ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОРОБОК ПЕРЕДАЧ
HYDRAULIC FLUID FOR AUTOMATIC TRANSMISSION

Изобретение относится к составам гидравлических жидкостей, применяемых в автоматических коробках передач.
Гидравлические жидкости для автоматических коробок передач - особый вид гидравлических жидкостей. Поскольку автоматические коробки включают в себя несколько совершенно разнородных узлов - гидротрансформатор, шестеренчатую коробку передач, сложную систему управления, гидравлическая жидкость должна обладать следующими функциями: смазывать, охлаждать, передавать вращающий момент и способствовать обеспечению фрикционного сцепления.
Можно отметить следующие основные требования к качеству жидкостей для автоматической трансмиссии:
- статический и динамический коэффициенты трения должны быть стабильными в течение периода эксплуатации жидкости;
- хорошие низкотемпературные свойства;
- высокий индекс вязкости;
- хорошие противоизносные свойства;
- высокая стойкость к окислению при высокой температуре и интенсивном перемешивании с воздухом;
- хорошие диспергирующие и моющие свойства;
- хорошие антикоррозионные свойства;
- малое пенообразование и хорошая деаэрация.
Жидкости для автоматических коробок передач - это хорошо очищенные и специально подобранные минеральные или синтетические масла с присадками, придающими маслу требуемые свойства. Статический и динамический коэффициенты трения должны иметь постоянные значения в ходе всей эксплуатации для обеспечения легкого переключения передач и избежания рывков при работе трансмиссии. Плавная работа трансмиссии без рывков обеспечивается применением модификаторов трения, которые вводятся почти во все жидкости гидродинамических передач и имеют особое значение для жидкостей автоматической коробки передач. Высокий индекс вязкости обеспечивается специально подобранными базовыми минеральными или синтетическими основами и модификаторами индекса вязкости. Пенообразование должно быть минимальным при самых больших оборотах и нагрузках. Противоокислительная стойкость должна обеспечить стабильность свойств масла в ходе всего периода эксплуатации масла (30000-50000 км пробега). Для улучшения смазочных свойств вводятся противоизносные присадки.
Целью настоящего изобретения является создание гидравлической жидкости для автоматических коробок передач с улучшенными вязкостно-температурными характеристиками, минимальной вязкостью динамической при минусовых температурах, улучшенными антипенными свойствами.
Известно масло для автоматических коробок передач [1 - US 4,758,364], имеющее следующий состав, мас.%:
2
10
полимер моноолефина С-С - 15.
1
18
сополимер эфира метакриловой кислоты с C-C насыщенного одновалентного одноатомного спирта - 5;
базовая основа (минеральная и синтетическая) - до 100.
Указанное изобретение направлено на улучшение скорости сдвига и вязкостно-температурных характеристик. Однако в сравнении с заявляемым вязкость динамическая при минус 40°С значительно выше (у известного масла верхний предел - 50000 сП, у заявляемого фактически - 11980 сП).
Недостатками известного гидравлического масла для автоматических коробок передач являются высокая динамическая вязкость при минусовых температурах, что не позволяет использовать гидравлическое масло в условиях Крайнего Севера, а также недостаточный набор функциональных присадок для обеспечения антикоррозионных свойств.
Известна гидравлическая жидкость для автоматических коробок передач на нефтяной или синтетической основе [2 - EU 0544298 А1]. В составе этой жидкости в качестве добавок (присадок), улучшающих функциональные свойства, могут использоваться моющие (фенаты), антиокислительные (дитиофосфаты), антикоррозионные, модификаторы индекса вязкости и антипенные. Сущность данного изобретения состоит в применении в составе гидравлической жидкости специальной добавки - соли бората щелочноземельного металла, которая улучшает фрикционные свойства.
Недостатком известной гидравлической жидкости является недостаточный набор функциональных присадок и отсутствие сведений о вязкостно-температурных характеристиках масла.
Известна гидравлическая жидкость [3 - US 5,094,763], которая имеет следующий состав:
минеральную или синтетическую базовую основу;
присадки (или добавки):
- антикоррозионную (например, тиадиазолиновые производные);
- антиокислительную присадку (фенолпроизводные);
- модификатор индекса вязкости (полиметакрилаты);
- моющую присадку (сульфонаты);
- антипенную (силоксаны).
Сущность данного изобретения состоит в замене цинкдитиофосфатов, являющихся компонентом гидравлической жидкости, на тиадиазолиновые производные. Авторы данного изобретения заявляют, что новый состав гидравлической жидкости обеспечит длительную эксплуатацию гидравлических систем, не ухудшая стойкости резиновых материалов. Недостатком этой гидравлической жидкости является отсутствие сведений о таких важных и нормируемых в современных требованиях к качеству гидравлических жидкостей для автоматических коробок передач показателях, как вязкость динамическая при минус 40°С, а также склонность к пенообразованию. Кроме того, применение синтетических составляющих в составе жидкости приводит к удорожанию продукта.
