一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种汽车同步器环，属于汽车零部件领域，尤其涉及一种重型车 用钢基复合树脂基的同步器环，具体适用于增强耐磨性能，并提高使用寿命与机械强度。
【背景技术】
[0002] 同步器环是汽车变速箱中的一种关键零件，可起到在换挡时使主、从动齿轮相互 平滑啮合并同步旋转的作用。该零件不仅要承受换挡的冲击力矩，还要承受复杂的摩擦力 矩，因此，不同车型不同载荷的变速箱同步器环会有不同的结构设计和材料要求。其中对于 同步器环摩擦层最主要的技术要求是：高强度、耐高温、稳定的摩擦系数和低磨损量。
[0003]目前，乘用车同步器环材料一般采用Cu - Zn基高强度黄铜以及Cu - Al基铝青铜。 但由于商用车，尤其是重型车要求变速箱具有更高的输出和更高的扭矩，同步器环也要能 承受更大的负载，因而，具有较小动磨擦系数及较低强度的Cu基同步器环难以满足强度和 耐磨性要求。现有技术中，重型车同步器环也有采用铁基环热喷钼工艺，虽然其强度及摩擦 系数可满足同步器环的性能要求，但经试验验证，其耐磨性及使用稳定性不够，如其初期磨 损性较好，但经多次换挡操作后喷钼层厚度就会磨损减薄。
[0004] 中国专利，公开号为CN1580100A，公开日为2005年2月16日的发明专利申请公 开了一种汽车钢制同步器齿环摩擦材料及使用方法，该摩擦材料以丙烯腈碳纤维为增强材 料，以腰果壳油、三聚氰胺改性酚醛树脂为粘结剂，并添加膨胀铁粉、黄铜粉、人造石墨粉、 硬脂酸锌、沉淀硫酸钡及二硫化钼多种摩擦性能调节剂组成。虽然该设计能够提高摩擦系 数，但其仍旧具有以下缺陷：
[0005] 首先，该设计中作为内圈的摩擦材料通过粘结剂与外齿环相粘接，该种结合方式 的破坏形式为界面破坏，强度较低，难以承受重型车所带来的高负载，使用寿命较短，易出 事故；
[0006] 其次，该设计中摩擦材料的主体采用的是酚醛树脂，酚醛树脂属于热固性材料，无 法注塑成型，不易使用，应用范围较小，此外，酚醛树脂的强度不高，耐磨性、韧性均较低，以 其作为摩擦层易发生断裂；
[0007] 再次，该设计依次需要称料均匀混合、热模压片、加热固化、表面处理、涂胶粘贴， 以及固化及卸压，步骤、可控参数均较多，操作难度较高，要花费较多的人力与时间，成本较 尚。
【发明内容】
[0008] 本实用新型的目的是克服现有技术中存在的耐磨性较弱、使用寿命较短、机械强 度较低的缺陷与问题，提供一种的耐磨性较强、使用寿命较长、机械强度较高的重型车用钢 基复合树脂基的同步器环。
[0009] 为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：一种重型车用钢基复合树脂基 的同步器环，包括外齿环与内摩擦环，且外齿环的内弧面与内摩擦环的外弧面固定连接；
[0010] 所述外齿环的内弧面与内摩擦环的外弧面凹凸镶嵌连接为一体，且在外齿环的内 弧面上开设有至少三条与内摩擦环外弧面相啮合的外齿槽。
[0011] 所述内摩擦环的内弧面上均匀开设有至少两条内凹槽，且在相邻的内凹槽之间设 置有内凸条。
[0012] 所述内凸条上设置有摩擦纹理。
[0013] 所述摩擦纹理包括Z字纹、人字纹或工字纹。
[0014] 所述外齿环的制造材料为金属，内摩擦环的制造材料为纤维增强PPS树脂，该纤 维增强PPS树脂是纤维与PPS树脂的混合物。
[0015] 所述外齿环的制造方式为金属锻造，内摩擦环的制造方式为纤维增强PPS树脂在 外齿环内注塑成型。
[0016] 所述外齿环的制造材料是20CrMnTi齿轮钢。
[0017] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
