(57)【要約】【課題】低コストで且つ耐摩耗性と低摩擦係数に優れた合成樹脂製スラストワッシャ及びその製造方法を提供すること、並びに小型化、軽量化及び効率向上に貢献する自動変速装置を提供すること【解決手段】円板状の合成樹脂を基材として成り、摺動面が硬質炭素薄膜で被覆され且つ当該摺動面に脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤及び脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤などを含有する潤滑油及び作動油などを介在させたワッシャである。合成樹脂をワッシャ形状に成形後、表面にプラズマＣＤＶ法によりダイヤモンドライクカーボンを被覆して硬質炭素薄膜を設けてワッシャとする。上記ワッシャと潤滑油及び作動油などを用いる自動変速装置である。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の合成樹脂を基材として成るワッシャであって、
摺動面が硬質炭素薄膜で被覆されているとともに、当該摺動面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する潤滑油及び／又は作動油を介在させることを特徴とするワッシャ。
【請求項２】
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が、炭素数６〜３０の炭化水素基を有し、潤滑油及び／又は作動油の全量基準で０．０５〜３．０％含有されることを特徴とする請求項１に記載のワッシャ。
【請求項３】
上記潤滑油及び／又は作動油が、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成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のワッシャ。
【請求項４】
上記ポリブテニルコハク酸イミド及び／又はその誘導体を、潤滑油及び／又は作動油の全量基準で０．１〜１５％含有して成ることを特徴とする請求項３に記載のワッシャ。
【請求項５】
上記潤滑油及び／又は作動油が、ジチオリン酸亜鉛を、潤滑油及び／又は作動油の全量基準且つリン元素換算量で０．１％以下含有して成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載のワッシャ。
【請求項６】
上記合成樹脂が、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂及びフェノール樹脂から成る群より選ばれた少なくとも１種の樹脂であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載のワッシャ。
【請求項７】
上記硬質炭素薄膜が、プラズマＣＶＤ法により成膜されたダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載のワッシャ。
【請求項８】
金属製部品又はセラミックス製部品を摺動相手材とし、この摺動相手材の摺動面の表面粗さが、Ｒｚ（最大平均粗さ）で２μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載のワッシャ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つの項に記載のワッシャを製造するに当たり、
合成樹脂をワッシャ形状に成形後、表面の一部又は全部にプラズマＣＤＶ法によりダイヤモンドライクカーボンを被覆して硬質炭素薄膜を設けることを特徴とするワッシャの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか１つの項に記載のワッシャと潤滑油及び／又は作動油を用いることを特徴とする自動変速装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワッシャ、その製造方法及び自動変速装置に係り、更に詳細には、摺動面の低摩擦特性に優れ、相対回転部の回転差やスラスト力の吸収を行うワッシャ、その製造方法及び自動変速装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用変速機においては、小型化、軽量化、原価低減の観点から、スラストニードルベアリングが合成樹脂スラストワッシャに代替されている。樹脂製スラストワッシャにおいては、耐摩耗性と低摩擦係数に優れることが要求されるため、従来は母材である樹脂や充填材の最適化によって対策を実施してきた（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１７０３９７号公報
【０００４】
ところが、上記母材樹脂、充填材の最適化は、一般的に高価な材料を使用することになるため、コスト面への跳ね返りが大きく、そのためスラストニードルベアリングを合成樹脂製スラストワッシャに代替する場合は、コストメリットが大幅に圧縮されてしまうという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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、低コストで且つ耐摩耗性と低摩擦係数に優れた合成樹脂製スラストワッシャ及びその製造方法を提供すること、並びに小型化、軽量化及び効率向上に貢献する自動変速装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、ワッシャの摺動面を硬質炭素薄膜で被覆すると共に、潤滑油や作動油に特定の無灰摩擦調整剤を添加することによって、相手部材との摺接部の摩擦トルクの低減が可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
【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。
【０００８】
本発明のワッシャは、円板状の合成樹脂を基材とし、摺動面を硬質炭素薄膜で被覆して成る。このような構成により、相手部材との摺接部の摩擦トルクが低減される。例えば、図１に示すようなワッシャが挙げられる。
【０００９】
ここで、上記硬質炭素薄膜としては、例えば炭素原子を主として構成されるＤＬＣ材料を用いることができ、例えばプラズマＣＶＤ法により成膜することができる。
このＤＬＣ材料は、非晶質のものであって、炭素同士の結合形態がダイヤモンド構造（ＳＰ３結合）とグラファイト結合（ＳＰ２結合）の両方から成る。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などを好適に用いることができる。
