EP4511460A1 - Composition aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d'un système de propulsion d'un véhicule électrique ou hybride - Google Patents

Composition aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d'un système de propulsion d'un véhicule électrique ou hybride

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EP4511460A1
EP4511460A1 EP23720569.5A EP23720569A EP4511460A1 EP 4511460 A1 EP4511460 A1 EP 4511460A1 EP 23720569 A EP23720569 A EP 23720569A EP 4511460 A1 EP4511460 A1 EP 4511460A1
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EP
European Patent Office
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weight
lubricating composition
composition
aqueous lubricating
aqueous
Prior art date
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Pending
Application number
EP23720569.5A
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German (de)
English (en)
Inventor
Benoît THIEBAUT
Hakim EL-BAHI
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TotalEnergies Onetech SAS
Original Assignee
TotalEnergies Onetech SAS
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Filing date
Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to the field of lubricating compositions intended for a propulsion system of an electric or hybrid vehicle. It aims more particularly to propose an aqueous-based lubricating composition, endowed with both lubricating and cooling properties with respect to the various organs of a propulsion system of an electric or hybrid vehicle, such as the transmission. , the motor and the battery.
  • electric vehicle within the meaning of the present invention, is meant a vehicle comprising an electric motor as the sole means of propulsion and, by “hybrid vehicle”, a vehicle which comprises a combustion engine and an electric motor as means of propulsion. combined.
  • propulsion system within the meaning of the present invention, we mean a system comprising the mechanical parts necessary for the propulsion of an electric vehicle.
  • the propulsion system thus includes more particularly an electric motor, the rotor-stator assembly of the power electronics (dedicated to speed regulation), a transmission and a battery.
  • compositions to meet the double constraint of lubrication and cooling of the different parts of the propulsion system recalled above.
  • lubricating compositions also called “lubricants”
  • lubricants are commonly used in engines for the purpose of reducing friction forces between the different metal parts moving in engines, and thus protecting the parts against 'wear.
  • friction can oppose the relative movement of the parts in contact and induce energy losses detrimental to optimal operation of the propulsion system.
  • a lubricating composition is conventionally composed of one or more base oils, to which are generally associated several additives dedicated to stimulating the lubricating performance of the base oils, such as for example friction modifier additives.
  • cooling is carried out on several parts of the propulsion system generating heat and/or the parts of said system sensitive to heat, in order to avoid reaching dangerous temperatures, and in particular the power electronics and batteries.
  • This cooling is typically provided by a cooling fluid, distinct from the hydrocarbon lubricant, such as for example air, an aqueous fluid, such as water or even by a mixture of water and a glycol.
  • hydrocarbon-based lubricants The most common lubricants are hydrocarbon-based lubricants. However, these hydrocarbon oils generally do not lead to sufficient heat dissipation allowing their joint use as cooling fluids.
  • an aqueous lubricating composition comprising a polyalkylene glycol, an antifreeze compound and a phosphorus compound has been described.
  • this aqueous lubricant does not give complete satisfaction, in particular with regard to the phenomenon of pitting by mechanical fatigue (“pitting” in the English language) that it is likely to cause. Indeed, it could be observed that this lubricating composition can generate this type of failure in mechanical contacts, in particular depending on the formulation protocol of the composition.
  • the present invention aims precisely to propose a new aqueous-based composition, having tribological and cooling properties, adapted to its implementation for the lubrication and/or cooling of an electric or hybrid vehicle propulsion system, while reducing , or even by avoiding pitting phenomena due to mechanical fatigue.
  • the present invention relates, according to a first of its aspects, to the use, for cooling and/or lubricating a propulsion system of an electric or hybrid vehicle, in particular of an electric vehicle, of a lubricating composition aqueous comprising at least:
  • aqueous lubricating composition comprising a content of salt(s) of phosphate ester(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by weight, relative to to the total mass of said composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises less than 0.05% by weight, in particular less than 0.01% by weight, of phosphate ester salt(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, or even is completely free of phosphate ester salts.
  • phosphate ester salt(s) in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, or even is completely free of phosphate ester salts.
  • the aqueous lubricating composition according to the invention comprises less than 0.1% by weight of sulfur-containing fatty acid(s), preferably less than 0.01% by weight, in particular is completely free of acid. sulfur fat.
  • aqueous composition within the meaning of the present invention, is meant a composition comprising water as base fluid, in other words as the majority solvent.
  • Water preferably deionized, advantageously represents more than 35% by weight, in particular more than 40% by weight, and in particular more than 50% by weight, of the total mass of the lubricating composition.
  • aqueous lubricating composition or “aqueous lubricant” will be designated as a lubricating composition required according to the invention as defined above and detailed in the remainder of the text. Due to its cooling properties, such a composition can also be designated “aqueous cooling composition” or “aqueous cooling composition”.
  • a lubricating composition used according to the invention formed mainly of water, has little toxicological impact, particularly for people using this lubricant.
  • composition according to the invention has good properties in terms of lubrication.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention advantageously combines good cooling properties linked to the presence of water, and good tribological properties, in particular friction reduction and wear resistance.
  • an aqueous composition according to the invention can ensure the dual function of lubricating and cooling the engine system of the electric or hybrid vehicle, in particular the electric motor, the power electronics, the transmission and/or the battery of an electric or hybrid vehicle.
  • the invention thus relates, according to another of its aspects, to a method of lubricating and/or cooling a propulsion system of an electric or hybrid vehicle. comprising at least one step of bringing at least one mechanical part of said propulsion system into contact with an aqueous lubricating composition as defined above.
  • an aqueous composition according to the invention advantageously makes it possible to avoid the use of two distinct fluids, on one side a cooling fluid, on the other, a lubricating fluid.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention makes it possible to ensure effective cooling of the motor, the power electronics and the battery, as well as the lubrication of the electric motor, the transmission, in particular the reduction gear, in an electric or hybrid vehicle.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can be used to lubricate and/or cool the reduction gear and/or the motor and/or the power electronics of an electric vehicle.
  • an aqueous lubricant according to the invention as described previously, in particular in which the content of salt(s) of phosphate esters, if present(s) , remains strictly less than 0.1% by mass, makes it possible to reduce or even eliminate phenomena known as pitting by mechanical fatigue (or “pitting” in Anglo-Saxon terminology).
  • An aqueous lubricating composition according to the invention thus proves suitable for use for the lubrication and/or cooling of propulsion systems of electric or hybrid vehicles, but also for reducing pitting by mechanical fatigue, in these systems.
  • aqueous lubricating composition intended to lubricate and/or cool a propulsion system of an electric or hybrid vehicle, comprising at least:
  • aqueous lubricating composition comprising a content of phosphate ester salt(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by weight, relative to the mass total composition, to reduce pitting by mechanical fatigue, of the mechanical part(s) of said propulsion system brought into contact with said composition.
  • the invention also relates, according to another of its aspects, to an aqueous lubricating composition for the lubrication and/or cooling of an electric or hybrid propulsion system, comprising at least:
  • aqueous lubricating composition comprising a content of salt(s) of phosphate ester(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by weight, relative to to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention thus advantageously has good properties in terms of reducing the fuel consumption of hybrid vehicles, also known as “Fuel Eco” properties.
  • the invention thus relates, according to another of its aspects, to the use of an aqueous lubricating composition according to the invention to reduce the fuel consumption of a combustion engine of a hybrid vehicle lubricated by means of this composition, or a hybrid vehicle equipped with a transmission, in particular a bridge or a gearbox, said transmission being lubricated by means of this composition.
  • percentages are weight percentages. The percentages are therefore expressed in mass relative to the total mass of the composition. Temperature is expressed in degrees Celsius unless otherwise noted, and pressure is atmospheric pressure unless otherwise noted.
  • FIG 1 schematically represents a propulsion system for an electric or hybrid vehicle.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention is a formulation comprising water as the majority solvent.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least 20% by weight of water, in particular deionized water, preferably at least 30% by weight, in particular between 35% and 90% by weight, more preferably between 40%. and 75% by weight, in particular between 40 and 60% by weight, relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention comprises at least 45% by weight, in particular at least 50% by weight of water, in particular deionized water, preferably between 50% and 90% by weight, more preferably between 50% and 75% by weight of water, in particular between 50 and 60% by weight of water, relative to the total mass of the composition.
  • cooling fluid within the meaning of the present invention is meant a fluid capable of dissipating the heat generated by a propulsion system of an electric or hybrid vehicle. More precisely, such a fluid is characterized by an increased thermal absorption capacity during its contact with a heating part.
  • the water used in an aqueous lubricating composition required according to the invention is demineralized or osmosis water, in particular deionized water.
  • osmosis water within the meaning of the present invention, is meant water having undergone purification, in particular by a reverse osmosis process, in order to reduce the content of organic and/or mineral compounds, for example to a lower content. at 5.0% by weight, preferably less than 1.0% by weight.
  • reverse osmosis water can be “deionized water”, in other words water having undergone purification in order to reduce the content of ions, such as Ca 2+ and HCO3' ions generally present in water.
  • deionized water does not include ions.
  • An aqueous lubricating composition used according to the invention differs from lubricants conventionally used in vehicle propulsion systems, which comprise a majority proportion of one or more base oils not soluble in water.
  • oil not soluble in water we mean in particular an oil which does not dissolve substantially in water at room temperature (at approximately 25°C).
  • an oil that is not soluble in water has a solubility in water of less than 0.2 g/L, at room temperature.
  • an aqueous lubricating composition used according to the present invention comprises less than 5% by weight of base oil(s) not soluble in water, preferably less than 2% by weight, more preferably less than 1% by mass, relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention is completely free of oil not soluble in water.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises at least one polyalkylene glycol.
  • Polyalkylene glycols are chosen from water-soluble polyalkylene glycols.
  • soluble in water is meant a polyalkylene glycol having a solubility in water of at least 10 g/L, preferably at least 500 g/L, in water at room temperature (approximately 25°C).
  • the polyalkylene glycols can be more particularly formed of C1-C4 alkylene oxide units, preferably C1-C3, more particularly C2-C3.
  • a polyalkylene glycol used in an aqueous lubricating composition required according to the invention comprises at least 50% by weight, in particular at least 80% by weight, more preferably at least 90% by weight of propylene oxide and/or oxide units. of ethylene. It may be a copolymer, possibly random, ethylene oxide/propylene oxide.
  • a polyalkylene glycol used in an aqueous lubricating composition according to the invention has a weight average molecular mass (Mw) of between 100 and 50,000 g. mol' 1 , preferably between 5,000 and 25,000 g.mol 1 .
  • Weight average molecular mass can be measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • a polyalkylene glycol used in an aqueous lubricating composition according to the invention has a kinematic viscosity measured at 100°C (KV100), according to the ASTM D445 standard, of between 100 and 25,000 mm 2 /s, in particular between 150 and 10,000 mm 2 /s.
  • a polyalkylene glycol used in an aqueous lubricating composition according to the invention has a kinematic viscosity measured at 40°C (KV40), according to the ASTM D445 standard, of between 500 and 100,000 mm 2 /s, more particularly between
  • the flash point of a polyalkylene glycol used in an aqueous lubricating composition according to the invention is preferably greater than or equal to 160°C, in particular greater than or equal to 220°C. Flash point can be measured by ISO 2592 or ASTM D92.
  • a polyalkylene glycol used in an aqueous lubricating composition according to the invention has a viscosity index measured according to standard ASTM D2270, between 100 and 800, preferably between 250 and 550.
  • said polyalkylene glycol compound(s) can be used in an aqueous lubricating composition required according to the invention in a content of at least 5.0% by weight, preferably between 5.0% and 50% by weight, more preferably between 10% and 40% by weight, in particular between 10% and 20% by weight, relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises less than 17% of polyalkylene glycol compound(s), more preferably between 10% and 15% by weight of polyalkylene glycol compound(s).
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention may comprise a single polyalkylene glycol or a mixture of several different polyalkylene glycols.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise a mixture of at least two distinct polyalkylene glycols, more particularly at least one polyalkylene glycol of low weight average molecular mass and at least one polyalkylene glycol of high weight average molecular mass.
  • polyalkylene glycols of low and high weight average molecular mass of the mixture of polyalkylene glycols particularly with regard to the viscosity targeted for the final lubricating composition.
  • the combination of at least one polyalkylene glycol of low weight average molecular mass and at least one polyalkylene glycol of high weight average molecular mass is particularly advantageous in order to obtain good solubilization of the different compounds introduced into the composition. aqueous lubricant.
  • polymer we mean, in the broad sense, both homopolymers of vinylpyrrolidone and copolymers formed from vinylpyrrolidone and one or more other monomers.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention may comprise one or more vinylpyrrolidone polymer(s), in particular chosen from polyvinylpyrrolidones (denoted PVPs).
