汽车变速箱油封胶料选择的探讨

何春燕

（格特拉克（江西）传动系统有限公司，江西南昌 330013）

0 前言

汽车用油封是旋转密封件结构最复杂、技术含量高、应用最广泛的精密橡胶元件。它的质量好坏不仅影响汽车的密封性能和使用寿命，更为重要的是影响汽车的行驶和安全性［1］。变速箱用油封的主要功能是防止润滑油从孔与轴之间的配合间隙处向外渗漏，同时防止灰尘及杂质进入内部。油封要在汽车任何工况下确保其密封性和工作可靠性，就必须能够承受高转速、耐介质、耐高低温的工作条件。

1 油封的分类及工作原理

1.1 油封分类

油封可按密封作用、特点、结构类型、工作状态和密封机理等分类。按有无流体动力回油效果可分为普通光面油封和唇部有回流线的流体力学油封。按工作方式可分为旋转轴用油封和往复轴用密封（一般作防尘装置）；按有无金属骨架和骨架位置可分为金属骨架油封，包括外周橡胶型油封（金属骨架嵌入橡胶之间或金属骨架内露）、外周金属型油封（金属骨架内周有橡胶型和无橡胶型）、装配式油封和无金属骨架油封（外周用较硬的橡胶或胶布补强，可以切开安装使用）。按有无金属弹簧可分为有弹簧型油封（带状弹簧或指状弹簧）和无弹簧型油封。按密封唇多少可分为单唇式油封和复唇式油封（有防尘唇或分隔两种介质的双密封唇等）。按旋转线速度可分为低速油封、中速油封和高速油封［2］。

1.2 油封工作原理

变速箱上油封主要有：输入轴油封、输出轴油封、换挡轴油封、差速器油封等。目前变速箱油封大都采用双唇骨架油封，由橡胶体、金属骨架和弹簧等组成。橡胶体唇边刃口具有较大的回弹能力，密封接触面很窄（一般在0.2mm～0.7mm），且接触压力分布均匀，再加上弹簧，使唇口对轴具有较好的追随补偿性能。变速箱工作时，机体内的润滑油随转动的轴被带上轴颈与油封唇口处，在油封唇口的弹性压力及润滑油的飞溅惯性作用下，其接触面形成了一层牢固的润滑油膜，这样既封住了油，使其不往机体外泄漏，又使唇口得到可靠的润滑。油封的密封能力好与坏，除了油封本身结构设计是否合理外橡胶材料的选择是重要的因素。

2 油封胶料选择主要因素

目前变速箱用油封胶料主要是丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟橡胶。选择油封的材料时，必须考虑材料对工作介质的相容性、对工作温度范围的适应性和唇缘对旋转轴高速旋转时的跟随性。

2.1 工作温度

对油封来说，其工作环境温度是决定油封寿命的重要因素。高温会使橡胶老化变硬，低温会使唇口部位变脆易碎，不同橡胶，耐温能力不同，一般情况下我们据此来选择油封胶料。各胶料允许使用温度见图一。

图一 橡胶允许使用温度

实际上油封允许温度（极限值）是由唇口材料的特性、密封介质的种类、轴偏心、使用时间、起动时的速度等众多因素决定的。总之，胶料最高允许使用温度应大于密封介质最高使用温度加上唇部温升，唇部温升值可参照图二（NOK S型油封），在齿轮油的场合下，为图二所示的1.5倍，润滑脂的场合下为3倍。

图二 不同轴径及转速下的唇口温升值图

2.2 密封介质

胶料要根据其工作对象也就是密封介质来选择。不同橡胶与密封介质的亲和性不同，因而会出现橡胶的膨胀或收缩。若油封唇部收缩过大，必然使密封部位过盈量减少，不能达到泵吸能力，不能形成所需要的油膜，而造成泄漏。若膨胀量过大，唇部变形过大，其硬度、强度和延伸率均降低（即唇部“软化”）后，唇部极易磨损，无法进行泵吸密封。

不同橡胶材料耐密封介质如表一。

表一 不同橡胶在不同介质下允许使用的最高温度(℃)

2.3 配合轴转速与轴径

仅仅根据密封介质及工作温度选择橡胶材料是不够的，油封以一定的过盈量安装在轴上，当轴运动时，油封与轴之间发生相对运动，得考虑橡胶唇口与轴的跟随性。

按照德国标准DIN3761，不同轴直径和转速下橡胶的跟随性如图三。

图三 不同轴直径和转速下橡胶的跟随性图

3 结论

综合以上三个因素来考虑变速箱用油封橡胶材料。通常情况下，变速箱用油封台架实验条件如表二。

表二 油封台架实验条件表

根据以上的三个综合因素及笔者工程实践研究表明：变速箱换挡轴油封宜选用丁腈橡胶；输入轴，输出轴及差速器油封宜选用丙烯酸酯橡胶；自动变速箱，双离合变速箱宜选用氟橡胶。

［1］陈登隆.胶料对汽车油封性能的影响［J］.世界橡胶工业，2007，34（3）：22-25.

［2］燕来荣.车用橡胶油封的性能、材料选择及应用.城市车辆（2008）论文集，2008.

［3］胡志根.柔性PTFE唇片油封的研制与应用［A］.汽车密封技术研讨会（2007）论文集，2007.