【００１０】
また、本発明のワッシャの基材（母材）として用いる合成樹脂は、代表的には、スラストワッシャとして要求が高まってきている耐熱性、具体的には１５０℃以上の耐熱性を有する樹脂が望ましく、更に耐摩耗性にも優れることが望ましい。
このような樹脂としては、例えばポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂又はフェノール樹脂、及びこれらの任意の組み合わせを挙げることができる。かかる樹脂を用いた場合には、軟化や溶損の危険性が低減されうる。
【００１１】
上記樹脂には、他の樹脂や、充填材としてのアルミナ粉末やグラファイト粉末、繊維強化材としてのガラス繊維や炭素繊維、放熱性向上のための金属粉としてブロンズ粉やステンレス鋼粉などを添加することができるが、ワッシャ形状とするための成形性、加工性を確保する観点から、融点１５０℃以上の上記熱可塑性樹脂の含有量を最低限４０％とすることが望ましい。
【００１２】
したがって、本発明のワッシャは、例えば上記樹脂を含有する円板状部材を基材として、当該基材の内周面、外周面及び両側面のうちの少なくともいずれか、具体的には少なくとも相手部材との摺接面に、プラズマＣＶＤ法によってＤＬＣを成膜することによって製造することができる。
【００１３】
また、本発明のワッシャは、摺動面に潤滑油、作動油のいずれか一方又は双方を介在させて使用される。これより、低摩擦特性に優れ、相対回転部の回転差やスラスト力の吸収に優れるものとなる。また、この潤滑油又は作動油は、基油（ベースオイル）に、脂肪酸エステル系無灰摩擦調整剤、脂肪族アミン系無灰摩擦調整剤のいずれか一方又は双方を含有させたものが用いられる。
【００１４】
ここで、上記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、作動油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。
鉱油としては、具体的には、原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた作動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。
【００１５】
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。
【００１６】
上記基油は、鉱油系基油又は合成系基油を単独あるいは混合して用いる以外に、２種類以上の鉱油系基油、あるいは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。
【００１７】
上記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。
【００１８】
また、基油中の芳香族含有量についても、特に制限はないが、例えば自動車用自動変速機の作動油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、作動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。
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。
【００１９】
基油の動粘度にも、特に制限はないが、上記のような自動変速機の作動油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。基油の１００℃における動粘度が２ｍｍ２／ｓ未満である場合には、十分な耐摩耗性が得られない上に蒸発特性が劣る可能性があるため好ましくない。一方、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。
【００２０】
また、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、特に自動変速機の作動油として使用する場合には、１２０以上であることが好ましい。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、省燃費性能に優れた潤滑油や作動油を得ることができる。
【００２１】
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、摩擦低減効果が十分に得られない可能性がある。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
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。
【００２４】
また、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の含有量は、特に制限はないが、潤滑油及び／又は作動油の全量基準で、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％を超えると作動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。
【００２５】
一方、本発明に用いる潤滑油、作動油のいずれか一方又は双方は、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る。
上記ポリブテニルコハク酸イミドとしては、次の化学式（１）及び（２）
【００２６】
【化１】
2005069244.tif 000002
【００２７】
【化２】
2005069244.tif 000003
【００２８】
で表される化合物が挙げられる。これら化学式における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。
また、上記化学式における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十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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、上記化学式（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。
【００３１】
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。
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