  • Polyvinylpyrrolidones correspond more particularly to the following formula: in which n represents the average number of constituent units of the polymer.
  • Such compounds can be synthesized according to any method known to those skilled in the art, in particular by polymerization of N-vinylpyrrolidone, and can also be available commercially.
  • Polyvinylpyrrolidones which are more particularly suitable for the invention have a weight average molecular mass (Mw) of between 20,000 and 50,000 g.mol' 1 , preferably between 25,000 and 45,000 g.mol' 1 .
  • said vinylpyrrolidone polymer(s), in particular chosen from polyvinylpyrrolidones, may be present in an aqueous lubricating composition according to the invention in a content of at least 5.0% by weight, preferably between 5.0%. and 50% by weight, more preferably between 10% and 40% by weight, in particular between 10% and 20% by weight, relative to the total mass of the composition.
  • the content of phosphorus compound(s) such as phosphate ester salts, if present, in an aqueous lubricating composition used according to the invention is strictly less than 0.1 % by mass, relative to the total mass of the composition.
  • a “phosphorus compound” within the meaning of the present invention is intended to designate a compound comprising at least one phosphorus atom.
  • such phosphorus compounds do not provide sulfur.
  • Said phosphorus compound(s) can be used in aqueous compositions in a form that is soluble or emulsifiable in water, in particular in the form of ionic salts.
  • phosphate ester salts mention may be made of the salts of alkyl, alkenyl or aryl phosphate esters, in particular of alkyl or dialkyl phosphate esters. Cs. These salts are found in particular in the form of phosphate ions neutralized by an appropriate counterion.
  • the salts may be salts of alkali or alkaline earth metals, of ammonium, of alkanolamines, in particular C2-C8, or of alkaneamines, in particular C2-C8 of phosphate esters.
  • the phosphate ester salt(s) are alkali metal salts of phosphate esters.
  • aqueous lubricating composition according to the invention comprises one or more salts of phosphate esters, for example as described above, these are used in a content strictly less than 0.1% by weight, relative to to the total mass of said composition.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises less than 0.05% by weight of phosphate ester salt(s), in other words comprises a content of ester salt(s). ) of phosphate ranging from 0.0% to 0.05% by mass, in particular less than 0.01% by mass and more particularly less than 0.001% by mass, relative to the total mass of composition.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention is completely free of phosphate ester salts.
  • An aqueous lubricating composition used according to the invention may comprise one or more other phosphorus compounds distinct from phosphate ester salts, called “additional phosphorus compound(s)”.
  • amine phosphates can be cited; polyphosphates; phosphonates such as phosphonate esters, in particular alkyl, alkenyl or aryl phosphonates; polyphosphonates; carbamyl phosphates; phosphinates; and their mixtures.
  • the latter can be found in the form of salts, in particular in the form of phosphonate or phosphinate ions neutralized by an appropriate counterion.
  • the salts may be salts of alkali or alkaline earth metals, of ammonium, of alkanolamines, in particular C2-C8, or of alkaneamines, in particular of C2-C8, of phosphonate or phosphinate.
  • aqueous lubricating composition according to the invention comprises one or more additional phosphorus compound(s), for example as described above, these can be used in a content ranging from 0.01% to 5.0% by weight, in particular ranging from 0.1% to 3.0% by weight, relative to the total mass of composition.
  • the aqueous lubricating composition according to the invention comprises one or more additional phosphorus compound(s), in particular as described above, these are used in a strictly lower content. at 0.1% by weight, relative to the total mass of said composition.
  • the overall content of phosphorus compound(s), including salts of phosphate esters or any other annexed phosphorus compound may be strictly less than 0.1% by weight, relative to the total mass of said composition. , in particular less than 0.05% by mass.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention preferably comprises a content of phosphorus compound(s) strictly less than 0.1% by weight, in particular ranging from 0.0% to 0.05%. mass, in particular less than 0.01 % by mass and more particularly less than 0.001% by mass, relative to the total mass of composition.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises at least:
  • - water preferably deionized water
  • aqueous lubricating composition comprising a content of phosphorus compound(s) strictly less than 0.1% by weight, in particular ranging from 0.0% to 0.05% by weight, in particular less than 0.01% by weight and more particularly less than 0.001% by weight, relative to the total mass of the composition,
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention is completely free of phosphorus compounds.
  • an aqueous lubricating composition required according to the invention may comprise a phosphorus content less than or equal to 0.05% by mass, in particular less than or equal to 0.02% by mass and more particularly less than or equal to 0.01% by weight.
  • the phosphorus content can be measured by ICP (for “Inductively Coupled Plasma” in English).
  • an aqueous lubricating composition required according to the invention is completely free of phosphorus.
  • An aqueous lubricating composition used according to the invention may comprise at least one antifreeze compound chosen from glycols, preferably alkylene glycols; glycerol; diglycerol; triglycerol, and mixtures thereof.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises at least:
  • - water preferably deionized water
  • aqueous lubricating composition comprising a content of phosphate ester salt(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by weight, relative to the total mass of the composition, preferably being free of phosphate ester salts.
  • Glycols are diols in which the two hydroxyl groups are carried by different carbon atoms, preferably by vicinal carbon atoms.
  • the glycols are alkylene glycols, in particular having from 2 to 10 carbon atoms, in particular from 2 to 6 carbon atoms.
  • alkylene glycols in particular having from 2 to 10 carbon atoms, in particular from 2 to 6 carbon atoms.
  • monoethylene glycol, diethylene glycol and propylene glycol can be cited.
  • the antifreeze compound can also be chosen from glycerol, diglycerol, triglycerol and mixtures thereof.
  • the antifreeze compound used according to the invention is chosen from monoethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, glycerol and their mixtures.
  • the antifreeze compound is diethylene glycol.
  • said antifreeze compound(s), in particular as defined above, for example diethylene glycol can be used in an aqueous lubricating composition according to the invention in a content of at least 1.0% by weight, of preferably between 5.0% and 50% by weight, more preferably between 10% and 45% by weight, in particular between 20% and 40% by weight, relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises a content of antifreeze compound(s), in particular as defined above, for example diethylene glycol, greater than or equal to 33%, in particular between 33.5% and 40% by weight, relative to the total mass of said composition.
  • the invention relates to the use, to cool and/or lubricate a propulsion system of an electric or hybrid vehicle, of an aqueous lubricating composition
  • a propulsion system of an electric or hybrid vehicle of an aqueous lubricating composition
  • an aqueous lubricating composition comprising at least:
  • aqueous lubricating composition comprising a content of salt(s) of phosphate ester(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by weight, relative to to the total mass of said composition.
  • the invention relates to an aqueous lubricating composition for the lubrication and/or cooling of an electric or hybrid propulsion system, comprising at least:
  • aqueous lubricating composition comprising a content of salt(s) of phosphate ester(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by weight, relative to to the total mass of said composition.
  • water in particular deionized water, preferably 40 to 60% by weight of water; in particular from 45 to 60% by weight of water;
  • the assembly consisting of water, said polyalkylene glycol(s), and optionally said antifreeze compound(s) represent more than 90% of the total mass of said aqueous lubricating composition, in particular more 95%, in particular more than 96%, or even more than 97%, of the total mass of said aqueous lubricating composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may further comprise various additives.
  • additive(s) are compatible with their use in an aqueous medium.
  • the additives are used in a form that is soluble or emulsifiable in water, for example in the form of salts or ionic liquids.
  • Said additive(s) are of course chosen with regard to the intended application for the aqueous lubricant.
  • Such additives may be more particularly chosen from anti-foam agents, biocides, pH regulators, corrosion inhibitors, anti-wear and/or extreme pressure additives, sequestering agents, metal passivating agents, dyes, dispersants, emulsifying agents, and mixtures thereof.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise one or more additives chosen from anti-foaming agents, extreme pressure agents, corrosion inhibitors, pH regulators, metal passivating agents, dyes, and their mixtures.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may more particularly comprise from 0.1 to 10% by weight of additives, in particular from 1.0 to 8.0% by weight of additives, relative to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one pH regulating additive, in particular an alkaline buffer.
  • the pH regulator makes it possible to maintain the desired pH of the lubricating composition, in particular in order to preserve an alkaline pH, advantageously between 8 and 15.
  • the said pH regulator(s) by ensuring that the pH of the aqueous lubricating composition is maintained between 8 and 15, makes it possible in particular to prevent corrosion of the surfaces. metallic, but also to promote the solubilization of the different compounds in the lubricating composition, in particular of the polyalkylene glycol(s), in particular as defined above.
  • the pH regulator can be chosen from the family of amines, in particular alkanolamines and amino alcohols.
  • alkanolamines such as dimethylethanolamine (DMEA), ethanolamines, such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), isopropanolamines, such as mono-isopropanolamine (MIPA), diisopropanolamine (DIPA) and triisopropanolamine (TIPA); diglycolamine (DGA); ethylene amines, such as ethylene diamine (EDA), diethylene triamine (DETA), triethylene tetramine (TETA) and tetraethylene pentamine (TEPA); cyclamines, such as cyclohexylamine; 2-amino-2-ethyl-1,3-propanediol; 2-amino-2-methyl-l-propanol; and their mixtures.
  • alkanolamines such as dimethylethanolamine (DMEA), ethanolamines, such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), triethanolamine (TEA), is
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may in particular comprise from 0.1% to 10% by weight of pH regulating additive(s), preferably from 0.5% to 5% by weight, relative to the mass total composition.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises at least one pH regulating additive making it possible to maintain the pH of said lubricating composition between 8 and 15, in particular between 8.5 and 14, more particularly between 9 and 13.
  • said pH regulating additive being chosen in particular from alkanolamines, preferably ethanolamines, and more particularly from dimethylethanolamine (DMEA), triethanolamine (TEA) and their mixture
  • an aqueous lubricating composition required according to the invention comprises at least:
  • said aqueous lubricating composition comprising a content of phosphate ester salt(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by weight, relative to the total mass of the composition, preferably being free of phosphate ester salts.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one corrosion inhibitor agent.
  • Corrosion inhibitors advantageously make it possible to reduce or even prevent corrosion of metal parts.
  • the nature of said corrosion inhibitor(s) can be chosen with regard to the metal to be protected against corrosion, such as aluminum, steel, galvanized steel, yellow metals, for example copper or brass.
  • the inorganic corrosion inhibitors may be mentioned nitrites, sulphites, silicates, borates, sodium, potassium, calcium or magnesium phosphates, alkali metal phosphates, hydroxides, molybdates, zinc sulphates, magnesium or nickel.
  • alkanolamines such as triethanolamine, aliphatic monocarboxylic acids, in particular having from 4 to 15 carbon atoms, for example octanoic acid, aliphatic dicarboxylic acids having from 4 to 15 carbon atoms.
  • carbon for example decane dioic acid, undecane dioic acid, dodecane dioic acid or mixtures thereof
  • polycarboxylic acids optionally neutralized by triethanolamine such as 1,3,5-triazine-2,4 acid ,6-tri-(6-aminocaproic), alkanoylamidocarboxylic acids, in particular isononanoylamidocaproic acid, and mixtures thereof.
  • Borated amides, products of the reaction of amines or amino alcohols with boric acid can also be used.
  • the corrosion inhibitor(s) are distinct from the pH regulating additive(s), in particular making it possible to maintain the pH of the lubricating composition between 8 and 15, and defined previously.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may in particular comprise from 0.1% to 5% by weight of corrosion inhibitor(s), in particular as defined above, preferably from 0.5% to 4% by weight, more preferably from 1% to 2.5% by weight, relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition required according to the invention comprises at least: - water, in particular deionized water;
  • aqueous lubricating composition comprising a content of phosphate ester salt(s), in particular chosen (s) among the alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by weight, relative to the total mass of the composition, preferably being free of salts of phosphate esters.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one anti-wear and/or extreme pressure additive. Their function is to reduce wear and the coefficient of friction, or to prevent metal-metal contact by forming a protective film adsorbed on these surfaces.
  • anti-wear additives there is a wide variety of anti-wear additives, among which can be cited those chosen from phosphosulfur additives such as metal alkylthiophosphates or their salts.
  • Additives which do not provide phosphorus are preferred, such as, for example, poly sulphides, in particular sulfur olefins.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention may comprise at least one extreme pressure additive chosen from sulfur-containing fatty acids and dimercaptothiadiazoles, preferably used in their neutralized form, in particular by inorganic alkalizing agents or alkanolamines, emulsifiable or soluble in water.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises less than 0.1% by weight of extreme pressure additive of the sulfur fatty acid type, in particular in a neutralized form, preferably less than 0.01% by weight, more particularly less than 0.001% by weight, relative to the total mass of the composition, or even is completely free of extreme pressure additive of the sulfur fatty acid type.
