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JPH0631374B2 - トラクシヨン用流体 - Google Patents
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JPH0631374B2 - トラクシヨン用流体 - Google Patents

トラクシヨン用流体

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JPH0631374B2
JPH0631374B2 JP60294424A JP29442485A JPH0631374B2 JP H0631374 B2 JPH0631374 B2 JP H0631374B2 JP 60294424 A JP60294424 A JP 60294424A JP 29442485 A JP29442485 A JP 29442485A JP H0631374 B2 JPH0631374 B2 JP H0631374B2
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fluid
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acid
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広隆 富沢
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、トラクション用流体に関するもので、さらに
詳しくは二個のシクロヘキシル環を有するジエステルま
たはその誘導体と、分岐を有するポリブテンとを基油と
して配合してなるトラクション用流体に関するものであ
る。
（従来の技術） 自動車あるいは産業用機械において、動力をトラクショ
ンドライブ機構により被駆動部へ伝達するトラクション
ドライブ動力伝達装置が注目され、近年盛んに研究開発
が推進されている。トラクションドライブ機構とは、こ
ろがり摩擦等を利用した動力伝達機構のことで、従来の
ように歯車を使用しないので振動，騒音が低減し高速回
転の変速も非常にスムーズに行なうことができる。自動
車業界では、自動車の燃費改善が重要な課題となってい
るが自動車の変速機にトラクションドライブを適用し無
段変速にすれば、常にエンジンの最高燃費領域で運転で
きるので、従来のトランスミッションシステムに比べ燃
費を20％以上も減少させることができるといわれてい
る。最近の研究の成果として、高い疲労強度を持つ材料
の開発と、トラクションに関する理論的な解析があり、
トラクション流体についても成分の分子構造レベルでの
トラクション係数の相関関数が徐々に解明されつつあ
る。ここでトラクション係数とは、ころがり摩擦型動力
伝達装置において互いに接触する回転体の接触部分の、
すべりにより発生するけん引力の法線荷重に対する比と
して定義される。
トラクション流体は高トラクション係数を有する潤滑油
でなければならず、その分子構造はナフテン環を有する
ものが高性能を発揮することが確認されており、市販品
としてはモンサント社の「サントトラック 」が広く知
られている。ナフテン環を有するトラクション流体とし
て、特公昭47-35763号公報にはジ（シクロヘキシル）ア
ルカンまたはジシクロヘキサンが開示されている。この
特許には、当該アルカン化合物が過水素添加（アルファ
ーメチル）スチレン重合物あるいはヒドリンダン化合物
等を配合された流体のトラクション係数が高水準である
旨、記載されている。さらに、特開昭59-191797号公報
には、ナフテン環を有するエステル化合物を含有してな
るトラクション流体が開示されており、シクロヘキシル
ジカルボン酸ジシクロヘキシルエステルあるいはフタル
酸ジシクロヘキシルエステルの芳香族核水素添加により
得られるエステルがトラクション流体として好ましいと
している。
（発明が解決しようとする問題点） 上記のとおり近年自動車業界では、無段変速機の開発を
積極的に推進しているが、該変速機としては潤滑流体の
トラクション係数が高いほど同一装置で許容伝達力を大
きくすることができるため装置全体を小型化しうるとと
もに公害上問題となる排ガスの発生量を低減しうるので
極力トラクション係数の高い流体が喝望されている。し
