汽车同步带在中国的发展

2023-04-15 15:00

汽车传动带是发动机的重要部件,它包括用于凸轮轴与曲轴之间的正时传动的同步带(正时皮带)及用于驱动发动机前端辅件如发电机、转向助力泵、

风扇、水泵、增压器以及空调压缩机等部件传动的 V 形带和多楔带。汽车传动带的技术进步大都与发动机的技术发展息息相关,随着人们对发动机轻量

化的要求越来越高,发动机的宽度和高度在不断降低,输出功率却在不断提高,这就要求传动带的数量不断减少,厚度不断降低,而能够传递的力矩却

不断增大。在这种情况下, V 形带、多楔带以及同步带先后出现,传动带的制造材料也在不断改进,氢化丁腈橡胶( HNBR )和三元乙丙橡胶( EPDM )等

新型合成橡胶材料不断应用到传动带的制造中,以增强传动带的强度、耐油性和可靠性等技术指标。

一、橡胶传动带的特点

1.优点橡胶传动带能够缓冲传动冲击和振动,因此具有传动噪声小的特点,它不需要润滑,能够满足发动机高转速传动的需要。而且,橡胶传动带

需要的安装空间小,具有较好的环境适应能力。在很多发动机上,特别是在 V 形发动机上,由于安装空间的限制,要求使用尽量少的传动部件,而橡胶

传动带容易实现多功能化,例如一条橡胶传动带能够同时实现曲轴对发电机、转向助力泵以及空调压缩机等部件的驱动。

2.缺点相对于发动机上使用的链条传动和齿轮传动,橡胶传动带能够传递的力矩较小,因此一般只在轿车发动机上使用。而且由于传动带容易接

触到发动机润滑油、冷却液或制动液等化学品,加之受热的原因,橡胶材质会老化,传动带会出现开裂、变形或被拉长,甚至出现断裂的现象。如果用

于正时传动得传动带出现这些问题,就会出现跳齿现象,导致配气正时错误,甚至可能造成气门与活塞碰撞,从而导致严重的后果。

二、常用的橡胶传动带橡胶传动带由具有一定伸展性、柔软性以及耐油耐热能力的橡胶材料制成,汽车上常用的橡胶传动带包括 V 形带、多楔带以及齿

形带 1.V 形带

(1) V形带的传动力矩大,使用寿命较长,正常情况下可使用

4万〜5万km。V形带最早用于发动机散热器风扇的传动,目前已经

逐渐被多楔带代替。

( 2) V 形带与传动带轮接触的部位有齿形、平底以及复合结构等形式,目前逐渐趋向于齿形结构。齿形结构的

V 形带具有柔性好和

散热快等特点,可以在很小的轮径上使用。

( 3) V 形带通常不能使用自动张紧器,而只能人工调节松紧度。

2.多楔带

( 1) 多楔带具有柔性好和 V 形带的传动功率大等优点于一身,是一种很有发展前途的传动带,其结构以平带为基体,内表面排布有等距纵向环形

楔。

( 2) 多楔带传动时受力均匀、传动比高,具有适应高速小轮径传动且可反向多轮传动等优点,因此应用很广。目前,轿车发动机上基本都已经使用

了多楔带作为发动机前端附件传动轮系的驱动用带。

3.同步带

( 1) 同步带综合了带传动、链条传动以及齿轮传动的优点,主要用在驱动带轮与被动带轮之间要求有固定传动比的情况,在汽车上常用于发动机的

曲轴与凸轮轴之间的正时传动。

( 2) 同步带是通过带上的凸齿与带轮上的齿槽强制啮合而工作,即当主动带轮转动时能通过带齿与带轮的依次啮合将动力传给从动轮,因此主动轮

和从动轮的线速度相同。同步带的张紧力小,轮轴上的压力轻,因此可以延长轴承的使用寿命。同步带结构简单、紧凑适用于多轴传动及中心距较大的

传动。

( 3)随着同步带技术的日渐成熟,同步带在许多领域已经替代了齿轮传动和链传动。

三、汽车传动带市场分析

1. 市场概况

目前,全国有近千家橡胶带生产厂,其中具有一定规模的生产厂有100 多家,各厂家的产品质量差别很大,大多数企业只能生产工业

用传动带或农用车传动带等技术含量较低的产品。我国的橡胶传动带产地主要集中在浙江,其产量占总产量的一半以上。在汽车传动带市场上,进口品

牌占据大部分市场分额,这些传动带产品大部分已经国产化,进口份额很小,进口产品主要用于汽车特约售后服务网络中使用。

( 1)汽车传动带 OEM 市场

①在国内的汽车传动带 OEM 市场上,美国盖茨和日本阪东等进口知名品牌仍然占据主导地位。正如汽车零部件 OEM 市场上普遍存在的情况,传动带行

业也存在企业壁垒,例如德国品牌的传动带企业主要为德系汽车品牌配套,日本品牌的传动带企业主要为日系汽车品牌配套,这种情况不利于汽车零部

件行业的发展。对于进口品牌,知名企业有美国的盖茨( Gates )、德国欧匹特( Optibelt )、德国大陆( Contitech )、日本阪东( Bando )、

