新能源减速器PTFE高速油封的开发应用

新能源电驱动的发展方向是高转速、小型化、集成化，目前很多电驱动总成集成化&小型化设计方案是同轴电桥（即电驱动的动力输入和输出在同一轴线上，半轴需从电机轴和减速器输入轴中心中空穿过），减速器输入轴轴径加大，对应油封唇口直径增大，则油封的最大线速度远超传统橡胶油封的极限水平（传统油封线速度的极限约＜20m/s，而同轴电桥的输入轴油封线速度约30-40m/s）。油封的高速性能成为新能源电驱动发展的技术瓶颈。

通过行业不断创新实践，最终高速油封有了跨界的解决方案——PTFE（聚四氟乙烯），PTFE高速轴封原来大量成熟应用于工业压缩机及航空航天事业，PTFE材料具备以下优点：

①超强的抗化学性能；

②极端的工作温度（-50℃至200℃）；

③能承受 40m/s线速度（强化后可达 100m/s）；

④低摩擦，寿命长，可以在润滑不足或无润滑情况下运行。

PTFE高速油封的缺点是价格贵，其大约是同尺寸规格的橡胶油封价格的10倍左右。

PTFE高速油封已经成功应用于欧洲一款高性能的新能源同轴电驱动桥上。目前全球也仅有欧洲3家供应商具备生产PTFE高速轴封的能力。

国内新能源市场也开始探索开发同轴电驱动桥，并且也陆续开始引入PTFE高速油封。相信在不久的将来，FTFE高速油封在国内新能源汽车领域将会大量开发应用。

①产品结构与成型工艺：PTFE区别于传统油封的生产加工工艺，传统油封主要是硫化成型，PTFE油封各部件主要是机加工成型。主唇密封结构由PTFE棒料经机床加工成圆环性薄片，外壳和内圈为金属材料由模具冲压成型。大致如图1。

主唇的成型工艺如图2。

图2

油封组件工艺大致如图3。

图1

图3

由于PTFE油封核心部分都是机加工成型，所以其具备尺寸可定制式设计和试制周期短等优点。在产品设计和验证上都具有很大优势。

②PTFE油封匹配设计的注意事项：

1）轴/轴套表面粗糙度：Ra 0.2um为最佳，可接受值不超过Ra 0.4um。

轴的推荐加工方式：径向磨削加工，减小轴向泄露纹路。无泄露路径定义为：+/-0.05度。

具体定义如图4所示。

图4

2）轴的硬度：＞60HRC；可接受范围：＞55HRC。

3）轴的圆度“OOR”：＜=2 个凸边时 ,OOR ＜0.005mm；＞2个凸边时，OOR＜0.0025mm。

轴跳：＜0.05mm。

具体定义如图5所示。

图5

4）孔的粗糙度：Ra 0.8um为最佳，可接受值不好过Ra 1.6um。

5）孔的圆度“OOR”＜0.05mm。

具体定义如图6所示。

图6

③油封装配注意事项：

1）外圈与壳体过盈压装，因为金属与金属过盈压装，为防止压装铁屑产生，可以于外圈涂抹润滑油便于装配，压装完成后在外圈与壳体结合面外侧可以打密封胶，防止外圈工作后渗油；

2）内主唇与轴装配时，注意导正，且要注意轴端倒角处是否有尖角毛刺，装配到位处轴位是否有轴向可辨划痕，防止油封装配和工作时划伤。

与轴配合到位后，可在与轴配合处均匀涂抹润滑脂，保证初期润滑，降低主唇初期磨损，从而大大提高PTFE油封寿命。

④PTFE高速油封试验验证及注意事项。

1）PTFE高速油封根据开发进度可以先安排零件单体试验，注意油品及油线位置要与总成状态一致，试验转速要与整车输入吻合；

2）电驱动总成台架试验：模拟整车极限高速工况，极限油温工况，运转整车高速耐久的里程，试验过程中可以于总成样箱油封附件外壳开孔，便于观察试验过程中是否油封有漏油、渗油等失效；

3）试后分析：如试验正常进行完成后，拆解油封后，观察主唇是否有异常变形或磨损，可用投影仪测轮廓，用卡尺测主唇厚度等数据分析。

综上：简要介绍了PTFE高速油封在新能源汽车的减速器油封的应用开发注意事项，并介绍了PTFE的生产工艺及优缺点。

目前新能源市场发展迅猛，而PTFE油封又能解决更高线速的的技术难题，相信在不久的中国新能源市场，PTFE高速油封一定会快速应用并大量推广，也相信中国的新能源汽车一定会走在世界的最前列。