FR2920434A1 - Composition de lubrifiant solide - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une composition de lubrifiant solide pour l'espace de roulement d'un palier, ladite composition comprenant un mélange d'une poudre de polymère thermoplastique et d'une huile, le mélange comprenant en outre une graisse. L'invention concerne également un tel palier dont l'espace de roulement comprend un lubrifiant solide formé après chauffage d'une telle composition.

Description

1
L'invention concerne une composition de lubrifiant solide pour l'espace de roulement d'un palier, ainsi qu'un tel palier dont l'espace de roulement comprend un lubrifiant solide formé après chauffage d'une telle composition.
Dans certaines applications, pour lubrifier l'espace de roulement des paliers, il est connu d'utiliser un lubrifiant solide réalisé classiquement par disposition puis chauffage d'une composition comprenant un mélange d'une poudre de polymère thermoplastique et d'une huile.
En effet, l'huile nécessaire à la lubrification est alors piégée dans la matrice polymère. En outre, lors du fonctionnement du palier, l'huile est alimentée par ressuage au plus près des contacts de roulement, et ce en limitant le risque d'éjection de l'huile en dehors de l'espace de roulement.
Selon l'application envisagée, il existe un grand nombre de compositions qui se différencient par le type d'huile utilisée et/ou par la nature du polymère et/ou par le ratio massique entre l'huile et le polymère.
De façon classique, la composition est réalisée par mélange à température ambiante de la poudre de polymère et de l'huile dans les proportions souhaitées de façon à obtenir un fluide plus ou moins homogène. L'espace de roulement est ensuite rempli avec le mélange puis chauffé, par exemple par induction, de manière à ce que le lubrifiant durcisse dans ledit espace.
Les compositions de lubrifiant solide selon l'art antérieur présentent toutefois deux limitations problématiques. La première concerne la tendance du mélange à décanter, notamment par migration de l'huile du fait de sa grande différence de densité avec le polymère, ce qui induit une importante perte d'huile. En outre, le stockage du mélange pose alors problème, en nécessitant notamment un brassage permanent.
La deuxième limitation est relative à la mise en oeuvre de la composition dans l'espace de roulement. En effet, la composition étant essentiellement liquide, 2
son coulage nécessite la mise en oeuvre d'un outillage permettant d'assurer l'étanchéité avant chauffage, ledit outillage étant spécifique pour chaque géométrie de palier.
En outre, la composition étant liquide, elle ne peut pas être positionnée dans l'espace de roulement avant son chauffage, ce qui impose un remplissage total dudit espace pour assurer la lubrification au plus près des contacts de roulement. Il en résulte un manque de modularité dans la géométrie du lubrifiant solide obtenu, ainsi qu'une augmentation du couple induit par frottement des corps roulants qui sont enserrés dans la matrice polymère.
On connaît par ailleurs des compositions de lubrifiant solide comprenant un mélange d'une poudre de polymère thermoplastique et d'une graisse.
Toutefois, les lubrifiants solides obtenus avec ces compositions ne donnent pas entièrement satisfaction en termes de lubrification et induisent une augmentation du couple qui est importante.
En effet, le piégeage de l'huile dans le savon de la graisse n'est pas optimal relativement à son ressuage pour alimenter les contacts de roulement. En outre, la présence du savon augmente le couple engendré par frottement des corps roulants enserrés par le lubrifiant solide.
L'invention a pour but de surmonter les limitations mentionnées ci-dessus en proposant notamment une composition de lubrifiant solide qui, en combinaison avec une lubrification optimisée et une augmentation de couple limitée, présente une tenue améliorée vis-à-vis de la décantation et une consistance pâteuse.
A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose une composition de lubrifiant solide pour l'espace de roulement d'un palier, ladite composition comprenant un mélange d'une poudre de polymère thermoplastique et d'une huile, le mélange comprenant en outre une graisse.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose un palier à roulement comprenant un organe fixe et un organe tournant formant entre eux un espace de roulement dans lequel des corps roulants sont disposés pour permettre la rotation relative desdits organe, ledit espace de roulement comprenant un lubrifiant solide formé après chauffage d'une telle composition, ledit lubrifiant étant prévu pour être en contact avec les corps roulants, au moins sur une partie de leur périphérie.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit de différents modes de réalisation.
L'invention concerne un palier à roulement, notamment un roulement, comprenant un organe fixe et un organe tournant formant entre eux un espace de roulement dans lequel des corps roulants sont disposés pour permettre la rotation relative desdits organes.
Un palier à roulement selon l'invention trouve notamment son application dans le domaine automobile, notamment dans les boîtes de vitesses, dans les volants à moyeu fixe, dans les butées d'embrayage, ainsi que dans l'industrie en général, en particulier pour guider un élément oscillant par rapport à une structure fixe.
Afin de lubrifier les contacts de roulement, l'espace de roulement comprend un lubrifiant solide qui est prévu pour être en contact avec les corps roulants, au moins sur une partie de leur périphérie.
Le lubrifiant solide est formé à partir d'une composition qui est introduite dans l'espace de roulement puis chauffé afin de la solidifier. La composition de lubrifiant solide comprend un mélange d'une poudre de polymère thermoplastique et d'une huile liquide.
En effet, par chauffage, la poudre de polymère va fusionner pour créer une matrice dans laquelle l'huile est piégée. Le polymère va alors se comporter comme une éponge à l'intérieur de laquelle l'huile est liée par des forces de type Van der Walls. Ensuite, au fur et à mesure de l'utilisation du palier, les liaisons retenant l'huile au polymère vont être rompues ce qui aura pour effet de libérer l'huile et par conséquent de lubrifier efficacement le palier tout au long de son utilisation.
Le polymère thermoplastique utilisé peut en particulier être choisi dans le groupe comprenant les polyéthylènes haute densité. Dans le cas d'une application haute température, typiquement à une température supérieure à 135°C et notamment de l'ordre de 150°C, le polymère peut être choisi dans le groupe des polymères à haut point de fusion comprenant les polypropylènes, les polyamides, les polyfluorures de vinylidène.
Concernant le choix de l'huile, il est principalement dicté par les contraintes de l'application envisagée. Des huiles minérales, synthétiques ester ou perfluorées peuvent être classiquement utilisées.
Pour stabiliser le mélange dans le temps et augmenter sa viscosité, l'invention prévoit d'introduire dans le mélange une graisse. En effet, il a été constaté que la graisse joue le rôle d'un émulgateur en améliorant la cohésion de l'huile dans son mélange avec le polymère. En outre, la graisse étant pâteuse, son incorporation dans le mélange permet une augmentation de la viscosité de sorte à obtenir un mélange pâteux. Par ailleurs, de par leur nature, les graisses présentent une bonne compatibilité avec les huiles.
En fonction de la nature de l'huile et de celle du polymère, les caractéristiques de la graisse utilisée sont choisies relativement à sa double fonction d'émulgateur et d'augmentation de la viscosité. En particulier, la graisse comprend une huile disposée dans un savon, ladite huile pouvant être identique ou différente de l'huile introduite dans le mélange. A titre d'exemple, on peut utiliser une graisse à savon métallique et huile minérale, synthétique ester, perfluorée ou un mélange d'huiles minérale et perfluorées (graisses dites hybrides).
Bien que la graisse incorporée dans le mélange n'ait pas pour fonction principale la lubrification de l'espace de roulement, celle-ci peut également être choisie pour améliorer ladite lubrification dans l'application considérée.
L'amélioration de la stabilité et de la viscosité du mélange est particulièrement intéressante avec un pourcentage massique de graisse dans le mélange compris entre 3 et 30%, notamment entre 5 et 15%.
Le mélange peut comprendre également, en pourcentage massique : - entre 20 et 45% de poudre de polymère thermoplastique ; - entre 30 et 70% d'huile.
En particulier, les compositions massiques suivantes donnent de bons résultats : - 5% de graisse ; - 35-40% de polymère ; - 60-55% d'huile.
La viscosité du mélange obtenu selon l'invention permet son injection dans l'espace de roulement à la manière d'une graisse lubrifiante classique. Ainsi, il est possible de positionner le mélange dans ledit espace au moins partiellement autour des corps roulants, ledit mélange étant ensuite chauffé pour obtenir le lubrifiant solide. Dans un exemple de réalisation, le chauffage est réalisé dans un four à une température comprise entre 150°C et 180°C.
De par la nature pâteuse de la composition, le lubrifiant solide peut ne remplir que partiellement l'espace de roulement, notamment ledit lubrifiant peut occuper moins de 60% du volume libre de l'espace de roulement, par exemple de l'ordre de 50%, de sorte à limiter le couple induit et à augmenter la durée de vie. En particulier, la composition solide peut être positionnée entre les corps 6
roulants pour être en contact avec les deux chemins de roulement tout en permettant aux corps roulants de tourner librement.
Par ailleurs, pour l'injection industrielle du mélange pâteux dans l'espace de roulement, il n'est plus nécessaire d'utiliser un moule, et on peut utiliser les doseurs standards de graisse. Toutefois, ces doseurs appliquant une pression importante sur le mélange, il est souhaitable d'utiliser une poudre de polymère dont la granulométrie moyenne est réduite, par exemple inférieure à 100 m, notamment de l'ordre de 40 m. En effet, avec des granulométries plus ~o importantes, l'éjection plus facile de l'huile par rapport au polymère a tendance à faire varier dans le temps le pourcentage d'huile dans le mélange injecté.

