Brevet FR2795736A1 — publié le 20010105

COMPOSITION DE GRAISSE POUR JOINT A VITESSE CONSTANTE La présente invention se rapporte à une composition de graisse pour joints à vitesse constante ou joints homocinétiques d'automobiles et, plus particulièrement à des joints à vitesse constante du type à glissement. Plus précisément, la présente invention concerne une composition de graisse pour joints à vitesse constante qui peut lubrifier efficacement les parties d'un joint à vitesse constante qui sont facilement usées et sont susceptibles de générer des vibrations anormales, ou analogues. La composition de graisse peut réduire de façon efficace l'usure, et supprimer toute vibration et peut améliorer la durée de vie d'un joint. De façon récente, les voitures du type FF se sont rapidement développées du point de vue, par exemple, de la réduction du poids et de la sécurité de l'habitacle ainsi que les voitures utilitaires du type 4Vv'D et, en conséquence, on a très largement utilisé des joints à vitesse constante (JVC) appropriés pour ces utilisations. Un mode de réalisation d'un joint à double décalage (JDD) est représenté à la figure 1, qui est utilisé comme joint de type à glissement parmi ces JVC. Dans ce JDD, lorsque les joints transmettent un couple de fonctionnement, alors qu'il a un angle de travail, le joint subit des mouvements complexes de roulement et de glissement à la partie de montage des gorges de pistes 3 d'une roue externe 1, des gorges de piste 4 d'une roue interne 2, et des billes 5 et la résistance à la friction dans les parties de glissement du joint génère une force dans la direction axiale. Cette force est désignée par "force de poussée induite". Ce JDD est pourvu avec des gorges de piste 3 sur la face interne de la roue externe 1 à des intervalles de 60' degrés, et par conséquent la force de poussée induite est générée six fois par rotation. Si le cycle de telles forces de poussée induites est en accord avec les fréquences naturelles, par exemple, d'un moteur, d'une carrosserie et/ou d'une suspension, une résonance de la carrosserie est induite et ceci conduit à une impression désagréable pour les passagers de la voiture. Par conséquent, il était souhaitable de réduire la force de poussée induite mentionnée ci-dessus à un niveau aussi faible que possible. Dans un véhiçule utilitaire, des inconvénients tels que des bruits de battements et analogues sont provoqués durant la conduite d'une automobile à vitesse élevée, ceux-ci étant dus à la résonance. Par ailleurs, les conditions de lubrification pour les JDD sont devenues particulièrement sévères car le poids des automobiles a été réduit, et la puissance générée des moteurs a été augmentée, et en conséquence, le joint doit être amélioré quant à sa durée de vie. La graisse conventionnelle à pression extrême contenant du lithium, qui comprend un additif à pression extrême contenant du soufre - phosphore, et une composition de graisse à pression extrême contenant du lithium qui comprend du disulfure de molybdène soulèvent un problème en ce qui concerne la résistance à la vibration. De plus, ces graisses conventionnelles à pression extrême sont très fortement usées dans des conditions de pression de contact élevées, et par conséquent elles sont peu satisfaisantes quant à la durée de vie. La demande japonaise (non examinée) n' JP-A-62-207397 décrit une composition de graisse à pression extrême qui comprend comme constituant essentiel un additif à pression extrême contenant du soufre-phosphore, comprenant une combinaison d'un dialkyl dithiocarbamate de molybdène sulfurisé, et au moins une substance choisie dans le groupe constitué par les graisses et les huiles sulfurisées, les oléfines sulfurisées, le phosphate de tricrésyle, les phosphates de trialkyle et les dialkyl dithiophosphates de zinc. Cependant, la composition de graisse à pression extrême décrite dans cette demande de brevet est toutefois insuffisante quant à sa durée de vie. En conséquence, la présente invention a pour objet de fournir une composition de graisse pour des joints à vitesse constante qui a une grande efficacité pour réduire