三之星( MBL )以及韩国东一( DRB )等,其中盖茨公司是全球最大的汽车橡胶带和软管制造商。美国盖茨和日本优霓塔公司合资在苏州成立了盖茨

优霓塔传动系统(苏州)有限公司,这是国内首家全外资专业生产传动带的制造厂。公司生产汽车用同步带和多楔带等产品,目前已成为一汽 -大众、

上海通用和神龙等众多汽车制造厂的供应商。随着国外汽车品牌

纷纷进入中国,国外零部件企业纷纷在中国设立独资或合资生产厂,或寻找国内产品质量较好的生产企业进行贴牌,以降低产品的成本。他们还在中国设

立了技术中心,技术中心可以有针对性地与主机厂合作研发,并提高了对客户要求的反应速度,而且通过设立在中国的技术中心可以为整个亚洲地区服务。

②国内大多数自主品牌的汽车传动带企业仍然处于粗放经营的模式,这些企业受限于技术水平、研发能力以及企业壁垒等条件,只有少数企业已经为

一些国内自主品牌轿车、商用汽车以及客车进行了配套。自主品牌中的知名企业有无锡贝尔特、贵州大众以及宁波裕江等,其中无锡贝尔特已经为吉

利、夏利、东安和力帆等品牌轿车以及国内大多数柴油机实现了配套,而宁波裕江的

OEM 客户包括长安

汽车、东安以及无锡柴油机公司等。

(2)汽车传动带售后服务市场

①汽车保有量的迅速增长带动了汽车售后零部件市场的繁荣。传动带行业的门槛较低,受汽车售后服务市场的利益所吸引,很多橡胶制品企业纷纷进

入汽车传动带生产领域,生产出很多伪劣的传动带产品,这些产品以极低的价格占据了低端市场,而盖茨等国外品牌凭借产品质量和知名度等优势牢牢占

据着汽车传动带的高端市场。而产品质量较好的一批国内正规汽车传动带生产企业,在汽车售后零部件市场上则出现了夹缝生存的尴尬局面,他们也很想

开拓汽车售后服务市场,但是只能望洋兴叹,一些企业认为自己既没有价格优势,又没有品牌优势,因此在目前混乱的汽车售后零部件市场上分不到羹,

只好暂时放弃这部分市场。

②国外知名零部件企业深刻认识到了中国汽车售后零部件市场的巨大潜力,凭借在资金、产品质量以及品牌知名度等方面的优势,

他们正在大力拓展售后市场并进行销售渠道的建设。进口品牌在国内设立了合资厂或独资厂以后,为汽车售后服务市场提供的产品的生产成本也随之降低,

这增加了零部件产品的价格优势,而且可以生产出适合中国汽车售后市场的零部件产品。国外零部件企业还在中国设立了贸易公司,以统一进行售后服务

市场的渠道建立、经销商管理、市场开拓以及产品引进。一些不生产汽车传动带的企业,例如生产传动带轮的企业,则与传动带企业成立合资企业或参股,

或由一些企业贴牌生产,为售后服务市场提供包括张紧轮和传动带在内的维修套装。

2.汽车传动带行业存在的问题虽然我国汽车传动带行业已经取得了长足的发展,自主品牌企业正在通过引进先进的生产设备或成立合资企业来逐渐缩

小与国外同行的差距,但是我国汽车传动带行业仍然存在很多问题。

(1)标准化工作有待完善目前,传动带行业已有多项国家标准和行业标准,已经基本形成了传动带标准化的完整体系,这在一定程度上促进了传动带

产品的规范生产。但是正如其他行业也存在的体制原因,传动带与传动带轮的标准化管理分别由不同的部门执行,所制定的标准无法统一,这种局面造

成了国内标准无法与国际标准接轨,给国内传动带行业的发展造成了不利的影响。因此,一些标准的清理和统一工作需要进步一完善。

( 2)产品质量有待提高由于技术水平和研发能力的原因,国内汽车传动带自主品牌的生产企业,即使是知名品牌的生产企业,在产品质量上与国外

品牌仍然存在一定的差距。为了解决这个问题,一些国内企业先后从德国或美国引进先进的传动带生产线,以缩小与国外企业的差距。

