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变速箱为什么会漏油

 蔚蓝色淼 2015-04-27



作者:SJTU91BB

最近,很多朋友问我关于变速箱漏油的问题。特别是福特车坛,对这个问题尤其关注,甚至做为是否选择购买的最后一个条件,问我行不行,我如何回答?

什么是最后一个条件?啥都满意了,准备下单了,就纠结是否会漏油的问题。

百度一下;貌似换变速箱油封的案例还都有,各个车系都间或有朋友发帖。

既然是大家都关注的问题。我们就来谈谈,为什么变速箱会漏油,车主需要注意什么?

这算是开场白,当然有一点是肯定的,变速箱漏油的根本原因还是密封件的质量和装配的水平,也许有些设计上的因素,但设计因素我们暂时可以忽略,因为汽车有百年历史了,解决润滑和密封问题是汽车工程的基本要求,没有什么太多难点可言,但也可能有失误的时候,尤其是在新型变速箱上,工程的设计都是不断优化的,我自己也做产品设计,深知其中的历程。

先了解一下变速箱漏油的几个常见部位:轴封(油封);垫片;缸体接缝。



说明:轴封是泛指封油、封气、封水等,我们变速箱的轴封就是油封。



油封(也就轴封)漏油,是占据变速箱漏油的最大比例。轴封,是属于动密封。一般情况下,油封的外圆表面和壳体固定不动,你安装的时候甚至可以再加点密封胶(当然有的油封不允许加胶)。关键是内圆-唇部(唇口),油封的唇口和轴的圆柱面是有相对运动的。为什么要相对运动,因为轴要转动。

变速箱是一个动力传动的中介机构。它的作用就是输入曲轴的扭矩和转速;输出传动扭矩和差速器的转速。简明扼要的说,变速箱和4和参数有关系:输出扭矩*转速;输出扭矩*转速。输出和输出,怎么实现,当然靠传动轴。传动轴进出变速箱壳体,而变速箱内部齿轮(或行星轮,CVT)等需要润滑。润滑油不允许流出。所以,必须有密封结构和元件,来锁住油,长期稳定的锁住不泄漏。

油是变速箱内部机械润滑和冷却的保证,所以,绝对不允许漏油。

那么,油封怎么会漏油呢?

变速箱输入轴和输出轴的油封,都是采用骨架式唇口油封,很形象的命名。下面一个图,我们来看看油封的基本结构,搞清楚什么是骨架式唇口密封。



唇口,是一个类似钝角的橡胶三角形状。是耐高温橡胶制造,有弹性。和旋转轴配合防止润滑油(齿轮油,液压油)等外泄。外面还有紧箍的弹簧圈,这样,在轴高速旋转时,即使轴心有轻微的摆动,唇口也是紧贴轴的圆柱面,封住润滑油。

事实上,唇口橡胶和金属的轴面并不是绝对的100%直接接触,它们中间还有大约20um的油膜,油膜润滑唇口,这样在轴高速旋转时,保持切向的最小受力,不会被拉伸太大。

唇口油封,有低转速,中转速,和高转速的分类。这个转速,就是指它要密封的转轴的转速。拿变速箱来说,就是输入轴(也就是等于发动机曲轴)的转速,和输出轴(等同于差速器齿轮的转速),当然,还有别的轴转速,只要它需要唇口密封圈封油。

下面我们来看看,骨架式唇口密封圈的安装图,这是一个通用的图,采用滚珠轴承定位。(资料来自卡特彼勒培训手册)



从上面这个图可以看出,轴承负责轴的旋转中心定位。骨架式轴封负责密封,对内封住润滑油不外泄,对外封住灰尘不向内串门。

我们知道,汽车运行在一个相对恶劣的环境。粉尘,水汽,化学物质;还有机器内部本身的高温,润滑油氧化,金属磨损的碎屑等等。油封的生存环境很恶劣。所有,万一您的油封漏油了,先同情一下这个小东西吧,先别发火!

