同步帶與汽車工業的共同發展史
發（fā）布時間：2022-02-25 02:35:57瀏覽次數：51
汽車同步帶是汽車發動機重要的零部件（jiàn），也是V帶係列產品的重要組成部分。可（kě）以說，同（tóng）步帶的許多技（jì）術進步（bù）和發明（míng）與汽車工業的發展息息相關（guān），如V帶發明，切邊V帶、多楔帶和同步帶的快速（sù）發展，氫化丁腈橡膠(HNBR)應用於（yú）同步（bù）帶、三元乙丙橡膠(EPDM)應用於多楔帶等，都是為了適應汽車工業最新技術要求而獲得（dé）迅速發展的（de）。
短纖維補強同步帶
自1975年（nián）HNBR首件專利公布以（yǐ）來，HNBR已逐漸發展成為當今世界汽車同步帶生產首選的標（biāo）準彈性體（tǐ）材料。日本HONDA公（gōng）司於1985年首次生產出裝備有以HNBR為基材製作的傳動帶的新（xīn）型汽車。德國BWM公司亦於1997年（nián）通過由日本進口的HNBR同步帶而成為歐洲第一家裝有HNBR同（tóng）步帶的汽車（chē）生產廠家。上（shàng）世紀90年（nián）代後期，全世（shì）界汽車工業發展迅速，市（shì）場競爭激（jī）烈，汽車生（shēng）產廠家紛紛想方設法通過最大（dà）限度地延長凸輪軸傳動同（tóng）步帶的使用壽命來提高汽車發動機的工作性能，目前，世界上幾乎所有的（de）汽車生產廠家都在通過采用HNBR同步帶（dài）來提高汽車的產品質量。實踐（jiàn）證明，在一般行駛條件下HNBR同步（bù）帶的（de）工作壽命可達100000-150000km。
現代的汽車對同步帶的要求是：使用壽命達250000-300000km;使用溫度-35-150%，瞬時高溫可達175%;耐油性≥CR;150℃下台架壽命可達3000h，而且在提高耐油性能時不犧牲其低溫性能，帶（dài）齒的（de）動態儲存模量≥1.4MPa。要達到（dào）如（rú）此高的條件，隻有采（cǎi）用過氧（yǎng）化物硫化的HNBR/甲基丙烯酸鋅(ZMA)複合物與芳綸短纖維補強（qiáng）的複合（hé）材料。
大陸公司采用HNBR/ZMA與芳綸短纖（xiān）維配合製造HSN-POWER壽命HNBR同步帶在（zài）汽油機使（shǐ）用，其壽命已超過240000km，已接近與“發動機同壽命”的目標。
有背布同步帶
汽車同步帶由於製造工藝的（de）限製，帶的背部一般都是純橡膠，由於現在汽車同步帶在使（shǐ）用時背部需同時帶動其它部（bù）件如油泵及張緊機構，尤其是（shì）直噴式柴油發動機。要（yào）求要（yào）有很大的張緊力（lì），這樣對背部磨損非常大，純橡膠無法達到要求。如將帶的背部做成有（yǒu）布，則可大大（dà）提高帶的背部（bù）耐磨（mó）性。如大陸（lù）的“Conti Diesel Runner”同步帶就是如此（cǐ）結構。
耐油同步帶
自上世紀（jì）60年代，美國通用公司首次（cì）將同步帶（dài）用（yòng）於新（xīn）開發（fā）的頂製式凸輪(OHC)發動機替代原來使用的滾珠鏈條以來，由於同步（bù）帶具有同步性能（néng）好、噪音小、無（wú）需潤滑、重量輕、成本低和維修方便等諸多優點，迅（xùn）速在汽車發動機正時傳動機構使用，尤（yóu）其是小排量發動機，幾乎占100%。但是進入新世紀，隨著現（xiàn）代轎車發動機強化程度的不（bú）斷提高，排放法規不斷加嚴，維護周期的不斷延長(240000km甚（shèn）至300000km)，正時傳動機構的負荷不斷增大（dà），對配氣正時的精度要求也越來越高，同步帶已越來越難滿足現代轎車發動機苛刻的要求，再加（jiā）上正（zhèng）鏈條（tiáo）技術的（de）提高如強度、耐磨（mó）、降噪和優化設（shè）計等，克（kè）服了鏈條自身存在的缺點，凸現鏈條傳動大功率、無需維護和耐熱、耐油等固有的優點，因此近年來汽車發動機正時（shí）傳動機構有傾向於使用鏈條的趨勢。
為了與（yǔ）鏈（liàn）條競（jìng）爭，近年來國外傳動帶廠（chǎng）家如大陸、蓋茨（cí）和特高（gāo）等開發了耐油同步帶，即同步帶可（kě）以像鏈條一樣直接（jiē）與潤滑油接觸，省略張緊輪而用導軌張緊和導向（xiàng），這樣可以降低帶的摩擦係數30%，結構空間（jiān）跟更為緊湊。
耐油同步帶是傳動帶技術的一大（dà）突破，改變了傳動帶不能與礦物油接（jiē）觸的傳統觀念。
