JP2000501126A

JP2000501126A - 改良された伝達挙動を有する自動変速機液

Info

Publication number: JP2000501126A
Application number: JP9517518A
Authority: JP
Inventors: ワッツ、レイモンド・フレドリク; タンドン、マノジ
Original assignee: エクソン・ケミカル・パテンツ・インク
Priority date: 1995-11-03
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 2000-02-02
Also published as: WO1997016511A1; EP0858497A1; AU7484096A; CA2226296A1; CA2226296C; DE69613990T2; DE69613990D1; AU717241B2; EP0858497B1; US5858935A

Abstract

(57)【要約】動力伝達機液、特に自動変速機液が、高粘度ポリ−α−オレフィンを組み入れることによって、摩耗防止、耐久性、抗酸化、及びシフト時間性能のような改良された特性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】改良された伝達挙動を有する自動変速機液発明の背景本発明は、優れた挙動性能の動力伝達液、特に、自動変速機液に関する。自動車の製造業者は、より耐久性のある自動車を製造するために継続的に努力している。全般的に見て、自動車の耐久性は、自動車の各構成部分、例えば、エンジン、変速機などの耐久性機能による。自動車全体の耐久性を改良するために、自動車の主な各構成部分の耐久性を改良すべきである。自動変速機の耐久性を改良するためには、改良された性能の自動変速機液（ＡＴＦ）を製造するべきである。自動変速機液の相対的な性能は、時間又はマイル数が増加したときの変速機のシフトの状態に変化がないかどうか、変速機の消耗する程度、及び、ＡＴＦの酸化及び剪断される程度（粘度の減少）を評価することによって決定することができる。本願発明者らは、これらのＡＴＦ挙動特性の全てを同時に改良する方法を発見した。例えば、ＳＡＥ＃２画分テスト機器及びビッカー（Vicker）のベーンポンプ（ vane pump）テストのようなＡＴＦ挙動を評価する多くの「ベンチ（bench）」テストが発明されてきたにもかかわらず、変速機の耐久性の最良の評価は、実際の変速機を操作することによって得られる。非常に過酷な操作パターンにおいて、高度に制御された条件下で変速機を操作することは非常に困難である。しかし、ゼネラルモーターズ（General Motors）はこのようなテストを発明した。これは、４Ｌ６０サイクリングテスト（Cycling Test）としてゼネラルモータースＤＥＸＲＯＮ（登録商標）−IIIの規格書に記載されている（ATF Specification G M-6297M、１９９３年４月、Appendix F）。このテストでは、完全な自動車の動力伝達経路（エンジンと変速機）はエネルギー吸収ダイナモメーターによって負荷をかけられる。ダイナモメーターは、十分に負荷をかけられた自動車の慣性をシミュレートするようにプログラムされている。１３５℃に維持される変速機液溜め（sump）温度で、エンジンは全開スロットル条件下で空転（idle）から３４００ｒｐｍへ加速される。空転から３４００ｒｐｍへの個々の加速は、「サイクル」という。標準的なテストは２０，０００サイクルからなる。このテストは、非常に過酷な屋外での使用に非常によく適合する。変速機全体の耐久性及び変速機液の劣化を評価するためにこのテストを使用すると、ベース油混合物の一部として粘度の高いポリ−α−オレフィンを少量含むＡＴＦが、予期せぬ良好な変速機の耐久性をもたらすことを、本願発明者らは発見した。