Втулки рычага подвески должны надежно работать в широком температурном диапазоне, который включает в себя морозную зимнюю среду, высокую температуру вблизи двигателя или теплые дорожные покрытия в летний сезон. Втулка рычага подвески VDI 191407181A разработана с учетом именно этого требования — в ее состав входит термостойкий эластомерный компаунд, который поддерживает постоянную предварительную нагрузку и радиальную жесткость в диапазоне от -40°C до +120°C, обеспечивая надежную геометрию подвески в любых климатических условиях. Эластомерное вещество (обычно резина), используемое в этих втулках, имеет заметно больший коэффициент теплового расширения по сравнению с окружающими его металлическими деталями, что приводит к заметным изменениям характеристик при изменении температуры.
Коэффициент теплового расширения резины обычно в 10–20 раз выше, чем у стали, при этом стандартные резиновые материалы имеют диапазон от 150 до 250 × 10⁻⁶/°C, тогда как сталь имеет значение примерно 12 × 10⁻⁶/°C. Эта значительная разница указывает на то, что при повышении температуры резиновый сердечник расширяется в объеме значительно больше, чем металлическая втулка или внутренняя вставка. В зонах с высокими температурами, например, вблизи моторного отсека (где температура может превышать 100°C) или на дорожных покрытиях, температура которых превышает 60°C в теплом климате, втулка заметно увеличивается в объеме.
Такое повышение температуры приводит к немедленным механическим воздействиям. Эластомер оказывает внешнее давление на жесткий металлический корпус, что уменьшает начальный предварительный натяг (посадка с натягом), удерживающий втулку в натянутом положении. Когда предварительная нагрузка падает, радиальная жесткость уменьшается, поскольку эластомер легче деформируется при приложении боковых сил. Как следствие, наблюдается заметное снижение точности геометрии подвески: больший ход рычага подвески, незначительные изменения углов развала и схождения, снижение поперечной устойчивости при поворотах и торможениях. В тяжелых случаях чрезмерное тепловое расширение может даже привести к небольшому выпиранию эластомера из металлического корпуса, что ускоряет износ кромки.
Длительное воздействие высоких температур ускоряет разрушение материалов на микроскопическом уровне. Тепло ускоряет распад полимерных цепей и снижает плотность сшивки в каркасе вулканизированной резины. Это явление может привести либо к затвердеванию (в результате увеличения сшивки или окислительной деградации), либо к размягчению (вследствие разрыва цепей и вытеснения пластификаторов), в зависимости от конкретного соединения. Закалка приводит к повышенной хрупкости и увеличивает вероятность растрескивания, а размягчение приводит к слишком большой гибкости и более быстрой ползучести под давлением.
Различные резиновые смеси демонстрируют существенно различную картину снижения жесткости при воздействии более высоких температур. Например, компаунды, изготовленные из EPDM (мономера этилен-пропилен-диена), разрабатываются с упором на термостойкость и защиту от озона, что приводит к гораздо более постепенному снижению жесткости при повышенных температурах, чем это наблюдается у натурального каучука или бутадиен-стирольного каучука (SBR). Различия в этих характеристиках термостабильности подчеркивают важность выбора правильных материалов, особенно для автомобилей, работающих в теплых условиях или подвергающихся значительному нагреву в моторном отсеке. Во втулке рычага управления VDI 191407181A используется современный, устойчивый к озону состав на основе EPDM, который минимизирует дрейф жесткости и предотвращает затвердевание или размягчение при длительных термических нагрузках, что делает ее идеальной для суровых температурных сред.
Зависимость от температуры по-прежнему остается основным препятствием при проектировании вводов. Конструкторам необходимо найти компромисс между гибкостью при низких температурах (чтобы предотвратить чрезмерную жесткость в холодных условиях) и стабильностью при высоких температурах (чтобы остановить снижение предварительной нагрузки и геометрической устойчивости при воздействии тепла). Выбор, сделанный в отношении состава материала, оптимизации форм и выбора методов склеивания, способствует смягчению негативного воздействия теплового расширения и старения, что помогает поддерживать надежную функциональность подвески во всем диапазоне рабочих температур.
