Brevet FR2684108A1 — publié le 19930528

NouvelLe graisse destinée notamment à être utilisée dans des joints homocinétiques. La présente invention a pour objet une nouvelle graisse destinee notamment à la lubrification des joints homocinétiques, bien que de nombreuses autres applications de cette graisse peuvent être envisagées. On sait que la plupart des transmissions utilisées en automobile comportent des joints homocinétiques Cet usage s'est généralisé en particulier dans les transmissions latérales pour tous les types d'automobiles : traction avant, propulsion ou 4 roues motrices. Les joints utilisés peuvent être classés en deux grandes famiLles, selon qu'ils sont fixes ou coulissants, et ils peuvent être réalisés à partir de différentes technologies ; les deux principales étant : * la technologie dite à bille * la technologie dite à tripode Tous ces joints ont néanmoins au moins un point commun : ils comportent tous des organes internes destinés à assurer des transferts de charge entre des éléments en mouvement relatif. Lors de ces transferts de charge, il apparaît des forces de frottement qui peuvent être de différente nature selon qui y a contact en roulement, glissement ou combinaison des deux. Ces forces se combinent entre elles selon des arrangements qui dépendent en particulier de la cinématique et des caractéristiques géométriques des joints et le torseur résultant se transmet aux organes du véhicule auxquels sont reliés les joints. L'existence de ces forces de frottement peut être à l'origine de deux phénomènes néfastes : - La génération de pertes mécaniques dans les joints avec pour conséquences : L'usure des constituants, des températures de fonctionnement élevées qui réduisent la durée de vie ou les performances et une consommation plus élevée de carburant ; - l'apparition de phénomènes acoustiques ou vibratoires incompa tibles avec les exigences de confort des véhicules modernes. Il est donc naturel de chercher à réduire autant que faire se peut le frottement interne aux joints, et ceci peut être obtenu - soit en privilégiant les mouvements de roulement par rapport aux mouvements de glissement, mais dans ce domaine d'autres contraintes de conception liées à la capacité ou au coût qui en résultent viennent limiter les possibilités d'évolution, - soit en diminuant les efforts de glissement par l'interposition d'un film lubrifiant de caractéristiques appropriées. Cette façon de procéder présente L'avantage de fournir une solu tion simple à mettre en oeuvre, applicable directement sur les mécanismes existants, sans remise en cause des consti tuants internes. Depuis quelques années, on a cherché à développer de nouvel les graisses dont les propriétés permettent d'améliorer les caractéristiques de ces joints, notamment en ce qui concerne le bruit, les vibrations et le confort de conduite des véhicules sur lesquels ils sont montés. Ces caractéristiques sont généralement désignées par l'expression "NVH" (Noise Vibrations-Harshness). D'une façon générale, une graisse pour joints homocinétiques se compose d'une huile de base, d'un agent épaississant et de divers additifs lui conférant certaines propriétés spécifiques. Dans le document FR-2 592 891, il est démontré que les graisses comprenant un épaississant de type urée et un agent modificateur de friction constitué d'un composé organique du molybdène éventuellement associé à un composé organique du zinc ou du plomb réduisent les forces axiales engendrées par le joint dans tes transmissions homocinétiques à coutissement et absorbent les vibrations dues au moteur en empêchant ainsi les vibrations du véhicule. Il a également été proposé dans le document EP-O 435 745 une graisse comportant une huile de base, un agent épaississant à base d'urée et un système d'additifs essentiellement constitué de composés organiques du molybdène et du zinc ainsi que de copolymères d'éthylène et d'alpha-oléfines présentant un poids moléculaire compris entre 300 et 4000. Les graisses décrites dans ces documents antérieurs présentent cependant l'inconvénient d'utiliser, comme agent