JP2008195780A - 手動変速機用潤滑油組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた酸化安定性及びせん断安定性を有し、手動変速機の疲労特性や耐焼き付き性、低温操作性、燃費を向上させる得る手動変速機用潤滑油組成物を提供すること。
【解決手段】手動変速機用潤滑油組成物は、１００℃における動粘度が４〜７ｍｍ^２／ｓ、粘度指数が１１０〜１３０である鉱油及び／又は合成油の基油と、重量平均分子量が１０，０００〜２０，０００である水酸基を含有するポリメタクリレートと、重量平均分子量が６０，０００〜８０，０００である水酸基を含有しないポリメタクリレートとが含有され、さらに、炭素数が３〜６の第２級のアルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛を含有する手動変速機用潤滑油組成物であって、−１０℃における動粘度が５００ｍｍ^２／ｓ以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、手動変速機用潤滑油組成物に係り、更に詳細には、低温操作性、燃費向上を図りつつ、優れた酸化安定性及びせん断安定性を有し、手動変速機の疲労特性や耐焼き付き性を向上させる得る手動変速機用潤滑油組成物に関する。

自動車の手動変速機は、高速且つ高負荷の条件で使用されるため、これに使用される変速機油は、耐焼き付き性や耐摩耗性に優れることが要求されている。また、それと共に、燃費の向上も要求されている。
燃費向上の方法としては低粘度化や摩擦調整剤の添加により摩擦を下げる手法が一般的であるが、手動変速機の場合、摩擦調整剤の添加によって摩擦を下げることはシンクロ同期機構の不具合を発生させるため、低粘度化により摩擦を下げ、燃費向上を図る手法が主としてとられてきた。

一方、潤滑油の低粘度化を図ると、耐焼き付き性が低下して機器に損傷が発生するという問題を起こすことがあるため、自動車用の変速機油においては、耐焼き付き性を高めるために硫化オレフィンや硫化エステルを代表とする硫黄系の添加剤や、リン酸エステル又はリン酸エステルのアミン塩のようなリン系の添加剤などの極圧剤を増量添加したものが使用されてきている（特許文献１〜３参照。）。

また、近年、高速道路を利用した高速輸送の需要の急増等により、自動車の高速運転の比重が高くなると共に、エンジンの高出力化や空力特性改善等の対策面から、変速機のギヤユニットの小型化等が図られたことにより、手動変速機並びに減速機に使用されている変速機油は機械内で温度の上昇が著しくなってきている。
特開２００４−２６２９８０号公報 特開平１０−２５９３９３号公報 特開平１０−３１６９８７号公報

そこで、これに対処するためにも、耐焼き付き性の高い上記硫化オレフィンやリン酸エステルのような極圧剤を増量添加する必要があるが、それにより高温（通常、１５０℃以上）での酸化安定性の不良や腐食摩耗を促進させる傾向が強くなり、金属、特に銅に対する腐食、スラッジ生成等の問題を生じ、結果としてギヤ歯面の摩耗や焼き付きを促進するという現象が生ずることもある。
また、手動変速機では、シンクロメッシュ機構におけるシンクロナイザーリングとギヤコーン部において、摩擦係数低下や異常摩耗を生じ、同期がうまくいかず、シフト力の増加やひいては変速が出来なくなる等のトラブルを発生することもある。

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、優れた酸化安定性及びせん断安定性を有し、手動変速機の疲労特性や耐焼き付き性、低温操作性、燃費を向上させる得る手動変速機用潤滑油組成物を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねたところ、１００℃における動粘度が４〜７ｍｍ^２／ｓ、粘度指数が１１０〜１３０である鉱油及び／又は合成油の基油と、重量平均分子量が１０，０００〜２０，０００である水酸基を含有するポリメタクリレートと、重量平均分子量が６０，０００〜８０，０００である水酸基を含有しないポリメタクリレートと、炭素数が３〜６の第２級のアルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛とを混合し、−１０℃における動粘度が５００ｍｍ^２／ｓ以下である手動変速機用潤滑油組成物とすることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の手動変速機用潤滑油組成物は、１００℃における動粘度が４〜７ｍｍ^２／ｓ、粘度指数が１１０〜１３０である鉱油及び／又は合成油の基油と、重量平均分子量が１０，０００〜２０，０００である水酸基を含有するポリメタクリレートと、重量平均分子量が６０，０００〜８０，０００である水酸基を含有しないポリメタクリレートとが含有され、さらに炭素数が３〜６の第２級のアルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛を含有する手動変速機用潤滑油組成物であって、−１０℃における動粘度が５００ｍｍ^２／ｓ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、１００℃における動粘度が４〜７ｍｍ^２／ｓ、粘度指数が１１０〜１３０である鉱油及び／又は合成油の基油と、重量平均分子量が１０，０００〜２０，０００である水酸基を含有するポリメタクリレートと、重量平均分子量が６０，０００〜８０，０００である水酸基を含有しないポリメタクリレートと、炭素数が３〜６の第２級のアルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛とを混合し、−１０℃における動粘度が５００ｍｍ^２／ｓ以下である手動変速機用潤滑油組成物とすることなどとしたため、優れた酸化安定性及びせん断安定性を有し、手動変速機の疲労特性や耐焼き付き性、低温操作性、燃費を向上させ得る手動変速機用潤滑油組成物を提供することができる。

