(57)【要約】【課題】従来のデファレンシャルユニットでは、摺動接触部分におけるフリクションの低減を図るためにさらなる改善が要望されていた。【解決手段】潤滑油の存在下で、デファレンシャルケース１と、デファレンシャルギアであるサイドギア２や差動ピニオン３とが摺動接触する部分において、少なくとも一方の摺動接触面１ａ，２ａ，３ａに硬質炭素薄膜を形成したデファレンシャルユニットとし、摺動接触部面１ａ，２ａ，３ａの硬度を充分に高いものにして耐スカッフ性及び耐摩耗性を向上させ、大幅なフリクションの低減を実現した。【選択図】  図１
2005024034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑油の存在下で、デファレンシャルケースと、デファレンシャルギアとが摺動接触する部分において、デファレンシャルケース及びデファレンシャルギアの少なくとも一方の摺動接触面に硬質炭素薄膜を形成したことを特徴とするデファレンシャルユニット。
【請求項２】
潤滑油の存在下で、デファレンシャルギアと、デファレンシャルケースとデファレンシャルギアの間に介装したワッシャとが摺動接触する部分において、デファレンシャルギア及びワッシャの少なくとも一方の摺動接触面に硬質炭素薄膜を形成したことを特徴とするデファレンシャルユニット。
【請求項３】
潤滑油の存在下で、デファレンシャルケースと、デファレンシャルケースとデファレンシャルギアの間に介装したワッシャとが摺動接触する部分において、デファレンシャルケース及びワッシャの少なくとも一方の摺動接触面に硬質炭素薄膜を形成したことを特徴とするデファレンシャルユニット。
【請求項４】
硬質炭素薄膜の膜厚が、０．３〜１．５μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のデファレンシャルユニット。
【請求項５】
硬質炭素薄膜の被覆前における摺動接触面の表面粗さが、Ｒａで０．０８μｍ以下であることことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のデファレンシャルユニット。
【請求項６】
硬質炭素薄膜の被覆前における摺動接触面の表面粗さが、Ｒａで０．０３μｍ以下であることことを特徴とする請求項５に記載のデファレンシャルユニット。
【請求項７】
潤滑油が、脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び／又は脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤を含有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のデファレンシャルユニット。
【請求項８】
脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び／又は脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤が、炭素数６〜３０の炭化水素基を有し、潤滑油中に組成物全量基準で０．０５〜３．０％含有されていることを特徴とする請求項７に記載のデファレンシャルユニット。
【請求項９】
潤滑油が、ポリブテニルコハク酸イミド及び／又はその誘導体を含有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のデファレンシャルユニット。
【請求項１０】
潤滑油におけるポリブテニルコハク酸イミド及び／又はその誘導体の含有量が、潤滑油組成物全量基準で０．１〜１５％であることを特徴とする請求項９に記載のデファレンシャルユニット。
【請求項１１】
潤滑油が、組成物全量基準且つリン元素換算量で、０．１％以下のジチオリン酸亜鉛を含有していることを特徴とする１〜１０のいずれかに記載のデファレンシャルユニット。
【請求項１２】
硬質炭素薄膜に含まれる水素原子の量が１０．０原子％以下であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のデファレンシャルユニット。
【請求項１３】
硬質炭素薄膜に含まれる水素原子の量が１．０原子％以下であることを特徴とする請求項１２に記載のデファレンシャルユニット。
【請求項１４】
硬質炭素薄膜が未成形である摺動接触面の表面粗さが、Ｒａで０．０８μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のデファレンシャルユニット。
【請求項１５】
硬質炭素薄膜が、ＰＶＤ法により成膜したＤＬＣ薄膜であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のデファレンシャルユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のデファレンシャルユニットに係り、とくに、潤滑油の存在下で摺動接触する部分に耐スカッフ性及び耐摩耗性を保持させたデファレンシャルユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のデファレンシャルユニットは、周知のように、デファレンシャルケースに、複数のデファレンシャルギアすなわち左右のサイドギアとサイドギア間に係合する複数の差動ピニオンを収容した構造を有しており、駆動力が入力されるリングギアとともに回転し、車両の旋回時に左右両輪の回転速度を変化させると共に、両輪に均等なトルクを伝達して円滑な走行を行わせるものである。
【０００３】
