CN103979007A

CN103979007A - 一种用于齿轮齿条转向机的齿条压块

Info

Publication number: CN103979007A
Application number: CN201410242933.1A
Authority: CN
Inventors: 李其龙; 徐伟; 王世成
Original assignee: HEFEI BOLIN ADVANCED MATERIALS CO Ltd
Current assignee: HEFEI BOLIN ADVANCED MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2014-06-03
Filing date: 2014-06-03
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2034-06-03
Also published as: CN103979007B

Abstract

本发明公开了一种用于齿轮齿条转向机的齿条压块，其特征是基体的材料为铝合金，基体上与对偶件齿条的摩擦面上设有减摩喷涂层，减摩喷涂层的材料配方按质量百分比为：二硫化钼5-20％、铜微粉2-5％、石墨7-15％、氧化硅微粉0.1-0.5％、聚四氟乙烯微粉0.5-10％、固化剂2-8％、增韧剂0.5-5％，余量为环氧树脂。本发明采用减摩喷涂层替代复合材料压片，减少了齿条压块圆弧面的形状误差，减低了传动副之间的间隙波动，增加了传动副啮合的平稳性；使用铝合金基体，其重量约是现有技术的31％～45％，可减重降耗，并解决了铁基体锈蚀的问题；因生产工序减少、周期缩短，可降低生产成本10％-15％。

Description

一种用于齿轮齿条转向机的齿条压块

技术领域

本发明属于汽车零部件制造技术领域，特别涉及一种用于齿轮齿条转向器的齿条压块。

背景技术

汽车用齿轮齿条式转向器，其基本结构是一对相互啮合的小齿轮和齿条，转向轴带动小齿轮旋转时，齿条便做直线运动，靠齿条来直接带动横拉杆，就可使转向轮转向。齿条压块主要用于调节转向器齿轮和齿条之间的间隙，保证齿轮和齿条以较小的间隙啮合，使齿轮齿条传动副啮合平稳，消除汽车转向器使用过程中产生的异响和噪音。目前，齿轮齿条转向机压块普遍采用两体组合式压块结构，具体是由金属材料基体和复合材料压片组合而成，金属材料基体一般为铁基粉末冶金材料，圆弧面上有凹槽，复合材料压片通过一定的压力压入凹槽，其中复合材料压片表层为PTFE，中间为青铜烧结层，底层为钢板(CPCC)，现有技术CN202641827U和CN202449054U均在采用这种结构。这种齿条压块结构采用了金属材料基体和复合材料压片组合而成，其存在不足之处是：

1、由于金属材料基体和复合材料压片是通过模压铆合在一起的，复合材料压片的变形不一致，使压片工作面的形状和理想形状产生较大的误差，导致转向器总成中的齿轮和齿条之间的间隙波动，影响齿轮齿条传动副啮合的平稳性。

2、生产工序多、周期长，成本较高。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种用于齿轮齿条转向机的齿条压块，目的是通过改变齿条压块的结构，减少齿条压块圆弧面的形状误差和提高加工效率来降低生产成本。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明用于齿轮齿条转向机的齿条压块，其特点在于：所述齿条压块的基体的材料为铝合金，基体上与对偶件齿条的摩擦面上设有减摩喷涂层，所述减摩喷涂层的材料配方按质量百分比为：二硫化钼5-20％、铜微粉2-5％、石墨7-15％、氧化硅微粉0.1-0.5％、聚四氟乙烯微粉0.5-10％、固化剂2-8％、增韧剂0.5-5％，余量为环氧树脂。

本发明用于齿轮齿条转向机的齿条压块，其特点也在于：

所述固化剂是脂肪胺类固化剂或咪唑类潜伏性固化剂；所述增韧剂是聚酰胺树脂或丁晴橡胶树脂。

所述减摩喷涂层的厚度为0.010～0.050mm。

与已有的技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明采用摩擦面设有减摩喷涂层替代了复合材料压片，减少了齿条压块圆弧面的形状误差，降低了传动副之间的间隙波动，增加了传动副啮合的平稳性。

