拉力賽車的自動變速器動力改裝
——4L60E系列

文：齊明

在美國，很多人喜歡對公路行駛的轎車或皮卡進行動力升級，而在發動機進行高性能動力升級后，變速器也需要進行相應的性能升級，否則變速器會立刻被損壞。

常用于高性能改裝的變速器中最普遍的是通用的4擋縱置自動變速器4L60E系列，包括常見的4L60E、4L65E、4L70E和4L75E等變速器。

那么對于這類4L60E系列的變速器如何進行性能提升呢？一般我們需要根據成本預算和發動機動力大小將改裝分為輕度改裝、中度改裝和深度改裝3個層次。現在我們來具體看一下這3個層次所涉及的部位。

1.輕度改裝

輕度改裝主要針對普通的車輛動力改裝愛好者，主要涉及增壓器和伺服器的改進。施工時變速器都不需要從車上拆下來，也不需要單獨拆卸閥體，操作簡單，成本也是3個層次的改裝中最低的。

（1）主油壓增壓閥（4L60E-LB2）

增壓閥位于變速器的油泵上（圖1），高性能增壓閥所使用的增壓彈簧要比普通的硬。更為重要的是，其閥芯的增壓比要比普通的高，這樣才能使系統主油壓及時響應駕駛需求而迅速增壓。它所表現出來的性能提升體現在：換擋變得更加迅速，變速器的離合器和制動帶可以傳遞更大的扭矩，克服了常見的離合器打滑和燒毀的問題，同時，隨著油壓的提高，油泵不會在怠速時因承受過大的載荷而過早損壞。

圖1 4L60E的高性能增壓閥

（2）伺服器

伺服器是這個系列變速器最常見的故障點之一。制動帶在伺服器的推動下包住離合器鼓，使之產生離合器制動的效果。然而普通的伺服器往往無法產生足夠的推力，制動帶無法對離合器產生完全制動的效果，因而常常引發3-4換擋品質不佳，并且導致離合器和制動帶燒毀。伺服器有2個，圖2所示的是4擋伺服器（77767K），圖3所示的是2擋伺服器（77911-03K）。這些伺服器都是重新設計的改良伺服器，目的是增加40%的推力，以保證離合器在傳遞超大扭矩時可以被制動帶完全制動。體現出來的效果是換擋的速度更快（更好的1-2、2-3、3-4換擋品質），而且離合器和制動帶的壽命明顯增長。

圖2 超緊固的4擋伺服器

圖3 高性能2擋伺服活塞

2.中度改裝

中度改裝適用于450馬力（336 kW）以下的改裝車輛，其中最主要的是采用了高性能改裝修包（HP-4L60E-01）。施工時變速器需要從車上拆下并進行拆解，涉及的部位包括油泵、閥體、蓄壓器、伺服器和殼體等。每一處只需很小的一點改進，而且操作方便，只需正確地替換幾個小零件而已。輕度改裝中涉及的增壓器和伺服器的改裝也已包含在中度改裝中。除了伺服器以外，其他部位改裝所需要的零件都包含在高性能套包HP-4L60E-01中。

（1）油泵

油泵中除了上述的增壓器外，還有一個問題需要解決：原廠的雙彈簧設計效果并不理想，在發動機高轉速下往往會發生主油壓突然降低的問題。為了改善油泵在高轉速時的輸出穩定性，需要用修包中的高性能彈簧替換原來的普通彈簧，即可有效解決這個問題（圖4）。

圖4 增強型油泵滑移彈簧

（2）伺服器

這部分的改裝在本欄目此前的文章中介紹過，需要使用增強型的2擋和4擋伺服器。

（3）殼體

殼體上有2處需要改進。首先是3-4蓄壓器活塞。此蓄壓器活塞經常磨損，當銷孔處的漏油量不再能被有限的油泵容量所補償，換擋就會出現問題。除了活塞中間的銷孔磨損外，蓄壓器活塞還經常被卡在蓄壓器孔內，使蓄壓器失靈。因此蓄壓器必須重新設計，使用圖5所示的那種不使用銷子的蓄壓器，這種專利設計的蓄壓器徹底消除了銷子所產生的漏油和卡滯問題。