toute force de poussée induite, et une excellente durée de vie. Il est en outre d'un autre objet de l'invention de fournir une composition de graisse pour joints à vitesse constante qui peut lubrifier efficacement de tels joints à vitesse constante lorsqu'ils sont disposés à des emplacements destinés à être lubrifiés, cette composition de graisse peut empêcher de façon efficace toute usure du joint et est excellente quant à sa résistance à la chaleur et à sa durée de vie. Les inventeurs de la présente invention ont conduit des études poussées et variées pour aboutir aux résultats ci-dessus, et ont constaté que les inconvénients rencontrés avec les compositions conventionnelles de graisse pour des joints à vitesse constante pouvaient effectivement être éliminés par l'utilisation d'une combinaison spécifique de composés, et ont pu ainsi aboutir à l'objet de la présente invention. Plus particulièrement, l'objet de l'invention tel que défini ci-dessus peut être réalisé en fournissant une composition de graisse pour joints à vitesse constante, qui comprend les substances suivantes (a) une huile de base ; (b) un agent épaississant du type diurée (c) un dialkyl dithiocarbamate de molybdène sulfurisé (d) du disulfure de molybdène ; (e) au moins un agent à pression extrême contenant du soufre-phosphore choisi dans le groupe constitué par les composés de dithiophosphate de zinc et les thiophosphates ; et (f) un amide d'acide gras. Les joints à vitesse constante, pour lesquels la composition de graisse selon la présente invention est destinée, sont tout particulièrement les joints à vitesse constante du type à glissement. La figure 1 est une vue de côté en couple partielle montrant un mode de réalisation d'un joint à double décalage, pour lequel la composition de graisse selon la présente invention peut être utilisée de façon appropriée. Comme huile de base utilisée selon la présente invention en tant que substance (a), on peut employer par exemple des huiles minérales et des huiles synthétiques du type ester, des huiles synthétiques du type éther, et des huiles synthétiques du type hydrocarbure. Ces huiles de base peuvent être utilisées seules ou en combinaison d'au moins deux d'entre elles. Le composé diurée, c'est-à-dire l'agent épaississant du type diurée utilisé selon la présente invention en tant que substance (b) peut être, par exemple, l'un de ceux préparés par des réactions de diisocyanates avec des monoamines. A ce sujet, des exemples spécifiques de tels diisocyanates sont le phénylènediisocyanate, le diphényldiisocyanate, le phényldiisocyanate, le diphényl méthane di isocyanate, l'octadécanediisocyanate, le décanediisocyanate et l'hexanediisocyanate, alors que des exemples particuliers de telles monoamines sont l'octylamine, la dodécylamine, l'hexadécyl amine, l'octa décyl amine, Poléylamine, l'aniline, la p-toluidine et la cyclohexylamine. Les agents épaississants particulièrement préférés du type diurée sont des composés préparés par réaction d'amines aliphatiques telles que l'octylamine et la stéarylamine, la cyclohexylamine, l'aniline des mélanges de celles-ci avec des composés diisocyanates. La substance (c) utilisée de préférence selon la présente invention, c'est-à-dire les dialkyl dithiocarbamates de molybdène sulfurisés, peut être représentée par la Formule (1) suivante : (1) [R'R'N-CS-S]2-Mo2omSn dans laquelle R' et R 2 représentent chacun indépendamment un groupe alkyle ayant de 1 à 24 atomes de carbone et m + n 4, sous réserve que m soit de 0 à 3, et n de 4 à 1. Ces composés sont des agents de lubrification solides connus et décrits par exemple dans les Brevets JP-45-24562 (composés représentés par la Formule (1), dans laquelle m est compris entre 2,35 et 3, et n est compris entre 1,65 et 1) et JP-53-31646 (composés représentés par la Formule (1), dans laquelle m est compris entre 0,5 et 2,3 et n est compris entre 3,5 à 1,7). Le disulfure de molybdène employé selon la présente invention en tant que substance (d) est généralement largement utilisé en tant qu'agent de lubrification solide. Ce composé a une structure de couche réticulaire qui, est