某自動變速箱油管漏氣問題研究

徐誠，張保良，楊士先

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

變速箱是汽車動力系統的重要組成部分，自動變速箱與傳統的手動變速箱相比，具有操控便捷、行駛平穩等優勢，而且隨著近些年自動變速箱新技術的不斷發展，自動變速箱的油耗也在不斷降低。隨著我國經濟的發展和人民生活水平的不斷提高，搭載自動變速箱的車型正越來受到消費者的青睞。

自動變速箱多采用電控液動的方式進行自動控制，這就要求自動變速箱中有一套完整的液壓系統。而油管作為連接各液壓元件的零件，是液壓系統的重要組成部分。如果油管發生泄漏故障，輕則會浪費部分能量，影響自動變速箱的傳動效率。重則會影響液壓系統壓力的建立，導致液壓系統中執行元件因冷卻潤滑不足而異常磨損甚至燒毀的故障。

本文主要對某自動變速箱油管漏氣問題進行分析，找到了導致油管漏氣問題的關鍵影響因素，解決了油管漏氣問題，保證了自動變速箱的性能。

1 自動變速箱油管的結構

圖1 油管結構圖

圖1為某自動變速箱所用的油管結構圖。其主要由進油口接頭、出油口接頭、連接管、中間管夾、襯套等部件組成。油管安裝在自動變速箱內部，進油口接頭（5）和出油口接頭（1）分別安裝在需要連接的兩處油道上。進油口接頭（5）、出油口接頭（1）和中間管夾（3）上均鑲嵌有襯套（2），通過襯套孔用螺釘將油管固定在變速箱對應位置上。進油口接頭（5）和出油口接頭（1）通過O形圈與變速箱油道密封。

2 油管漏氣的檢測方法和故障表現

2.1 水試

將油管兩端密封并浸入水中，向油管中持續通入一定壓力的空氣，觀察一段時間內油管各處的密封狀態，如圖2所示。如果有氣泡冒出則判定不合格。

圖2 水試方法示意圖

2.2 試漏劑測試

將油管安裝在變速箱殼體上，在油管可能漏氣的部位噴涂試漏劑。然后向油管中持續通入一定壓力的空氣，觀察噴涂試漏劑位置的密封狀態，如圖3所示。如果有氣泡產生則判定不合格。

圖3 試漏劑測試方法示意圖

此種方法相對于水試的優點在于無需將工件整體沉入水中，能適用于一些不能遇水的工件或者不方便沉水的場合。但此種方法對于檢測結果的判定仍然是通過人為觀察來判定，檢測效率較低且存在誤判的可能性，適合小批量檢測。

2.3 干試

通過專用的氣密性檢測儀測試，如圖4所示。

2.3.1 檢測原理

理想氣體狀態方程：

公式中P是氣體的壓力，V是容器的體積，T是氣體的溫度，R是氣體普適常量。

當壓力P的單位為Pa，體積V的單位為m3，溫度T的單位為K，則R=8.314J/K.mol。

蓋．呂薩克定律：

一定質量的氣體，在壓強不變的情況下，它的體積跟熱力學溫度成正比。

即若P1=P2，則V1/T1=V2/T2。

上式表明，一定質量的氣體，不管其狀態如何變化，氣密性試漏機的壓強和體積的乘積除以絕對溫度，所得之商始終保持不變。這就是采用氣體對工件進行密封性檢測的基本原理。

2.3.2 檢測判定

假設有一個被測工件的內腔溶劑是V，腔內壓力是P，在溫度恒定的情況下，經過一段時間（通常幾秒或幾十秒）后，他的內腔容積沒有變化，而壓力下降了一個確定值△P，這時我們就可以判定該工件為有泄漏工件。

在實際工業生產過程中，絕對無泄漏的工件時極少的。通常總是根據該工件具體的應用環境給出一個允許泄漏值，當工件泄漏值小于該值時則認為該工件為合格品。

在生產過程中，給定的允許泄漏值可以是壓力下降值△P，也可以是漏率。漏率的物理意義是氣體通過漏孔泄漏的流量，單位為 Pa.m3/s，計算方法為△P（壓力下降值）×V（工件內腔體積）/ t（保壓時間）。