かるに、トラクション流体の市販品として最も性能が高
いとされるサントトラック は、このようなトラクショ
ンドライブ装置に用いた場合トラクション係数の点で満
足すべき性能が得られず、しかも価格が高いという問題
がある。また、特公昭46-35763号公報で提案されたトラ
クション流体もサントトラック あるいはその類似物質
を一成分としているので同様に性能及び価格面に問題が
ある。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、高トラクション係数を有ししかも比較的
安価なトラクション用流体を得るべく鋭意研究を重ねた
結果、二個のシクロヘキシル環を有するジエステルまた
はその誘導体に、分岐を有するポリブテンを特定量配合
することにより性能が高い基油流体を経済的に提供しう
ることを確認し本発明を完成させた。
本発明は、一般式 ［式中、Ａ′は−ＣＯＯ−又は−ＯＯＣ−のエステル結
合でありｎは１〜６であり、Ｒ１は水素原子、炭素数１
〜８のアルキル基から選択される１種又は２種でＲ２は
炭素数１〜３のアルキル基から選択される１種又は２種
である］で示されるジエステルまたはその誘導体に、分
岐を有するポリブテンを0.1〜70重量％配合したことを
特徴とするトラクション流体に関するものである。
本発明の第１の目的は、高トラクション係数を有する性
能の優れたトラクション流体を提供することである。本
発明の第２の目的は、経済的でしかも入手しやすく容易
に装置へ適用しうるトラクション流体を提供することで
ある。
本発明のトラクション用流体は、二成分の基油からなり
Ａ成分としてのジエステルまたはその誘導体に、Ｂ成分
としての分岐を有するポリブテンを特定量配合したもの
である。
本発明のＡ成分は二個のシクロヘキシル環を有するジエ
ステルまたはその誘導体であり、前記構造式を有するも
のである。エステル結合のＡ′は−ＣＯＯ−または−Ｏ
ＯＣ−でありgem-ジアルキル構造のくり返し単位のｎ
は、１〜６であり特に１〜３が好ましい。ｎが０ではト
ラクション係数が低く、ｎが７以上では粘度が高くなり
好ましくない。このジエステルまたはその誘導体は、下
記方法に依って製造され次の性状を有するものである。
粘度は40℃で20〜50cst，特に24〜30cstが好ましく、10
0℃で４〜10cst，特に４〜６cstが好ましい。また粘度
指数は、40〜100，特に50〜80の範囲が好ましい。
Ａ成分は、次に示す方法により製造することができる。
Ａ成分は、グリコール化合物とシクロヘキサンカルボン
酸化合物とのエステル化反応によって得ることができ
る。グリコール化合物としてはgem-ジアルキル構造を１
〜６個有するものが選択され、ネオペンチルグリコール
が好ましい。シクロヘキサンカルボン酸化合物として
は、シクロヘキサンカルボン酸のほかに炭素数１〜８の
アルキル基を有するもので例えばメチルシクロヘキサン
カルボン酸あるいはエチルシクロヘキサンカルボン酸等
が挙げられる。特に好ましいのは、シクロヘキサンカル
ボン酸である。エステル化反応は、ほぼ反応等量付近で
行なうか酸過剰条件で行なうが、前者では触媒が必要で
しかもモノアルコールの副生物が生成する等の問題があ
るので酸過剰条件を採用するのが好ましい。すなわち、
グリコール化合物１モルに対し酸を２〜５倍モル（特に
好ましくは2.5〜４倍モル）反応させる。反応温度は約1
50〜250℃、好ましくは170〜230℃とし、反応時間は10
〜40時間、好ましくは15〜25時間とする。反応圧力は加
圧，減圧でも良いが反応操作の点で常圧が好ましい。こ
の条件下では、過剰の酸が触媒として作用する。また溶
媒としてキシレン，トルエン等のアルキルベンゼンを適
当量加えることができる。溶媒の添加により、反応と温
度を容易に制御することができる。反応の進行にともな
い、生成した水が蒸発してくるが、この水がアルコール
の２倍モルとなった時点で反応を終了する。過剰の酸
は、アルカリ水溶液で中和し水洗により除去する。酸が
アルカリ洗で取り出しにくい場合は、酸をアルコールの
２〜2.5倍モルにして触媒を用いて反応させる。触媒と
しては、リン酸，パラトルエンスルホン酸，硫酸等を使
用することができるが、反応速度を高めエステルの収率
を上げる点で、リン酸を使用するのが最も好ましい。本
発明のジエステル化合物は、最後に反応生成物を減圧蒸
留して水と溶媒を流出することにより得られる。本発明