発明の要約本発明は、自動変速機液として用い得る、十分に改良された動力伝達装置の耐久性及びサービス寿命を付与する、動力伝達液に関する。本発明は、 (1)(a) １００℃において測定する場合、１乃至１０ｍｍ²／秒の動粘度を有する天然潤滑油を５０重量％以上、 (b) １００℃において測定する場合、１乃至１０ｍｍ²／秒の粘度を有する合成潤滑油を０乃至４９重量％、 (c) １００℃において測定する場合、４０乃至５００ｍｍ²／秒の動粘度を有する高粘度ポリ−α−オレフィンを１乃至２５重量％、含む潤滑油を主要成分とし、そして (2) 少量の自動変速機液添加物パッケージをさらに加えたものからなる。図面の詳細な説明第１図は、ゼネラルモータースＤＥＸＲＯＮ（登録商標）−III、４Ｌ６０サイクリングテストに従ったテストサイクルを関数とする、液の酸価の増加を示す。第２図は、ゼネラルモータースＤＥＸＲＯＮ（登録商標）−III、４Ｌ６０サイクリングテストに従ったテストサイクルを関数とする、液の銅含量を示す。第３図は、ゼネラルモータースＤＥＸＲＯＮ（登録商標）−III、４Ｌ６０サイクリングテストに従ったテストサイクルを関数とする、液の１−２シフト時間を示す。第４図は、ゼネラルモータースＤＥＸＲＯＮ（登録商標）−III、４Ｌ６０サイクリングテストに従ったテストサイクルを関数とする、液の動粘度を示す。発明の詳細な説明本願発明者らは、自動変速機液に少量の高粘度ポリ−α−オレフィンを組み込むと、格別なサービス寿命の自動変速機液を製造することができることを発見した。これらの自動変速機液は、それらが使用される変速機の予期せぬ良好な摩耗保護及びシフト耐久性をも付与する。本発明は、特定の自動変速機液、すなわちＡＴＦについてここにその実施例を示しているが、本発明の利益は他の変速機液にも同様に用い得ると考えられている。本発明の範囲内に含まれる他の種類の動力伝達液は、手動変速機油、ギアー油、作動液、耐高負荷作動液、工業用油、パワーステアリング液、ポンプ作動液、トラクター液、ユニバーサルトラクター液などである。これらの動力伝達機液は、種々の挙動添加剤及び種々の基油とともに配合され得る。潤滑油本発明において有用な潤滑油は、天然油、合成油、及びこれらの混合物に由来する。一般に、天然油及び合成油は両方とも、それぞれ１００℃において約１乃至約１０ｍｍ²／秒（cSt）の範囲の動粘度を有し得る。天然潤滑油天然潤滑油は、動物油（例えば、ラード油）、植物油（例えば、カストール油）、石油、鉱油、及び石炭又は頁岩(shale)に由来する油を含む。天然潤滑油は、本発明において、最終的な液の５０重量％以上、好ましくは５０乃至９０、最も好ましくは６０乃至８５重量％の量で存在し得る。好ましい天然潤滑油は鉱油である。適する鉱油は全ての通常の鉱油ベースストックを含む。これは、化学構造においてナフテン性又はパラフィン性である油を含む。これは、酸、アルカリ、及びクレー又は、塩化アルミニウムのような他の薬剤を使用して通常の方法によって生成された油であるか、又は、例えば、フェノール、二酸化硫黄、フルフラール、ジクロロジエチルエーテルなどのような溶剤で溶剤抽出によって製造された抽出油でもあり得る。これらは水素処理、又は水素添加、冷却又は触媒的脱ロウ工程による脱ロウ、又は水素化分解を受け得る。鉱油は天然の原油源から製造され得、又、異性化されたロウ物質又は他の精製工程の残渣物から構成され得る。鉱油は、精製油、再精製油、又はこれらの混合物に由来し得る。未精製油は天然源又は合成源（例えば、コール、頁岩、又はタールサンドビチューメン）からさらなる精製又は処理をしないで直接得られる。