取力器漏油實例解析

朱建波，徐文玲，何凱欣，董松梅，郭杰亮

（廣州汽車集團乘用車有限公司技術中心，廣東 廣州 511434）

取力器漏油實例解析

朱建波，徐文玲，何凱欣，董松梅，郭杰亮

（廣州汽車集團乘用車有限公司技術中心，廣東 廣州 511434）

取力器作為四驅車型中的主要零部件之一，在四驅汽車行駛過程中作為主要的動力輸出單元，其與變速箱總成進行對接，主動齒輪裝配在前橋差速器殼體上，被動齒輪縱向布置，通過法蘭與傳動軸連接，將變速箱中動力取出并傳遞以滿足整車的四驅要求。隨著四驅車型在市場上越來越多，取力器總成的開發與應用也越來越受到了關注，在開發過程中難免會出現一些問題，而其漏油問題是四驅系統開發中較為常見的問題之一。文章通過對取力器總成漏油問題進行實例解析，并從零部件的強度分析、單品臺架試驗及整車路譜采集等措施進行了驗證，最終通過方案的對比明確了對策。文章探討了取力器總成漏油的原因和解決方案，為解決此類問題提供了一個較為明確的思路和方向。

四驅車型；取力器總成；漏油

CLC NO.:U463.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-161-03

引言

近年來隨著人們生活水平的日益提高，汽車已逐漸變成了大眾化的商品，隨著大家對汽車動力性和越野性能認識及要求越來越高，四驅車型也越來越受到大家青睞。取力器總成作為四驅系統車型中核心部件之一，各汽車廠家也開始花費越來越多的精力去研究和匹配取力器總成，提高汽車品牌影響力和四驅車型市場的競爭力。下面就某公司一款四驅SUV車型取力器總成整車耐久時出現漏油的問題進行解析。

1 四驅系統及取力器總成簡介

四驅系統是四輪驅動系統的簡稱（僅限四輪車輛的四驅系統，不包括6×4、8×4等驅動系統），是一種復雜的全輪驅動系統，有別于常見的前驅系統和后驅系統。四驅系統最大的優點是通過性強，例如人們最熟悉的北京吉普4×4四驅越野車型，可以輕松行駛于崎嶇不平的山路上。四驅系統的復雜性主要體現在既要在適當的時候使四個輪子都有驅動力，又要在較高速度行駛時使它們能夠相對獨立地轉動，避免在轉向時出現前后輪的干涉，引發安全問題。四驅系統的優勢是通過性強、加速性能好及操控性能好，其加速性能優于兩驅車輛，因為四個輪子都是驅動輪，可以充分利用輪胎與地面的附著力。同時由于四輪驅動的良好循跡性，四驅車輛的操控性和高速過彎能力非常好，所以越來越多的、轎車和SUV也越來越多的使用四驅系統。

四驅系統按照作用方式可以分為分時四驅、適時四驅和全時四驅。適時四驅只有在特殊的情況下車輛才是四輪驅動，而正常情況下則靠前輪或者后輪驅動，更好的體現了四驅車輛的燃油經濟性，所以越來越多的車輛采用適時四驅形式。適時四驅的實現方式是在原本前驅或者后驅的傳動系統中通過取力器總成(PTU)或者智能分動器(TOD)向后橋/前橋傳遞一部分動力，而傳遞扭矩的大小由扭矩管理器(ITM)或者智能分動器(TOD)來控制，取力器總成或者智能分動器中的部件一般為多片離合器，通過電磁或者液壓等方式來控制離合片的壓緊程度，進而調節傳遞扭矩的大小。

取力器總成(PTU)本質上是一對(或多對)錐齒輪組，其速比一般與后橋的主減速比互為倒數。主動齒輪裝配在前橋差速器殼體上，被動齒輪縱向布置，通過法蘭與傳動軸連接。后傳動軸的動力來自于前橋主齒輪，因此后輪的轉速不可能大于前輪轉速。有些取力器總成設計由于前橋空間的限制，把取力器的錐齒輪設計成兩級齒輪副，從而縮小體積，方便布置。

2 取力器漏油問題解析

一般四驅系統零部件在車型開發階段需要綜合考慮整車的布置、供應商資源、零部件的強度和整個傳動系統的匹配等因素，故開發時會受到很多限制因素導致需要沿用修改某一款取力器總成。在此背景下，該公司的四驅車型在開發階段由于上述綜合原因，最終把取力器總成作為四驅系統中最薄弱零部件。且取力器總成在開發之初也需保證與發動機間隙及裝配工藝性，取力器總成的殼體在供應商處減薄后再在主機廠進行裝車，且經過四驅系統各部件的強度對比分析和試驗等方式確定取力器殼體與發動機距離最近位置為取力器總成最薄弱部位。