2、本发明生产工序减少，生产周期缩短，因提高加工效率降低生产成本10％-15％。

3、本发明齿条压块使用了铝合金，重量为现有技术的36％～45％，轻质化明显，对汽车减轻重量降低能耗有积极的贡献，而且铝合金的使用解决了铁基基体容易锈蚀的问题。

附图说明

图1为本发明中齿条压块结构示意图；

图中标号：01基体、02减摩喷涂层、03摩擦面。

具体实施方式

参见图1，本实施例中齿条压块的基体01的材料为铝合金，基体01上与对偶件齿条的摩擦面03上设有减摩喷涂层02，减摩喷涂层02的材料配方按质量百分比为：二硫化钼5-20％、铜微粉2-5％、石墨7-15％、氧化硅微粉0.1-0.5％、聚四氟乙烯微粉0.5-10％、固化剂2-8％、增韧剂0.5-5％，余量为环氧树脂。

固化剂是脂肪胺类固化剂或咪唑类潜伏性固化剂；增韧剂是聚酰胺树脂或丁晴橡胶树脂；基体01的铝合金材料，优选：Al-Cu-Mg系的2A12-T4或是2A14-T4；或是Al-Mg-Si系的6061-T4；或是铸造AL-Si-Cu系的ZL111T6；减摩喷涂层02的厚度为0.010～0.050mm。

本实施例中齿条压块的制造工艺按如下步骤完成：

1、基体01成型

基体01成型就是基体01全部加工完成的过程，摩擦面03成型时的加工为切削加工。具体说来，可以有两种方式，第一种方式是先使用非切削加工的方式加工铝基基体，比如铸造、热挤压等，再使用切削加工的方式加工摩擦面03；非切削加工的方法，加工精度达不到切削加工的精度，选用切削加工摩擦面03的目的是增加其表面精度；第二种方式是全部使用切削加工的方式加工完成铝基基体，材料可以选用直接合适的铝合金棒料。

2、摩擦面03喷涂

摩擦面03喷涂就是在加工完成的铝基基体的摩擦面03上喷涂一层复合材料，喷涂材料既要能与铝基基体有良好的结合，否则在摩擦过程中容易脱落；又要具有良好的减摩特性。

本实施例中采用空气喷涂方式进行表面喷涂，用喷枪将涂料均匀喷涂在完成基体成型的齿条压块摩擦面03的表面；固化过程为，升温至80-85℃保温40min，继续升温至120℃保温20-30min，继续升温至140-150℃保温30min，再升温至180-200℃保温50min，最后随炉冷却至室温，即形成减摩喷涂层02。

减摩喷涂层02材料的制备过程为：

①按照体积百分比制备有机溶剂为：吡咯烷酮、丙酮、甲乙酮的比值为1:3:1。

②按照质量百分比制备粉状混合物为：二硫化钼5-20％、铜微粉2-5％、石墨7-15％、氧化硅微粉0.1-0.5％、聚四氟乙烯微粉0.5-10％、固化剂2-8％、增韧剂0.5-5％、余量为环氧树脂。

固化剂选用市售的改性胺类固化剂593或咪唑类潜伏性固化剂1202。增韧剂选用市售的聚酰胺树脂或丁晴橡胶树脂。

环氧树脂为双酚A类环氧树脂，或为双酚F类环氧树脂，环氧值不小于0.40；双酚A类环氧树脂为市售的E51、E54；双酚F类环氧树脂为市售的F51、F44。

减摩喷涂层02的材料配比见表1.

表1减摩喷涂层02的材料配比％(质量)

③将上述粉状混合物和有机溶剂按照质量比1：1.2～1.4混合；共同放入研磨机内，研磨8-12分钟停止30分钟，研磨总时间为30-40分钟，即制得涂料，研磨过程中控制温度不超过60℃。

齿条压块基体01成型时，选用切削加工，切削加工时形状误差容易控制，在喷涂时，只需控制减摩喷涂层02的厚度和均匀程度，减摩喷涂层02表面就可以获得理想的形状；使用基体01成型和摩擦面03喷涂两个工艺步骤的结合，解决了现有技术中基体01和压片压合后形状误差难以控制的问题。

