一種高強度的齧齒狀橫向穩定杆襯套的製作方法
2023-10-21 14:22:49 1
本發明涉及汽車零部件技術領域，具體涉及一種高強度的齧齒狀橫向穩定杆襯套。
背景技術：
汽車橫向穩定杆是汽車懸架中的一種輔助彈性元件，它的作用是防止車身在轉彎時發生過大的橫向側傾，儘量使車身保持平衡。穩定杆襯套固定在車架上，對穩定杆起著支撐、定位的作用。同時，穩定杆襯套必須有足夠的軸向剛度從而限制穩定杆軸向躥動。現有技術中，橫向穩定杆與穩定杆襯套之間採用金屬卡箍固定，在汽車行駛過程中與穩定杆之間會產生異響，尤其是在低溫條件下由於穩定杆襯套的橡膠發硬導致更大的異響，並造成穩定杆襯套的磨損，降低了使用壽命。
技術實現要素：
針對現有技術存在的不足，本發明設計了一種高強度的齧齒狀橫向穩定杆襯套，能解決汽車在行駛過程中兩者之間產生的異響，減少了穩定杆襯套的磨損，延長了其使用壽命。
本發明採用以下技術方案：
一種高強度的齧齒狀橫向穩定杆襯套，包括固定支架、襯套本體和骨架；
所述襯套本體的表面中間設置有襯套凸筋，所述襯套本體的邊緣與凸筋之間設置有襯套嚙合齒；襯套本體的側面設置有一個垂直於橫向穩定杆的切口，所述切口由襯套本體外表面切至襯套內孔；所述襯套內孔與所述橫向穩定杆相配合；所述襯套內孔壁上均勻設置有環形凹槽，所述襯套本體內嵌有骨架，所述骨架將襯套本體分割成外橡膠層和內橡膠層兩部分，所述內橡膠層的厚度大於所述外橡膠層的厚度；
所述固定支架與所述襯套本體的外表面相配合，在與所述襯套嚙合齒嚙合的部位，所述固定支架的內表面相應設置有支架嚙合齒，與所述襯套嚙合齒相嚙合；所述固定支架被水平軸線分為上下兩部分，所述上下部接口處設置有支架翻邊，所述支架翻邊上設有聯接孔；
所述骨架分為骨架一和骨架二，所述骨架一和所述骨架二橫截面為圓弧狀，二者不相連，相對嵌在襯套本體中，接口處有間隙；所述骨架兩側均勻設置有通孔；在所述骨架另兩側中央各設置有通槽；所述骨架採用鋼板材料，經過落料、衝孔及彎曲工序製成。
所述襯套本體通過注射成型製成，在注射之前，將所述骨架沿豎直方向卡在注射型腔內，再將熔融橡膠材料沿熱流道模具注射進型腔，熔融橡膠材料流入通孔及通槽，將外橡膠層和內橡膠層結合成一體，成型固化後，頂出製件；
所述橫向穩定杆為採用彈簧鋼製成的扭杆彈簧，採用中頻感應，快速加熱至690℃-750℃進行中溫軋製成型；
所述襯套本體由橡膠材料製成，所述橡膠材料按重量份組分為：天然橡膠80-90份，26型氟橡膠50-60份，氯化丁基橡膠30-50份，順式聚異戊二烯橡膠15-30份，反式聚異戊二烯橡膠10-20份，三元乙丙橡膠20-30份，聚氨基甲酸酯橡膠20-25份，26型氟橡膠15-25份，氫化丁腈橡膠25-30份，三元乙丙橡膠粉末16-23份，芳烴油3-5份，硬脂酸1-3份，偶聯劑1-2份，高強度炭黑5-10份，2.5-二甲基-2.5雙己烷0.5-1.5份，三烯丙基異三聚氰酸酯1.5-2.5份，氧化鋅3-7份，棕櫚蠟0.5-1份，丙烯酸2-8份，引發劑0.4-1份，硬脂酸鈉1-5份，潤溼劑1.5-3.2份，玻璃纖維2-4份，聚丙烯醯胺1-2份，氧化鎂2-4份，三氧化二銻5-8份，丁苯橡膠粉末5-8份，膨潤土8-12份，氯化石蠟2-3份，硫磺1-2份，硫化促進劑0.5-1份，橡膠改性粉40-50份；
所述襯套本體橡膠材料的製備步驟如下：
a.取去離子水，尼龍，乙丙橡膠，高嶺土，汙泥，活性炭，沸石粉，均勻混合後進行攪拌，乾燥後得到混合物，將混合物研磨成粉後得到橡膠改性粉；