  • Sulfur-containing fatty acids can comprise from 8 to 22 carbon atoms, in particular
  • the quantity of sulfur according to the ASTM D2622 standard provided by said sulfurized fatty acid(s) may be between 5% and 30% by weight, in particular between 10% and 20% by weight, relative to the total mass of the composition.
  • the quantity of sulfur active at 150°C according to the ASTM D 1662 standard provided by said sulfur-containing fatty acid(s) in the aqueous lubricating composition according to the invention is less than or equal to 2% by weight, in particular less than or equal to 1% by weight, more particularly less than 0.1% by weight, relative to the total mass of the lubricating composition.
  • active sulfur within the meaning of the present invention is understood to mean the sulfur that a chemical compound is capable of giving up or releasing when this compound is placed under the conditions of the ASTM D1662 standard.
  • the ASTM D-1662 standard defines an active sulfur level of a compound at a given temperature as a difference expressed as a weight percentage of sulfur content before and after reaction of a sample of this sulfur compound with a given quantity of copper for a fixed time.
  • said sulfur fatty acid(s) are generally used in an aqueous lubricating composition in their form neutralized by an alkalizing agent, such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or an alkanolamine, such as monoethanolamine. , triethanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine and triisopropanolamine.
  • an alkalizing agent such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or an alkanolamine, such as monoethanolamine.
  • an alkanolamine such as monoethanolamine.
  • triethanolamine monoisopropanolamine, diisopropanolamine and triisopropanolamine.
  • An aqueous lubricating composition required according to the invention may comprise between 0.01% and 10% by weight of anti-wear and/or extreme pressure additive(s), preferably between 0.2% and 5% by weight, relative to to the total mass of the composition.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one anti-foam additive. Antifoams prevent the lubricating fluid from foaming.
  • This may be, for example, an anti-foaming agent based on polysiloxanes or acrylate polymers.
  • the anti-foaming agent is chosen from three-dimensional siloxanes.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise from 0.001% to 3.0% by weight of anti-foam additive(s), preferably from 0.005% to 1.5% by weight, more preferably 0.01 % to 1.0% by weight, relative to the total mass of the lubricating composition.
  • an aqueous lubricating composition required according to the invention comprises at least:
  • said aqueous lubricating composition comprising a content of phosphate ester salt(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by weight, relative to the total mass of the composition, preferably being free of phosphate ester salts.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one metal passivating agent.
  • Metal passivating agents help protect metal parts by promoting the formation of metal oxide on their surface.
  • the metal passivating agents can for example be chosen from triazole derivatives, such as tetrahydrobenzotriazole (THBTZ), tolyltryazole (TTZ), benzotriazole (BTZ), amines substituted by a triazole group, such as N,N -bis(2- ethylhexyl)-1,2,4-triazol-l-yl methanamine, N'-bis(2 ethylhexyl)-4-methyl-lH- benzotriazol- 1-methyl-amine, N,N- bis(heptyl)-ar-methyl- IH-benzotriazole- 1 - methanamine, N,N-bis(nonyl)-ar-methyl- IH-benzo triazole- 1 -methanamine, N,N- bis(decyl)-ar- methyl- IH-benzotriazole-1-methanamine, N,N-bis(undecyl)-ar-methyl-1H-benz
  • the metal passivating agents are chosen from tetrahydrobenzotriazole (THBTZ), tolyltriazole (TTZ), benzotriazole (BTZ), and their salts, taken alone or in mixtures.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may in particular comprise from 0.01% to 2.0% by weight of metal passivating agent(s), preferably from 0.1% to 1.0% by weight, more preferably from 0 .2% to 0.8% by weight, relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition required according to the invention comprises at least:
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise one or more dyes.
  • Colors can be natural or synthetic, usually organic.
  • the dyes which can be used in an aqueous lubricating composition can be more particularly chosen from natural or synthetic water-soluble dyes, for example the dyes FDC Red 4, DC Red 6, DC Red 22, DC Red 28, DC Red 30, DC Red 33, DC Orange 4, DC Yellow 5, DC Yellow 6, DC Yellow 8, FDC Green 3, DC Green 5, FDC Blue 1, betanin (beet), xanthenes, carmine, chlorophyllin, methylene blue , anthocyanins (enocianin, black carrot and hibiscus), caramel and riboflavin.
  • an aqueous lubricating composition required according to the invention comprises at least:
  • said aqueous lubricating composition comprising a content of phosphate ester salt(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters phosphate, strictly less than 0.1% by weight, relative to the total mass of the composition, preferably being free of phosphate ester salts.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise one or more emulsifying agents, also called emulgators. Their function is to generate stable emulsions in water.
  • the emulsifying agents may be more particularly non-ionic, such as for example ethoxylated fatty alcohols, ethoxylated fatty acids, ethoxylated fatty amides; anionic, for example KOH, NaOH soaps; sulfonates; cationic, such as quaternary ammonium compounds; or even carboxylic acid esters that are soluble or emulsifiable in water.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention may comprise from 0.01% to 10% by weight of emulsifying agent(s), preferably from 0.1% to 5.0% by weight, relative to the total mass. of the lubricating composition.
  • sequestering agents examples include those derived from phosphonic acids and phosphonates, such as diethylenetriaminepentamethyl phosphonic acid (DTPMPA), amino tri(methylene phosphonic) acid (ATMP), acid hydroxyethane-diphosphonic acid (HEDP), 1,1-hydroxyethylidene 1,1-diphosphonate, 2-hydroxyethylamine di(methylene phosphonic) acid (HEAMBP), diethylene triamino penta(methylene phosphonic) acid (DTMP), multifunctional organic acids and hydroxy acids, such as ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA), pteroyl-L-glutamic acid (PGLU), polyorganic acids, such as maleic acid and polyaspartic acid , polysaccharides and carbohydrates, such as inulin, carboxymethylinulin and carboxymethylchitosan.
  • DTPMPA diethylenetriaminepentamethyl phosphonic acid
  • ATMP amino tri(methylene phosphonic) acid
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise from 0.001% to 2.0% by weight of sequestering agent(s), preferably from 0.01% to 1.0% by weight, relative to the total mass of the composition. .
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may comprise at least one biocidal and/or fungicidal agent.
  • Biocides and fungicides can be used to improve the biological stability of the composition by limiting the proliferation of bacteria, fungi and yeasts in the lubricating fluid.
  • Such biocides can be chosen from parabens, aldehydes, reactive acetylacetone compounds, isothiazolinones, phenolic compounds, acid salts, halogenated compounds, quaternary ammoniums, certain alcohols and their mixtures.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention may in particular comprise between 0.01% and 10% by weight of biocide(s) and/or fungicide(s), preferably between 0.5% and 5.0% by weight, relative to the total mass of the composition.
  • an aqueous lubricating composition required according to the invention comprises at least:
  • said aqueous lubricating composition comprising a salt content (s) of phosphate ester(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by mass, relative to the total mass of the composition, of preferably being free of phosphate ester salts.
  • an aqueous lubricating composition required according to the invention comprises at least:
  • At least one antifreeze compound chosen from glycols, preferably alkylene glycols; glycerol; diglycerol; triglycerol, and mixtures thereof;
  • said aqueous lubricating composition comprising a salt content ester(s) ZI phosphate, in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by weight, relative to the total mass of the composition, preferably being free of salts of esters of phosphate.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises:
  • At least one antifreeze compound chosen from glycols, preferably alkylene glycols; glycerol; diglycerol; triglycerol, and mixtures thereof; preferably diethylene glycol; And
  • aqueous lubricating composition comprising a content of phosphate ester salt(s), in particular chosen from alkali metal salts of phosphate esters , strictly less than 0.1% by weight, preferably being free of phosphate ester salts; the contents being expressed in relation to the total mass of the lubricating composition.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention may consist of:
  • At least one antifreeze compound chosen from glycols, preferably alkylene glycols; glycerol; diglycerol; triglycerol, and mixtures thereof; preferably diethylene glycol; And
  • aqueous lubricating composition comprising a content of phosphate ester(s) salt(s), in particular chosen ( s) among the alkali metal salts of phosphate esters, strictly less than 0.1% by weight, in particular being free of phosphate ester salts; the contents being expressed relative to the total mass of the lubricating composition, the remainder consisting of water, preferably deionized water.
  • each of the additives specifically described above can be introduced alone, or in combination with at least one other of the additives specifically described, which defines different embodiments of an aqueous lubricating composition according to the invention.
  • particular embodiments of the invention are defined by an aqueous lubricating composition according to the invention, comprising at least water; and one or more polyalkylene glycol(s), in particular as defined above, preferably in the proportions indicated above, and further comprising one or more of the additives specifically detailed in the text.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises:
  • an antifreeze compound chosen from glycols, preferably alkylene glycols; glycerol; diglycerol; triglycerol, and mixtures thereof; preferably diethylene glycol;
  • composition being free of phosphate ester salts and, more preferably free of phosphorus compounds, said composition being free of extreme pressure additives of sulfur fatty acid type.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises hypericin in a content strictly less than 0.1% by weight, preferably less than or equal to 0.01% by weight, more preferably less or equal to 0.01% by weight, relative to the total weight of the composition.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention is completely free of hypericin.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention comprises one or more polycyclic dianthraquinone type compound(s) in a content strictly less than 0.1% by weight, preferably less than or equal to 0.01% by weight, more preferably less than or equal to 0.01% by weight, relative to the total weight of the composition.
  • an aqueous lubricating composition used according to the invention is completely free of polycyclic dianthraquinone type compounds.
  • an aqueous lubricating composition can be used, due to its joint properties in terms of lubrication and cooling, both as a cooling fluid and as a lubricating fluid for a propulsion system of an electric vehicle or hybrid, in particular of the engine, the power electronics, the transmission and/or the battery, in an electric or hybrid vehicle, preferably in an electric vehicle.
  • the propulsion system of an electric or hybrid vehicle comprises in particular the electric motor part (1), an electric battery (2) and a transmission, and in particular a speed reducer (3).
  • batteries suitable for the propulsion systems of an electric or hybrid vehicle we can cite in particular Li-ion batteries or even nickel-cadmium batteries.
  • the electric motor typically comprises power electronics (11) connected to a stator (13) and a rotor (14).
  • the stator comprises coils, in particular copper coils, which are alternately powered by an electric current. This generates a rotating magnetic field.
  • the rotor itself comprises coils, permanent magnets or other magnetic materials, and is rotated by the rotating magnetic field.
  • the power electronics (11), the stator (13) and the rotor (14) of a propulsion system (1) are parts whose structure is complex and generates a large amount of heat during operation of the engine . It is therefore imperative to ensure cooling of the electric motor and the power electronics.
  • a bearing (12) is generally integrated between the stator (13) and the rotor (14).
  • a transmission, and in particular a speed reducer (3), makes it possible to reduce the rotational speed at the output of the electric motor and to adapt the speed transmitted to the wheels, at the same time making it possible to control the speed of the vehicle.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention can be used to cool the battery present in an electric or hybrid vehicle, in particular in an electric vehicle. In particular, it is intended to be placed in direct contact with the battery.
  • Cooling can be implemented by any method known to those skilled in the art.
  • the battery can be immersed or semi-immersed, static or circulating, in said composition.
  • a composition according to the invention can also be used to cool the electric motor of an electric or hybrid vehicle, in particular to cool the power electronics and/or the rotor and/or the stator of the electric motor, preferably in an electric vehicle.
  • An aqueous lubricating composition according to the invention can simultaneously be used to lubricate the different parts of a propulsion system of an electric or hybrid vehicle, in particular of the engine, the power electric, the transmission and/or there battery, more particularly bearings located between the rotor and the stator of an electric motor, or the transmission, in particular the reduction gear, in an electric or hybrid vehicle.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention makes it possible to cool and lubricate an electric motor of an electric or hybrid vehicle. It is particularly effective for cooling the power electronics and/or the rotor and/or the stator of an electric motor. It also provides lubrication of the bearings located between the rotor and the stator of an electric motor of an electric or hybrid vehicle.
  • an aqueous lubricating composition according to the invention makes it possible to ensure the lubrication of the transmission, when it is present, in particular the reduction gear, of an electric or hybrid vehicle.
  • the present invention relates to the use of an aqueous lubricating composition as defined according to the invention, to lubricate and/or cool the reduction gear and/or the motor and/or the power electronics of an electric vehicle.
