浅析变速箱差速器油封漏油范文

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摘要：根据变速箱在汽车上的装配关系及工艺过程，从变速箱、驱动半轴、整车装配三个方面，分别基于设计、加工、装配各环节，对汽车变速箱差速器油封漏油问题进行了全方面的分析。提出了从产品设计、质量控制、装配工艺相关环节入手，变速箱供应商、驱动半轴供应商、整车制造商多方面同时管控，综合解决汽车变速箱差速器油封漏油问题的相关措施。

关键词：汽车变速箱;差速器油封;驱动半轴;整车装配;漏油分析

1前言

近年来，随着汽车工业的快速发展，汽车产量不断攀升，我国已经成为汽车制造大国。变速箱是汽车重要零部件之一，对汽车的行驶性和操控性，有着至关重要的作用[1]。变速箱质量的好坏，对汽车性能有着直接影响。变速箱漏油是变速箱常见质量问题之一。变速箱潜在漏油位置包括变速箱壳体连接处、放油孔、变速箱差速器油封等部位[2]。由于变速箱差速器油封位置漏油故障涉及到包括变速箱供应商、驱动半轴供应商以及整车制造商在内，各自的产品设计、加工、装配环节，不是一个单方面的问题，故障排查起来较为复杂。因此，出现在该位置的漏油问题一直是汽车制造商比较棘手的问题。本文主要从变速箱、驱动半轴、整车装配三个方面来分析漏油原因并根据相关经验，总结了预防措施。

2变速箱

变速箱壳体上安装的差速器油封用来将变速箱中的润滑油与外界灰尘、水等阻隔开来。在差速器油封合理选型的前提下，油封能否起到良好的密封效果与变速箱壳体上油封安装孔的设计、加工质量有着密切关系[3-4]。

2.1尺寸公差油封通过与安装孔形成的过盈配合固定在变速箱壳体上，当油封外圈与安装孔之间的配合过于紧密时，它会给油封压装环节带来困难，容易造成油封切边问题，影响产品合格率；反之则会降低安装孔对油封的紧固效果，当变速箱长期处于恶劣的振动工况时，油封容易从安装孔中松脱，发生润滑油泄漏。推荐油封安装孔公差不大于H8。

2.2表面质量油封安装孔内表面粗糙度过低时，油封装配面太光滑，油封外圈与安装孔内表面之间的摩擦力将会显著减小，在长期的振动工况下，同样会带来油封松脱的风险；如果安装孔内表面粗糙度太高，油封装配面太粗糙，则可能造成油封外圈与安装孔内表面之间发生漏油问题。一般油封安装孔粗糙度推荐Ra1.6μm-Ra3.2μm或Rz6.3μm~Rz12.5μm，安装孔内表面不能有毛刺、划痕等可见缺陷。

2.3过渡倒角为避免油封压装时，出现切边现象，油封安装孔口处要设计一个过渡倒角。倒角角度推荐15°~25°，倒角长度0.7~1.5mm，倒角部位不能有毛刺[5]。

3驱动半轴

驱动半轴与变速箱差速器油封通过相互间的装配关系，使油封密封唇口与轴表面达到过盈配合状态，实现密封作用。因此，与油封密封唇口接触部位的轴肩设计及加工质量也是影响变速箱差速器油封密封效果的因素之一。

3.1尺寸公差要恰当选择接触部分半轴的尺寸公差，使油封密封唇口与驱动半轴形成的配合过盈量在合理范围。当轴与油封密封唇间过盈量较小时，油封橡胶材料形变可能不足以填补轴表面的加工痕迹，引起泄漏问题；反之过盈量太大，则会给油封唇口和半轴之间接触油膜的形成带来困难，造成干摩擦现象，严重影响油封使用寿命[6]。一般推荐与油封接触部分轴肩直径公差等级不大于h11。

3.2表面质量轴肩部分的表面质量状况在很大程度上将决定油封密封的可靠性和使用寿命。当该区域表面粗糙度过大时，变速箱润滑油可能通过该区域表面的微观加工痕迹，越过油封密封唇口泄漏到变速箱外；当该区域表面粗糙度过小时，轴表面太过光滑，不利于油封唇口与轴接触面间润滑油膜的形成，会降低油封的使用寿命[7]。对于与油封接触部分半轴表面粗糙度值，推荐Ra0.2μm~Ra0.5μm或Rz1.2μm~Rz3μm。此外，如图1所示的划痕、擦伤等痕迹也不允许出现在轴上该区域。建议采用无轴向进给磨削或无轴向进给金刚砂纸磨光的方法来加工该区域。

