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摘要：本研究以新能源汽車集成式電驅(qū)系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過分析減速器潤(rùn)滑機(jī)理，對(duì)比主動(dòng)潤(rùn)滑與飛濺潤(rùn)滑兩種方式的理論潤(rùn)滑效果?；谀承履茉雌噭?dòng)力總成搭載的減速器，設(shè)計(jì)了兩種潤(rùn)滑方式的結(jié)構(gòu)方案，并通過測(cè)試動(dòng)力總成系統(tǒng)的空載電流，對(duì)比分析了兩種潤(rùn)滑方式在減速器上的實(shí)際潤(rùn)滑效果差異。

關(guān)鍵詞：集成式電驅(qū)系統(tǒng)；減速器；飛濺潤(rùn)滑；主動(dòng)潤(rùn)滑；空載電流

隨著新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)趨向高度集成化，其減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)愈加緊湊且復(fù)雜，提高了減速器潤(rùn)滑難度。為了優(yōu)化集成式電驅(qū)系統(tǒng)減速器的潤(rùn)滑效果，行業(yè)提出了主動(dòng)潤(rùn)滑方式，即在飛濺潤(rùn)滑的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了專門的油路，主動(dòng)將潤(rùn)滑介質(zhì)送到減速器的關(guān)鍵潤(rùn)滑部位的一種潤(rùn)滑方式[1]。

新能源汽車減速器有飛濺潤(rùn)滑和主動(dòng)潤(rùn)滑兩種潤(rùn)滑方式[2]。本文對(duì)比分析兩種潤(rùn)滑方式在新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)減速器上的潤(rùn)滑機(jī)理，基于理論分析，在同一款電驅(qū)減速器上分別設(shè)計(jì)了飛濺潤(rùn)滑和主動(dòng)潤(rùn)滑兩種潤(rùn)滑系統(tǒng)。通過試驗(yàn)來進(jìn)一步測(cè)試兩種潤(rùn)滑方式在集成式電驅(qū)系統(tǒng)減速器上的潤(rùn)滑效果，為電驅(qū)系統(tǒng)減速器的潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

01新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)減速器的潤(rùn)滑方式理論分析

關(guān)于新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)減速器的潤(rùn)滑，主要就是針對(duì)齒輪和軸承等機(jī)械結(jié)構(gòu)的潤(rùn)滑[3]。齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑機(jī)理是潤(rùn)滑介質(zhì)形成潤(rùn)滑膜，隔離嚙合齒面，減少摩擦和磨損，延長(zhǎng)壽命[4]。當(dāng)齒面負(fù)荷過大時(shí)，潤(rùn)滑膜無法完全隔離齒面，可能導(dǎo)致齒輪失效。

本文中減速器的軸承是指滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦同時(shí)存在。滑動(dòng)摩擦發(fā)生在滾動(dòng)體與保持架之間，需一層較好的潤(rùn)滑膜。滾動(dòng)摩擦發(fā)生在滾動(dòng)體與內(nèi)外圈之間，需要足夠強(qiáng)度的潤(rùn)滑油膜來保持軸承良好的潤(rùn)滑狀態(tài)。過大的載荷可能破壞油膜，導(dǎo)致軸承損傷，影響壽命。

總的來說，無論是齒輪潤(rùn)滑還是軸承潤(rùn)滑，其關(guān)鍵在于受載面之間需形成一層油膜。為了讓軸承和齒輪處于良好的潤(rùn)滑狀態(tài)，由于載荷是客觀存在的，只能通過選擇合適的潤(rùn)滑方式來保證機(jī)械結(jié)構(gòu)的受載面能夠形成一層油膜。

