一种啮齿状防老化的横向稳定杆衬套的制作方法

本发明涉及汽车零部件技术领域，具体涉及一种啮齿状防老化的横向稳定杆衬套。

背景技术：

汽车横向稳定杆是汽车悬架中的一种辅助弹性元件，它的作用是防止车身在转弯时发生过大的横向侧倾，尽量使车身保持平衡。稳定杆衬套固定在车架上，对稳定杆起着支撑、定位的作用。同时，稳定杆衬套必须有足够的轴向刚度从而限制稳定杆轴向蹿动。现有技术中，横向稳定杆与稳定杆衬套之间采用金属卡箍固定，在汽车行驶过程中与稳定杆之间会产生异响，尤其是在低温条件下由于稳定杆衬套的橡胶发硬导致更大的异响，并造成稳定杆衬套的磨损，降低了使用寿命。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明设计了一种啮齿状防老化的横向稳定杆衬套，能解决汽车在行驶过程中两者之间产生的异响，减少了稳定杆衬套的磨损，延长了其使用寿命。

本发明采用以下技术方案：

一种啮齿状防老化的横向稳定杆衬套，包括固定支架、衬套本体和骨架；

所述衬套本体的表面中间设置有衬套凸筋，所述衬套本体的边缘与凸筋之间设置有衬套啮合齿；衬套本体的侧面设置有一个垂直于横向稳定杆的切口，所述切口由衬套本体外表面切至衬套内孔；所述衬套内孔与所述横向稳定杆相配合；所述衬套内孔壁上均匀设置有环形凹槽，所述衬套本体内嵌有骨架，所述骨架将衬套本体分割成外橡胶层和内橡胶层两部分，所述内橡胶层的厚度大于所述外橡胶层的厚度；

所述固定支架与所述衬套本体的外表面相配合，在与所述衬套啮合齿啮合的部位，所述固定支架的内表面相应设置有支架啮合齿，与所述衬套啮合齿相啮合；所述固定支架被水平轴线分为上下两部分，所述上下部接口处设置有支架翻边，所述支架翻边上设有联接孔；

所述骨架分为骨架一和骨架二，所述骨架一和所述骨架二横截面为圆弧状，二者不相连，相对嵌在衬套本体中，接口处有间隙；所述骨架两侧均匀设置有通孔；在所述骨架另两侧中央各设置有通槽；所述骨架采用钢板材料，经过落料、冲孔及弯曲工序制成。

所述衬套本体通过注射成型制成，在注射之前，将所述骨架沿竖直方向卡在注射型腔内，再将熔融橡胶材料沿热流道模具注射进型腔，熔融橡胶材料流入通孔及通槽，将外橡胶层和内橡胶层结合成一体，成型固化后，顶出制件；

所述横向稳定杆为采用弹簧钢制成的扭杆弹簧，采用中频感应，快速加热至690℃-750℃进行中温轧制成型；

所述衬套本体由橡胶材料制成，所述橡胶材料按重量份组分为：天然橡胶80-90份，四丙氟橡胶10-20份，氯磺化聚乙烯橡胶5-10份，丙烯酸酯橡胶35-50份，丁苯橡胶3-5份，氟硅橡胶3-5份，氢化丁晴橡胶40-45份，三元乙丙橡胶1-2份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺15-20份，丙烯酸酯橡胶25-40份，环氧丙烷橡胶10-20份，共聚型氯醇橡胶5-10份，乙烯-乙酸乙烯酯橡胶5-10份，芳烃油3-5份，硬脂酸1-3份，偶联剂1-2份，聚醚醚酮3-5份，炭黑5-10份，纳米二氧化锡5-6份，煅烧陶土3-5份，云母粉2-4份，过氧化二异丙苯3-5份，三烯丙基异三聚氰酸酯1-2份，促进剂2-4份，硬脂酸铅1-2份，氧化锌4-5份，氧化镁3-4份，防老剂2-3份，防老剂1-2份，白芷油1-2份，吡咯烷酮羧酸钾2-3份，聚酰胺蜡微粉1-5份，三乙醇胺2-3份，碳化硼1-2份，硬脂酸镁3-8份，聚异丁烯橡胶5-10份，氧化铋2-3份，钛白粉4-5份，环烷油3-5份，碳化硼0.5份，苯乙烯化苯酚3-5份，松香树脂1-3份。