以下、本発明の手動変速機用潤滑油組成物について説明する。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「重量平均分子量（Ｍ_ｗ）」は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーを用いて測定し、ポリスチレンに換算して求めたものである。また、「数平均分子量（Ｍ_ｎ）」も同様にして求めたものである。

上述の如く、本発明の手動変速機用潤滑油組成物は、１００℃における動粘度が４〜７ｍｍ^２／ｓ、粘度指数が１１０〜１３０である鉱油及び／又は合成油の基油と、重量平均分子量が１０，０００〜２０，０００である水酸基を含有するポリメタクリレートと、重量平均分子量が６０，０００〜８０，０００である水酸基を含有しないポリメタクリレートとが含有され、さらに炭素数が３〜６の第２級のアルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛を含有する手動変速機用潤滑油組成物であって、−１０℃における動粘度が５００ｍｍ^２／ｓ以下であることを特徴とする。
このような構成とすることにより、優れた酸化安定性及びせん断安定性を有し、手動変速機の疲労特性や耐焼き付き性、低温操作性、燃費を向上させると共に、フリクショントルクのロスを低減し得る手動変速機用潤滑油組成物となり、このような手動変速機用潤滑油組成物は、手動変速機自体が小型化され、高速且つ高負荷の条件で使用される場合においても好適に用いることができる。

ここで、基油としては、上記１００℃における動粘度と粘度指数の条件を満足するものであれば特に制限されるものではなく、通常、潤滑油に使用される鉱油系基油や合成油系基油を用いることができる。
基油の１００℃における動粘度が４ｍｍ^２／ｓ未満の場合には、潤滑箇所における油膜の形成が不十分となり、潤滑性が劣り、歯面の焼き付きや摩耗が生じる。また、基油の蒸発損失が大きくなるため望ましくない。一方、７ｍｍ^２／ｓを超える場合には、燃費が悪化する。
また、基油の１００℃における粘度指数が１１０未満の場合には、詳しくは後述する粘度指数向上剤であるポリメタクリレートの含有量を増す必要があり、また、分子量が大きいポリメタクリレートの使用によって、せん断安定性が悪化する。一方、１３０を超える場合には、油膜の形成が不十分である。

鉱油系基油としては、具体的には、原油を常圧蒸留して得られる常圧残油を減圧蒸留して得られた潤滑油留分を、溶剤脱れき、溶剤抽出、水素化分解、溶剤脱ろう、水素化精製等の処理を１つ以上行って精製したものやワックス異性化鉱油などが例示できる。

合成油系基油としては、具体的には、例えばポリ−α−オレフィン、α−オレフィンコポリマー、ポリブテン、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、多価アルコールエステル、ポリオキシアルキレングリコール、ポリオキシアルキレングリコールエステル、ポリオキシアルキレングリコールエーテル、シクロアルカン系化合物などを挙げることができ、上記の鉱油系基油と合成油系基油とは、適宜の鉱油系基油同士、合成油系基油同士、鉱油系基油と合成油系基油を任意の割合で混合して用いることもできる。
なお、混合系の場合には、上記１００℃における動粘度と粘度指数の条件を全体として満たしていればよい。

また、水酸基を含有するポリメタクリレートとしては、重量平均分子量が上記の範囲内にあるものを用いることを要する。
重量平均分子量が１０，０００未満であるものや２０，０００を超えるものを用いた場合には、良好なせん断安定性を有する手動変速機用潤滑油組成物が得られない。
ここで、「水酸基を含有するポリメタクリレート」とは、炭素数１〜２０のアルキル基を有するアルキルメタクリレートと水酸基含有ビニル単量体とを必須の構成単量体とする共重合体である。また、後述する「水酸基を含有しないポリメタクリレート」とは、従来型のポリメタクリレートである。