b.將天然橡膠、26型氟橡膠、氯化丁基橡膠、反式聚異戊二烯橡膠、順式聚異戊二烯和三元乙丙橡膠投入密煉機中塑煉5-8min，使溫度達到90-100℃，繼續加入芳烴油、硬脂酸、偶聯劑，進行混煉，混煉20-25min後進行冷卻，得到預混膠；
c.將步驟b中得到的預混膠加入開煉機中，在60-80℃的溫度下開煉8-10min後加入高強度炭黑、2.5-二甲基-2.5雙己烷、三烯丙基異三聚氰酸酯、氧化鋅、棕櫚蠟、丙烯酸、引發劑、硬脂酸鈉、潤溼劑、三元乙丙橡膠粉末、玻璃纖維、聚丙烯醯胺、氧化鎂、三氧化二銻、丁苯橡膠粉末、膨潤土、氯化石蠟、硫磺、硫化促進劑、橡膠改性粉，繼續開煉，待溫度升到140-160℃時排膠，室溫放置10-12h，得到混合膠體；
d.將混合膠體在雙輥開煉機上混煉，並加入硫磺，混煉均勻後送入雙螺杆擠出機料鬥，進行擠出造粒；
e.將得到的橡膠顆粒放入平板硫化機中，控制硫化溫度為145-155℃，控制硫化壓力為10-14MPa，控制硫化時間為20-30min，硫化後在恆溫箱中放置30-40h，即得；
襯套本體2、固定支架1和橫向穩定杆4的裝配步驟如下：
S1、將襯套本體內表面塗布厚度均勻的粘接劑，晾乾；
S2、將步驟1的塗有粘接劑的襯套本體用硫化機進行硫化處理，得到預硫化襯套；
S3、對穩定杆表面進行噴砂處理，將步驟2中的預硫化橡膠襯套本體粘於其上；
S4、對襯套均勻施加沿穩定杆軸線垂直方向的壓縮力，直至橫向穩定杆與穩定杆襯套之間的粘結牢固穩定；
S5、將固定支架卡合在襯套本體表面，並通過聯接孔將穩定杆與穩定杆襯套聯接在車體相應位置。
進一步的，所述通孔和通槽的數量根據骨架的尺寸設定，可在骨架兩側各均勻設置有3個通孔，在骨架3的另兩側中央各設置一個通槽，所述通槽內側為弧形過渡。
進一步的，在穩定杆襯套注射成型前，向橡膠配方中加入石蠟。
進一步的，在裝配過程步驟2中，所述粘接劑的塗布厚度為0.3-0.6mm。
進一步的，所述橫向穩定杆為採用彈簧鋼製成的扭杆彈簧，如50CrVA、60Si2MnA、60Si2Mn等。
進一步的，所述中溫軋制的溫度為700℃-723℃。
本發明的有益效果為：
依據如上所述的本發明，在襯套本體中嵌入骨架，在襯套受外力作用時，能大大提高穩定杆襯套的軸向剛度，保護襯套本體，延長穩定杆襯套的使用壽命；在襯套本體上增加凸筋結構，使襯套受力更均；在襯套本體的內孔壁上均勻設置有環形凹槽，在橫向穩定杆襯套的工作過程中當扭轉輸入施加給橫向穩定杆，內橡膠層經歷變形時，環形凹槽使得橫向穩定杆與襯套內孔之間產生間隙，同時內橡膠層的徑向最內部經由粘結劑在橫向穩定杆的外周面的整個周向上連續延伸。採用這種布置，內橡膠層的彈性變形有效地被這些間隙吸收，從而使得襯套內孔與穩定杆的粘結界面處的應力集中減小，實現橫向穩定杆襯套的耐用性提高以及粘結可靠性增強的效果。
本發明中，外橡膠層的厚度小於內橡膠層的厚度，當扭轉輸入施加給橫向穩定杆時，外橡膠層經歷的變形極小，這使得在外橡膠層內應力集中小，襯套本體內部不易產生裂紋等缺陷，提高穩定杆襯套的使用壽命。
本發明將經過硫化處理的預硫化橡膠襯裡直接粘貼於穩定杆上面，保證粘接的質量，同時在襯套本體表面設置嚙合齒與支架相應位置齒狀嚙合，裝配到車體上後，便將襯套本體牢牢卡在穩定杆與支架之間，使穩定杆和穩定杆襯套有足夠的軸向剛度，從而限制穩定杆襯套在穩定杆上滑動，消除汽車在行駛過程中二者之間產生的異響。
