CN104033472A - 一种车用芯轴 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车零部件技术领域，涉及一种车用芯轴。所述车用芯轴，包括由复合材料制成的软管和至少一根钢芯，在软管内安装有同轴心设置且呈螺旋状的扁丝，所述的扁丝紧包裹在钢芯外壁上且扁丝外壁紧贴于软管内壁上；所述复合材料由以下重量份数成分组成：长链尼龙：80份，聚酰胺弹性体：5-20份，马来酸酐接枝改性PP：5-10份，蒙脱土：5-10份，增塑剂：5-20份，抗氧剂：0.5-2份，无机填料：5-10份，润滑剂：0.5-2份。本发明在钢芯外增加了复合材料制成的软管，提高了软管的硬度、耐磨性，进而增加了芯轴的耐磨性，提高了行程效率和负载效率。

Description

一种车用芯轴

技术领域

本发明属于汽车零部件技术领域，涉及一种车用芯轴。

背景技术

汽车作为人们的代步工具，是主要的交通工具之一。汽车有许多分布在车身各个方位的零部件，因为这类零部件大多为刚性材料制成，且安装在不同方位，所以它们不适合直接连接进行传动，尤其可用于汽车的操纵机构与汽车离合器的连接。因此软轴就普遍地出现在车身内。

众所周知，驾驶员如需改变行车的速度，就必须通过操纵操纵杆前后、左右摆动来实现，这是两个方向的往复行程，因此软轴需要承载两个方向的作用力，即推力和拉力。软轴的质量直接决定了汽车的变速性能。

软轴包括芯轴和轴套，芯轴安装在软轴的中间部位，是软轴的关键部位。在上述的往复行程中，芯轴的耐磨性、抗老化性以及耐化学腐蚀性等是决定软轴寿命重要关键要素之一。

综上所述，需要设计一种耐磨性好、抗老化性强、效率高的车用芯轴。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出一种耐磨性好、效率高的车用芯轴。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种车用芯轴，其特征在于，包括由复合材料制成的软管和至少一根钢芯，在软管内安装有同轴心设置且呈螺旋状的扁丝，所述的扁丝紧包裹在钢芯外壁上且扁丝外壁紧贴于软管内壁上；所述复合材料由以下重量份数成分组成：长链尼龙：80份，聚酰胺弹性体：5-20份，马来酸酐接枝改性PP：5-10份，蒙脱土：5-10份，增塑剂：5-20份，抗氧剂：0.5-2份，无机填料：5-10份，润滑剂：0.5-2份。

其中，所述长链尼龙为PA610、PA612中的一种，所述的聚酰胺弹性体为聚醚和聚酰胺嵌段制备的嵌段共聚物。PA和PP是一对性能不同且使用场合也不一样的聚合物，通过马来酸酐接枝改性PP和PA熔融混合工艺可以产生协同作用，提高尼龙在低温、干态下的冲击强度和降低吸湿性。在熔融共混过程中，PP-g-MAH与PA的端氨基发生反应，生成PP-g-PA接枝共聚物，并起增容作用，是PP-g-MAH增容PA/PP共混体系的主要原因。马来酸酐接枝改性PP对PA有较好的改性作用，其中接枝率2.3％的改性PP改性作用最好。在PA中加入改性PP后，冲击强度得到大幅度提高，吸湿性大大降低。其次，聚酰胺带有极性较强的酰胺基团，与非极性的聚烯烃类弹性体共混时，两相之间的相容性较差，相分离现象严重，导致合金冲击强度下降，本发明采用纳米蒙脱土可弥补共混后降低的性能，得到综合性能优异的复合材料。另外，本发明所采用的聚酰胺弹性体是一种由聚醚和聚酰胺嵌段制备的嵌段共聚物。它们独特的性能归功于其独特的相分离结构。其中聚酰胺嵌段为硬质相，聚醚嵌段为软质相。这两个嵌段由酯链接，可避免完整的宏观相分离。而本发明采用的聚酰胺弹性体与其他类型弹性体的本质区别在于：聚酰胺弹性体在改善主体材料柔韧性和耐低温性能的同时，基本不降低主体材料的强度，与主体尼龙树脂相容性极好，不改变材料的表面光亮度等。

