DE69410070T2

DE69410070T2 - Schmierfettzusammensetzung für homokinetisches Gelenk

Info

Publication number: DE69410070T2
Application number: DE69410070T
Authority: DE
Inventors: Fumio Goto; Tomoo Munakata; Takahiro Ozaki; Tetsuo Tsuchiya
Original assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Current assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2014-12-28
Also published as: BR9405285A; HK1010789A1; EP0661378A1; EP0661378B1; KR100348912B1; AU8162294A; US5487837A; JPH07197072A; AU677117B2; DE69410070D1; KR950018405A

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schmierfettzusammensetzung, die auf einem gleitenden Teil eines Doppelgelenkes (CVJ) von Automobilen verwendet wird, d.h., an festen Gelenken und Stoßgelenken.

Hintergrund der Erfindung

Auf dem Gebiet der Automobilindustrie wurde die Tendenz zur Verringerung der Größe und des Gewichtes verstärkt. Außerdem besteht, teilweise aufgrund der Forderung nach ausreichender Ellenbogenfreiheit, eine weltweit ansteigende Tendenz für Autos mit Frontantrieb (FF-Cars).
Mit Modellveränderungen und der steigenden Zahl an Autos mit einer unabhängigen hinteren Antriebswellen-Aufhängung (FR- Cars)hat sich auch in Japan CVJ stark verbreitet. In FF-Cars werden ein festes CVJ und ein Stoß-CVJ in Kombination verwendet, im allgemeinen mit dem ersteren außenbords und dem letzteren innenbords. In FR-Cars wird ein Stoß-CVJ oft außenbords und innenbords verwendet.
Ein festes CVJ tendiert mit einer Vergrößerung des Winkels, einer Verringerung der Größe und des Gewichtes oder einer vergrößerung der Naschinenleistung zu einer Erhöhung der Temperatur. Ein Stoß-CVJ, das innenbords verwendet wird, leidet unter einer Temperaturerhöhung, weil der Kühleffekt während des Betriebes kaum ausreicht und auch weil Wärme von den Differentialgetrieben übertragen wird. Ein Stoß-CVJ wird durch ein reziprokes Rollen und Gleiten bei der Umdrehung begleitet, und als Ergebnis besteht die Tendenz eines Widerstandes in der axialen Richtung. Der so induzierte Stoß hat einen großen Einfluß auf die Vibration einer Autokarossene während des Leerlaufs, ein Schütteln der Karosserie beim Start und bei der Beschleunigung, und des Hervorrufens eines schlagenden Geräusches oder dröhnenden Geräusches und einer Vibration der Karosserie bei einer mittleren bis hohen Geschwindigkeit.
Um den hervorgerufenen Stoß zu verringern, wurden Untersuchungen auf die Verbesserung der Struktur und des Materials von CVJ selbst und Verbesserungen des bei einem Gelenk anzuwendenden Schmierfettes durchgeführt.
Ein Hochleistungsschmierfett soll die Reibung und den Verschleiß des gleitenden Teils eines CVJ unterdrücken, und damit zu einer Verbesserung der Dauerhaftigkeit und einer Verringerung der Vibration beitragen. Es bestand deshalb ein starkes Bedürfnis nach einem Hochtemperaturschmierfett, das verbesserte Hochdruckeigenschaften und eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschleiß zeigt und außerdem der vorstehend erwähnten erhöhten Temperatur des CVJ standhält.
