一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種汽車同步器環(huán)，屬于汽車零部件領(lǐng)域，尤其涉及一種重型車 用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)，具體適用于增強(qiáng)耐磨性能，并提高使用壽命與機(jī)械強(qiáng)度。
【背景技術(shù)】
[0002] 同步器環(huán)是汽車變速箱中的一種關(guān)鍵零件，可起到在換擋時(shí)使主、從動(dòng)齒輪相互 平滑嚙合并同步旋轉(zhuǎn)的作用。該零件不僅要承受換擋的沖擊力矩，還要承受復(fù)雜的摩擦力 矩，因此，不同車型不同載荷的變速箱同步器環(huán)會(huì)有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料要求。其中對(duì)于 同步器環(huán)摩擦層最主要的技術(shù)要求是：高強(qiáng)度、耐高溫、穩(wěn)定的摩擦系數(shù)和低磨損量。
[0003]目前，乘用車同步器環(huán)材料一般采用Cu - Zn基高強(qiáng)度黃銅以及Cu - Al基鋁青銅。 但由于商用車，尤其是重型車要求變速箱具有更高的輸出和更高的扭矩，同步器環(huán)也要能 承受更大的負(fù)載，因而，具有較小動(dòng)磨擦系數(shù)及較低強(qiáng)度的Cu基同步器環(huán)難以滿足強(qiáng)度和 耐磨性要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，重型車同步器環(huán)也有采用鐵基環(huán)熱噴鉬工藝，雖然其強(qiáng)度及摩擦 系數(shù)可滿足同步器環(huán)的性能要求，但經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，其耐磨性及使用穩(wěn)定性不夠，如其初期磨 損性較好，但經(jīng)多次換擋操作后噴鉬層厚度就會(huì)磨損減薄。
[0004] 中國(guó)專利，公開號(hào)為CN1580100A，公開日為2005年2月16日的發(fā)明專利申請(qǐng)公 開了一種汽車鋼制同步器齒環(huán)摩擦材料及使用方法，該摩擦材料以丙烯腈碳纖維為增強(qiáng)材 料，以腰果殼油、三聚氰胺改性酚醛樹脂為粘結(jié)劑，并添加膨脹鐵粉、黃銅粉、人造石墨粉、 硬脂酸鋅、沉淀硫酸鋇及二硫化鉬多種摩擦性能調(diào)節(jié)劑組成。雖然該設(shè)計(jì)能夠提高摩擦系 數(shù)，但其仍舊具有以下缺陷：
[0005] 首先，該設(shè)計(jì)中作為內(nèi)圈的摩擦材料通過粘結(jié)劑與外齒環(huán)相粘接，該種結(jié)合方式 的破壞形式為界面破壞，強(qiáng)度較低，難以承受重型車所帶來(lái)的高負(fù)載，使用壽命較短，易出 事故；
[0006] 其次，該設(shè)計(jì)中摩擦材料的主體采用的是酚醛樹脂，酚醛樹脂屬于熱固性材料，無(wú) 法注塑成型，不易使用，應(yīng)用范圍較小，此外，酚醛樹脂的強(qiáng)度不高，耐磨性、韌性均較低，以 其作為摩擦層易發(fā)生斷裂；
[0007] 再次，該設(shè)計(jì)依次需要稱料均勻混合、熱模壓片、加熱固化、表面處理、涂膠粘貼， 以及固化及卸壓，步驟、可控參數(shù)均較多，操作難度較高，要花費(fèi)較多的人力與時(shí)間，成本較 尚。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的耐磨性較弱、使用壽命較短、機(jī)械強(qiáng) 度較低的缺陷與問題，提供一種的耐磨性較強(qiáng)、使用壽命較長(zhǎng)、機(jī)械強(qiáng)度較高的重型車用鋼 基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基 的同步器環(huán)，包括外齒環(huán)與內(nèi)摩擦環(huán)，且外齒環(huán)的內(nèi)弧面與內(nèi)摩擦環(huán)的外弧面固定連接；