facilement cisaillé en une structure de couche fine par les mouvements de glissement, et en conséquence, le composé présente des effets d'inhibition de tout contact métal-métal et d'inhibition de tout grippage. Si l'on en ajoute une grande quantité, ceci peut affecter cependant de façon néfaste la résistance aux vibrations. Par ailleurs, il peut parfois augmenter le taux d'usure en fonction des conditions de lubrification. Des exemples de substances (e) ou de thiophosphates utilisés de préférence selon la présente invention sont ceux représentés par la Formule (2) suivante (2) (R'O)(R 40)p(=S)(OR5) dans laquelle R' représente un groupe alkyle, un groupe cycloalkyle, un groupe alkylcyclo alkyle, un groupe aryle, un groupe alkylaryle, ou un groupe arylalkyle ayant de 1 à 24 atomes de carbone et R' et R' représentent chacun un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle, un groupe cycloalkyle, un groupe alkylcyclo alkyle, un groupe aryle, un groupe alkylaryle, ou un groupe arylalkyle, ayant de 1 à 24 atomes de carbone. Les thiophosphates particulièrement préférés sont ceux représentés par la Formule (2), dans laquelle R', R 4 et R' sont des groupes alkyles ayant 12 ou 13 atomes de carbone, c'est-à-dire des thiophosphates de trialkyle ; et des thiophosphates de tri(alkyl phényle). Comme exemples préférés de composés dithiophosphates de zinc utilisés selon la présente invention en tant que substance (e), on peut citer ceux représentés par la Formule (3) suivante : (3) [(R 6 0)2-PS-S]2-Zn dans la Formule (3), R 6 représente un groupe alkyle ayant de 1 à 24 atomes de carbone, ou un groupe aryle ayant de 6 à 30 atomes de carbone. On préfère utiliser le composé représenté par la Formule (3), dans laquelle R 6 représente un groupe alkyle primaire ou secondaire ayant de 3 à 8 atomes de carbone. Des exemples préférés d'amides d'acide gras utilisés selon la présente invention en tant que substance (f) sont le palmitamide et le stéaramide, représentés par la Formule (4) suivante : (4) R 7 CONH2 dans la formule (4), R' représente un groupe alkyle ayant de 16 à 17 atomes de carbone. Selon la présente invention, la composition de graisse comprend de préférence, par rapport au poids total de la composition de graisse, de 1 à 25 % en poids d'agent épaississant du type diurée (b) ; de 0J à 5 % en poids d'un dialkyl dithiocarbamate de molybdène sulfurisé (c) ; de 0J à 5 % en poids de disulfure de molybdène (d) ; de 0J à 5 % en poids d'un agent à pression extrême contenant du soufre-phosphore (e) ; et de 0J à 5 % en poids d'un amide d'acide gras (f). Si la teneur en substance (b) est inférieure à 1 % en poids, celle de la substance (c) est inférieure à 0J % en poids, celle de la substance (d) est inférieure à 0J % en poids, celle de la substance (e) est inférieure à 0J % en poids et celle de la substance (f) est inférieure à 0J % en poids, l'effet souhaité sur la composition de graisse résultante est parfois insuffisant. Par ailleurs, si la teneur en substance (b) est supérieure à 25 % en poids, celle de la substance (d) est supérieure à 5 % en poids, celle de la substance (e) est supérieure à 5 % en poids et celle de la substance (f) est supérieure à 5 % en poids, la composition de graisse résultante ne présente jamais une quelconque amélioration dans ses effets. La présente invention sera ci-après décrite de façon plus détaillée en faisant référence aux exemples et aux exemples comparatifs suivants, mais l'étendue de la protection de la présente invention n'est en aucun cas limitée à ces exemples spécifiques. EXEMPLES 1 A 4 ET ExEmPLEs COMPARATIFS 1 A 5 Dans un récipient, on ajoute 4100 g d'une huile de base 1012 g de diphénylméthane-4,4'-diisocyanate, et le mélange résultant est chauffé à une température comprise entre 70 et 80 'C. Dans un autre récipient, on ajoute 4100 g d'une huile de base, 563 g de cyclohexylamine et 225 g d'aniline, puis l'on chauffe le mélange résultant à une température d'environ 70 à 80 'C et on ajoute le mélange dans le premier récipient. La température du mélange est alors élevée à 160 'C, tout en agitant suffisamment, et ensuite le