のＡ成分はシクロヘキサノール化合物と第４級炭素を有
するジカルボン酸とのエステル化によっても製造するこ
とができる。この場合、シクロヘキサノール化合物とし
ては、シクロヘキサノールあるいはメチルシクロヘキサ
ノール等、またジカルボン酸としては、ネオペンチルジ
カルボン酸等を使用すればよい。
Ｂ成分としてのポリブテンは、四級炭素原子や三級炭素
原子を主鎖に有するもので、炭素数が３〜５のアルファ
ーオレフィンの重合体およびその水添物である。好まし
いものはポリブテン（ポリイソブチレンを含む）および
その水添物である。ポリイソブチレンは、次の構造式で
示すことができる。
また、その水添物は次の構造式で示される。
但し、上記の重合度ｎは６〜200である。
ポリブテン，ポリイソブチレンは市販品を使用すればよ
いが公知の方法で重合することにより製造することがで
きる。また、その水添物はポリイソブチレン等を水素の
存在下に反応させて製造する。特に好ましいポリブテン
は、分子量500〜10,000の範囲にあるものでより好まし
くは900〜5,000の分子量範囲にあるものを使用する。分
子量の調整は高分子量のポリブテンの分解，低分子量ポ
リブテンの混合等に依ればよい。なお、ポリアルファー
オレフィンと一部製造原料が同一な高分子重合体に、ア
ルファーオレフィン共重合体（ＯＣＰ）があるが、この
ＯＣＰは本発明のＢ成分として用いるには適切ではな
い。その理由は、ＯＣＰが２以上のアルファーオレフィ
ンの重合によって得られそれらが不規則に連結した構造
を有し、本発明のポリブテン等の如き規則的なgem-ジメ
チル型構造ではないためである。
本発明におけるＡ成分、例えばネオペンチルグリコール
シクロヘキサンカルボン酸ジエステルは、トラクション
係数が0.100〜0.104を示し、Ｂ成分、例えばポリブテン
は、トラクション係数が0.075〜0.085の値を示すもので
ある。
本発明のＡ成分はトラクション係数が高いのでＡ成分を
単独でトラクションドライブ装置に適用しても、高性能
を発揮することができる。しかしながら、このＡ成分に
Ｂ成分のポリブテンを0.1〜70重量％配合することによ
り更に好ましいトラクション用流体とすることができ
る。すなわち、Ｂ成分はＡ成分よりもトラクション係数
は低いものの、Ｂ成分のgem−ジメチル基がＡ成分のシ
クロヘキシル環と相乗効果によってトラクション係数向
上作用を発揮し、しかも価格が安く粘度特性に優れてい
るので、Ｂ成分をＡ成分に対し0.1〜70重量％配合する
ことによりトラクション係数を下げることなく経済的に
トラクション用流体を得ることができるわけである。
本発明のトラクション流体には、用途に応じて種々の添
加剤を配合することもできる。すなわち、トラクション
装置が高温，大荷重を受けるものであれば酸化防止剤，
摩耗防止剤あるいは防せい剤の一種または２種以上の添
加剤を0.01〜５重量％程度配合することができる。同様
に高粘度指数が要求される場合には、公知の粘度指数向
上剤を１〜10重量％配合すればよい。但し、ポリメタク
リレートやオレフィン共重合体を用いると逆にトラクシ
ョン係数を低下するので、これらの添加量は４重量％以
下にする必要がある。
本発明においてトラクション流体とは、回転トルクを点
接触あるいは線接触により伝達する装置、さらにはこれ
らと同様な構造を有する伝達装置において用いられる流
体をいう。本発明のトラクション流体は、従来知られて
いる流体よりも高いトラクション係数を有し、粘度等の
性状にもよるが従来品よりも１〜５％高いトラクション
係数を有するものである。このため、本発明のトラクシ
ョン流体は小型乗用車等の内燃機関をはじめ、紡績機械
や食品製造機械といった比較的低動力の伝達装置はもち
ろんのこと、大動力の産業機械等のトラクションドライ
ブ装置にも好ましく適用することができる。
（作用） 本発明のトラクション流体は、公知の流体に比べて格段
に優れたトラクション係数を有するものであるが、いか
なる理由で高トラクション係数を示現しうるのであるか
については未だ完全には解明されていない。基本的に
は、本発明のトラクション流体が有する特有な分子構造
に基づくものと考えられる。
まず、本発明のトラクション流体はジエステルであっ
て、化合物分子中にシクロヘキシル環を二個もってお
り、それらがエステル結合しているため分子間相互に双
極子間力が働くことになる。そしてこの双極子間力がト