  • the MPR tribometer is a machine bringing a central roller (diameter 12 mm) into contact with three rings (diameter 54 mm) arranged around the roller. This configuration geometry allows the test roller to be subjected to a large number of rolling contact cycles over a short test period, thereby encouraging pitting by mechanical fatigue.
  • the test is carried out for a period of 20 hours.
  • the fatigue pitting phenomenon is detected by an accelerometer connected to a vibration monitor.
  • the vibration setpoint is exceeded due to the occurrence of tapping, the test is stopped.
  • compositions in terms of stitching by mechanical fatigue is described as insufficient if the stitching time is less than 10 hours, average if the stitching time is between 10 hours and 20 hours and good in the absence of stitching after 20 hours of testing.
  • Additive mixture comprising one or more anti-corrosion additives, one or more metal passivating agents, one or more anti-foam additives and/or one or more colorants.
  • composition 12 in accordance with the invention, presents resistance performances to pitting by mechanical fatigue which are much higher than those obtained for the comparative composition Cl, characterized in particular by the presence of a phosphorus compound in a content greater than 0.1% by weight, relative to the total weight of the composition.
  • compositions II and 12 according to the invention have excellent performance in terms of cooling in an electric or hybrid vehicle propulsion system, in particular cooling of the electric motor. Consequently, an aqueous lubricating composition according to the invention can be used for the lubrication and/or cooling of an electric or hybrid vehicle propulsion system, without having a detrimental effect on mechanical fatigue pitting of the parts. lubricated and/or cooled using said composition.

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Abstract

Composition aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d'un système de propulsion d'un véhicule électrique ou hybride. La présente demande concerne l'utilisation, pour refroidir et/ou lubrifier un système de propulsion d'un véhicule électrique ou hybride, d'une composition lubrifiante aqueuse comprenant au moins: de l'eau et un polyalkylène glycol; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d'ester(s) de phosphate strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition. Elle concerne également l'utilisation d'une telle composition lubrifiante aqueuse, pour réduire le piquage par fatigue mécanique de la ou des pièce(s) mécanique(s) d'un système de propulsion de véhicule électrique ou hybride mise(s) en contact avec ladite composition. Elle concerne enfin une composition lubrifiante aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d'un système de propulsion électrique ou hybride, comprenant: au moins 45 % massique d'eau, par rapport à la masse totale de la composition et un polyalkylène glycol; ladite composition comprenant une teneur en sel(s) d'ester(s) de phosphate strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.

Description

Description
Titre : Composition aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine des compositions lubrifiantes destinées à un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride. Elle vise plus particulièrement à proposer une composition lubrifiante à base aqueuse, dotée à la fois de propriétés de lubrification et de refroidissement vis-à-vis des différents organes d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, tel que la transmission, le moteur et la batterie.
Technique antérieure
L’évolution des normes internationales pour la réduction des émissions de CO2, mais également pour la diminution de la consommation d’énergie, pousse les constructeurs automobiles à proposer des solutions alternatives aux moteurs à combustion.
L’une des solutions identifiées par les constructeurs automobiles consiste à remplacer les moteurs à combustion par des moteurs électriques. Les recherches pour la réduction des émissions de CO2 ont donc mené au développement des véhicules électriques ou hybrides par un certain nombre de compagnies automobiles.
Par « véhicule électrique » au sens de la présente invention, on entend désigner un véhicule comprenant un moteur électrique comme unique moyen de propulsion et, par « véhicule hybride », un véhicule qui comprend un moteur à combustion et un moteur électrique comme moyens de propulsion combinés.
Par « système de propulsion » au sens de la présente invention, on entend désigner un système comprenant les pièces mécaniques nécessaires à la propulsion d’un véhicule électrique. Le système de propulsion englobe ainsi plus particulièrement un moteur électrique, l’ensemble rotor-stator de l’électronique de puissance (dédié à la régulation de la vitesse), une transmission et une batterie.
D’une manière générale, il est nécessaire de mettre en œuvre, dans les véhicules électriques ou hybrides, des compositions pour répondre à la double contrainte de lubrification et de refroidissement des différentes pièces du système de propulsion rappelées ci-dessus. D’une part, les compositions lubrifiantes, dites encore « lubrifiants », sont communément mises en œuvre dans les moteurs à des fins de réduction des forces de frottement entre les différentes pièces métalliques en mouvement dans les moteurs, et ainsi protéger les pièces contre l’usure. Outre les phénomènes d’usure, les frottements peuvent s’opposer au mouvement relatif des pièces en contact et induire des pertes d’énergie préjudiciables à un fonctionnement optimal du système de propulsion.
Pour ce faire, une composition lubrifiante est classiquement composée d’une ou plusieurs huiles de base, auxquelles sont généralement associés plusieurs additifs dédiés à stimuler les performances lubrifiantes des huiles de base, comme par exemple des additifs modificateurs de frottement.
D’autre part, les systèmes de propulsion électriques génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement via le moteur électrique, l’électronique de puissance et les batteries. La quantité de chaleur générée étant supérieure à la quantité de chaleur normalement dissipée à l’environnement, il est nécessaire d’assurer un refroidissement du moteur, de l’électronique de puissance et des batteries. De manière générale, le refroidissement s’effectue sur plusieurs parties du système de propulsion générant de la chaleur et/ou les parties dudit système sensibles à la chaleur, afin d’éviter d’atteindre des températures dangereuses, et notamment l’électronique de puissance et les batteries. Ce refroidissement est typiquement assuré par un fluide de refroidissement, distinct du lubrifiant hydrocarboné, comme par exemple de l’air, un fluide aqueux, tel que l’eau ou encore par un mélange d’eau et d’un glycol.
Pour des raisons évidentes d’économie et de facilité de mise en œuvre, il serait avantageux de pouvoir disposer d’une composition permettant de répondre simultanément aux besoins de lubrification et de refroidissement d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride.
Les lubrifiants les plus répandus sont des lubrifiants à base d’hydrocarbures. Toutefois, ces huiles hydrocarbonées ne conduisent généralement pas à une dissipation de chaleur suffisante permettant leur utilisation conjointe à titre de fluides de refroidissement.
Plus récemment, et pour répondre à une attente croissante visant s’affranchir de l’utilisation de solvants toxiques et à réduire l’impact des produits sur l’environnement, des études ont porté sur le développement de lubrifiants à base aqueuse. Si l’eau est un excellent fluide de refroidissement, elle ne présente pas, en revanche, les propriétés tribologiques requises pour un lubrifiant, en particulier en termes de réduction du frottement et de protection des pièces contre l’usure. Des systèmes d’additivation permettant de conférer au fluide aqueux des performances de lubrification satisfaisantes ont ainsi été proposés.
Il a par exemple été décrit, dans la demande WO 2021/259853, une composition lubrifiante aqueuse comprenant un polyalkylène glycol, un composé antigel et un composé phosphoré. Toutefois, ce lubrifiant aqueux ne donne pas entière satisfaction, en particulier au regard du phénomène de piquage par fatigue mécanique (« pitting » en langue anglo-saxonne) qu’il est susceptible d’engendrer. En effet, il a pu être constaté que cette composition lubrifiante peut générer ce type de défaillance dans les contacts mécaniques, en particulier en fonction du protocole de formulation de la composition.
Exposé de l’invention
La présente invention vise précisément à proposer une nouvelle composition à base aqueuse, présentant des propriétés tribologiques et refroidissantes, adaptées à sa mise en œuvre pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion de véhicule électrique ou hybride, tout en réduisant, voire en s’affranchissant des phénomènes de piquage par fatigue mécanique.
Plus particulièrement, la présente invention concerne, selon un premier de ses aspects, l’utilisation, pour refroidir et/ou lubrifier un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, en particulier d’un véhicule électrique, d’une composition lubrifiante aqueuse comprenant au moins :
- de l’eau, de préférence de l’eau déionisée ; et
- au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
De préférence, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend moins de 0,05 % massique, en particulier moins de 0,01 % massique, de sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, voire est totalement exempte de sels d’esters de phosphate.
De manière avantageuse, la composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend moins de 0,1 % massique d’acide(s) gras soufré(s), de préférence moins de 0,01 % massique, en particulier est totalement exempte d’acide gras soufré.
Par « composition aqueuse » au sens de la présente invention, on entend désigner une composition comprenant de l’eau à titre de fluide de base, autrement dit à titre de solvant majoritaire. L’eau, de préférence déionisée, représente avantageusement plus de 35 % massique, notamment plus de 40 % massique, et en particulier plus de 50 % massique, de la masse totale de la composition lubrifiante.
Dans la suite du texte, on désignera par « composition lubrifiante aqueuse » ou « lubrifiant aqueux », une composition lubrifiante requise selon l’invention telle que définie ci-dessus et détaillée dans la suite du texte. De par ses propriétés refroidissantes, une telle composition peut également être désignée « composition de refroidissement aqueuse » ou encore « composition refroidissante aqueuse ».
De manière avantageuse, une composition lubrifiante mise en œuvre selon l’invention, formée majoritairement d’eau, présente peu d’impact toxicologique notamment pour les personnes mettant en œuvre ce lubrifiant.
Par ailleurs, quand bien même l’eau est le solvant majoritaire, une composition selon l’invention présente de bonnes propriétés en termes de lubrification.
Ainsi, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention associe avantageusement de bonnes propriétés de refroidissement liées à la présence de l’eau, et de bonnes propriétés tribologiques, en particulier de réduction des frottements et de résistance à l’usure. Ainsi, une composition aqueuse selon l’invention peut assurer la double fonction de lubrification et de refroidissement du système de motorisation du véhicule électrique ou hybride, en particulier du moteur électrique, de l’électronique de puissance, de la transmission et/ou de la batterie d’un véhicule électrique ou hybride.
L’invention concerne ainsi, selon un autre de ses aspects, un procédé de lubrification et/ou de refroidissement d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride comprenant au moins une étape de mise en contact d’au moins une pièce mécanique dudit système de propulsion avec une composition lubrifiante aqueuse telle que définie ci-dessus. Ainsi, une composition aqueuse selon l’invention permet avantageusement de s’affranchir de la mise en œuvre de deux fluides distincts, d’un côté un fluide de refroidissement, de l’autre, un fluide lubrifiant.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention permet d’assurer un refroidissement efficace du moteur, de l’électronique de puissance et de la batterie, ainsi que la lubrification du moteur électrique, de la transmission, en particulier du réducteur, dans un véhicule électrique ou hybride.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut être mise en œuvre pour lubrifier et/ou refroidir le réducteur et/ou le moteur et/ou l’électronique de puissance d’un véhicule électrique.
Egalement, comme illustré dans les exemples qui suivent, les inventeurs ont découvert qu’un lubrifiant aqueux selon l’invention tel que décrit précédemment, en particulier dans lequel la teneur en sel(s) d’esters de phosphate, si présent(s), demeure strictement inférieure à 0,1 % massique, permet de réduire, voire de s’affranchir des phénomènes dits de piquage par fatigue mécanique (ou « pitting » en terminologie anglo-saxonne).
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention s’avère ainsi adaptée à une mise en œuvre pour la lubrification et/ou le refroidissement de systèmes de propulsion de véhicules électriques ou hybrides, mais également pour réduire le piquage par fatigue mécanique, dans ces systèmes.
La présente demande concerne ainsi l’utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse destinée à lubrifier et/ou refroidir un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, comprenant au moins :
- de l’eau, de préférence de l’eau déionisée ; et
- au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisis parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, pour réduire le piquage par fatigue mécanique, de la ou des pièce(s) mécanique(s) dudit système de propulsion mise(s) en contact avec ladite composition. L’invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, une composition lubrifiante aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion électrique ou hybride, comprenant au moins :
- au moins 45 % massique d’eau, en particulier au moins 50 % massique d’eau, de préférence d’eau déionisée, par rapport à la masse totale de la composition ; et
- au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Par ailleurs, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention permet avantageusement d’agir efficacement sur la consommation de carburant via son impact sur les forces de frottements générées entre les différents organes de véhicules hybrides. En particulier, une composition lubrifiante aqueuse s’avère tout particulièrement avantageuse pour réduire les frottements dans les boîtes de vitesses, dans les différentiels de ponts et/ou dans la culasse. En réduisant ainsi les frottements entre les pièces en mouvement au niveau du système de propulsion du véhicule, une composition lubrifiante selon l’invention permet non seulement de réduire l’usure, mais aussi de limiter les déperditions d’énergie responsables d’une surconsommation de carburant.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente ainsi avantageusement de bonnes propriétés en termes de réduction de la consommation de carburant des véhicules hybrides, dites encore propriétés de « Fuel Eco ».
