具有改进的同步啮合性能的手动变速器润滑剂的制作方法
【专利摘要】包含如下组分的润滑剂：(a)具有润滑粘度的油；和(b)具有如以无油基础计算至少约640的总碱值(TBN)的过碱性碳酸化芳基磺酸钙清净剂，有效地润滑手动变速器的同步器中的非金属表面。
【专利说明】具有改进的同步啮合性能的手动变速器润滑剂
[0001] 发明背景
[0002] 本发明涉及用于具有非金属同步啮合组件的手动变速器且具有改进性能的润滑 齐IJ。用许多油在手动变速器中用同步啮合部件出现问题：提供非最佳摩擦或者产生高组件 磨耗，导致同步器损坏和差或失效的变速。
[0003] 同步器是许多手动变速箱的更重要组件之一。提高性能、降低换挡力和使齿轮之 间能量损坏损耗最小化是新一代同步器系统的主要目的。机械系统的能力改进和具有各种 设计和材料的各种同步器的引入容许现有同步器设计经济地再设计成更有效的设计。对于 这些设计需要再配制用于手动变速器润滑油的润滑剂或添加剂以便能够保持同步器的相 互作用部件之间的适当摩擦并保护这些部件以防磨损。
[0004] 常规齿轮油或手动变速器用油通常包含化学组分，例如活性硫和表面活性胺有机 磷酸盐。尽管以常用量作为添加剂提供特压润滑是优异的，这些添加剂单独地通常太光滑， 即它们不能提供所需或最佳的摩擦响应且不能适当地保护被润滑表面以防磨损或腐蚀损 耗。
[0005] 美国专利6, 503, 872, Tomaro,2003年1月7日公开了延长换油手动变速器润滑 齐?，其包含至少一种酸性有机化合物的碱性碱或碱土金属盐。过碱性材料通常具有至多约 600或约500,或者约400的总碱值。在实施例1中，手动变速器润滑剂通过向手动变速器基 本油料中混入1. 2份实施例Α-6 [金属二硫代磷酸盐]与0. 4份过碱性磺酸镁油溶液（42% 稀释油，金属比14. 7,9. 4%镁和400总碱值）以形成中间体，向该中间体中加入0. 5份亚磷 酸二丁酯而制备。在其它实施例中，还存在硫化苯酚钙（38%稀释油，255总碱值）。
[0006] PCT公开W0 1987/05927,1987年10月8日公开了包含连同其它组分一起所选 择的碱土金属盐的手动变速器用油。在实施例IV中，手动变速器用油通过将3. 5份烷基 苯磺酸钙（过碱性）与其它成分结合而制备，其中烷基包含平均约24个碳原子。在过碱 性盐的描述中，描述了通常可存在与中和阴离子所需的相比基于当量约10:1-30:1，优选 11:1-18:1的过量碱土金属。
[0007] 美国专利6, 617, 287, Gahagan，2003年9月9日公开了具有改进同步啮合性能的 手动变速器润滑剂。同步器中具有烧结金属部件的手动变速器的磨损和太低摩擦的问题据 说通过使用用高含量的碱土磺酸盐与胺磷酸盐组合配制的润滑油解决。优选的金属盐为镁 或钙，更优选镁。过碱性材料通常具有约20至约700,优选约100至约600,更优选约250至 约500的总碱值。在实施例中，使用具有400的TBN的过碱性烷基苯磺酸钙且包含约32% 矿物油稀释剂。
[0008] 美国专利出版物2008/0119378, Gandon等人，2008年5月22日公开了包含烷基 甲苯磺酸盐作为摩擦改进剂的官能流体。该流体可以为拖拉机用油、变速器用油或液压油。 烷基甲苯磺酸盐可以为中性或过碱性盐，并且可将它们高度过碱化以具有约50至约400， 或者约280至约350,或者约320的TBN。
[0009] 欧洲专利申请EP 0 552 863,1993年7月28日公开了高硫矿物油组合物并降低 具有高硫化物含量的矿物油的铜腐蚀性。实施例1公开了添加剂浓缩物，其包含连同其它 组分一起，1. 33%的指出具有254的TBN的过碱性硫化苯酚钙，和1. 33%的作为在轻矿物油 中的50%溶液的二壬基萘磺酸钙。润滑油组合物可用于多种应用中，例如汽车曲轴箱润滑 油、自动变速器用油、齿轮油、液压油或切削油。优选的应用是作为动力传送流体，尤其是液 压油。
[0010] 美国专利4, 792, 410, Schwind等人，1988年12月20日公开了适于手动变速器用 油的润滑剂组合物。实施例II公开了包含连同其它组分一起，3. 0份烷基苯磺酸钙（过碱 性）的手动变速器用油。实施例III包含3. 5份的过碱化至200总碱值的硫偶联烷基（C12) 苯酚钙。
[0011] PCT公开W0 2000/26328, 2000年5月11日公开了具有过碱性金属盐和有机亚磷 酸盐的润滑剂。该润滑剂可用于手动变速器中。实施例1公开了通过将具有53%油和41 的总碱值的〇. 7%苯磺酸钙（与其它组分）混合而制备的润滑剂。
[0012] 欧洲专利申请EP 0 987 311，2000年3月22日公开了变速器用油组合物。包含 油和（连同其它组分一起）至少〇. 1重量％过碱性金属盐的组合物提供用于无级变速器的 改进流体。据说手动变速器用油（尤其）可获益于该发明的组分的结合。实施例5公开了 〇. 3份过碱性磺酸钙，包括0. 1份稀释油（300TBN)的组分的混合物。合适的过碱性材料本 身优选具有基于无油50-550,更优选100-450的总碱值。
