酸亜鉛
はエンジン油あるいは油圧作動油などで酸化防止剤、耐
摩耗剤として使用されており、化学構造は以下の式で表
現され、 ＲＩｔ　Ｒ２ｔ　Ｒ：ｌ＋　Ｒ４は炭素数が３から１０
のアルキル基およびアリール基、 この分子中のＲなる炭化水素基を変えることによって熱
分解温度が変わるように、潤滑特性も当然影響を受ける
といわれている。炭素数の違い、アルキル基の枝別れの
有無によってシンクロナイザ−リングとギヤコーンの摩
擦摩耗特性が若干異なるが添加量を加減することによっ
て良好な摩擦、摩耗特性を得ることが可能である。本発
明では式中のＲはＣ：ｌからＣＩＯで表される化合物が
該当、ここではジチオリン酸亜鉛の配合量は基油１００
重量部に対して、亜鉛骨として０．０１から０．６重量
部であって、この範囲以外では耐摩耗性、極圧性の向上
は期待できない。

また、上記の諸成分（ａｌ、（ｂｌ、（ｃ）および（ｄ
ｌをそれぞれ組合せて使用する場合も上記の配合量の範
囲内であればそれぞれ諸成分（ａ　−ｄ　）の性能を発
揮することができる。

上述したごとく、本発明に於て基油に対して配合される
物質は潤滑油の添加剤としては知られたものであるが、
自動車用ギヤ油の極圧性能と銅合金を主成分とした同期
噛合機構装置の高い摩擦係数の維持といった性能を新た
に両立出来たことによって変速機、前デフ、センターデ
ファレンシャルギヤを一体化した４輪駆動自動車の共通
潤滑油として最適な性能を提供することが可能であり、
従来のギヤ油組成物では不可能であった。従来の硫黄塙
兎ギヤ油ではＧＬ−５の極圧性能があっても後述する同
期装置特性の耐久性能が短時間に低下したり、逆に同期
装置の耐久性能があっても、極圧性能がＧＬ−５に達し
ないように、両性能を合わせ持つことは出来なかった。

例えば、本組成物から金属清浄剤とジチオリン酸亜鉛を
取り除いたりすると上記の目的を達することは出来ない
。

大立拠 次に実施例を掲げて本発明を説明するが、これに限定さ
れるもではない。

実施例１ 基油１００部に対して硫化オレフィンを硫黄分として２
．５重量部、ジヘキシルチオリン酸基の１ないし２個で
置換した燐酸エステルの炭素数１８のアルキルアミン塩
およびジヘキシルプロピルジチオリン酸基の１ないしは
２個で置換した燐酸エステルの上記アルキルアミン塩の
混合物を燐量として０．１５重量部、カルシウムスルホ
ネート（カルシウム濃度３重量部含む）を１．０重量部
、シアミルジチオリン犠（汁を２．０重量部を配合して
ギヤ油１を得た。

実施例２ 実施例１の燐分を燐酸のジ及びモノアルキルエステルの
長鎖（８〜１２）アルキルアミン塩を燐量として０．０
３重量部、燐酸エステルのアルキルアミン塩を主成分と
する燐化合物を燐量として０．１２重量部に変更する以
外は実施例１の添加剤を配合してギヤ油２を得た。

実施例３ 実施例に於てカルシウムスルホネートに変えてマグネシ
ウムスルホネート（マグネシウム濃度９．５重量部）を
１．０重量部添加する以外は実施例１の添加剤を配合し
てギヤ油３を得た。

実施例４ 実施例に於てカルシウムスルホネートに変えて過塩基性
カルシウムスルホネート　（カルシウム濃度１２．５重
量部）を１．０重量部添加する以外は実施例１の添加剤
を配合してギヤ油４を得た。

実施例５ 実施例１に於てカルシウムスルホネートに変えてカルシ
ウムサリ今レート（カルシウム濃度６．０重量部）を１
．０重量部添加する以外は実施例１の添加剤を配合して
ギヤ油５を得た。

実施例６ 実施例１に於てカルシウムスルホネートに変えてバリウ
ムスルホネート（バリウム濃度１４．２重量部）を１．
０重量部添加する以外は実施例１の添加剤を配合してギ
ヤ油６を得た。

実施例７ 実施例１においてシアミルジチオリン酸亜鉛に変えてジ
イソオクチルジチオリン酸亜鉛を１．５重量部添加する
以外は実施例１の添加剤を配合してギヤ油７を得た。

実施例８ 実施例１においてシアミルジチオリン酸亜鉛に変えてジ
ブチルジチオリン酸亜鉛、ジヘキシルジチオリン酸亜鉛
をそれぞれ１．０重量部づつ添加する以外は実施例１の
添加剤を配合してギヤ油８を得た。

比較例１ ギヤ油９　市ＵｉＧＬ−３変速機ギヤ油（７５Ｗ／９０
）。代表性状を表１に示す。

比較例２ ギヤ油１０　　ＧＬ−５市版ハイポイドギヤ油（９０番
）。代表性状を表１に示す。

比較例３ 実施例１の硫化オレフィンを硫黄分として２．５重量部
、燐分を０．１５重量部のみを配合したギヤ油１１ 比較例４ 実施例１からカルシウムスルホネートを除いた以外は実
施例１の添加剤を配合してギヤ油１２を得た。

