一种新能源汽车电驱系统用高速油封的制作方法

1.本实用新型涉及汽车油封技术领域，尤其涉及一种新能源汽车电驱系统用高速油封。


背景技术：

2.随着节能减排和“双碳”政策的提出和推进，新能源汽车的渗透率将进一步提升，纯电动和混合动力汽车将进一步发展；作为新能源汽车的重要系统部件，电驱系统近些年逐渐向高转速、小型化和集成化方向发展，这也使得电驱系统油封面临高速化、高温化和油品成分复杂化的发展趋势；传统油封线速度的极限约为20m/s，而电驱系统油封工况需求的最高线速度则达到30m/s以上，同时还需要满足双向旋转密封以实现汽车前进和倒退的功能，因此高速油封技术的开发成为新能源汽车电驱系统发展的重要一环。
3.目前已经应用的新能源汽车电驱系统用高速油封主要是在传统tc型油封基础增加回油线并进行结构微调整以适应更高转速的htc型油封；htc型油封的最高许用转速可以达到35m/s，是目前新能源汽车电驱系统主流应用的油封；但是，htc型油封应用在电驱系统中有两个问题一直困扰着设计人员，那就是双向旋转密封和高转速带来的高热量对油封材料的影响；电机和发动机不同，需要双向旋转来完成前进和倒退的功能，因此油封必须能够满足双向密封，而htc型油封尽管可以设计成双向回油线形式，但回油效果却会比单向回油线差，双向回油线htc型油封许用线速度通常会降至30m/s以下，这便无法达到电驱系统的高转速需求；同时，尽管htc型油封相对tc型油封有结构上的微调整，但是其较好的密封效果仍然来源于其较大的抱轴力，这使其在工作过程中会与旋转轴摩擦产生较大的热量，从而使油封唇口橡胶材料快速老化，性能快速衰减，进而导致漏油。
4.htc型油封是目前电动汽车电驱系统密封应用的主力产品，然而，随着电驱系统进一步的高速化发展，上述两个问题却制约了其在电驱系统中的应用。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本实用新型提出了一种新能源汽车电驱系统用高速油封，其采用无簧橡胶骨架结构设计，无弹簧橡胶骨架油封的抱轴力仅是htc型油封的五分之一，有效降低油封的抱轴力，大幅减少旋转轴在高速旋转时与油封唇口摩擦产生的热量；同时，通过对油封密封唇尺寸及回油线进行的精益设计，使其在高速旋转工况条件下，能够在油封唇口产生润滑油膜的往复运动，保证密封的同时还能及时带走热量；另外，通过对油封回油线的设计还能满足低速反转工况的密封需求。
6.本实用新型的一种新能源汽车电驱系统用高速油封，包括盆型结构的金属骨架和盆型结构的弹性密封体；盆型结构的金属骨架中部设有圆孔，且盆型结构的弹性密封体中间部位设有轴孔；金属骨架匹配嵌入弹性密封体内壁；弹性密封体的轴孔上沿向斜上方延伸有主密封唇，弹性密封体的轴孔下沿向斜下方延伸有副密封唇，所述主密封唇的内圈壁上设有回油线；
7.所述回油线由上至下依次设置有回油线一区、回油线二区和回油线三区；
8.所述回油线一区的回油线为无螺旋的环线，回油线一区所包含的回油线为无螺旋的环线，其对油封的正向和反向旋转均有一定的密封作用，回油线一区和三区所包含的无螺旋的回油线还可以保证在无旋转的静止状态下，密封介质不会通过螺旋回油槽泄露；
9.且所述回油线二区的回油线为螺旋线，回油线二区所包含的回油线为螺旋线，其可以通过螺旋回油槽的泵吸作用对旋转轴的高速正向旋转起到较好的密封作用；
10.且所述回油线三区的回油线为无螺旋的环线，回油线三区所包含的回油线为无螺旋的环线，其对油封的正向和反向旋转均有一定的密封作用，主密封唇无弹簧的结构，可以极大地降低主唇口的抱轴力，从而减小旋转轴高速旋转过程中与油封摩擦产生的热量；同时，通过主密封唇自身对旋转轴的跟随性和回油线来保证其密封性能；回油线分三个区域，其中回油线二区所包含的回油线为螺旋线，其可以通过螺旋回油槽的泵吸作用对旋转轴的高速正向旋转起到较好的密封作用，而回油线一区和三区所包含的回油线为无螺旋的环线，其对油封的正向和反向旋转均有一定的密封作用，在正向高速旋转过程中其可以配合螺旋回油线更好的保证密封，在低速反转过程中回油线一区和三区所包含的回油线可以同时作用，从而极大保证了反转过程的密封，三个区域的回油线协同作用保证了电驱系统高速油封在旋转轴正、反转工况的使用可靠性，三者缺一不可。
11.所述回油线一区的回油线条数为1～2条。
12.所述回油线二区的回油线条数为4～7条。
13.所述回油线三区的回油线条数为1～2条。
14.所述回油线一区、回油线二区和回油线三区的回油线的截面均为外凸的半圆形结构或外凸的梯形结构。
15.所述主密封唇朝向轴孔侧倾斜，其倾斜角α为25
°
～55
°
，主密封唇向轴孔侧的倾斜角可以保证一定的抱轴力和跟随性，倾斜角过大则装配后的抱轴力过大，而倾斜角过小则抱轴力不足，因此合适的倾斜角是保证密封的重要因素之一。
16.所述副密封唇朝向轴孔侧倾斜，其倾斜角β为40
°
～50
°
。
17.所述弹性密封体的材质为橡胶。
[0018][0019]
由上表可知，本实用新型的油封回油线方案可以较好的满足电驱系统用高速油封在旋转轴正反转油封无泄漏的使用要求；
[0020]