[0010] 所述外齒環(huán)的內(nèi)弧面與內(nèi)摩擦環(huán)的外弧面凹凸鑲嵌連接為一體，且在外齒環(huán)的內(nèi) 弧面上開設(shè)有至少三條與內(nèi)摩擦環(huán)外弧面相嚙合的外齒槽。
[0011] 所述內(nèi)摩擦環(huán)的內(nèi)弧面上均勻開設(shè)有至少兩條內(nèi)凹槽，且在相鄰的內(nèi)凹槽之間設(shè) 置有內(nèi)凸條。
[0012] 所述內(nèi)凸條上設(shè)置有摩擦紋理。
[0013] 所述摩擦紋理包括Z字紋、人字紋或工字紋。
[0014] 所述外齒環(huán)的制造材料為金屬，內(nèi)摩擦環(huán)的制造材料為纖維增強(qiáng)PPS樹脂，該纖 維增強(qiáng)PPS樹脂是纖維與PPS樹脂的混合物。
[0015] 所述外齒環(huán)的制造方式為金屬鍛造，內(nèi)摩擦環(huán)的制造方式為纖維增強(qiáng)PPS樹脂在 外齒環(huán)內(nèi)注塑成型。
[0016] 所述外齒環(huán)的制造材料是20CrMnTi齒輪鋼。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為：
[0018] 1、本實(shí)用新型一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)中，外齒環(huán)的內(nèi)弧面與內(nèi) 摩擦環(huán)的外弧面凹凸鑲嵌連接為一體，即外齒環(huán)內(nèi)弧面、內(nèi)摩擦環(huán)外弧面通過凹凸鑲嵌的 方式結(jié)合為一體，與現(xiàn)有通過粘結(jié)劑的連接方式相比，其破壞形式為內(nèi)摩擦環(huán)的材料層本 體破壞，而不是界面破壞，強(qiáng)度更高，此外，制作時(shí)無(wú)需粘接工藝，直接注塑成型，工藝簡(jiǎn)單， 環(huán)保，成本更低。因此，本實(shí)用新型不僅機(jī)械強(qiáng)度較高，而且能簡(jiǎn)化制作工藝。
[0019] 2、本實(shí)用新型一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)中，內(nèi)摩擦環(huán)的制造材料 為纖維增強(qiáng)PPS樹脂，其中，單PPS樹脂而言，其優(yōu)點(diǎn)如下：首先，PPS樹脂的材料強(qiáng)度、韌性 很好，遠(yuǎn)高于現(xiàn)有技術(shù)采用的酚醛樹脂，耐磨性很好，使用壽命較長(zhǎng)；其次，PPS樹脂的耐熱 性好，適用于注塑成型，不僅利于提高產(chǎn)品制作時(shí)的尺寸精度，而且便于降低操作難度，減 少成本。尤其當(dāng)PPS樹脂中混有纖維，即為本設(shè)計(jì)采用的纖維增強(qiáng)PPS樹脂時(shí)，耐磨性能更 是大幅提高。因此，本設(shè)計(jì)的耐磨性能較好，使用壽命較長(zhǎng)。
[0020] 3、本實(shí)用新型一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)中，外齒環(huán)的制造材料為 金屬，內(nèi)摩擦環(huán)的制造材料為纖維增強(qiáng)PPS樹脂，其中，外齒環(huán)的金屬結(jié)構(gòu)賦予同步器環(huán)整 體高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)銅合金、粉末冶金同步器環(huán)，具有高強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)，尤其當(dāng)外齒環(huán) 的制造材料是20CrMnTi齒輪鋼時(shí)，強(qiáng)度更高，同時(shí)，纖維增強(qiáng)PPS樹脂制造的內(nèi)摩擦環(huán)也比 現(xiàn)有酚醛樹脂制作的強(qiáng)度要高。因此，本實(shí)用新型的機(jī)械強(qiáng)度很高。