Claims (9)

REVENDICATIONS
1. Composition de lubrifiant solide pour l'espace de roulement d'un palier, ladite composition comprenant un mélange d'une poudre de polymère thermoplastique et d'une huile, ladite composition étant caractérisée en ce que le mélange comprend en outre une graisse.
2. Composition de lubrifiant solide selon la revendication 1, caractérisée en ce que le pourcentage massique de polymère thermoplastique dans le mélange 10 est compris entre 20 et 45 %.
3. Composition de lubrifiant solide selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le pourcentage massique de graisse dans le mélange est compris entre 3 et 30%.
4. Composition de lubrifiant solide selon la revendication 3, caractérisée en ce que le pourcentage massique de graisse dans le mélange est compris entre 5 et 15%. 20
5. Composition de lubrifiant solide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le pourcentage massique d'huile dans le mélange est compris entre 30 et 70%.
6. Composition de lubrifiant solide selon l'une quelconque des revendications 25 1 à 5, caractérisée en ce que la granulométrie moyenne de la poudre de polymère est inférieure à 100 m.
7. Composition de lubrifiant solide selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le polymère thermoplastique est choisi dans le 30 groupe comprenant les polyéthylènes haute densité, les polypropylènes, les polyamides, les polyfluorures de vinylidène. 15
8. Palier à roulement comprenant un organe fixe et un organe tournant formant entre eux un espace de roulement dans lequel des corps roulants sont disposés pour permettre la rotation relative desdits organe, ledit espace de roulement comprenant un lubrifiant solide formé après chauffage d'une composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, ledit lubrifiant étant prévu pour être en contact avec les corps roulants, au moins sur une partie de leur périphérie.
9. Palier à roulement selon la revendication 8, caractérisé en ce que la ~o lubrifiant occupe moins de 60% du volume libre de l'espace de roulement.
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