JPH06220475A

JPH06220475A - ギヤ油組成物

Info

Publication number: JPH06220475A
Application number: JP5034399A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Watanabe; 佳久渡辺; Toshio Kunugi; 俊夫功刀
Original assignee: COSMO SOGO KENKYUSHO KK; Cosmo Oil Co Ltd; Cosmo Research Institute
Current assignee: COSMO SOGO KENKYUSHO KK; Cosmo Oil Co Ltd; Cosmo Research Institute
Priority date: 1993-01-28
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 1994-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】従来のＳ−Ｐ系極圧剤が配合されたギヤ油と
同等以上の高い極圧性および耐摩耗性に加え、優れた酸
化安定性と省燃費性を持つギヤ油を提供する。【構成】鉱油、合成油の中から選ばれる１種以上を基
油とし、（Ａ）アルカリ金属ホウ酸塩水和物をホウ素分
で０．０７〜１．５重量％（以下、％）、（Ｂ）化１の
式で表される有機モリブデン化合物の少なくとも１種を
０．１〜１０％含有する。【化１】また、上記（Ａ），（Ｂ）成分とともに、（Ｃ）成分と
して、（１）リン酸エステル、亜リン酸エステル、これ
らのアミン塩、（２）化２の式で表される炭化水素硫化
物、（３）油脂と硫黄の反応生成物である硫化油脂、の
中から選ばれる１種以上を１．０〜１０％含有する。【化２】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車あるいは産業機
械などに用いられる自動車用あるいは工業用ギヤ油組成
物に関し、詳しくは、極圧性、耐摩耗性、酸化安定性、
省燃費性を向上させた、経済的で、かつロングドレン
な、モリブデン含有ギヤ油組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用ギヤは、高速回転、高負荷の使
用環境におかれるため、これらに用いられるギヤ油は、
極圧性や耐摩耗性に優れていることが要求される。とこ
ろで、自動車用ギヤ油の品質グレードには、ＡＰＩサー
ビス分類が適用される。例えば、手動変速機において
は、ＧＬ−３やＧＬ−４クラスのギヤ油が用いられ、手
動変速機に比べて高負荷となる終減速機においては、Ｇ
Ｌ−５クラスのギヤ油が用いられている。

【０００３】また、産業機械の軸受や歯車に用いられて
いる工業用ギヤ油には、比較的軽荷重用の第１種と、比
較的中・高荷重用の第２種とがあり、この第２種の工業
用ギヤ油の極圧性は、自動車用ギヤ油のＡＰＩサービス
分類でＧＬ−３程度に相当する。これら産業機械の軸受
や歯車に使用されるギヤ油においても、近年の産業機械
の大型化あるいは高速高負荷運転により、耐摩耗性や極
圧性の向上が求められている。さらに、省エネルギーを
目的として、摩擦調整剤の配合により摩擦損失の低減が
図られるようになってきている。

【０００４】これらの自動車用あるいは工業用ギヤ油
は、現在のところ、極圧性を高めるための硫黄系の添加
剤と、耐摩耗性を高めるためのリン系の添加剤と（すな
わち、硫黄−リン系極圧剤、以下、“ＳＰ系極圧剤”と
いう）を使用したもの（すなわち、ＳＰ系ギヤ油）が主
流を占めている。この硫黄系添加剤として代表的には、
硫化オレフィン、サルファイド、硫化油脂などが、リン
系の添加剤として代表的には、リン酸エステル、そのア
ミン塩などが用いられている。