デファレンシャルケースは、例えば球状黒鉛鋳鉄（ＪＩＳ  Ｇ５５０２）を材料としており、デファレンシャルギアは、例えば構造用鋼鋼材（ＪＩＳ  Ｇ４０５２）を材料としている。また、デファレンシャルケースとデファレンシャルギアとの間には、例えば炭素鋼鋼材（ＪＩＳ  Ｇ４０５１）又は炭素工具鋼鋼材（ＪＩＳ  Ｇ４４０１）から成るワッシャが介装してある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したようなデファレンシャルユニットでは、デファレンシャルケースとデファレンシャルギアとの間、デファレンシャルギアとワッシャとの間、及びデファレンシャルケースとワッシャとの間といった多くの摺動接触部分が存在しており、これらの摺動接触部分でフリクションが発生する。そして、従来にあっては、上記のフリクションが左右両輪への均等なトルク伝達を妨げる恐れがあることから、摺動接触部分におけるフリクションの低減を図るためにさらなる改善が要望されていた。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたものであって、デファレンシャルケース、デファレンシャルギア及びワッシャといった部品同士の摺動接触部分において、大幅なフリクションの低減を実現することができるデファレンシャルユニットを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のデファレンシャルユニットは、潤滑油の存在下で、デファレンシャルケースと、デファレンシャルギアとが摺動接触する部分において、デファレンシャルケース及びデファレンシャルギアの少なくとも一方の摺動接触面に硬質炭素薄膜を形成したことを特徴としており、これにより、摺動接触面の硬度を充分に高いものにして、耐スカッフ性及び耐摩耗性を向上させてフリクションの大幅な低減を実現する。
【０００７】
また、本発明のデファレンシャルユニットは、潤滑油の存在下で、デファレンシャルギアと、デファレンシャルケースとデファレンシャルギアの間に介装したワッシャとが摺動接触する部分において、デファレンシャルギア及びワッシャの少なくとも一方の摺動接触面に硬質炭素薄膜を形成したことを特徴としており、これにより、摺動接触面の硬度を充分に高いものにして、耐スカッフ性及び耐摩耗性を向上させてフリクションの大幅な低減を実現する。
【０００８】
さらに、本発明のデファレンシャルユニットは、潤滑油の存在下で、デファレンシャルケースと、デファレンシャルケースとデファレンシャルギアの間に介装したワッシャとが摺動接触する部分において、デファレンシャルケース及びワッシャの少なくとも一方の摺動接触面に硬質炭素薄膜を形成したことを特徴としており、これにより、摺動接触面の硬度を充分に高いものにして、耐スカッフ性及び耐摩耗性を向上させてフリクションの大幅な低減を実現する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、更に詳細に説明する。なお、本明細書において「％」は、特記しない限り質量百分率を示すものとする。
【００１０】
図１に示す自動車のデファレンシャルユニットは、デファレンシャルケース１内に、デファレンシャルギアとして、左右一対のサイドギア２，２と、両サイドギア２間に係合する複数の差動ピニオン３を収容している。各サイドギア２は、左右の車軸側となるサイドフランジ４，４に連結してあり、差動ピニオン３は、デファレンシャルケース１に設けたメートシャフト５に対して回転自在に装着してある。
【００１１】
また、デファレンシャルケース１とサイドギア２の間には、図２にも示すようにサイドワッシャ６が介装してあり、デファレンシャルケース１と差動ピニオン３の間には、図３にも示すように球面状のメートワッシャ７が介装してある。さらに、デファレンシャルケース１には、サイドフランジ４と同軸状にリングギア８が固定してあり、このリングギア８には、エンジンの出力軸又はプロペラシャフトである駆動軸９に連結した駆動ピニオン１０が係合している。
【００１２】
デファレンシャルケース１及び各歯車２，３，８，１０は、ハウジング１１に収容してある。なお、デファレンシャルギアの収容部分をハウジングと称する場合もあるが、本発明では、デファレンシャルギアの収容部分をデファレンシャルケース１とする。
【００１３】
上記のデファレンシャルユニットは、車両の走行時すなわち駆動軸９の回転を駆動ピニオン１０及びリングギア８を介して車軸側に伝達しているときには、リングギア８とともにデファレンシャルケース１が回転しており、車両が旋回する際には、デファレンシャルケース１が前進方向に回転するのに対して、左右のサイドギア２，２が共通の差動ピニオン３の係合により互いに逆回転する関係にあるので、これにより左右の両輪の回転速度を変化させることとなる。
【００１４】
ここで、デファレンシャルユニットは、上記の如く駆動する際に、潤滑油の存在下において、デファレンシャルケース１とデファレンシャルギア（サイドギア２，差動ピニオン３）とが摺動接触し、とくに、デファレンシャルギア（サイドギア２，差動ピニオン３）とワッシャ（サイドワッシャ６，メートワッシャ７）とが摺動接触すると共に、デファレンシャルケース１とワッシャ（サイドワッシャ６，メートワッシャ７）とが摺動接触する。
【００１５】
