作者：崔振陽，劉雪鋒
（一汽奔騰轎車有限公司，吉林長春 130000）
電動(dòng)汽車車型開發(fā)過程中，減速器驅(qū)動(dòng)軸油封處漏油會(huì)增加整車的開發(fā)周期及開發(fā)成本，給企業(yè)造成損失。文章從整車生產(chǎn)廠角度出發(fā)，根據(jù)減速器油封密封結(jié)構(gòu)及密封機(jī)理，從設(shè)計(jì)、加工及裝配等層面分析引起減速器油封漏油的原因，根據(jù)偶發(fā)問題及批量問題分別制定不同的排查方向，有助于提高減速器油封漏油問題排查效率，并依據(jù)漏油原因給出了幾條降低減速器油封漏油故障率的措施。
01 減速器油封密封結(jié)構(gòu)簡介
電動(dòng)汽車減速器與傳統(tǒng)燃油車變速箱類似，用于傳遞驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速及扭矩，一般通過固定速比單級減速，達(dá)到降速增扭的目的。減速器內(nèi)部需要潤滑油潤滑，良好的潤滑可提高減速器的傳動(dòng)效率及工作壽命。傳統(tǒng)汽車變速箱多采用自密封結(jié)構(gòu)形式，而電動(dòng)汽車的減速器多用敞開式油封結(jié)構(gòu)，其成本較低，但容易發(fā)生漏油問題。敞開式油封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于減速器油封與驅(qū)動(dòng)軸直接接觸，減速器油封主要用于防止減速器潤滑油的外泄，如圖1所示，驅(qū)動(dòng)軸為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件，油封外徑通過過盈配合安裝在減速器殼體上，油封內(nèi)徑與驅(qū)動(dòng)軸密封配合，起到封油效果。由圖1可知，油封處漏油點(diǎn)主要分為兩處，即油封與減速器殼體配合處及油封與驅(qū)動(dòng)軸配合處。油封與減速器殼體配合處屬于靜密封，且減速器內(nèi)外壓差較低，只要保證油封與減速器配合部分無缺陷、壓縮量及表面粗糙度滿足要求，通常情況下此處不會(huì)發(fā)生漏油問題。油封與驅(qū)動(dòng)軸配合處為動(dòng)態(tài)密封，相比于靜態(tài)密封，動(dòng)態(tài)密封的設(shè)計(jì)難度較高，更易于發(fā)生漏油問題。工程實(shí)際中減速器油封漏油多發(fā)生在驅(qū)動(dòng)軸與油封配合處。
圖1 減速器與驅(qū)動(dòng)軸密封處結(jié)構(gòu)
02 減速器油封漏油原因分析
發(fā)現(xiàn)減速器油封漏油時(shí)，首先應(yīng)確認(rèn)發(fā)生泄漏的部位，有時(shí)是附著了油脂等油封漏油以外的原因而誤認(rèn)為是油封漏油。首次發(fā)現(xiàn)漏油后應(yīng)將漏油部分清理干凈并持續(xù)跟蹤觀察其是否繼續(xù)漏油，若確為油封漏油，再進(jìn)行油封漏油原因分析。結(jié)合車型開發(fā)過程中工程實(shí)際情況和減速器油封與驅(qū)動(dòng)軸配合處的密封結(jié)構(gòu)及密封機(jī)理，歸納出其漏油原因主要有：
（1）減速器通氣塞堵塞；
（2）油封或驅(qū)動(dòng)軸的密封結(jié)構(gòu)損壞；
（3）油封單件尺寸不合格；
（4）驅(qū)動(dòng)軸與油封配合處加工質(zhì)量不滿足要求；
（5）油封材料選擇不合理；
（6）油封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。
若減速器油封漏油問題為偶發(fā)問題，則重點(diǎn)排查第（1）到（4）條；若為批量問題，則主要排查第（5）到（6）條。對于偶發(fā)問題，錯(cuò)誤的排查順序可能會(huì)破壞被排查零部件的狀態(tài)導(dǎo)致故障無法復(fù)現(xiàn)，難以鎖定發(fā)生故障的真正原因，故排查時(shí)應(yīng)按照本文所述先后順序逐一排查。