mélange est laissé au repos pour conduire à une graisse de base d'urée A. A la graisse de base A, on ajoute les additifs indiqués dans le Tableau 1 suivant, dans les quantités telles qu'indiquées dans le Tableau 1. Une huile de base est, si nécessaire, ajoutée et le mélange résultant est traité dans un cylindre à rouleaux à trois niveaux, pour ajuster la consistance du mélange à la qualité N' 1. Dans les exemples et dans les exemples comparatifs, l'huile de base utilisée pour les compositions de graisse était une huile minérale ayant les caractéristiques suivantes : Viscosités : 154 mm2/s et 13,2 mm/s telles que déterminées à 40 'C et 100 'C, respectivement. Indice de viscosité : 73. Par ailleurs, une graisse commerciale de disulfure de molybdène, commercialement disponible, a été utilisée en tant qu'échantillon dans l'Exemple Comparatif 5. Les résultats ainsi obtenus sont rassemblés dans le Tableau 1 en même temps que les consistances (60 W) (telles que déterminées selon la méthode JIS K 2220), et les points de goutte ('C) (tels que déterminés selon la méthode JIS K 2220). 1. Test de mesure de la force de poussée induite : Un joint conventionnel (un joint du type à double décalage) a été mis en rotation tout en imposant un angle de travail au joint, et en lui appliquant un couple pour ainsi déterminer une force générée dans la direction axiale, et qui a été définie pour être la force de poussée induite. La force de poussée induite est exprimée en termes du taux de réduction ffl par rapport à la force de poussée induite observée pour la graisse de disulfure de molybdène commercialement disponible (Exemple Comparatif 5). Conditions du test Nombre de rotations . 900 rpm Couple 15 kgf-m Angle: 5 deg. Temps de mesure 5 minutes après le début de la rotation. Un joint conventionnel (joint du type à double décalage) a été mis en rotation, et la durée de vie a été déterminée dans les conditions suivantes Conditions du test : Nombre de rotations 1500 rpm Couple 30 kgf-m Angle: 5 deg. Critères 0 : excellent ; 0 : bon ; A : légèrement insuffisant ; x : insuffisant. TABLEAU 1 Exemple n' 1 2 3 4 Graisse de base Graisse A 93,0 94,0 92,5 96,0 Additifs 1) Substance (c) 3,0 3,0 3,0 2,0 2) Substance (d) l'o l'O l'o 0,5 3) Substance (e) l'o 0,5 -- 0,5 4) Substance (f) 2,0 l'O 3,0 2,0 Total 100 100 100 100 Consistance (60 W) 326 325 324 325 Point de goutte (11C) 260 260 260 260 Force de poussée induite -71 -68 -64 -64 Durée de vie G) G) G G TABLEAu 1 (suiTE) Exemple Comparatif 1 2 3 4 5 Graisse de base Graisse A 96,0 94,0 94,0 95,0 Additifs 1) Substance (c) -- 3,0 3,0 3,0 2) Substance (d) 1,0 -- l'o l'o 3) Substance (e) l'o l'o l'o 4) Substance (e) -- -- -- 5) Substance (f) 2,0 2,0 2,0 -- Total 100 100 100 100 Consistance (60 W) 3 0 324 326 324 285 25 Point de goutte (OC) 261 260 260 260 196 Force de poussée induite -27 -65 -34 -59 +0 rDurée de vie X A X A X 1) Dialkyl dithiocarbamate de molybdène sulfurisé (nom commercial: Molyvan A, disponible auprès de R. T. Vanderbilt Company); 2) Disulfure de molybdène (Molysulfide, disponible auprès de CLIMAX MOLYBDENUM Company, taille moyenne des particules : 0,45 tim) ; 3) Thiophosphate (Irgalube2ll, disponible auprès de CIBA-GEIGY Company); 4) Composé dithiophosphate de zinc (Lubrizol 1360, disponible auprès de Nippon LUBRIZOL Company); et 5) Amide d'acide gras (Armide HT Powder, disponible auprès de Lion Akzo Company). Les compositions de graisse préparées dans les Exemples 1 à 4, qui comprennent les substances (c) à (f) présentent des taux élevés de réduction de la force de poussée induite et sont également excellentes quant à leur durée de vie. Contrairement à ces compositions, il a été observé de très faibles taux de réduction de la force de poussée induite et des durées de vie insuffisantes pour les compositions de graisse de l'Exemple Comparatif 1, exempt de toute substance (c), de l'Exemple Comparatif 2, exempt de toute substance (d), de l'Exemple Comparatif 3, exempt de toute substance (e) et de l'Exemple Comparatif 4 exempt de toute substance (f). Comme ceci a été décrit ci-dessus en détail, la composition de graisse selon