1.飛濺潤(rùn)滑

當(dāng)采用飛濺潤(rùn)滑的減速器處于低速工況時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)齒輪攪起的潤(rùn)滑介質(zhì)的體積受限，在重力作用下箱體的頂部和上部?jī)蓚?cè)的空間很難存留潤(rùn)滑介質(zhì)，這些位置的零部件難以得到有效潤(rùn)滑。當(dāng)電驅(qū)系統(tǒng)減速器齒輪處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)齒輪攪起的潤(rùn)滑介質(zhì)體積較大，即使處在箱體上部分的齒軸零部件，也能夠保存一定量的潤(rùn)滑介質(zhì)用于產(chǎn)生油膜，機(jī)械零件有機(jī)會(huì)得到更充分潤(rùn)滑[6]。

2.主動(dòng)潤(rùn)滑

在新能源電驅(qū)系減速器中，相對(duì)于飛濺潤(rùn)滑完全被動(dòng)地依賴齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)來攪起潤(rùn)滑油以達(dá)到潤(rùn)滑目的，主動(dòng)潤(rùn)滑方式能夠最大程度地保證軸承和齒輪嚙合區(qū)域在工作狀態(tài)有足夠的潤(rùn)滑介質(zhì)。但主動(dòng)潤(rùn)滑方式的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，油耗量大，成本較高[7]。

從作用機(jī)理分析，飛濺潤(rùn)滑具有較大的隨機(jī)性，主動(dòng)潤(rùn)滑能夠穩(wěn)定的保證軸承和齒輪嚙合區(qū)域時(shí)刻有潤(rùn)滑介質(zhì)的存在，主動(dòng)潤(rùn)滑的潤(rùn)滑效果會(huì)優(yōu)于飛濺潤(rùn)滑。

02集成式電驅(qū)系統(tǒng)減速器潤(rùn)滑試驗(yàn)

1.潤(rùn)滑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)整車的動(dòng)力需求，本文設(shè)計(jì)了兩款集成式電驅(qū)系統(tǒng)。這兩款電驅(qū)系統(tǒng)的減速器區(qū)別在于設(shè)計(jì)的潤(rùn)滑系統(tǒng)不同，分別采用飛濺潤(rùn)滑和主動(dòng)潤(rùn)滑。

采用主動(dòng)潤(rùn)滑的電驅(qū)系統(tǒng)減速器（見圖1）的潤(rùn)滑系統(tǒng)包括電子油泵、外接油管等零件，潤(rùn)滑油路如圖2所示。

電子油泵從減速器底部吸油，通過外接管將油路分開，第一路將潤(rùn)滑油輸送到減速器前殼體的一軸軸承座底孔、二軸軸承座底孔及差速器軸承座底孔，以潤(rùn)滑一軸前軸承、二軸前軸承、差速器前軸承；第二路將潤(rùn)滑油輸送到后殼體的一軸軸承座底孔、二軸軸承座底孔及差速器軸承座底孔處，用于潤(rùn)滑一軸后軸承、二軸后軸承、差速器后軸承；第三路和第四路分別將潤(rùn)滑油輸送到一級(jí)齒輪副嚙合處的上方和二級(jí)齒輪副嚙合處的上方，潤(rùn)滑油由于自重落到齒輪嚙合處，然后受離心力的作用，均勻覆在齒輪表面形成一層油膜，承受載荷。未附著在零件表面的潤(rùn)滑油自由落體回到減速器底部油池中，一次油路循環(huán)結(jié)束。

采用飛濺潤(rùn)滑的減速器（見圖3），在外力作用下，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)嚙合，靠近減速器底部油池的部分齒攪起潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油沿著齒輪飛濺到減速器腔體內(nèi)部，一部分覆蓋在齒輪表面，另一部分沿著減速器殼體內(nèi)部設(shè)計(jì)的筋和油槽，進(jìn)入到軸承孔內(nèi)部潤(rùn)滑軸承，潤(rùn)滑油在軸承和齒輪的受載面形成一層油膜，其潤(rùn)滑軸承的油路如圖4所示。由于重力作用，未參與油膜形成的潤(rùn)滑油回到減速器底部油池中，以備下一輪潤(rùn)滑循環(huán)。

2.潤(rùn)滑性能對(duì)比試驗(yàn)

