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摘要：根據變速箱在汽車上的裝配關系及工藝過程，從變速箱、驅動半軸、整車裝配三個方面，分別基于設計、加工、裝配各環節，對汽車變速箱差速器油封漏油問題進行了全方面的分析。提出了從產品設計、質量控制、裝配工藝相關環節入手，變速箱供應商、驅動半軸供應商、整車制造商多方面同時管控，綜合解決汽車變速箱差速器油封漏油問題的相關措施。

關鍵詞：汽車變速箱;差速器油封;驅動半軸;整車裝配;漏油分析

1前言

近年來，隨著汽車工業的快速發展，汽車產量不斷攀升，我國已經成為汽車制造大國。變速箱是汽車重要零部件之一，對汽車的行駛性和操控性，有著至關重要的作用[1]。變速箱質量的好壞，對汽車性能有著直接影響。變速箱漏油是變速箱常見質量問題之一。變速箱潛在漏油位置包括變速箱殼體連接處、放油孔、變速箱差速器油封等部位[2]。由于變速箱差速器油封位置漏油故障涉及到包括變速箱供應商、驅動半軸供應商以及整車制造商在內，各自的產品設計、加工、裝配環節，不是一個單方面的問題，故障排查起來較為復雜。因此，出現在該位置的漏油問題一直是汽車制造商比較棘手的問題。本文主要從變速箱、驅動半軸、整車裝配三個方面來分析漏油原因并根據相關經驗，總結了預防措施。

2變速箱

變速箱殼體上安裝的差速器油封用來將變速箱中的潤滑油與外界灰塵、水等阻隔開來。在差速器油封合理選型的前提下，油封能否起到良好的密封效果與變速箱殼體上油封安裝孔的設計、加工質量有著密切關系[3-4]。

2.1尺寸公差油封通過與安裝孔形成的過盈配合固定在變速箱殼體上，當油封外圈與安裝孔之間的配合過于緊密時，它會給油封壓裝環節帶來困難，容易造成油封切邊問題，影響產品合格率；反之則會降低安裝孔對油封的緊固效果，當變速箱長期處于惡劣的振動工況時，油封容易從安裝孔中松脫，發生潤滑油泄漏。推薦油封安裝孔公差不大于H8。

2.2表面質量油封安裝孔內表面粗糙度過低時，油封裝配面太光滑，油封外圈與安裝孔內表面之間的摩擦力將會顯著減小，在長期的振動工況下，同樣會帶來油封松脫的風險；如果安裝孔內表面粗糙度太高，油封裝配面太粗糙，則可能造成油封外圈與安裝孔內表面之間發生漏油問題。一般油封安裝孔粗糙度推薦Ra1.6μm-Ra3.2μm或Rz6.3μm~Rz12.5μm，安裝孔內表面不能有毛刺、劃痕等可見缺陷。

2.3過渡倒角為避免油封壓裝時，出現切邊現象，油封安裝孔口處要設計一個過渡倒角。倒角角度推薦15°~25°，倒角長度0.7~1.5mm，倒角部位不能有毛刺[5]。

3驅動半軸

驅動半軸與變速箱差速器油封通過相互間的裝配關系，使油封密封唇口與軸表面達到過盈配合狀態，實現密封作用。因此，與油封密封唇口接觸部位的軸肩設計及加工質量也是影響變速箱差速器油封密封效果的因素之一。

3.1尺寸公差要恰當選擇接觸部分半軸的尺寸公差，使油封密封唇口與驅動半軸形成的配合過盈量在合理范圍。當軸與油封密封唇間過盈量較小時，油封橡膠材料形變可能不足以填補軸表面的加工痕跡，引起泄漏問題；反之過盈量太大，則會給油封唇口和半軸之間接觸油膜的形成帶來困難，造成干摩擦現象，嚴重影響油封使用壽命[6]。一般推薦與油封接觸部分軸肩直徑公差等級不大于h11。

3.2表面質量軸肩部分的表面質量狀況在很大程度上將決定油封密封的可靠性和使用壽命。當該區域表面粗糙度過大時，變速箱潤滑油可能通過該區域表面的微觀加工痕跡，越過油封密封唇口泄漏到變速箱外；當該區域表面粗糙度過小時，軸表面太過光滑，不利于油封唇口與軸接觸面間潤滑油膜的形成，會降低油封的使用壽命[7]。對于與油封接觸部分半軸表面粗糙度值，推薦Ra0.2μm~Ra0.5μm或Rz1.2μm~Rz3μm。此外，如圖1所示的劃痕、擦傷等痕跡也不允許出現在軸上該區域。建議采用無軸向進給磨削或無軸向進給金剛砂紙磨光的方法來加工該區域。