減速器通氣塞堵塞：油封發(fā)生漏油問題后，應(yīng)首先排查減速器通氣塞是否堵塞。減速器通氣塞分為常開型與常閉型兩種，常開型通氣塞始終保持減速器內(nèi)部壓力與外界大氣壓力相等；常閉型通氣塞一般開啟壓力為 0.005～0.01 MPa。無論哪種通氣塞，只要通氣塞正常工作，減速器內(nèi)外壓差較低，即油封兩側(cè)壓差較低，但當(dāng)通氣塞堵塞后，減速器工作時(shí)其內(nèi)部壓力會(huì)隨油溫升高而不斷升高，造成油封兩側(cè)壓差較大，容易引起油封漏油，但根據(jù)工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，通氣塞發(fā)生堵塞的概率較小。
油封或驅(qū)動(dòng)軸的密封結(jié)構(gòu)損壞：排除由于通氣塞堵塞造成減速器油封漏油后，應(yīng)小心拆除驅(qū)動(dòng)軸，拆除過程注意不要損壞油封，檢查驅(qū)動(dòng)軸與油封配合的部位是否存在異常磨損，并在減速器總成上觀察油封是否有損壞，若驅(qū)動(dòng)軸或油封密封部位存在損壞，可鎖定漏油原因?yàn)槊芊饨Y(jié)構(gòu)損壞。密封結(jié)構(gòu)的損壞可能由多種因素造成，主要包括生產(chǎn)裝配過程中造成的密封結(jié)構(gòu)損壞及減速器潤滑油失效或潤滑油選擇不合理造成密封結(jié)構(gòu)異常磨損。
1.生產(chǎn)裝配過程中造成的密封結(jié)構(gòu)損壞
在整車生產(chǎn)廠中，減速器屬于外購件，油封隨減速器總成供貨，油封的安裝是在減速器自動(dòng)化生產(chǎn)線上由專用工具壓裝，其安裝精度與一致性控制較好，且在運(yùn)輸過程中會(huì)在油封處加裝保護(hù)蓋，油封損壞的可能性較小。但在整車裝配過程中，驅(qū)動(dòng)軸插裝到減速器的工序?yàn)榘肴斯げ逖b，插裝過程中可能存在驅(qū)動(dòng)軸花鍵與卡簧等尖銳部位接觸油封的現(xiàn)象，可能會(huì)造成油封損壞。
2.減速器潤滑油失效或潤滑油選擇不合理造成密封結(jié)構(gòu)異常磨損
若發(fā)現(xiàn)減速器油封及驅(qū)動(dòng)軸密封部位異常磨損，應(yīng)檢查潤滑油油品是否失 效以及是否加注減速器供應(yīng)商指定的潤滑油型號。車輛行駛里程過長或極端惡劣環(huán)境下，減速器潤滑油油品可能會(huì)失效，潤滑油油品失效后，油封及驅(qū)動(dòng)軸間的潤滑效果降低，摩擦力增大，導(dǎo)致密封結(jié)構(gòu)異常磨損；減速器及油封的開發(fā)及驗(yàn)證過程與潤滑油息息相關(guān)，通常減速器對于潤滑油的型號選擇有明確的要求，使用不同型號的潤滑油可能會(huì)造成油封與潤滑油不相容引起橡膠硬度增加，造成油封與驅(qū)動(dòng)軸密封部位過早的老化及磨損。
油封單件尺寸不合格：若通氣塞及密封結(jié)構(gòu)無異常，則進(jìn)行油封單件尺寸排查。應(yīng)對照油封圖紙，檢測漏油油封的相關(guān)尺寸是否滿足要求。由于油封材料為橡膠，材質(zhì)較軟，用游標(biāo)卡尺測量其尺寸難以保證測量精度，宜用三坐標(biāo)儀進(jìn)行測量，受限于三坐標(biāo)儀對被檢零件的要求，直接在減速器總成上檢測油封相關(guān)尺寸難以實(shí)現(xiàn)，而拆卸油封會(huì)對油封造成破壞導(dǎo)致被檢尺寸無效。因此應(yīng)檢測至少10件與漏油減速器油封同批次的新油封，檢測密封唇口直徑尺寸、外徑尺寸、密封唇口圓度、外徑圓度及內(nèi)外徑的同軸度等是否滿足設(shè)計(jì)要求。并挑選合格品正確安裝到漏油減速器上進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證密封效果，若漏油故障消失，可鎖定漏油原因?yàn)橛头鈫渭叽绮缓细瘢蝗舯ＷC合格油封安裝正確的情況下仍然漏油，繼續(xù)排查其他原因。