【０００５】一般に、高い極圧性を得るには、このＳＰ
系極圧剤の配合量を増やすことによって対応しているた
め、ＧＬ−４クラス以上の高い極圧性が要求されるギヤ
油には、ＳＰ系極圧剤の配合が不可欠となっている。一
方、終減速機に比べて負荷が低い手動変速機では、ＳＰ
系極圧剤に代わり、耐熱性に優れているジアルキルジチ
オリン酸亜鉛（以下、ジアルキルジチオリン酸を“ＤＴ
Ｐ”と記し、この金属塩を該当する金属の元素記号Ｍを
使用して“Ｍ−ＤＴＰ”と記す）と金属清浄剤とを配合
したギヤ油も使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、ユーザーニーズ
の多様化と高速交通網の発達とにより、自動車の高性能
・高速化への要求が急速に高まっている。この要求に応
えるべく、エンジンの高出力化が進み、空力特性の改善
からギヤ部が遮蔽化され、しかも軽量化のためにギヤ部
ユニットの小型化が図られている。このような状況にお
いて、自動車用ギヤへの負荷は増大する傾向にあり、こ
れに伴い攪拌抵抗や摩擦による発熱量も増加して、ギヤ
油の高温化が引き起こされている。

【０００７】そこで、ギヤ油には、極圧性や耐摩耗性の
向上とともに、耐熱性を持たせることが重要な課題とな
ってきている。前述のＳＰ系極圧剤を使用したギヤ油
は、極圧性や耐摩耗性に優れる反面、高温条件下におい
ては酸化劣化し易く、スラッジが発生し、このスラッジ
が、焼付や摩耗の増大を招くのみならず、金属表面の腐
食摩耗の原因ともなるなどの問題を有している。したが
って、ＳＰ系ギヤ油の使用限界温度は、せいぜい１２０
〜１３０℃とされている。

【０００８】また、Ｚｎ−ＤＴＰは、耐摩耗性と酸化防
止性とを合わせ持つ反面、耐摩耗性が高いものほど極圧
性は低く、逆に極圧性が高いものほど腐食摩耗を促進し
易いといった問題を有している。しかも、高温下で使用
する場合、スラッジが生成し易いといった欠点もある。

【０００９】このように、従来のギヤ油では、極圧性
と、耐摩耗性・酸化安定性とは相反する性能であり、こ
れら性能の両立は非常に困難なものとされている。さら
に、省エネルギーや省資源の観点より、省燃費性の向上
が強く求められており、これに対してギヤ油としては、
低粘度化による攪拌抵抗の低減や、摩擦調整剤の添加に
よる摩擦抵抗の低減によって対処している。しかしなが
ら、低粘度化や摩擦調整剤の添加は、極圧性、耐摩耗
性、酸化安定性に悪影響を与えるといったデメリットが
あるため、ギヤ油の諸性能と省燃費性もまた両立が難し
いのが現状である。

【００１０】本発明は、以上のような従来の対応策が有
している諸問題を解決し、ＳＰ系ギヤ油と同等以上の高
い極圧性や耐摩耗性に加え、優れた酸化安定性、省燃費
性を有するギヤ油組成物を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために検討を重ねた結果、（１）基材であ
る鉱油あるいは合成油系潤滑油に、アルカリ金属ホウ酸
塩水和物と、有機モリブデン化合物の少なくとも１種と
を配合した組成物が、これらの相互作用により、極圧
性、耐摩耗性、酸化安定性のいずれをも向上させること
ができ、しかも摩擦抵抗をも低く抑えることができるた
め省燃費性にも有効であること、（２）この組成物に、
さらに従来から用いられてきたＳＰ系極圧剤を加えるこ
とにより、一層高い極圧性および耐熱性を得ることがで
き、より高い極圧性と耐熱性とが要求される自動車用の
ギヤ油として好適であること、を見出し、本発明を完成
するに至った。

【００１２】すなわち、本発明のギヤ油組成物は、鉱油
および合成油の中から選ばれる１種以上を基油とし、こ
れに、（Ａ）成分として、アルカリ金属ホウ酸塩水和物
をホウ素分で０．０７〜１．５重量％、（Ｂ）成分とし
て、化３の一般式で表される有機モリブデン化合物の少
なくとも１種を０．１〜１０重量％含有してなることを
特徴とする。