épaississant un produit dérivé d'urée, dont la mise en oeuvre et l'utilisation peuvent s'avérer dangereuses. La présente invention a donc pour but de résoudre le problème technique consistant en la fourniture d'une nouvelle graisse notamment pour joints homocinétiques qui présente des propriétés au moins comparables à celles des graisses précitées, et qui n'incorpore pas d'agent épaississant dérivé d'urée ni d'additif à base de plomb. La solution conforme à la présente invention, pour résoudre ce problème consiste en une graisse caractérisée en ce qu'elle comprend, exprimé en pourcent poids - 3 à 90 %, et de préférence 40 à 70 %, d'une huile de base ; - 2 à 80 %, et de préférence 10 à 50 %, d'un agent épaississant constitué par une dispersion d'argile dans de l'huile ; - 0,5 à 10 %, et de préférence 3 à 7 %, d'au moins un composé organique du molybdène ; - 0 à 10 %, et de préférence 1 à 5 %, d'au moins un composé organique du zinc ; et - 0 à 10 % d'au moins un additif conventionnel pour graisse. Une graisse actuellement préférée comprend, exprimé en pourcent poids : - 45 à 60 % d'huile de base ; - 35 à 45 % d'un agent épaississant constitué par une dispersion d'argile dans de L'huile ; - 4 à 6 % d'au moins un composé organique du molybdène ; - 2 à 4 % d'au moins un composé organique du zinc ; et - 0 à 7 % d'au moins un additif conventionnel pour graisse. Il a été découvert, et ceci constitue le fondement de la présente invention que de telles graisses permettent d'améliorer considérablement les caractéristiques NVH des joints homocinétiques. Des résultats particulièrement intéressants ont été obtenus lorsque l'huile de base comprend de 5 à 100 %, et de préférence de 80 à 100 % en poids d'huiles esters, et en particulier d'esters de copoLymères oléfine-acide dicarboxylique. De telles graisses se sont avérées au moins équivalentes du point de vue des caractéristiques NVH des joints aux graisses spécifiquement développées pour cette application et notamment décrites dans les documents précités de L'état de la technique. Selon une caractéristique particulière de L'invention, L'agent épaississant précité est constitué par une dispersion à 25 % en poids dans de l'huile hydrocarbonée de bentonite rendue hydrophobe par traitement avec des chlorures d'ammonium quaternavires. Selon une autre caractéristique particulière, le composé organique du molybdène est choisi dans le groupe formé par les dialkyl-dithiophosphates de molybdène, les dialkyl-dithiocarbamates de molybdène, les diaryl-dithiophosphates de molybdène, et le composé organique du zinc est choisi dans le groupe formé par les dialkyl-dithiophosphates de zinc, les diaryl-dithiophosphates de zinc, et les dialkyl-dithiocarbamates de zinc. Conformément à la présente invention, L'huile de base peut être une huile minérale ou synthétique comme par exemple une huile alkyl-benzène, une huile poly-oFoléfine, une huile ester ou encore un mélange en toute proportion de ces huiles. Avantageusement, on choisira comme huile de base une huile comprenant de 5 à 100 % en poids, et de préférence de 80 à 100 % d'huiles esters synthétiques. Parmi les huiles esters convenant particulièrement bien pour la préparation d'une graisse conforme à L'invention, on peut citer les esters butyliques de copolymères oléfine-acide dicarboxy lique 4- / insaturé. De tels esters sont disponibles dans le commerce. Selon un mode de réalisation actuellement préféré de l'invention, on utilisera comme huile de base une huile constituée majoritairement de ces esters. La quantité d'huile de base présente dans une graisse conforme à l'invention peut varier dans une large limite compte tenu de la nature de l'agent épaississant et de la consistance finie de la graisse. D'une façon générale, l'huile de base représentera 3 à 90 % en poids de la graisse, de préférence 40 à 70 % et encore de préférence 45 à 60 %. Une quantité d'environ 50 % semble optimale. Conformément à la présente invention, L'agent épaississant est généralement constitué par une dispersion d'argile dans de l'huile. Cette huile peut être une huile