驅(qū)動(dòng)橋通氣裝置設(shè)計(jì)分析

楊志日，謝建林，梅欣鑫，胡磊

江西江鈴底盤股份有限公司 江西撫州 344000

目的

前驅(qū)動(dòng)橋、后驅(qū)動(dòng)橋、半軸離合器等帶油潤(rùn)滑的產(chǎn)品，必須有可靠的通氣功能。由于零部件運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱，導(dǎo)致腔內(nèi)壓力上升，如不能及時(shí)減壓，將導(dǎo)致潤(rùn)滑油等從油封唇口排出，或者由于結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從通氣塞泄漏。

針對(duì)公司曾經(jīng)出現(xiàn)過的N3、N5等前后橋通氣裝置漏油的問題，為防止該類重大設(shè)計(jì)缺陷再度發(fā)生，制訂驅(qū)動(dòng)橋通氣裝置設(shè)計(jì)規(guī)范，并明確試驗(yàn)和評(píng)判要求，作為設(shè)計(jì)參考。

設(shè)計(jì)原則

1）通氣裝置必須有排氣、防止油泄漏及防止水、泥沙等異物進(jìn)入的功能。

2）通氣裝置的布置區(qū)域可以在橋管上，也可能在主減殼內(nèi)，或者殼蓋上，都應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離齒輪、軸承、差速器殼或半軸的甩油范圍，避免油流直接沖擊。

3）主動(dòng)齒輪上偏置，潤(rùn)滑油面高，如無合適的布置位置，可以與整車廠一起確定采用常開式通氣裝置，將排出的油集中到一個(gè)集油壺中，車輛停車后，集油壺中的油回流到主減中。

4）通氣塞或通氣管布置原則朝上或斜上方，布置位置盡可能高（高于油面200mm），通氣結(jié)構(gòu)腔體容油盡可能大，裝置內(nèi)部既能擋油又能回油順暢。

5）通氣塞或通氣管在整車上的固定位置，應(yīng)遠(yuǎn)離積水或流水區(qū)域，減少通氣塞進(jìn)水的風(fēng)險(xiǎn)。

6）通氣塞或通氣管的通氣孔徑不小于3mm，或?qū)τ谟袚醢褰Y(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，通氣的縫隙寬度不小于5mm，長(zhǎng)度不小于5mm。

常用結(jié)構(gòu)如圖1所示，適用于前驅(qū)動(dòng)橋、后驅(qū)動(dòng)橋和半軸離合器。

圖1 常用通氣裝置結(jié)構(gòu)

常用的通氣裝置結(jié)構(gòu)

1.沖壓焊接后橋殼總成結(jié)構(gòu)

橋殼總成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 橋殼總成結(jié)構(gòu)

（1）擋油板3B 焊3處，其中擋油板圓弧段焊縫長(zhǎng)度應(yīng)超過半圓弧，適用于7B等小橋殼本體。

（2）擋油板3C（帶翻邊）焊3處，其中擋油板圓弧段焊縫長(zhǎng)度應(yīng)超過半圓弧，適用于3B及8B等較大的橋殼本體。

（3）擋油板3D（翻邊有凸焊點(diǎn)）適用于8B及以上大的橋殼本體。

2.插管式后橋結(jié)構(gòu)

由于插管式后橋的差速器軸承具有部分擋油的功能，所以，通氣結(jié)構(gòu)只是裝配通氣塞總成即能滿足排氣及密封要求。插管式后橋通氣塞通常布置在套管上，從動(dòng)齒輪反面一側(cè)，離橋中心距約260mm。并且，通氣孔考慮主齒的仰角進(jìn)行布置，使橋總成裝車后，通氣塞處于正上方。

3.集油壺結(jié)構(gòu)

如圖3所示，根據(jù)整車布置需要，選擇常開式通氣結(jié)構(gòu)，由通氣管接頭、通氣管及集油壺組成，車輛運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，少量齒輪油排入通氣管路，并匯聚在集油壺中，車輛停止時(shí)，集油壺中的油回流到驅(qū)動(dòng)橋殼內(nèi)。

圖3 常開式通氣結(jié)構(gòu)

4.帶鼓包（前橋殼總成）結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)（PQ類）：通氣塞安裝在前橋殼的套管上，此結(jié)構(gòu)適用于帶輪邊鎖止器、前橋半軸僅在4×4工況下旋轉(zhuǎn)。

5.不帶鼓包、整體式或左、右分體式主減速器殼結(jié)構(gòu)

基本結(jié)構(gòu)（NQ類）：通氣塞安裝在主減速器殼蓋上，并且增加擋油板，避免油流沖擊通氣結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)適用于無帶輪邊鎖止器，前橋半軸在4×2、4×4工況下均旋轉(zhuǎn)；可根據(jù)整車涉水要求，裝配通氣塞或通氣管總成。

6.其他公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)案例

1）后驅(qū)動(dòng)單元通氣結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 后驅(qū)動(dòng)單元通氣結(jié)構(gòu)

2）后驅(qū)動(dòng)單元如圖5所示。

圖5 后驅(qū)動(dòng)單元

3）IX35后驅(qū)動(dòng)單元如圖6所示。

圖6 IX35后驅(qū)動(dòng)單元

4）某電動(dòng)汽車減殼后蓋如圖7所示。

圖7 某電動(dòng)汽車減殼后蓋

5）某后驅(qū)動(dòng)橋橋殼蓋布置通氣結(jié)構(gòu)方案如圖8所示。

圖8 后驅(qū)動(dòng)橋橋殼蓋通氣結(jié)構(gòu)