【００１３】

【化３】

【００１４】また、本発明のギヤ油組成物は、上記の
（Ａ）成分および（Ｂ）成分に加えて、（Ｃ）成分とし
て、（１）リン酸エステル、亜リン酸エステル、これら
のアミン塩、（２）化４の一般式で表される炭化水素硫
化物、

【化４】（３）油脂と硫黄の反応生成物である硫化油脂、よりな
る群から選ばれる１種以上を１．０〜１０重量％含有し
てなることをも特徴とする。

【００１５】本発明のギヤ油組成物を詳述すると、その
一つの好ましい実施態様は、１００℃における粘度が約
１〜５０ｃＳｔの鉱油あるいはその精製品（これらをま
とめて“鉱油”と言う）と１００℃における粘度が約１
〜５０ｃＳｔの合成油とからなる群から選ばれる１種以
上の基材に対し、（Ａ）成分を、ホウ素分で０．０７〜
１．５重量％、好ましくは約０．３〜０．８重量％、
（Ｂ）成分を、０．１〜１０重量％、好ましくは約０．
５〜３重量％の割合で混合したものである。また、これ
ら（Ａ），（Ｂ）成分に加えて、（Ｃ）成分を、１．０
〜１０重量％の割合で混合したものである。

【００１６】上記（Ａ）成分であるアルカリ金属ホウ酸
塩水和物は、例えば、特公昭５３−９７６３号公報や米
国特許第３，９２９，６５０号明細書などに開示されて
いる方法により製造することができる。

【００１７】すなわち、ホウ素／カリウムが原子比で
２．５〜４．５になるように水酸化カリウムとホウ酸と
を溶解させた水溶液を、中性のアルカリ土類金属スルフ
ォネートあるいはコハク酸イミド系無灰型分散剤を含む
油溶液に加え、激しく攪拌して油中水型エマルジョンを
作り、それを脱水して得たホウ酸カリウム水和物の微粒
子分散体を用いることができる。

【００１８】さらに、別の製法として、アルカリ金属あ
るいはアルカリ土類金属中性スルフォネートを、アルカ
リ金属水酸化物の存在下において、炭酸化して超塩基性
スルフォネートを得、これにホウ酸を反応させて得られ
るアルカリ金属ホウ酸塩の微粒子分散体を用いることも
できる。この場合の炭酸化反応は、コハク酸イミドのよ
うな無灰型分散剤の存在下で行うこともある。

【００１９】本発明のギヤ油組成物におけるアルカリ金
属ホウ酸塩水和物として、より好ましくは、前者の製法
による中性カルシウムスルフォネートやコハク酸イミド
などの無灰型分散剤を出発原料として製造されるホウ酸
カリウムやホウ酸ナトリウム分散体を挙げることができ
る。これらの方法で得られるアルカリ金属ホウ酸塩水和
物は、例えば、化５の式で示すことができる。

【００２０】

【化５】Ｋ_２Ｏ・３Ｂ_２Ｏ_３・３．２Ｈ_２ＯＮａ_２Ｏ・Ｂ_２Ｏ_３・２．０Ｈ_２Ｏ

【００２１】本発明で使用されるアルカリ金属ホウ酸塩
水和物は、上記の通り、無灰型分散剤などに懸濁した状
態で得られるので、懸濁液としての配合量は、その懸濁
濃度によって変化する。例えば、ホウ素として７．６重
量％の濃度でアルカリ金属ホウ酸塩水和物を含有する懸
濁液を用いる場合には、基油に対し、懸濁液約１〜２０
重量％を配合することとなる。

【００２２】また、（Ｂ）成分である有機モリブデン化
合物は、従来より使用されてきている公知のものが充当
できる。化３に示す構造式において、Ｒ^１〜Ｒ^４のアル
キル基は、飽和でも不飽和でもよく、また直鎖でも分岐
があってもよく、好ましくは、プロピル、ブチル、ペン
チル、イソペンチル、ヘキシル、２−エチルヘキシル、
ノニル、ラウリルなどの炭素数３〜１２のＭｏ−ＤＴＰ
が、上記（Ａ）成分のアルカリ金属ホウ酸塩水和物との
相互作用が最も大きく、好適に用いられる。

