文：李洪峰、李偉、蘇文緒、賈偉紅、李俊峰

大眾公司是在國(guó)內(nèi)最早推廣雙離合器變速器的整車廠商，而0AM 7 擋干式雙離合器變速器（以下簡(jiǎn)稱0AM 變速器）作為其代表產(chǎn)品，由于其換擋效率高、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單而廣泛應(yīng)用于大眾系列車型上。早期搭載0AM 變速器的車型，因?yàn)閾Q擋平順性等問(wèn)題遭受很多車主的詬病，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，0AM變速器的一些不良特性早已經(jīng)得到了改善，人們對(duì)于雙離合器變速器的認(rèn)可度也越來(lái)越高。

在對(duì)0AM 變速器的故障研究中筆者發(fā)現(xiàn)，該變速器機(jī)電單元蓄能器座斷裂故障，對(duì)于維修人員來(lái)說(shuō)診斷排除比較困難。因此筆者結(jié)合該變速器的相關(guān)結(jié)構(gòu)和控制原理，對(duì)0AM 變速器機(jī)電單元蓄能器座斷裂故障的原因進(jìn)行綜合分析。

1.機(jī)電單元蓄能器結(jié)構(gòu)及故障

0A M 變速器的機(jī)電單元機(jī)械部分（圖1），內(nèi)部有一套完整的高壓泵站結(jié)構(gòu)（圖2），用于為機(jī)電單元液壓機(jī)構(gòu)提供高達(dá)4～6 MPa 的工作油壓。相較于很多傳統(tǒng)自動(dòng)變速器不足1 MPa 的工作油壓來(lái)說(shuō)，0AM 變速器屬于相當(dāng)高的工作壓力等級(jí)。在0AM 變速器的機(jī)電單元中，采用了低轉(zhuǎn)速高扭矩的無(wú)刷電機(jī)和小流量高壓力的齒輪泵提供油壓。

圖1 機(jī)電單元總成（機(jī)械部分）

圖2 機(jī)電單元高壓泵站結(jié)構(gòu)示意圖（部分）

但是由于用油元件工作的間歇性和隨機(jī)性，很難單純依靠改變電機(jī)轉(zhuǎn)速提供及時(shí)穩(wěn)定的工作油壓，并且油泵和電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行也會(huì)導(dǎo)致磨損和發(fā)熱，嚴(yán)重影響齒輪泵和電機(jī)的使用壽命。因此，0AM 變速器機(jī)電單元采用了蓄能器，來(lái)穩(wěn)定油壓和減少油泵與電機(jī)的工作時(shí)間。

蓄能器安裝座用于連接機(jī)電單元的油路板和蓄能器（圖3），起到固定和密封作用。但是在0AM 變速器的使用過(guò)程中，蓄能器安裝座從油路板上斷裂的故障是很常見的（圖4）。一旦蓄能器座斷裂，蓄能器就會(huì)漏油，系統(tǒng)油壓會(huì)急劇降低，導(dǎo)致機(jī)電單元失效。離合器推桿也因此無(wú)法支撐使2個(gè)離合器全部釋放，換擋機(jī)構(gòu)無(wú)法完成擋位切換，致使車輛無(wú)法行駛。

圖3 機(jī)電單元油路板和蓄能器

圖4 0AM 變速器機(jī)電單元蓄能器

此外，蓄能器座斷裂導(dǎo)致的蓄能器漏油，還會(huì)使機(jī)電單元的齒輪泵和電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)發(fā)熱磨損，甚至機(jī)電控制單元也會(huì)因?yàn)闊o(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電流過(guò)大而損壞。

2.蓄能器安裝座斷裂原因分析

引起蓄能器座斷裂故障的原因，是由于機(jī)電單元油路板機(jī)械設(shè)計(jì)上存在一定的缺陷。為此生產(chǎn)廠家針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了多批次的改進(jìn)，但仍未能杜絕。

0AM 變速器的蓄能器安裝在機(jī)電單元的內(nèi)部油路板上，該油路板由鋁合金材料壓鑄成形后，再經(jīng)過(guò)鉆（各油路孔和螺栓孔等）、攻（小尺寸螺紋）、銑（各主要安裝配合平面）以及磨（擋位推桿活塞內(nèi)孔等）等機(jī)械加工而成。筆者通過(guò)對(duì)發(fā)生斷裂的機(jī)電單元進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)引發(fā)這個(gè)故障的設(shè)計(jì)缺陷竟然是多方面的。

（1）溫度

0AM 變速器機(jī)電單元的機(jī)械部分工作溫度夏天可達(dá)30～70℃（冷車行駛），冬季可達(dá)-40～60℃（行駛），因此其工作溫差能達(dá)到40～100℃甚至更高。這種情況下，蓄能器安裝座的大圓環(huán)形狀鋁合金內(nèi)螺紋薄壁結(jié)構(gòu)，其圓周方向膨脹和收縮量將遠(yuǎn)大于與其根部連接的平底結(jié)構(gòu)的脹縮量。這將導(dǎo)致材料內(nèi)部產(chǎn)生巨大的脹縮應(yīng)力，該應(yīng)力作用于安裝座的桶狀立壁根部與平板底面的交接處，會(huì)產(chǎn)生巨大的剪切力，從而導(dǎo)致安裝座從根部發(fā)生斷裂。

