0AM雙離合器變速器機電單元蓄能器座斷裂故障分析

大眾公司是在國內最早推廣雙離合器變速器的整車廠商，而0AM7擋干式雙離合器變速器（以下簡稱0AM變速器）作為其代表產品，由于其換擋效率高、結構相對簡單而廣泛應用于大眾系列車型上。早期搭載0AM變速器的車型，因為換擋平順性等問題遭受很多車主的詬病，但隨著技術的進步，0AM變速器的一些不良特性早已經得到了改善，人們對于雙離合器變速器的認可度也越來越高。

在對0AM變速器的故障研究中筆者發現，該變速器機電單元蓄能器座斷裂故障，對于維修人員來說診斷排除比較困難。因此筆者結合該變速器的相關結構和控制原理，對0AM變速器機電單元蓄能器座斷裂故障的原因進行綜合分析。

1.機電單元蓄能器結構及故障

0AM變速器的機電單元機械部分（圖1），內部有一套完整的高壓泵站結構（圖2），用于為機電單元液壓機構提供高達4～6MPa的工作油壓。相較于很多傳統自動變速器不足1MPa的工作油壓來說，0AM變速器屬于相當高的工作壓力等級。在0AM變速器的機電單元中，采用了低轉速高扭矩的無刷電機和小流量高壓力的齒輪泵提供油壓。

但是由于用油元件工作的間歇性和隨機性，很難單純依靠改變電機轉速提供及時穩定的工作油壓，并且油泵和電機長時間運行也會導致磨損和發熱，嚴重影響齒輪泵和電機的使用壽命。因此，0AM變速器機電單元采用了蓄能器，來穩定油壓和減少油泵與電機的工作時間。

蓄能器安裝座用于連接機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，蓄能器就會漏油，系統油壓會急劇降低，導致機電單元失效。離合器推桿也因此無法支撐使2個離合器全部釋放，換擋機構無法完成擋位切換，致使車輛無法行駛。

此外，蓄能器座斷裂導致的蓄能器漏油，還會使機電單元的齒輪泵和電機長時間空轉發熱磨損，甚至機電控制單元也會因為無刷電機驅動電路電流過大而損壞。

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，是由于機電單元油路板機械設計上存在一定的缺陷。為此生產廠家針對該問題進行了多批次的改進，但仍未能杜絕。

0AM變速器的蓄能器安裝在機電單元的內部油路板上，該油路板由鋁合金材料壓鑄成形后，再經過鉆（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（擋位推桿活塞內孔等）等機械加工而成。筆者通過對發生斷裂的機電單元進行分析，發現引發這個故障的設計缺陷竟然是多方面的。

（1）溫度

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

（2）振動和沖擊

蓄能器是一個較厚的鋼結構零件，直徑較大，長度較長，由一個罐體和內部一個厚重活塞組成，此外還有少量塑膠材料的密封環。在實際使用中，蓄能器是水平方向安裝在安裝座上的，這樣就導致其一端懸空。在其工作過程中，蓄能器內部會充入上百毫升的液壓油，進一步增加了其質量。并且蓄能器內部活塞也在充放油過程中，從靠近根部一側到靠近尾部一側往復移動，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遇到不平坦的路況，造成車輛顛簸振動。而懸空且沉重的蓄能器在振動過程中會對安裝座壁和根部產生較大杠桿力和沖擊力，進而在側壁與底面連接處產生徑向的扭轉力和軸向的拉伸力，從而造成綜合性的破壞作用。

（3）應力

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構，但其底面、內壁、內螺紋和端面需要經過鉆、銑等切削加工。在各種切削加工過程中，去除了較多的材料結構，特別是桶壁根部與底面連接處。桶壁較深的內螺紋，形成了深且銳利的環槽，不但減薄了壁厚，而且形成了應力集中區。筆者通過對實際故障部件的斷裂情況觀察，也證實了這一點。

（4）壓力

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

更為嚴重的是，蓄能器與底面連接處沒有密封環，導致高油壓直接通過螺紋間隙進入了外壁與蓄能器外殼的接觸面。

簡單估算可知，6MPa的油壓將在每平方厘米的面積上產生高達600N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，導致其承受了幾千甚至上萬牛的內壓力。作用于底面的壓力將在蓄能器與底座間產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生了嚴重的外膨脹變形。這2個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，嚴重破壞了底座脆弱的鋁合金結構。

（5）結構

蓄能器安裝座是一種大尺寸、平底、薄壁、中深孔并具有內螺紋的圓桶結構，在靠內一側的外壁旁邊，有3個螺栓孔柱相連，起到一定的加強作用。但在靠外一側沒有任何輔助支撐和加固結構，僅有一層平均厚度5mm左右的鋁合金薄壁結構。在強大的應力作用下，這層薄壁不斷承受各種沖擊、剪切、拉伸、扭轉以及脹縮的綜合作用，從而在強度不足的情況下，不可避免地發生斷裂。

（6）材料

0AM變速器的機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，很容易產生累積性結構破壞，進而超過材料的疲勞強度而發生斷裂。

研究發現，上述原因有可能幾種同時并存，并綜合發生作用，從而導致了0AM變速器機電單元蓄能器安裝座的斷裂故障。因此維修人員在診斷過程中，需要多方面考慮各種因素，找到產生該故障的真正成因，才能進一步從根本上找出此類故障的解決辦法。