《国外汽车传动带技术最新进展》由会员分享，可在线阅读，更多相关《国外汽车传动带技术最新进展（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、国外汽车传动带技术最新进展国外汽车传动带技术最新进展无锡贝尔特胶带有限公司 吴贻珍、蔡伟 摘要：本文对近几年来国外汽车传动带最新技术发展作了简介。汽车传动带主要往高性能、长寿命、节能、低排放和低噪音及集成化模块式等方向发展。关键词：汽车传动带 多楔带 同步带 进展0 前言 汽车传动带是汽车发动机重要的零部件，也是传动带重要的组成部分。可以说，传动带的许多技术进步和发明与汽车工业的发展息息相关，如V带发明，切边V带、多楔带和同步带的快速发展，氢化丁腈橡胶（HNBR）在同步带应用、三元乙丙橡胶（EPDM）在多楔带应用等，都是为了适应汽车工业最新技术要求而获得迅速发展的。近年来，由于全球气候变暖、环
2、境保护和对汽车舒适性要求，节能、排放和NVH（噪音、振动和平稳）是汽车工业主要话题。如何提高燃料利用率和减少废气排放、提高维修周期一直是汽车工业研究目标，这些技术包括多阀门（Multivalve Engines，MVES）和变阀门（Variable Valve Timing ，VVT）技术1、催化转换器、42V发电/启动集成电机（integrated starter alternator，ISA）2、直喷式柴油发动机和240 000 Km甚至300 000 Km维修周期3等。这些技术进步对汽车零部件的性能要求也相应提高和苛刻，汽车传动带也不例外。为了适应这些变化，国外一些著名传动带厂家对汽车传
3、动带进行了许多改进和性能提高。本文对近几年来，国外汽车传动带的一些最新研究进展作些简介。1 .齿形多楔带4齿形多楔带类似于齿形切边V带，即在楔部切成齿形，以提高带的曲挠性能及带散热性能，可明显提高带使用寿命。固特异公司研究表明，相同的氯丁橡胶（CR）材料多楔带，高温疲劳试验普通多楔带66h，有齿多楔带可达167h3。有齿多楔带还可降低对带的装配精度要求。但有齿多楔带在使用时通过带轮会带进带出空气流，产生有节奏的气流声。固特异公司通过斜齿，DAYCO公司做成不规则齿来抵消这种声音，可减少15dB左右的噪音。两家公司分别以“Gatorhark”和“POLY COG”标识推向市场，如图1。图齿形多楔
4、带1 .弹性多楔带5弹性多楔带最早用于白色家电如洗衣机、干洗机和健身器材等。原理是，带的长度比轮系计算周长小，带在装配时，使用专用工具强制拉伸在固定的带轮上，通过带的弹性变形力使带产生足够的张力，如图2。在整个使用过程中无需调整张力，这样可以省略张力调节机构。图2 弹性多楔带近几年来，小型家用轿车为了简化发动机前端附件传动轮系结构也开始使用弹性多楔带作为驱动用带。弹性多楔带一般使用扯断伸长率大于20%的高捻度的尼龙纤维作为强力层线绳。图3为二种多楔带拉伸性能对比。CONTITECH生产的汽车用弹性多楔带，据称使用寿命已达150 000Km。图3普通多楔带（a）与弹性多楔带（b）拉伸性能1 .E
5、PDM多楔带6 近年来，多楔带在汽车得到普遍应用，而发动机室的温度越来越高，有的要求橡胶件能耐150，瞬间能耐170，传统氯丁橡胶（CR）显然达不到要求。由于HNBR过于昂贵，人们在研究发现小量的油污并不对发动机前端的皮带造成损害7，可使用较廉价耐热性好多的三元乙丙橡胶（EPDM）作为多楔带主体橡胶材料。但EPDM耐磨性、高温抗撕裂和动态性能不理想，与其它材料粘合差，这些都需要通过改性如添加ZDA或ZDMA和与其它材料并用加以解决。图4 EPDM多楔带EPDM多楔带耐高温性能和高温疲劳寿命明显提高，如CR多楔带107下疲劳寿命只有50h，而EPDM多楔带在121下疲劳寿命可达125h4。CON