[0018] 1、本实用新型一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环中，外齿环的内弧面与内 摩擦环的外弧面凹凸镶嵌连接为一体，即外齿环内弧面、内摩擦环外弧面通过凹凸镶嵌的 方式结合为一体，与现有通过粘结剂的连接方式相比，其破坏形式为内摩擦环的材料层本 体破坏，而不是界面破坏，强度更高，此外，制作时无需粘接工艺，直接注塑成型，工艺简单， 环保，成本更低。因此，本实用新型不仅机械强度较高，而且能简化制作工艺。
[0019] 2、本实用新型一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环中，内摩擦环的制造材料 为纤维增强PPS树脂，其中，单PPS树脂而言，其优点如下：首先，PPS树脂的材料强度、韧性 很好，远高于现有技术采用的酚醛树脂，耐磨性很好，使用寿命较长；其次，PPS树脂的耐热 性好，适用于注塑成型，不仅利于提高产品制作时的尺寸精度，而且便于降低操作难度，减 少成本。尤其当PPS树脂中混有纤维，即为本设计采用的纤维增强PPS树脂时，耐磨性能更 是大幅提高。因此，本设计的耐磨性能较好，使用寿命较长。
[0020] 3、本实用新型一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环中，外齿环的制造材料为 金属，内摩擦环的制造材料为纤维增强PPS树脂，其中，外齿环的金属结构赋予同步器环整 体高强度结构，相比于传统铜合金、粉末冶金同步器环，具有高强度的优势，尤其当外齿环 的制造材料是20CrMnTi齿轮钢时，强度更高，同时，纤维增强PPS树脂制造的内摩擦环也比 现有酚醛树脂制作的强度要高。因此，本实用新型的机械强度很高。
[0021] 4、本实用新型一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环，只包括凹凸镶嵌的外齿 环、内摩擦环这两个零部件，其中，外齿环的制造方式为金属锻造，内摩擦环的制造方式为 纤维增强PPS树脂在外齿环内注塑成型，并不需要现有技术中的粘贴步骤，步骤数量少，操 作简易。因此，本实用新型结构简单，易于制造。
【附图说明】
[0022] 图1是本实用新型的结构示意图。
[0023] 图2是图1中A-A方向的剖视图。
[0024] 图3是图2中B处的放大示意图。
[0025] 图4是本实用新型中实施例4、5,及现有技术中喷钼样品经模拟同步试验后的对 比图。
[0026] 图中：外齿环1、外齿槽11、内摩擦环2、内凹槽21、内凸条22、摩擦纹理23。
【具体实施方式】
[0027] 以下结合【附图说明】和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0028] 参见图1_图4,一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环，包括外齿环1与内摩 擦环2,且外齿环1的内弧面与内摩擦环2的外弧面固定连接；
[0029] 所述外齿环1的内弧面与内摩擦环2的外弧面凹凸镶嵌连接为一体，且在外齿环 1的内弧面上开设有至少三条与内摩擦环2外弧面相啮合的外齿槽11。
[0030]所述内摩擦环2的内弧面上均匀开设有至少两条内凹槽21，且在相邻的内凹槽21 之间设置有内凸条22。
[0031] 所述内凸条22上设置有摩擦纹理23。
[0032] 所述摩擦纹理23包括Z字纹、人字纹或工字纹。
[0033] 所述外齿环1的制造材料为金属，内摩擦环2的制造材料为纤维增强PPS树脂，该 纤维增强PPS树脂是纤维与PPS树脂的混合物。
[0034] 所述外齿环1的制造方式为金属锻造，内摩擦环2的制造方式为纤维增强PPS树 脂在外齿环1内注塑成型。
[0035] 所述外齿环1的制造材料是20CrMnTi齿轮钢。
[0036] 本实用新型的原理说明如下：
[0037] 一、凹凸镶嵌结合：
[0038] 参见图3,本实用新型中外齿环的内弧面与内摩擦环的外弧面之间的连接方式是 凹凸镶嵌连接，制作时，先锻造外齿环，且在外齿环的内弧面上开设有外齿槽，再以外齿环 为基体，在其内部注塑树脂，以形成内摩擦环，注塑时，树脂材料会注满外齿槽，从而实现外 齿环、内摩擦环之间的凹凸镶嵌。