[0013] 美国专利3,652,410，Hollinghurst等人，1972年3月28日公开了用于多效润滑 油的润滑剂组合物，其尤其可用于变速器。表I中的实施例包含总碱值为300的碱性磺酸 钙。
[0014] 美国专利7, 238,651，Kocsis等人，2007年7月3日公开了过碱性清净剂的制备 方法和该清净剂在内燃机中的用途。一个实施例公开了 500TBN磺酸钙的制备。总碱值描 述为包含加工中所用油的最终过碱性清净剂的度量。也可存在各种任选性能添加剂。
[0015] 美国专利出版物2010-0152080, Tipton等人，2010年6月17日公开了显示出良 好动态摩擦性能的润滑剂组合物。该润滑剂组合物包含具有润滑粘度的油和油溶性支链烃 基取代芳烃磺酸盐，所述油溶性支链烃基取代芳烃磺酸盐具有至少一个为高度支化基团的 烃基取代基，如通过具有大于约〇. 180的Chi (0)/Shadow XY比所定义。
[0016] 美国出版物2009/0203564, Seddon等人，2009年8月13日公开了制备中性或过 碱性清净剂的方法。在某些实施方案中，清净剂可具有100-1300或250-920的TBN。据说 过碱性清净剂适于任何润滑剂组合物；所列润滑剂尤其包括变速器用油和齿轮油。
[0017] 因此，公开的技术通过正确选择过碱性清净剂和其它组分解决被润滑手动变速器 的同步器中的摩擦要求与抗磨性能平衡的问题。
[0018] 发明概沭
[0019] 公开的技术提供润滑手动变速器的同步器中的非金属表面的方法，所述方法包括 向其中供入包含如下组分的润滑剂：(a)具有润滑粘度的油；和（b)具有如以无油基础计算 至少约640的总碱值（TBN)的过碱性碳酸化芳基磺酸钙清净剂。在某些实施方案中，同步 器中的至少一个被润滑表面包含纤维形式的碳、石墨材料（任选与纤维素材料组合）或纤 维素材料或酚醛树脂。
[0020] 发明详沭
[0021] 下面通过非限定性阐述描述各优选特征和实施方案。
[0022] 用于润滑手动变速器的同步器表面的润滑剂包含具有润滑粘度的油，也称为基 油。基油可选自 American Petroleum Institute (API) Base Oil Interchangeability Guidelines的组I-V中的任一种基油，即：
[0023]
【权利要求】
1. 润滑手动变速器的同步器中的非金属表面的方法，其包括向其中供入包含如下组分 的润滑剂： (a) 具有润滑粘度的油；和 (b) 具有如以无油基础计算至少约640的总碱值（TBN)的过碱性碳酸化芳基磺酸钙清 净剂。
2. 根据权利要求1的方法，其中所述同步器中的至少一个被润滑表面包含碳纤维、石 墨碳材料或酚醛树脂。
3. 根据权利要求1或权利要求2的方法，其中所述同步器中的至少一个被润滑表面包 含碳纤维或石墨碳材料。
4. 根据权利要求1-3中任一项的方法，其中碳酸化芳基磺酸钙清净剂具有约650至约 1000 的 TBN。
5. 根据权利要求1-4中任一项的方法，其中芳基磺酸盐清净剂包含其中烷基为线性的 烷基芳基磺酸盐阴离子。
6. 根据权利要求1-4中任一项的方法，其中芳基磺酸盐清净剂包含其中烷基为支化的 烷基芳基磺酸盐阴离子。
7. 根据权利要求1-6中任一项的方法，其中芳基磺酸盐清净剂包含其中烷基包含约12 至约36个碳原子的烷基芳基磺酸盐阴离子。
8. 根据权利要求1-7中任一项的方法，其中芳基磺酸盐为烷基取代苯磺酸盐或烷基取 代甲苯磺酸盐。
9. 根据权利要求1-8中任一项的方法，其中润滑剂中钙的量为约0. 03至约1. 0重 量％。
10. 根据权利要求1-9中任一项的方法，其中润滑剂中过碱性碳酸化芳基磺酸钙清净 剂的量为约〇. 14至约4重量％。
11. 根据权利要求1-10中任一项的方法，其中润滑剂中过碱性碳酸化芳基磺酸钙清净 剂的量为约〇. 14至约3重量％。
12. 根据权利要求1-11中任一项的方法，其中润滑剂进一步包含过碱性酚盐清净剂。
13. 根据权利要求1-12中任一项的方法，其中润滑剂进一步包含过碱性磺酸镁。
14. 根据权利要求1-13中任一项的方法，其中润滑剂进一步包含亚磷酸二烷基酯。
15. 根据权利要求1-14中任一项的方法，其中润滑剂进一步包含已用硼酸化剂和对苯 二甲酸中至少一种处理的琥珀酰亚胺分散剂。
【文档编号】C10M159/24GK104245903SQ201380016455
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年3月12日 优先权日:2012年3月26日
【发明者】G·M·沃克, C·L·弗兰德, G·布朗, E·J·塞登, M·E·休斯顿 申请人:卢布里佐尔公司