[0021] 4、本實(shí)用新型一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)，只包括凹凸鑲嵌的外齒 環(huán)、內(nèi)摩擦環(huán)這兩個(gè)零部件，其中，外齒環(huán)的制造方式為金屬鍛造，內(nèi)摩擦環(huán)的制造方式為 纖維增強(qiáng)PPS樹脂在外齒環(huán)內(nèi)注塑成型，并不需要現(xiàn)有技術(shù)中的粘貼步驟，步驟數(shù)量少，操 作簡(jiǎn)易。因此，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖2是圖1中A-A方向的剖視圖。
[0024] 圖3是圖2中B處的放大示意圖。
[0025] 圖4是本實(shí)用新型中實(shí)施例4、5,及現(xiàn)有技術(shù)中噴鉬樣品經(jīng)模擬同步試驗(yàn)后的對(duì) 比圖。
[0026] 圖中：外齒環(huán)1、外齒槽11、內(nèi)摩擦環(huán)2、內(nèi)凹槽21、內(nèi)凸條22、摩擦紋理23。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下結(jié)合【附圖說明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0028] 參見圖1_圖4,一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)，包括外齒環(huán)1與內(nèi)摩 擦環(huán)2,且外齒環(huán)1的內(nèi)弧面與內(nèi)摩擦環(huán)2的外弧面固定連接；
[0029] 所述外齒環(huán)1的內(nèi)弧面與內(nèi)摩擦環(huán)2的外弧面凹凸鑲嵌連接為一體，且在外齒環(huán) 1的內(nèi)弧面上開設(shè)有至少三條與內(nèi)摩擦環(huán)2外弧面相嚙合的外齒槽11。
[0030]所述內(nèi)摩擦環(huán)2的內(nèi)弧面上均勻開設(shè)有至少兩條內(nèi)凹槽21，且在相鄰的內(nèi)凹槽21 之間設(shè)置有內(nèi)凸條22。
[0031] 所述內(nèi)凸條22上設(shè)置有摩擦紋理23。
[0032] 所述摩擦紋理23包括Z字紋、人字紋或工字紋。
[0033] 所述外齒環(huán)1的制造材料為金屬，內(nèi)摩擦環(huán)2的制造材料為纖維增強(qiáng)PPS樹脂，該 纖維增強(qiáng)PPS樹脂是纖維與PPS樹脂的混合物。
[0034] 所述外齒環(huán)1的制造方式為金屬鍛造，內(nèi)摩擦環(huán)2的制造方式為纖維增強(qiáng)PPS樹 脂在外齒環(huán)1內(nèi)注塑成型。
[0035] 所述外齒環(huán)1的制造材料是20CrMnTi齒輪鋼。
[0036] 本實(shí)用新型的原理說明如下：
[0037] 一、凹凸鑲嵌結(jié)合：
[0038] 參見圖3,本實(shí)用新型中外齒環(huán)的內(nèi)弧面與內(nèi)摩擦環(huán)的外弧面之間的連接方式是 凹凸鑲嵌連接，制作時(shí)，先鍛造外齒環(huán)，且在外齒環(huán)的內(nèi)弧面上開設(shè)有外齒槽，再以外齒環(huán) 為基體，在其內(nèi)部注塑樹脂，以形成內(nèi)摩擦環(huán)，注塑時(shí)，樹脂材料會(huì)注滿外齒槽，從而實(shí)現(xiàn)外 齒環(huán)、內(nèi)摩擦環(huán)之間的凹凸鑲嵌。
[0039] 外齒環(huán)、內(nèi)摩擦環(huán)采取凸凹鑲嵌的結(jié)合方式相比同步器環(huán)中傳統(tǒng)的粘接劑粘接方 式，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0040] 1、工藝簡(jiǎn)單，環(huán)保，無(wú)需粘接工藝，直接注塑成型，工藝成本更低；
[0041] 2、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，其破壞形式為PPS材料層本體破壞，而粘接劑主要為界面破壞。
[0042] 二、纖維增強(qiáng)PPS樹脂：
[0043]PPS樹脂：聚苯硫醚，全稱為聚亞苯基硫醚，英文名稱為Polyphenylenesulfide, 簡(jiǎn)稱PPS。