未精製油の例は、レトルト操作によって直接得られる頁岩油、蒸留から直接得られる石油、又は、エステル交換工程から直接得られるエステル油など、さらに処理をしないで使用されるものを含む。精製油は、一つ以上の特性を改良するために、一つ以上の精製工程で処理されたことを除けば、未精製油と同様である。適する精製技術は、蒸留、水素処理、脱ロウ、溶剤抽出、酸又は塩基抽出、濾過、及びパーコレーションを含み、これらの全ては当業者に周知である。再精製油は、使用された油を、精製油を得るのに使用するのと同様な方法で処理することによって得られる。これらの再精製油は、又、改善油又は再生油としても公知であり、しばしば使用された添加剤及び油分解生成物の除去のための技術によって付加的に精製される。典型的には、鉱油は１００℃において２.０ｍｍ²／秒（cSt）乃至８.０ｍｍ² ／秒（cSt）の範囲の動粘度を有し得る。好ましい鉱油は１００℃において２乃至６ｍｍ²／秒（cSt）の動粘度を有し、もっとも好ましい鉱油は３乃至５ｍｍ² ／秒（cSt）の範囲の動粘度を有し得る。合成潤滑油本発明の合成潤滑油は、最終的な液の０乃至４９重量％、好ましくは０乃至４０重量％、最も好ましくは０乃至２５重量％を構成する。合成潤滑油は、オリゴマー化、ポリマー化、及びインターポリマー化されたオレフィン［例えば、ポリブチレン、ポリプロピレン、プロピレン、イソブチレンコポリマー、塩素化されたポリラクテン（polylactenes）、ポリ（１−ヘキセン）、ポリ（１−オクテン）、ポリ（１−デセン）など、及びこれらの混合物］、アルキルベンゼン［例えばドデシルベンゼン、テトラデシルベンゼン、ジノニルベンゼン、ジ（２−エチルヘキシル）ベンゼンなど］、ポリフェニル［例えば、ジフェニル、ターフェニル、アルキル化されたポリフェニルなど］、及びアルキル化されたジフェニルエーテル、アルキル化されたジフェニルスルフィド、及びそれらの誘導体、同類体、及び同族体などのような炭化水素油及びハロ置換された炭化水素油を含む。これらの種類の合成油のうちで好ましい油は、ポリ−α− オレフィンのオリゴマー、特に１−オクテン及び１−デセンのオリゴマーである。合成潤滑油はアルキレンオキシドポリマー、インターポリマー、コポリマー、及び末端水酸基がエステル化、エーテル化などによって修飾されているこれらの誘導体をも含む。これらの種類の合成油の例としては、エチレンオキシド又はプロピレンオキシドの重合によって得られるポリオキシアルキレンポリマー、これらのポリオキシアルキレンポリマーのアルキル及びアリールエーテル（例えば、１０００の平均分子量を有するメチル−ポリイソプロピレングリコールエーテル、１０００乃至１５００の分子量を有するポリプロピレングリコールのジフェニルエーテル）、及びこれらのモノ及びポリカルボン酸エステル（例えば、酢酸エステル、混合されたＣ₃乃至Ｃ₈の脂肪酸エステル、及びテトラエチレングリコールのＣ₁₂のオキソ酸ジエステル）がある。他の適する合成潤滑油の種類は、ジカルボン酸（例えば、フタル酸、コハク酸、アルキルコハク酸、及びアルケニルコハク酸、マレイン酸、アゼライン酸、スベリン酸、セバシン酸、フマル酸、アジピン酸、リノレン酸二量体、マロン酸、アルキルマロン酸、アルケニルマロン酸など）と、種々のアルコール（例えば、ブチルアルコール、ヘキシルアルコール、ドデシルアルコール、２−エチルヘキシルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコールモノエーテル、プロピレングリコールなど）とのエステルであるジエステルを含む。これらのエステルの特定の例は、ジブチルアジペート、ジ（２−エチルヘキシル）セバセート、ジ−ｎ−ヘキシルフマレート、ジオクチルセバセート、ジイソオクチルアゼレート、ジイソデシルアゼレート、ジオクチルフタレート、ジデシルフタレート、ジエイコシルセバセート、リノール酸二量体の２−エチルヘキシルジエステル、及び、１モルのセバシン酸と２モルのテトラエチレングリコール及び２モルの２ −エチルヘキサン酸との反応によって形成された複合エステルなどを含む。