半轴护套漏油的故障分析与总结

张陈佳

(同济大学汽车学院，上海 201804)

0 引言

汽车半轴是传动系统中的重要零件，从发动机输出的扭矩经过变速箱，再通过半轴传递到轮毂，使得汽车开动起来。护套是位于半轴的两端(见图1)，是为了保护半轴两端的内部子零件，并且能够存储润滑液。护套的作用主要是防止外部的泥沙等进入护套内部，而在护套内部存储有润滑液，是为了润滑，减少内部零件的磨损[1-3]。

图1 半轴

漏油是汽车使用过程中经常会遇到的故障问题，有一份统计数据显示，中国质量万里行在2015年收到汽车行业投诉4 544条，其中漏油问题有343条，抖动问题有314条，异响问题有766条(见图2)；而在半轴上也经常发生护套漏油，经常接到用户的投诉抱怨，有一份某品牌车型在2018年1月—4月的半轴故障问题统计数据显示，这期间总共发生73例问题，其中漏油问题有50条，占半轴故障问题的69%。因此现在半轴漏油问题比较严重，需要对此问题更加重视，并且采取相应改善措施来减少漏油问题的发生[4]。

图2 汽车投诉主要问题统计

现在的半轴护套(见图3)主要是橡胶、橡塑材料，较易受到外力冲击而破损，一旦产生破损漏油，内部的润滑液减少，外部的泥沙等进入护套内部，会影响内部零件的正常工作，造成异常磨损，降低半轴的使用寿命，并且还可能连带发生异响和抖动问题，当然漏油问题还影响用户的用车体验，产生很多不良影响，造成用户的抱怨[5]。

经过查询文献，发现现在国内关于护套漏油问题的分析和总结的文献非常少，护套漏油方面的问题虽然比较常见，但是不能对于这个问题疏忽大意，应该对这个问题给予更多的关注和研究，因此本文作者试对护套经常发生的半轴护套破损漏油类型进行一定的分析和总结，举例的这些护套破损漏油类型都是在实际用车中经常会遇到的，并且文中总结了一些护套检查的一般流程和方法，希望对相关从业人员在进行相关问题处理时有所参考和帮助。

图3 护套

1 护套检查的一般方法

(1)尽可能在发生问题的现场检查护套的损伤情况，在护套上标注清楚任何可见的破损，拆卸护套之前先进行拍照，并且需要特别注意卡箍夹紧的区域是否有破损；

(2)拍好照片以后，拆卸夹箍和护套时要注意护套上发生的任何变化，例如护套上是否有因拆卸夹箍而新增的损伤，是否有护套黏在外星轮和轴杆上的情况等；

(3)护套拆下来以后不要用清洗剂等化学品去清洗，因为这可能会影响护套的物理性能以及化学分析的结果；

(4)记录详细的信息，比如油脂、护套材料、护套的使用时间等；记录描述并且拍摄护套上所有的损坏包括各种表面破坏痕迹，而不仅仅只是破损漏油位置；

(5)检查护套裂纹并且评估该裂纹扩展的可能原因，例如疲劳、氧化等；

(6)如果有需要进行破坏性测试，比如硬度、化学分析、拉伸试验等，在可能的情况与未使用过的同一批次的护套进行对比。

2 故障类型分析

2.1 外力破损

2.1.1 故障特征

护套外部由于受外力导致异常破损，如磕碰伤、割破划破，发生的位置一般在最外圈暴露处，如护套波峰和夹箍边缘(见图4)。

图4 外力破损护套

2.1.2 故障原因分析

(1)被锋利的物体切割，如刀；

(2)局部融化，由于护套与热的汽车部件接触而导致；

(3)来自小物体的撞击，比如路上的石头碎片；

(4)在维修或者事故发生期间，在轴的运输、排序、装车过程中，有意外受到外力挤压或者磕碰撞击；

(5)护套与化学溶剂接触，使得护套材料性能变化；拆卸夹箍时候，意外造成第一波峰和夹箍夹紧区域受损。

2.1.3 解决方案

优化工厂装配、物流运输、排序、装车过程；优化运输料架设计；优化半轴在整车上的安装位置的空间设计，避免在较大角度下与汽车上其他零部件接触到；优化整车上对于半轴护套等部件的保护，如下面安装护板；优化维修过程中拆卸半轴的操作规范性，避免对护套有损伤等。

2.2 干涉破损

2.2.1 故障特征

该种类型破损的具体特征是护套整个环形破裂开来，发生位置一般在护套波峰处，在护套环形裂口周围可见明显的摩擦痕迹，裂口周边护套厚度变薄(见图5)。

图5 干涉破损护套

2.2.2 故障原因分析

这种破裂常常是受到异物干涉而导致，护套持续受到圆周摩擦而最终导致护套越来越薄而破裂开，可能是行驶过程中有异物缠绕在护套上，可能是设计不当使得半轴在极限摆角情况下护套与其他零件有接触而产生干涉摩擦等。

2.2.3 解决方案

优化整车上对于半轴护套等部件的保护，比如安装底部护板，避免有异物接触到护套；优化整车上半轴的空间设计，避免与汽车其他零部件产生接触干涉；优化对于半轴护套的设计，避免内部子零件在极限角度下接触到护套，避免护套在较大摆角下护套波峰的相互挤压力过大等。

2.3 老化破损

2.3.1 故障特征

这种失效模式经常发生在高应变区域，通常在护套波谷，在波谷处整个圆周形成大量小而波浪状的裂纹，最后发展成为大裂缝而使得护套破裂(见图6)。

图6 老化破损护套

2.3.2 故障原因分析

氧会同橡胶中的分子发生化学反应，使得分子链发生断裂，加速了护套的化学性质和机械性能变化，而疲劳区域的护套表面可能会产生细微裂纹，使得抗氧化保护层失效，该区域更易被氧化使得护套破损，氧化是老化的重要原因之一，而其他比如高温、化学物质、光、机械应力等都有可能加速护套老化。

2.3.3 解决方案

优化护套的设计和工艺，比如材料方面，优化护套的抗氧化性等；尽量避免护套长时间受到高温，避免与化学物质的接触，优化对于护套的保护。

3 结束语

文中对半轴使用过程中经常会遇到的护套漏油故障模式进行比较详细的总结和分析，并且提供了检查护套的一般方法，这对于护套漏油分析改进工作有较大的意义。护套失效模式比较复杂，当然还有其他类型的失效，但是市场上出现的最常见的就是以上三类。半轴护套是重要的一个零部件，一旦发生破损漏油，往往会使得半轴总成寿命降低，甚至会让整车发生异常抖动和异响，这会很影响用户的体验和安全，因此在设计、生产、运输、整车装配和维修过程中要特别重视半轴护套的保护，减少半轴护套漏油问题的发生。希望研究结果能对主机厂、该类产品供应商和汽车维修站人员在处理该类产品问题时提供技术经验和参考，使得相关人员能快速识别出故障类型，从而采取相关措施减少该类半轴护套漏油问题发生。