我们的汽车产量是逐年增加,整车的车型也千变万化。然而,在一部汽车的销售中,最赚钱的不是整车厂,是那些零部件的供货商,他们的利润率最高,玩得绝对是技术含量。这些厂,车主不是很熟悉,但整车制造商都离不开他们。就拿高转速骨架油封来说,大部分车厂都是用几个大牌的产品,因为技术含量还是很高的。

油封的寿命,等同于整车寿命。一般情况下,一个油封使用20-30万公里是正常的寿命。但为什么,我们车主还会遇到油封漏油的情况呢。如果是少数案例,那可以说是偶发,但如果是普遍性的情况,就要从设计和选型考虑了。你选择的油封,能否满足你的设计和使用要求。

下面,我们看一个油封失效的图:



从图可以看出,这是一个高温变形的失效案例。油封本身是耐高温的,但毕竟是橡胶,承受能力有限。油封失效的原因有以下几点:

1,唇口缺油,导致唇口和旋转轴干磨变形失效。(慢发)

2,高温。唇口长期工作在承受温度的极限位置,忠于有一天撑不住了。(慢发)

3,旋转轴面不平,有毛刺,损坏了唇口表面。(快发)

4,金属碎屑导致唇口损伤(慢发或快发)

5,安装油封时候,位置偏斜。(快发)

6,安装油封时,操作不小心导致唇口表面损坏。(快发)

7。内部压力大,导致油封局部受力大。(慢发)

8,橡胶硬化失去弹性(慢发)

大致是这么几个方面,大家想到的再补充补充。我上面都标注了快发和慢发:快发,指几千公里就会漏油,慢发,是指几万公里后。

下面我们具体分析一下:

1,缺油,就是变速箱的油面位置不够,油少了。缺油,会导致密封圈都不到润滑而和轴干磨。当然,油还有一个重要的功能是冷却物件。如果油封能够随时和油接触,热量被油带走,这样就不会引发高温问题。缺油的一种可能就是原厂加注时候,缺少,但这种可能性不大。还有一种情况,就是垫片或者螺丝孔的外漏油导致变速箱内部缺油,这个情况很多。最终导致密封圈失效。

2,高温。

高温是导致橡胶变形,油膜稳定性下降,橡胶表面烧蚀的重要原因。高温,一方面是来自机械的热传导,另外一个方面是因为热量堆积不能及时散热(看第一条)。

我们拿双离合变速箱来说。干式离合器片在半联动时,温度可能达到300°以上。那么,距离摩擦片最近的变速箱输入轴的油封当然要受到热浪的侵袭。如果变速箱润滑油充足,也能够及时带走热量循环到整个变速箱铝制外壳来散热。

所以,如果热源的热量少一些;油封的耐高温能力强一些;变速箱整体散热优化一些。那么,油封平稳工作几十万公里还是能够实现的。从设计原理来说,工程师也是这样考虑的。



3,轴的表面粗躁度问题,这个,我一直认为不要太考虑,因为都是数控机床加工,表面精度都能控制的好。当然,如果是维修件市场就另当别论。在工件搬运的或者装配的过程中,轴面有没有损伤等等。但貌似现在都是4S修车,都是原厂件,就看操作员的责任心了。

4,磨损的微粒、碎屑循环到油封,导致油封损伤,这个可以按照个例处理。在早期齿轮变速箱加工装配精度不高时,可能发生。对于现代变速箱,我认为很少。

5和6,安装油封导致的唇口损伤或整体变形。针对这个情况,各大油封生产商都专门做培训手册,反复交代用户如何正确安装油封。安装不对,用具不对,导致唇口损伤的情况,很多很多。

下面来自NJK的培训手册:




图片中的“治具”是来自台湾的名称,我们称为夹具、辅助工具、专用工具。

你在维修厂,有没有看到工人用锤子直接敲击来安装油封,这个是很危险的操作方法,非常容易导致骨架变形和唇口损伤。

我们再看一个图,用合适的专用工具保证油封的正确安装(来自卡特彼勒的油封安装培训资料,汉字是博主加的):