これらの種類の合成油のうちで特に好ましい種類は、Ｃ₄乃至Ｃ₁₂のアルコールのアジピン酸エステルである。合成潤滑油として有用なエステルは、Ｃ₅乃至Ｃ₁₂モノカルボン酸とポリオール及び／又はポリオールエーテルから製造されたものをも含む。ポリオールの例は、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパンペンタエリトリトールなどを含む。通常のポリオールエーテルは、ジペンタエリトリトール、トリペンタエリトリトールなどである。直鎖、又は分枝鎖の酸、又はこれらの誘導体に由来するポリオールエステルの特定の例は、トリメチロールプロパントリセバセート、ペンタエリトリトールテトラペンタノエート、トリメチロールプロパントリオクタノエート、ネオペンチルグリコールジデカノエート、ペンタエリトリトールテトラオクタノエート、及びジペンタエリトリトールヘキサペンタノエートを含み得る。好ましい合成油は、前述のように、１００℃において測定する場合、２乃至８、最も好ましくは３乃至５ｍｍ²／秒（cSt）の範囲の動粘度を有するポリ−α− オレフィン、ジエステル、及びポリオールエステルである。高粘度ポリ−α−オレフィンポリ−α−オレフィン（PAO）は、末端不飽和アルケンのオリゴマーである。本発明のポリ−α−オレフィンは、その粘度によって特徴付けられる。本発明の目的にかんがみて、高粘度ポリ−α−オレフィンは、１００℃において約４０乃至約５００ｍｍ²／秒（cSt）の動粘度を有するものをいう。高粘度ポリ−α−オレフィンの製造は、当業者に周知であり、例えば、米国特許第４,０４１,０９８号に記載されている。好ましいポリ−オレフィンは、１−オクテン、１−デセン、又は、これらの混合物から製造される。これらは飽和又は不飽和であり得る。好ましいＰＡＯは１００℃において約４０乃至約１５０、最も好ましくは１００ｍｍ²／秒（cSt）の動粘度を有する。これらの物質は、ユニローヤル（Uniroyal Chemical Co.）からＳＹＮＴＯＮ（登録商標）ＰＡＯ−４０及びＳＹＮＴＯＮ（登録商標）ＰＡＯ −１００として入手可能である。本発明の組成物は、少量の高粘度ポリ−α−オレフィンを含み得る。典型的には、最終的な液の１乃至２５、好ましくは２乃至２０、最も好ましくは５乃至１５重量％の範囲である。自動変速機液添加剤パッケージ自動変速機液添加剤パッケージは、当技術分野で周知である。これらは、基油が自動変速機において受容可能に機能するために要求される特性を基油組成物に付与する。これらの特性は、酸化安定性、摩耗保護、摩擦制御、分散性、低温流動性、密封膨脹、及び抑泡性を含み得るが、これに限定されるものではない。典型的な自動変速機液添加剤パッケージは、以下に示す組成を有し得る。成分質量％無灰分散剤５２.２５０摩耗防止剤６.２５０抗酸化剤６.２５０腐蝕防止剤０.６２５摩擦調整剤３.１２５密封膨脹剤６.２５０流動点降下剤３.１２５泡止め剤０.６２５希釈油１７.５００上記の添加剤パッケージは、洗浄阻害剤（ＤＩ）パッケージといわれる。ＤＩパッケージは典型的にはＡＴＦの３乃至１０質量％の範囲で扱う。ＡＴＦ添加剤パッケージは、粘度調整剤をも含み得る。この場合、添加剤は組み合わせたパッケージ又はＤＩ／ＶＩといわれる。ＤＩ／ＶＩパッケージの例を以下に示す。成分質量％ＤＩパッケージ（上記）６７.０００粘度調整剤３３.０００ＤＩ／ＶＩパッケージは典型的にはＡＴＦの５乃至２０質量％の範囲で扱う。