其帶體配方需用高丙烯腈含量的HNBR，齒（chǐ）布塗覆膠（jiāo）科需（xū）含有大量的特氟隆，強力層線繩以使用高強度複合玻纖或碳（tàn）纖維。
“人”字齒同步帶
“人”字齒同步帶類似於“人”宇齒輪，最大（dà）的優點是降（jiàng）低噪音，傳動能力和使用壽命也大幅提高。這種帶是固特異上世（shì）紀90年代發明的，並於“ENGLE”標識推向市（shì）場。“人”字齒同步帶（dài）的開發成功，在（zài）同步帶發展曆史具有（yǒu）裏程（chéng）碑意義。該帶與相同的齒形直（zhí）齒同步帶相比，噪（zào）音可降低10～26dB，使用壽命提高120%，傳動能力也大幅提高(或減少帶寬)等。已在汽車試用，使用壽命已超過210000km。
非圓帶輪傳（chuán）動技術
目前汽車發動機正時係（xì）統普遍采用多氣門和可變氣門技術，這給（gěi）凸輪軸的脈（mò）衝負荷成倍增（zēng）加，造成發動機（jī）振動幅度加大，影響整車NVH(噪音、振（zhèn）動和平穩)性能，也（yě）對同（tóng）步帶和其它部件（jiàn）造（zào）成損害。為了最大限度地抵消這個振動，萊頓(Litens)公司發明了（le）Smart Sprocket TM非圓齒輪傳動技術(CTC camshaft torque cancellation technology)，亦即，凸輪段的帶輪不（bú）是傳統純圓形的，而是橢圓或其它非圓的。這樣在運行過程中，可以抵消大部（bù）分的振（zhèn）幅，可減少40%帶及其部件的作用力，提高帶使用壽命和節約燃料消耗。
模塊式和集成化（huà）傳（chuán）動係統
所謂模塊式傳動係統是將正時皮帶傳動（dòng）係統(包括傳動件（jiàn）的帶、輪和張緊機構)與發動機前端輔助傳動係統（tǒng）(除傳動件外還包括驅動發電機、空調、水泵等)集成在一起（qǐ），用戶隻需裝配即可，以滿足現在汽車集約（yuē）化生（shēng）產（chǎn），把複雜的（de）生產過程簡（jiǎn）單化（huà）。蓋茨公司開發（fā）的GEMl0TM係統即是。
蓋茨公司還開發了集成化輔（fǔ）助傳動係統（tǒng）(Electro Mechanical Drive，EMD)，同時適應於14V/42V電機係統，使用壽命已達240000km和500000次（cì）啟動次數。該（gāi）係統已（yǐ）在標致、通用等（děng）新開發的42V發電（diàn）/起動係統應用。
CVT用複合V帶
無級變速機構(CVT)是汽車理想的變速機構，它與傳統的齒輪（lún）和（hé）液（yè）壓自（zì）動變速機構(A/T)截然不同（tóng），是有帶輪與皮帶構成的無級變速機構。汽（qì）車CVT傳動形式有兩種：摩擦傳動和牽引傳動，前者包括濕摩擦的（de）金屬皮帶，幹（gàn）摩擦（cā）的橡膠V帶及複合V帶;後（hòu）者為新近研究的CVT。
摩擦傳動CVT用的（de）傳（chuán）動帶（dài）原（yuán）來是（shì）用金屬（shǔ）傳動帶。金屬傳動帶需要在（zài）潤滑油中（zhōng）使用，要求較（jiào）大的帶（dài）輪推動力，這樣會降低傳動總效率。
而改用橡膠V帶則可不必（bì），且橡膠V帶比金屬（shǔ）皮帶製造費用低，保養使（shǐ）用均為方便，因此成為各廠商（shāng）競相研（yán）究開發對象。
但汽（qì）車（chē）用變（biàn）速V帶要傳遞很高的扭矩，一般的橡膠V帶難以勝任。如1000ml的發動機達到最（zuì）大轉矩時，V帶必（bì）需能經受2.0MPa的側壓力，而一般V帶隻能承受0.4-0.5MPa。要達（dá）到如此高的模量，隻能采用（yòng）由橡（xiàng）膠張力（lì）層(tension belt)與（yǔ）金屬複合塊(block)構成的複（fù）合V帶才能（néng）達到如此高的要求。
CVT用複合V帶幾乎世界上所有的有名（míng）傳動帶廠都在（zài）研究開發，屬傳動帶（dài）前沿技術，這不僅是這種傳動帶的技（jì）術難度大，而且是這種帶（dài）的市場前景非常廣闊。無論在汽車和其他工業都有廣泛的用途。
複合V帶國（guó）外已達到實用化（huà）的（de）水平，如日本（běn）愛知機器（qì）公司（sī）與阪東公司聯合開發的CVT係統裝在（zài）鈴木Mira轎車（chē）轎車上。三星、蓋茨、固特異、大陸和特高等（děng）都在開發這種帶。
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