驅(qū)動(dòng)軸與油封配合處加工質(zhì)量不滿足要求：驅(qū)動(dòng)軸與油封配合處加工質(zhì)量也是影響減速器油封密封效果的因素之一。若發(fā)生漏油問題后，檢測油封無異常，需檢測漏油車輛驅(qū)動(dòng)軸與油封配合處的尺寸、加工精度及硬度等是否滿足設(shè)計(jì)要求。若存在不合格項(xiàng)，應(yīng)挑選合格驅(qū)動(dòng)軸裝配到漏油車輛上，驗(yàn)證密封效果，若漏油故障消失，可鎖定漏油原因?yàn)轵?qū)動(dòng)軸與油封配合處加工質(zhì)量不滿足要求；若仍然漏油，繼續(xù)排查其他原因。
油封材料選擇：減速器油封的使用要求主要有：溫度 −30℃～ 150℃、耐磨、耐各種介質(zhì)（機(jī)油、潤滑油、齒輪油、液壓油、燃油、酸、堿、鹽、水、灰塵、泥漿）、耐老化、變形小、回彈性好、高拉伸強(qiáng)度、對密封面不損傷，與骨架材料粘合性好，加工性能好。目前，汽車減速器油封橡膠主要采用丁腈橡膠 （NBR）、丙烯酸酯橡膠（ACM）和氟橡膠（FKM），幾種常見油封材料的特點(diǎn)及適用范圍如表1。由于北方冬季溫度較低，不宜采用耐寒性較差的氟橡膠（FKM）油封。
表1 幾種常見油封材料的特點(diǎn)及適用范圍
油封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：減速器油封的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由橡膠主體、金屬骨架和彈簧組成，在自由狀態(tài)下，油封的密封唇口直徑 小于驅(qū)動(dòng)軸的軸徑，屬于過盈配合，油封密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于油封廠家的核心技術(shù)，包括防塵唇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、切修面角度設(shè)計(jì)、彈簧彈力大小、回流紋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等，個(gè)別供應(yīng)商設(shè)計(jì)的減速器油封不包含防塵唇和回流紋結(jié)構(gòu)。站在整車生產(chǎn)廠角度，減速器宜選用帶有防塵唇和回流紋的油封，防塵唇可防止污染物、灰塵、沙粒等從空氣側(cè)進(jìn)入密封部位；回流紋可以提高油封的密封效果；減速器油封密封唇口的密封壓縮量通常為1～2 mm，壓縮量過小會(huì)導(dǎo)致密封不足，壓縮量過大會(huì)增加磨損，降低使用壽命。2019年一汽奔騰某款電動(dòng)汽車批量發(fā)生減速器漏油問題，經(jīng)排查，減速器選擇的油封既無防塵唇也無回流紋，其密封壓縮量也略小，對油封供應(yīng)商進(jìn)行深入調(diào)研發(fā)現(xiàn)其研發(fā)經(jīng)驗(yàn)及供貨經(jīng)驗(yàn)較為欠缺，后更換了行業(yè)內(nèi)某知名油封供應(yīng)商后，減速器漏油問題得到徹底解決。
圖2 減速器油封的基本結(jié)構(gòu)
03 降低油封漏油故障率的措施
加強(qiáng)對油封供應(yīng)商的考核：通常情況下，減速器屬于整車生產(chǎn)廠的一級供應(yīng)商，油封隨減速器總成供貨，屬于二級供應(yīng)商，以往整車生產(chǎn)廠只重點(diǎn)管理和考核一級供應(yīng)商，對二級供應(yīng)商缺少關(guān)注。為降低減速器油封漏油故障率，在考察減速器供應(yīng)商時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注減速器廠對油封的選擇，要求減速器供應(yīng)商加強(qiáng)對油封供應(yīng)商的管理與考核，油封的供應(yīng)商應(yīng)選擇開發(fā)能力強(qiáng)，供貨經(jīng)驗(yàn)豐富的行業(yè)內(nèi)知名企業(yè)，油封批量裝配前，應(yīng)進(jìn)行充分的試驗(yàn)驗(yàn)證。