[0039] 外齿环、内摩擦环采取凸凹镶嵌的结合方式相比同步器环中传统的粘接剂粘接方 式，具有以下优点：
[0040] 1、工艺简单，环保，无需粘接工艺，直接注塑成型，工艺成本更低；
[0041] 2、结构强度高，其破坏形式为PPS材料层本体破坏，而粘接剂主要为界面破坏。
[0042] 二、纤维增强PPS树脂：
[0043]PPS树脂：聚苯硫醚，全称为聚亚苯基硫醚，英文名称为Polyphenylenesulfide, 简称PPS。
[0044] 纤维增强PPS树脂：纤维与PPS树脂的混合物，是一种改性塑料材料，本设计采用 的是碳纤维增强PPS树脂、玻璃纤维增强PPS树脂两种。与酚醛树脂相比，纤维增强PPS树 脂材料不仅机械强度高很多，而且具有很优异的摩擦磨损性能，其摩损试验数据及与同类 型同步器环摩擦材料性能的比较请看下方表格（试验方法按GB3960-1983):
[0045] 表1、同步器环材料摩擦磨损试验
[0046]
【主权项】
1. 一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环，包括外齿环（I)与内摩擦环（2)，且外齿 环（1)的内弧面与内摩擦环（2)的外弧面固定连接，其特征在于： 所述外齿环（1)的内弧面与内摩擦环（2)的外弧面凹凸镶嵌连接为一体，且在外齿环 (1)的内弧面上开设有至少三条与内摩擦环（2 )外弧面相啮合的外齿槽（11)。
2. 根据权利要求1所述的一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环，其特征在于：所 述内摩擦环（2 )的内弧面上均匀开设有至少两条内凹槽（21 )，且在相邻的内凹槽（21)之间 设置有内凸条（22)。
3. 根据权利要求2所述的一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环，其特征在于：所 述内凸条（22)上设置有摩擦纹理（23)。
4. 根据权利要求3所述的一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环，其特征在于：所 述摩擦纹理（23)包括Z字纹、人字纹或工字纹。
5. 根据权利要求1 _ 4中任意一项所述的一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环， 其特征在于：所述外齿环（1)的制造材料为金属，内摩擦环（2)的制造材料为纤维增强PPS 树脂，该纤维增强PPS树脂是纤维与PPS树脂的混合物。
6. 根据权利要求4所述的一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环，其特征在于：所 述外齿环（1)的制造方式为金属锻造，内摩擦环（2)的制造方式为纤维增强PPS树脂在外齿 环（1)内注塑成型。
7. 根据权利要求4所述的一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环，其特征在于：所 述外齿环（1)的制造材料是20CrMnTi齿轮钢。
【专利摘要】一种重型车用钢基复合树脂基的同步器环，包括外齿环与内摩擦环，所述外齿环的内弧面与内摩擦环的外弧面凹凸镶嵌连接为一体，且在外齿环的内弧面上开设有至少三条与内摩擦环外弧面相啮合的外齿槽。所述外齿环的制造材料为金属，内摩擦环的制造材料为纤维增强PPS树脂，纤维是玻璃纤维或碳纤维。本设计不仅机械强度较高、耐磨性能较好、使用寿命较长，而且结构简单、制作工艺简易、成本较低。
【IPC分类】F16D23-02
【公开号】CN204419906
【申请号】CN201420870478
【发明人】陈谦, 杨丹, 邱华, 徐浩
【申请人】东风商用车有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月31日