6、TITECH开发的EPDM多楔带使用寿命已达240 000Km。1 .短纤维补强同步带8自1975年HNBR首件专利公布以来，HNBR已逐渐发展成为当今世界汽车同步带生产首选的标准弹性体材料。日本HONDA公司于1985年首次生产出装备有以HNBR为基材制作的传动带的新型汽车。德国BWM公司亦于1997年通过由日本进口的HNBR同步带而成为欧洲第一家装有HNBR同步带的汽车生产厂家。90年代后期，全世界汽车工业发展迅速，市场竞争激烈，汽车生产厂家纷纷想方设法通过最大限度地延长凸轮轴传动同步带的使用寿命来提高汽车发动机的工作性能，目前，世界上几乎所有的汽车生产厂家都在通过采用HNBR同步带来提高
7、汽车的产品质量。实践证明，在一般行驶条件下HNBR同步带的工作寿命可达100 000150 000km。 现代的汽车对同步带的要求是：使用寿命达250 000300 000km；使用温度-35150，瞬时高温可答175；耐油性CR；150下台架寿命可达3000h，而且在提高耐油性能时不牺牲其低温性能，带齿的动态储存模量1.4MPa。要达到如此高的条件，只有采用过氧化物硫化的HNBR/甲基丙烯酸锌（ZMA）复合物与芳纶短纤维补强的复合材料，如图4。图4 短纤维补强同步带结构CONTITECH公司采用HNBR/ZMA与芳纶短纤维配合制造HSN-POWER寿命HNBR同步带在汽油机使用，其寿命已超过
8、240 000km，已接近与“发动机同寿命”的目标。1 有背布同步带9汽车同步带由于制造工艺的限制，带的背部一般都是纯橡胶，由于现在汽车同步带在使用时背部需同时带动其它部件如油泵及张紧机构，尤其是直喷式柴油发动机。要求要有很大的张紧力，这样对背部磨损非常大，纯橡胶无法达到要求。如将带的背部做成有布，则可大大提高带的背部耐磨性。如CONTITECH的“Conti Diesel Runner”同步带就是如此结构3。图5 有背布同步带1 .“人”字齿同步带10“人”字齿同步带类（图6）似于“人”字齿轮，最大的优点是降低噪音，传动能力和使用寿命也大幅提高。这种带是固特异上世纪90年代发明的，并于“EN
9、GLE”标识推向市场。“人”字齿同步带的开发成功，在同步带发展历史具有里程碑意义。该带与相同的齿形直齿同步带相比，噪音可降低10-26dB，使用寿命提高120%，传动能力也大幅提高（或减少带宽）等。已在汽车试用，使用寿命已超过210 000Km11 。1 .非圆带轮传动技术12目前汽车发动机正时系统普遍采用多阀门和变阀门技术，这给凸轮轴的脉冲负荷成倍增加，造成发动机振动幅度加大，影响整车NVH（噪音、振动和平稳）性能，也对同步带和其它部件造成损害。为了最大限度低抵消这个振动，Lintens公司发明了SmartSprocketTM非圆齿轮传动技术(CTC camshaft torque canc
10、ellation technology)(图7) ，亦即，凸轮段的带轮不是传统纯圆形的，而是椭圆或其它非圆的。这样在运行过程中，可以抵消大部分的振幅，可减少40%带及其部件的作用力，提高带使用寿命和节约燃料消耗3。8模块式和集成化传动系统所谓模块式传动系统是将正时皮带传动系统（包括传动件的带、轮和张紧机构）与发动机前端辅助传动系统（除传动件外还包括驱动发电机、空调、水泵等）集成在一起，用户只需装配即可，以满足现在汽车集约化生产，把复杂的生产过程简单化。盖茨公司开发的GEM10TM系统即是13，如图8。图8 模块式传动系统盖茨公司还开发了集成化辅助传动系统14-15（Electro-Mechan