L’invention concerne ainsi, selon un autre de ses aspects, l’utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention pour réduire la consommation de carburant d’un moteur à combustion d’un véhicule hybride lubrifié au moyen de cette composition, ou d’un véhicule hybride équipé d’une transmission, notamment d’un pont ou d’une boîte de vitesse, ladite transmission étant lubrifiée au moyen de cette composition.
D’autres caractéristiques, variantes et avantages d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention et de sa mise en œuvre pour lubrifier et/ou refroidir un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui suivent, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention. Les expressions « compris entre ... et ... », « allant de ... à ... », « formé de ... à ... », et « variant de ... à ... », doivent se comprendre bornes incluses, sauf mention contraire.
Dans la description et les exemples, sauf indication contraire, les pourcentages sont des pourcentages pondéraux. Les pourcentages sont donc exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition. La température est exprimée en degré Celsius sauf indication contraire, et la pression est la pression atmosphérique, sauf indication contraire.
Brève description des dessins
[Fig 1] représente schématiquement un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride.
Description détaillée
COMPOSITION AQUEUSE
Comme évoqué précédemment, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention, dit encore lubrifiant aqueux, est une formulation comprenant de l’eau à titre de solvant majoritaire.
Au sens de l’invention, par « solvant majoritaire » on entend signifier que l’eau est présente en plus grande quantité que tout autre solvant éventuellement présent dans la composition. De préférence, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins 20% massique d’eau, en particulier d’eau déionisée, de préférence au moins 30 % massique, notamment entre 35 % et 90 % massique, plus préférentiellement entre 40 % et 75 % massique, en particulier entre 40 et 60 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Selon un mode de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend au moins 45 % massique, notamment au moins 50 % massique d’eau, en particulier d’eau déionisée, de préférence entre 50 % et 90 % massique, plus préférentiellement entre 50 % et 75 % massique d’eau, en particulier entre 50 et 60 % massique d’eau, par rapport à la masse totale de la composition.
De manière avantageuse, outre son rôle de solvant, l’eau permet d’accéder à une composition lubrifiante présentant de bonnes propriétés de refroidissement, et pouvant être mise en œuvre comme fluide de refroidissement des différents organes dans un système de propulsion de véhicule électrique ou hybride. Par «fluide de refroidissement » au sens de la présente invention, on entend désigner un fluide apte à dissiper la chaleur générée par un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride. Plus précisément, un tel fluide est caractérisé par une capacité d’absorption thermique accrue lors de son contact avec une pièce en échauffement.
Selon un mode de réalisation particulier, l’eau mise en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention est de l’eau déminéralisée ou osmosée, en particulier de l’eau déionisée.
Par « eau osmosée » au sens de la présente invention, on entend désigner une eau ayant subi une purification, notamment par un procédé d’osmose inverse, afin de réduire la teneur en composés organiques et/ou minéraux, par exemple à une teneur inférieure à 5,0 % en poids, de préférence inférieure à 1,0 % en poids. Dans la suite du texte, les expressions « eau déminéralisée » ou encore « eau ultrapure » seront considérées comme équivalentes ou synonymes de l’expression « eau osmosée ». En particulier, l’eau osmosée peut être une « eau déionisée », autrement dit une eau ayant subi une purification afin de réduire la teneur en ions, tels que les ions Ca2+ et HCO3' généralement présents dans l’eau. De préférence une eau déionisée ne comprend pas d’ions.
La mise en œuvre d’une eau déionisée est donc particulièrement avantageuse dans le cadre de l’utilisation du lubrifiant aqueux selon l’invention pour les organes du système de propulsion de véhicule électrique ou hybride requérant un fluide conduisant peu, voire pas du tout, l’électricité, comme par exemple le moteur électrique ou encore la batterie.
Une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention se différencie des lubrifiants classiquement mis en œuvre dans les systèmes de propulsion des véhicules, qui comprennent une proportion majoritaire d’une ou plusieurs huiles de base non solubles dans l’eau.
Par « huile non soluble dans l’eau », on entend notamment une huile qui ne se dissout substantiellement pas dans l’eau à température ambiante (à environ 25 °C). En particulier, une huile non soluble dans l’eau présente une solubilité dans l’eau inférieure à 0,2 g/L, à température ambiante.
H s’agit notamment des huiles de bases lubrifiantes appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) et leurs mélanges. De préférence, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon la présente invention comprend moins de 5 % massique d’huile(s) de base non soluble(s) dans l’eau, de préférence moins de 2 % massique, plus préférentiellement moins de 1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention est totalement exempte d’huile non soluble dans l'eau.
POLYALKYLENE GLYCOL
Comme indiqué précédemment, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend au moins un polyalkylène glycol.
Les polyalkylène glycols (notés « PAG ») sont choisis parmi les polyalkylène glycols solubles dans l’eau.
Par « soluble dans l’eau » on entend désigner un polyalkylène glycol ayant une solubilité dans l’eau d’au moins 10 g/L, de préférence d’au moins 500 g/L, dans l’eau à température ambiante (environ 25 °C).
Les polyalkylène glycols peuvent être plus particulièrement formés d’unités oxyde d’alkylène en C1-C4, de préférence en C1-C3, plus particulièrement en C2-C3.
Avantageusement, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention comprend au moins 50 % massique, en particulier au moins 80 % massique, plus préférentiellement au moins 90 % massique d’unités oxyde de propylène et/ou oxyde d’éthylène. Il peut s’agir d’un copolymère, éventuellement statistique, oxyde d’éthylène / oxyde de propylène.
De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente une masse moléculaire moyenne en poids (Mw) comprise entre 100 et 50 000 g. mol'1, de préférence entre 5 000 et 25 000 g.moL1.
La masse moléculaire moyenne en poids peut être mesurée par chromatographie à perméation de gel (GPC).
De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente une viscosité cinématique mesurée à 100 °C (KV100), selon la norme ASTM D445, comprise entre 100 et 25 000 mm2/s, en particulier entre 150 et 10 000 mm2/s. De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente une viscosité cinématique mesurée à 40 °C (KV40), selon la norme ASTM D445, comprise entre 500 et 100 000 mm2/s, plus particulièrement entre
I 000 et 95 000 mm2/s.
Le point éclair d’un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention est de préférence supérieur ou égale à 160 °C, en particulier supérieur ou égale à 220 °C. Le point éclair peut être mesuré par la norme ISO 2592 ou ASTM D92.
De préférence, un polyalkylène glycol mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente un indice de viscosité mesuré selon la norme ASTM D2270, compris entre 100 et 800, de préférence entre 250 et 550.
En particulier, le ou lesdits composés polyalkylène glycols peuvent être mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention en une teneur d’au moins 5,0 % massique, de préférence comprise entre 5,0 % et 50 % massique, plus préférentiellement entre 10 % et 40 % massique, en particulier entre 10 % et 20 % massique, par rapport à la masse totale la composition.
De préférence, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend moins de 17 % en composé(s) polyalkylène glycol(s), plus préférentiellement entre 10 % et 15 % massique en composé(s) polyalkylène glycol(s).
II est entendu qu’une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention peut comprendre un unique polyalkylène glycol ou un mélange de plusieurs polyalkylène glycols différents.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un mélange d’au moins deux polyalkylène glycols distincts, plus particulièrement d’au moins un polyalkylène glycol de faible masse moléculaire moyenne en poids et d’au moins un polyalkylène glycol de haute masse moléculaire moyenne en poids.
Il relève des compétences générales de l'Homme du métier d'ajuster la nature et la teneur en polyalkylène glycols de faible et haute masse moléculaire moyenne en poids du mélange de polyalkylène glycols, au regard notamment de la viscosité visée pour la composition lubrifiante finale. L’association d’au moins un polyalkylène glycol de faible masse moléculaire moyenne en poids et d’au moins un polyalkylène glycol de haute masse moléculaire moyenne en poids est tout particulièrement avantageuse afin d’obtenir une bonne solubilisation des différents composés introduits dans la composition lubrifiante aqueuse.
Selon une variante de réalisation, il est possible de mettre en œuvre, alternativement au(x) polyalkylène glycol(s) ou conjointement à celui(ceux)-ci, un ou plusieurs polymère(s) de vinylpyrrolidone.
Par « polymère », on entend désigner, au sens large, aussi bien des homopolymères de vinylpyrrolidone, que des copolymères formés à partir de la vinylpyrrolidone et d’un ou plusieurs autres monomères.
Ainsi, d’une manière plus générale, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs polymère(s) de vinylpyrrolidone, en particulier choisis parmi les polyvinylpyrrolidones (notées PVPs).
Les polyvinylpyrrolidones répondent plus particulièrement à la formule suivante : dans laquelle n représente le nombre moyen d’unités constitutives du polymère.
De tels composés peuvent être synthétisés selon toute méthode connue de l’homme du métier, notamment par polymérisation de la N- vinylpyrrolidone, et peuvent également être disponibles commercialement.
Des polyvinylpyrrolidones convenant plus particulièrement à l’invention présentent une masse moléculaire moyenne en poids (Mw) comprise entre 20000 et 50 000 g.mol'1, de préférence entre 25 000 et 45 000 g.mol'1.
En particulier, le ou lesdits polymères de vinylpyrrolidone, en particulier choisis parmi les polyvinylpyrrolidones, peuvent être présents dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention en une teneur d’au moins 5,0 % massique, de préférence comprise entre 5,0 % et 50 % massique, plus préférentiellement entre 10 % et 40 % massique, en particulier entre 10 % et 20 % massique, par rapport à la masse totale la composition. ADDITIFS
Composés phosphorés
Comme indiqué précédemment, la teneur en composé(s) phosphoré(s) de type sels d’esters de phosphate, si présent(s), dans une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention, est strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
D’une manière générale, un « composé phosphor é » au sens de la présente invention entend désigner un composé comprenant au moins un atome de phosphore. De préférence, de tels composés phosphorés n’apportent pas de soufre.
Le ou lesdits composés phosphorés peuvent être mis en œuvre dans des compositions aqueuses sous une forme soluble ou émulsionnable dans l’eau, en particulier sous la forme de sels ioniques.
A titre d’exemples de sels d’esters de phosphate peuvent être cités les sels d’esters de phosphate d’alkyle, d’alcényle ou d’aryle, en particulier d’esters de phosphate d’alkyle ou de dialkyle en Ci-Cs. Ces sels se trouvent en particulier sous la forme d’ions phosphate neutralisés par un contre-ion approprié.
Les sels peuvent être des sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux, d’ammonium, d’alcanolamines, en particulier en C2-C8, ou d’alcaneamines, en particulier en C2-C8 d’esters de phosphate.
Avantageusement, le ou les sels d’esters de phosphate sont des sels de métaux alcalins d’esters de phosphate.
Lorsque la composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend un ou plusieurs sels d’esters de phosphate, par exemple tels que décrits ci-dessus, ceux-ci sont mis en œuvre en une teneur strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend moins de 0,05 % massique de sel(s) d’ester(s) de phosphate, autrement dit comprend une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate allant de 0,0 % à 0,05 % massique, en particulier moins de 0,01 % massique et plus particulièrement moins de à 0,001 % massique, par rapport à la masse totale de composition. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention est totalement exempte de sels d’esters de phosphate.
Une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs autres composés phosphorés distincts des sels d’esters de phosphate, dits « composé(s) phosphoré(s) annexe(s) ».
A titre d’exemples de composés phosphorés annexes, peuvent être cités les phosphates d’amine ; les polyphosphates ; les phosphonates tels que les esters de phosphonates, en particulier les phosphonates d’alkyle, d’alcényle ou d’aryle ; les polyphosphonates ; les carbamyl-phosphates ; les phosphinates ; et leurs mélanges.
Ces derniers peuvent se trouver sous la forme de sels, en particulier sous la forme d’ions phosphonate ou phosphinate neutralisés par un contre-ion approprié.
Les sels peuvent être des sels de métaux alcalins ou alcalino-terreux, d’ammonium, d’alcanolamines, en particulier en C2-C8, ou d’alcaneamines, en particulier en C2-C8, de phosphonate ou de phosphinate.
Lorsque la composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend un ou plusieurs composé(s) phosphoré(s) annexes, par exemple tels que décrits ci-dessus, ceux-ci peuvent être mis en œuvre en une teneur allant de 0,01 % à 5,0 % massique, en particulier allant de 0,1 % à 3,0 % massique, par rapport à la masse totale de composition.
Selon un mode de réalisation, lorsque la composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend un ou plusieurs composé(s) phosphoré(s) annexes, en particulier tels que décrits ci-dessus, ceux-ci sont mis en œuvre en une teneur strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
Avantageusement, la teneur globale en composé(s) phosphoré(s), incluant les sels d’esters de phosphate ou tout autre composé phosphoré annexe, peut être strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition, en particulier inférieure à 0,05 % massique.