殼體上另外需要增加一個單向閥（圖6），這是原來的變速器上沒有的，也是改裝的一個精華部分。由于這類變速器3-4離合器經常被燒毀，因此需要對閥體隔板的相關油路節流孔進行加大，以增大3-4離合器的供油。然而這雖然能解決3-4離合器燒毀的問題，但又會同時出現2-3/3-2換擋沖擊的新問題。如果安裝了圖6中這個伺服釋放單向閥，就可以恢復油路的協調性，解決2-3/3-2的換擋沖擊問題，而又不產生任何副作用。

圖5 殼體上的3-4蓄壓器

圖6 在殼體上新增的伺服釋放單向閥

（4）閥體

閥體上的改進有3個地方：前進擋蓄壓器改用無銷設計（圖7），在閥體隔板上擴大節流孔（圖8），以及蓄壓器閥上增加調節片（圖9）。

圖7 閥體上的前進擋蓄壓器

圖8 隔板上節流孔的擴孔位置

圖9 蓄壓器閥上增加調節片

前進擋蓄壓器活塞不斷往復運動會使中間的銷孔處發生磨損，或者因為有些原廠蓄壓器活塞是塑料的而產生裂紋。此處的漏油會產生入擋延遲、前進擋打滑以及燒壞離合器或制動帶等故障。因此為了提高性能，需要更換無銷的前進擋蓄壓器活塞和新的密封圈。

如前所述，因為3-4離合器燒毀是這類變速器的通病，因此需要在閥體隔板上擴大節流孔以增加對離合器的供油，這樣就可以防止離合器反復燒毀的問題。閥體隔板上的節流孔必須根據圖8中所指示的位置，并且使用修包中所帶的擴孔工具來進行修改。圖8中共有3種尺寸的節流孔，分別是0.052英寸，0.086英寸和0.093英寸。這些節流孔的尺寸不能隨意改變，因此需要使用修包中附帶的工具來擴孔。

在閥體上還有一個蓄壓器閥，它是由一個閥套和滑閥組成的，其位置如圖9所示。它控制蓄壓器的油壓，如果它對蓄壓器控制不良，會直接影響換擋感覺，尤其是1-2換擋沖擊。為了提高性能，需要在此閥的彈簧和閥孔末端之間插入一個調整墊片（已包含在修包內）。

（5）行星輪鼓

以上介紹的主要是高性能修包HP-4L60E-01中的內容。除此之外，中度改裝中還有一個重要內容就是行星輪的外殼。不論是原廠的還是普通后市場的行星輪外殼都容易在高壓下產生變形或開裂，或者花鍵不足以承受巨大的扭矩而失效。另一個慢性故障是后排行星輪的軸承經常失效，問題的根源不僅是行星輪外殼的強度問題，而且還涉及到軸承受到巨大軸向沖擊力的問題，因此必須改變此行星輪外殼的設計，改變軸承的受力結構。圖10是稱為SMART-SHELL的高性能改裝件，不僅在材料的強度上進行了升級，而且改良了它的受力結構，提升了行星輪外殼和止推軸承的使用壽命，而且看上去并沒有比原配件顯得更笨重。

（6）定子軸銅套

圖10 SMART-SHELL行星輪外殼

油泵的定子軸銅套是用來支撐輸入軸的，并且提供了密封性能。這個部位的銅套即便在量產車上也是最容易磨損的部位之一。在動力提升后，這個部位如果不進行加強，會更快出現磨損，導致變矩器的充油從這里泄漏，從而引發各種故障，包括鎖止故障、換擋品質和過熱問題。普通后市場的替換銅套通常有2個問題難以克服：一個是配合精度差；另一個是容易磨損。高性能的改裝件，比如圖11所示的銅套，采用了多方面的改進，它采用了極耐磨的特氟龍鍍層，更難的是它在鍍層的同時還達到了很高的配合精度，遠遠超過普通直接替換式銅套的精度。

圖11 高強度定子軸支撐銅套

（7）對3-4離合器的改良和增強

這類變速器中3-4離合器是常見的失效點，主要的失效原因在于原廠3-4離合器中的壓盤太薄，強度不夠。即便使用原廠最厚的壓盤仍然會在離合器結合的時候產生彎曲變形，使離合器中的熱量積聚并分布不均。圖12所示的是3-4離合器的改進壓盤，其采用了一個更厚更強的備壓盤，同時采用了一個更薄但剛度更高的作用壓盤，這樣的改進顯著降低了背壓盤的變形問題，大幅提高了3-4離合器的壽命。

