林小鳳

中國第一汽車股份有限公司研發(fā)總院 吉林省長春市 130013

1 引言

近年來，隨著汽車行業(yè)高速發(fā)展，我國汽車產(chǎn)銷量已經(jīng)連續(xù)多年排名世界第一。同時，消費者對汽車品質(zhì)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(fā)的合理性直接關(guān)系著整車品質(zhì)，而輸出油封的密封性是衡量匹配開發(fā)成功與否的關(guān)鍵因素之一。

因此，在變速器整車匹配開發(fā)中，避免產(chǎn)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(zhì)進入變速器內(nèi)部。其工作原理為：油封主唇與旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸之間產(chǎn)生的摩擦熱帶走，同時由于油膜張力作用，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。該油封的特點是：（1）主唇有彈簧，當(dāng)主唇產(chǎn)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(zhì)進入主唇，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、竄動等極端情況，可能會有少量潤滑油泄露到主唇空氣側(cè)，上述結(jié)構(gòu)具有動壓回流效應(yīng)，可將泄露的潤滑油泵回油液側(cè)。

圖1 油封的典型結(jié)構(gòu)

3 油封漏油問題分析

油封漏油問題可以從設(shè)計、裝配、樣件質(zhì)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(shè)計

3.1.1 驅(qū)動軸

與漏油問題相關(guān)的驅(qū)動軸設(shè)計包括：驅(qū)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(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 驅(qū)動軸和差速器結(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)動軸過程中劃傷油封。

e.防塵蓋：防塵蓋內(nèi)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(zhì)進入油封主唇，損壞油封。

f.支撐檔：驅(qū)動軸支撐檔與差速器殼體內(nèi)孔的配合非常關(guān)鍵，設(shè)計不當(dāng)會造成驅(qū)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(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，一般來說不容易出問題，而選用國產(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盈量為0.13mm，內(nèi)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(qū)動軸安裝

將驅(qū)動軸插入差速器過程中，要求驅(qū)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(dāng)，可能會出現(xiàn)驅(qū)動軸安裝時，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(qū)動軸時增加變速器油封保護工裝，其結(jié)構(gòu)形式及工作原理見圖4。它的作用是在驅(qū)動軸安裝過程中將其花鍵、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)簡單，功能可靠，可重復(fù)使用等優(yōu)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(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，首先需要檢查是否是樣件質(zhì)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(qū)動軸油封檔表面是否有磕傷、刮傷、銹跡；檢查驅(qū)動軸防塵蓋是否變形等。如果沒有發(fā)現(xiàn)異常，需要對3.1提到的結(jié)構(gòu)及尺寸進行詳細(xì)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(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，齒輪潤滑油清潔度也是變速器油封漏油問題需要關(guān)注的因素之一。

4 結(jié)語

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