比較例５ 実施例１からシアミルジチオリン酸亜鉛を除いた以外は
実施例１の添加剤を配合してギヤ油１３を得た。

上記の各実施例のギヤ油１〜８並びに比較例１〜５のギ
ヤ油について自動車の変速機からシンクロナイザ−リン
グとギヤコーンを取り出して、ギヤコーンを一定回転さ
せシンクロナイザ−リングを一定の荷重で押し付け、例
えば０．５秒押し付け、０．５秒間切り放す試験パター
ンを数千回繰り返すと、比較例のギヤ油１０及び１１で
は摩擦係数は急激に低下して同期時間が長くなり同時に
シンクロナイザ−リングの摩耗が徐々に進行する。しか
し実施例１〜７の各ギヤ油は市販硫黄燐系ギヤ油に比べ
、摩擦係数が高く、シンクロナイザ−リングの摩耗が少
なく、変速機の同期装置の潤滑に適していることは明白
である。本発明におけるジアルキルジチオリン酸亜鉛の
効果は例えば実施例のギヤ油１と比較例のギヤ油１３の
結果を見れば明らかなとおり、シンクロナイザ−リング
の摩耗を大幅に減少させる効果がある。同様に金属清浄
剤の効果は例えば実施例のギヤ油１と比較例４のギヤ油
１２を比較すると、摩擦係数が高く維持できることが分
かる。更に金属清浄剤とジチオリン酸亜鉛を同時に配合
することで実施例１に示す通り高い摩擦係数の維持と同
時にシンクロナイザ−リングの摩耗量を減少させること
が可能になる。

次に本発明のギヤ油がシンクロナイザ−リングとギヤコ
ーンの摩擦特性の向上の外に極圧性能においても優れて
いることを説明する。極圧性能試験は米国のＣＲＣＬ−
４２に相当する試験方法及び過酷度を有し、国産の１６
００ＣＣ自動車に搭載されているハイポイドギヤを使用
した。なおハイポイドギヤは表面処理をふしていないも
のを試験に供試した。表−１中の数字はリングギヤとド
ライブピニオンギヤのスコーリング発生面積を示すもの
で、例えばＧＬ−５の極圧性能を有する比較例ギヤ油１
０を各実施例ギヤ油と比較すればスコーリング発生面積
はいずれも比較例ギヤ１０と同等かそれ以上であり、明
らかにＧＬ−５の極圧性能を有すると言える。

一方、比較例ギヤ油９の変速機油はスコーリング発生面
積もかなり大きく、極圧性能はＧＬ、−５未満であり、
同期装置の潤滑できても高い極圧性能が要求されるハイ
ポイドギヤには適用できない。

なお本発明における極圧性能に与える金属清浄剤とジチ
オリン酸亜鉛の効果は、実施例１と比較例９のギヤ油１
ユとの対比から明らかなとおり、金属清浄剤を添加する
と多少極圧性能は低下する。

一方、ジチオリン酸亜鉛は比較例３のギヤ油１１と比較
例４のギヤ油１２の比較から極圧性能を阻害せず、若干
向上させる効果が認められた。さらに本発明のように硫
黄燐系極圧剤に金属清浄剤とジチオリン酸亜鉛を共存さ
せても、硫黄燐系極圧剤の極圧性を低下させることはな
く、むしろ向上させる。

実施例ギヤ油及び比較例ギヤ油の性状、摩擦、摩耗特性
及び極圧特性を表−１に示す。また、極圧性能試験条件
は表−２に示す。

光浬Ｉｌ九果 以上述べたように本発明のギヤ油組成物は従来の硫黄燐
系極圧剤に金属清浄剤とジアルキルジチオリン酸亜鉛を
組み合わせたことによって従来型のギヤ油のように単に
極圧性能を満足させるだけでなく、添加剤の組合せ効果
によって４輪駆動自動車の変速機、前デフ、リヤアクス
ルハイポイドの共通潤滑油として必須の噛み合い同期機
構の良好な摩擦、摩耗特性を兼ね備えたギヤ油組成物で
ある。

【図面の簡単な説明】

添付図面１は実施例１のギヤ油１と比較例のギヤ油９と
ギヤ油ｌＯのシンクロナイザ−リングとギヤコーン部分
の繰り返し摩擦試験での摩擦係数を押し付は繰り返し回
数毎にプロットしたグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基油１００重量部に対して、 （ａ）硫化オレフィンを硫黄分として０．５ないし４重
   量部、 （ｂ）アルキル燐酸化合物、アルキルチオ燐酸系化合物
   およびアルキルジチオ燐酸系化合物からなる群から選ば
   れたものの少なくとも１種を燐分として０．０２ないし
   ０．２重量部、 （ｃ）金属系清浄剤を金属量として０．０１ないし０．
   ５重量部および （ｄ）ジアルキルジチオ燐酸亜鉛を亜鉛量として０．０
   ４ないし０．６重量部 を含むことを特徴とする自動車用ギヤ油組成物。