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第 2期 汽 齿 科 技 2010钲 汽车同步环用摩擦材料的应用现状 曾 晓 蕾 摘要：同步器是汽车变速器的最重要部件之一。随着汽车使用的马力不断增加，离合器和变速器的扭矩响应 提高，同时，人们又要求换挡更轻盈、更舒坦，汽车制造商开发出摩擦性能优异的同步环 内衬材料以适应市 场变化。本文通过分析对比烧结铜合金摩擦材料、纸基摩擦材料及喷钼摩擦材料的综合性能，认为烧结铜合 金和纸基是同步环内衬材料的发展趋势。 关键词：同步环；烧结铜合金；纸基：喷铝 1 前 言 同步器是变速箱的重要部件之一，它能够有效地降低汽车换挡过程中的震动、冲击和噪 音，从而提高汽车操纵的稳定性和行驶的安全性。从 目前同步器发展趋势来看，改变同步器 结构和同步器锥面的摩擦材料是提高同步器性能的最主要手段，同步器中摩擦副模型如图 l 示。为确保变速器 良好的工作性能，要求同步环摩擦内衬材料具有高而稳定的摩擦系数、优 异的加工性能、良好的耐磨性、高强度、耐高温、 优异的抗冲击载荷能力、稳定的弹性模数。目前采 用的摩擦衬层主要有以下几种： (1)喷洒烧结摩擦衬层：由特殊的黄铜粉 (SBP)、摩擦稳定成分 (非金属元素 C、si等)组 成，被烧结在单锥环或双锥环的锥心上 (贺尔碧格 专利)。 (2)热喷涂钼衬层：采用火焰喷射的方法喷射 到成形的同步环上，然后进行磨削。 (3)纸基摩擦衬层：由纤维增强体、摩擦添加 剂和改性酚醛树脂用造纸工艺制成，一般通过粘合 剂将其粘结到同步环上。 图1摩擦系统：同步环摩擦副 2 三种摩擦材料性能对 比 2．1 摩擦衬层表面磨损 多项试验研究表明，在常规应用条件下，烧结铜合金衬层和喷钼衬层具有极好的抗磨损 性能，而在较高的表面压力条件下，纸基衬层由于软化等原因出现相对较高的磨损。图 2展 示了随摩擦循环次数的增加，不同衬层的磨损情况。 2．2 对偶锥的磨损 ·52· 汽 齿 科 技 2010纯 当对偶锥的硬度达到 60HRC，纸基和烧结铜合金衬层都不会对对偶锥产生磨损，而喷钼 衬层则会对对偶锥产生磨蚀。 5 4¨ 3 2 D0 2．3 最大允许载荷 许多资料表明，烧结铜合金衬层具有纸基或喷钼衬层无法达到的高载荷极限。如图3所 示，由于其材质和工艺的特殊性，烧结铜合金摩擦材料的高导热性、多孔性及空隙中贮油的 高热容量，使得摩擦界面温度较低，从而保证其具有较高的表面能量负荷水平和高的承受压 力负荷的能力。 一¨EE／f_)c—，带oIlq !i—Eu 1 l0 100 l000 10000 lo0000 4 4 3 3 2 2 ● O Numberofshlf ——+ Brass M o Paper Sin~rlining 5 O 5 O 5 O 5 O 5 0 图2 不同摩擦衬层磨损．结合次数曲线对比 图3 各种摩擦材料的表面能量负荷极限 纸基摩擦材料同样具有高的空隙，但其耐热性和承受压力的性能较低，因此其载荷能力 不高。 当传动轴与齿轮间的转速差异较小时，喷铝摩擦衬层的承受载荷能力实际上与铜基粉末 冶金衬层相同。但当转速较高时，喷钼衬层锥面的磨合点会出现明显的热效应现象，产生烧 伤痕迹，并在对偶锥表面形成磨蚀。黄铜衬层不适合长期在大于0．1J／mm 能量载荷下使用。 图4表示了不同摩擦材料所能承受的载荷极限，即线速度．压力载荷极限。 f 百 主 ； 差