所述衬套本体橡胶材料的制备步骤如下：

a.将天然橡胶、丁苯橡胶、四丙氟橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、环氧丙烷橡胶、共聚型氯醇橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯橡胶投入密炼机中塑炼5-8min，使温度达到90-100℃，继续加入芳烃油、硬脂酸、偶联剂，进行混炼，混炼20-25min后进行冷却，得到预混胶；

b.将步骤a中得到的预混胶加入开炼机中，在60-80℃的温度下开炼8-10min后加入聚醚醚酮，炭黑，纳米二氧化锡，煅烧陶土，云母粉，过氧化二异丙苯，三烯丙基异三聚氰酸酯，促进剂，硬脂酸铅，氧化锌，氧化镁，防老剂，丁苯橡胶，氟硅橡胶，三元乙丙橡胶，白芷油，吡咯烷酮羧酸钾，聚酰胺蜡微粉，三乙醇胺，碳化硼，硬脂酸镁，聚异丁烯橡胶，氧化铋，钛白粉，环烷油，碳化硼，苯乙烯化苯酚，松香树脂，继续开炼，待温度升到140-160℃时排胶，室温放置10-12h，得到混合胶体；

c.将混合胶体在双辊开炼机上混炼，并加入硫磺，混炼均匀后送入双螺杆挤出机料斗，进行挤出造粒；

d.将得到的橡胶颗粒放入平板硫化机中，控制硫化温度为145-155℃，控制硫化压力为10-14MPa，控制硫化时间为20-30min，硫化后在恒温箱中放置30-40h，即得。

衬套本体、固定支架和横向稳定杆的装配步骤如下：

S1、将衬套本体内表面涂布厚度均匀的粘接剂，晾干；

S2、将步骤1的涂有粘接剂的衬套本体用硫化机进行硫化处理，得到预硫化衬套；

S3、对稳定杆表面进行喷砂处理，将步骤2中的预硫化橡胶衬套本体粘于其上；

S4、对衬套均匀施加沿稳定杆轴线垂直方向的压缩力，直至横向稳定杆与稳定杆衬套之间的粘结牢固稳定；

S5、将固定支架卡合在衬套本体表面，并通过联接孔将稳定杆与稳定杆衬套联接在车体相应位置。

进一步的，所述通孔和通槽的数量根据骨架的尺寸设定，可在骨架两侧各均匀设置有3个通孔，在骨架3的另两侧中央各设置一个通槽，所述通槽内侧为弧形过渡。

进一步的，在稳定杆衬套注射成型前，向橡胶配方中加入石蜡。

进一步的，在装配过程步骤2中，所述粘接剂的涂布厚度为0.3-0.6mm。

进一步的，所述横向稳定杆为采用弹簧钢制成的扭杆弹簧，如50CrVA、60Si₂MnA、60Si₂Mn等。

进一步的，所述中温轧制的温度为700℃-723℃。

本发明的有益效果为：

依据如上所述的本发明，在衬套本体中嵌入骨架，在衬套受外力作用时，能大大提高稳定杆衬套的轴向刚度，保护衬套本体，延长稳定杆衬套的使用寿命；在衬套本体上增加凸筋结构，使衬套受力更均；在衬套本体的内孔壁上均匀设置有环形凹槽，在横向稳定杆衬套的工作过程中当扭转输入施加给横向稳定杆，内橡胶层经历变形时，环形凹槽使得横向稳定杆与衬套内孔之间产生间隙，同时内橡胶层的径向最内部经由粘结剂在横向稳定杆的外周面的整个周向上连续延伸。采用这种布置，内橡胶层的弹性变形有效地被这些间隙吸收，从而使得衬套内孔与稳定杆的粘结界面处的应力集中减小，实现横向稳定杆衬套的耐用性提高以及粘结可靠性增强的效果。

本发明中，外橡胶层的厚度小于内橡胶层的厚度，当扭转输入施加给横向稳定杆时，外橡胶层经历的变形极小，这使得在外橡胶层内应力集中小，衬套本体内部不易产生裂纹等缺陷，提高稳定杆衬套的使用寿命。

本发明将经过硫化处理的预硫化橡胶衬里直接粘贴于稳定杆上面，保证粘接的质量，同时在衬套本体表面设置啮合齿与支架相应位置齿状啮合，装配到车体上后，便将衬套本体牢牢卡在稳定杆与支架之间，使稳定杆和稳定杆衬套有足够的轴向刚度，从而限制稳定杆衬套在稳定杆上滑动，消除汽车在行驶过程中二者之间产生的异响。