minérale ou synthétique de nature variée. On utilisera de préférence une huile hydrocarbonée. L'argile est constituée d'alumino-silicates rendus hydrophobes par un traitement avec des sels d'amine de préférence. Les quantités d'argile et d'huile seront choisies en fonction du grade de viscosité et de la consistance souhaités de la graisse. Dans un mode de réalisation actuellement préféré, l'agent épaississant est constitué par une dispersion à 25 % en poids dans de L'huile hydrocarbonée de bentonite traitée par des chlorures d'ammonium quaternaires. Ce produit se présente sous forme de gel, et sera désigné ci-après gel argile. Le composé organique du molybdène utilisé pour préparer une graisse conformément à L'invention est généralement choisi dans le groupe formé par les dialkyl-dithiophosphates de molybdène, les dialkyl-dithiocarbamates de molybdène, les diaryl-dithiophosphates de molybdène. Ces composés sont largement décrits dans la littérature à laquelle l'homme de métier pourra se reporter. Une graisse conforme à l'invention peut incorporer un ou plusieurs composés du molybdène en une concentration en poids généralement comprise entre 0,5 et 10 %, de préférence entre 3 et 7 % et encore de préférence de 4 à 6 %. Utilisé dans ces conditions, le composé organique du molybdène assure la fonction de réducteur de friction, d'agent anti-usure, d'agent extrême pression et d'agent antioxydant. De même, un composé organique du zinc utilisé pour la préparation d'une graisse selon l'invention est généralement choisi dans le groupe formé par les dialkyl-dithiophosphates de zinc et les diaryl-dithiophosphates de zinc et les dialkyl-dithiocarbamates de zinc. Ces composés sont également largement décrits dans la littérature. Une graisse conforme à l'invention incorpore un ou plusieurs composés organiques du zinc en une quantité en pourcent poids, généralement comprise entre 0 et 10 %, de préférence entre 1 et 5 % et encore de préférence entre 2 et 4 %. Utilisé dans ces conditions, le composé organique du zinc agit comme agent extrême pression et antioxydant. Une graisse conforme à la présente invention peut éven tuellement contenir jusqu'à 10 % en poids d'un ou plusieurs addi tifs conventionnels pour graisse comme en particulier un agent antioxydant, un agent anti-usure, un agent dispersant, un agent antirouille, un agent stabilisateur de viscosité ou encore un agent colorant. La graisse conforme à la présente invention peut être facilement préparée au moyen d'un équipement conventionnel compre nant un malaxeur et un homogénéisateur. La graisse obtenue doit présenter un grade de consistance NLGI de l'ordre de 000 à 3, et de préférence de O à 2, et une viscosité à 400C comprise entre 2.10-6m2/s et 6,8.10 m2/s, de préférence entre 32.10-6m2/s et 6,8.10-4m2/s et encore de préférence entre 68.10 6m2/s et 3,20.10-4m2/s. La présente invention sera illustrée par l'exemple non limitatif suivant. Dans cet exemple, les proportions sont données en pourcent poids, sauf indication contraire. On a préparé deux graisses conformes à la présente invention (désignées respectivement X et Y) dans une installation conventionnelle comprenant un malaxeur à mouvements coaxiaux et un homogénéisateur, en mélangeant les constituants suivants, dans les proportions indiquées ci-dessous en pourcent en poids. Composition : X Y Gel argile 39,- 42 Huile de base Huile minérale - 50 Ester butylique 53,- - de copolymère oléfine-acide dicarboxylique i - ss insaturé disponible dans le commerce. Composé organique du molybdène 5 5 Composé organique du zinc 3 3 Les caractéristiques des graisses ainsi obtenues sont regroupées dans le tableau I suivant en comparaison avec celles d'une graisse conventionnelle pour joint homocinétique référencée A. TABLEAU I Caractéristiques Méthodes Valeurs typiques X Y A Grade NLGI ISO 2137 1 1 2 Pénétration à 25 0C - travaillée 60 coups ASTM D217 330 325 280 Pénétration à -300C NF T 60-171 250 110 160 Point de goutte OC ASTM D2265 > 280 > 280 270 Essai Extrême Pression/Anti-usure/Anti-friction - Essai 4 billes soudure, ASTM D2596 315 315 