2011年5月,美国变扭器翻新协会(TCRA)在芝加哥举行了2011年会,这次会议的一个重要内容是向维修人员展示了最新的原厂摩擦片的生产技术和性能指标,而这些原配市场的产品信息原先对维修市场是不开放的。这次,与会人员有幸得以半天时间参观了著名的博格华纳公司在芝加哥郊区的摩擦片生产工厂,这个工厂规模大,自动化程度高,其生产的摩擦片为目前世界上各大自动变速器和变扭器进行配套服务。在中国市场占较多市场份额的欧系车型的自动变速器中,博格华纳更是绝对主要的摩擦片供应厂。欧系变速器中主要以德国变速器为主(比如奔驰变速器和宝马使用的ZF变速器等),随着近年来自动变速器技术的飞速发展,在最近20年中,自动变速器飞快经历了4速,5速,6速,以及最新的8速和DSG变速器,这些自动变速器对摩擦片的性能要求越来越高,摩擦片技术的发展也是日新月异。作为与会者之一,我得以在这里向国内的维修市场介绍一点这些新技术特点,这些技术信息很快会用在变扭器的日常维修中。
一、分片搭接结构
变扭器中的锁止摩擦片,很多使用过的人都知道它原来是整片的一个摩擦环,但是整片的结构现在已逐渐让位于分片搭接的结构(图1)。目前广为使用的是3片或5片的分片结构摩擦环,它的优势在于它能在节省制造成本的基础上最好地保留摩擦材质的摩擦特性。摩擦环是在一张方形的摩擦纸上切割出来的,在制作过程中会产生大量的边角料,但如果通过分片切割然后再拼接起来,就可大幅提高摩擦片的利用率,而这种搭接结构是一种特殊的专利设计,使分片拼接的方式不损害摩擦材质的摩擦性能,并保证所有的分片都有相同的性能。实际上维修市场中使用的整片结构的摩擦环在制作过程中为了降低成本,切割所产生的大量边角料可能被重新回炉制作摩擦纸,摩擦材质中原有的纤维被打碎,这会影响摩擦环性能的稳定。这种特殊的搭接结构并不比整片结构的性能有所降低,如果你仔细观察很多新型变扭器的原厂锁止摩擦片,你经常会看到这种分片式的结构。如果你再看一些更新款的变扭器,比如ZF6速变扭器(见图2)或奔驰722.6变扭器(图3),它们的锁止摩擦片更是变成了很多分开的小片结构,在各分片之间形成了很宽的凹槽,很多人都知道这些凹槽可以起到散热作用,但很多人都不知道这些凹槽除了散热,还有另一个更重要的作用,就是提供平稳滑顺的离合器结合感觉。这些油槽的形状都是根据不同的变速器型号和车型应用情况而专利设计的,不同型号变扭器上的摩擦片凹槽是不同的,这是根据离合器在实际工况下的多种因素决定的,比如离合器活塞大小,离合器的作用油压大小,原配的变速器油的特性等等,匹配的开槽模式可以提供最佳的换挡感觉以及最大的宽容度。比如图2显示的是宝马使用的一款ZF6HP19的锁止摩擦片,而图4显示的则是另一款奥迪Q7所使用的ZF6HP19的锁止摩擦片,它们大小和油槽形状都不同。这就是为什么有时在维修市场中当我们用平的摩擦片来代替凹槽摩擦片时会产生锁止颤抖等问题的原因。
二、防颤性能和对离合器工况的宽容度
目前在维修市场中普遍使用的锁止摩擦片主要为黄色的TAN材质和绿色的KEVLAR摩擦片材质。TAN材质的摩擦系数较大,用于早期的开关型锁止离合器中(即只有开和关两种模式,没有半打滑控制模式)。KEVLAR锁止摩擦片摩擦系数要小一些,适用于早期的脉宽调制(PWM)控制模式的锁止离合器中。随着5速、6速、8速等自动变速器开始广泛用于目前的新款车型中,锁止离合器的控制模式在日益精密的电脑控制下半打滑程度大大提高,很多变速器从2挡开始锁止离合器就开始作用,频繁的结合与释放,以及大量的半打滑控制,对锁止摩擦材质的耐热性、耐磨性、防颤性以及适用宽容度提出了更高的要求。图5显示了普通的后市场锁止摩擦材质在刚换上后的摩擦特性,随着离合器开始结合,相对滑动速度逐渐减小(图5中从右到左),当离合器开始要完全结合时,普通的摩擦材质会出现一个摩擦系数明显增加的阶段(图5中的左部),这就是为什么离合器在结合时容易出现颤抖的一个重要原因,由于摩擦系数突然高出,使得这阶段的结合特性变得不可控。在通过磨合期后,普通的摩擦材质在这一段的摩擦系数会有所降低,变得更平缓些,锁止性能得到一定的改善(见图6),但是在油压不是特别高的情况下,比如图6中的蓝线(352kPa)和红线(775kPa),摩擦系数仍然在结合过程中随着滑动速度降低而不断增大,这就使得这种摩擦片的防颤能力较低,这对维修市场来说尤其重要,因为维修市场在翻新变扭器时,由于工艺设备的限制,所能达到的精度本来就容易比原厂新变扭器要来的低(比如锁止活塞的加工和定位精度,变扭器前盖锁止片接触区域的平整度和表面光洁度等因素),如果摩擦片的宽容度不高,维修后变扭器就容易出现锁止颤抖的问题。目前博格华纳设计生产的新型HTE摩擦材质用在很多原厂的新款变速器中,用HTE材质摩擦片来替代原来的TAN和KEVLAR摩擦片,宽容度和防颤性能将大大提高,目前这种新型的原厂摩擦材质已经在后市场可以买到,其价格虽然比普通后市场摩擦片价格略高,但其性能的提高将使后市场维修人员更容易翻新变扭器。