另外，本發明所使用的橡膠材料，可以使穩定杆襯套有優良的高強度、耐熱耐寒性，同時橡膠的耐磨性、耐熱老化性也有非常良好的表現，能滿足穩定杆襯套的使用要求。
附圖說明
圖1為本發明的側視剖面圖；
圖2為本發明的主視剖面圖；
圖3為本發明中骨架的結構示意圖。
其中，1-固定支架；11-聯接孔；12-支架翻邊；13-支架嚙合齒；2-襯套本體；21-襯套嚙合齒；22-切口；23-襯套凸筋；24-襯套內孔；241-環形凹槽；25-外橡膠層；26-內橡膠層；3-骨架；31-骨架一；32-骨架二；33-通孔；34-通槽；35-間隙；4-橫向穩定杆。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細說明。
一種高強度的齧齒狀橫向穩定杆襯套，包括固定支架1、襯套本體2和骨架3；
如附圖所示，所述襯套本體2的表面中間設置有襯套凸筋23，襯套本體2的邊緣與凸筋23之間設置有襯套嚙合齒21，襯套本體2的側面設置有一個垂直於橫向穩定杆4的切口22，所述切口22由襯套本體外表面切至襯套內孔24；所述襯套內孔壁上均勻設置有環形凹槽241，所述襯套本體2內嵌有骨架3，所述骨架3將襯套本體2分割成外橡膠層25和內橡膠層26兩部分，所述內橡膠層26的厚度大於所述外橡膠層25的厚度；
如圖2所示，所述固定支架1與所述襯套本體2的外表面相配合，在與所述襯套嚙合齒21嚙合的部位，所述固定支架1的內表面相應設置有支架嚙合齒13，如圖1所示，所述固定支架1被水平軸線分為上下兩部分，所述上下部接口處設置有支架翻邊12，所述支架翻邊12上設有聯接孔11，聯接孔11將固定支架1的上下兩部分聯接並與車體相應部位聯接固定；
如圖1所示，所述骨架3分為骨架一31和骨架二32，所述骨架一31和所述骨架二32相對嵌在襯套本體2中，橫截面為圓弧狀，二者不相連，接口處有間隙35；如圖3所示，所述骨架3兩側均勻設置有通孔33，通孔33的數量根據骨架的尺寸設定，本實施例中的骨架3兩側各均勻設置有3個通孔33；在所述骨架另兩側中央各設置有一個通槽34；由於襯套本體2為橡膠件，強度有限，在襯套本體中嵌入骨架3，在襯套受外力作用時，能大大提高穩定杆襯套的軸向剛度，保護襯套本體2，延長穩定杆襯套的使用壽命。所述骨架3採用鋼板材料，經過落料、衝孔及彎曲工序製成，通槽34的內側為弧形過渡，可有效避免應力集中。
所述襯套本體2通過注射成型製成，在注射之前，將所述骨架3的兩部分沿豎直方向卡在注射型腔內，向熔融橡膠材料中加入石蠟配方，可在穩定杆與襯套表面產生潤滑油脂，有效減緩摩擦及異響。再將熔融橡膠材料沿熱流道模具注射進型腔，熔融橡膠材料流入通孔33及通槽34，實現外橡膠層25和內橡膠層26結合成一體，成型固化後，頂出製件，即形成嵌有骨架3的襯套本體2。
通過對穩定杆襯套的故障現象分析、改進措施及效果的驗證，在襯套本體2上增加凸筋23結構，使襯套受力更均；通過穩定杆襯套的變形，可有效的減少穩定杆與襯套的表面相對運動，進而減少襯套的磨損及異響。
如圖2所示，在襯套本體2的內孔壁上均勻設置有環形凹槽241，在橫向穩定杆襯套的工作過程中當扭轉輸入施加給橫向穩定杆4，內橡膠層26經歷變形時，環形凹槽241使得橫向穩定杆與襯套內孔24之間產生間隙，同時內橡膠層26的徑向最內部經由粘結劑在橫向穩定杆4的外周面的整個周向上連續延伸。採用這種布置，內橡膠層26的彈性變形有效地被這些間隙吸收，從而使得襯套內孔與穩定杆4的粘結界面處的應力集中減小，實現橫向穩定杆襯套的耐用性提高以及粘結可靠性增強的效果。