作为优选，所述的纳米蒙脱土为经氨基酸处理的蒙脱土。将经氨基酸处理后的蒙脱土填入到复合材料的基体中可以明显地促进这种材料的力学性能。PA与蒙脱土之间形成的良好界面粘结。蒙脱土与PA分子间的链接接到了类似于交联点的作用。当复合材料中处理蒙脱土含量为5％时，断裂伸长率是相同未处理蒙脱土复合材料的8倍左右。此外，所述蒙脱土的平均粒径为0.1-1μm。

作为优选，所述的增塑剂为N-丁基苯磺酰胺、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。

作为优选，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与辅助抗氧剂，其中所述受阻酚类抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、抗氧剂1010中的一种或多种，所述辅助抗氧剂为DSTP、抗氧剂168、抗氧剂1098中的一种或多种。

抗氧剂DSTP、抗氧剂168、抗氧剂1098具有分解过氧化物的功能，可作为聚丙烯的辅助抗氧剂，其熔点高、挥发性低、热加工损失小，同时可以与受阻酚类抗氧剂产生很好的协同作用，更有效地防止复合材料在注塑中的热降解，给材料额外的长效保护。

作为优选，所述的无机填料为滑石粉、陶土、石棉粉中的一种或多种。

作为优选，所述的润滑剂为TAF、硬脂酸钙中的一种。优选TAF，TAF在玻璃纤维、无机填料与体积树脂之间形成了类似锚固结点，改善了玻璃纤维、无机填料与基体树脂中的分散性。同时，润滑剂TAF又具有润滑特性，可以改进复合材料的加工流动性，提高复合材料的表面光洁度。

在上述的一种车用芯轴中，所述复合材料软管的制备方法为：将长链尼龙：80份，聚酰胺弹性体：5-20份，马来酸酐接枝改性PP：5-10份，蒙脱土：5-10份，抗氧剂：0.5-2份，无机填料：5-10份，润滑剂：0.5-2份加入到高混机，在350-450r/min的条件下搅拌3-5分钟，待物料完全混合均匀后，通过喂料器匀速加入到挤出机中，而5-20份增塑剂则用液体计量泵通过挤出机中预留的液体加料口匀速加入，经挤出、定型和冷却、烘干制得车用芯轴中的软管。

在上述的一种车用芯轴中，所述扁丝呈扁平条状设置且由不锈钢材料制成。

在上述的一种车用芯轴中，所述扁丝相邻两段的外侧壁紧密贴合。

在上述的一种车用芯轴中，所述的软管形状为圆柱形。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、在钢芯外增加了复合材料制成的软管，复合材料的配伍合理，通过马来酸酐接枝改性PP和PA熔融混合工艺产生协同作用，并加入经氨基酸改性过的蒙脱土，以及其他一定重量份数的原料，提高复合材料的综合性能，尤其提高了软管的硬度、耐磨性，进而增加了芯轴的耐磨性，提高了行程效率；

2、钢芯外包裹了一层扁丝，防止了钢芯散开，提高了负载效率。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的结构示意图。

图2是本发明一较佳实施例的横截面示意图。

图中，10、软管；20、钢芯；30、扁丝。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，本车用芯轴包括由复合材料制成的软管10和至少一根钢芯20，在软管10内安装有同轴心设置且呈螺旋状的扁丝30，扁丝30紧包裹在钢芯20外壁上且扁丝30外壁紧贴于软管10内壁上，钢芯20与扁丝30无相对运动，扁丝30与软管10无相对运动，复合材质的软管10增强了芯轴耐磨性，使其与轴套之间的润滑度加强，增加了软管10的芯轴的效率比无软管10的芯轴提高了8-10％。

优选地，钢芯20的数量可采用多根，这样可增加芯轴的负载量，提高了负载效率。

优选地，扁丝30呈扁平条状设置且由不锈钢材料制成，扁丝30紧密缠绕在多根钢芯20外壁上，使得多根钢芯20紧密堆积，能更加有效地传递力，提高了行程效率。

进一步优选地，扁丝30相邻两段的外侧壁紧密贴合，因芯轴安装在汽车内需要较长的长度，此设计保证了芯轴每个部位的钢芯20紧密堆积。

优选地，软管10形状为圆柱形，扁丝30包裹钢芯20后的形状为圆柱形，运用软管10包裹后的芯轴表面平整，提高了效率。

另外，车用芯轴中复合材料软管由以下重量份数成分组成：长链尼龙：80份，聚酰胺弹性体：5-20份，马来酸酐接枝改性PP：5-10份，蒙脱土：5-10份，增塑剂：5-20份，抗氧剂：0.5-2份，无机填料：5-10份，润滑剂：0.5-2份。