そこで、本発明に係わるデファレンシャルユニットでは、デファレンシャルケース１の摺動接触面１ａ及びデファレンシャルギア（２，３）の摺動接触面２ａ，３ａのうち少なくとも一方の摺動接触面に硬質炭素薄膜２０を形成しており、とくに、デファレンシャルギア（２，３）の摺動接触面２ａ，３ａ及びワッシャ（６，７）の摺動接触面６ａ，７ａのうち少なくとも一方の摺動接触面に硬質炭素薄膜２０を形成し、また、デファレンシャルケース１の摺動接触面１ａ及びワッシャ（６，７）の摺動接触面６ｂ，７ｂのうち少なくとも一方の摺動接触面に硬質炭素薄膜２０を形成している。
【００１６】
これにより、デファレンシャルユニットでは、摺動接触面の硬度を充分に高いものにして、耐スカッフ性及び耐摩耗性を向上させてフリクションの大幅な低減を実現している。このように摺動接触部分のフリクションを大幅に低減することにより、左右両輪へのトルク伝達が均等なものになり、車両の直進安定性を高めることができる。
【００１７】
硬質炭素薄膜は、各種ＰＶＤ法、具体的には、アーク式イオンプレーティング法により形成したＤＬＣ薄膜（ダイヤモンドライクカーボン薄膜）であることが望ましい。このＤＬＣ薄膜は、炭素元素を主として構成された非晶質のものであり、具体的には、炭素元素だけから成るａ−Ｃ（アモルファスカーボン）、水素を含有するａ−Ｃ：Ｈ（水素アモルファスカーボン）、及びチタン（Ｔｉ）やモリブデン（Ｍｏ）等の金属元素を一部に含むＭｅＣ（メタルカーボン又は金属炭化物）が挙げられるが、大幅な摩擦低減効果を発揮させる観点から、水素含有量が少ないものほど好ましく、水素原子の含有量が１０．０原子％以下、より好ましくは水素原子の含有量が１．０原子％以下、さらには水素を含まないａ−Ｃ系（アモルファスカーボン系）材料を好適に用いることができ、さらには、膜厚を０．３〜１．５μｍとするのが好ましい。
【００１８】
ここで、鉄材から成るデファレンシャルケース、デファレンシャルギア及びワッシャの基材の表面粗さ、すなわち、硬質炭素薄膜の被覆前における摺動接触面の表面粗さがＲａで０．０８μｍを超えると、硬質炭素薄膜表面の粗さに起因する突起部が摺動相手との局所的な接触面積を増大させて皮膜の割れを誘発してしまうことから、硬質炭素薄膜の被覆前における摺動接触面の表面粗さをＲａで０．０８μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは硬質炭素薄膜の被覆前における摺動接触面の表面粗さをＲａで０．０３μｍ以下とする。また、硬質炭素薄膜が未成形である誘導接触面の表面粗さをＲａで０．０８μｍ以下とすることも、上記した皮膜の割れを防止するうえで有効である。
【００１９】
次に、本発明に用いる潤滑油組成物について詳細に説明する。この潤滑油組成物は、潤滑油基油に、脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び／又は脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤を含有させて成る。
【００２０】
上記潤滑油基油としては特に限定されるものではなく、鉱油、合成油、油脂及びこれらの混合物など、潤滑油組成物の基油として通常使用されるものであれば、種類を問わず使用することができる。
【００２１】
鉱油として、具体的には、原油を常圧蒸留及び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、硫酸洗浄、白土処理等の精製処理等を適宜組み合わせて精製したパラフィン系又はナフテン系等の油やノルマルパラフィン等が使用でき、溶剤精製、水素化精製処理したものが一般的であるが、芳香族分をより低減することが可能な高度水素化分解プロセスやＧＴＬ  Ｗａｘ（ガス・トウー・リキッド・ワックス）を異性化した手法で製造したものを用いることがより好ましい。
【００２２】
合成油としては、具体的には、ポリ−α−オレフィン（例えば、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー、エチレン−プロピレンオリゴマー等）、ポリ−α−オレフィンの水素化物、イソブテンオリゴマー、イソブテンオリゴマーの水素化物、イソパラフィン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ジエステル（例えば、ジトリデシルグルタレート、ジオクチルアジペート、ジイソデシルアジペート、ジトリデシルアジペート、ジオクチルセバケート等）、ポリオールエステル（例えば、トリメチロールプロパンカプリレート、トリメチロールプロパンペラルゴネート、トリメチロールプロパンイソステアリネート等のトリメチロールプロパンエステル；ペンタエリスリトール２−エチルヘキサノエート、ペンタエリスリトールペラルゴネート等のペンタエリスリトールエステル）、ポリオキシアルキレングリコール、ジアルキルジフェニルエーテル、ポリフェニルエーテル等が挙げられる。中でも、１−オクテンオリゴマー、１−デセンオリゴマー等のポリ−α−オレフイン又はその水素化物が好ましい例として挙げられる。
【００２３】
本発明に用いる潤滑油組成物の基油は、鉱油系基油又は合成系基油を単独又は混合して用いる以外に、２種類以上の鉱油系基油又は２種類以上の合成系基油の混合物であっても差し支えない。また、上記混合物における２種類以上の基油の混合比も特に限定されず任意に選ぶことができる。
【００２４】
潤滑油基油中の硫黄分について、特に制限はないが、基油全量基準で、０．２％以下であることが好ましく、より好ましくは０．１％以下、さらには０．０５％以下であることが好ましい。特に、水素化精製鉱油や合成系基油の硫黄分は、０．００５％以下、あるいは実質的に硫黄分を含有していない（５ｐｐｍ以下）ことから、これらを基油として用いることが好ましい。
【００２５】