通氣塞的設(shè)計(jì)

1）基本功能：通氣塞是整個(gè)通氣結(jié)構(gòu)、裝置中的關(guān)鍵，其功能是保證空氣排出的暢通、阻擋內(nèi)部潤(rùn)滑油的泄漏，同時(shí)防止外部的泥沙、灰塵、水及其他污物的侵入。

2）基本設(shè)計(jì)要求：通氣塞中的通氣孔道直徑應(yīng)不小于4.0mm；通氣塞氣門在 2（+0.25，-0.53）kPa下打開；通氣塞負(fù)壓試驗(yàn)要求：在水深380mm，負(fù)壓-35kPa條件下，放置一小時(shí)無水滲入。滾鉚后，通氣孔螺塞和通氣塞帽能相對(duì)活動(dòng)，通氣塞帽拔脫力≥980N。

3）對(duì)于通氣管結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，通氣管（通氣塞）在整車上的固定位置應(yīng)遠(yuǎn)離積水或流水區(qū)域，減少通氣塞進(jìn)水的風(fēng)險(xiǎn)。

4）優(yōu)先選用JX通氣塞，比第一代3B通氣塞，其彈簧更為精準(zhǔn)，壓縮量更大。

5）通氣塞保養(yǎng)和免維護(hù)：通氣塞處于車底下，工作環(huán)境差，水、泥沙等異物易于附著在通氣塞上，嚴(yán)重時(shí)，進(jìn)入通氣塞帽，導(dǎo)致彈簧卡滯，影響密封性能。

建議車橋保養(yǎng)時(shí)，對(duì)通氣塞帽按壓檢查，如通氣塞內(nèi)的彈簧壓縮、回位不暢，或者齒輪油進(jìn)水（含水量超過1%或乳化），則必須更換通氣塞。

由于這種保養(yǎng)實(shí)際很難實(shí)施，所以需要設(shè)計(jì)免維護(hù)通氣塞。

改進(jìn)案例

1.N350Q前橋通氣漏油改進(jìn)

（1）漏油狀態(tài)的設(shè)計(jì) 漏油原因：通氣管接頭布置位置，空間小，位置低，半軸高速旋轉(zhuǎn)，通氣口部位無大的緩沖空間，油液易充滿并直達(dá)通氣管接頭（見圖9）。在油溫低，黏度大時(shí)，漏油的風(fēng)險(xiǎn)更大。

圖9 N350Q前橋通氣漏油

（2）改進(jìn)方案一 將通氣管布置在半軸套管上，減少油量300ml，通氣管總成采取硬管連接加大管內(nèi)徑至φ15mm的橡膠軟管的設(shè)計(jì)，此改進(jìn)方案的原理，與RT50前橋所采用集油壺工作原理類似，都是通過對(duì)少量漏油進(jìn)行收集，減緩內(nèi)腔壓力，停車后，收集的漏油回流橋內(nèi)，達(dá)到通氣及防滲漏的功能。

（3）改進(jìn)方案二 將通氣結(jié)構(gòu)布置在減殼蓋上端，位置更高，通氣管接頭下有緩沖油流的容積腔，容積腔用擋油板蓋住，下面為通氣口（見圖10）。

圖10 改進(jìn)后通氣結(jié)構(gòu)

2.J22Q/J25Q 前橋通氣漏油

（1）初始設(shè)計(jì) 如圖11所示，差殼旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上的筋或螺栓頭部帶起的油流會(huì)撞擊、進(jìn)入通氣結(jié)構(gòu)腔內(nèi)，甚至進(jìn)入到通氣管接頭的排氣口內(nèi)。反轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)入通氣結(jié)構(gòu)腔內(nèi)的油流更劇烈，漏油風(fēng)險(xiǎn)更大。

圖11 J22Q/J25Q 前橋通氣結(jié)構(gòu)

（2）優(yōu)化設(shè)計(jì) 增加擋油板，使飛濺的油液不易接觸到通氣管接頭，并且易順著擋油板流下，不會(huì)聚集在通氣結(jié)構(gòu)腔內(nèi)（見圖12）。

圖12 前橋改進(jìn)后通氣結(jié)構(gòu)

3.J21Q 前橋通氣漏油：

（1）初始設(shè)計(jì) 借用PQ 前橋通氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于N310 D5 前橋取消了輪邊鎖止器，半軸及主、從動(dòng)齒在行車過程中一直運(yùn)轉(zhuǎn)，行車時(shí)存在通氣結(jié)構(gòu)漏油風(fēng)險(xiǎn)。

（2）優(yōu)化設(shè)計(jì) 在套管上增加通氣塞座，抬高通氣塞的安裝位置，避免油流直接沖擊到通氣塞。

內(nèi)腔加大，衰減油流的沖擊力；通氣塞座內(nèi)腔尺寸：φ24.5mm×16.5mm；通氣塞座增加擋油板，避免油液直接進(jìn)入到通氣塞座內(nèi)腔。

結(jié)語

本文的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及方案均已通過整車耐久及性能試驗(yàn)，并且匹配車型已在社會(huì)上大批量應(yīng)用，售后表現(xiàn)優(yōu)異，證明以上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以推廣應(yīng)用，設(shè)計(jì)方案穩(wěn)健可靠。