另外，本发明所使用的橡胶材料，可以大大提高稳定杆衬套的防老化性、抗屈挠性能和抗撕裂性能，提升衬套本体的抗氧化性和强度，使稳定杆衬套具备耐腐蚀、耐磨性以及良好的回弹性。

附图说明

图1为本发明的侧视剖面图；

图2为本发明的主视剖面图；

图3为本发明中骨架的结构示意图。

其中，1-固定支架；11-联接孔；12-支架翻边；13-支架啮合齿；2-衬套本体；21-衬套啮合齿；22-切口；23-衬套凸筋；24-衬套内孔；241-环形凹槽；25-外橡胶层；26-内橡胶层；3-骨架；31-骨架一；32-骨架二；33-通孔；34-通槽；35-间隙；4-横向稳定杆。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

一种啮齿状防老化的横向稳定杆衬套，包括固定支架1、衬套本体2和骨架3；

如附图所示，所述衬套本体2的表面中间设置有衬套凸筋23，衬套本体2的边缘与凸筋23之间设置有衬套啮合齿21，衬套本体2的侧面设置有一个垂直于横向稳定杆4的切口22，所述切口22由衬套本体外表面切至衬套内孔24；所述衬套内孔壁上均匀设置有环形凹槽241，所述衬套本体2内嵌有骨架3，所述骨架3将衬套本体2分割成外橡胶层25和内橡胶层26两部分，所述内橡胶层26的厚度大于所述外橡胶层25的厚度；

如图2所示，所述固定支架1与所述衬套本体2的外表面相配合，在与所述衬套啮合齿21啮合的部位，所述固定支架1的内表面相应设置有支架啮合齿13，如图1所示，所述固定支架1被水平轴线分为上下两部分，所述上下部接口处设置有支架翻边12，所述支架翻边12上设有联接孔11，联接孔11将固定支架1的上下两部分联接并与车体相应部位联接固定；

如图1所示，所述骨架3分为骨架一31和骨架二32，所述骨架一31和所述骨架二32相对嵌在衬套本体2中，横截面为圆弧状，二者不相连，接口处有间隙35；如图3所示，所述骨架3两侧均匀设置有通孔33，通孔33的数量根据骨架的尺寸设定，本实施例中的骨架3两侧各均匀设置有3个通孔33；在所述骨架另两侧中央各设置有一个通槽34；由于衬套本体2为橡胶件，强度有限，在衬套本体中嵌入骨架3，在衬套受外力作用时，能大大提高稳定杆衬套的轴向刚度，保护衬套本体2，延长稳定杆衬套的使用寿命。所述骨架3采用钢板材料，经过落料、冲孔及弯曲工序制成，通槽34的内侧为弧形过渡，可有效避免应力集中。

所述衬套本体2通过注射成型制成，在注射之前，将所述骨架3的两部分沿竖直方向卡在注射型腔内，向熔融橡胶材料中加入石蜡配方，可在稳定杆与衬套表面产生润滑油脂，有效减缓摩擦及异响。再将熔融橡胶材料沿热流道模具注射进型腔，熔融橡胶材料流入通孔33及通槽34，实现外橡胶层25和内橡胶层26结合成一体，成型固化后，顶出制件，即形成嵌有骨架3的衬套本体2。

通过对稳定杆衬套的故障现象分析、改进措施及效果的验证，在衬套本体2上增加凸筋23结构，使衬套受力更均；通过稳定杆衬套的变形，可有效的减少稳定杆与衬套的表面相对运动，进而减少衬套的磨损及异响。

如图2所示，在衬套本体2的内孔壁上均匀设置有环形凹槽241，在横向稳定杆衬套的工作过程中当扭转输入施加给横向稳定杆4，内橡胶层26经历变形时，环形凹槽241使得横向稳定杆与衬套内孔24之间产生间隙，同时内橡胶层26的径向最内部经由粘结剂在横向稳定杆4的外周面的整个周向上连续延伸。采用这种布置，内橡胶层26的弹性变形有效地被这些间隙吸收，从而使得衬套内孔与稳定杆4的粘结界面处的应力集中减小，实现横向稳定杆衬套的耐用性提高以及粘结可靠性增强的效果。

另外，外橡胶层25的厚度小于内橡胶层26的厚度，当扭转输入施加给横向稳定杆4时，外橡胶层25经历的变形极小，这使得在外橡胶层25内应力集中小，衬套本体内部不易产生裂纹等缺陷，提高稳定杆衬套的使用寿命。

