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(fā)動機進行高性能動力升級后，變速器也需要進行相應(yīng)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(jù)成本預(yù)算和發(fā)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?，F(xiàn)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(tǒng)主油壓及時響應(yīng)駕駛需求而迅速增壓。它所表現(xiàn)出來的性能提升體現(xiàn)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(chǎn)生離合器制動的效果。然而普通的伺服器往往無法產(chǎn)生足夠的推力，制動帶無法對離合器產(chǎn)生完全制動的效果，因而常常引發(fā)3-4換擋品質(zhì)不佳，并且導(dǎo)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(shè)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(xiàn)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(zhì)），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(shè)計效果并不理想，在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速下往往會發(fā)生主油壓突然降低的問題。為了改善油泵在高轉(zhuǎn)速時的輸出穩(wěn)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(jīng)常磨損，當(dāng)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(xiàn)問題。除了活塞中間的銷孔磨損外，蓄壓器活塞還經(jīng)常被卡在蓄壓器孔內(nèi)，使蓄壓器失靈。因此蓄壓器必須重新設(shè)計，使用圖5所示的那種不使用銷子的蓄壓器，這種專利設(shè)計的蓄壓器徹底消除了銷子所產(chǎn)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(jīng)常被燒毀，因此需要對閥體隔板的相關(guān)油路節(jié)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(xiàn)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(fù)油路的協(xié)調(diào)性，解決2-3/3-2的換擋沖擊問題，而又不產(chǎn)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(shè)計（圖7），在閥體隔板上擴大節(jié)流孔（圖8），以及蓄壓器閥上增加調(diào)節(jié)片（圖9）。

圖7 閥體上的前進擋蓄壓器

圖8 隔板上節(jié)流孔的擴孔位置

圖9 蓄壓器閥上增加調(diào)節(jié)片

前進擋蓄壓器活塞不斷往復(fù)運動會使中間的銷孔處發(fā)生磨損，或者因為有些原廠蓄壓器活塞是塑料的而產(chǎn)生裂紋。此處的漏油會產(chǎn)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(jié)流孔以增加對離合器的供油，這樣就可以防止離合器反復(fù)燒毀的問題。閥體隔板上的節(jié)流孔必須根據(jù)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(jié)流孔，分別是0.052英寸，0.086英寸和0.093英寸。這些節(jié)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(diào)整墊片（已包含在修包內(nèi)）。

（5）行星輪鼓

以上介紹的主要是高性能修包HP-4L60E-01中的內(nèi)容。除此之外，中度改裝中還有一個重要內(nèi)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(chǎn)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(jīng)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(shè)計，改變軸承的受力結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)，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(chǎn)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(xiàn)磨損，導(dǎo)致變矩器的充油從這里泄漏，從而引發(fā)各種故障，包括鎖止故障、換擋品質(zhì)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(jié)合的時候產(chǎn)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?fàn)顟B(tài)加速時，超速擋離合器在1擋和2擋是不結(jié)合的。這樣設(shè)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(jié)合狀態(tài)是一個重大的性能升級。圖13所示的是經(jīng)重新設(shè)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(jié)合狀態(tài)，而不是由于這個閥本身容易失效的緣故。

圖13 重新設(shè)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(shè)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(chǔ)上，還加入了經(jīng)特殊設(shè)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(yīng)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(fā)動機的，是真正的專業(yè)解決方案。它在中度改裝的基礎(chǔ)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(shè)計，背壓盤容易變形，離合器片的熱量會分別不均，導(dǎo)致燒片。采用圖15中全新設(shè)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(fā)動機動力的增大，輸出軸的失效也變得越來越常見。常規(guī)的量產(chǎn)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(shè)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(shè)計，防止輸出軸在大扭矩下在關(guān)鍵部位受到?jīng)_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(fā)動機轉(zhuǎn)速下降導(dǎo)致高性能發(fā)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(xiàn)在變?yōu)?.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(fā)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(fā)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(tǒng)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(shè)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(yè)的技術(shù)，希望以上介紹對動力改裝的愛好者能起到一些啟發(fā)作用。

圖16 高性能輸出軸

圖17 傳動比2.84的輸入行星輪