( 3)品牌意识严重缺乏提起汽车传动带,包括汽车维修人员在内的很多行业人士首先想到的是国外的一些品牌,这说明国内自主品牌的传动带需要

提高品牌知名度,而提高品牌知名度的前提是需要企业有品牌意识。但是,大多数国内企业并没有品牌意识,而且不舍得在品牌建设上花费力气,他们

认为品牌建设需要花费大量的资金,却在短期内见不到效益。这种心态的形成与国内企业的管理体制有一定的关系,例如一些企业是从国企或集体企业

转制而来,体制虽然变了,但是管理人员的思想仍需进一步转变,应建立长期发展的指导方针。

( 4)假冒伪劣配件屡禁不止

在汽车售后零部件市场上,假冒伪劣配件的问题始终让人们很“头疼”,特别是知名品牌产品的生产企业对此更是深恶痛绝,因为这些产品始终是被

重点假冒的对象。而汽车传动带行业的准入门槛和技术难度相对较低,造成一些生产橡胶制品的企业加入到生产汽车传动带的行列中。虽然大多数进口

品牌都有自己的防伪标记,通过防伪标记上的特殊印记或编码即可判断产品是否是真品,但是,有些防伪标记同样也可以假冒,而包括汽车修理厂在内

的大多数消费者并不知道防伪标记的真实样子,甚至不知道此品牌的配件带有防伪标记。因为曾经就有读者打电话到本刊反映购买到了盖茨的假冒正时

带,虽然盖茨的产品已经使用了防伪标记。

大多数国内企业生产的传动带没有防伪标记,企业没有防范产品被假冒的措施,出现假冒配件后也无可奈何,这种情况造成了假冒配件的屡禁不止。

因此,各品牌应该加强对产品真假件的宣传力度,教会消费者如何选购正宗品牌的配件。消费者也应该到授权经销商处购买,这样才能使自己的权益得

到保障。

( 5)对渠道经销商缺乏有效的管理汽车零部件经销商直接面对汽车修理厂等终端客户,他们代表着企业和品牌的形象。在最初发展渠道经销商时,一

些零部件厂商设立的加盟政策和管理制度比较宽松,想等到销售渠道建立完成后再进行渠道整顿和严格的管理,但这样做可能会造成后果难以收拾。因

此,在选择经销商时应该设立严格的条件,对经销商的规模也无需求大,而是要看这个企业的管理规范程度和是否有发展潜力。

对于汽车传动带产品,经销商可能同时经营着几个品牌的产品,少数经销商通过知名品牌的传动带吸引客户,却推销给客户其他品牌的产品,介绍说

另一个品牌的传动带质量也很好,价格又便宜,其实是为了卖出利润大的产品。为了杜绝这种情况,一些零部件企业设立了只销售自己产品的品牌专卖

店,品牌专卖店可以杜绝很多问题,但是要考虑单一品牌的产品是否能够达到专卖店的收支平衡并实现盈利。

( 6)产品引入速度过慢一些进口品牌的汽车零部企业向汽车售后零部件市场引入产品的速度过慢,经销商渠道建立起来了,但是产品却迟迟不能到位

或引入的产品种类过少,造成经销商无货可卖。而且,一些企业要求经销商做较长时间的订货计划,例如季度或年度订货计划,虽然中间允许有几次增

加的订货计划,但是收到订货需要花费的时间过长,这样就不能对市场的突发需求产生及时的反应,而国内企业在此方面相对灵活一些。

国内企业的产品研发能力有待提高。因为汽车厂或发动机厂均已经采取与零部件企业联合研发的工作方式,包括传动带安装位置的布置、轮系设计以

及模块化设计等方面均需要多家生产厂联合设计,而许多国内企业一直以来按照客户提供的产品规格进行生产,自身根本没有联合研发的能力或联合研

发的能力严重不足。为了解决这个问题,一些带传动生产企业已经与国内有相关技术优势的院校合作,或与张紧轮厂商等相关厂商合作,走集中优势共

同研发的道路。

汽车传动带技术最新进展