本发明衬套本体2由橡胶材料制成，所述橡胶材料按重量份组分为：天然橡胶85份，四丙氟橡胶15份，氯磺化聚乙烯橡胶8份，丙烯酸酯橡胶42份，丁苯橡胶4份，氟硅橡胶4份，氢化丁晴橡胶43份，三元乙丙橡胶1.5份，N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺17份，丙烯酸酯橡胶30份，环氧丙烷橡胶15份，共聚型氯醇橡胶8份，乙烯-乙酸乙烯酯橡胶8份，芳烃油4份，硬脂酸2份，偶联剂1.5份，聚醚醚酮4份，炭黑8份，纳米二氧化锡5.5份，煅烧陶土4份，云母粉3份，过氧化二异丙苯4份，三烯丙基异三聚氰酸酯1.5份，促进剂3份，硬脂酸铅1.5份，氧化锌4.5份，氧化镁3.5份，防老剂2.5份，防老剂1.5份，白芷油1.5份，吡咯烷酮羧酸钾2.5份，聚酰胺蜡微粉3份，三乙醇胺2.5份，碳化硼1.5份，硬脂酸镁6份，聚异丁烯橡胶7份，氧化铋2.5份，钛白粉4.5份，环烷油4份，碳化硼0.5份，苯乙烯化苯酚4份，松香树脂2份。

本发明衬套本体2橡胶材料的制备步骤如下：

a.将天然橡胶、丁苯橡胶、四丙氟橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丙烯酸酯橡胶、环氧丙烷橡胶、共聚型氯醇橡胶、乙烯-乙酸乙烯酯橡胶投入密炼机中塑炼5-8min，使温度达到90-100℃，继续加入芳烃油、硬脂酸、偶联剂，进行混炼，混炼20-25min后进行冷却，得到预混胶；

b.将步骤a中得到的预混胶加入开炼机中，在60-80℃的温度下开炼8-10min后加入聚醚醚酮，炭黑，纳米二氧化锡，煅烧陶土，云母粉，过氧化二异丙苯，三烯丙基异三聚氰酸酯，促进剂，硬脂酸铅，氧化锌，氧化镁，防老剂，丁苯橡胶，氟硅橡胶，三元乙丙橡胶，白芷油，吡咯烷酮羧酸钾，聚酰胺蜡微粉，三乙醇胺，碳化硼，硬脂酸镁，聚异丁烯橡胶，氧化铋，钛白粉，环烷油，碳化硼，苯乙烯化苯酚，松香树脂，继续开炼，待温度升到140-160℃时排胶，室温放置10-12h，得到混合胶体；

c.将混合胶体在双辊开炼机上混炼，并加入硫磺，混炼均匀后送入双螺杆挤出机料斗，进行挤出造粒；

d.将得到的橡胶颗粒放入平板硫化机中，控制硫化温度为145-155℃，控制硫化压力为10-14MPa，控制硫化时间为20-30min，硫化后在恒温箱中放置30-40h，即得。

通过将天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯醇橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶的混合熔炼，通过各个橡胶之间的特性互补，可以极大程度避免各个橡胶的天然缺陷，综合并充分发挥各个橡胶具有的优良特点以及性能，使预混胶具有优良的耐油性、耐氧化性、防老化性以及耐磨性等。

通过加入环氧丙烷橡胶和共聚型氯醇橡胶，能使制成的稳定杆衬套用橡胶材料有优良的回弹性，耐热耐寒性优异，有高的撕裂强度，好的屈挠性能。

通过加入乙烯-乙酸乙烯酯橡胶，能使制成的稳定杆衬套用橡胶材料具有良好的回弹性、屈挠性能和抗冲击性能等；耐热老化性优良，可在170～180℃下连续使用。

本发明中，衬套本体2、固定支架1和稳定杆4的装配步骤如下：

S1、将衬套本体内表面涂布厚度均匀的粘接剂，晾干；

S2、将步骤1的涂有粘接剂的衬套本体用硫化机进行硫化处理，得到预硫化衬套；

S3、所述横向稳定杆为采用弹簧钢制成的扭杆弹簧，如50CrVA、60Si₂MnA、60Si₂Mn等；对稳定杆表面进行喷砂处理，将步骤2中的预硫化橡胶衬套本体粘于其上；

S4、对衬套均匀施加沿稳定杆轴线垂直方向的压缩力，直至横向稳定杆与稳定杆衬套之间的粘结牢固稳定；

S5、将固定支架卡合在衬套本体表面，并通过联接孔将稳定杆与稳定杆衬套联接在车体相应位置。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。