11、ical Drive, EMD）如图9，同时适应于14V/42V电机系统，使用寿命已达240 000Km和500 000次启动次数。该系统已在标致、通用等新开发的42V发电/启动系统应用16。图 9 EMD集成化辅助传动系统9. CVT用复合V带17无极变速机构（CVT）是汽车理想的变速机构，它与传统的齿轮和油压自动变速机构（A/T）截然不同，是有带轮与皮带构成的无极变速机构。汽车CVT传动形式有两种：摩擦传动和牵引传动，前者包括湿摩擦的金属皮带，干摩擦的橡胶V带及复合V带；后者为新近研究的CVT。摩擦传动CVT用的传动带原来是用金属传动带。金属传动带需要在润滑油中使用，要求较大的带轮推动力，
12、这样会降低传动总效率。而改用橡胶V带则可不必，且橡胶V带比金属皮带制造费用低，保养使用均为方便，因此成为各厂商竞相研究开发对象。但汽车用变速V带要传递很高的扭矩，一般的橡胶V带难以胜任。如1000ml的发动机达到最大转矩时，V带必需能经受2.0Mpa的侧压力，而一般V带只能承受0.40.5Mpa。要达到如此高的模量，只能采用由橡胶张力层(tension belt )与金属复合块(block)构成的复合V带才能达到如此高的要求。如图10.图10 CVT用复合V带CVT用复合V带几乎世界上所有的有名传动带厂都在研究开发，属传动带前沿技术，这不仅是这种传动带的技术难度大，而且是这种带的市场前景非常广
13、阔。无论在汽车和其他工业都有广泛的用途。复合V带国外已达到实用化的水平如日本爱知机器公司与坂东公司联合开发的CVT系统装在铃木Mira轿车轿车上。三星、GATES、GOODYEAR、CONTITECH和DAYCO等都在开发这种带。2006年汽车传动带现状分析2006年汽车传动带现状分析-国内汽车配件（橡胶皮带）市场分析一 、 橡胶皮带概述橡胶皮带特点与用途： 橡胶皮带传动可用于两轴中间距较大的传动，还具有缓和冲击、吸收震动、噪音小、成本低、保养维修较方便等优点。因其易打滑，传动比不准确，故只用于对传动比有严格要求的机构中。同时它还有抗热性差，抗过载能力差，易衰老等缺点，故不多用于需要传递大功率
14、的机构中。 在摩托车中常用的是带齿的V形皮带传动，虽然它的内侧胶体也有齿形，但多是为了便于弯曲并非作同步传动用。近几年来齿形V带传动在踏板车上应用较多，为得是利用它方便实现无级变速，为发动机与车轮做出不同的传动比，使用户驾驶摩托车比操纵换档车更为简单方便。汽车中用的皮带原称风扇带，是V形橡胶皮带中重要的一种，用于将汽车或拖拉机的动力传递到冷却风扇、空压机、发电机和液压泵等辅助机械。随着汽车工业的发展，对V形橡胶皮带的需求量也不断增加，预计到2010年需求量为1.31.7亿条（2000年为6000万条）。从总体上来看我国V带与国外产品相比，仍有差距，日本三星公司切边V带寿命可达到18万公里，国内
15、产品一般不到10万公里。国外汽车V带发展动向除要求耐苛刻条件和使用寿命长之外，又把噪音低作为其重要特征。橡胶皮带在汽车应用中还有同步带，是一种工作面带有齿状结构的传动带，它集齿轮、链条和带传动的优点为一体，具有传动效率高，传动比准确、噪音小、节能、维修方便等优点。欧洲80%的轿车、美国40%轿车均采用同步带传动。我国引进和合资生产的轿车除广州标致外，均采用同步带传动。目前全国汽车同步带生产能力约400万条，2010年预测同步带需求量为1500万-2000万条（2000年需求量为700万条）。由于国产原材料不配套，引进技术消化吸收还有差距，加上其他因素，主机厂认可和配套的汽车同步带甚少，大部份仍靠进口。我国80年代下半期才有青岛、上海、无锡等地厂家先后从德国引进了同步带生产线，宁波则从美国引进了同步带生产线。但由于CR、玻纤线绳和尼龙包布等国产材料尚未过关，线绳与包布仍需进口。汽车同步带为与发动机变化（小型化、高负荷、耐环境性优异）相适应，还需一步推高性能化、多功能化，不断降低成本。 二、 市场环境分析1.生产状况1）、 我国橡胶皮带生产能力名列世界前茅目前全国有近千家橡胶皮带厂，具有一定生产规模的胶带厂100多家，浙江地区产量占全国62左右。橡胶皮带生产能力及产量