上表中，现有技术油封仅螺旋回油线的方案，在旋转轴正向旋转过程中油封可以较好的起到泵吸回油的效果，因此无泄漏现象，但是在旋转轴反转过程中，油封的螺旋回油线起到向外泵油的作用，因此旋转轴低速反转时油封出现漏油现象；
[0021]
上表中，现有技术油封仅环线回油线的方案，在旋转轴正、反向旋转过程中油封可以具有一定的密封作用，但是油封没有较好的泵吸回油效果，因此其所能达到的最高转速有限，在高速正向旋转时出现了泄露现象；
[0022]
上表中，现有技术油封环线与螺旋线并用的方案，由于环线条数较少，在旋转轴反向旋转过程中油封密封能力有限，因此出现了泄露现象。
[0023]
有益效果
[0024]
本实用新型采用无簧橡胶骨架结构设计，无弹簧橡胶骨架油封的抱轴力仅是htc型油封的五分之一，有效降低油封的抱轴力，大幅减少旋转轴在高速旋转时与油封唇口摩擦产生的热量；同时，通过对油封密封唇尺寸及回油线进行的精益设计，使其在高速旋转工况条件下，能够在油封唇口产生润滑油膜的往复运动，保证密封的同时还能及时带走热量；另外，通过对油封回油线的设计还能满足低速反转工况的密封需求。
附图说明
[0025]
图1是本实用新型侧视结构示意图。
[0026]
图2是本实用新型俯视结构示意图。
[0027]
图3是图2的a-a向局部剖视放大结构示意图。
[0028]
图4是图3的b部局部放大结构示意图。
[0029]
图5是图3的c部局部放大结构示意图。
[0030]
图中：
[0031]
1、金属骨架；
[0032]
11、圆孔；
[0033]
2、弹性密封体；
[0034]
21、轴孔；
[0035]
22、主密封唇；
[0036]
23、副密封唇；
[0037]
221、回油线一区；
[0038]
222、回油线二区；
[0039]
223、回油线三区。
具体实施方式
[0040]
为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。
[0041]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位
置”和“第二位置”为两个不同的位置。
[0042]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0043]
实施例1
[0044]
参见图1-图5所示，一种新能源汽车电驱系统用高速油封，包括盆型结构的金属骨架1和盆型结构的弹性密封体2；
[0045]
盆型结构的金属骨架1中部设有圆孔11，且盆型结构的弹性密封体2中间部位设有轴孔21；
[0046]
金属骨架1匹配嵌入弹性密封体2内壁；
[0047]
弹性密封体2的轴孔21上沿向斜上方延伸有主密封唇22，弹性密封体2的轴孔21下沿向斜下方延伸有副密封唇23，所述主密封唇22的内圈壁上设有回油线；
[0048]
所述回油线由上至下依次设置有回油线一区221、回油线二区222和回油线三区223；
[0049]
所述回油线一区221的回油线为无螺旋的环线；
[0050]
且所述回油线二区222的回油线为螺旋线；
[0051]
且所述回油线三区223的回油线为无螺旋的环线。
[0052]
所述回油线一区221的回油线条数为2条。
[0053]
所述回油线二区222的回油线条数为5条。
[0054]
所述回油线三区223的回油线条数为2条。
[0055]
所述回油线一区221、回油线二区222和回油线三区223的回油线的截面均为外凸的半圆形结构。
[0056]
所述主密封唇22朝向轴孔侧倾斜，其倾斜角α为55
°
。
[0057]
所述副密封唇23朝向轴孔侧倾斜，其倾斜角β为50
°
。
[0058]
所述弹性密封体2的材质为橡胶。
[0059]
实施例2
[0060]
一种新能源汽车电驱系统用高速油封，其与实施例1不同之处在于，
[0061]
所述回油线一区221的回油线条数为1条。
[0062]
所述回油线二区222的回油线条数为4条。
[0063]
所述回油线三区223的回油线条数为1条。
[0064]
所述回油线一区221、回油线二区222和回油线三区223的回油线的截面均为外凸的梯形结构。
[0065]
所述主密封唇22朝向轴孔侧倾斜，其倾斜角α为40
°
。
[0066]
所述副密封唇23朝向轴孔侧倾斜，其倾斜角β为45
°
。
[0067]
实施例3
[0068]
一种新能源汽车电驱系统用高速油封，其与实施例1不同之处在于，
[0069]
所述回油线一区221的回油线条数为1条。
[0070]
所述回油线二区222的回油线条数为7条。
[0071]
所述回油线三区223的回油线条数为2条。
[0072]
所述回油线一区221、回油线二区222和回油线三区223的回油线的截面均为外凸的半圆形结构。
[0073]
所述主密封唇22朝向轴孔侧倾斜，其倾斜角α为25
°
。
[0074]
所述副密封唇23朝向轴孔侧倾斜，其倾斜角β为40
°
。
[0075]
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。