また、潤滑油基油中の芳香含有量についても、特に制限はないが、デファレンシャルユニット用潤滑油組成物として長期間低摩擦特性を維持するためには、全芳香族含有量が１５％以下であることが好ましく、より好ましくは１０％以下、さらには５％以下であることが好ましい。即ち、潤滑油基油の全芳香族含有量が１５％を超える場合には、酸化安定性が劣るため好ましくない。
【００２６】
なお、ここで言う全芳香族含有量とは、ＡＳＴＭ  Ｄ２５４９に規定される方法に準拠して測定される芳香族留分（ａｒｏｍａｔｉｃｓ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）含有量を意味している。
【００２７】
潤滑油基油の動粘度にも、特に制限はないが、デファレンシャルユニット用潤滑油組成物として使用する場合には、１００℃における動粘度が２ｍｍ２／ｓ以上であることが好ましく、より好ましくは３ｍｍ２／ｓ以上である。一方、その動粘度は、２０ｍｍ２／ｓ以下であることが好ましく、１０ｍｍ２／ｓ以下、特に８ｍｍ２／ｓ以下であることが好ましい。１００℃における潤滑油基油の動粘度が２ｍｍ２／ｓ未満である場合には、充分な耐摩耗性が得られないのに加えて、蒸発特性が劣る可能性があるため好ましくない。一方、１００℃における潤滑油基油の動粘度が２０ｍｍ２／ｓを超える場合には、低摩擦性能を発揮しにくく、低温性能が悪くなる可能性があるため好ましくない。本発明においては、上記基油の中から選ばれる２種以上の基油を任意に混合した混合物等が使用でき、１００℃における動粘度が上記の好ましい範囲内に入る限りにおいては、基油単独の動粘度が上記以外のものであっても使用可能である。
【００２８】
また、潤滑油基油の粘度指数にも、特別な制限はないが、８０以上であることが好ましく、１００以上であることがさらに好ましく、特にデファレンシャルユニット用潤滑油組成物として使用する場合には、１２０以上であることが好ましい。潤滑油基油の粘度指数を高めることでよりオイル消費が少なく、低温粘度特性等に優れたデファレンシャルユニット用潤滑油組成物を得ることができる。
【００２９】
上記脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び／又は脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤としては、炭素数６〜３０、好ましくは炭素数８〜２４、特に好ましくは炭素数１０〜２０の直鎖状又は分枝状炭化水素基を有する脂肪酸エステル、脂肪酸アミン化合物、及びこれらの任意混合物を挙げることができる。炭素数が６〜３０の範囲外のときは、摩擦低減効果が充分に得られない可能性がある。
【００３０】
炭素数６〜３０の直鎖状又は分枝状炭化水素基としては、具体的には、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基、ペンタコシル基、ヘキサコシル基、ヘプタコシル基、オクタコシル基、ノナコシル基、トリアコンチル基等のアルキル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基、ヘンイコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基、ペンタコセニル基、ヘキサコセニル基、ヘプタコセニル基、オクタコセニル基、ノナコセニル基、トリアコンテニル基等のアルケニル基などを挙げることができる。なお、上記アルキル基及びアルケニル基には、考えられる全ての直鎖状構造及び分枝状構造が含まれ、また、アルケニル基における二重結合の位置は任意である。
【００３１】
また、上記脂肪酸エステルとしては、かかる炭素数６〜３０の炭化水素基を有する脂肪酸と脂肪族１価アルコール又は脂肪族多価アルコールとのエステルなどを例示でき、具体的には、グリセリンモノオレート、グリセリンジオレート、ソルビタンモノオレート、ソルビタンジオレートなどを特に好ましい例として挙げることができる。
【００３２】
上記脂肪族アミン化合物としては、脂肪族モノアミン又はそのアルキレンオキシド付加物、脂肪族ポリアミン、イミダゾリン化合物等、及びこれらの誘導体等を例示できる。具体的には、ラウリルアミン、ラウリルジエチルアミン、ラウリルジエタノールアミン、ドデシルジプロパノールアミン、パルミチルアミン、ステアリルアミン、ステアリルテトラエチレンペンタミン、オレイルアミン、オレイルプロピレンジアミン、オレイルジエタノールアミン、Ｎ−ヒドロキシエチルオレイルイミダゾリン等の脂肪族アミン化合物や、これら脂肪族アミン化合物のＮ，Ｎ−ジポリオキシアルキレン−Ｎ−アルキル（又はアルケニル）（炭素数６〜２８）等のアミンアルキレンオキシド付加物、これら脂肪族アミン化合物に炭素数２〜３０のモノカルボン酸（脂肪酸等）や、シュウ酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の炭素数２〜３０のポリカルボン酸を作用させて、残存するアミノ基及び／又はイミノ基の一部又は全部を中和したりアミド化した、いわゆる酸変性化合物等が挙げられる。好適な例としては、Ｎ，Ｎ−ジポリオキシエチレン−Ｎ−オレイルアミン等が挙げられる。
【００３３】
また、本発明に用いる潤滑油組成物に含まれる脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び／又は脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤の含有量は、潤滑油組成物全量基準で、０．０５〜３．０％であることが好ましく、更に好ましくは０．１〜２．０％、特に好ましくは０．５〜１．４％であることがよい。上記含有量が０．０５％未満であると摩擦低減効果が小さくなり易く、３．０％を超えると潤滑油への溶解性や貯蔵安定性が著しく悪化し、沈殿物が発生し易いので、好ましくない。