[0044] 纖維增強(qiáng)PPS樹脂：纖維與PPS樹脂的混合物，是一種改性塑料材料，本設(shè)計(jì)采用 的是碳纖維增強(qiáng)PPS樹脂、玻璃纖維增強(qiáng)PPS樹脂兩種。與酚醛樹脂相比，纖維增強(qiáng)PPS樹 脂材料不僅機(jī)械強(qiáng)度高很多，而且具有很優(yōu)異的摩擦磨損性能，其摩損試驗(yàn)數(shù)據(jù)及與同類 型同步器環(huán)摩擦材料性能的比較請(qǐng)看下方表格（試驗(yàn)方法按GB3960-1983):
[0045] 表1、同步器環(huán)材料摩擦磨損試驗(yàn)
[0046]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)，包括外齒環(huán)（I)與內(nèi)摩擦環(huán)（2)，且外齒 環(huán)（1)的內(nèi)弧面與內(nèi)摩擦環(huán)（2)的外弧面固定連接，其特征在于： 所述外齒環(huán)（1)的內(nèi)弧面與內(nèi)摩擦環(huán)（2)的外弧面凹凸鑲嵌連接為一體，且在外齒環(huán) (1)的內(nèi)弧面上開設(shè)有至少三條與內(nèi)摩擦環(huán)（2 )外弧面相嚙合的外齒槽（11)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)，其特征在于：所 述內(nèi)摩擦環(huán)（2 )的內(nèi)弧面上均勻開設(shè)有至少兩條內(nèi)凹槽（21 )，且在相鄰的內(nèi)凹槽（21)之間 設(shè)置有內(nèi)凸條（22)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)，其特征在于：所 述內(nèi)凸條（22)上設(shè)置有摩擦紋理（23)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)，其特征在于：所 述摩擦紋理（23)包括Z字紋、人字紋或工字紋。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 _ 4中任意一項(xiàng)所述的一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)， 其特征在于：所述外齒環(huán)（1)的制造材料為金屬，內(nèi)摩擦環(huán)（2)的制造材料為纖維增強(qiáng)PPS 樹脂，該纖維增強(qiáng)PPS樹脂是纖維與PPS樹脂的混合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)，其特征在于：所 述外齒環(huán)（1)的制造方式為金屬鍛造，內(nèi)摩擦環(huán)（2)的制造方式為纖維增強(qiáng)PPS樹脂在外齒 環(huán)（1)內(nèi)注塑成型。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)，其特征在于：所 述外齒環(huán)（1)的制造材料是20CrMnTi齒輪鋼。
【專利摘要】一種重型車用鋼基復(fù)合樹脂基的同步器環(huán)，包括外齒環(huán)與內(nèi)摩擦環(huán)，所述外齒環(huán)的內(nèi)弧面與內(nèi)摩擦環(huán)的外弧面凹凸鑲嵌連接為一體，且在外齒環(huán)的內(nèi)弧面上開設(shè)有至少三條與內(nèi)摩擦環(huán)外弧面相嚙合的外齒槽。所述外齒環(huán)的制造材料為金屬，內(nèi)摩擦環(huán)的制造材料為纖維增強(qiáng)PPS樹脂，纖維是玻璃纖維或碳纖維。本設(shè)計(jì)不僅機(jī)械強(qiáng)度較高、耐磨性能較好、使用壽命較長(zhǎng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作工藝簡(jiǎn)易、成本較低。
【IPC分類】F16D23-02
【公開號(hào)】CN204419906
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420870478
【發(fā)明人】陳謙, 楊丹, 邱華, 徐浩
【申請(qǐng)人】東風(fēng)商用車有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日