取力器作為四驅系統車型的取力單元，又與變速箱總成通過花鍵連接，易受到沖擊及扭轉等復雜載荷。出現四驅車型取力器總成漏油，一般從以下幾個方面考慮∶①取力器總成內部的密封圈是否已失效；②取力器總成與變速箱及驅動軸等對手件的配合是否合理；③取力器總成充氣塞結構及位置設計是否合理；④取力器總成所承受最大扭矩是否超差。

針對該車型取力器總成耐久時出現漏油的問題，通過對出現問題的車輛取力器單品(包括殼體、螺栓及密封圈等)及與對手件配合等方面進行分析排查，初步懷疑漏油可能是取力器總成所承受扭矩過載導致。且對其進行了臺架試驗模擬再現和整車路譜采集，最終發現取力器總成承受的扭矩確實存在超差。

該四驅車型底盤布置(取力器及后橋)如圖1所示：

圖1

2.1 臺架模擬試驗

在試驗臺架上分別對取力器總成進行正轉及反轉工況模擬再現，此時取力器總成內部的壓力約0.5bar，在各扭矩狀態下模擬取力器總成漏油，扭矩的輸出持續時間為30s。通過臺架試驗模擬再現可以得出，在正轉和反轉工況下且承受扭矩大小為160%時取力器出現了漏油，且取力器總成的漏油位置與問題車輛整車耐久時漏油位置一致。

表1 取力器在各扭矩下漏油情況說明

圖1 取力器總成示意圖

圖2 取力器總成模擬臺架試驗

2.2 實車路譜采集

根據主機廠的整車耐久試驗標準，在試驗場對取力器總成進行路譜采集，發現在某幾個工況下取力器總成承受扭矩超出了扭矩指令值。

表2 取力器在各工況下扭矩超差情況說明

3 取力器漏油的解決方案

通過上述的各種驗證，基本確定取力器總成漏油原因：取力器所承受的扭矩超差，使得取力器總成殼體發生一定的變形，再加上耐久的因素，取力器內部油液滲出。通過對取力器總成內部結構強度、整車限扭策略及四驅系統匹配的分析，確定了該四驅車型取力器總成漏油的2個解決方向：一是增加取力器總成的強度；二是降低取力器總成所承受最大扭矩。

4 降低取力器最大承受扭矩

取力器總成的最大輸出扭矩直接由該車型的限扭值確定，限扭值的大小決定了后橋的輸出能力，也很大程度地決定了整車的四驅能力。通過降低限扭值的大小易導致整車四驅能力下降、其它四驅及傳動部件能力過剩及發動機變速箱等動力單元“有力使不出來”，從而降低四驅車型的市場競爭力，最終經過整合選擇另一解決方案。

5 增強取力器總成強度

該款車型取力器總成作為四驅系統中最薄弱部件且靠近發動機部位為最薄弱處，通過對此處殼體進行加厚可提高取力器整體的強度，增大取力器總成最大承載能力。通過對市場四驅車型(對標車型)取力器布置的對標，再結合生產線裝配工藝的研究，最終確定取力器總成與發動機的最小間隙，從而明確取力器殼體加強方案，也為后續四驅車型明確了間隙要求。具體加強位置見表3(加強位置1為在殼體上增加加強筋，位置2為增加殼體的厚度)。通過分析取力器總成的強度再輔以單品臺架和整車試驗驗證，且經過分析及驗證之后，取力器總成強度滿足要求。

表3 取力器總成加強方案說明

6 結論

從本次取力器總成漏油實例解析可以得出，取力器漏油問題需具體問題具體分析。在考慮零部件加強作為方案時，除零部件強度分析外還需考慮整車布置及裝配工藝性等因素。

[1] 余志生.汽車理論[M].5版.北京∶機械工業出版社,2010.3.

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[4] 濮良貴.機械設計[M].北京∶高等教育出版社.2006.5.

Analysis of oil leakage of power transfer unit

Zhu Jianbo, Xu Wenling, He Kaixin, Dong Songhai, Guo Jieliang
( Chassis Dept Product Tech Division Technology Center GAC Motor, Guangdong Guangzhou 511434 )

Power transfer unit is one of the core components of the four-wheel drive,As the main power output unit in the four-wheel drive vehicle.It is connected with the gearbox,The drive gear of PTU is mounted on the front axle differential housing,Passive gear longtitudinal arrangement and connected to d drive shaft via flange, PTU take the power out of the gearbox meet the four-wheel drive requirement. With the increasing number of four-wheel drive vehicles on the market,the development and application of power take more and more attention,PTU in development have some problems and the oil spill is the one of common problems in the four-wheel drive system. This article is analyzed by the example of the oil leakage, This paper discusses the causes and schemes of the oil spill problem, To solve such problems to provide a more clear ideas and direction.

four-wheel drive; power transfer unit; oil leakage

U463.3

A

1671-7988 (2017)13-161-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.13.055

朱建波，男，碩士研究生；就職于廣州汽車集團乘用車有限公司技術中心。