Autrement dit, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend de préférence une teneur en composé(s) phosphoré(s) strictement inférieure à 0,1 % massique, en particulier allant de 0,0 % à 0,05 % massique, en particulier inférieure à 0,01 % massique et plus particulièrement inférieure à 0,001 % massique, par rapport à la masse totale de composition.
Ainsi, selon un mode de réalisation, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend au moins :
- de l’eau, de préférence de l’eau déionisée ;
- au moins un polyalkylène glycol ; et ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en composé(s) phosphoré(s) strictement inférieure à 0,1 % massique, en particulier allant de 0,0 % à 0,05 % massique, en particulier inférieure à 0,01 % massique et plus particulièrement inférieure à 0,001 % massique, par rapport à la masse totale de la composition,
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention est totalement exempte de composé phosphoré.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention peut comprendre une teneur en phosphore inférieure ou égale à 0,05 % massique, en particulier inférieure ou égale à 0,02 % massique et plus particulièrement inférieure ou égale à 0,01 % massique. La teneur en phosphore peut être mesurée par ICP (pour « Inductively Coupled Plasma » en langue Anglaise). Avantageusement une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention est totalement exempte de phosphore.
Composé antigel
Une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention peut comprendre au moins un composé antigel choisi parmi les glycols, de préférence les alkylène glycols ; le glycérol ; le diglycérol ; le triglycérol, et leurs mélanges.
Ainsi, selon un mode de réalisation préféré, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend au moins :
- de l’eau, de préférence de l’eau déionisée ;
- au moins un polyalkylène glycol ; et
- au moins un composé antigel choisi parmi les glycols, de préférence les alkylène glycols ; le glycérol ; le diglycérol ; le triglycérol, et leurs mélanges ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence étant exempte de sels d’esters de phosphate.
Ces composés sont connus pour leur action antigel, autrement dit pour réduire la température de congélation de la composition.
Les glycols sont des diols dans lesquels les deux groupes hydroxyle sont portés par des atomes différents de carbone, de préférence par des atomes de carbone vicinaux.
De préférence, les glycols sont des alkylène glycols, en particulier ayant de 2 à 10 atomes de carbone, en particulier de 2 à 6 atomes de carbones. A titre d’exemples, peuvent être cités le monoéthylène glycol, le diéthylène glycol et le propylène glycol.
Le composé antigel peut encore être choisi parmi le glycérol, le diglycérol, le triglycérol et leurs mélanges.
De préférence le composé antigel mis en œuvre selon l’invention est choisi parmi le monoéthylène glycol, le diéthylène glycol, le propylène glycol, le glycérol et leurs mélanges. De préférence, le composé antigel est le diéthylène glycol.
En particulier, le ou lesdits composés antigel, en particulier tels que définis précédemment, par exemple le diéthylène glycol, peuvent être mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention en une teneur d’au moins 1,0 % massique, de préférence comprise entre 5,0 % et 50 % massique, plus préférentiellement entre 10 % et 45 % massique, en particulier entre 20 % et 40 % massique, par rapport à la masse totale la composition.
De préférence, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend une teneur en composé(s) antigel(s), en particulier tels que définis précédemment, par exemple en diéthylène glycol, supérieure ou égale à 33 % en particulier comprise entre 33,5 % et 40 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
Selon un mode de réalisation particulier, l’invention concerne l’utilisation, pour refroidir et/ou lubrifier un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, d’une composition lubrifiante aqueuse comprenant au moins :
- de l’eau ;
- au moins un polyalkylène glycol ; et - au moins un composé antigel choisi parmi les glycols en une teneur supérieure ou égale à 33 % massique, par rapport à la masse totale de la composition ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
Selon un mode de réalisation particulier, l’invention concerne une composition lubrifiante aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion électrique ou hybride, comprenant au moins :
- au moins 45 % massique d’eau, par rapport à la masse totale de la composition ;
- au moins un polyalkylène glycol ; et
- au moins un composé antigel choisi parmi les glycols en une teneur supérieure ou égale à 33 % massique, par rapport à la masse totale de la composition ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend au moins :
- au moins 35 % massique d’eau, en particulier d’eau déionisée, de préférence de 40 à 60 % massique d’eau ; en particulier de 45 à 60 % massique d’eau ;
- au moins 10 % massique, en particulier entre 10 et 20 % massique, d’au moins un polyalkylène glycol, en particulier tel que défini précédemment ;
- au moins 5,0 % massique, en particulier entre 20 et 40 % massique, d’au moins un composé antigel choisi parmi les glycols, de préférence les alkylène glycols ; le glycérol ; le diglycérol ; le triglycérol, et leurs mélanges, ledit composé antigel étant de préférence du diéthylène glycol.
Selon un mode de réalisation particulier, l’ensemble constitué par l’eau, le ou lesdits polyalkylène glycol(s), et éventuellement le ou lesdits composés antigels représentent plus de 90 % de la masse totale de ladite composition lubrifiante aqueuse, en particulier plus de 95 %, notamment plus de 96 %, voire plus de 97 %, de la masse totale de ladite composition lubrifiante aqueuse. Autres additifs
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre en outre divers additifs.
H est entendu que le ou lesdits additifs sont compatibles avec leur mise en œuvre en milieu aqueux. Avantageusement, les additifs sont mis en œuvre sous une forme soluble ou émulsionnable dans l’eau, par exemple sous la forme de sels ou de liquides ioniques.
Le ou lesdits additifs sont bien entendu choisis au regard de l’application visée pour le lubrifiant aqueux.
Bien entendu, l’homme du métier veillera à choisir les éventuels additifs et/ou leur quantité de telle manière que les propriétés avantageuses de la composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, en particulier les propriétés en termes de réduction du piquage par fatigue mécanique (« pitting »), et de refroidissement, ne soient pas altérées par l’adjonction envisagée.
De tels additifs peuvent être plus particulièrement choisis parmi des agents anti-mousses, des biocides, des régulateurs de pH, des inhibiteurs de corrosion, des additifs anti-usure et/ou extrême-pression, des agents séquestrant, des agents passivant les métaux, des colorants, des dispersants, des agents émulsifiants, et leurs mélanges.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, et leurs mélanges.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre plus particulièrement de 0,1 à 10 % massique d’additifs, en particulier de 1,0 à 8,0 % massique d’additifs, par rapport à la masse totale de la composition.
Régulateur de pH
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif régulateur de pH, en particulier un tampon alcalin. Le régulateur de pH permet de maintenir le pH souhaité de la composition lubrifiante, en particulier afin de préserver un pH alcalin, avantageusement compris entre 8 et 15.
Le ou lesdits régulateurs de pH, en assurant un maintien du pH de la composition lubrifiante aqueuse entre 8 et 15, permettent notamment de prévenir une corrosion des surfaces métalliques, mais également de favoriser la solubilisation des différents composés dans la composition lubrifiante, en particulier du ou des polyalkylène glycol(s), en particulier tels que définis précédemment.
Le régulateur de pH peut être choisi dans la famille des amines, en particulier des alcanolamines et des alcools aminés.
Il peut s’agir notamment d’un additif régulateur de pH choisi parmi les alcanolamines, telle que la diméthyléthanolamine (DMEA), les éthanolamines, telles que la monoéthanolamine (MEA), la diéthanolamine (DEA), la triéthanolamine (TEA), les isopropanolamines, telles que la mono-isopropanolamine (MIPA), la diisopropanolamine (DIPA) et la triisopropanolamine (TIPA) ; la diglycolamine (DGA) ; les éthylène amines, telles que l’éthylène diamine (EDA), la diéthylène triamine (DETA), la triéthylène tétramine (TETA) et la tétraéthylène pentamine (TEPA) ; les cyclamines, tels que la cyclohexylamine ; le 2- amino-2-éthyle-l,3-propanediol ; le 2-amino-2-méthyle-l -propanol ; et leurs mélanges.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre de 0,1 % à 10 % massique d’additif(s) régulateur(s) de pH, de préférence de 0,5 % à 5 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend au moins un additif régulateur de pH permettant de maintenir le pH de ladite composition lubrifiante entre 8 et 15, en particulier entre 8,5 et 14, plus particulièrement entre 9 et 13, ledit additif régulateur de pH étant notamment choisi parmi les alcanolamines, de préférence les éthanolamines, et plus particulièrement parmi la diméthyléthanolamine (DMEA), la triéthanolamine (TEA) et leur mélange
Ainsi, dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention comprend au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins un polyalkylène glycol, en particulier tel que défini précédemment ; et
- au moins un additif régulateur de pH permettant de maintenir le pH de ladite composition lubrifiante entre 8 et 15, en particulier choisi parmi les alcanolamines, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisis parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence étant exempte de sels d’esters de phosphate.
Inhibiteur de corrosion
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent inhibiteur de corrosion. Les inhibiteurs de corrosion permettent avantageusement de réduire voire d’empêcher la corrosion des pièces métalliques. La nature du ou desdits inhibiteurs de corrosion peut être choisie au regard du métal à protéger contre la corrosion, tel que l’aluminium, l’acier, l’acier galvanisé, les métaux jaunes, par exemple le cuivre ou le laiton. Parmi les inhibiteurs de corrosion inorganiques peuvent être cités les nitrites, les sulfites, les silicates, les borates, les phosphates de sodium, potassium, calcium ou magnésium, les phosphates de métaux alcalins, les hydroxydes, les molybdates, les sulfates de zinc, de magnésium ou de nickel.
Parmi les inhibiteurs de corrosion organiques peuvent être cités les alcanolamines telle que la triéthanolamine, les acides aliphatiques monocarboxyliques, en particulier ayant de 4 à 15 atomes de carbone, par exemple l’acide octanoïque, les acides aliphatiques dicarboxyliques ayant de 4 à 15 atomes de carbone, par exemple l’acide décane dioïque, l’acide undécane dioïque, l’acide dodécane dioïque ou leurs mélanges, les acides polycarboxyliques éventuellement neutralisés par la triéthanolamine, tel que l’acide l,3,5-triazine-2,4,6-tri-(6- aminocaproïque), les acides alcanoylamidocarboxyliques, en particulier l’acide isononanoylamidocaproïque, et leurs mélanges. Les amides boratés, produits de la réaction d’amines ou d’amino-alcools avec de l’acide borique, peuvent également être utilisés.
De préférence, le ou les inhibiteur(s) de corrosion sont distincts du ou des additif(s) régulateur de pH, en particulier permettant de maintenir le pH de la composition lubrifiante entre 8 et 15, et définis précédemment.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre de 0,1 % à 5 % massique d’inhibiteur(s) de corrosion, en particulier tels que définis ci-dessus, de préférence de 0,5 % à 4 % massique, plus préférentiellement de 1 % à 2,5 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention comprend au moins : - de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins un polyalkylène glycol, en particulier tel que défini précédemment ; et
- au moins un inhibiteur de corrosion, en particulier choisi parmi les inhibiteurs de corrosion organiques, plus particulièrement parmi les acides aliphatiques monocarboxyliques, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence étant exempte de sels d’esters de phosphate.
Additif anti-usure/extrême-pression
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif anti-usure et/ou extrême-pression. Leur fonction est de réduire l’usure et le coefficient de friction, ou encore d’empêcher le contact métal-métal par formation d’un film protecteur adsorbé sur ces surfaces.
11 existe une grande variété d’additifs anti-usure, parmi lesquels peuvent être cités ceux choisis parmi les additifs phosphosoufrés comme les alkylthiophosphates métalliques ou leurs sels.
Des additifs n’apportant pas de phosphore sont préférés, tels que, par exemple, les poly sulfures, notamment les oléfines soufrées.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention peut comprendre au moins un additif extrême -pression choisis parmi les acides gras soufrés et les dimercaptothiadiazoles, de préférence mis en œuvre sous leur forme neutralisée, en particulier par des agents alcalinisant inorganiques ou alcanolamines, émulsionnable ou soluble dans l’eau.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend moins de 0,1 % massique d’additif extrême -pression de type acide gras soufré, en particulier sous une forme neutralisée, de préférence moins de 0,01 % massique, plus particulièrement moins de 0,001 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, voire est totalement exempte d’additif extrême -pression de type acide gras soufré.