入手可能なＡＴＦ挙動添加剤パッケージの例は、エクソンケミカルカンパニー（Exxon Chemical Company）から発売されているＰＡＲＡＮＯＸ（登録商標）４４０、ＰＡＲＡＮＯＸ（登録商標）４４２、ＰＡＲＡＮＯＸ（登録商標）４４５、及びＰＡＲＡＴＯＲＱ（登録商標）４５２０、ルブリゾールコーポレーション（Lubrizol Corporation）から発売されているＨｉｔｅｃ（登録商標）Ｅ−４００、Ｈｉｔｅｃ（登録商標）Ｅ−４０３、Ｈｉｔｅｃ（登録商標）Ｅ−４１０、及びＨｉｔｅｃ（登録商標）Ｅ−４２０である。実施例以下の実施例は本発明の特定の例を説明するものである。しかし、本発明は以下の実施例における特定の細部に限定されるものでないことを理解されたい。全ての分及び百分率は、他に特定しない限り、重量によるものである。４つの自動変速機液、即ち、液Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤ、を評価するために製造し、その組成を第１表に示す。これらの液で使用されるベース添加剤パッケージは従来の量のスクシンイミド分散剤、抗酸化剤、摩耗防止剤、腐蝕防止剤、泡止め剤、摩擦調整剤、及び希釈油を含む。液Ａ乃至Ｄは、前述のＧＭＤＥＸＲＯＮ（登録商標）−III ４Ｌ６０サイクリングテストをわずかに変更したものを使用して評価された。テストの変更は、２０,０００サイクルでテストを停止する代わりに、テストを３０,０００サイクルまで、又は変速機が操作不可能になるまでのいずれか早い方が生じるまで続けられるということであった。液Ａ及びＤの二つの液のみが３０,０００サイクルテストを完了した。液Ｂは１−２のシフト時間が延長したために、２６,６３２サイクルで停止され、液Ｃはポンプの故障のため２７,５６４サイクルで停止された。第１図乃至第４図は、変速機サイクリングテストにおける４つの液の挙動を示す。第１図は、サイクルを関数とする液の酸価の増加を示す。液Ａ及びＣは、１ .５単位の範囲で酸価が増加している。過剰の阻害剤及びＰＡＯ−４を有する液Ｂは、わずかに低い酸価の上昇、すなわち約１単位であった。しかし、１０％のＰＡＯ−１００を有する液、液Ｄは、最も低い酸価の増加、すなわち、０.５単位未満である。第２図は、テストサイクルに対する液中の銅含量の増加を示す。液Ｄは、テストの間、銅の増加が最も低い。液Ｂ及びＣは、過剰に添加された腐蝕防止剤を含んでいるが、液Ｄよりも多くの銅を含んだままである。銅のレベルは、変速機中の全体の摩耗保護の程度に相応すると考え得る。第３図は、サイクルを関数とする１−２シフト時間を示す。データが若干の変化を有するため、第３図中の線は、トレンドライン（trend line）として示されている。液Ｂ及びＣは、サイクルの増加に伴ってシフト時間が延長し、そのトレンドラインが上昇するので、実際にテストは失敗である。液Ａ及びＤは、そのトレンドラインがより低い傾きであるため完了する。データをより詳細に検討すると、液Ｄの１−２シフト時間が最も低く、最も安定していて、従って、最も望ましい挙動を示す。液Ａの１−２シフト時間は大きく変化する。第４図は、テストサイクルを関数とする粘度を示す。ＰＡＯ−１００を含む液Ｄは、全てのパラメータにおいて最良の挙動をする液であり、最も高い粘度を有する。しかし、液Ｄと同じ新鮮な油粘度を有する液Ｃは、同様の挙動をしない。従って、液Ｄがよい挙動を示す理由は粘度のみではない。又、液Ｄの粘度は比較的変化しないままであるのに対し、液Ｃではテストの間、粘度が１０％より多く減少する。これらのデータ全てを総合すると、液Ｄは、この非常に過酷なテストにおいて最良の挙動をする液であることがわかる。これは、鉱油のみ、腐蝕防止剤を添加した粘度を調整された鉱油、及び１０％のＰＡＯ−４及び腐蝕防止剤を含む鉱油では見られない挙動をする。本発明の原理、好ましい実施態様、及び操作の態様を、本明細書に記載したが、保護されるべき本発明は、開示された特定の事項が、技術思想を述べるというよりもむしろ例示であるため、これらに限定されるように解釈されるべきではない。