Im Hinblick auf diese Umstände wurden bis jetzt verschiedene Schmiermittel für CVJ vorgeschlagen. Das üblichste von Ihnen ist eine Schmierfettzusammensetzung, die ein gereinigtes Mineralöl als Grundöl und eine Lithiumseife als Verdickungsmittel umfaßt. Das Schmierfett dieser Art enthält üblicherweise Additive zur Verleihung von Hochdruckeigenschaften, Beständigkeit gegenüber Verschleiß, und Reibungsverringerung, wie z.B. Molybdändisulfid, sulfurierte Fette und Öle, und Olefinsulfide. Neuerdings wurde die Verwendung eines Schmierfetts, das eine Calciumkomplex-Seife oder Harnstoff enthält, und das hitzebeständiger als eine Lithiumseife ist, als Verdickungsmittel ausgeweitet.
Typische Beispiele bekannter Schmierfettzusammensetzungen, die für die der vorliegenden Erfindung relevant erscheinen, werden nachfolgend angegeben. Das US-Patent 4787992 beschreibt ein mit Calciumseife verdicktes Schmierfett für Frontantrieb, bei dem ein Verdickungsmittel, das eine - Calciumseife oder eine Calciumkomplex-Seife umfaßt, in Kombination mit anderen Additiven wie z.B. Tricalciumsulfat und Calciumcarbonat, verwendet wird, um dem Basisschmierfett Hochdruckeigenschaften zu verleihen. Das US-Patent 4514312 beschreibt eine Schmierfettzusammensetzung, die ein Harnstoff-Schmierfett umfaßt, das eine Organomolybdänverbindung und Zinkdithiophosphat als Additive enthält. Die JP-A-4-304300 (der Ausdruck "JP-A", wie er hier verwendet wird, bedeutet eine "ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung") beschreibt eine Harnstoff- Schmierfettzusammensetzung, die im wesentlichen aus bestimmten Mengen eines Molybdändialkyldithiocarbonatsulfids, Molybdändisulfid, einer Zinkdithiophosphatverbindung, und einem oder mehreren Schmierfähigkeitsverbesserern besteht. Die JP-A-4-279698 beschreibt eine Schmierfettzusammensetzung für CVJ, die pulverisiertes Bornitrid und eine organozinkverbindung wie z.B. Zinkdithiophosphat, enthält.
Die US-4107058 beschreibt die Zugabe einer unlöslichen Phosphorverbindung und einer öllöslichen Schwefelverbindung zu Schmierfettzusammensetzungen. Als Phosphor enthaltende Verbindung wird Tricalciumphosphat bevorzugt, und unter den Schwefel enthaltenden Verbindungen ist Zinkdialkyldithiophosphat aufgeführt.
Die GB-2255346 beschreibt eine Schmierfettzusammensetzung enthaltend
a) 5-25 Gew&sub4;-% eines Diharnstoffverdickungsmittels
b) 0,5-3,0 Gew.-% eines Molybdänsulfiddialkyldithiocarbamats;
c) 0,5-3 Gew.-% eines Zinkdialkyl(aryl)dithiophosphats;
d) 0,5-3,0 Gew.-% eines Schwefel-Phosphor-Additivs für hohe Drucke, das kein metallisches Element enthält 10-30 %; (S-Gehalt 10-30 %; P-Gehalt 0,5-5,0 %)
e) 0,5 - 3,0 Gew.-% Bleidialkyldithiocarbamat
Die FR-A-2090189 betrifft eine Schmierfettzusammensetzung, die durch einen Gehalt an Triarylestern von Thiophosphorsäureestern gekennzeichnet ist. Vorzugsweise ist dieser Ester Triphenylthiophosphat.
Die konventionellen Schmiermittel zeigen jedoch Nachteile, wie z.B. unzureichende Hochdruckeigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschleiß, eine Tendenz zur Auslösung einer Schubkraft, und ein Erweichen bei hohen Temperaturen.