【００３４】
一方、本発明に用いる潤滑油組成物は、ポリブテニルコハク酸イミド及び／又はその誘導体を含有することが好適であり、上記ポリブテニルコハク酸イミドとしては、次の一般式（１）及び（２）で表される化合物が挙げられる。
【００３５】
【化１】
2005024034.tif 000003
【００３６】
【化２】
2005024034.tif 000004
【００３７】
これら一般式におけるＰＩＢは、ポリブテニル基を示し、高純度イソブテン又は１−ブテンとイソブテンの混合物をフッ化ホウ素系触媒又は塩化アルミニウム系触媒で重合させて得られる数平均分子量が９００〜３５００、望ましくは１０００〜２０００のポリブテンから得られる。上記数平均分子量が９００未満の場合は清浄性効果が劣り易く、３５００を超える場合は低温流動性に劣り易いため、望ましくない。
【００３８】
また、上記一般式におけるｎは、清浄性に優れる点から１〜５の整数、より望ましくは２〜４の整数であることがよい。更に、上記ポリブテンは、製造過程の触媒に起因して残留する微量のフッ素分や塩素分を吸着法や充分な水洗等の適切な方法により、５０ｐｐｍ以下、より望ましくは１０ｐｐｍ以下、特に望ましくは１ｐｐｍ以下まで除去してから用いることもよい。
【００３９】
更に、上記ポリブテニルコハク酸イミドの製造方法としては、特に限定はないが、例えば、上記ポリブテンの塩素化物又は塩素やフッ素が充分除去されたポリブテンと無水マレイン酸とを１００〜２００℃で反応させて得られるポリブテニルコハク酸を、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン等のポリアミンと反応させることにより得ることができる。
【００４０】
一方、上記ポリブテニルコハク酸イミドの誘導体としては、上記一般式（１）又は（２）で表される化合物に、ホウ素化合物や含酸素有機化合物を作用させて、残存するアミノ基及び／又はイミノ基の一部又は全部を中和したり、アミド化した、いわゆるホウ素変性又は酸変性化合物を例示できる。その中でもホウ素含有ポリブテニルコハク酸イミド、特にホウ素含有ビスポリブテニルコハク酸イミドが最も好ましいものとして挙げられる。
【００４１】
上記ホウ素化合物としては、ホウ酸、ホウ酸塩、ホウ酸エステル等が挙げられる。具体的には、上記ホウ酸として、オルトホウ酸、メタホウ酸及びテトラホウ酸などが挙げられる。また、上記ホウ酸塩としては、アンモニウム塩等、具体的には、例えばメタホウ酸アンモニウム、四ホウ酸アンモニウム、五ホウ酸アンモニウム、八ホウ酸アンモニウム等のホウ酸アンモニウムが好適例として挙げられる。また、ホウ酸エステルとしては、ホウ酸と好ましくは炭素数１〜６のアルキルアルコールとのエステル、より具体的には例えば、ホウ酸モノメチル、ホウ酸ジメチル、ホウ酸トリメチル、ホウ酸モノエチル、ホウ酸ジエチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸モノプロピル、ホウ酸ジプロピル、ホウ酸トリププロピル、ホウ酸モノブチル、ホウ酸ジブチル、ホウ酸トリブチル等が好適例として挙げられる。なお、ホウ素含有ポリブテニルコハク酸イミドにおけるホウ素含有量Ｂと窒素含有量Ｎとの質量比「Ｂ／Ｎ」は、通常０．１〜３であり、好ましくは、０．２〜１である。
【００４２】
また、上記含酸素有機化合物としては、具体的には、例えばぎ酸、酢酸、グリコール酸、プロピオン酸、乳酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、ノナデカン酸、エイコサン酸等の炭素数１〜３０のモノカルボン酸や、シュウ酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の炭素数２〜３０のポリカルポン酸並びにこれらの無水物、又はエステル化合物、炭素数２〜６のアルキレンオキサイド、ヒドロキシ（ポリ）オキシアルキレンカーボネート等が挙げられる
【００４３】
なお、本発明に用いる潤滑油組成物において、ポリブテニルコハク酸イミド及び／又はその誘導体の含有量は、０．１〜１５％が望ましく、より望ましくは１．０〜１２％であることが好ましい。０．１％未満では清浄性効果に乏しくなることがあり、１５％を超えると含有量に見合う清浄性効果が得られにくく、抗乳化性が悪化し易い。
【００４４】
更にまた、本発明に用いる潤滑油組成物は、次の一般式（３）で表されるジチオリン酸亜鉛を含有することが好適である。
【００４５】
【化３】
2005024034.tif 000005
【００４６】
上記式（３）中のＲ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ別個に炭素数１〜２４の炭化水素基を示す。これら炭化水素基としては、炭素数１〜２４の直鎖状又は分枝状のアルキル基、炭素数３〜２４の直鎖状又は分枝状のアルケニル基、炭素数５〜１３のシクロアルキル基又は直鎖状若しくは分枝状のアルキルシクロアルキル基、炭素数６〜１８のアリール基又は直鎖状若しくは分枝状のアルキルアリール基、炭素数７〜１９のアリールアルキル基等のいずれかであることが望ましい。また、アルキル基やアルケニル基は、第１級、第２級及び第３級のいずれであってもよい。
【００４７】
