减速器渗油故障分析及改善

谷清芮，许 杨

（北京新能源汽车股份有限公司，北京 100176）

电动车减速器渗油是较为常见的故障，会造成油液浪费和减速器设备损坏，本文针对某电动车型减速器渗油故障进行分析，查找根本原因，提出有效可行的解决方案，使减速器良好稳定地运行。

1 减速器故障

某款电动汽车存在减速器渗油现象，如图1 所示，各故障样车的行驶里程范围为3 048～30 518 km，所配置的减速器外壳形式如图2 所示，其上共有16颗螺栓，其中60%故障样车在第15、16 号螺栓间存在渗油，20%故障样车在第2、3号螺栓间存在渗油，20%故障样车在第6、7号螺栓间存在渗油。

图1 减速器渗油故障

图2 减速器外壳形式

2 原因分析

通过鱼骨图3查找减速器渗油的根本原因，主要从5个方向进行排查：（1）壳体结合面是否存在加工异常；（2）结合面预紧力是否异常；（3）结合面涂胶是否异常；（4）螺栓布局是否合理；（5）整车载荷是否异常。每个排查方向分别进行多项测试。

图3 减速器渗油原因排查鱼骨图

2.1 壳体结合面加工异常排查

拆解减速器故障件进行结合面面压测试，对应图2 中各螺栓编号，发现第15、16 号螺栓间存在未压实的贯穿通路，如图4所示，分别对箱体及箱盖结合面进行检查，在箱盖上发现异常刀纹。

图4 减速器箱盖面压测试的异常刀纹

随机抽取未装车的减速器箱盖成品10 件，分别对图4中异常刀纹位置进行横、纵向粗糙度检查，粗糙度标准为Ra 2～6，发现10件样品的纵向粗糙度均小于2，其中最小值为0.963，严重低于设计要求，并且10 件样品的横向粗糙度虽满足要求，但均偏向目标要求最小值2。这样当壳体承受反向力时，粗糙度过小会使结合面密封胶不能有效附着，导致壳体密封变差，车辆运行过程中出现渗油。

分析减速器铣刀加工过程，发现减速器结合面上铣刀加工的规划路径不合理，存在走刀异常情况，产生异常刀纹，进而导致结合面粗糙度降低。

同时对减速器结合面的加工平面度进行测量，结果满足设计要求。

经过上述分析得到，减速器结合面加工纹理粗糙是减速器渗油的根本原因之一。

2.2 壳体结合面预紧力异常排查

减速器结合面各螺栓残余扭矩的标准为≥19 Nm，测试故障件发现第15号螺栓的残余扭矩为17.75 Nm、第16 号螺栓的残余扭矩为19.30 Nm，前者不满足要求，后者接近最小值[1]。

排查发现存在两处共用箱体螺栓的钣金吊耳，分别在第11、15号螺栓位置，如图5所示，其中第15号螺栓位置的吊耳在减速器加工、合装总成及合装整车等过程中至少被吊装10次，存在降低螺栓紧固力矩风险。针对此设计风险，随机抽测完成整车合装的减速器20台，检查第15、16号螺栓的残余扭矩，发现其中一台第15号螺栓的测量值为14 Nm，明显低于标准要求。

图5 减速器钣金吊耳设计

此外，对故障件中各螺栓的摩擦系数进行检测，依次测试拧紧力矩，发现各值均符合预紧力要求。

经过上述分析得到，吊耳位置与箱体部分螺栓共用是减速器渗油的根本原因之一。

2.3 结合面涂胶不良排查

首先，检查各故障减速器的结合面是否被涂胶，发现均已涂胶，此项风险被排除。

然后，检查工艺中从涂胶至合箱整个过程用时是否≤20 min，测试发现用时为12 min，满足要求。

接下来检查故障件的涂胶位置和涂胶量是否准确，通过查看MES（Manufacturing Execution System，精益制造管理系统）记录发现机器人涂胶操作合格。

最后，拆解减速器故障件，发现结合面的密封胶完整度差，存在脱落褶皱，导致附着力不足，并存在油性污渍[1]。为此，随机抽取未装车的减速器成品3 台，分别进行撕胶验证及合箱拆解验证。其中，撕胶验证中，对经过酒精清洁和不做任何处理的箱盖分别涂胶，静置4 h 后分别手工剥离，发现后者较前者更易剥离，如图6所示；合箱拆解验证中，对比经过酒精清洁的箱体和不做任何处理的箱盖，分别涂胶后合装，静置3天后分别进行拆解，发现前者较后者的密封胶分布更均匀、完整度更高，如图7所示。

