10.16638/jki.1671-7988.2017.13.055
朱建波，徐文玲，何凯欣，董松梅，郭杰亮
（广州汽车集团乘用车有限公司技术中心，广东广州511434）
摘要：取力器作为四驱车型中的主要零部件之一，在四驱汽车行驶过程中作为主要的动力输出单元，其与变速箱总成进行对接，主动齿轮装配在前桥差速器壳体上，被动齿轮纵向布置，通过法兰与传动轴连接，将变速箱中动力取出并传递以满足整车的四驱要求。随着四驱车型在市场上越来越多，取力器总成的开发与应用也越来越受到了关注，在开发过程中难免会出现一些问题，而其漏油问题是四驱系统开发中较为常见的问题之一。文章通过对取力器总成漏油问题进行实例解析，并从零部件的强度分析、单品台架试验及整车路谱采集等措施进行了验证，最终通过方案的对比明确了对策。文章探讨了取力器总成漏油的原因和解决方案，为解决此类问题提供了一个较为明确的思路和方向。 关键词：四驱车型；取力器总成；漏油
中图分类号：U463.3 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)13-161-03
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 )
Abstract: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.
Keywords: four-wheel drive; power transfer unit; oil leakage
CLC NO.: U463.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)13-161-03
引言
近年来随着人们生活水平的日益提高，汽车已逐渐变成了大众化的商品，随着大家对汽车动力性和越野性能认识及要求越来越高，四驱车型也越来越受到大家青睐。取力器总成作为四驱系统车型中核心部件之一，各汽车厂家也开始花费越来越多的精力去研究和匹配取力器总成，提高汽车品牌影响力和四驱车型市场的竞争力。下面就某公司一款四驱SUV车型取力器总成整车耐久时出现漏油的问题进行解析。
作者简介：朱建波，男，硕士研究生；就职于广州汽车集团乘用车有限公司技术中心。
朱建波等：取力器漏油实例解析162 2017年第13期
1 四驱系统及取力器总成简介
四驱系统是四轮驱动系统的简称（仅限四轮车辆的四驱系统，不包括6×4、8×4等驱动系统），是一种复杂的全轮驱动系统，有别于常见的前驱系统和后驱系统。四驱系统最大的优点是通过性强，例如人们最熟悉的北京吉普4×4四驱越野车型，可以轻松行驶于崎岖不平的山路上。四驱系统的复杂性主要体现在既要在适当的时候使四个轮子都有驱动力，又要在较高速度行驶时使它们能够相对独立地转动，
避免在转向时出现前后轮的干涉，引发安全问题。四驱系统的优势是通过性强、加速性能好及操控性能好，其加速性能优于两驱车辆，因为四个轮子都是驱动轮，可以充分利用轮胎与地面的附着力。同时由于四轮驱动的良好循迹性，四驱车辆的操控性和高速过弯能力非常好，所以越来越多的、轿车和SUV也越来越多的使用四驱系统。
四驱系统按照作用方式可以分为分时四驱、适时四驱和全时四驱。适时四驱只有在特殊的情况下车辆才是四轮驱动，而正常情况下则靠前轮或者后轮驱动，更好的体现了四驱车辆的燃油经济性，所以越来越多的车辆采用适时四驱形式。适时四驱的实现方式是在原本前驱或者后驱的传动系统中通过取力器总成(PTU)或者智能分动器(TOD)向后桥/前桥传递一部分动力，而传递扭矩的大小由扭矩管理器(ITM)或者智能分动器(TOD)来控制，取力器总成或者智能分动器中的部件一般为多片离合器，通过电磁或者液压等方式来控制离合片的压紧程度，进而调节传递扭矩的大小。 取力器总成(PTU)本质上是一对(或多对)锥齿轮组，其速比一般与后桥的主减速比互为倒数。主动齿轮装配在前桥差速器壳体上，被动齿轮纵向布置，通过法兰与传动轴连接。后传动轴的动力来自于前桥主齿轮，因此后轮的转速不可能大于前轮转速。有些取力器总成设计由于前桥空间的限制，把取力器的锥齿轮设计成两级齿轮副，从而缩小体积，方便布置。
2 取力器漏油问题解析固定顶尖