Les acides gras soufrés peuvent comprendre de 8 à 22 atomes de carbone, en particulier de
12 à 18 atomes de carbone. La quantité de soufre selon la norme ASTM D2622 apportée par le ou lesdits acides gras soufrés peut être comprise entre 5 % et 30 % massique, en particulier entre 10 % et 20 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
De préférence, la quantité de soufre actif à 150°C selon la norme ASTM D 1662 apportée par le ou lesdits acides gras soufrés dans la composition lubrifiante aqueuse selon l’invention est inférieure ou égale à 2 % massique, en particulier inférieure ou égale à 1 % massique, plus particulièrement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
On entend par « soufre actif» au sens de la présente invention, le soufre qu’un composé chimique est capable de céder ou de libérer lorsqu’on place ce composé dans les conditions de la norme ASTM D1662. La norme ASTM D-1662 définit un taux de soufre actif d’un composé à une température donnée comme une différence exprimée en pourcentage pondéral de teneur en soufre avant et après réaction d’un échantillon de ce composés soufré avec une quantité donnée de cuivre pendant un temps fixe.
Comme évoqué précédemment, le ou lesdits acides gras soufrés sont généralement mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse sous leur forme neutralisée par un agent alcalinisant, tel que l’hydroxyde sodium, l’hydroxyde de potassium, ou une alcanolamine, telles que la monoéthanolamine, la triéthanolamine, la monoisopropanolamine, la diisopropanolamine et la triisopropanolamine.
Une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention peut comprendre entre 0,01 % et 10 % massique d’additif(s) anti-usure et/ou extrême-pression, de préférence entre 0,2% et 5% massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Anti-mousse
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un additif anti-mousse. Les antimousses permettent d’empêcher le moussage du fluide lubrifiant.
Il peut s’agir par exemple d’un agent anti-mousse à base de polysiloxanes ou de polymères acrylates. De préférence, l’agent anti-mousse est choisi parmi les siloxanes tridimensionnelles.
Également, les agents anti-mousses peuvent être des polymères polaires tels que les polyméthylsiloxanes ou les poly acrylates. En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,001 % à 3,0 % massique d’additif(s) anti-mousse, de préférence de 0,005 % à 1,5 % massique, plus préférentiellement de 0,01 % à 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention comprend au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins un polyalkylène glycol, en particulier tel que défini précédemment ; et
- au moins un additif anti-mousse, en particulier choisi parmi les siloxanes tridimensionnelles, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence étant exempte de sels d’esters de phosphate.
Agents passivant les métaux
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent passivant les métaux. Les agents passivant les métaux permettent de protéger les pièces métalliques en favorisant la formation d’oxyde métallique à leur surface.
Les agents passivant les métaux peuvent être par exemple choisis parmi des dérivés du triazole, tels que le tétrahydrobenzotriazole (THBTZ), le tolyltryazole (TTZ), le benzotriazole (BTZ), les amines substituées par un groupe triazole, tels que la N,N-bis(2- éthylhexyl)-l,2,4-triazol-l-yl méthanamine, la N'-bis(2 éthylhexyl)-4-méthyl-lH- benzotriazol- 1-méthyl-amine, la N,N-bis(heptyl)-ar-methyl- IH-benzotriazole- 1 - méthanamine, N,N-bis(nonyl)-ar-methyl- IH-benzo triazole- 1 -méthanamine, N,N- bis(décyl)-ar-méthyl- IH-benzo triazole- 1 -méthanamine, N,N-bis(undécyl)-ar-méthyl- 1H- benzotriazole-1 -méthanamine, N,N-bis(dodécyl)-ar-méthyl-lH-benzotriazole-l- méthanamine, N,N-bis(2-éthylhexyl)-ar-méthyl-lH-benzotriazole-l-méthanamine, les 1,2,4-triazoles, les benzimidazoles, les 2-alkyldithiobenzimidazoles, les 2- alkyldithiobenzo thiazole s, les 2-(N, N-dialkyldithiocarbamoyl)benzothiazoles, les 2,5- bis(alkyldithio)-l,3,4-thiadiazoles, tels que le 2,5-bis(tert-octyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2.5-bis(tert-nonyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-decyldithio)- 1 ,3,4-thiadiazole, le
2.5-bis(tert-undecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-dodecyldithio)- 1 ,3,4- thiadiazole, le 2,5-bis(tert-tridecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-tetradecyldithio)- 1,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-pentadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert- hexadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-heptadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le
2.5-bis(tert-octadecyldithio)-l,3,4-thiadiazole, le 2,5-bis(tert-nonadecyldithio)-l,3,4- thiadiazole, le 2,5-bis(tert-eicosyldithio)-l,3,4-thiadiazole, les 2,5-bis(N,N- dialkyldithiocarbamoyl)-l,3,4-thiadiazoles, les 2-alkyldithio-5-mercaptothiadiazoles, et leurs mélanges.
De préférence les agents passivant les métaux sont choisis parmi le tétrahydrobenzotriazole (THBTZ), le tolyltriazole (TTZ), le benzotriazole (BTZ), et leurs sels, pris seuls ou en mélanges.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre de 0,01 % à 2,0 % massique d’agent(s) passivant les métaux, de préférence de 0,1 % à 1,0 % massique, plus préférentiellement de 0,2 % à 0,8 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention comprend au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins un polyalkylène glycol, en particulier tel que défini précédemment ; et
- au moins un agent passivant les métaux, en particulier choisi parmi les dérivés du triazole, plus particulièrement choisi parmi le tétrahydrobenzotriazole (THBTZ), le tolyltriazole (TTZ), le benzotriazole (BTZ), et leurs sels, pris seuls ou en mélanges, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence étant exempte de sels d’esters de phosphate.
Colorants
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs colorants. Les colorants peuvent être naturels ou synthétiques, généralement organiques. Les colorants pouvant être mis en œuvre dans une composition lubrifiante aqueuse peuvent être plus particulièrement choisis parmi des colorants hydrosolubles naturels ou synthétiques, par exemple les colorants FDC Red 4, DC Red 6, DC Red 22, DC Red 28, DC Red 30, DC Red 33, DC Orange 4, DC Yellow 5, DC Yellow 6, DC Yellow 8, FDC Green 3, DC Green 5, FDC Blue 1, la bétanine (betterave), les xanthènes, le carmin, une chlorophylline, le bleu de méthylène, les anthocyanes (enocianine, carotte noire et hibiscus), le caramel et la riboflavine.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre entre 0,01 % et 2,0 % massique de colorant(s), de préférence entre 0,01 % et 1,5 % massique, plus préférentiellement entre 0,02 % et 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention comprend au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins un polyalkylène glycol, en particulier tel que défini précédemment ; et
- au moins un colorant, en particulier choisi parmi les xanthènes, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence étant exempte de sels d’esters de phosphate.
Agents émulsifiants
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre un ou plusieurs agents émulsifiants, également appelés émulgateurs. Leur fonction est de générer des émulsions stables dans l’eau.
Les agents émulsifiants peuvent être plus particulièrement non ioniques, comme par exemple des alcools gras éthoxylés, des acides gras éthoxylés, des amides gras éthoxylés ; anioniques, par exemple des savons de KOH, de NaOH ; des sulfonates ; cationiques, tels que des composés ammonium quaternaire ; ou encore des esters d’acide carboxy lique solubles ou émulsionnables dans l’eau. En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,01 % à 10 % massique d’agent(s) émulsifiant, de préférence de 0,1 % à 5,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
Agents séquestrant
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent séquestrant. Les agents séquestrant, encore appelés agents chélatant, permettent de limiter l’incrustation d’ion métalliques dans la composition.
A titre d’exemples d’agents séquestrant, on peut citer ceux dérivés d’acides phosphoniques et des phosphonates, tels que l’acide diéthylènetriaminepentaméthyle phosphonique (DTPMPA), l’acide amino tri(méthylène phosphonique) (ATMP), l’acide hydroxyéthane- diphosphonique (HEDP), le 1,1 -diphosphonate de 1 -hydroxy léthylidène, l’acide de 2- hydroxyéthy lamine di(méthylène phosphonique) (HEAMBP), l’acide diéthylène triamino penta(méthylène phosphonique) (DTMP), les acides organiques multifonctionnels et les acide hydroxylés, tels que l’acide éthylène diamine tétra- acétique (EDTA), l’acide pteroyl- L-glutamique (PGLU), les polyacides organiques, tels que l’acide maléique et l’acide polyaspartique, les polysaccharides et les carbohydrates, tels que l’inuline, la carboxyméthylinuline et le carboxyméthylchitosane.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre de 0,001% à 2,0 % massique d’agent(s) séquestrant, de préférence de 0,01 % à 1,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Biocides et fongicides
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut comprendre au moins un agent biocide et/ou fongicide. Les biocides et fongicides peuvent être utilisés pour améliorer la stabilité biologique de la composition en limitant la prolifération des bactéries, champignons et levures dans le fluide lubrifiant.
De tels biocides peuvent être choisis parmi les parabènes, les aldéhydes, les composés acétylacétone réactifs, les isothiazolinones, les composés phénoliques, les sels d’acides, les composés halogénés, les ammoniums quaternaires, certains alcools et leurs mélanges.
De préférence, les biocides peuvent être choisis parmi les benzisothiazolinones (BIT) éventuellement substituées, telle que la N-butyl-l,2-benzisothiazolin-3-one, les méthylisothiazolinones (MIT), les mélanges de méthylisothiazolinone et de chlorométhylisothiazolinone (MIT/CMIT), l’orthophényl-phénol (OPP) ou son sel de sodium, le 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate (IPBC), le chloro-crésol et la N,N-méthylène- bis-morpholine (MBM) ; l’acide sorbique ; de préférence parmi l’orthophényl-phénol (OPP) ou son sel sodium, le 3-iodo-2-propynylbutylcarbamate, le chloro-cresol, les benzisothiazolinones et la N,N-méthylène-isomorpholine.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut notamment comprendre entre 0,01 % et 10 % massique de biocide(s) et/ou fongicide(s), de préférence entre 0,5 % et 5,0 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention comprend au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins un polyalkylène glycol, en particulier tel que défini précédemment ; et
- un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, en particulier tels que définis ci-dessus, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence étant exempte de sels d’esters de phosphate.
Dans un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse requise selon l’invention comprend au moins :
- de l’eau, en particulier de l’eau déionisée ;
- au moins un polyalkylène glycol, en particulier tel que défini précédemment ;
- au moins un composé antigel choisi parmi les glycols, de préférence les alkylène glycols ; le glycérol ; le diglycérol ; le triglycérol, et leurs mélanges ; et
- un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, en particulier tels que définis ci-dessus, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de ZI phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence étant exempte de sels d’esters de phosphate.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend :
- au moins 35 % massique d’eau, en particulier de 40 à 60 % massique, notamment au moins 50 % massique d’eau, de préférence d’eau déionisée ;
- de 5,0 % à 50 % massique, en particulier de 10 à 20 % massique, d’au moins un polyalkylène glycol, en particulier tel que défini précédemment ;
- éventuellement de 5,0 % à 45 %, en particulier de 20 à 40 % massique, d’au moins un composé antigel, choisi parmi les glycols, de préférence les alkylène glycols ; le glycérol ; le diglycérol ; le triglycérol, et leurs mélanges ; de préférence du diéthylène glycol ; et
- éventuellement de 0,1 % à 10 % massique d’un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des agents extrême -pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, des agents émulsifiants, des agents séquestrant, et leurs mélanges, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, de préférence étant exempte de sels d’esters de phosphate ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante.
En particulier, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention peut consister en :
- de 5,0 % à 50 % massique, en particulier de 10 à 20 % massique, d’au moins un polyalkylène glycol, en particulier tel que défini précédemment ;
- éventuellement de 5,0 % à 45 %, en particulier de 20 à 40 % massique, d’au moins un composé antigel, choisi parmi les glycols, de préférence les alkylène glycols ; le glycérol ; le diglycérol ; le triglycérol, et leurs mélanges ; de préférence du diéthylène glycol ; et
- éventuellement de 0,1 % à 10 % massique d’un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des agents extrême -pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, des agents émulsifiants, des agents séquestrant, et leurs mélanges, ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, en particulier étant exempte de sels d’esters de phosphate ; les teneurs étant exprimées par rapport à la masse totale de la composition lubrifiante, le reste étant constitué d’eau, de préférence d’eau déionisée.
Il est entendu que les différents modes de réalisation particuliers décrits précédemment peuvent être combinés, dans la mesure du possible, pour définir d’autres modes de réalisation particuliers.