实施例1

将长链尼龙：80份，聚酰胺弹性体：10份，马来酸酐接枝改性PP：8份，蒙脱土：8份，抗氧剂：1份，无机填料：8份，润滑剂：1份加入到高混机，在380r/min的条件下搅拌4分钟，待物料完全混合均匀后，通过喂料器匀速加入到挤出机中，而10份增塑剂则用液体计量泵通过挤出机中预留的液体加料口匀速加入，经挤出、定型和冷却、烘干制得车用芯轴中的软管。

实施例2

将长链尼龙：80份，聚酰胺弹性体：5份，马来酸酐接枝改性PP：10份，蒙脱土：5份，抗氧剂：2份，无机填料：5份，润滑剂：2份加入到高混机，在350r/min的条件下搅拌3分钟，待物料完全混合均匀后，通过喂料器匀速加入到挤出机中，而8份增塑剂则用液体计量泵通过挤出机中预留的液体加料口匀速加入，经挤出、定型和冷却、烘干制得车用芯轴中的软管。

实施例3

将长链尼龙：80份，聚酰胺弹性体：20份，马来酸酐接枝改性PP：8份，蒙脱土：9份，抗氧剂：0.5份，无机填料：5份，润滑剂：0.5份加入到高混机，在420r/min的条件下搅拌5分钟，待物料完全混合均匀后，通过喂料器匀速加入到挤出机中，而12份增塑剂则用液体计量泵通过挤出机中预留的液体加料口匀速加入，经挤出、定型和冷却、烘干制得车用芯轴中的软管。

将实施例1-3中制得的车用芯轴软管进行力学性能测试，测试结果如表1所示。

表1：实施例1-3中制得的车用芯轴软管的力学性能测试结果

对比例1为现有技术中普通尼龙塑料制得的车用芯轴中的软管。

对比例2为市售的车用芯轴中的软管。

综上所述，本发明车用芯轴的软管通过复合材料制得，复合材料的配伍合理，通过马来酸酐接枝改性PP和PA熔融混合工艺产生协同作用，并加入氨基酸改性过的蒙脱土，以及其他一定重量份数的原料，提高复合材料的综合性能，尤其提高了软管的硬度、耐磨性，进而增加了芯轴的耐磨性，提高了车用芯轴的行程效率及使用寿命。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种车用芯轴，其特征在于，包括由复合材料制成的软管和至少一根钢芯，在软管内安装有同轴心设置且呈螺旋状的扁丝，所述的扁丝紧包裹在钢芯外壁上且扁丝外壁紧贴于软管内壁上；所述复合材料由以下重量份数成分组成：长链尼龙：80份，聚酰胺弹性体：5-20份，马来酸酐接枝改性PP：5-10份，蒙脱土：5-10份，增塑剂：5-20份，抗氧剂：0.5-2份，无机填料：5-10份，润滑剂：0.5-2份。

2.根据权利要求1中所述的车用芯轴，其特征在于，所述的聚酰胺弹性体为聚醚和聚酰胺嵌段制备的嵌段共聚物。

3.根据权利要求1中所述的车用芯轴，其特征在于，所述的纳米蒙脱土为经氨基酸处理的蒙脱土，所述蒙脱土的平均粒径为0.1-1μm。

4.根据权利要求1中所述的车用芯轴，其特征在于，所述的增塑剂为N-丁基苯磺酰胺、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的一种或多种。

5.根据权利要求1中所述的车用芯轴，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与辅助抗氧剂。

6.根据权利要求1或5中所述的车用芯轴，其特征在于，其中所述受阻酚类抗氧剂为2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、抗氧剂1010中的一种或多种，所述辅助抗氧剂为DSTP、抗氧剂168、抗氧剂1098中的一种或多种。

7.根据权利要求1中所述的车用芯轴，其特征在于，所述的无机填料为滑石粉、陶土、石棉粉中的一种或多种。

8.根据权利要求1中所述的车用芯轴，其特征在于，所述扁丝呈扁平条状设置且由不锈钢材料制成。

9.根据权利要求1中所述的车用芯轴，其特征在于，所述扁丝相邻两段的外侧壁紧密贴合。

10.根据权利要求1中所述的车用芯轴，其特征在于，所述的软管形状为圆柱形。