Втулки важеля керування повинні стабільно функціонувати в широкому діапазоні температур, починаючи від холодних зимових середовищ і закінчуючи сильною спекою поблизу двигуна або теплих дорожніх умов у літні місяці. Втулка важеля керування VDI 4D0407182E розроблена саме для цього завдання — розроблена на основі високостабільного компаунду EPDM для підтримки стабільної жорсткості та попереднього натягу при екстремальних коливаннях температури від -40°C до +120°C. Еластомерний матеріал, який зазвичай є гумою, який використовується в цих втулках, має помітно більший коефіцієнт теплового розширення порівняно з суміжним металом. частин, що призводить до помітних коливань у продуктивності зі зміною температури.
Коефіцієнт теплового розширення для гуми зазвичай у 10-20 разів вищий, ніж для сталі, коливається в діапазоні приблизно від 150 до 250 × 10⁻⁶/°C для типових гумових матеріалів, у той час як для сталі приблизно 12 × 10⁻⁶/°C. Ця значна різниця вказує на те, що зі збільшенням температури гумова серцевина відчуває набагато більше об’ємне розширення порівняно з металевою втулкою або внутрішнім компонентом. У сценаріях із підвищеною температурою, наприклад, поблизу моторного відсіку (де температура може перевищувати 100°C) або на дорожніх поверхнях, що перевищують 60°C у теплих регіонах, втулка демонструє помітне збільшення об’єму.
Це підвищення температури призводить до прямих фізичних ефектів. Еластомер чинить зовнішню силу проти жорсткого металевого корпусу, що призводить до зменшення початкового попереднього натягу (посадка з натягом на стиснення), яка утримує втулку під напругою. У міру зменшення попереднього натягу радіальна жорсткість стає менш ефективною, оскільки еластомер може легко змінювати форму під час застосування бічних сил. Як наслідок, спостерігається помітна втрата точності геометрії підвіски: з’являється більше руху в важелі керування, незначні коригування кутів розвалу та сходження, а також зниження поперечної стійкості під час поворотів або гальмування. У важких ситуаціях надмірне розширення може навіть призвести до того, що еластомер трохи виступатиме з металевого корпусу, що прискорить знос по краях.
Тривалий вплив підвищених температур посилює руйнування матеріалів у молекулярному масштабі. Висока температура прискорює розпад полімерних ланцюгів і знижує щільність поперечних зв'язків у сітці вулканізованої гуми. Залежно від складу, це може призвести до затвердіння (через посилене зшивання або старіння внаслідок окислення) або розм’якшення (через розрив ланцюга та рух пластифікаторів). Загартування призводить до більшої крихкості та сприйнятливості до розтріскування, тоді як розм’якшення призводить до надмірної гнучкості та швидшої деформації під напругою.
Різні гумові суміші демонструють істотно різні моделі зниження жорсткості під впливом високих температур. Наприклад, компаунди, виготовлені з EPDM (етиленпропілендієн-мономер), розроблені з упором на термостійкість і захист від озону, демонструючи значно повільніше зниження жорсткості при підвищених температурах на відміну від натурального каучуку або стирол-бутадієнового каучуку (SBR). Ці варіації в профілях термічної стабільності роблять вибір матеріалів важливим фактором у техніці, особливо для автомобілів, які працюють у теплих умовах або стикаються зі значними тепловими навантаженнями в моторному відсіку. Втулка важеля VDI 4D0407182E використовує цю вдосконалену формулу EPDM для забезпечення чудової термостійкості, що робить його ідеальним для транспортних засобів, що експлуатуються в жаркому кліматі або під високим температурним навантаженням під капотом.
Чутливість до температури є суттєвою проблемою в конструкції втулки. Творці повинні знайти баланс між адаптивністю при більш низьких температурах (щоб уникнути надмірної жорсткості) і надійністю в теплих умовах (щоб забезпечити постійне попереднє навантаження та збереження форми під впливом тепла). Вибір матеріалів, удосконалення дизайну та вибір методів клею відіграють важливу роль у мінімізації несприятливих наслідків теплового розширення та зносу, забезпечуючи таким чином надійну роботу підвіски в повному діапазоні температур.