圖12 3-4離合器的增強

（8）高性能2-3換擋閥

4L60E系列的變速器在擋位桿處于D3擋位，從靜止狀態加速時，超速擋離合器在1擋和2擋是不結合的。這樣設計的目的是改善D3擋位下滑行降擋的平滑舒適性，但是這帶來一個副作用是降低了可以傳遞的輸入扭矩。對于高性能跑車來說，D3擋位下超速擋離合器一直處于結合狀態是一個重大的性能升級。圖13所示的是經重新設計的2-3換擋閥，其目的是使超速擋離合器在D3擋位下始終處于結合狀態，而不是由于這個閥本身容易失效的緣故。

圖13 重新設計的2-3換擋閥

（9）其他部位的增強。

其他部位的增強和改裝包括輕度改裝中的2擋和4擋伺服器，以及重新設計的高性能制動帶。圖14的制動帶能增加15%的緊固力，與殼體的接合處增強了60%的強度，以防止重載荷下制動帶斷裂。

3.深度改裝

深度改裝適用于450馬力以上的極高動力的車型，在前2個層次改進的基礎上，還加入了經特殊設計的高強度的輸入軸和輸出軸以及特殊傳動比的行星輪，可以輕松應付極端的扭矩要求，達到極高的強度和使用壽命。

深度改裝是真正用來對付大排量發動機的，是真正的專業解決方案。它在中度改裝的基礎上加入了高性能的輸入軸/鼓和輸出軸，以及2.84傳動比的行星架。在深度改裝中，前述的中度改裝中使用的高性能改裝修包HP-4L60E-01、SMART-SHELL行星輪鼓、高性能2-3換擋閥、2擋和4擋超緊固伺服器及高性能制動帶都全部保留，但對3-4離合器的改進更徹底，用圖15中的整個輸入鼓帶輸入軸來替代。在4L60系列的高載荷車型中，3-4離合器是最容易燒毀的部分，故障的根源在于這個離合器的設計，背壓盤容易變形，離合器片的熱量會分別不均，導致燒片。采用圖15中全新設計的輸入鼓和輸入軸總成，將比中度改裝中的改裝方案更徹底，并提供更大的強度，裝入更多的離合器片，能傳遞的扭矩容量可以大幅提高。

隨著發動機動力的增大，輸出軸的失效也變得越來越常見。常規的量產輸出軸將不足以傳遞450HP的動力。但輸出軸的直徑是確定的，不能隨意加粗以增加強度。因此需要使用重新設計的高性能輸出軸，從多方面進行增強，圖16所示的高性能輸出軸還帶有一種能吸收沖擊力的扭力設計，防止輸出軸在大扭矩下在關鍵部位受到沖擊。

圖14 增強的制動帶

圖15 SMART-TECH高性能輸入鼓

深度改裝中最精華的部分在于圖17中的2.84傳動比的行星輪。在各種4擋變速器中，4L60E系列的變速器具有變化最大的1/2擋傳動比。1-2時，傳動比由1擋的3.06變成2擋的1.63。如此劇烈的發動機轉速下降導致高性能發動機掉出了它的最佳動力范圍。這時最佳的解決方案是采用圖17中的2.84傳動比的行星輪，原車的3.06/1.63傳動比現在變為2.84/1.55，這樣在賽道上的加速性能將得到很好的改善。高性能發動機可以處于其最佳的動力范圍，而同時使車輛盡量處于1擋和2擋的推力中，改善發動機動力的可靠性和提升性能。

除了行星輪的傳動比外，行星架中的推力墊片和軸承也必須進行升級，這也是行星輪系統里容易失效的部位。推力墊片需要加上極耐磨的PTFE鍍層，軸承也必須使用更厚的設計。行星架中的小行星輪和它們的軸也必須要得到更好的潤滑流量。

4L60E系列變速器的動力改裝涉及到很多非常專業的技術，希望以上介紹對動力改裝的愛好者能起到一些啟發作用。

圖16 高性能輸出軸

圖17 傳動比2.84的輸入行星輪