變速器整車(chē)匹配開(kāi)發(fā)中輸出油封漏油問(wèn)題分析

林小鳳

中國(guó)第一汽車(chē)股份有限公司研發(fā)總院 吉林省長(zhǎng)春市 130013

1 引言

近年來(lái)，隨著汽車(chē)行業(yè)高速發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量已經(jīng)連續(xù)多年排名世界第一。同時(shí)，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)品質(zhì)的要求也隨之逐步提高。變速器是汽車(chē)的核心零部件，它匹配開(kāi)發(fā)的合理性直接關(guān)系著整車(chē)品質(zhì)，而輸出油封的密封性是衡量匹配開(kāi)發(fā)成功與否的關(guān)鍵因素之一。

因此，在變速器整車(chē)匹配開(kāi)發(fā)中，避免產(chǎn)生油封漏油問(wèn)題顯得尤為重要。

2 油封概述

油封的作用是：（1）防止齒輪潤(rùn)滑油泄露；（2）防止外界灰塵或雜質(zhì)進(jìn)入變速器內(nèi)部。其工作原理為：油封主唇與旋轉(zhuǎn)軸為過(guò)盈配合，兩者之間形成一個(gè)很窄的接觸帶，接觸帶中有一層薄而均勻的油膜。油膜將油封主唇與旋轉(zhuǎn)軸之間產(chǎn)生的摩擦熱帶走，同時(shí)由于油膜張力作用，可以阻止?jié)櫥托孤丁?/p>

變速器油封的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。該油封的特點(diǎn)是：（1）主唇有彈簧，當(dāng)主唇產(chǎn)生磨損時(shí)，彈簧能夠輔助保證主唇的徑向壓緊力。（2）有2個(gè)或1個(gè)副唇以及1個(gè)防塵唇，它們主要用于阻止外界灰塵或雜質(zhì)進(jìn)入主唇，防止主唇產(chǎn)生異常磨損。（3）主唇空氣側(cè)有特殊的螺旋凸起或三角凸起等結(jié)構(gòu)。在旋轉(zhuǎn)軸振動(dòng)、竄動(dòng)等極端情況，可能會(huì)有少量潤(rùn)滑油泄露到主唇空氣側(cè)，上述結(jié)構(gòu)具有動(dòng)壓回流效應(yīng)，可將泄露的潤(rùn)滑油泵回油液側(cè)。

圖1 油封的典型結(jié)構(gòu)

3 油封漏油問(wèn)題分析

油封漏油問(wèn)題可以從設(shè)計(jì)、裝配、樣件質(zhì)量等4個(gè)方面進(jìn)行排查，如圖2所示。

圖2 漏油問(wèn)題排查

3.1 設(shè)計(jì)

3.1.1 驅(qū)動(dòng)軸

與漏油問(wèn)題相關(guān)的驅(qū)動(dòng)軸設(shè)計(jì)包括：驅(qū)動(dòng)軸油封檔軸徑的尺寸、粗糙度、硬度、倒角；支撐檔軸徑的尺寸、粗糙度以及防塵蓋等，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 驅(qū)動(dòng)軸和差速器結(jié)構(gòu)

a.尺寸：油封檔直徑主要根據(jù)油封要求選擇。

b.粗糙度：油封檔最合適的粗糙度為Ra 0.2-0.8，或者參考油封要求。

c.硬度：油封檔最合適的硬度為58-64HRC，或者參考油封要求。

d.倒角：油封檔前端倒角很重要，其前端直徑推薦小于油封主唇自由狀態(tài)直徑1.5-2.5mm，拋光處理，防止在安裝驅(qū)動(dòng)軸過(guò)程中劃傷油封。

e.防塵蓋：防塵蓋內(nèi)壁與油封防塵唇過(guò)盈量推薦為0.2-0.4mm，最大限度阻止灰塵、泥沙等雜質(zhì)進(jìn)入油封主唇，損壞油封。

f.支撐檔：驅(qū)動(dòng)軸支撐檔與差速器殼體內(nèi)孔的配合非常關(guān)鍵，設(shè)計(jì)不當(dāng)會(huì)造成驅(qū)動(dòng)軸油封檔跳動(dòng)量較大，加速油封主唇磨損，降低油封壽命。推薦的直徑間隙量為0.05-0.1mm。

