变速器整车匹配开发中输出油封漏油问题分析

林小凤

中国第一汽车股份有限公司研发总院 吉林省长春市 130013

1 引言

近年来，随着汽车行业高速发展，我国汽车产销量已经连续多年排名世界第一。同时，消费者对汽车品质的要求也随之逐步提高。变速器是汽车的核心零部件，它匹配开发的合理性直接关系着整车品质，而输出油封的密封性是衡量匹配开发成功与否的关键因素之一。

因此，在变速器整车匹配开发中，避免产生油封漏油问题显得尤为重要。

2 油封概述

油封的作用是：（1）防止齿轮润滑油泄露；（2）防止外界灰尘或杂质进入变速器内部。其工作原理为：油封主唇与旋转轴为过盈配合，两者之间形成一个很窄的接触带，接触带中有一层薄而均匀的油膜。油膜将油封主唇与旋转轴之间产生的摩擦热带走，同时由于油膜张力作用，可以阻止润滑油泄露。

变速器油封的典型结构如图1所示。该油封的特点是：（1）主唇有弹簧，当主唇产生磨损时，弹簧能够辅助保证主唇的径向压紧力。（2）有2个或1个副唇以及1个防尘唇，它们主要用于阻止外界灰尘或杂质进入主唇，防止主唇产生异常磨损。（3）主唇空气侧有特殊的螺旋凸起或三角凸起等结构。在旋转轴振动、窜动等极端情况，可能会有少量润滑油泄露到主唇空气侧，上述结构具有动压回流效应，可将泄露的润滑油泵回油液侧。

图1 油封的典型结构

3 油封漏油问题分析

油封漏油问题可以从设计、装配、样件质量等4个方面进行排查，如图2所示。

图2 漏油问题排查

3.1 设计

3.1.1 驱动轴

与漏油问题相关的驱动轴设计包括：驱动轴油封档轴径的尺寸、粗糙度、硬度、倒角；支撑档轴径的尺寸、粗糙度以及防尘盖等，具体结构见图3。

图3 驱动轴和差速器结构

a.尺寸：油封档直径主要根据油封要求选择。

b.粗糙度：油封档最合适的粗糙度为Ra 0.2-0.8，或者参考油封要求。

c.硬度：油封档最合适的硬度为58-64HRC，或者参考油封要求。

d.倒角：油封档前端倒角很重要，其前端直径推荐小于油封主唇自由状态直径1.5-2.5mm，抛光处理，防止在安装驱动轴过程中划伤油封。

e.防尘盖：防尘盖内壁与油封防尘唇过盈量推荐为0.2-0.4mm，最大限度阻止灰尘、泥沙等杂质进入油封主唇，损坏油封。

f.支撑档：驱动轴支撑档与差速器壳体内孔的配合非常关键，设计不当会造成驱动轴油封档跳动量较大，加速油封主唇磨损，降低油封寿命。推荐的直径间隙量为0.05-0.1mm。

3.1.2 变速器

a.油封选型：主要包括油封型式选定、唇口材料选定、金属材料选定等流程，需要重点考虑轴的直径，腔体直径、宽度，转速，压力等因素。目前，大品牌油封产品呈现标准化、系列化、规范化趋势，一般来说不容易出问题，而选用国产化或小品牌油封需要特别注意。

b.油封座孔：外露骨架座孔建议过盈量为0.13mm，内包骨架座孔建议过盈量为0.51mm；变速器壳体普遍采用铝合金材料，粗糙度建议Ra为2.5-6.3；孔端倒角建议为15°~30°孔端直径大于油封外圈直径，倒角做抛光处理。

3.2 装配

3.2.1 驱动轴安装

将驱动轴插入差速器过程中，要求驱动轴花键与油封保持同心。由于安装人员知识匮乏或者操作不当，可能会出现驱动轴安装时，花键或卡环与油封主唇接触，划伤油封，导致漏油。

上述问题无法靠操作人员的自觉性来保证，为了减少上述失效模式，建议安装驱动轴时增加变速器油封保护工装，其结构形式及工作原理见图4。它的作用是在驱动轴安装过程中将其花键、卡环与变速器油封有效隔离，避免油封的划伤。此工装具有结构简单，功能可靠，可重复使用等优点。

图4 油封保护工装

3.2.2 油封安装

油封外圈与座孔是过盈配合，压入需使用工装，保证压力均匀的作用于油封的外圈。如果没有工装，可以使用杯形或桶形底座进行压装，应避免直接打击油封，防止油封整体变形。

3.3 样件质量

变速器油封漏油时，首先需要检查是否是样件质量问题：使用手指沿着油封主唇慢慢移动，检查油封主唇是否有划伤；观察驱动轴油封档表面是否有磕伤、刮伤、锈迹；检查驱动轴防尘盖是否变形等。如果没有发现异常，需要对3.1提到的结构及尺寸进行详细检测并确定是否满足图纸要求。

3.4 其他

齿轮润滑油的污染容易使系统中零部件发生故障，加速油封磨损，而且其中的杂质可能划伤油封，使油封失效。因此，齿轮润滑油清洁度也是变速器油封漏油问题需要关注的因素之一。

4 结语

本文从设计、装配、样件质量等4个方面就变速器开发与使用过程中输出油封漏油问题进行详细阐述，并提出了有效的解决方案。在实际项目开发中，取得了良好的效果。本文重点从开发角度阐释变速器漏油问题解决方案，对于已经投放市场的商品车，如果漏油问题频发，也可以尝试从上述方面进行解析。