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) 应用于同步带、三元乙丙橡胶 (EPDM) 应用于多楔带等,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,这些技术包括多气门 (Multivalve Engines , MVES) 和可变门 (Vari able

Valve Timing , VVT) 技术、催化转换器、 42V 发电 /起动集成电机 (integrated starter alternator , ISA) 、直喷式柴油发动机和 240 000 km

甚至 300000km 维修周期等。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

带厂家对汽车传动带进行了许多改进和性能提高。

齿形多楔带

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 167h 。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,特高 (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“POLYCOG标识推向市场。

植绒多楔带

多楔带传动缺点之一是传动噪音较大,在低速或角速度变化快使用时,以及一段时间后,楔面磨损、硬化和张力松弛,或在雨天沾到水后,传动时会

发出刺耳的尖叫声,影响汽车的 NVH 性能。解决办法之一是楔面留有 0.1-1.0mm 高强度短纤维 (如芳纶、 PBO 纤维等 )

。由于纤维摩擦系数稳定、具有吸音功能,因此大大降低多楔带传动噪音。

植绒多楔带一般用特殊的研磨工艺来实现。研磨时,先将楔快速磨成大致的楔形,然后低速湿磨,将橡胶磨掉,楔面露出一定长度的

纤维。

弹性多楔带

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。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。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。

特高、大陆

(CONTITECH) 生产的汽车用弹性多楔带,据称使用寿命已达 150000km 。

EPDM 多楔带

近年来,发动机室的温度越来越高,有的要求橡胶件能耐150 C,瞬间能耐170 C,传统氯丁橡胶(CR)显然达不到要求。由于 HNBR

(EPDM) 作为多楔带

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,可使用较廉价耐热性好的三元乙丙橡胶

ZDA 或 ZDMA 和与

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

其它材料并用加以解决。

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 C下疲劳寿命只有 50h,而EPDM多楔带在121 C下疲劳寿

命可达 125h 。大陆开发的 EPDM 多楔带使用寿命已达 240000Km 。

短纤维补强同步带

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。上世纪 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 同步带来提高汽车的产品质。

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