【００３２】
なお、本発明に用いる作動油において、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特に制限されないが、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。
【００３３】
更にまた、本発明に用いる潤滑油、作動油のいずれか一方又は双方は、次の化学式（３）
【００３４】
【化３】
2005069244.tif 000004
【００３５】
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。
上記化学式（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。
【００３６】
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。
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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、上記ジチオリン酸亜鉛の含有量は、特に制限されないが、より高い摩擦低減効果を発揮させる観点から、潤滑油及び／又は作動油の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。
【００３９】
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。
本発明においては、上記化学式（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。
【００４０】
上述のように、本発明に使用する作動油は、ＤＬＣなどの硬質炭素薄膜との摺動面に用いた場合に、極めて優れた低摩擦特性を示すものであるが、特に自動変速機の作動油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。
【００４１】
上記金属系清浄剤としては、潤滑油など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。
なお、これら金属系清浄剤の全塩基価及び添加量は、要求される作動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及び／又は作動油の全量基準で、通常０．１〜１０％である。
【００４２】
また、上記酸化防止剤としては、潤滑油など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、潤滑油及び／又は作動油の全量基準で、通常０．０１〜５％である。
【００４３】
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。
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、作動油全量基準で０．１〜４０．０％であることが望ましい。
【００４４】
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る。
また、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。
【００４５】
更に、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。
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る。
【００４６】
また、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。
更に、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る。
更にまた、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。
【００４７】
なお、上記各添加剤を本発明に用いる作動油に含有させる場合には、その含有量は、作動油全量基準で、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。
【００４８】
以上に説明した本発明のワッシャは、金属製部品又はセラミックス製部品を摺動相手材として使用されることが好ましく、更にこの摺動相手材の摺動面の表面粗さは、Ｒｚ（ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１の最大平均粗さ）で２μｍ以下であることが好ましい。これより、長期に亘って安定な摺動状態が維持され易い。なお、摺接面のＲｚが２μｍを超えると、摺接面により硬質炭素薄膜が基材から剥離し易くなり、硬質炭素薄膜によるフリクション低減効果及び耐摩擦性向上効果が得られなくなることがある。
また、摺動相手材の材質としては、例えば炭素鋼、ステンレス鋼、鋳鉄等の金属材料や、ＳｉＣ、ＴｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス材料などが挙げられる。
【００４９】
次に、本発明のワッシャの製造方法について、更に詳細に説明する。
本製造方法では、合成樹脂をワッシャ形状に成形後、その表面にプラズマＣＤＶ法によりダイヤモンドライクカーボンを被覆して硬質炭素薄膜を設けてワッシャを得る。このとき、硬質炭素薄膜は、合成樹脂表面の全体に必ずしも被覆しなくて良く、高圧負荷のかかる部位のみに被覆しても良い。
また、硬質炭素薄膜を被覆する前の合成樹脂表面は、摺動相手材への攻撃性を抑制する観点から、表面粗さがＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１の算術平均粗さＲａで５．０μｍ以下であることが望ましい。
更に、硬質炭素薄膜の厚さは、０．０１〜１μｍとすることが望ましい。
【００５０】
次に、本発明の自動変速装置について、更に詳細に説明する。
本発明の自動変速装置は、上述のワッシャと潤滑油及び／又は作動油を用いて構成される。このため、相手材側の摩耗量が大幅に軽減されることから、自動変速装置の小型化、軽量化が達成され、更には効率が向上する。
【００５１】
図２は、ワッシャを組み込んだ自動車用自動変速機の構造を示す断面図であって、自動車の流体式トルクコンバータの要部に油中スラストワッシャ１と、これより小径の油中スラストワッシャ９と、両面に突起を有しない油中スラストワッシャ１０を装着した状態を示す。
