案例一
带有启停功能的新款6T40变速器在维修过程中,变扭器损坏是常见的故障之一。打开变扭器,通常会发现里面的锁止离合器上的摩擦片已经严重磨损了,甚至被完全磨光,导致锁止盘与变扭器前盖互相磨损的程度(图1)。对这类变扭器,很多变扭器的翻新厂在更换了摩擦片以后还会经常遇到返修,普遍反映替换的摩擦片不耐用,很快会再此磨损,或者又会出现锁止抖动的问题,目前这已成为很多变速器专修厂令人头痛的问题了。我们将从变扭器摩擦片和变速器的油路控制两个方面来分析这个问题的故障根源。
通用系列的4挡到6挡变速器在变扭器内的锁止离合器都采用了长纤维编制碳的摩擦片,它的特点是摩擦系数很低,高度耐磨耐热,非常适合于通用系列变速器的大滑差连续打滑模式的TCC控制(ECCC)。它有一个特点是其他摩擦片所没有的,就是其表面的编制图形给变扭器内的锁止油提供了一个泄压,油从这些缝隙漏过,不仅散热,而且提供了一个连续打滑的条件。这是原厂的编织碳摩擦片和后市场的高碳摩擦片的一个主要的区别(图2) 。即便同为碳基摩擦片,编织碳摩擦片的摩擦系数要比后市场的高碳摩擦片低20%,比纸基摩擦片低50%左右。当维修变扭器时换上一个平整的摩擦片,对于这类特定的ECCC控制模式下的变扭器,摩擦系数就会显得太高(摩擦系数低是碳基摩擦片的显著特点之一),同时油也无法从摩擦片表面流过,造成锁止滑差量不足。在电脑在识别到滑差不够时便重新调整锁止电磁阀的占空比以试图增加滑差,但由于替换的摩擦片一般摩擦系数都高于编织碳摩擦片,所以TCM不断处于调整的循环中,造成摩擦片被提前磨损,或者表面出现釉质化而失效。这就是这类6T40系列变扭器维修时遇到困难的原因。类似的问题也出现在GM 6L80190的变扭器中。
原厂的编织碳摩擦片与其他摩擦片的另一个区别是厚度。一般的锁止离合器摩擦片厚度都是在1 .14mm,有些加厚的摩擦片可以到1.68mm,或者1.91 mm,而OE编织碳摩擦片的厚度只有0.51 mm。这种厚度差别达到了一倍以上,如果在替换摩擦片时不调整锁止间隙,就会造成变扭器的锁止问题。
当GM在20世纪90年代引入了锁止离合器的这种连续滑差控制模式(ECCC)时,维修市场由于无法得到相同的摩擦材质而花了很长时间寻找替换材质。维修行业尝试了很多不同材质,有些替换材质会比另一些材质能更好地适应这种连续滑差控制,但是没有一种替换材质在这类变扭器里能达到原厂的编织碳材质的性能和使用寿命。OE在制造这种产品时使用了特制的织机,编织过程就像织布一样。它的横向(weft)和纵向(warp)有着不同的结构和不同的滑差率(图3)。不同的横向纤维和纵向纤维的组合会提供不同的滑差率。如果是整片材质裁切成一个圆环,就会产生不同方向上的性能差异,对离合器滑差控制不利。因此OE使用了分段拼接的办法,不仅节省了材料,而且使摩擦片对油的流向形成各向同性的特点(图4)。
对于通用6T40和6L系列的变扭器,目前唯一适合的替换材料还是原厂的这种编制碳摩擦片,尤其是大排量车型,比如用于排量3.0L发动机的6T40就比排量2.0L的更需要这种原厂材质。现在SONNAX已经开始提供完全原厂的这种摩擦片。6T40编织碳摩擦片的零件号为S20680SWC。这些编织碳摩擦片是和GM、 FORD变速器中的OE材质从同一织机上生产的OE摩擦片。
值得一提的是,尽管碳基摩擦片有着优异的耐热耐磨性能,而且能在ECCC模式下最好地控制滑差率,但是由于它的摩擦系数太低,并不适合用于传递大扭矩,容易造成离合器结合时的抖动。持续的滑差在高速时会造成额外的燃油损耗,因此在GM、FORD的8挡变速器开始就不再使用碳基摩擦片了,转而使用BORGWARNER技术更先进的纸基摩擦片了。这类新的纸基摩擦片摩擦系数更大,而且能在离合器结合很短的时间内就完全锁住而不产生抖动,扭矩传递效率大大提高。
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