圖4 氣密性檢測儀圖示

干式氣密性檢測使用的介質（空氣）對工件一般無污染，檢測速度快，精度高，適合工廠生產線大批量生產。

3 油管漏氣的問題分析

自動變速箱油管漏氣故障是一個綜合性問題，不僅需要考慮油管本身，往往還需要考慮與油管相連接的其它部位是否漏氣。如圖5列出了可能導致油管漏氣的原因。

圖5 故障樹（FTA分析）

3.1 油道孔鑄造砂眼

如果與油管連接的殼體油腔內有鑄造砂眼，部分砂眼可能與外界相通，導致油管檢測是泄漏量超差。

3.2 油道孔尺寸不合格

圖6 油道孔示意圖

油管接頭與殼體油道孔通過O形圈進行密封，如圖6所示。一般油管接頭外徑與殼體油道孔內徑有一個合理的間隙，在保證油管接頭上的O形圈密封槽與殼體油道孔同心的同時又不致使油管接頭難以裝入。如果油管接頭外徑與殼體油道孔內徑之間間隙過大，則油管裝配時打緊螺釘過程中，油管接頭與油道孔的配合間隙可能一邊大一邊小，使油管接頭上的O形圈一邊壓縮量大一邊壓縮量小。如果O形圈的壓縮量小于設計的最小壓縮量，會導致漏氣故障。

3.3 O形圈密封槽表面質量差

油管的接頭一般采用尼龍+玻纖的材料注塑而成。由于注塑工藝的特點，導致油管接頭上的O形圈密封槽內會有一條合模線穿過。合模線過大會影響O形圈的密封性能，導致油管漏氣。如果用手工去除合模線，又可能導致密封槽缺肉，如圖7所示。所以，只有嚴格控制注塑模具的精度，將合模線的大小控制在允許的范圍內。

圖7 注塑缺陷示意圖

3.4 包膠處漏氣

為了滿足耐壓性和工藝性，自動變速箱油管多采用金屬管包膠的結構，如果8所示。將金屬管折彎成型，然后放入注塑模具中注塑兩端接頭。由于金屬和塑料是兩種不同的材料，在注塑過程中如果操作不當可能會使兩者之間產生微小間隙，從而導致漏氣故障。

圖8 包膠間隙示意圖

3.5 接頭尺寸不合格

油管接頭外徑與殼體油道孔內徑配合，油管接頭上的O形圈密封槽與O形圈配合。因此要求這兩處不僅尺寸公差必須滿足設計要求，而且同軸度也必須嚴格滿足設計要求，如圖9所示。

圖9 接頭尺寸示意圖

3.6 O形圈尺寸不合格

O形圈在油管連接過程中起主要的密封作用。如果O形圈尺寸不合格線徑過小，會導致裝配后壓縮量過小從而產生漏氣，如果O形圈線徑過大，會導致油管裝配困難，可能發生O形圈擠壓破壞現象，也有可能產生漏氣。

3.7 裝配時O形圈損壞

裝配時如果O形圈被切邊，則空氣會從切邊處泄漏，導致漏氣故障發生，如圖10、圖11所示。O形圈切邊主要有以下原因造成：

① 裝配前O形圈表面未均勻涂抹潤滑油；

② 裝配時油管按下方向不垂直；

③ 油管接頭上的O形圈密封槽底徑過大，O形圈壓縮率過大；

④ 油道孔孔口倒角與孔內壁交接處未修圓，孔口存在銳邊。

圖10 密封圈破損示意圖

圖11 油道孔口銳邊示意圖

4 油管漏氣的處理結論

經過對以上七個可能原因進行排查，找到了導致油管漏氣的主要原因。按對漏氣的影響大小依次排列如下：

① 包膠處漏氣；

② 密封槽表面質量差；

③ 裝配時O形圈損壞；

④ 接頭尺寸不合格。

通過控制以上七個可以導致油管漏氣的問題點，確定并整改上述四個質量問題，油管漏氣問題得到解決。

5 結語

自動變速箱是一種精密的部件，對其內部各零件的質量有很高的要求。國內自動變速箱的研發和制造正處于起步階段，在其生產過程中會發生各種質量控制難題，這些都需要技術質量人員不斷分析問題、解決問題，從中汲取經驗。以本次油管漏氣問題為例，解決問題過程中識別出了會導致油管漏氣的七種可能原因，最后確定了主要原因。這些原因的識別和確定可以為技術質量人員對類似油管問題的處理提供參考借鑒，從而不斷提高自動變速箱的自主設計制造能力。

[1] 齊曉杰.汽車液壓與氣壓傳動.機械工業出版社,2005.

[2] 曾東建.汽車制造工藝學.機械工業出版社,2005.

[3] 劉來英.注塑成型工藝.機械工業出版社,2013.

[4] 張坤宜.測量技術基礎.武漢大學出版社,2011.