水溶性抗氧化剂内孔撑圆涨紧夹具
一般四驱系统零部件在车型开发阶段需要综合考虑整车的布置、供应商资源、零部件的强度和整个传动系统的匹配等因素，故开发时会受到很多限制因素导致需要沿用修改某一款取力器总成。在此背景下，该公司的四驱车型在开发阶段由于上述综合原因，最终把取力器总成作为四驱系统中最薄弱零部件。且取力器总成在开发之初也需保证与发动机间隙及装配工艺性，取力器总成的壳体在供应商处减薄后再在主机厂进行装车，且经过四驱系统各部件的强度对比分析和试验等方式确定取力器壳体与发动机距离最近位置为取力器总成最薄弱部位。
取力器作为四驱系统车型的取力单元，又与变速箱总成通过花键连接，易受到冲击及扭转等复杂载荷。出现四驱车型取力器总成漏油，一般从以下几个方面考虑:①取力器总成内部的密封圈是否已失效；②取力器总成与变速箱及驱动轴等对手件的配合是否合理；③取力器总成充气塞结构及位置设计是否合理；④取力器总成所承受最大扭矩是否超差。
针对该车型取力器总成耐久时出现漏油的问题，通过对出现问题的车辆取力器单品(包括壳体、螺栓及密封圈等)及与对手件配合等方面进行分析排查，初步怀疑漏油可能是取力器总成所承受扭矩过载导致。且对其进行了台架试验模拟再现和整车路谱采集，最终发现取力器总成承受的扭矩确实存在超差。
该四驱车型底盘布置(取力器及后桥)如图1所示：
水平除雾器
图1
2.1 台架模拟试验
在试验台架上分别对取力器总成进行正转及反转工况模拟再现，此时取力器总成内部的压力约0.5bar，
在各扭矩状态下模拟取力器总成漏油，扭矩的输出持续时间为30s。通过台架试验模拟再现可以得出，在正转和反转工况下且承受扭矩大小为160%时取力器出现了漏油，且取力器总成的漏油位置与问题车辆整车耐久时漏油位置一致。
表1 取力器在各扭矩下漏油情况说明
图1 取力器总成示意图
p612
图2 取力器总成模拟台架试验
汽车实用技术
163 2017年第13期
2.2 实车路谱采集
根据主机厂的整车耐久试验标准，在试验场对取力器总成进行路谱采集，发现在某几个工况下取力器总成承受扭矩超出了扭矩指令值。
表2 取力器在各工况下扭矩超差情况说明
3 取力器漏油的解决方案
通过上述的各种验证，基本确定取力器总成漏油原因：取力器所承受的扭矩超差，使得取力器总成壳体发生一定的变形，再加上耐久的因素，取力器内部油液渗出。通过对取力器总成内部结构强度、整车限扭策略及四驱系统匹配的分析，确定了该四驱车型取力器总成漏油的2个解决方向：一是增加取力器总成的强度；二是降低取力器总成所承受最大扭矩。
4 降低取力器最大承受扭矩
取力器总成的最大输出扭矩直接由该车型的限扭值确定，限扭值的大小决定了后桥的输出能力，也很
大程度地决定了整车的四驱能力。通过降低限扭值的大小易导致整车四驱能力下降、其它四驱及传动部件能力过剩及发动机变速箱等动力单元“有力使不出来”，从而降低四驱车型的市场竞争力，最终经过整合选择另一解决方案。
5 增强取力器总成强度
该款车型取力器总成作为四驱系统中最薄弱部件且靠近发动机部位为最薄弱处，通过对此处壳体进行加厚可提高取力器整体的强度，增大取力器总成最大承载能力。通过对市场四驱车型(对标车型)取力器布置的对标，再结合生产线装配工艺的研究，最终确定取力器总成与发动机的最小间隙，从而明确取力器壳体加强方案，也为后续四驱车型明确了间隙要求。具体加强位置见表3(加强位置1为在壳体上增加加强筋，位置2为增加壳体的厚度)。通过分析取力器总成的强度再辅以单品台架和整车试验验证，且经过分析及验证之后，取力器总成强度满足要求。
表3 取力器总成加强方案说明
6 结论
从本次取力器总成漏油实例解析可以得出，取力器漏油问题需具体问题具体分析。在考虑零部件加强作为方案时，除零部件强度分析外还需考虑整车布置及装配工艺性等因素。
参考文献
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[2] 王望予.汽车设计[M].北京：机械工业出版社,2012.4.
[3] 陈家瑞.汽车构造[M].北京：机械工业出版社.2011.6.
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