また、上記水酸基を含有するポリメタクリレートは、その分散度（Ｍ_ｗ／Ｍ_ｎ）が１．２〜２．０であることが好ましく、１．５〜１．７であることが油膜厚さ保持の観点からより好ましい。また、分散度が小さい方が、良好なせん断安定性を有する手動変速機用潤滑油組成物が得られる。

更に、上記水酸基を含有するポリメタクリレートは、その溶解性パラメーターが９．２以上であることが好ましく、９．３以上であることがより好ましく、一方で、１０．５以下であることが好ましく、９．７以下であることがより好ましい。溶解性パラメーターが上記の範囲内であるものは、上述した基油への溶解性がより良好であり望ましい。
なお、「溶解性パラメーター」は、Ｆｅｄｏｒｓ法（Ｐｏｌｙｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．１４（２），１５２，（１９７４））によって算出したものである。

一方、水酸基を含有しないポリメタクリレートとしては、重量平均分子量が上記の範囲内にあるものを用いることを要する。
重量平均分子量が６０，０００未満であるものや８０，０００を超えるものを用いた場合には、良好なせん断安定性を有する手動変速機用潤滑油組成物が得られない。

また、上記水酸基を含有するポリメタクリレートと水酸基を含有しないポリメタクリレートの含有割合は、重量比で、水酸基含有ポリメタクリレート：水酸基非含有ポリメタクリレート＝７０：３０〜４０：６０であることが、油膜厚さ保持の観点から望ましい。

また、上記ジアルキルジチオリン酸亜鉛としては、炭素数が３〜６の第２級のアルキル基を有するものを用いることを要する。
炭素数が上記の範囲内であり且つ第２級であるアルキル基を有しないものを用いた場合には、耐摩耗性が劣る。

上記のジアルキルジチオリン酸亜鉛としては、具体的には、ジプロピルジチオリン酸亜鉛、ジブチルジチオリン酸亜鉛、ジペンチルジチオリン酸亜鉛、ジヘキシルジチオリン酸亜鉛などを挙げることができる。

また、手動変速機用潤滑油組成物における上記ジアルキルジチオリン酸亜鉛の含有量が、亜鉛含有量として０．０４〜０．５％であることが好ましく、０．０８〜０．４％であることがより好ましい。
このような手動変速機用潤滑油組成物は、疲労特性や耐焼き付き性がより優れたものとなる。

更に、当該手動変速機用潤滑油組成物は、−１０℃における動粘度が５００ｍｍ^２／ｓ以下であることを要する。
手動変速機用潤滑油組成物の−１０℃における動粘度が５００ｍｍ^２／ｓを超える場合には、低温操作性、燃費が悪化する。

更にまた、本発明の手動変速機用潤滑油組成物においては、必要に応じて他の添加剤として、防錆剤、清浄剤、分散剤、酸化防止剤、極圧剤、油性剤、摩擦調整剤、流動点降下剤、消泡剤等を適宜添加することができる。

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限定されるものではない。

まず、下記の構成材料（１）〜（６）を用意した。
（１）基油：ＡＰＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，米国石油協会）基油カテゴリーでグループ１、グループ２、グループ３の混合油（特性：４０℃における動粘度；１８．７ｍｍ^２／ｓ、１００℃における動粘度；４．１ｍｍ^２／ｓ、１００℃における粘度指数；１２２）
（２）水酸基を含有するポリメタクリレート（重量平均分子量（Ｍ_ｗ）；１６，０００）
（３）水酸基を含有しない従来型のポリメタクリレート（重量平均分子量（Ｍ_ｗ）；７５，０００）
（４）ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）：炭素数が３〜６の第２級のアルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛（ジヘキシルジチオリン酸亜鉛）
（５）フェノール系酸化防止剤
（６）その他添加剤：清浄剤＋分散剤＋酸化防止剤

（実施例１）
上記構成材料を表１に示すように配合し、混合して、本例の手動変速機用潤滑油組成物を得た。

（比較例１）
上記構成材料を表１に示すように配合した以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、本例の手動変速機用潤滑油組成物を得た。

（比較例２）
比較例２として、市販の手動変速機用潤滑油組成物（日産自動車社製：マニュアルトランスミッション油ＧＬ―４ ７５Ｗ―８５）を使用した。上記各例の手動変速機用潤滑油組成物の仕様を表１に示す。

［性能評価］
（ＩＳＯＴ試験）
各例の手動変速機用潤滑油組成物の新油を、ＪＩＳ Ｋ２５１４に準拠し、１３５±０．５℃、９６ｈの条件下で酸化試験を実施して得られたものを、各例の手動変速機用潤滑油組成物の新油と比較して、４０℃における動粘度変化量及び１００℃における動粘度変化量を測定し、４０℃における動粘度変化率（上昇率）及び１００℃における動粘度変化率（上昇率）を算出した。得られた結果を表２に示す。なお、上昇率の少ないものが良好であり、合格値は７以下とした。