En particulier, chacun des additifs spécifiquement décrits ci-dessus peut être introduit seul, ou en combinaison avec au moins un autre des additifs spécifiquement décrits, ce qui définit différentes variantes de réalisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention. Autrement dit, des modes de réalisation particuliers de l’invention sont définis par une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, comprenant au moins de l’eau ; et un ou plusieurs polyalkylène glycol(s), en particulier tels que définis précédemment, de préférence dans les proportions indiquées ci-dessus, et comprenant en outre un ou plusieurs des additifs détaillés spécifiquement dans le texte.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend :
- de 40 à 55 % massique d’eau, en particulier d’eau déionisée, notamment plus de 45 % massique d’eau ;
- de 10 à 15 % massique d’un ou plusieurs polyalkylène glycols ;
- éventuellement de 30 à 40 % massique d’un composé antigel choisi parmi les glycols, de préférence les alkylène glycols ; le glycérol ; le diglycérol ; le triglycérol, et leurs mélanges ; de préférence du diéthylène glycol ;
- éventuellement de 0,1 % à 10 % massique d’un ou plusieurs additifs choisis parmi des agents anti-mousses, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, des agents émulsifiants, des agents séquestrant, et leurs mélanges, ladite composition étant exempte de sels d’esters de phosphate et, plus préférentiellement exempte de composés phosphorés, ladite composition étant exempte d’additifs extrême pression de type acide gras soufré.
Selon un mode de réalisation particulier, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend de l’hypéricine en une teneur strictement inférieure à 0,1 % massique, de préférence inférieure ou égale à 0,01 % massique, plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,01 % massique, par rapport au poids total de la composition. En particulier, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention est totalement exempte d’hypéricine.
Plus généralement, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention comprend un ou plusieurs composé(s) de type dianthraquinone polycyclique en une teneur strictement inférieure à 0, 1 % massique, de préférence inférieure ou égale à 0,01 % massique, plus préférentiellement inférieure ou égale à 0,01 % massique, par rapport au poids total de la composition. En particulier, une composition lubrifiante aqueuse mise en œuvre selon l’invention est totalement exempte de composé de type dianthraquinone polycyclique.
APPLICATION
Comme indiqué précédemment, une composition lubrifiante aqueuse peut être mise en œuvre, de par ses propriétés conjointes en termes de lubrification et de refroidissement, à la fois comme fluide de refroidissement et comme fluide de lubrification pour un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, en particulier du moteur, de l’électronique de puissance, de la transmission et/ou de la batterie, dans un véhicule électrique ou hybride, de préférence dans un véhicule électrique.
Comme représenté schématiquement en Figure 1, le système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, comprend notamment la partie moteur électrique (1), une batterie électrique (2) et une transmission, et en particulier un réducteur de vitesse (3). A titre de batteries adaptées pour les systèmes de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, on peut citer en particulier les batteries Li-ion ou encore les batteries au nickel-cadmium. Le moteur électrique comprend typiquement une électronique de puissance (11) reliée à un stator (13) et un rotor (14). Le stator comprend des bobines, en particulier des bobines de cuivre, qui sont alimentées alternativement par un courant électrique. Ceci permet de générer un champ magnétique tournant. Le rotor comprend lui-même des bobines, des aimants permanents ou d’autres matériaux magnétiques, et est mis en rotation par le champ magnétique tournant.
L’électronique de puissance (11), le stator (13) et le rotor (14) d’un système de propulsion (1) sont des pièces dont la structure est complexe et génère une forte quantité de chaleur au cours du fonctionnement du moteur. Il est donc impératif d’assurer un refroidissement du moteur électrique, et l’électronique de puissance.
Un roulement (12) est généralement intégré entre le stator (13) et le rotor (14). Une transmission, et en particulier un réducteur de vitesse (3), permet de réduire la vitesse de rotation en sortie du moteur électrique et d’adapter la vitesse transmise aux roues, permettant dans le même temps de contrôler la vitesse du véhicule.
De manière avantageuse, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut être mise en œuvre pour refroidir la batterie présente dans un véhicule électrique ou hybride, en particulier dans un véhicule électrique. En particulier, elle est destinée à être mise en contact direct de la batterie.
Le refroidissement peut être mise en œuvre par toute méthode connue de l’homme du métier. La batterie peut être en immersion ou semi-immersion, statique ou en circulation, dans ladite composition.
Comme exemples de mise en contact direct, on peut citer le refroidissement par injection, jet, par sprayage ou encore par formation d’un brouillard à partir de la composition requise selon l’invention sous pression et par gravité sur la batterie.
Une composition selon l’invention peut encore être mise en œuvre pour refroidir le moteur électrique d’un véhicule électrique ou hybride, en particulier pour refroidir l’électronique de puissance et/ou le rotor et/ou le stator du moteur électrique, de préférence dans un véhicule électrique.
Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut simultanément être utilisée pour lubrifier les différentes pièces d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, en particulier du moteur, de l’électrique de puissance, de la transmission et/ou de la batterie, plus particulièrement des roulements situés entre le rotor et le stator d’un moteur électrique, ou encore la transmission, en particulier le réducteur, dans un véhicule électrique ou hybride.
Plus particulièrement, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention permet de refroidir et lubrifier un moteur électrique d’un véhicule électrique ou hybride. Elle s’avère notamment efficace pour refroidir l’électronique de puissance et/ou le rotor et/ou le stator d’un moteur électrique. Elle assure également la lubrification des roulements situés entre le rotor et le stator d’un moteur électrique d’un véhicule électrique ou hybride.
Avantageusement, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention permet d’assurer la lubrification de la transmission, lorsqu’elle est présente, en particulier le réducteur, d’un véhicule électrique ou hybride.
Ainsi, de manière avantageuse, il est par exemple possible, en mettant en œuvre, une unique composition selon l’invention, d’assurer à la fois le refroidissement de la batterie et la lubrification de la transmission, en particulier le réducteur, dans un véhicule électrique ou hybride.
Avantageusement, la présente invention concerne l’utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse telle que définie selon l’invention, pour lubrifier et/ou refroidir le réducteur et/ou le moteur et/ou l’électronique de puissance d’un véhicule électrique.
Les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées relatives aux utilisations et procédés de mise en œuvre d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention, permettent de définir des modes particuliers, avantageux ou préférés d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention.
Exemple
L’invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif de l’invention.
Mesure du piquage par fatigue mécanique
Le piquage par fatigue mécanique (ou « pitting » en langue anglo-saxonne) est évalué par un test sur tribomètre MPR (pour « Micro Pitting Rig » en langue anglo-saxonne).
Le tribomètre MPR est une machine mettant en contact un rouleau central (diamètre 12 mm) avec trois bagues (diamètre 54 mm) disposées autour du rouleau. Cette configuration géométrique permet au rouleau d’essai d’être soumis à un grand nombre de cycles de contact de roulement sur une courte période d’essai, de quoi favoriser le piquage par fatigue mécanique (« pitting »).
Le test est réalisé pendant une durée de 20 heures. La détection du phénomène de piquage par fatigue se fait par un accéléromètre relié à un moniteur de vibration. Lorsque la consigne vibratoire est dépassée du fait de l’occurrence du piquage, le test est arrêté.
La performance des compositions en termes de piquage par fatigue mécanique est qualifiée d’insuffisante si le temps de piquage est inférieur à 10 heures, de moyenne si le temps de piquage est compris entre 10 heures et 20 heures et de bonne en l’absence de piquage après 20 heures de test.
EXEMPLE 1
Préparation des compositions lubrifiantes
Deux compositions lubrifiantes aqueuses (Il et 12) selon l’invention, et une composition lubrifiante comparative (Cl) comprenant une teneur en composé phosphoré supérieure à 0, 1
% en poids, ont été formulées par simple mélange, à température ambiante, des composants suivants, dans les pourcentages massiques indiqués dans le tableau 1 suivant. Les pourcentages sont donc exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition
[Tableau 1]
Mélange d’additife comprenant un ou plusieurs additifs anti-corrosion, un ou plusieurs agents passivant les métaux, un ou plusieurs additifs anti-mousse et/ou un ou plusieurs colorants.
EXEMPLE 2 Caractérisation des compositions selon l’invention et comparatives en termes de piquage par fatigue mécanique
Les performances en termes de piquage par fatigue mécanique de la composition 12, selon l’invention, et de la composition comparative Cl, ont été évaluées selon le protocole détaillé ci-dessus. Les résultats sont présentés dans le tableau 2 ci-dessous :
[Tableau 2]
Comme il ressort de ces résultats, la composition 12, conforme à l’invention, présente des performances de résistance au piquage par fatigue mécanique (« pitting ») qui sont bien supérieures à celles obtenues pour la composition comparative Cl, caractérisée notamment par la présence d’un composé phosphoré en une teneur supérieure à 0,1 % en poids, par rapport au poids total de la composition. Par ailleurs, les compositions II et 12 selon l’invention présentent d’excellentes performances en termes de refroidissement dans un système de propulsion de véhicule électrique ou hybride, en particulier de refroidissement du moteur électrique. Par conséquent, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut être mise en œuvre pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion de véhicule électrique ou hybride, sans présenter d’effet néfaste sur le piquage par fatigue mécanique des pièces lubrifiées et/ou refroidies à l’aide de ladite composition.

Claims

Revendications
1. Utilisation, pour refroidir et/ou lubrifier un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, d’une composition lubrifiante aqueuse comprenant au moins :
- de l’eau ; et
- au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
2. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend en outre au moins un composé antigel choisi parmi les glycols, de préférence les alkylène glycols, le glycérol, le diglycérol, le triglycérol, et leurs mélanges, plus préférentiellement parmi le monoéthylène glycol, le diéthylène glycol, le propylène glycol, le glycérol et leurs mélanges.
3. Utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend au moins 1,0 % massique de composé(s) antigel, de préférence entre 5,0 % et 50 % massique, plus préférentiellement entre 10 % et 45 % massique, en particulier entre 20 % et 40 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
4. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’eau est de l’eau osmosée, en particulier de l’eau déionisée.
5. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend au moins 20 % massique d’eau, en particulier d’eau déionisée, de préférence entre 35 % et 90 % massique, plus préférentiellement entre 40 % et 75 % massique, notamment entre 40 et 60 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
6. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le(s)dit(s) polyalkylène glycol(s) comprend au moins 50 % massique, en particulier au moins 80 % massique, plus préférentiellement au moins 90 % massique d’unités oxyde de propylène et/ou oxyde d’éthylène, en particulier le(s)dit(s) polyalkylène glycol(s) est un copolymère oxyde d’éthylène/oxyde de propylène.
7. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le(s)dit(s) polyalkylène glycol(s) présente(nt) une viscosité cinématique mesurée à 100 °C (KV100), selon la norme ASTM D445, comprise entre 100 et 25 000 mm2/s, en particulier entre 150 et 10 000 mm2/s.
8. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend au moins 5,0 % massique de polyalkylène glycol(s), de préférence entre 5,0 % et 50 % massique, plus préférentiellement entre 10 % et 40 % massique, en particulier entre 10 % et 20 % massique, par rapport à la masse totale de la composition.
9. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend moins de 0,05 % massique de sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, de préférence moins de 0,01 % massique, plus particulièrement moins de 0,001 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, la composition lubrifiante aqueuse étant plus préférentiellement totalement exempte de sels d’esters de phosphate, en particulier de sels de métaux alcalins d’esters de phosphate.
10. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend en outre au moins un additif choisi parmi des agents anti-mousses, des biocides, des régulateurs de pH, des inhibiteurs de corrosion, des additifs anti-usure et/ou extrême-pression, des agents séquestrant, des agents passivant les métaux, des colorants, des dispersants, des agents émulsifiant, et leurs mélanges, de préférence choisi parmi des agents anti-mousses, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, et leurs mélanges.
11. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend en outre au moins un additif régulateur de pH permettant de maintenir le pH de la composition lubrifiante entre 8 et 15, en particulier choisi parmi les alcano lamines.
12. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend moins de 0,1 % massique d’additif extrême- pression de type acide gras soufré, de préférence moins de 0,01 % massique, plus particulièrement moins de 0,001 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, plus préférentiellement est totalement exempte d’additif extrême-pression de type acide gras soufré.
13. Utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse telle que définie selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour lubrifier et/ou refroidir le réducteur et/ou le moteur et/ou l’électronique de puissance d’un véhicule électrique.
14. Utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse destinée à lubrifier et/ou refroidir un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, comprenant au moins :
- de l’eau ; et
- au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition, pour réduire le piquage par fatigue mécanique, de la ou des pièce(s) mécanique(s) dudit système de propulsion, mise(s) en contact avec ladite composition.
15. Composition lubrifiante aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion électrique ou hybride, comprenant au moins :
- au moins 45 % massique d’eau, par rapport à la masse totale de la composition ; et
- au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition.
16. Composition lubrifiante aqueuse selon la revendication précédente, ladite composition étant telle que définie selon l’une quelconque des revendications 2 à 4 ou 6 à 12.
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