【００２３】なお、ジアルキルジチオカルボン酸のモリ
ブデン塩（以下、“Ｍｏ−ＤＴＣ”と記す）も、エンジ
ン油の添加剤として摩擦低減効果があることは知られて
いる（特開平３−２６９０９４号公報参照）が、このＭ
ｏ−ＤＴＣを（Ｂ）成分として、上記の（Ａ）成分とと
もに基材に配合したギヤ油においては、上記のＭｏ−Ｄ
ＴＰを（Ｂ）成分とする場合程の（Ａ）成分との相乗効
果が生じず、極圧性、耐摩耗性、酸化安定性を向上させ
ると同時に摩擦抵抗を低く抑えるという効果を得ること
はできない。

【００２４】化３の構造式を有する有機モリブデン化合
物には、例えば、化６に示すような構造式を有するもの
も含まれる。

【００２５】

【化６】

【００２６】また、化３の構造式を有する有機モリブデ
ン化合物の具体例として、硫化モリブデンジエチルジチ
オホスフェート、硫化モリブデンジプロピルジチオホス
フェート、硫化モリブデンジブチルジチオホスフェー
ト、硫化モリブデンジベンジルジチオホスフェート、硫
化モリブデンジヘキシルジチオホスフェート、硫化モリ
ブデンジオクチルジチオホスフェート、硫化モリブデン
ジデシルジチオホスフェート、硫化モリブデンジドデシ
ルジチオホスフェート、硫化モリブデンジ（ブチルフェ
ニル）ジチオホスフェート、硫化モリブデンジ（ノニル
フェニル）ジチオホスフェート、硫化オキシモリブデン
ジエチルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジ
プロピルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジ
ブチルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジベ
ンジルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジヘ
キシルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジオ
クチルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジデ
シルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジドデ
シルジチオホスフェート、硫化オキシモリブデンジ（ブ
チルフェニル）ジチオホスフェート、硫化オキシモリブ
デンジ（ノニルフェニル）ジチオホスフェートなどが挙
げられる。

【００２７】さらに、上記（Ｃ）成分のうちの（１）の
リン酸エステル、亜リン酸エステルは、モノ、ジ、トリ
エステルのいずれでもよく、そのアルコール残基として
は、炭素数４〜３０のアルキル基、例えば、ブチル、オ
クチル、ラウリル、ステアリル、オレイル基など、炭素
数６〜３０のアリール基、例えば、フェニル基など、炭
素数７〜３０のアルキル置換アリール基、例えば、メチ
ルフェニル、オクチルフェニル基などが挙げられる。具
体的化合物の例としては、リン酸トリブチル、リン酸モ
ノオレイル、リン酸ジオクチル、亜リン酸ジオレイル、
亜リン酸ジフェニル、リン酸トリクレジルなどが挙げら
れる。これらのアミン塩としては、ステアリルアミン
塩、オレイルアミン塩、ココナッツアミン塩などが挙げ
られる。

【００２８】また、（Ｃ）成分のうちの（２）の化４の
一般式で表される炭化水素硫化物としては、Ｒ^５が１価
の炭化水素基、例えば、アルキル基やアルケニル基のよ
うな炭素数２〜２０個の直鎖もしくは分岐の飽和もしく
は不飽和の脂肪族炭化水素基、あるいは炭素数６〜２６
の芳香族炭化水素基で表され、Ｒ^６が２価の炭化水素
基、例えば、炭素数２〜２０の直鎖もしくは分岐の飽和
もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基、あるいは炭素数６
〜２６の芳香族炭化水素基で表されるものが挙げられ
る。