Из уровня техники известна функциональная жидкость [4 - US 6,255,546] с улучшенной динамической вязкостью по Брукфильду при минус 40°С, которая может использоваться для автоматических и гидравлических систем. Жидкость содержит смесь масел гидрокрекинга и селективной очистки, а также функциональный пакет присадок, включающий модификатор вязкости, противоизносные, антикоррозионные, антиокислительные, антипенные и другие присадки. Недостатком известной функциональной жидкости является более низкий, по сравнению с заявляемой гидравлической жидкостью для автоматических коробок передач, индекс вязкости. Известная функциональная жидкость имеет индекс вязкости в пределах 150-200, а заявляемая гидравлическая жидкость - выше 200 (фактически 204-218,Таблица 4).
Наиболее близка к заявляемой гидравлической жидкости для автоматических коробок передач жидкость для автоматических трансмиссий [5 - US 6,077,455]. В данном изобретении в качестве компонента для автоматических трансмиссий используется изомеризованное масло, полученное путем гидроочистки, гидро-изодепарафинизации, гидрирования и фракционирования. Масло имеет вязкость кинематическую при 100°С выше 3 сСт, вязкость по Брукфильду при минус 40°С около 15000 сП. Масло содержит антикоррозионную, антиокислительную, диспергирующую, антипенную, противоизносную и другие присадки. Указанное изобретение направлено на улучшение вязкостно-температурных характеристик.
Недостатком известной гидравлической жидкости является отсутствие сведений о таких важных для рассматриваемого класса масел показателях, как индекс вязкости и склонность к пенообразованию, позволяющих более полно оценивать эксплуатационные характеристики жидкостей для автоматических коробок передач.
В основу предлагаемого изобретения положена задача создания новой гидравлической жидкости для автоматических коробок передач, обладающей улучшенными вязкостно-температурными характеристиками, меньшей вязкостью динамической при минусовых температурах, меньшей склонностью к пенообразованию, что позволяет применять ее в широком диапазоне температур.
Поставленная цель решена тем, что в составе композиции гидравлической жидкости для автоматических коробок передач, содержащей присадки: многофункциональную (противоизносную, антиокислительную, модификатор трения, модификатор вязкости), антикоррозионную, антипенную и краситель, в качестве базовой основы используется смесь минерального базового масла - маловязкого дистиллятного компонента, представляющего собой минеральное масло, полученное из вакуумного дистиллята установок первичной переработки нефти (фракция 300-450°С) путем селективной очистки, депарафинизации и гидроочистки, и изомеризованного гача (фракция 360°С - К.К.), полученного каталитическим способом из нефтяного гача - побочного продукта установок депарафинизации рафинатов (фракция 300°С - К.К.) с содержанием масла в количестве от 2,5% мас. до 12,0% мас. путем гидроочистки, гидроизодепарафинизации, гидрирования с последующим фракционированием при их определенном соотношении. Соотношение компонентов заявляемой гидравлической жидкости для автоматических коробок передач приведено в Таблице 1.
За счет совместного использования в качестве базовой основы смеси двух компонентов: маловязкого дистиллятного компонента и изомеризованного гача, - удается получить новый результат в предлагаемой гидравлической жидкости - снизить динамическую вязкость при минус 40°С с 20000 сП (типичные технические требования) до 11980 сП, обеспечить высокий индекс вязкости, уменьшить склонность масла к пенообразованию.
Этот эффект обусловлен оптимальным соотношением и совместным действием смеси маловязкого дистиллятного компонента и изомеризованного гача, что подтверждается приводимыми ниже результатами испытаний предлагаемой гидравлической жидкости.
В выбранном соотношении компонентов синергетический эффект максимален. Преимущества данного состава - возможность его использования в автоматических коробках передач современных передовых производителей, выдвигающих жесткие технические требования к качеству продукта (Таблица 4).
В составе заявляемой жидкости использовали:
- многофункциональную присадку (представляет собой Infineum Т 4560, включающую присадки: противоизносную, антиокислительную, модификатор трения, модификатор вязкости, выпускается промышленно по Сертификату качества);
- антикоррозионную присадку (представляет собой присадку Infineum С 9488, выпускается промышленно по Сертификату качества);
- антипенную (полиметилсилоксан, представляет собой присадку Infineum С 9496, выпускаемую промышленно по Сертификату качества);
- краситель (краситель темно-красный жирорастворимый «Ж» выпускают по ТУ 6-14-37-80 изм. 1, 2, 3).
Свойства маловязкого дистиллятного компонента и изомеризованного гача по предполагаемому изобретению приведены в Таблице 2.
Способ получения заявляемой гидравлической жидкости для автоматических коробок передач заключается в смешении маловязкого дистиллятного компонента и изомеризованного гача с присадками при температуре 60-80°С. Таким образом, приготовлены образцы 6 составов, в том числе образцы №1 и №6, соотношение компонентов в которых находится за пределами заявляемых количественных соотношений.