Zusammenfassung der Erfindung

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schmierfettzusammensetzung für CVJ bereitzustellen, die eine hervorragende mechanische Stabilität, Wärmebeständigkeit, Hochdruckeigenschaften und Beständigkeit gegenüber Verschleiß besitzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schmierfettzusammensetzung, die ein Schmierfett umfaßt, das in einem Grundöl dafür 2 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, Tricalciumphosphat [Ca&sub3;(PO&sub4;)2] enthält&sub1; und das Schmierfett außerdem (A) 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eines Molybdändialkyldithiocarbamatsulfids der Formel (I) enthält:
worin jeder der Reste R&sub1; und R&sub2; eine Alkylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen bedeutet; m eine ganze Zahl von 0 bis 3 bedeutet; und n eine ganze Zahl von 1 bis 4 bedeutet, mit der Maßgabe, daß die Summe von m und n 4 ist; und
(B) 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, von mindestens einem Bestandteil (B-1) Zinkdialkyldithiophosphat, dargestellt durch die Formel (II):
worin R eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe (vorzugsweise mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen) darstellt;
und (B-2) Triphenylphosphorothionat der Formel (III):
enthält.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Das Molybdändialkyldithiocarbamatsulfid als Komponente (A) umfaßt Molybdändiethyldithiocarbamatsulfid, Molybdändibutyldithiocarbamatsulfid, Molybdändissobutyldithiocarbamatsulfid, Molybdändi-(2- ethylhexyl)dithiocarbamatsulfid, Molybdändiamyldithiocarbamatsulfid, Molybdändiisoamyldithiocarbamatsulfid, Molybdändilauryldithiocarbamatsulfid, und Molybdändistearyldithiocarbamatsulfid.
Die Komponente (A) wird in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, und vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, verwendet. Wenn der Anteil der Komponente (A) geringer als 0,5 % beträgt, tritt keine Wirkung im Hinblick auf die Verbesserung der Hochdruckeigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschleiß auf. Wenn er 10 % übersteigt, wird keine weitere Verbesserung erhalten.
Das Zinkdialkyldithiophosphat und/oder Triphenylphosphorothionat als Komponente (B) wird/werden in einer Gesamtmenge von 0,1 bis 5 Gew.-%, und vorzugsweise von 0,3 bis 2 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, verwendet. Wenn der Anteil der Komponente (B) geringer als 0,1 % ist, kann keine signifikante Verbesserung der Hochdruckeigenschaften oder Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschleiß erhalten werden. Wenn er mehr als 5 % beträgt, unterliegt die Schmierfettzusammensetzung einer Erweichung und verliert ihre Schmierwirkung, wenn sie unter Scherkrafteinwirkung bei hohen Temperaturen verwendet wird.
Wenn zweckmäßig, kann die erfindungsgemäße Schmierfettzusammensetzung Additive enthalten, wie z.B. Antioxidantien, Rostschutzmittel, Hochdruckadditive, Polymere, und ähnliche konventionelle Additive.
Die vorliegende Erfindung wird nun näher durch Beispiele erläutert, ohne sie darauf zu beschränken. Wenn nicht anders angegeben, beziehen sich alle Prozentangaben auf das Gewicht.
Beispiele 1 bis 11 und Vergleichsbeispiele 1 bis 11.
Formulierungen von erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzungen, die ein Grundöl, Tricalciumphosphat als Verdickungsmittel, und, als Additiv, ein Molybdändialkyldithiocarbamatsulfid (nachfolgend als Mo- DTC abgekürzt) und mindestens einen der Bestandteile Zinkdialkyldithiophosphat (nachfolgend als Zn-DTP abgekürzt) und Triphenylphosphorothionat (nachfolgend als TPPT abgekürzt) umfassen, sind in Tabelle 1 angegeben. Das verwendete Grundöl war gereinigtes Mineralöl mit einer Viskosität von 15 mm²/sec bei 100 ºC oder Poly-α-olefin-Öl mit einer Viskosität von 20 mm²/sec bei 100 ºC.