上記Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基、トリコシル基、テトラコシル基等のアルキル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ブタジエニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘキサデセニル基、ヘプタデセニル基、オレイル基等のオクタデセニル基、ノナデセニル基、イコセニル基、ヘンイコセニル基、ドコセニル基、トリコセニル基、テトラコセニル基等のアルケニル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基、メチルシクロペンチル基、ジメチルシクロペンチル基、エチルシクロペンチル基、プロピルシクロペンチル基、エチルメチルシクロペンチル基、トリメチルシクロペンチル基、ジエチルシクロペンチル基、エチルジメチルシクロペンチル基、プロピルメチルシクロペンチル基、プロピルエチルシクロペンチル基、ジ−プロピルシクロペンチル基、プロピルエチルメチルシクロペンチル基、メチルシクロへキシル基、ジメチルシクロへキシル基、エチルシクロへキシル基、プロピルシクロへキシル基、エチルメチルシクロへキシル基、トリメチルシクロへキシル基、ジエチルシクロヘキシル基、エチルジメチルシクロヘキシル基、プロピルメチルシクロヘキシル基、プロピルエチルシクロヘキシル基、ジ−プロピルシクロへキシル基、プロピルエチルメチルシクロヘキシル基、メチルシクロヘプチル基、ジメチルシクロヘプチル基、エチルシクロヘプチル基、プロピルシクロヘプチル基、エチルメチルシクロヘプチル基、トリメチルシクロヘプチル基、ジエチルシクロヘプチル基、エチルジメチルシクロヘプチル基、プロピルメチルシクロヘプチル基、プロピルエチルシクロヘプチル基、ジ−プロピルシクロヘプチル基、プロピルエチルメチルシクロヘプチル基等のアルキルシクロアルキル基、フェニル基、ナフチル基等のアリール基、トリル基、キシリル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、エチルメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、ブチルフェニル基、プロピルメチルフェニル基、ジエチルフェニル基、エチルジメチルフェニル基、テトラメチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デシルフェニル基、ウンデシルフェニル基、ドデシルフェニル基等のアルキルアリール基、ベンジル基、メチルベンジル基、ジメチルベンジル基、フェネチル基、メチルフェネチル基、ジメチルフェネチル基等のアリールアルキル基、等が例示できる。
【００４８】
なお、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７がとり得る上記炭化水素基には、考えられる全ての直鎖状構造及び分枝状構造をが含まれ、また、アルケニル基の二重結合の位置、アルキル基のシクロアルキル基への結合位置、アルキル基のアリール基への結合位置、及びアリール基のアルキル基への結合位置は任意である。また、上記炭化水素基の中でも、その炭化水素基が、直鎖状又は分柱状の炭素数１〜１８のアルキル基である場合若しくは炭素数６〜１８のアリール基、又は直鎖状若しくは分枝状アルキルアリール基である場合が特に好ましい。
【００４９】
上記ジチオリン酸亜鉛の好適な具体例としては、例えば、ジイソプロピルジチオリン酸亜鉛、ジイソブチルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｓｅｃ−ブチルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｓｅｃ−ペンチルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｎ−ヘキシルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｓｅｃ−ヘキシルジチオリン酸亜鉛、ジ−オクチルジチオリン酸亜鉛、ジ−２−エチルヘキシルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｎ−デシルジチオリン酸亜鉛、ジ−ｎ−ドデシルジチオリン酸亜鉛、ジイソトリデシルジチオリン酸亜鉛、及びこれらの任意の組合せに係る混合物等が挙げられる。
【００５０】
また、上記ジチオリン酸亜鉛の含有量は、より高い摩擦低減効果を発揮させる観点から、潤滑油組成物全量基準且つリン元素換算量で、０．１％以下であることが好ましく、また０．０６％以下であることがより好ましく、更にはジチオリン酸亜鉛が含有されないことが特に好ましい。ジチオリン酸亜鉛の含有量がリン元素換算量で０．１％を超えると、ＤＬＣ部材と鉄基部材との摺動面における上記脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤や上記脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤の優れた摩擦低減効果が阻害されるおそれがある。
【００５１】
上記ジチオリン酸亜鉛の製造方法としては、従来方法を任意に採用することができ、特に制限されないが、具体的には、例えば、上記Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７に対応する炭化水素基を持つアルコール又はフェノールを五二硫化りんと反応させてジチオリン酸とし、これを酸化亜鉛で中和させることにより合成することができる。なお、上記ジチオリン酸亜鉛の構造は、使用する原料アルコールによって異なることは言うまでもない。
