CVJ防塵罩位于汽車(chē)驅(qū)動(dòng)軸的周?chē)?,用于保護(hù)聯(lián)軸器,防止外部環(huán)境的侵襲。縮小CVJ防塵罩的尺寸是降低驅(qū)動(dòng)軸系統(tǒng)成本的一種重要方式。本文主要討論CVJ防塵罩的尺寸縮小。
防塵罩一般有兩種:內(nèi)側(cè)防塵罩和外側(cè)防塵罩(也稱(chēng)為CVJ防塵罩。)。這兩種防塵罩以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用的其他保護(hù)性成型件(波紋管)的典型。
CVJ防塵罩需要能夠耐受路上的泥漿和污垢所產(chǎn)生的磨蝕性的運(yùn)行條件,還需要在溫度條件下能夠保持高度的撓性,以適應(yīng)汽車(chē)可能發(fā)生的大角度急轉(zhuǎn)彎。低溫度可能達(dá)到-40℃,使密封罩遭受極大的彎曲力,而彈性體材料不應(yīng)當(dāng)變脆,否則就可能導(dǎo)致故障。在測(cè)試中與CR相比,TPE-E具有較高的硬度,因而采用TPE-E的CVJ防塵罩將具有非常重要的設(shè)計(jì)差異。
汽車(chē)工業(yè)的一個(gè)典型的需求就是每年降低系統(tǒng)成本至少3%~ 5%。系統(tǒng)成本的降低可以采用各種方式。在一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸組件中,影響成本結(jié)構(gòu)的因素有多種。當(dāng)采用鋼作為主要部件時(shí),鋼的費(fèi)用對(duì)成本的影響占據(jù)著高的整體百分比。第二重要的成本構(gòu)成是護(hù)套(CVJ防塵罩)周?chē)臐?rùn)滑脂的費(fèi)用。潤(rùn)滑脂的費(fèi)用是波動(dòng)的,與主導(dǎo)油價(jià)及期望的潤(rùn)滑脂質(zhì)量(合成的還是天然的)有關(guān)。為了降低本系統(tǒng)的成本,有一種選擇是降低材料的費(fèi)用。但是,通過(guò)縮小波紋管的尺寸可以得到更大的收獲,因?yàn)檫@樣既可以降低塑料的費(fèi)用(使用的材料減少),又可以相應(yīng)地減少所需潤(rùn)滑脂的量??s小尺寸的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì),需要保證該應(yīng)用的所有機(jī)械要求得到滿(mǎn)足。
初,當(dāng)CVJ防塵罩由橡膠轉(zhuǎn)變?yōu)門(mén)PE-E時(shí),這些防塵罩的設(shè)計(jì)相對(duì)較大,為的是補(bǔ)償TPE-E密封罩的較高的硬度(93肖氏A),使它與較軟的CR橡膠(70肖氏A)的彎曲性能相匹配。如果未做設(shè)計(jì)變更的話(huà),縮小尺寸將會(huì)自動(dòng)使防塵罩變硬。通過(guò)改變防塵罩的壁厚,可以達(dá)到期望的設(shè)計(jì)變更。但這將要求制造防塵罩的機(jī)器能夠處理更多數(shù)目的控制點(diǎn)。
縮小尺寸的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題在于防塵罩內(nèi)側(cè)的軸接觸。盡管設(shè)置了潤(rùn)滑,但這種類(lèi)型的軸接觸一般還是會(huì)造成一個(gè)較高位置的波紋面發(fā)生故障。
挑戰(zhàn)在于在軸接觸的風(fēng)險(xiǎn)與防塵罩低可能的容積之間尋找一個(gè)良好的平衡,因?yàn)檫@樣可以降低TPE-E和潤(rùn)滑脂的量,從而切實(shí)地降低成本。
改用TPE-E防塵罩設(shè)計(jì)的另一個(gè)關(guān)心領(lǐng)域是外側(cè)波紋面區(qū)域的摩擦。一般來(lái)說(shuō),該區(qū)域會(huì)遭受很高的磨蝕。對(duì)于CR橡膠防塵罩來(lái)說(shuō),這并不是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題,因?yàn)樗鼘?duì)潤(rùn)滑脂的阻擋性能差,里面的潤(rùn)滑脂可以快速地通過(guò)防塵罩,而在表面上形成潤(rùn)滑劑。但DSM的Arnitel TPE-E等材料具有較高的潤(rùn)滑脂阻擋性能,不允許潤(rùn)滑脂穿過(guò),從而造成外部波紋面區(qū)域發(fā)生摩擦和熱量積聚,引起防塵罩性能變差,進(jìn)而發(fā)生故障。
解決方案在于選擇適當(dāng)?shù)姆缐m罩內(nèi)的潤(rùn)滑劑、開(kāi)發(fā)提高外表面潤(rùn)滑性質(zhì)的方法、選擇適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)防塵罩的材料。有一些共聚酯TPE-E等級(jí),如DSM的Arnitel EB464-01,可以通過(guò)調(diào)節(jié)材料的物理性質(zhì)從而防止表面上過(guò)度的磨蝕和熱量積聚。
即將到來(lái)的挑戰(zhàn)在于汽車(chē)操縱系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎角度的增大。如果轉(zhuǎn)彎角度從目前的43~46度增大到50度,則防塵罩材料中的應(yīng)力將會(huì)大大增加。由于縮小尺寸的連續(xù)作用,這種影響還將進(jìn)一步放大。在這里,核心的挑戰(zhàn)是尋找和開(kāi)發(fā)新的材料,改進(jìn)設(shè)計(jì)觀(guān)念,克服防塵罩波紋面中增大的應(yīng)力。
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