In Tabelle 2 sind Formulierungen von Vergleichs- Schmierfettzusammensetzungen angegeben, die ein Basisschmierfett und Additive enthalten. Das in den Vergleichs-Schmierfettzusammensetzungen verwendete Basisschmierfett besaß die folgende Zusammensetzung. Das in dem Basisschmierfett verwendete Grundöl ist das gleiche wie das in den Schmierfettzusammensetzungen der Beispiele verwendete.
I. Harnstoff-Schmierfett:
2 mol Tolylendiisocyanat (2,4-Tolylendiisocyanat: 65%; 2,6- Tolylendiisocyanat: 35 %), 2 mol Stearylamin und 1 mol Ethylendiamin wurden in einem Grundöl reagieren gelassen, und zum Erhalt eines Schmierfettes die hergestellte Harnstoffverbindung gleichmäßig dispergiert. Der Gehalt an Harnstoffverbindung der gesamten Schmierfettzusammensetzung wurde auf 20 % eingestellt.
II. Lithiumseifen-Schmierfett:
Lithium 12-hydroxystearat wurde gelöst und in einem Grundöl gleichmäßig dispergiert, und ein Lithiumseifen-Schmierfett erhalten. Der Seifengehalt in der gesamten Schmierfettzusammensetzung wurde auf 9 % eingestellt.
III. Aluminiumkomplexseife-Schmierfett:
Benzoesäure und Stearinsäure wurden in einem Grundöl gelöst, und ein im Handel erhältliches cyclisches Aluminiumoxidpropylat-Schmiermittel AlgomerR, hergestellt von Kawaken Fine Chemical K.K., wurde zugegeben, und die Mischung wurde umsetzen gelassen. Zum Erhalt eines Schmierfettes wurde die resultierende Seife gleichmäßig dispergiert. Der Seifengehalt in der gesamten Schmierfettzusammensetzung wurde auf 11 % eingestellt. Das Molverhältnis von Benzoesäure (BA) zu Stearinsäure (SA), BA/FA, betrug 1,1, und das Molverhältnis der Summe von Benzoesäure und Stearinsäure zu Aluminium (Al), (BA + FA)/Al, betrug 1,9.
Alle Schmierfettzusammensetzungen wurden mittels einer Dreiwalzenmühle hergestellt.
Jede der hergestellten Schmierfettzusammensetzungen wurde auf ihre mechanische Stabilität, Hochdruckeigenschaften, und Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschleiß nach den folgenden Testmethoden bewertet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben.
1) Wärmebeständigkeit:
Gemessen nach der Tropfpunkt-Testmethode, wie sie in JIS K2220 spezifiziert ist. Der "Tropfpunkt", als Anzeichen für die Wärmebeständigkeit, ist die Temperatur, bei der ein Schmierfett in einem bestimmten Behälter zu tropfen beginnt, wenn es unter bestimmten Bedingungen erhitzt wird.
2) Mechanische Stabilität:
Die mechanische Stabilität wurde durch Messen einer Ruhpenetration und einer Walkpenetration (60 Stöße) bei 25 ºC bewertet. Die mechanische Stabilität wurde auch mittels des Shell-Walzentests (ASTM 1831) bewertet, bei der die Penetration eines Schmierfettes gemessen wird, nachdem es zwischen einem Zylinder und einer Walze bei Raumtemperatur oder 100 ºC während 24 Stunden einer Scherkraft unterworfen wurde. Eine höhere Penetration im Shell-Walzentest bedeutet ein weicheres Schmierfett durch Scherung.
3) Hochdruckeigenschaften und Widerstandsfähigkeit gegenüber Verschleiß:
Es wurde ein Shell-Vierkugel-EP-Test (Shell four-ball EP test) gemäß ASTM D2596 durchgeführt, bei dem eine angelegte Belastung allmählich von einem niedrigen Wert auf einen hohen Wert bis zum Auftreten eines Festfressens erhöht wird, und der durchschnittliche Narbendurchmesser (mm) der fixierten Kugeln beim Festfressen wird gemessen, um eine letzte Nichtfreßbelastung, eine Festfreß-Belastung, und einen Belastung/Verschleiß-Index zu erhalten. Je höher in diesem Testverfahren diese Werte sind, umso besser ist die Hochdruckeigenschaft. Tabelle 1 Tabelle 2