la présente invention a une capacité élevée de réduction de la force de poussée induite, ainsi qu'une excellente durée de vie. RF,vENDiCATIONS 1. Composition de graisse pour joints à vitesse constante, comprenant les substances suivantes : (a) une huile de base (b) un agent épaississant du type diurée (c) un dialkyl dithiocarbamate de molybdène sulfurisé (d) du disulfure de molybdène ; (e) au moins un agent à pression extrême contenant du soufre-phosphore choisi dans le groupe constitué par les composés de dithiophosphate de zinc et les thiophosphates ; et (f) un amide d'acide gras. 2. Composition de graisse pour joints à vitesse constante selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le joint à vitesse constante est un joint à vitesse constante du type à glissement. 3. Composition de graisse pour joints à vitesse constante selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend, par rapport au poids total de la composition de graisse, de 1 à 25 % en poids d'un agent épaississant de type diurée ; de 0J à 5 % en poids d'un dialkyl dithiocarbamate de molybdène sulfurisé ; de 0J à 5 % en poids de disulfure de molybdène ; de 0J à 5 % en poids d'un agent à pression extrême contenant du soufre- phosphore, et 0J à 5 % en poids d'un amide d'acide gras. 4. Composition de graisse pour joints à vitesse constante selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le joint à vitesse constante est un joint à vitesse constante de type à glissement. 5. Composition de graisse pour joints à vitesse constante selon la revendication 3, dans laquelle la substance (b) est un produit obtenu par une réaction d'un diisocyanate avec une monoamine, ledit diisocyanate étant choisi dans le groupe constitué par le phénylènediisocyanate, le diphényldiisocyanate, le phényldiisocyanate, le diphénylméthanediisocyanate, l'octadécanediisocyanate, le décanediisocyanate, et l'hexanediisocyanate, et ladite monoarnine étant choisie dans le groupe constitué par l'octylamine, la dodécylamine, l'hexa décyl amine, l'octadécyl amine, l'oléylamine, l'aniline, la p-toluidine et la cyclohexylamine. 6. Composition de graisse pour joints à vitesse constante selon la revendication 3, dans laquelle la substance (c) est choisie dans le groupe constitué par les substances représentées par la Formule (1) suivante : (1) [R'R'N-CS-S]2-Mo2omSn dans laquelle R' et R 2 représentent chacun indépendamment un groupe alkyle ayant de 1 à 24 atomes de carbone et m + n est égal à 4, sous réserve que m soit de 0 à 3 et n de 4 à 1. 7. Composition de graisse pour joints à vitesse constante selon la revendication 3, dans laquelle la substance (e) est choisie dans le groupe constitué par les substances représentées par la Formule (2) suivante : (2) (R'O)(R'O)P(=S)(OR') dans laquelle R' représente un groupe alkyle, un groupe cycloalkyle, un groupe alkylcyclo alkyle, un groupe aryle, un groupe alkylaryle ou un groupe arylalkyle ayant de 1 à 24 atomes de carbone, et R' et R' représentent chacun un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle, un groupe cycloalkyle, un groupe alkyl cyclo alkyle, un groupe aryle, un groupe alkylaryle, ou un groupe arylalkyle ayant de 1 à 24 atomes de carbone. 8. Composition de graisse pour joints à vitesse constante selon la revendication 7, dans laquelle dans la Formule (2), R', R' et R' sont des groupes alkyles ayant chacun 12 ou 13 atomes de carbone. 9. Composition de graisse pour joints à vitesse constante selon la revendication 3, dans laquelle la substance (e) est choisie dans le groupe constitué par les substances représentées par la Formule (3) suivante : (3) [(R 6 0)2-PS-S]2-Zn dans laquelle, R' représente un groupe alkyle ayant de 1 à 24 atomes de carbone, ou un groupe aryle ayant de 6 à 30 atomes de carbone. 10. Composition de graisse pour joints à vitesse constante selon la revendication 9, dans laquelle dans la Formule (3), R 6 représente un groupe alkyle primaire ou secondaire ayant de 3 à 8 atomes de carbone. Composition de graisse pour joints à vitesse constante selon la revendication 3, dans laquelle la substance (f) est le palmitamide ou le stéaramide.