進(jìn)行減速器密封性臺(tái)架試驗(yàn)：要求減速器供應(yīng)商進(jìn)行與油封相關(guān)的減速器臺(tái)架試驗(yàn)，使油封可能發(fā)生的漏油問題在裝車前提前暴露，包括動(dòng)態(tài)密封試驗(yàn)、高溫試驗(yàn)、低溫試驗(yàn)、疲勞壽命試驗(yàn)、高速試驗(yàn)、鹽霧試驗(yàn)等。臺(tái)架試驗(yàn)按照相關(guān)國標(biāo)、行標(biāo)以及整車生產(chǎn)廠的要求執(zhí)行，盡量模擬整車的實(shí)際工況，且須在具備相應(yīng)資質(zhì)的第三方試驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行，所有試驗(yàn)通過后才允許減速器量產(chǎn)裝車。
加強(qiáng)對驅(qū)動(dòng)軸及減速器油封的入廠檢驗(yàn)：加強(qiáng)對驅(qū)動(dòng)軸及減速器油封的入廠檢驗(yàn)。檢測驅(qū)動(dòng)軸與油封配合處加工質(zhì)量是否符合要求，包括尺寸、加工精度及硬度等，且不允許有劃痕及銹蝕；檢查減速器油封，其密封唇口應(yīng)光滑、平整，不允許存在雜質(zhì)、氣泡 、裂紋等缺陷，油封彈簧應(yīng)繞制均勻，不允許出現(xiàn)形變、扭曲、伸長等缺陷，接頭處不應(yīng)發(fā)生脫口現(xiàn)象，不允許生銹。對于存在不合格項(xiàng)的驅(qū)動(dòng)軸及減速器不允許量產(chǎn)裝車。
優(yōu)化驅(qū)動(dòng)軸裝配工藝：優(yōu)化驅(qū)動(dòng)軸裝配工藝，驅(qū)動(dòng)軸插裝到減速器前確保驅(qū)動(dòng)軸與減速器密封配合處干凈、無異物，尤其是金屬顆粒異物，插裝過程中避免驅(qū)動(dòng)軸花鍵與卡簧等尖銳部位接觸減速器油封。驅(qū)動(dòng)軸安裝宜采用專用工裝，既能降低裝配難度，提高工作效率，又能有效保護(hù)油封不被劃壞。
驅(qū)動(dòng)軸及油封的拆裝：通常情況下，驅(qū)動(dòng)軸及減速器油封為免維護(hù)件，在整車生命周期內(nèi)不需更換，特殊情況下 需要拆卸驅(qū)動(dòng)軸時(shí)應(yīng)小心拆下驅(qū)動(dòng)軸，并存放在專用區(qū)域,避免驅(qū)動(dòng)軸磕碰或沾染雜 質(zhì)；拆卸油封時(shí)應(yīng)避免拆卸工具劃壞減速器殼體，油封主要為橡膠材料，材質(zhì)較軟，易變形損壞，拆下的油封不可重復(fù)使用，安裝新油封宜使用專用的油封安裝工裝，以保證油封正確安裝同時(shí)也能避免由于安裝不當(dāng)造成的油封的損壞。驅(qū)動(dòng)軸應(yīng)嚴(yán)格按照驅(qū)動(dòng)軸裝配工藝進(jìn)行安裝。驅(qū)動(dòng)軸及油封的拆卸可能會(huì)造成減速器潤滑油流出，流出的潤滑油會(huì)沾染雜質(zhì)，不可重復(fù)使用，油封及驅(qū)動(dòng)軸安裝完成后應(yīng)檢查潤滑油量是否滿足要求并根據(jù)需要補(bǔ)充新油，最后應(yīng)將減速器及驅(qū)動(dòng)軸表面的油跡清理干凈，以免后續(xù)誤認(rèn)為是油封漏油。
使用指定潤滑油并進(jìn)行定期換油保養(yǎng)：按照減速器供應(yīng)商指定的潤滑油型號及油量加注潤滑油，若更換潤滑油型號應(yīng)進(jìn)行充分驗(yàn)證。按照換油保養(yǎng)周期進(jìn)行換油保養(yǎng)，特別是首次換油保養(yǎng)，防止?jié)櫥褪櫥Ч档鸵饻p速器密封結(jié)構(gòu)損壞。放油螺栓安裝前應(yīng)清理由于磁吸作用吸附在放油螺栓上減速器加工殘留的或工作時(shí)磨損形成的鐵屑，嚴(yán)格按照擰緊力矩要求使用力矩扳手?jǐn)Q緊放油螺栓后再由注油口處加注潤滑油。
04 結(jié)論
本文在整車生產(chǎn)廠角度上對電動(dòng)汽車減速器油封漏油的原因進(jìn)行了分析，并結(jié)合減速器油封漏油原因給出漏油故障處理的方向，最后給出了幾條降低電動(dòng)汽車減速器漏油故障率的措施，有助于整車生產(chǎn)廠解決減速器油封漏油問題。
來源：新能源汽車
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