（ＳＯＮＩＣ試験）
各例の手動変速機用潤滑油組成物の新油（３０ｍｌ）に対して、ＪＡＳＯ Ｍ３４７−９５に定める試験条件で、超音波を１時間照射して得られたものを、各例の手動変速機用潤滑油組成物の新油と比較して、４０℃における動粘度変化量及び１００℃における動粘度変化量を測定し、４０℃における動粘度変化率（低下率）及び１００℃における動粘度変化率（低下率）を算出した。得られた結果を表２に併記する。なお、低下率の少ないものが良好であり、合格値は７以下とした。

（ＦＺＧピッチング試験）
各例の手動変速機用潤滑油組成物を用い、ＤＩＮ５１３５４に準拠して行った。なお、ＴＹＰＥ ＰＴ−Ｃ歯車を用い、荷重：９ｓｔａｇｅ、油温度：１２０℃、回転数：１４４０／ｍｉｎとした。
なお、疲労寿命判定方法は、試験装置を停止し、歯面の定期観察を行い、１ｍｍ^２のピッチングが発生した時点の時間（ｈ）を測定した。また、定期観察の間隔は、最初の２４時間は８時間毎、以降は２〜４時間毎とした。得られた結果を表２に併記する。

（ＦＺＧ極圧試験）
各例の手動変速機用潤滑油組成物を用い、ＩＳＯ１４６３５に規定される試験機材を使用して行った。なお、ＴＹＰＥ Ａ歯車を用い、ピニオンギヤは歯幅１０ｍｍのものを用い、油温度：１２０℃、回転数：２８８０／ｍｉｎとした。
なお、判定方法は、荷重（循環動力トルク）を１ｓｔａｇｅ与え、７．５分間の運転を行い、歯車の歯面状態を確認する。スカッフ痕が歯面上に合計２ｃｍ^２以上発生するまで、荷重を１ｓｔａｇｅづつ加えながら７．５分間の運転を繰り返し、スカッフ痕が歯面上に合計２ｃｍ^２以上発生していない状態で運転できた最大ｓｔａｇｅを記録した。得られた結果を表２に併記する。なお、ｓｔａｇｅ（数値）が高いほど耐焼き付き性に優れている。

（フリクショントルク評価試験）
各例の手動変速機用潤滑油組成物を用い、日産自動車社製 ＦＦ ６速手動変速機（ＮＤユニット）にて、モータリング試験を下記条件下で実施した。その際に、運転時の入力軸トルクと減速比で除した出力軸トルクの差をトルク損失とした。
市販油である比較例２を基準（＝０）として、実施例１のフリクショントルク低減率を算出した。得られた結果を表２に併記する。

表２により、本発明の範囲に属する実施例１は、本発明外の比較例１に対して、ＦＺＧピッチング試験においてピッチング発生までに要する時間が６２ｈであり、ほぼ２倍の疲労特性（寿命性能）を有していることが分かる。
また、ＩＳＯＴ試験及びＳＯＮＩＣ試験においても合格値を満たしており、好結果が得られている。この結果から、実施例１は優れた疲労特性、酸化安定性及びせん断安定性を有する手動変速機用潤滑油組成物であることが分かる。
更に、実施例１は、比較例２の市販手動変速機油に対して、粘度が約半分程度であるにもかかわらず、ＦＺＧ焼き付き試験において、比較例２と同等の耐焼き付き性の結果が得られた。
また、ＦＺＧ焼き付き試験の合格ｓｔａｇｅは、実施例１及び比較例２共に、９であり、双方とも良好であった。
更に、実施例１のフリクショントルク低減率から、比較例２よりもトルク損失を減少させることが可能であり、手動変速機の総合効率を改善し得ることが分かる。

Claims (1)

1. １００℃における動粘度が４〜７ｍｍ^２／ｓ、粘度指数が１１０〜１３０である鉱油及び／又は合成油の基油と、
   重量平均分子量が１０，０００〜２０，０００である水酸基を含有するポリメタクリレートと、
   重量平均分子量が６０，０００〜８０，０００である水酸基を含有しないポリメタクリレートとが含有され、さらに炭素数が３〜６の第２級のアルキル基を有するジアルキルジチオリン酸亜鉛を含有する手動変速機用潤滑油組成物であって、
   −１０℃における動粘度が５００ｍｍ^２／ｓ以下であることを特徴とする手動変速機用潤滑油組成物。