从汽车后市场反观自动变速器设计要求

　　随着汽车工业的飞速发展，汽车新技术不断涌现，诸如新能源技术、混动技术、纯电动技术等，其实最为重要的是汽车动力总成的重新匹配，原来是内燃机加变速器，现在是混动加变速器或电动机加变速器等。而变速器技术一直以来属于汽车系统中最前沿、最高端最复杂的技术，因此我们在近年来发现汽车自动变速器技术的发展也是突飞猛进，它不再仅仅局限于液力传动的多挡位AT技术、智能CVT、多挡DCT以及AMT等，在智能化及控制策略方面都有了很大幅度的提升。

　　目前就AT技术而言，传动比范围越来越宽且挡位数越来越多。德国ZF公司及奔驰公司均已突破9速自动变速器；CVT也不再是小排量的标配，承载扭矩方面也越来越高；而DCT的发展速度是最快的。2008年国产一汽迈腾第一个使用美国博格华纳6速DCT(DQ250)，如今奔驰、宝马、保时捷、福特、沃尔沃、奥迪、本田、通用、比亚迪等均在使用6速或7速DCT变速器(包括干式和湿式)；而相对低端车型则重点选择AMT，原来的马瑞利系统加机械手动变速器逐渐被电机加机械手动变速器所取代。

　　无论是多挡位AT、CVT、还是DCT从原始设计研发到生产加工，再到标定应用，总会出现各种问题。这说明任何一个小的单元或零部件生产出来后在精度上都可能存在一定的公差，不会达到百分之百的设计要求，同时即便达到设计要求，也有可能达不到应用要求，这就是我们经常所说的缺陷。出现缺陷问题并不可怕，它属于正常情况，但需要后续的升级改进。公差也好，缺陷也罢，经过市场的考验才逐渐暴露出具体问题。因此，从汽车后市场反观自动变速器设计要求，我们从当前国内一些主流车型的自动变速器，具有一定普遍性的案例进行分享，当然涉及软件缺陷部分的问题我们在这里不做探讨，只与硬件相关的问题进行分析，其中涉及AT、CVT和DCT三种类型的变速器。

　　一、AT变速器常见问题分析及解决方案

　　1.马自达系列4挡变速器锁挡问题

　　早在2003年左右搭载4AT的马自达系列车型经常出现打滑、锁挡的故障。经过拆解发现后尾盖3/4挡离合器供油密封环槽处有严重的磨损(图1)，导致该油路存在泄漏并最终使3/4挡离合器烧损。可是更换了新的后尾盖及其他部件后，仅仅使用了约3个月同样的问题还会重现。

　　故障现象：2-3挡打滑、锁挡(P0730)。实际试车时发现2-3挡打滑，随即变速器故障指示灯点亮，同时变速器锁在3挡上。读取故障码是P0730-挡位传动比错误；

　　涉及车型：马自达6(M6)、福美来、普力马等；

　　涉及箱型：FN4A – EL 系列( 维修中惯称 4F27E)；

　　解决方案：更换改进型后端盖，同时注意散热器流量；

　　图1 后端盖密封环槽磨损处

　　总结分析：为什么新的后尾盖寿命那么短？有人认为强度不够，有人认为是密封环材质问题。其实真正的原因与材料本身关系不大，主要与该变速器的冷却润滑油路走向有直接关系。为什么同款的变速器装在福特福克斯车辆上没有问题？原来在马自达系列车型上变速器的散热回油管路从发动机冷却器出来后直接与变速器中间壳体的润滑管路进行连接，经过中间壳体后尾部与后尾盖润滑油道孔(该润滑油路主要为后尾盖密封环及环槽进行润滑)进行对接，然后通过后尾盖中心油道孔直接传递至需要润滑的密封环及环槽处。而福克斯的油路走向是从发动机冷却器过来的冷却回油管路直接连接到后尾盖上，这样省去两个弯路让润滑更直接，从而解决了这一问题(图2、图3)。

　　图2 马自达冷却润滑油路

　　图3 改进型润滑油路及福克斯冷却润滑油路

　　2.大众09G6挡变速器打滑锁挡问题

　　日本爱信公司生产的型号为TF-60SN(大众命名09G)型6速自动变速器在2006年国内装车以来，问题确实也不少。其中在机械传递方面经常出现3-4挡打滑以及锁3挡故障，检测中电控系统也是经常设置P0730或P0734挡位传动比或4挡传动比错误的故障码。经检修发现4/5/6挡离合器-K2离合器活塞损坏(一体式活塞的外侧橡胶唇面受伤)，可是在实际维修中更换了全新的活塞后，使用一段时间同样的问题还会再现。