Anmerkung:
*1: Sakuralube 600R, hergestellt von Asahi Denka Kogyo K.K.
*2: Lubrizol 1360R, hergestellt von Lubrizol K.K.
*3: Irgalube TPPTR, hergestellt von Ciba Geigy AG.
*4: Sakuralube 300R, hergestellt von Asahi Denka Kogyo K.K.
*5: Dailube L-30R, hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals, Inc.
*6: Lubrizol 5340R, hergestellt von Lubrizol K.K.
*7: Dailube S-265R hergestellt von Dainippon Ink and Chemicals Inc.
Aus den Tabellen 1 und 2 ist es ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzungen und die Harnstoff-Schmierfettzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 5 in den Werten des Shell- Walzentests nicht so verschieden sind, während große Unterschiede zwischen ihnen im Shell-4-Kugel-EP-Test bestehen, was die Überlegenheit der vorliegenden Erfindung bestätigt.
Beim Vergleich der Werte der erfindungsgemäßen Beispiele mit denen der Lithium-Schmierfettzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 6 bis 8 besaßen die letzteren Zusammensetzungen eine Penetration, die, gemessen mit dem Shell-Walzentest (100 ºC) 400 überschreitet, was bedeutet, daß der Schmierfettzustand nicht beibehalten wird. Die letzte Nichtfestfreß-Belastung und der Belastung/Verschleiß-Index dieser Vergleichs-Schmierfettzusammensetzungen sind außerdem geringer als die der erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzungen, was sie auch in der Wärmebeständigkeit und den Hochdruckeigenschaften gegenüber den erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzungen schlechter macht.
Beim Vergleich der Werte der erfindungsgemäßen Schmierfettzusammensetzungen mit denen der Aluminiumkomplexseifen-Schmierfettzusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 9 bis 11 ist es ersichtlich, daß die letzteren Zusammensetzungen mit den ersteren Zusammensetzungen vergleichbar sind, soweit es den Tropfpunkt und die Festfreß-Belastung im Shell-4-Kugel-EP-Test betrifft, daß sie aber eine geringere letzte Nichtfestfreß-Belastung und einen geringeren Belastung/Verschleiß-Index besitzen, wodurch sie auch in den Hochdruckeigenschaften schlechter sind.
Wie vorstehend beschrieben und veranschaulicht, zeigt die erfindungsgemäße Schmierfettzusammensetzung für CVJ im Vergleich mit konventionellen Zusammensetzungen eine deutlich bessere Schmiereigenschaft, z.B. im Hinblick auf die letzte Nichtfestfreß-Belastung und den Belastung/Verschleiß-Index.

Claims

1. Schmierfettzusammensetzung, die ein Schmierfett umfaßt, das in einem Grundöl dafür 2 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Gesantzusammensetzung, Tricalciumphosphat, [Ca&sub3;(PO&sub4;)&sub2;], enthält, wobei das Schmierfett außerdem (A) 0,5 bis 10 Gew.-% bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, eines Molybdändialkyldithiocarbamatsulfids der Formel (I) enthält:

worin jeder der Reste R&sub1; und R&sub2; eine Alkylgruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoffatomen bedeutet; m eine ganze Zahl von 0 bis 3 ist; und n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist; mit der Maßgabe, daß die Summe von m und n 4 ist; und

(B) 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, von mindestens einem der Bestandteile (B-1) Zinkdialkyldithiophosphat der Formel (II):

worin R eine primäre oder sekundäre Alkylgruppe bedeutet; und (B-2) Triphenylphosphorthionat der Formel (III):

enthält.

2. Verwendung einer Schmierfettzusammensetzung nach Anspruch 1 in Doppelgelenken (CVJ).

3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das CVJ ein festes Gelenk oder ein Stoßgelenk ist.

4. Verwendung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das CVJ Teil eines Automobils ist.