このトルクコンバータの要部は、タービン側のボス１１とインペラ側のハブ１２の間で回転動力（トルク）を伝達する。そして、油中スラストワッシャ１０は、コンバータカバー１３とタービンハブ１４とのスラスト力を受け持ちまた摺接し、油中スラストワッシャ９は、タービンハブ１４とワンウェイクラッチ１５のタービン側面部材１６とのスラスト力を受け持ちまた摺接し、そして、油中スラストワッシャ１は、ワンウェイクラッチ１５のインペラ側面部材１７とインペラ側のハブ１８とのスラスト力を受け持ちまた摺接する。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明を実施例と比較例によって、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。
【００５３】
（作動油の調整）
〔１〕作動油Ａ
ベースオイルとしてのポリアルファオレフィン（１−オクテンオリゴマー）に、エステル系無灰摩擦調整剤としてグリセリンモノオレートを１．０％、無灰系分散剤としてポリブテニルコハク酸イミドを５．０％、その他添加剤として粘度指数向上剤、酸化防止剤、防錆剤、抗乳化剤、非イオン系界面活性剤、金属不活性化剤、消泡剤等を合計で７．０％それぞれ添加し、作動油Ａとした。
〔２〕作動油Ｂ
ベースオイルとしてのポリアルファオレフィン（１−オクテンオリゴマー）のみから成る作動油を調整し、作動油Ｂとした。
【００５４】
（実施例１）
事前にガラス繊維３３％をコンパウンドさせたポリアミド６６樹脂（ザイテル７０Ｇ３３ＨＳ１Ｌ  デゥポン社製）のペレットを乾燥後、射出成形機を用いて、図３に示すような、ワッシャ試験片１０を成形した。その後、このワッシャ試験片１０の側面を研磨して表面粗さＲａを３μｍ程度とした。
次に、プラズマＣＶＤ装置にワッシャ試験片１０を入れ、真空に引いた後、Ｈ２プラズマにより成膜面であるワッシャ試験片側面の洗浄後、ＣＨ４プラズマにより硬質炭素薄膜を成膜した。なお、硬質炭素薄膜の膜厚は０．７〜０．８μｍとした。
リング試験片及び作動油Ａを用いて後述する摩耗試験を行った。
【００５５】
（実施例２）
事前にガラス繊維３０％をコンパウンドさせたポリエーテルエーテルケトン樹脂（ビクトレックスエムシー社製  ４５０ＧＬ３０）のペレットを用いた以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、ワッシャ試験片を得た。また、同様に後述する摩耗試験を行った。
【００５６】
（比較例１）
実施例１と同様の操作を繰り返して、ワッシャ試験片を得た。また、作動油Ｂを用いた以外は実施例１と同様に後述する摩耗試験を行った。
【００５７】
（比較例２）
実施例２と同様の操作を繰り返して、ワッシャ試験片を得た。また、作動油Ｂを用いた以外は実施例１と同様に後述する摩耗試験を行った。
【００５８】
（比較例３）
硬質炭素薄膜を設けないこと以外は、実施例１と同様の操作を繰り返して、ワッシャ試験片を得た。また、実施例１と同様に後述する摩耗試験を行った。
【００５９】
（性能評価）
本発明の摺動特性改善効果を確認するため、ワッシャ試験片を用いた摩耗試験を油中で実施した。摺接する相手材としては一般的な炭素鋼（Ｓ５５Ｃ調質材  ＨＲＡ＝７０）を選定した。試験装置に取り付けるため炭素鋼の試験片形状は、直径６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのディスク３８とし、摺接面の表面粗さはＲｚ（最大粗さ）＝２μｍとした。
【００６０】
この摩耗試験に使用した縦型ピンオンディスク方式の摩擦摩耗試験機の概要を図４に示す。
当該試験機は、上部にリングホルダー３４を有し、このリングホルダー３４は、摺動時にワッシャ試験片１０の径方向の移動が生じないように、ワッシャ試験片内周面側に設置したスナップリング３５のバネ力によって、ワッシャ試験片外周面をホルダー溝部に押し付けて固定するようになっている。
一方、当該試験機の下部には回転軸４０に結合されたディスクホルダー３９を備え、ディスク３８をディスクホルダー３９にボルトで固定すると、ディスク３８はワッシャ試験片１０に対して回転自在となる。次に、リングホルダー３４を下降させることでワッシャ試験片１０とディスク３８を摺接関係とさせ、さらにリングホルダー３４の軸線方向から圧力Ｐを加えることによって、ワッシャ試験片１０とディスク３８とが圧接することになる。この際、ワッシャ試験片１０とディスク３８の摺接部は、作動油４１中に浸漬されている。なお、符号３６はロードセル、符号３７はトルク検出器を示している。
【００６１】
上記試験機を用いて、圧接面圧：３ＭＰａ、摩擦速度：１０ｍ／秒、試験時間：６時間の試験条件で行った摩耗試験の結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
2005069244.tif 000005
【００６３】
表１より、本発明の模擬実施形態である、実施例１及び２に係るワッシャ試験片及び作動油の組み合わせは、優れた低摩擦特性を示すことが明らかである。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、ワッシャの摺動面を硬質炭素薄膜で被覆すると共に、潤滑油や作動油に特定の無灰摩擦調整剤を添加することとしたため、低コストで且つ耐摩耗性と低摩擦係数に優れた合成樹脂製スラストワッシャ及びその製造方法を提供すること、並びに小型化、軽量化及び効率向上に貢献する自動変速装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワッシャの一例を示す概略図である。
【図２】本発明のワッシャを用いた自動変速装置の一例を示す断面図である。
【図３】実施例において摩耗試験に用いたワッシャ試験片の形状を示す斜視図である。
【図４】実施例において摩耗試験に用いた縦型ピンオンディスク方式の摩擦摩耗試験機の概略図である。
【符号の説明】
１  油中スラストワッシャ
９  油中スラストワッシャ（１より小径）
１０  油中スラストワッシャ（両面に突起を有しない）
１１  タービン側のボス
１２  インペラ側のハブ
１３  コンバータカバー
１４  タービンハブ
１５  ワンウェイクラッチ
１６  タービン側面部材
１７  インペラ側面部材
１８  インペラ側のハブ
【図１】
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【図２】
2005069244.tif 000007
【図３】
2005069244.tif 000008
【図４】
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