本发明所述的齿条压块的基体01和减摩喷涂层02，在实际使用过程中，基体01和减摩喷涂层02相对位置不会变动，解决了现有技术中齿条压块的金属材料基体01和复合材料压片组合的不牢固，在实际使用中影响齿轮齿条传动副啮合的问题。

现有技术中齿条压块的铁基基体01，密度一般在6.0～7.5g/cm3。本发明齿条压块选用铝基基体01，密度一般为2.7g/cm3，密度约是现有技术的36％～45％；因此，本发明齿条压块和现有技术比，重量减轻程度明显；轻质化可以节约能源，比如把具有本发明齿条压块的齿轮齿条转向机，使用在汽车上，在汽车行驶速度一定的情况下，可以降低耗油。另外，齿条压块的铁基基体01在贮存和使用的时候，是比较容易锈蚀的，锈蚀也会影响齿条压块的使用，而铝基基体01就不存在这个锈蚀问题，原因是铝合金表面容易形成一层致密的氧化膜，阻止了铝合金的进一步氧化。还有，齿条压块的铁基基体01一般为粉末冶金材料，粉末冶金材料需要混粉、压制、烧结等工序，工序较多，生产周期较长，本发明齿条压块，工序少、生产周期短，提高加工效率降低生产成本10％-15％。

为了检测齿条压块的摩擦磨损性能，使用摩擦磨损试验机做了本发明的齿条压块和某厂的齿条压块进行了摩擦磨损试验，具体的试验参数为，圆棒往复频率为1Hz，加载力是400N，往复运动的行程是140mm，试验温度为20±4℃，不同试验次数时，分别测试两种齿条压块的磨损量。测试的摩擦磨损量数据见表2。

表2两种齿条压块摩擦磨损量(mm)

次数	20万	40万	60万	80万	100万
						压片(现有技术)	0.030	0.030	0.033	0.036	0.037
减摩喷涂层02(组别1)	0.010	0.014	0.016	0.017	0.017
						减摩喷涂层02(组别2)	0.010	0.013	0.015	0.016	0.017
减摩喷涂层02(组别3)	0.011	0.015	0.015	0.016	0.016
						减摩喷涂层02(组别4)	0.011	0.014	0.015	0.016	0.017

从表2的试验结果可以看出，在20万次的时候，现有技术中压片的磨损量约是本发明减摩喷涂层02的三倍，由于试验初期，齿条压块工作面上的凸点或者形状误差导致的变形点较多，摩擦棒与圆弧面的接触面积就小，单位面积的压力大，随着试验的继续，摩擦棒与圆弧面的接触面积会变大，由此可以看出，减摩喷涂层02的形状误差要好于压片的；随着时间的延长，每20万次的磨损量逐渐减低，而且压片和减摩喷涂层02的每20万次的磨损量逐渐趋于一致，这表明压片和减摩喷涂层02的耐磨效果相似。试验达到100万次时，减摩喷涂层02的磨损量明显小于压片的磨损量，约是压片磨损量的36％。通过此实验可以说明使用本发明所述的齿条压块和现有技术相比，可以减少传动副之间的间隙波动，增加传动副啮合的平稳性。

Claims

1.一种用于齿轮齿条转向机的齿条压块，其特征是：所述齿条压块的基体(01)的材料为铝合金，基体(01)上与对偶件齿条的摩擦面(03)上设有减摩喷涂层(02)，所述减摩喷涂层(02)的材料配方按质量百分比为：二硫化钼5-20％、铜微粉2-5％、石墨7-15％、氧化硅微粉0.1-0.5％、聚四氟乙烯微粉0.5-10％、固化剂2-8％、增韧剂0.5-5％，余量为环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的用于齿轮齿条转向机的齿条压块，其特征是：所述固化剂是脂肪胺类固化剂或咪唑类潜伏性固化剂；所述增韧剂是聚酰胺树脂或丁晴橡胶树脂。

3.根据权利要求1或2所述的用于齿轮齿条转向机的齿条压块，其特征是：所述减摩喷涂层(02)的厚度为0.010～0.050mm。