安装前,检查轴面和倒角,这个是必须的。倒角属于设计加工的范畴,这个一般都没有问题。关键是轴面,如果在维修市场,比如你到4S换油封,这个轴面是必须要检查的,如果已经损坏,你安装新油封,最终还是漏油。

我们找个示例图,大家看看意思既可。



看上面的局部放大图,轴的倒角已经明显有毛刺,这样就不能进行安装。毛刺怎么产生,数控磨床加工的时候,几乎没有。有可能是在就油封的拆装过程中,使用工具不当,造成。比如,锤击敲打,用螺丝刀硬别掉油封等产生的后遗症。

7,内部压力大?这个是怎么回事?

变速箱内部压力大,导致润滑油从油封的唇口外窜,或者从缸体结合部分,螺丝垫片处外漏等。变速箱的工作环境,也在环境温度和高温中不断变化。高温当然还会导致另外一个问题就是缸体的热胀冷缩或平面变形等。这个后面还要谈。

变速箱的内部是半密封的空间,说半密封,因为它还有个和大气平衡的小窗口,这个就是变速箱通气孔。如果,通气孔堵塞导致排气不畅,那么内部压力就是升高。压力高,都需要工作部件去承受,如果承受不了,就爆裂,泄漏等等。所以,通气孔要注意检查。



8,橡胶件硬化老化失去弹性。这个也是漏油的重要原因。很多老旧车辆漏油,多因为这个原因。出现这个情况,换新的密封圈既可解决。

 

壳体接缝漏油:

壳体接缝漏油的原因是下面几点:

1,螺栓的预紧力不够或者不均匀。

2,垫片或者垫片胶老化龟裂。

3,壳体变形

4,内部压力高。

下面我们来说说:

1,螺栓的预紧力不够,或者力量不均匀。在制造厂,貌似这个情况很少,因为都是用定扭矩的气动或者电动扳手。到了设定的扭矩自动停转。但在售后维修市场,都是人工操作或者用公斤扳手。这个扭矩能做到基本一致既可。但还要注意螺栓拧紧的顺序。从内向外依次对角线拧紧,分两次操作,既可。

2,垫片或者垫片胶老化。

变速箱现在越来越多使用免垫片的密封胶。硅酮密封胶。来做壳体密封的主材料。硅酮密封胶在开发状态下和空气中的水汽产生交联反应,硬化后,具有很强的拉伸强度和密封能力。一般都能耐住8-9公斤的压力。密封胶老化,出现裂纹后,密封失效,产生漏油。

解决的方法是拆开壳体,铲除就胶重新涂抹新胶。这里需要注意几点:旧胶残留物要完全铲除干净,新胶要涂抹均匀,并且要特别注意新胶的硫化硬化时间。在胶没有硬化以前,不要添加润滑油,更不能让变速箱运作。现在,快速硫化的硅酮胶,大约需要1小时后,即产生拉力。使用密封胶要严格安装生产厂家的操作工艺进行,不能着急。不该涂抹的地方不能涂抹,涂抹要用连续性封闭圆方法涂抹,要操作熟练。壳体安装后,留给胶固化的时间不能太短。

 

3,壳体变形:

铝合金薄壁壳体在加工中变形,这方面的研究论文很多。从设计角度来说,因为安排的很多加强筋,所以,变形的可能性很小。但是,受到外力撞击后,变形还是很可能的。变形后,接口片平整度下降或者措位,这样导致漏油。

4,内部压力高。这个问题前面我们已经提到过。内部气压高如果不能及时排除,将会从壳体的接缝外漏油,油开始是一条缝,缝隙会逐渐扩大。解决的方法,是保证变速箱通气畅通,另外就是使用质量好的密封胶,壳体连接螺栓的预紧力要足够。

 

螺栓口垫片漏油:

这个没有多少要谈的。安装时候,检查垫片的平整度,预紧力达到既可解决漏油问题。

 

车主日常开车如何对待变速箱漏油问题:

这个是广大车主关心的。毕竟我们不会自己去修变速箱,但博主前面说的一些原理,您看看,也是有好处的。我一向的观点,多了解点知识有好处,毕竟我们不是富豪,家里不是有很多车让我们挑选着开,像时装一样随便穿。漏了一部车,随便扔到4S店几天,自己还有车代步。

现在4S店的维修保养人员大部分还是负责任的,但也有马马虎虎的。我也经常去4S保养车辆。感觉还是很深刻的。你了解的多,你提问的多,你要求的多,他们就会去做。他们也怕厂家400的电话回访。现在很多厂家委托第三方咨询公司来代理客户回访的工作。我也接到很多次电话,你的购车信息人家都了解的一清二楚,这肯定是厂家委托的。

日常驾驶,不需要你每天钻到车底看变速箱有没有漏油。但你停车的位置,如果有油迹,要注意了。这时候,你必须趴下来看看,到底是哪里漏油。

如果你要到4S做保养,要特别检查变速箱发动机,转向助力器,减震器等地方有没有油迹,如果有,要进一步检查。你自己注意一下,叮嘱一下,4S的工作人员会更认真些。

2011年夏季,那天我去趟超市回来看到我的停车位有油迹,立刻弯身观察,还找了个小手电看。发现是转向助力器的接头漏油,马上打开发动机仓盖板,已经看不到油面了,肯定在MIN线下面了,但拧开助力器的油壶,还能看到油,红色的动力液。

原地不动,先给4S打个电话,说明问题,预约好时间,因为我没有时间等待。车子不开了。第二天上午,去4S(据我10公里)。把漏油的问题解决--螺丝拧紧再补充助力油到MIN以上。维修很快,也就20分钟。我是一路漏着油开过去的。因为渗漏不大,如果漏油严重,就需要进一步和4S商讨救援方案。是拖车还是现场处理。

变速箱的漏油,最易观察的是变速箱离合器下面的接缝,看题图。如果发现有漏油情况,要及早处理。也可可能是螺栓垫片漏油,或者是壳体的接缝漏油,这些都是小问题,都好处理。如果是油封漏油就费事了。而且安装油封要特别的注意。

还有一种情况,本来是壳体接缝漏油,因为我们没有注意到,时间长了,变速箱油面降低太多,导致油封因为没有及时的润滑和散热而变形烧蚀漏油。这就是因小失大了。所以,发现漏油不能拖,要及时处理!

对于干式双离合器的车辆,离合器半联动产生高温是肯定的。但从技术设计的角度来说,我认为厂家肯定会考虑这个问题,会优化选择更耐高温的油封来应对,正常行驶是没有问题的,不应该漏油。也就是说,漏油和你的驾驶没有直接的因果关系。这个厂家就应该事先考虑到,做出安全余量。

反向思维。如果我们开车的时候,能主动意识到半联动高温的问题,减少一些半联动,这样会不会更有利变速箱的平稳运行呢?同时,你离合器片的磨损也减少了。

关于双离合器,我也发表了很多文章。大家都可以去看看。

对于有独立散热器的变速箱,比如:湿式双离合器,AT,CVT的变速箱。这些变速箱大部分都有机油冷却器,或者借助水冷的热交换器来冷却变速箱(比如:大众的变速箱都喜欢这样)。



那么,我们开车时候,要注意水温的问题。水温过高,要检查,是冷却液缺少了,还是电子扇不转了,等等。还有很多车,连水温表都没有了,不知道厂家在节省什么,一个水温表要多少成本?没有水温表,你就考虑安装一个OBD的行车参数显示屏吧,也可以洞察先机,防患于未然!

或几十块钱买个蓝牙的OBD模块,用你的手机也能看到参数。有兴趣的自己去找找吧。





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