另外，外橡膠層25的厚度小於內橡膠層26的厚度，當扭轉輸入施加給橫向穩定杆4時，外橡膠層25經歷的變形極小，這使得在外橡膠層25內應力集中小，襯套本體內部不易產生裂紋等缺陷，提高穩定杆襯套的使用壽命。
襯套本體2由橡膠材料製成，所述橡膠材料按重量份組分為：天然橡膠90份，26型氟橡膠60份，氯化丁基橡膠50份，聚異戊二烯橡膠30份，三元乙丙橡膠30份，芳烴油5份，硬脂酸3份，偶聯劑2份，高強度炭黑10份，2.5-二甲基-2.5雙己烷1.5份，三烯丙基異三聚氰酸酯2.5份，氧化鋅7份，棕櫚蠟1份，丙烯酸8份，引發劑1份，硬脂酸鈉5份，潤溼劑3.2份，三元乙丙橡膠粉末23份，玻璃纖維4份，聚丙烯醯胺2份，氧化鎂4份，三氧化二銻8份，丁苯橡膠粉末8份，膨潤土12份，氯化石蠟3份，硫磺2份，硫化促進劑1份，橡膠改性粉50份，去離子水90份，尼龍90份，乙丙橡膠50份，高嶺土20份，汙泥20份，活性炭5份，沸石粉10份。
用於製造襯套本體2橡膠材料的製備步驟如下：
a.取去離子水，尼龍，乙丙橡膠，高嶺土，汙泥，活性炭，沸石粉，均勻混合後進行攪拌，乾燥後得到混合物，將混合物研磨成粉後得到橡膠改性粉。
b.將天然橡膠、26型氟橡膠、氯化丁基橡膠、聚異戊二烯橡膠、三元乙丙橡膠投入密煉機中塑煉5-8min，使溫度達到90-100℃，繼續加入芳烴油、硬脂酸、偶聯劑，進行混煉，混煉20-25min後進行冷卻，得到預混膠；
c.將步驟b中得到的預混膠加入開煉機中，在60-80℃的溫度下開煉8-10min後加入高強度炭黑、2.5-二甲基-2.5雙己烷、三烯丙基異三聚氰酸酯、氧化鋅、棕櫚蠟、丙烯酸、引發劑、硬脂酸鈉、潤溼劑、三元乙丙橡膠粉末、玻璃纖維、聚丙烯醯胺、氧化鎂、三氧化二銻、丁苯橡膠粉末、膨潤土、氯化石蠟、硫磺、硫化促進劑、橡膠改性粉，繼續開煉，待溫度升到140-160℃時排膠，室溫放置10-12h，得到混合膠體；
d.將混合膠體在雙輥開煉機上混煉，並加入硫磺，混煉均勻後送入雙螺杆擠出機料鬥，進行擠出造粒；
e.將得到的橡膠顆粒放入平板硫化機中，控制硫化溫度為145-155℃，控制硫化壓力為10-14MPa，控制硫化時間為20-30min，硫化後在恆溫箱中放置30-40h，即得。
通過離子水，尼龍，乙丙橡膠，高嶺土，汙泥，活性炭，沸石粉製成的橡膠改性粉，可以大大提升混合膠的強度以及韌性，直接作用在橡膠上，反應快速，加入改性粉後橡膠強度可以得到明顯提升。
本發明中，襯套本體2、固定支架1和穩定杆4的裝配步驟如下：
S1、將襯套本體內表面塗布厚度均勻的粘接劑，晾乾；
S2、將步驟1的塗有粘接劑的襯套本體用硫化機進行硫化處理，得到預硫化襯套；
S3、所述橫向穩定杆為採用彈簧鋼製成的扭杆彈簧，如50CrVA、60Si2MnA、60Si2Mn等；對穩定杆表面進行噴砂處理，將步驟2中的預硫化橡膠襯套本體粘於其上；
S4、對襯套均勻施加沿穩定杆軸線垂直方向的壓縮力，直至橫向穩定杆與穩定杆襯套之間的粘結牢固穩定；
S5、將固定支架卡合在襯套本體表面，並通過聯接孔將穩定杆與穩定杆襯套聯接在車體相應位置。
以上對本發明的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明的較佳實施例，不能被認為用於限定本發明的實施範圍。凡依本發明申請範圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬於本發明的專利涵蓋範圍之內。