ラクション装置の高負荷条件下で流体を安定なガラス状
態に変え抗せん断力を増大せしめるものと考えられる。
さらに、本発明のトラクション流体は、Ａ成分Ｂ成分と
もにgem-ジアルキル型第四級炭素を有し、Ａ成分はこれ
がメトキシカルボニル結合手を介して二個のシクロヘキ
シル環と結合しているので分子内回転がしにくい構造を
している。従って、トラクション装置の高負荷時にはシ
クロヘキシル環と第四級炭素のgem-ジアルキル部とがあ
たかもギアのように固くかみ合い、負荷から開放された
時には速かに離脱し流動化するものと考えられる。
（実施例） 実施例１〜11 本発明のネオペンチルグリコールシクロヘキサンカルボ
ン酸ジエステルを、次の方法に依り合成した。
ネオペンチルグリコール１モルを、シクロヘキサンカル
ボン酸３倍モルと混合し反応温度200℃、常圧で20時間
反応させる。酸過剰の条件なため、触媒は用いず、溶媒
としてキシレンを用いる。反応とともに蒸発してきた水
が、アルコールの２倍モルとなった時点で反応を終了す
る。過剰の酸はアルカリ（カセイソーダ）で洗い流し、
中性になるまで水洗する。反応生成物を減圧蒸留するこ
とにより、水とキシレンを留去して本発明のジエステル
を単離する。
次にこうして製造したジエステルに平均分子量が420〜2
350のポリブテンを配合してトラクション係数を判定し
た。トラクション係数の測定条件は次のとおりである。
測定装置：曽田式４ローラートラクション試験機 試験条件：湯温20℃，ローラー温度30℃ 平均ヘルツ圧1.2GPa， ころがり速度3.6ｍ／ｓ， すべり率3.0％ 本発明のトラクション用流体は、第１表に示すように従
来のトラクション流体と比べ格段に優れたトラクション
性能を有することがわかった。
比較例１〜７ Ｂ成分100重量％，Ｂ成分90重量％を配合したトラクシ
ョン流体，Ａ成分にＯＣＰまたはＰＭＡを配合したトラ
クション流体および市販のトラクション流体を用いて、
実施例に示した条件でトラクション係数を測定した。
この結果第１表に示すようにいずれも本発明のトラクシ
ョン用流体よりもトラクション係数が１〜５％小さいこ
とがわかった。なお、ＯＣＰは、 オレフィン共重合体で具体的にはエチレンとプロピレン
との重合体（平均分子量15万〜30万）を用い、また、Ｐ
ＭＡは、ポリメタクリレートで具体的には平均分子量５
万〜30万の重合体を用いた。
（発明の効果） 本発明は、シクロヘキシル環を二個有するジエステル等
のＡ成分へ、分岐を有するポリブテンのＢ成分を特定量
配合したトラクション用流体であり極めて高いトラクシ
ョン係数を有するだけでなく、安価でしかも粘度特性に
優れるものである。
従って、動力伝達装置とくにトラクションドライブ装置
に使用すれば、高負荷時におけるせん断力を飛躍的に増
大できるので装置を小型化できるとともに経済的な装置
を供給しうるという効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── 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 107:08） Ｃ１０Ｎ 20:04 30:00 Ｚ 8217−4Ｈ 40:04

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一般式 〔式中、Ａ′は−ＣＯＯ−又は−ＯＯＣ−のエステル結
    合でありｎは１〜６、Ｒ１は水素原子、炭素数１〜８の
    アルキル基から選択される１種又は２種、Ｒ２は炭素数
    １〜３のアルキル基から選択される１種又は２種であ
    る〕で示されるジエステル化合物またはその誘導体に、
    分岐を有する平均分子量が500〜10,000のポリブテンを1
    0〜50重量％配合したことを特徴とするトラクション用
    流体。
  2. 【請求項２】ジエステル化合物のＲ１が、水素原子、炭
    素数１〜４のアルキル基から選択される１種又は２種で
    ある特許請求の範囲第１項に記載のトラクション用流
    体。
  3. 【請求項３】ジエステル化合物のｎが１〜３である特許
    請求の範囲第１項に記載のトラクション用流体。
  4. 【請求項４】ジエステルのＲ２が、メチル基である特許
    請求の範囲第１項に記載のトラクション用流体。
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