【００２９】Ｒ^５で表される１価の炭化水素基の具体例
としては、エチル基、プロピル基、ブチル基、ノニル
基、ドデシル基、プロペニル基、ブテニル基、フェニル
基、トリル基、ヘキシルフェニル基、ベンジル基などが
挙げられる。Ｒ^６で表される１価の炭化水素基の具体例
としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、フ
ェニレン基などが挙げられる。

【００３０】化４の一般式で表される炭化水素硫化物の
代表的な化合物例は、硫化オレフィン、およびｘが２以
上でｎが０の場合のＲ^５−Ｓ_ｘ−Ｒ^５で表されるポリサ
ルファイド化合物である。

【００３１】これら炭化水素硫化物の具体的な化合物例
としては、ジイソブチルジサルファイド、ジオクチルポ
リサルファイド、ジターシャリーノニルポリサルファイ
ド、ジターシャリーブチルポリサルファイド、ジベンジ
ルポリサルファイドなど；およびポリイソブチレン、テ
ルペン類などのオレフィン類を、硫黄などの硫化物で硫
化した硫化オレフィン類；イソブチレンと硫黄との反応
生成物で、化７の化学式を有するものと推測される化合
物などが挙げられる。

【００３２】

【化７】

【００３３】さらに、（Ｃ）成分のうちの（３）の硫化
油脂は、油脂と硫黄の反応生成物であって、油脂として
は、ラード、牛脂、鯨油、パーム油、ヤシ油、ナタネ油
などの動植物油脂が挙げられる。なお、この反応生成物
は、化学構造が単一ではなく、種々の混合物であり、化
学構造そのものは明確ではない。

【００３４】上記の（Ａ）成分、（Ｂ）成分のいずれ
も、配合量が少なすぎると、これら（Ａ），（Ｂ）成分
の相乗効果が十分に現れず、また多すぎても、それに見
合う相乗効果の向上は期待できず、かえってコスト高と
なって不利である。

【００３５】また、これらに加えられる（Ｃ）成分の配
合量は、目的とする極圧性に応じて前述した範囲内
（１．０〜１０重量％）で適宜選択できる。すなわち、
工業用ギヤ油などに用いられるギヤ油であって、ある程
度の極圧性があればよい場合は、（Ｃ）成分の配合は不
要であり、自動車のディファレンシャルギヤなどに用い
られるギヤ油であって、かなり高い極圧性が要求される
場合には、（Ｃ）成分の配合が必要となり、その配合程
度は、使用条件に応じて、極めて高い極圧性を必要とす
る場合は多くし、それほど高い極圧性を必要としない場
合は、少なくすればよい。

【００３７】本発明のギヤ油組成物には、上記（Ａ）成
分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分の他に、目的に応じて、通
常使用されている公知の添加剤、例えば、金属型清浄
剤、無灰型分散剤、摩耗防止剤、摩擦調整剤、酸化防止
剤、腐食防止剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、消泡
剤などが配合される。

【００３８】上記の金属型清浄剤としては、アルカリ土
類金属スルフォネート、アルカリ土類金属フェネートな
どが、無灰型分散剤としては、アルケニルコハク酸イミ
ド、アルケニルコハク酸エステル、長鎖脂肪酸とポリア
ミンとのアミド（アミノアミド型）などが、摩耗防止剤
としては、Ｚｎ−ＤＴＰなどが、摩擦調整剤としては、
脂肪酸、上記（Ｂ）成分以外の有機モリブデン化合物な
どが、酸化防止剤としては、Ｚｎ−ＤＴＰ、アミン系酸
化防止剤、フェノール系酸化防止剤などが、腐食防止剤
としては、ベンゾトリアゾール、アルケニルコハク酸エ
ステルなどが、粘度指数向上剤としては、ポリメタクリ
レート、オレフィンコポリマーなどが、流動点降下剤と
しては、ポリメタクリレートなどが、消泡剤としては、
シリコン化合物、エステル系消泡剤などが、それぞれ挙
げられる。

