驅動橋通氣裝置設計分析

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

前驅動橋、后驅動橋、半軸離合器等帶油潤滑的產品，必須有可靠的通氣功能。由于零部件運轉發熱，導致腔內壓力上升，如不能及時減壓，將導致潤滑油等從油封唇口排出，或者由于結構不合理，導致潤滑油從通氣塞泄漏。

針對公司曾經出現過的N3、N5等前后橋通氣裝置漏油的問題，為防止該類重大設計缺陷再度發生，制訂驅動橋通氣裝置設計規范，并明確試驗和評判要求，作為設計參考。

設計原則

1）通氣裝置必須有排氣、防止油泄漏及防止水、泥沙等異物進入的功能。

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

3）主動齒輪上偏置，潤滑油面高，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），通氣結構腔體容油盡可能大，裝置內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，應遠離積水或流水區域，減少通氣塞進水的風險。

6）通氣塞或通氣管的通氣孔徑不小于3mm，或對于有擋板結構的產品，通氣的縫隙寬度不小于5mm，長度不小于5mm。

常用結構如圖1所示，適用于前驅動橋、后驅動橋和半軸離合器。

圖1 常用通氣裝置結構

常用的通氣裝置結構

1.沖壓焊接后橋殼總成結構

橋殼總成結構如圖2所示。

圖2 橋殼總成結構

（1）擋油板3B 焊3處，其中擋油板圓弧段焊縫長度應超過半圓弧，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度應超過半圓弧，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）適用于8B及以上大的橋殼本體。

2.插管式后橋結構

由于插管式后橋的差速器軸承具有部分擋油的功能，所以，通氣結構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，從動齒輪反面一側，離橋中心距約260mm。并且，通氣孔考慮主齒的仰角進行布置，使橋總成裝車后，通氣塞處于正上方。

3.集油壺結構

如圖3所示，根據整車布置需要，選擇常開式通氣結構，由通氣管接頭、通氣管及集油壺組成，車輛運轉時，少量齒輪油排入通氣管路，并匯聚在集油壺中，車輛停止時，集油壺中的油回流到驅動橋殼內。

圖3 常開式通氣結構

4.帶鼓包（前橋殼總成）結構

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

5.不帶鼓包、整體式或左、右分體式主減速器殼結構

基本結構（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構，此結構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；可根據整車涉水要求，裝配通氣塞或通氣管總成。

6.其他公司產品結構案例

1）后驅動單元通氣結構如圖4所示。

圖4 后驅動單元通氣結構

2）后驅動單元如圖5所示。

圖5 后驅動單元

3）IX35后驅動單元如圖6所示。

圖6 IX35后驅動單元

4）某電動汽車減殼后蓋如圖7所示。

圖7 某電動汽車減殼后蓋

5）某后驅動橋橋殼蓋布置通氣結構方案如圖8所示。

圖8 后驅動橋橋殼蓋通氣結構

通氣塞的設計

1）基本功能：通氣塞是整個通氣結構、裝置中的關鍵，其功能是保證空氣排出的暢通、阻擋內部潤滑油的泄漏，同時防止外部的泥沙、灰塵、水及其他污物的侵入。

2）基本設計要求：通氣塞中的通氣孔道直徑應不小于4.0mm；通氣塞氣門在 2（+0.25，-0.53）kPa下打開；通氣塞負壓試驗要求：在水深380mm，負壓-35kPa條件下，放置一小時無水滲入。滾鉚后，通氣孔螺塞和通氣塞帽能相對活動，通氣塞帽拔脫力≥980N。

3）對于通氣管結構產品，通氣管（通氣塞）在整車上的固定位置應遠離積水或流水區域，減少通氣塞進水的風險。

4）優先選用JX通氣塞，比第一代3B通氣塞，其彈簧更為精準，壓縮量更大。

5）通氣塞保養和免維護：通氣塞處于車底下，工作環境差，水、泥沙等異物易于附著在通氣塞上，嚴重時，進入通氣塞帽，導致彈簧卡滯，影響密封性能。

建議車橋保養時，對通氣塞帽按壓檢查，如通氣塞內的彈簧壓縮、回位不暢，或者齒輪油進水（含水量超過1%或乳化），則必須更換通氣塞。

由于這種保養實際很難實施，所以需要設計免維護通氣塞。

改進案例

1.N350Q前橋通氣漏油改進

（1）漏油狀態的設計 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，通氣口部位無大的緩沖空間，油液易充滿并直達通氣管接頭（見圖9）。在油溫低，黏度大時，漏油的風險更大。

圖9 N350Q前橋通氣漏油

（2）改進方案一 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徑至φ15mm的橡膠軟管的設計，此改進方案的原理，與RT50前橋所采用集油壺工作原理類似，都是通過對少量漏油進行收集，減緩內腔壓力，停車后，收集的漏油回流橋內，達到通氣及防滲漏的功能。

（3）改進方案二 將通氣結構布置在減殼蓋上端，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 改進后通氣結構

2.J22Q/J25Q 前橋通氣漏油

（1）初始設計 如圖11所示，差殼旋轉時，其上的筋或螺栓頭部帶起的油流會撞擊、進入通氣結構腔內，甚至進入到通氣管接頭的排氣口內。反轉時，進入通氣結構腔內的油流更劇烈，漏油風險更大。

圖11 J22Q/J25Q 前橋通氣結構

（2）優化設計 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，不會聚集在通氣結構腔內（見圖12）。

圖12 前橋改進后通氣結構

3.J21Q 前橋通氣漏油：

（1）初始設計 借用PQ 前橋通氣結構設計，由于N310 D5 前橋取消了輪邊鎖止器，半軸及主、從動齒在行車過程中一直運轉，行車時存在通氣結構漏油風險。

（2）優化設計 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。

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

結語

本文的設計結構及方案均已通過整車耐久及性能試驗，并且匹配車型已在社會上大批量應用，售后表現優異，證明以上的結構設計可以推廣應用，設計方案穩健可靠。