変形及び変更は、本発明の精神を離れることなく当業者によって行われ得る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年９月１７日（１９９７．９．１７）【補正内容】請求の範囲１．自動変速機液として用い得る動力伝達液であって、 (1)(a) １００℃において測定する場合、１乃至１０ｍｍ²／秒の動粘度を有する天然潤滑油を５０重量％以上、 (b) １００℃において測定する場合、１乃至１０ｍｍ²／秒の粘度を有する合成潤滑油を４９重量％まで、 (c) １００℃において測定する場合、４０乃至５００ｍｍ²／秒の動粘度を有する高粘度ポリ−α−オレフィンを１乃至２５重量％、を含む潤滑油を主要成分とし、そして (2) 少量の自動変速機液添加物パッケージ、をさらに含む、動力伝達液。２．天然潤滑油が鉱油であり、合成潤滑油がポリ−α−オレフィン、ジエステル、ポリオールエステル、又はこれらの混合物である、請求項１の組成物。３．合成潤滑油がポリ−α−オレフィンである、請求項２の組成物。４．鉱油及びポリ−α−オレフィンが、１００℃で測定して３乃至５ｍｍ²／秒の動粘度を有する、請求項３の組成物。５．高粘度ポリ−α−オレフィンが、１００℃で測定して４０乃至１５０ｍｍ² ／秒の動粘度を有する、請求項４の組成物。６．高粘度ポリ−α−オレフィンが、１００℃で測定して１００ｍｍ²／秒の動粘度を有する、請求項５の組成物。７．添加剤パッケージが、無灰分散剤、摩耗防止剤、抗酸化剤、腐蝕防止剤、摩擦調整剤、密閉膨脹剤、流動点硬化剤、泡止め剤、及び粘度調整剤からなる群から選択される一つ以上を含む、請求項６の組成物。８．動力伝達機液が自動変速機液である、請求項７の組成物。９．請求項１の組成物を装置に使用して動力伝達装置の耐久性及びサービス寿命を改良する方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ１０Ｍ 125:00 159:00）Ｃ１０Ｎ 20:02 30:02 30:06 30:10 30:12 30:18 40:04

Claims

【特許請求の範囲】１．自動変速機液として用い得る動力伝達液であって、 (1)(a) １００℃において測定する場合、１乃至１０ｍｍ²／秒の動粘度を有する天然潤滑油を５０重量％以上、 (b) １００℃において測定する場合、１乃至１０ｍｍ²／秒の粘度を有する合成潤滑油を０乃至４９重量％、 (c) １００℃において測定する場合、４０乃至５００ｍｍ²／秒の動粘度を有する高粘度ポリ−α−オレフィンを１乃至２５重量％、を含む潤滑油を主要成分とし、そして (2) 少量の自動変速機液添加物パッケージ、をさらに含む、動力伝達液。２．天然潤滑油が鉱油であり、合成潤滑油がポリ−α−オレフィン、ジエステル、ポリオールエステル、又はこれらの混合物である、請求項１の組成物。３．合成潤滑油がポリ−α−オレフィンである、請求項２の組成物。４．鉱油及びポリ−α−オレフィンが、１００℃で測定して３乃至５ｍｍ²／秒の動粘度を有する、請求項３の組成物。５．高粘度ポリ−α−オレフィンが、１００℃で測定して４０乃至１５０ｍｍ² ／秒の動粘度を有する、請求項４の組成物。６．高粘度ポリ−α−オレフィンが、１００℃で測定して１００ｍｍ²／秒の動粘度を有する、請求項５の組成物。７．添加剤パッケージが、無灰分散剤、摩耗防止剤、抗酸化剤、腐蝕防止剤、摩擦調整剤、密閉膨脹剤、流動点硬化剤、泡止め剤、及び粘度調整剤からなる群から選択される一つ以上を含む、請求項６の組成物。８．動力伝達機液が自動変速機液である、請求項７の組成物。９．請求項１の組成物を装置に使用して動力伝達装置の耐久性及びサービス寿命を改良する方法。