電驅(qū)系統(tǒng)減速器潤(rùn)滑主要是針對(duì)減速器的齒輪和軸承的潤(rùn)滑，齒輪和軸承的潤(rùn)滑效果會(huì)影響減速器的系統(tǒng)效率，故本文以系統(tǒng)效率作為減速器潤(rùn)滑效果的判定指標(biāo)。通過測(cè)試動(dòng)力總成的空載電流來反映減速器運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)效率，將實(shí)時(shí)測(cè)得的空載電流作為判斷系統(tǒng)潤(rùn)滑效果的依據(jù)，相同轉(zhuǎn)速下，可以近似認(rèn)為：空載電流越低，系統(tǒng)效率越高，則潤(rùn)滑效果越好。

本文進(jìn)行了兩輪試驗(yàn)，第一輪是按照設(shè)計(jì)的潤(rùn)滑系統(tǒng)及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行潤(rùn)滑試驗(yàn)；第二輪是根據(jù)第一輪的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過調(diào)整相關(guān)參數(shù)以達(dá)到優(yōu)化潤(rùn)滑系統(tǒng)的目的。

第一輪試驗(yàn)是按照原設(shè)計(jì)的注油量和流量，基于潤(rùn)滑試驗(yàn)常用的工況，測(cè)試在不同的工況下總成系統(tǒng)的空載電流值。具體的測(cè)試結(jié)果如圖5所示。在前進(jìn)試驗(yàn)工況下，采用飛濺潤(rùn)滑方式的空載電流值比采用主動(dòng)潤(rùn)滑方式的減速器測(cè)得的空載電流值要低，即在前進(jìn)試驗(yàn)工況下，采用飛濺潤(rùn)滑方式的減速器的效率損傷更少，潤(rùn)滑性能表現(xiàn)較好。

在倒車工況下，4000r/min之前，采用主動(dòng)潤(rùn)滑的減速器的潤(rùn)滑性能表現(xiàn)更好，隨著轉(zhuǎn)速的升高，采用飛濺潤(rùn)滑的減速器的潤(rùn)滑性能表現(xiàn)超過了采用主動(dòng)潤(rùn)滑的減速器，最后在6000r/min時(shí)，主動(dòng)潤(rùn)滑的優(yōu)勢(shì)又凸顯出來，如圖6所示。

第二輪試驗(yàn)，針對(duì)主動(dòng)潤(rùn)滑的減速器，調(diào)整潤(rùn)滑系統(tǒng)的潤(rùn)滑介質(zhì)的流量，測(cè)試不同轉(zhuǎn)速下的空載電流，與第一輪試驗(yàn)的兩組數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，具體結(jié)果如圖7和圖8所示。本試驗(yàn)是通過調(diào)整油泵的輸入電壓來調(diào)整潤(rùn)滑系統(tǒng)的輸入流量，故不同電壓值即表示不同的流量值。

從圖7可以看到，隨著油泵電壓的增加，在低速段，主動(dòng)潤(rùn)滑的潤(rùn)滑效果逐漸優(yōu)于飛濺潤(rùn)滑，采用主動(dòng)潤(rùn)滑的減速器的潤(rùn)滑效果得到改善。從圖8可以觀察到，在倒車工況下，隨著油泵電壓的增加，在4775r/min時(shí)，主動(dòng)潤(rùn)滑的潤(rùn)滑效果得到改善，但是在6000r/min時(shí)，主動(dòng)潤(rùn)滑的潤(rùn)滑效果變差。

3結(jié) 語 

基于本文的試驗(yàn)背景，新能源汽車電驅(qū)系統(tǒng)減速器通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、潤(rùn)滑系統(tǒng)油量的調(diào)整，采用主動(dòng)潤(rùn)滑和飛濺潤(rùn)滑方式都可以取得較好的潤(rùn)滑效果。減速器潤(rùn)滑性能是由多種因素共同作用的結(jié)果，在實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中要綜合全面的考慮各種因素的影響力。

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