　　故障现象：热车后3-4挡打滑，打滑严重时变速器会设置故障码并启动应急模式(锁挡)；

　　故障码：传动比偶发性故障码；

　　解决方案：更换改良活塞(见图4右侧带外齿的活塞)；

　　总结分析：因离心力过大导致唇形活塞损坏。在09G变速器中仅有K2离合器直接与输入轴相连，而其他两个离合器(K1和K3)则是经过行星齿轮的减速过程连接相关元件的(始终低于输入轴转速)，因此当输入转速过高时离合器活塞本身会形成过大的离心力，而活塞在工作驱动油压作用时是沿轴向移动的，如果自动变速器油液中有细微的颗粒活塞在直线移动中且有离心力的旋转趋势时，二力合一就会容易导致唇形活塞的唇面受伤而损坏并造成油路密封性能下降，导致该离合器工作时打滑。因此更换改良型活塞后就解决了这一问题，增加了活塞的使用寿命。原因是在活塞的外围增加使用外齿不允许活塞旋转只能沿轴心线直线移动(工作油压驱动)，即便再大的离心力活塞也不能旋转，这样就保护了活塞的唇面不至于受伤。

　　图4 损坏的K2离合器活塞和改良型活塞

　　3.宝马、捷豹、路虎等车型的打滑锁挡问题

　　在部分宝马、捷豹、路虎等车型所搭载使用ZF公司生产的6HP系列6挡自动变速器当中，使用一段里程或一段时间后经常会出现热车后变速器3-4挡打滑且有锁挡现象的故障。经拆解发现4/5/6挡离合器-E组离合器工作不正常，有时有烧片情况，即E离合器供油油路中有泄漏情况，经仔细检查发现E离合器的密封(图5)：一侧是靠密封环密封，一侧是靠轴套来密封，正是轴套密封处严重泄漏，原因是轴套存在严重磨损。在早期的维修中大家直接更换带轴套的定子轴总成，在当前维修中直接更换可靠的轴套即可。

　　故障现象：热车后3-4挡打滑或4-5挡打滑，严重打滑时变速器会记录传动比错误的故障码，并启动应急模式(锁挡)；

　　涉及箱型：6HP全系列；

　　故障码：4F85(E离合器)-E离合器打滑传动比监控错误；故障原因：E离合器密封轴套磨损；

　　解决方案：更换轴套；

　　总结分析：因油路密封(材料)设计导致机械元件的磨损，大多数故障是因润滑不良导致的。因此，更换材质过关的轴套且保证自动变速器油达到润滑要求，以延长该轴套的使用寿命。

　　图5 改进型润滑油路及福克斯冷却润滑油路

　　4.奔驰7挡变速器的换挡品质问题

　　早期装有型号为722.9型的奔驰系列车型，变速器在使用一段时间后经常会出现低挡范围内换挡质量不良的故障现象。后来奔驰厂家向经销商发出技术公告。

　　(1)奔驰技术公告

　　通告主旨：722.9 变速器1-2挡、 3-2挡和2-1挡的换挡品质不良；

　　涉及车型：使用 722.9变速器的全系列车型；

　　故障现象：车辆在正常的行驶情况下，一挡升二挡时会有换挡不顺的现象；当变速器降挡时，会有明显换挡(3-2挡和2-1挡)不顺的感觉；

　　故障原因：变速器的换挡学习不正确或机械元件故障。

　　(2)检查、操作步骤

　　具体检查操作步骤如下：①了解客户抱怨的现象，再使用诊断仪器(DAS)确认换挡不顺的挡位；②列印换挡学习值；③使用诊断仪器(DAS)重新执行相关挡位的换挡学习；④比较执行挡学习前及换挡学习后的相关学习值；⑤分解多片式制动器B1，更换改良型卡簧(元件16s)和圆盘状弹簧(元件16t)；⑥将所有换挡学习值归零重新完成自适应过程。

　　(3)注意事项

　　只有换挡的注油时间接近-20的负极限时，原因才有可能是制动器B1回位弹簧安装不够良好。

　　(4)总结

　　变速器壳体本身卡簧槽设计较浅(B1制动器缓冲盘卡簧槽)，再加上卡簧本身的硬度以及缓冲盘的弹性等问题(图6)，最终导致系统油压过高时该卡簧被弹出来。

　　图6 弹出来的B1制动器缓冲盘卡簧

　　厂家不大可能重新改变壳体卡簧槽的深度。因此，更换加强型卡簧及缓冲盘会顺利解决这一缺陷问题。

　　5.路虎9挡自动变速器的运动干涉问题

　　ZF公司生产的9挡变速器在2013年部分路虎车型装车以来也出现了一些问题。除了软件问题外，该变速器的硬件问题也不容忽视。

　　涉及车型：路虎极光；

　　涉及箱型：9HP-48；

　　故障现象：行驶中突然出现运动干涉，驾驶员抱怨像踩制动踏板那样，车速突然降下来，同时起步加速行驶中感觉特别费力；

　　解决方案：目前只能临时更换原来的卡簧，同时更新软件，以确保系统油压不至于过高；

　　总结分析：软件带来的应急保护，从而使系统油压升高，最终因油压过高、卡簧弹出(图7)并形成运动干涉现象。更新软件系统防止变速器过早进入应急模式，从而保护了卡簧不再因油压过高而弹出。