（2）振動(dòng)和沖擊

蓄能器是一個(gè)較厚的鋼結(jié)構(gòu)零件，直徑較大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，由一個(gè)罐體和內(nèi)部一個(gè)厚重活塞組成，此外還有少量塑膠材料的密封環(huán)。在實(shí)際使用中，蓄能器是水平方向安裝在安裝座上的，這樣就導(dǎo)致其一端懸空。在其工作過(guò)程中，蓄能器內(nèi)部會(huì)充入上百毫升的液壓油，進(jìn)一步增加了其質(zhì)量。并且蓄能器內(nèi)部活塞也在充放油過(guò)程中，從靠近根部一側(cè)到靠近尾部一側(cè)往復(fù)移動(dòng)，因此蓄能器的重心是在不斷變化的。

另外，車輛在行駛中不可避免會(huì)遇到不平坦的路況，造成車輛顛簸振動(dòng)。而懸空且沉重的蓄能器在振動(dòng)過(guò)程中會(huì)對(duì)安裝座壁和根部產(chǎn)生較大杠桿力和沖擊力，進(jìn)而在側(cè)壁與底面連接處產(chǎn)生徑向的扭轉(zhuǎn)力和軸向的拉伸力，從而造成綜合性的破壞作用。

（3）應(yīng)力

由于加工工藝原因，包含蓄能器安裝座的油路板是壓鑄成形的鋁合金整體結(jié)構(gòu)，但其底面、內(nèi)壁、內(nèi)螺紋和端面需要經(jīng)過(guò)鉆、銑等切削加工。在各種切削加工過(guò)程中，去除了較多的材料結(jié)構(gòu)，特別是桶壁根部與底面連接處。桶壁較深的內(nèi)螺紋，形成了深且銳利的環(huán)槽，不但減薄了壁厚，而且形成了應(yīng)力集中區(qū)。筆者通過(guò)對(duì)實(shí)際故障部件的斷裂情況觀察，也證實(shí)了這一點(diǎn)。

（4）壓力

0AM 變速器機(jī)電單元是高壓直驅(qū)形式的油路，其工作油壓大于4 MPa，而蓄能器的最高油壓可達(dá)6 MPa 以上，因此蓄能器本體采用了厚實(shí)的冷沖鋼材料。但是由于機(jī)械設(shè)計(jì)方面的誤差，這個(gè)高工作油壓竟然不完全作用于蓄能器本體，而是同時(shí)作用于蓄能器安裝座的底面上。

更為嚴(yán)重的是，蓄能器與底面連接處沒(méi)有密封環(huán)，導(dǎo)致高油壓直接通過(guò)螺紋間隙進(jìn)入了外壁與蓄能器外殼的接觸面。

簡(jiǎn)單估算可知，6 MPa 的油壓將在每平方厘米的面積上產(chǎn)生高達(dá)600 N 的壓力。而蓄能器底座面積有幾十平方厘米，而曲折的螺紋面更是增大了桶狀薄壁的承壓面積，導(dǎo)致其承受了幾千甚至上萬(wàn)牛的內(nèi)壓力。作用于底面的壓力將在蓄能器與底座間產(chǎn)生巨大的軸向反作用力，而作用于外壁的徑向壓力使單薄的圓桶產(chǎn)生了嚴(yán)重的外膨脹變形。這2個(gè)方向的作用力最終集中于桶壁和底面連接部根部的尖銳螺紋面上，嚴(yán)重破壞了底座脆弱的鋁合金結(jié)構(gòu)。

（5）結(jié)構(gòu)

蓄能器安裝座是一種大尺寸、平底、薄壁、中深孔并具有內(nèi)螺紋的圓桶結(jié)構(gòu)，在靠?jī)?nèi)一側(cè)的外壁旁邊，有3 個(gè)螺栓孔柱相連，起到一定的加強(qiáng)作用。但在靠外一側(cè)沒(méi)有任何輔助支撐和加固結(jié)構(gòu)，僅有一層平均厚度5 mm 左右的鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)。在強(qiáng)大的應(yīng)力作用下，這層薄壁不斷承受各種沖擊、剪切、拉伸、扭轉(zhuǎn)以及脹縮的綜合作用，從而在強(qiáng)度不足的情況下，不可避免地發(fā)生斷裂。

（6）材料

0AM 變速器的機(jī)電單元油路板采用的是鋁合金壓鑄制造。鋁合金材料的柔韌性和延展性遠(yuǎn)不如壓延工藝制成的純鋁材料，雖然硬度高但是脆性大。在上述各種不利因素的作用下，很容易產(chǎn)生累積性結(jié)構(gòu)破壞，進(jìn)而超過(guò)材料的疲勞強(qiáng)度而發(fā)生斷裂。

研究發(fā)現(xiàn)，上述原因有可能幾種同時(shí)并存，并綜合發(fā)生作用，從而導(dǎo)致了0AM 變速器機(jī)電單元蓄能器安裝座的斷裂故障。因此維修人員在診斷過(guò)程中，需要多方面考慮各種因素，找到產(chǎn)生該故障的真正成因，才能進(jìn)一步從根本上找出此類故障的解決辦法。