250 Charge de soudure, kg - Essai Falex charge de rupture, N ASTM D3233 7500 > 11100 4900 - Essai 4 billes usure, ASTM D2266 0,50 0,45 0,50 diamètre d'empreinte, mm - Essai de friction SRV, oscillations bille sur plan - Coefficient de friction 0,07 0,09 0,15 Comme le montre le tableau I, le coefficient de friction (mesuré au moyen d'une machine SRV-Optimol) est significativement réduit avec un avantage pour la graisse comprenant une huile de base ester. Les performances "NVH" de la graisse désignée X ont été évaluées et comparées à celles de la graisse conventionnelle pour joints homocinétiques (désignée A). On a représenté en perspective à la figure 1, un joint fixe du type dit à tripode. Les efforts de frottement internes se combinent de façon à faire apparaître entre autres composantes un Moment M2, situé perpendiculairement au plan de brisure du joint. La figure 2 représente l'évolution du couple M2 en fonction de l'angle de brisure. L'amplitude de ce moment varie 6 fois au cours d'une révolution du joint. Cette composante alternative génère ainsi des excitations qui se transmettent au moyeu de roue, puis à l'habitacle où elles produisent des phénomènes acoustiques gênants. La figure 3 illustre la matérialisation acoustique de ce phénomène. Elle représente l'évolution lors de l'accélération lente d'un véhicule du niveau de bruit dans l'habitacle pour l'harmonique 6 de la fréquence de rotation de la roue. On a en outre donné à la figure 4, les résultats des mesures des pertes mécaniques apparaissant dans un joint et leur évolution en fonction de l'angularité du joint. L'ensemble de ces résultats montrent que les graisses conformes à l'invention sont au moins équivalentes du point de vue des caractéristiques N.V.H. aux graisses de l'état de La technique. REVENDICATIONS 1. Graisse, notamment pour joints homocinétiques, caractérisée en ce qu'elle comprend, exprimé en pourcent poids - 3 à 90 %, et de préférence 40 à 70 %, d'une huile de base ; - 2 à 80 %, et de préférence 10 à 50 %, d'un agent épaississant constitué par une dispersion d'argile dans de l'huile ; - 0,5 à 10 %, et de préférence 3 à 7 %, d'au moins un composé organique du molybdène ; - 0 à 10 %, et de préférence 1 à 5 %, d'au moins un composé organique du zinc ; et - 0 à 10 % d'au moins un additif conventionnel pour graisse. 2. Graisse selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend, exprimé en pourcent poids : - 45 à 60 Z d'huile de base ; - 35 à 45 Z d'un agent épaississant constitué par une dispersion d'argile dans de l'huile ; - 4 à 6 % d'au moins un composé organique du molybdène ; - 2 à 4 Z d'au moins un composé organique du zinc ; et - 0 à 7 Z d'au moins un additif conventionnel pour graisse. 3. Graisse selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que L'huile de base précitée comprend de 5 à 100 % en poids, et de préférence de 80 à 100 %, d'huiles esters. 4. Graisse selon la revendication 3, caractérisée en ce que les huiles esters précitées sont des esters butyliques de copolymères oléfine-acide dicarboxylique. 5. Graisse selon L'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'agent épaississant précité est constitué par une dispersion dans de l'huile, d'argile traitée par des sels d'amine. 6. Graisse selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'agent épaississant précité est une dispersion à 25 Z en poids dans de l'huile hydrocarbonée, de bentonite traitée par des chlorures d'ammonium quaternaire. 7. Graisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le composé du molybdène précité est choisi dans le groupe formé par les dialkyl-dithiophosphates de molybdène, les dialkyl-dithiocarbamates de molybdène, les diaryl-dithiophosphates de molybdène. 8. Graisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le composé du zinc est choisi dans le groupe formé par les dialkyl-dithiophosphates de zinc, les diaryldithiophosphates de zinc et les dialkyl-dithiocarbamates de zinc. 9. Utilisation de la graisse selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, pour la lubrification de joints homocinétiques.