變速器整車匹配開發中輸出油封漏油問題分析

林小鳳

中國第一汽車股份有限公司研發總院 吉林省長春市 130013

1 引言

近年來，隨著汽車行業高速發展，我國汽車產銷量已經連續多年排名世界第一。同時，消費者對汽車品質的要求也隨之逐步提高。變速器是汽車的核心零部件，它匹配開發的合理性直接關系著整車品質，而輸出油封的密封性是衡量匹配開發成功與否的關鍵因素之一。

因此，在變速器整車匹配開發中，避免產生油封漏油問題顯得尤為重要。

2 油封概述

油封的作用是：（1）防止齒輪潤滑油泄露；（2）防止外界灰塵或雜質進入變速器內部。其工作原理為：油封主唇與旋轉軸為過盈配合，兩者之間形成一個很窄的接觸帶，接觸帶中有一層薄而均勻的油膜。油膜將油封主唇與旋轉軸之間產生的摩擦熱帶走，同時由于油膜張力作用，可以阻止潤滑油泄露。

變速器油封的典型結構如圖1所示。該油封的特點是：（1）主唇有彈簧，當主唇產生磨損時，彈簧能夠輔助保證主唇的徑向壓緊力。（2）有2個或1個副唇以及1個防塵唇，它們主要用于阻止外界灰塵或雜質進入主唇，防止主唇產生異常磨損。（3）主唇空氣側有特殊的螺旋凸起或三角凸起等結構。在旋轉軸振動、竄動等極端情況，可能會有少量潤滑油泄露到主唇空氣側，上述結構具有動壓回流效應，可將泄露的潤滑油泵回油液側。

圖1 油封的典型結構

3 油封漏油問題分析

油封漏油問題可以從設計、裝配、樣件質量等4個方面進行排查，如圖2所示。

圖2 漏油問題排查

3.1 設計

3.1.1 驅動軸

與漏油問題相關的驅動軸設計包括：驅動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，具體結構見圖3。

圖3 驅動軸和差速器結構

a.尺寸：油封檔直徑主要根據油封要求選擇。

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直徑1.5-2.5mm，拋光處理，防止在安裝驅動軸過程中劃傷油封。

e.防塵蓋：防塵蓋內壁與油封防塵唇過盈量推薦為0.2-0.4mm，最大限度阻止灰塵、泥沙等雜質進入油封主唇，損壞油封。

f.支撐檔：驅動軸支撐檔與差速器殼體內孔的配合非常關鍵，設計不當會造成驅動軸油封檔跳動量較大，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，需要重點考慮軸的直徑，腔體直徑、寬度，轉速，壓力等因素。目前，大品牌油封產品呈現標準化、系列化、規范化趨勢，一般來說不容易出問題，而選用國產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盈量為0.13mm，內包骨架座孔建議過盈量為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 驅動軸安裝

將驅動軸插入差速器過程中，要求驅動軸花鍵與油封保持同心。由于安裝人員知識匱乏或者操作不當，可能會出現驅動軸安裝時，花鍵或卡環與油封主唇接觸，劃傷油封，導致漏油。

上述問題無法靠操作人員的自覺性來保證，為了減少上述失效模式，建議安裝驅動軸時增加變速器油封保護工裝，其結構形式及工作原理見圖4。它的作用是在驅動軸安裝過程中將其花鍵、卡環與變速器油封有效隔離，避免油封的劃傷。此工裝具有結構簡單，功能可靠，可重復使用等優點。

圖4 油封保護工裝

3.2.2 油封安裝

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

3.3 樣件質量

變速器油封漏油時，首先需要檢查是否是樣件質量問題：使用手指沿著油封主唇慢慢移動，檢查油封主唇是否有劃傷；觀察驅動軸油封檔表面是否有磕傷、刮傷、銹跡；檢查驅動軸防塵蓋是否變形等。如果沒有發現異常，需要對3.1提到的結構及尺寸進行詳細檢測并確定是否滿足圖紙要求。

3.4 其他

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

4 結語

本文從設計、裝配、樣件質量等4個方面就變速器開發與使用過程中輸出油封漏油問題進行詳細闡述，并提出了有效的解決方案。在實際項目開發中，取得了良好的效果。本文重點從開發角度闡釋變速器漏油問題解決方案，對于已經投放市場的商品車，如果漏油問題頻發，也可以嘗試從上述方面進行解析。