　　图7 被弹出的卡簧

　　二、奥迪CVT变速器故障特点

　　1.机械方面

　　机械方面主要是离合器、变速器(链传动部分)等问题。自从2002年奥迪CVT(图8)装车以来，问题始终就没有停止过，不过在某一阶段厂家在软件和硬件方面都做了优化，使得问题确实少了许多。但在实际应用当中机械离合器的故障以及链传动的磨损等故障还是时有发生。

　　图8 奥迪CVT变速器离合器总成

　　2.液压方面

　　液压方面主要是滑阀箱(图9)、前进挡离合器油路及外滤等问题。2005年以后厂家对奥迪CV T的核心部件-滑阀箱(阀体)进行了更多的优化，但依然存在一些普遍问题。

　　图9 奥迪CVT滑阀箱

　　3.电子方面

　　电子方面主要是电脑(图10)、传感器等问题。

　　图10 奥迪CVT电脑

　　优化后的控制单元虽然没有大量地出现故障，但是从整体上来看该款变速器在使用一段时间后依然会出现问题，只是比过去少了许多。

　　4.离合器故障

　　离合器故障往往会出现在大排量车型上，而在 1.8T车型上则很少出现。排量越大使用条件越苛刻的离合器，其寿命相对较短。不过目前在诊断环节中，我们通过现有的诊断手段很容易判断离合器是否达到修理或更换的条件。

　　涉及车型：装有CVT的2.4、2.0T、3.0和3.2L发动机的奥迪系列车型；

　　涉及箱型：01J或01T；

　　故障现象：起步或低速区域加速有耸车现象，特别是油门开度大一点的反复加速过程比较明显；

　　解决方案：修理或更换离合器总成；

　　故障总结：大排量离合器承载扭矩有限(增加摩擦片数量)，在实际维修中我们通常的做法是—如果原来离合器的摩擦片数量是6张，那么更换成7张并调整离合器的标准工作间隙。

　　修理或更换输入离合器的条件：至于离合器的寿命，在什么条件下离合器故障引起问题，即离合器何时达到修理或更换的条件，目前的诊断手段是通过第十二组数据块信息的计算来说明。假如我们采集的真实数据是图11中的数据，那么说明离合器已经达到修理或更换的条件。

　　其中12/1项内容是：前进离合器特性电流值：0.825A，12/2项内容则是离合器特性匹配前进最大扭矩电流值：0.875A。接下来通过计算：如果测量值12/1减去12/2差值小于65mA或为负数，表明离合器摩擦系数存在问题。显然图11中的数据信息已经是负值了，这说明离合器早已达到修理或更换的条件了。

　　图11 采集到的第十二组数据流实际信息

　　5.液压控制单元—滑阀箱(阀体)故障

　　2005年之后的奥迪车型经常会在中低速范围内急加速有冲击或耸车现象，而在起步阶段却没有此现象。最终通过数据分析得到故障原因是液压控制单元-滑阀箱(阀体)。

　　涉及车型：装有CVT的所有2005年之后奥迪系列车型。

　　涉及箱型：01T(7速手动模式)。

　　故障现象：中低速区域急加速时有严重的耸车现象。

　　解决方案：修理或更换阀体。第七组和第十八组数据对比分析的结论：大电流低油压导致离合器打滑最终形成耸车的故障现象。

　　总结分析：离合器压力调节阀部分位置形成磨损所致，为什么只有大油门加速才形成故障现象，而一般正常加速却体现不出来？原因是一般正常加速时由于离合器阀门所处位置磨损程度不大，因此泄漏量也不大，这样就保证了电磁阀驱动电流与离合器压力传感器反馈油压的比例关系，而在大油门加速时电磁阀的驱动电流虽然能达到最大但是压力却达不到最高，因此会导致离合器打滑而形成冲击感。从图12的真实数据信息我们不难发现端倪：这是通过大众VCDS诊断软件中的隐藏记录功能得到的数据，是同时采集了第七组数据和第十八组数据流，其中蓝色圆圈所标注的是故障现象出现时的记号点，第七组的AS信息告诉我们在现象出现时是离合器在打滑，而造成离合器打滑的主要原因是离合器的油压在特定条件下不够，因为大油门加速时变速器电脑已经对离合器电磁阀输出最大控制电流-0.995A，而在故障下离合器油压才达到0.64～0.67ＭPa，正常情况下离合器油压至少在1ＭPa以上，因此说明离合器油压有泄漏。

　　图12 实际故障数据信息