【００５２】
本発明においては、上記一般式（３）に包含される２種以上のジチオリン酸亜鉛を任意の割合で混合して使用することもできる。
【００５３】
上述のように、本発明のデファレンシャルユニットにおいて、潤滑油組成物は、硬質炭素薄膜で被覆した摺動接触面、すなわちデファレンシャルケース及びデファレンシャルギア（サイドギア，差動ピニオン）の少なくとも一方の摺動接触面、デファレンシャルギア及びワッシャ（サイドワッシャ，メートワッシャ）の少なくとも一方の摺動接触面、並びにデファレンシャルケース及びワッシャの少なくとも一方の摺動接触面に用いた場合に、極めて優れた低摩擦特性を示すものであるが、特にデファレンシャルユニット用潤滑油組成物として必要な性能を高める目的で、金属系清浄剤、酸化防止剤、粘度指数向上剤、他の無灰摩擦調整剤、他の無灰分散剤、磨耗防止剤若しくは極圧剤、防錆剤、非イオン系界面活性剤、抗乳化剤、金属不活性化剤、消泡剤等を単独で又は複数種を組合せて配合し、必要な性能を高めることができる。
【００５４】
上記金属系清浄剤としては、潤滑油用の金属系清浄剤として通常用いられる任意の化合物が使用できる。例えば、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のスルホネート、フェネート、サリシレートナフテネート等を単独で又は複数種を組合せて使用できる。ここで、上記アルカリ金属としてはナトリウム（Ｎａ）やカリウム（Ｋ）等、上記アルカリ土類金属としてはカルシウム（Ｃａ）やマグネシウム（Ｍｇ）等が例示できる。また、具体的な好適例としては、Ｃａ又はＭｇのスルフォネート、フェネート及びサリシレートが挙げられる。
【００５５】
なお、これら金属系清浄剤の全塩基価及び添加量は、要求される潤滑油の性能に応じて任意に選択できる。通常、全塩基価は、過塩素酸法で０〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇ、望ましくは１５０〜４００ｍｇＫＯＨ／ｇであり、その添加量は潤滑油組成物全量基準で、通常０．１〜１０％である。
【００５６】
また、上記酸化防止剤としては、潤滑油用の酸化防止剤として通常用いられる任意の化合物を使用できる。例えば、４，４’−メチレンビス（２，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、オクタデシル−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート等のフェノール系酸化防止剤、フェニル−α−ナフチルアミン、アルキルフェニル−α−ナフチルアミン、アルキルジフェニルアミン等のアミン系酸化防止剤、並びにこれらの任意の組合せに係る混合物等が挙げられる。また、かかる酸化防止剤の添加量は、潤滑油組成物全量基準で、通常０．０１〜５％である。
【００５７】
更に、上記粘度指数向上剤としては、具体的には、各種メタクリル酸エステルから選ばれる１種又は２種以上のモノマーの共重合体やその水添物等のいわゆる非分散型粘度指数向上剤、及び更に窒素化合物を含む各種メタクリル酸エステルを共重合させたいわゆる分散型粘度指数向上剤等が例示できる。また、他の粘度指数向上剤の具体例としては、非分散型又は分散型エチレン−α−オレフィン共重合体（α−オレフィンとしては、例えばプロピレン、１−ブテン、１−ペンテン等）及びその水素化物、ポリイソブチレン及びその水添物、スチレン−ジエン水素化共重合体、スチレン−無水マレイン酸エステル共重合体、並びにポリアルキルスチレン等も例示できる。
【００５８】
これら粘度指数向上剤の分子量は、せん断安定性を考慮して選定することが必要である。具体的には、粘度指数向上剤の数平均分子量は、例えば分散型及び非分散型ポリメタクリレートでは５０００〜１００００００、好ましくは１０００００〜８０００００がよく、ポリイソブチレン又はその水素化物では８００〜５０００、エチレン−α−オレフィン共重合体又はその水素化物では８００〜３０００００、好ましくは１００００〜２０００００がよい。また、かかる粘度指数向上剤は、単独で又は複数種を任意に組合せて含有させることができるが、通常その含有量は、潤滑油組成物基準で０．１〜４０．０％であることが望ましい。
【００５９】
更にまた、他の無灰摩擦調整剤としては、ホウ酸エステル、高級アルコール、脂肪族エーテル等の無灰摩擦調整剤、ジチオリン酸モリブデン、ジチオカルバミン酸モリブデン、二硫化モリブデン等の金属系摩擦調整剤等が挙げられ、他の無灰分散剤としては、数平均分子量が９００〜３５００のポリブテニル基を有するポリブテニルベンジルアミン、ポリブテニルアミン、数平均分子量が９００未満のポリブテニル基を有するポリブテニルコハク酸イミド等及びそれらの誘導体等が挙げられる。
【００６０】
更にまた、上記磨耗防止剤又は極圧剤としては、ジスルフィド、硫化油脂、硫化オレフィン、炭素数２〜２０の炭化水素基を１〜３個含有するリン酸エステル、チオリン酸エステル、亜リン酸エステル、チオ亜リン酸エステル及びこれらのアミン塩等が挙げられる。
【００６１】
更にまた、上記防錆剤としては、アルキルベンゼンスルフォネート、ジノニルナフタレンスルフォネート、アルケニルコハク酸エステル、多価アルコールエステル等が挙げられ、上記非イオン系界面活性剤及び抗乳化剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルナフチルエーテル等のポリアルキレングリコール系非イオン系界面活性剤等が挙げられる。