图6 撕胶对比验证

图7 合箱拆解对比验证

深入分析涂胶方案，发现减器速箱体与箱盖结合面没有设计容胶槽，容胶槽通常设置在箱体内侧，结合面打胶后通过挤压在箱体箱盖结合面内侧形成挤压填充，与空气接触后快速固化，达到密封效果。对比竞品，如图8所示，既有容胶槽设计，又在定位销周圈布有密封胶以增大密封面积，而故障件只在定位销内侧涂胶。

图8 竞品容胶槽设计

经过上述分析得到，涂胶设计不合理以及涂胶面污染未使用酒精清洁，是减速器渗油的根本原因之一。

2.4 螺栓布局排查

排查减速器结合面的螺栓布局是否合理，主要测量壳体张开量和壳体间压力。壳体张开量的设计标准为≤ 30 μm，经过CAE 分析得到，第15、16 号螺栓处的张开量为27 μm，虽满足要求，但设计余量在各螺栓中最低。结合面的面压测试中，除第15、16 号螺栓处发现因加工刀纹缺陷造成压力不足外，其他部位均无异常。

2.5 整车载荷排查

整车冲击过载会导致悬置部件受力过大，进而影响减速器安装位置的受力，减速器采用CAE 设计和校核时，采用汽车耐久测试标准PASCAR 中最恶劣工况，通常用户正常使用车辆，不会长时间处于最恶劣工况中。

综上，减速器出现渗油故障的根本原因主要有3点：（1）结合面加工粗糙度低；（2）螺栓残余扭矩低；（3）结合面涂胶清洁度不足。

3 解决措施及效果验证

针对减速器渗油故障的根本原因制定改进措施，主要从提高减速器壳体加工精度、降低螺栓扭矩衰减和优化结合面涂胶3个方面进行。

3.1 提高减速器壳体加工精度

为了改善结合面的异常刀纹，需要优化结合面网纹加工工艺，调试铣刀路径（与轮廓线走向一致），避免让位，保证结合面刀纹形状一致，如图9所示。调整走刀程序后，检查结合面未发现异常刀纹，如图10所示。重新进行面压测试，未发现贯穿缺陷。

图9 刀具路径优化前、后对比

图10 结合面改善前、后对比

3.2 降低螺栓扭矩衰减

针对故障件中螺栓残余扭矩不合格问题，首先采取临时措施，复紧第15、16号螺栓，并抽测复紧车辆扭矩，持续跟踪200辆车，未出现残余扭矩不合格问题。为从根本上解决吊耳重复使用使扭矩衰减的问题，制定出长期措施提升结合面的预紧力及密封性：（1）修改吊耳设计，取消第11、15号螺栓两处钣金吊耳，在箱体及箱盖上新增铸造吊耳，优化吊装受力；（2）优化漏油处螺栓设计，采用CAE分析，在第15、16号螺栓间增加一个合箱螺栓，使该处壳体张开量由27 μm降至14 μm，并在第4、5号螺栓间增加一个合箱螺栓，使该处壳体张开量由14 μm降至0 μm，提高结合面的预紧力。如图11所示。

图11 减速器壳体吊耳结构优化结果

3.3 优化结合面涂胶

针对结合面密封胶完整度差问题进行以下优化：（1）在减速器箱体内侧倒角30°形成1.5～2 mm 容胶槽，如图12 所示，一方面使胶接触空气较快固化，另一方面通过固化胶条隔绝润滑油与密封面，提升结合面的密封性[2]；（2）在定位销周圈采用密封胶绕涂，增大涂胶面积；（3）壳体涂胶前增加酒精擦拭工序，保证结合面清洁度[3]。

图12 箱体内侧增加容胶槽

将改进后的减速器搭载整车进行强化耐久测试，未出现渗油现象。上述设计优化及工艺改进从根本上解决了减速器渗油问题，提高了减速器的密封性能。

4 结 论

针对某电动汽车减速器渗油故障通过排除法查找根本原因，从壳体结合面加工异常、壳体结合面预紧力异常、结合面涂胶不良、螺栓布局和整车载荷等方面进行排查，发现3方面原因：（1）减速器结合面存在异常刀纹，壳体粗糙度低于设计要求；（2）钣金吊耳共用箱体螺栓，多次使用对结合面压紧不利；（3）结合面涂胶设计不合理，清洁度不良。对应提出3项解决措施：（1）调试优化铣刀路径，避免让位；（2）取消原有两处钣金吊耳，增加与箱体一体的铸造吊耳，并在壳体张开量较大位置增加两颗合箱螺栓；（3）在壳体内侧倒角加工容胶槽，并对定位销周圈采用密封胶绕涂增大涂胶面积，涂胶前增加酒精擦拭工序。

通过各项优化措施，提高了减速器密封性能，解决了渗油问题。