3.1.2 變速器

a.油封選型：主要包括油封型式選定、唇口材料選定、金屬材料選定等流程，需要重點(diǎn)考慮軸的直徑，腔體直徑、寬度，轉(zhuǎn)速，壓力等因素。目前，大品牌油封產(chǎn)品呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、規(guī)范化趨勢(shì)，一般來(lái)說(shuō)不容易出問(wèn)題，而選用國(guó)產(chǎn)化或小品牌油封需要特別注意。

b.油封座孔：外露骨架座孔建議過(guò)盈量為0.13mm，內(nèi)包骨架座孔建議過(guò)盈量為0.51mm；變速器殼體普遍采用鋁合金材料，粗糙度建議Ra為2.5-6.3；孔端倒角建議為15°~30°孔端直徑大于油封外圈直徑，倒角做拋光處理。

3.2 裝配

3.2.1 驅(qū)動(dòng)軸安裝

將驅(qū)動(dòng)軸插入差速器過(guò)程中，要求驅(qū)動(dòng)軸花鍵與油封保持同心。由于安裝人員知識(shí)匱乏或者操作不當(dāng)，可能會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)軸安裝時(shí)，花鍵或卡環(huán)與油封主唇接觸，劃傷油封，導(dǎo)致漏油。

上述問(wèn)題無(wú)法靠操作人員的自覺(jué)性來(lái)保證，為了減少上述失效模式，建議安裝驅(qū)動(dòng)軸時(shí)增加變速器油封保護(hù)工裝，其結(jié)構(gòu)形式及工作原理見(jiàn)圖4。它的作用是在驅(qū)動(dòng)軸安裝過(guò)程中將其花鍵、卡環(huán)與變速器油封有效隔離，避免油封的劃傷。此工裝具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能可靠，可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。

圖4 油封保護(hù)工裝

3.2.2 油封安裝

油封外圈與座孔是過(guò)盈配合，壓入需使用工裝，保證壓力均勻的作用于油封的外圈。如果沒(méi)有工裝，可以使用杯形或桶形底座進(jìn)行壓裝，應(yīng)避免直接打擊油封，防止油封整體變形。

3.3 樣件質(zhì)量

變速器油封漏油時(shí)，首先需要檢查是否是樣件質(zhì)量問(wèn)題：使用手指沿著油封主唇慢慢移動(dòng)，檢查油封主唇是否有劃傷；觀(guān)察驅(qū)動(dòng)軸油封檔表面是否有磕傷、刮傷、銹跡；檢查驅(qū)動(dòng)軸防塵蓋是否變形等。如果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常，需要對(duì)3.1提到的結(jié)構(gòu)及尺寸進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)并確定是否滿(mǎn)足圖紙要求。

3.4 其他

齒輪潤(rùn)滑油的污染容易使系統(tǒng)中零部件發(fā)生故障，加速油封磨損，而且其中的雜質(zhì)可能劃傷油封，使油封失效。因此，齒輪潤(rùn)滑油清潔度也是變速器油封漏油問(wèn)題需要關(guān)注的因素之一。

4 結(jié)語(yǔ)

本文從設(shè)計(jì)、裝配、樣件質(zhì)量等4個(gè)方面就變速器開(kāi)發(fā)與使用過(guò)程中輸出油封漏油問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)闡述，并提出了有效的解決方案。在實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，取得了良好的效果。本文重點(diǎn)從開(kāi)發(fā)角度闡釋變速器漏油問(wèn)題解決方案，對(duì)于已經(jīng)投放市場(chǎng)的商品車(chē)，如果漏油問(wèn)題頻發(fā)，也可以嘗試從上述方面進(jìn)行解析。