【００６２】
更にまた、上記金属不活性化剤としては、イミダゾリン、ピリミジン誘導体、チアジアゾール、ベンゾトリアゾール、チアジアゾール等が挙げられ、上記消泡剤としては、シリコーン、フルオロシリコーン、フルオロアルキルエーテル等が挙げられる。
【００６３】
なお、これら添加剤を本発明の潤滑油組成物に含有させる場合には、その含有量は、潤滑油組成物全量基準で、他の摩擦調整剤、他の無灰分散剤、磨耗防止剤又は極圧剤、防錆剤、及び抗乳化剤については０．０１〜５％、金属不活性剤については０．００５〜１％、消泡剤については０．０００５〜１％の範囲から適宜選択できる。
【００６４】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に具体的に説明するが、本発明は、これら実施例のみに限定されるものではない。
【００６５】
実施例１〜１１及び比較例１〜６では、デファレンシャルケース、デファレンシャルギア及びワッシャに相当するピン状の試料と、その摺動相手部材であるリング状の摺動相手試料を用意し、これらの基材の材料、表面処理、表面処理の膜厚及び摺動接触面の面粗度を異ならせ、また、実施例１〜１１では、ＤＬＣ薄膜の水素含有量を異ならせた。
【００６６】
ここで、実施例１〜１１及び比較例１〜６、並びに後記する実施例１２，１３及び比較例７に用いた潤滑油の組成は表１の通りである。
潤滑油Ａ  ：  実施例１〜３，６，９，１１〜１３及び比較例１〜７
潤滑油Ｂ  ：  実施例４，７，８，１０
潤滑油Ｃ  ：  実施例５
【００６７】
【表１】
2005024034.tif 000006
【００６８】
次に、ＪＩＳ  Ｄ４４１１に準処して、定速式摩擦試験機において、試料（ピン）と摺動相手試料（リング）を用いたピン−オン−リングによる摩擦試験を行った。この試験は、摺動相手材料に対して試料を一定荷重で押付けるとともにリングを定速度で回転させて摩擦力を測定するものである。そして、測定した摩擦力や試験前後に行った試料の厚さ及び重量の測定結果に基づいて摩擦係数を求めて、比較例１を『１．００』として実施例１〜１１及び比較例２〜６の摩擦係数低減比を求めた。その結果を表２に示す。
【００６９】
【表２】
2005024034.tif 000007
【００７０】
表２に示すように、実施例１〜１１については、ＤＬＣ薄膜の形成により、比較例１〜６のいずれに対しても摩擦係数が明らかに低減されたものとなり、とくに、試料及び相手摺動部材の両方にＤＬＣ薄膜を形成した実施例１及び２については、摩擦係数の大幅な低減を確認することができた。
【００７１】
実施例１２及び１３並びに比較例７では、デファレンシャルケース、デファレンシャルギア及びワッシャを備えたデファレンシャルユニットを用意し、実施例１２及び１３では、ワッシャの両側の摺動接触面にＤＬＣ薄膜を形成した。さらに、添加油中の添加剤としては、エステル系摩擦調整剤であるグリセリンモノオレートを用いた。そして、各例について直進走行性改善率を求めた。
【００７２】
上記の直進走行性改善率を求めるには、直進走行を想定した入力をデファレンシャルユニットに負荷するとともに左右両輪のトルクを測定し、これにより左右両輪へのトルク分配率を求める。そして、左右両輪のトルク分配率が均等になる理想状態に対して、比較例７のトルク分配率のずれ量の絶対値を基準値とし、実施例１２及び１３について、基準値に対する改善率を算出した。この改善率は、Ｔ０を比較例７のトルク分配率のずれとし、Ｔ１を実施例のトルク分配率のずれとした場合、〔（Ｔ０−Ｔ１）／Ｔ０〕×１００（％）で求められる。その結果を表３に示す。
【００７３】
【表３】
2005024034.tif 000008
【００７４】
表３に示すように、実施例１２及び１３については、比較例７に対して、直進走行性が明らかに改善されていることを確認した。これは、ワッシャに形成したＤＬＣ薄膜によって摺動接触部分でのフリクションが大幅に低減され、これにより左右両輪のトルク分配率が均等に近くなったことを示している。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のデファレンシャルユニットによれば、デファレンシャルケース、デファレンシャルギア及びワッシャといった部品同士の摺動接触部分において、耐スカッフ性及び耐摩耗性を高めてフリクションを大幅に低減することができ、これにより左右両輪への均等なトルク伝達を可能にして、車両の直進安定性を高めることができるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるデファレンシャルユニットの一実施形態を説明する断面図である。
【図２】サイドワッシャの正面図（ａ）、サイドワッシャ及びサイドギアを示す断面図（ｂ）である。
【図３】メートワッシャ及び差動ピニオンを示す断面図である。
【符号の説明】
１          デファレンシャルケース
２          サイドギア（デファレンシャルギア）
３          差動ピニオン（デファレンシャルギア）
３ａ        摺動接触面
６          サイドワッシャ
６ａ  ６ｂ  摺動接触面
７          メートワッシャ
７ａ  ７ｂ  摺動接触面
２０        硬質炭素薄膜
【図１】
2005024034.tif 000009
【図２】
2005024034.tif 000010
【図３】
2005024034.tif 000011