3.3表面硬度根据相关经验，一般情况下，与油封接触区域轴的硬度不小于30HRC。为避免运输过程中磕碰带来的损伤，可将轴的硬度提高到45HRC，淬火深度至少0.3mm[8]。此外，轴的硬度与轴圆周速度密切相关。当轴肩圆周速度达到10m/s时，硬度应达到60HRC。随着轴圆周速度的提高，硬度也应相应提高。3.4轴跳动与偏心当轴存在跳动时，在惯性作用下，油封密封唇不能很好的跟随轴的跳动，轴和密封唇之间会形成瞬时间隙，产生漏油问题。转速越高，由轴跳动引起的漏油风险越大。因此，应当尽可能避免轴的跳动或者使之保持在较小范围。不同轴转速下允许的最大轴跳动量如图2所示。为降低轴的跳动，可将变速箱差速器油封紧靠轴承布置，通过轴承来限制油封附近区域轴的跳动量。此外，还应当控制轴和油封安装孔中心之间的偏心量，避免油封唇口的单向载荷，造成油封唇口偏磨并由此引起的泄漏失效。不同轴径下允许的最大偏心量如图3所示。3.5轴端倒角轴肩的端面应加工出倒角，如图4所示。倒角范围15°-30°，倒角长度如表1所示[9]。此外，应避免加工毛刺的出现，倒角也可以加工成圆角。

4整车装配

即使驱动半轴和变速箱本身设计、加工都不存在问题，如果整车制造商在装配阶段，存在装配工艺不合理现象，同样会造成变速箱差速器位置漏油问题。首先，驱动半轴在插装到变速箱差速器花键前，要检查变速箱差速器油封和与之接触驱动半轴部分的清洁度状况。确保驱动半轴该区域和变速箱差速器油封唇口干净、无异物，尤其是金属颗粒异物[10]。其次，驱动半轴安装时，如果半轴前端的花键需要从变速箱差速器油封中穿过，应注意避免半轴花键划伤差速器油封唇口，图5为被花键划伤的油封唇口。可采用类似图6所示的特定工装来保护差速器油封唇口不被花键划伤。此外，应保证变速箱通气管的通畅。避免装配环节造成通气管阻塞，引起箱内气压上升，导致润滑油通过差速器油封被压出箱外，形成泄漏。

5结束语

变速箱差速器与整车驱动半轴连接面的润滑油泄漏问题，由于涉及到变速箱供应商、驱动半轴供应商以及整车制造商各方的产品设计、质量控制、装配工艺等多个环节，发生此类问题时，往往需要整车制造商召集有关供应商，共同分析问题原因，寻找应对措施。根据经验，可从以下方面着手进行分析、查找原因并制定预防措施。a.产品设计变速箱油封对油封安装孔及与之相配合部分驱动半轴的尺寸、公差要求、表面粗糙度等要求是否与油封安装孔及驱动半轴图纸上实际给定的相关要求保持一致。b.质量控制对于漏油问题的变速箱，检查变速箱线上装配时的气密性数据及下线检测报告，分析数据是否有超差现象；对于相应的漏油问题驱动半轴，检查批次性出厂报告或直接测量该半轴的相关接口参数及表面状况，是否存在不合格现象。c.装配工艺检查整车制造商相关装配工艺是否合理，是否通过相关措施来保护变速箱油封在装配过程中不被半轴划伤。半轴及变速箱油封清洁度状况是否良好。

参考文献：

[1]柴丽丽,刘浩.浅谈变速器油封漏油[J].科技创新与应用,2016(13)：134.

[2]钟勇.浅谈影响变速器密封的设计技巧[J].自动化应用,2017,4：1-3.

[3]黄善勇,陈祖建.汽车半轴油封漏油原因及实例解析[J].装备制造技术,2012,9：207-209.

[4]胡泽华,张红烨.PTFE油封技术发展趋势[J].润滑与密封,2015,40(10)：128-133.

[5]付平,常德功.密封设计手册[K].北京：化学工业出版社,2009.

[6]陈舒萍.基于有限元模拟的油封磨耗分析[J].润滑与密封,2016,41(5)：130-133.

[7]赵良举,苏晓燕,杜长春等.旋转唇形油封泵吸效应及影响因素分析[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2011,34(12)：1782-1786.

[10]邹林峰,王光亮.SC12M5变速器后油封漏油故障分析及解决[J].大众科技,2016,18(5)：42-44.

作者：陈威 杨程 谢宇 蒋超 单位：航天重型工程装备有限公司