Соотношение компонентов в образцах заявляемой гидравлической жидкости для автоматических коробок передач приведено в Таблице 3.
Пример 1.
Гидравлическую жидкость готовят путем смешения маловязкого дистиллятного компонента и изомеризованного гача согласно составам образцов №2, 3, 4, 5 (см. Таблицу 3) и присадок: многофункциональной, антикоррозионной, антипенной, красителя. Расчетные количества маловязкого дистиллятного компонента (33570 кг) и изомеризованного гача (18355 кг) закачивают в резервуар. Присадки добавляют в виде концентрата на основе изомеризованного гача. Концентрат присадок готовят в мешалке. Предварительно в мешалку закачивают изомеризованный гач (количество основы - 32000 кг), затем дозируют присадки (многофункциональная - 16000 кг, антикоррозионная - 70 кг и краситель темно-красный - 2,5 кг), где при температуре 60-80°С происходит их перемешивание. Далее в мешалку подают расчетное количество антипенной присадки - 3 кг переносным дозатором. На мешалке включают перемешивающее устройство и после перемешивания концентрат задают на анализ по следующим показателям: вязкость кинематическая при 100°С, содержание воды, температура вспышки в открытом тигле, температура текучести. После получения положительных результатов, концентрат присадок отфильтровывают через фильтр-пресс (при необходимости) и подают в резервуар со смесью маловязкого дистиллятного компонента и изомеризованного гача. В резервуаре проводят перемешивание базовой основы и присадок. Гидравлическую жидкость задают на полный анализ. Испытания образцов проводили по техническим требованиям к современным гидравлическим жидкостям для автоматических коробок передач. Результаты приведены в таблице 4.
В Таблице 4, для наглядности, приведены типичные технические требования к качеству заявляемой жидкости для автоматических коробок передач, результаты испытаний заявляемой жидкости (графы 3, 4, 5, 6, 7, 8). Из таблицы видно, что при снижении процента вовлечения изомеризованного гача в составе базовой основы гидравлической жидкости для автоматических коробок передач до 20% так же, как и при ее увеличении до 85% вязкость кинематическая при 100°С не соответствует заявленным типичным техническим требованиям. В образце №6 ухудшаются также антипенные свойства. Кроме того, из Таблицы 4 видно, что образцы №2, 3, 4 и 5, приготовленные в соответствии с заявляемым соотношением компонентов, обладают улучшенными низкотемпературными свойствами, в частности вязкость динамическая при минус 40°С находится в пределах 11980-12660 сП, при типичных технических требованиях - не более 20000 сП.
Увеличение доли изомеризованного гача в составе жидкости положительно сказывается на показателе «индекс вязкости» (обр. №2, Таблица 4), что позволяет применять жидкость в более широком диапазоне температур. Также уменьшается склонность гидравлической жидкости к пенообразованию. Таким образом, заявляемая гидравлическая жидкость для автоматических коробок передач отвечает типичным техническим требованиям, предъявляемым к современным автоматическим коробкам передач, обладает улучшенными вязкостно-температурными характеристиками, меньшей вязкостью динамической при минусовых температурах, улучшенными антипенными свойствами и может быть использована в автомобилях, работающих в условиях Севера при рабочих температурах масла от минус 47°С до минус 56°С.
Таблица 1
Соотношение компонентов заявляемой гидравлической жидкости для автоматических коробок передач
Компонент
Соотношение компонентов, мас.%
Многофункциональная присадка
14-18
Антикоррозионная присадка
0,06-0,1
Антипенная присадка
0,002-0,006
Краситель
0,002-0,003
Базовая основа,
до 100
причем базовая основа содержит:
- маловязкий дистиллятный компонент
20÷70
- изомеризованный гач
30÷80
Таблица 2
Свойства маловязкого дистиллятного компонента и изомеризованного гача по предлагаемому изобретению
Наименование показателей
Маловязкий дистиллятный компонент
Изомеризованный гач
1. Вязкость кинематическая при 100°С, мм<sup>2</sup>/с
2,5÷4,0
3,9÷4,7
2. Индекс вязкости
94
140
3. Температура застывания, °С, не выше
минус 10
минус 15
4. Температура вспышки в откр. тигле, °С, не ниже
165
210
Таблица 3
Соотношение компонентов в образцах заявляемой гидравлической жидкости для автоматических коробок передач
Соотношение компонентов, мас.%
Компонент
Обр. №1
Обр. №2
Обр. №3
Обр. №4
Обр. №5
Обр. №6
Многофункциональная присадка
16
16
16
16
16
16
Антикоррозионная присадка
0,07
0,07
0,07
0,07
0,07
0,07
Антипенная присадка
0,003
0,003
0,003
0,003
0,003
0,003
Краситель
0,0025
0,0025
0,0025
0,0025
0,0025
0,0025
Базовая основа,
до 100
до 100
до 100
до 100
до 100
до 100
причем базовая основа содержит:
- маловязкий дистиллятный компонент
15
20
40
60
70
80
- изомеризованный гач
85
80
60
40
30
20