【００３９】

【実施例】

実施例１〜５、比較例１〜４表１〜２に示す組成の本発明のギヤ油組成物（実施例１
〜５）と、表３に示す組成の比較のギヤ油組成物（比較
例１〜２）および市販のＳＰ系ギヤ油（比較例３〜４）
について次の試験を行った。酸化安定性の評価は、内燃
機関用潤滑油酸化安定度試験法（ＪＩＳＫ２５１
４）に準拠し、１５０℃、４８時間の条件で行った。耐
摩耗性試験は、シェル四球摩耗試験機を用い、回転数１
８００ｒｐｍ、荷重４０ｋｇの条件下で、３０分間試験
し、試験用鋼球の摩耗痕の直径で評価した。極圧性試験
は、ＩＡＥギヤ試験機により、油温１１０℃、回転数６
０００ｒｐｍで評価した。摩擦低減効果は、ファレック
スＢｌｏｃｋ−ｏｎ−Ｒｉｎｇ摩擦＆摩耗試験機を用
い、ＡＳＴＭＤ−２９８１に準拠して、油温８０℃、
回転数１０００ｒｐｍ、荷重１００ポンドの条件で、摩
擦係数（μ）を測定した。以上の結果を表４〜６に示し
た。

【００４０】表４〜６から明らかなように、本発明のギ
ヤ油組成物（実施例１〜５）は、比較のギヤ油組成物
（比較例１〜２）および市販のＳＰ系ギヤ油（比較例３
〜４）に比べ、同等以上の極圧性、耐摩耗性を維持しつ
つ、酸化安定性が極めて良好なものであることが判る。
また、本発明のギヤ油組成物（実施例１〜５）は、低粘
度化しても極圧性、耐摩耗性の低下がみられないことが
判る。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】

【表４】

【００４５】

【表５】

【００４６】

【表６】

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のギヤ油組
成物によれば、（Ａ）成分としてのアルカリ金属ホウ酸
塩水和物と、（Ｂ）成分としての有機モリブデン化合物
との相互作用（相乗効果）により、従来困難とされてき
た極圧性と、耐摩耗性および酸化安定性との両性能をバ
ランス良く向上させることができる。これにより、長期
に渡ってギヤトラブルを防止することができるともに、
ロングドレン化によりメンテナンスの省力化に寄与する
ことができる。さらに、低粘度化した場合は、高温で境
界潤滑領域が増加するが、上記の（Ａ）、（Ｂ）成分に
よる相乗効果と、（Ｂ）成分の有機モリブデン化合物に
よる摩耗低減効果とにより、焼き付き、摩耗、摩擦を抑
えることができ、攪拌抵抗の低減と摩擦抵抗の低減との
両面において燃費改善に寄与することができる。また、
上記（Ａ），（Ｂ）成分に加えて（Ｃ）成分を配合する
ことにより、さらに高い極圧性を得ることができ、同時
に耐摩耗性および酸化安定性をも向上させることができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ１０Ｍ 137:04 137:08 137:06）Ｃ１０Ｎ 10:12 30:06 30:10 40:04 40:25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉱油および合成油の中から選ばれる１種
以上を基油とし、これに、（Ａ）成分として、アルカリ金属ホウ酸塩水和物をホウ
素分で０．０７〜１．５重量％、（Ｂ）成分として、化１の一般式で表される有機モリブ
デン化合物の少なくとも１種を０．１〜１０重量％含有
してなることを特徴とするギヤ油組成物。【化１】
【請求項２】請求項１のギヤ油組成物に、（Ｃ）成分
として、（１）リン酸エステル、亜リン酸エステル、これらのア
ミン塩、（２）化２の一般式で表される炭化水素硫化物、【化２】（３）油脂と硫黄の反応生成物である硫化油脂、よりな
る群から選ばれる１種以上を１．０〜１０重量％含有し
てなることを特徴とするギヤ油組成物。