3.3表面硬度根據相關經驗，一般情況下，與油封接觸區域軸的硬度不小于30HRC。為避免運輸過程中磕碰帶來的損傷，可將軸的硬度提高到45HRC，淬火深度至少0.3mm[8]。此外，軸的硬度與軸圓周速度密切相關。當軸肩圓周速度達到10m/s時，硬度應達到60HRC。隨著軸圓周速度的提高，硬度也應相應提高。3.4軸跳動與偏心當軸存在跳動時，在慣性作用下，油封密封唇不能很好的跟隨軸的跳動，軸和密封唇之間會形成瞬時間隙，產生漏油問題。轉速越高，由軸跳動引起的漏油風險越大。因此，應當盡可能避免軸的跳動或者使之保持在較小范圍。不同軸轉速下允許的最大軸跳動量如圖2所示。為降低軸的跳動，可將變速箱差速器油封緊靠軸承布置，通過軸承來限制油封附近區域軸的跳動量。此外，還應當控制軸和油封安裝孔中心之間的偏心量，避免油封唇口的單向載荷，造成油封唇口偏磨并由此引起的泄漏失效。不同軸徑下允許的最大偏心量如圖3所示。3.5軸端倒角軸肩的端面應加工出倒角，如圖4所示。倒角范圍15°-30°，倒角長度如表1所示[9]。此外，應避免加工毛刺的出現，倒角也可以加工成圓角。

4整車裝配

即使驅動半軸和變速箱本身設計、加工都不存在問題，如果整車制造商在裝配階段，存在裝配工藝不合理現象，同樣會造成變速箱差速器位置漏油問題。首先，驅動半軸在插裝到變速箱差速器花鍵前，要檢查變速箱差速器油封和與之接觸驅動半軸部分的清潔度狀況。確保驅動半軸該區域和變速箱差速器油封唇口干凈、無異物，尤其是金屬顆粒異物[10]。其次，驅動半軸安裝時，如果半軸前端的花鍵需要從變速箱差速器油封中穿過，應注意避免半軸花鍵劃傷差速器油封唇口，圖5為被花鍵劃傷的油封唇口。可采用類似圖6所示的特定工裝來保護差速器油封唇口不被花鍵劃傷。此外，應保證變速箱通氣管的通暢。避免裝配環節造成通氣管阻塞，引起箱內氣壓上升，導致潤滑油通過差速器油封被壓出箱外，形成泄漏。

5結束語

變速箱差速器與整車驅動半軸連接面的潤滑油泄漏問題，由于涉及到變速箱供應商、驅動半軸供應商以及整車制造商各方的產品設計、質量控制、裝配工藝等多個環節，發生此類問題時，往往需要整車制造商召集有關供應商，共同分析問題原因，尋找應對措施。根據經驗，可從以下方面著手進行分析、查找原因并制定預防措施。a.產品設計變速箱油封對油封安裝孔及與之相配合部分驅動半軸的尺寸、公差要求、表面粗糙度等要求是否與油封安裝孔及驅動半軸圖紙上實際給定的相關要求保持一致。b.質量控制對于漏油問題的變速箱，檢查變速箱線上裝配時的氣密性數據及下線檢測報告，分析數據是否有超差現象；對于相應的漏油問題驅動半軸，檢查批次性出廠報告或直接測量該半軸的相關接口參數及表面狀況，是否存在不合格現象。c.裝配工藝檢查整車制造商相關裝配工藝是否合理，是否通過相關措施來保護變速箱油封在裝配過程中不被半軸劃傷。半軸及變速箱油封清潔度狀況是否良好。

參考文獻：

[1]柴麗麗,劉浩.淺談變速器油封漏油[J].科技創新與應用,2016(13)：134.

[2]鐘勇.淺談影響變速器密封的設計技巧[J].自動化應用,2017,4：1-3.

[3]黃善勇,陳祖建.汽車半軸油封漏油原因及實例解析[J].裝備制造技術,2012,9：207-209.

[4]胡澤華,張紅燁.PTFE油封技術發展趨勢[J].潤滑與密封,2015,40(10)：128-133.

[5]付平,常德功.密封設計手冊[K].北京：化學工業出版社,2009.

[6]陳舒萍.基于有限元模擬的油封磨耗分析[J].潤滑與密封,2016,41(5)：130-133.

[7]趙良舉,蘇曉燕,杜長春等.旋轉唇形油封泵吸效應及影響因素分析[J].合肥工業大學學報(自然科學版),2011,34(12)：1782-1786.

[10]鄒林峰,王光亮.SC12M5變速器后油封漏油故障分析及解決[J].大眾科技,2016,18(5)：42-44.

作者：陳威 楊程 謝宇 蔣超 單位：航天重型工程裝備有限公司