某CVT变速箱D档无动力无输出问题浅析

覃泽遥 庞世松 马保仁 梁甲 何易崇

摘 要： DNR离合器是CVT变速箱实现换挡的机构，本文针对柳州上汽汽车变速器有限公司柳东分公司某型号CVT变速器，在项目开发试验阶段出现的D档无动力输出问题进行分析并解决。

关键词：变速器 DNR离合器 太阳轮焊合件 焊接 脱落

1 引言

随着经济发展，人民生活水平不断提高，汽车得到了广泛普及。在汽车产品不断普及的过程中，人们对汽车乘坐舒适性和质量稳定性的要求也不断提高。CVT无极变速器因其具有换挡平顺和省油的特性，配备CVT无极变速器的汽车越来越受到人们的认可。

变速箱是人们常说的“汽车三大件”之一，其设计的好坏和质量稳定性直接决定汽车的正常运行和用户的使用体验。DNR离合器总成是CVT无极变速器中的换挡机构，该机构将发动机的动力传递到变速箱下级机构，并实现了CVT无极变速器前进挡、倒挡和空挡切换。下文就针对某型号CVT变速器挂D挡无动力输出问题的进行分析并解决。

2 系统结构及工作原理

2.1 系统结构

如图1所示，DNR离合器总成包含了外毂压装总成、前进挡活塞、前进挡弹簧组、平衡活塞、太阳轮焊合件、前进挡钢片、摩擦片、齿圈、行星架、倒挡钢片、摩擦片、倒挡活塞、钢片弹簧、挡圈等主要零件;DNR总成安装在中壳内，与输入轴和主动带轮轴构成动力传输链。

2.2 工作原理

1、当汽车挂入D档时，前进挡活塞受液压力向右移动，压紧前进挡钢片&摩擦片;此时动力传输路径为：输入轴—外毂压装总成—前进挡钢片&摩擦片—太阳轮焊合件—主动带轮—从动带轮—差速器—汽车半轴;

2、当汽车挂入R档时，倒挡活塞受液压力向左移动，压紧倒挡钢片&摩擦片;此时动力传输路径为：输入轴—外毂压装总成—齿圈—行星架—太阳轮焊合件—主动带轮—从动带轮—差速器 —汽车半轴;

3、当汽车挂入空挡时，前进挡和倒擋活塞均不动作，输入轴带动外毂压装总成、齿圈和行星架空转，无动力输出;

3 失效现象及原因分析

3.1 问题现象

某CVT在项目开发阶段，进行低速比耐久试验时出现变速器挂D档无动力输出现象，车辆无法正常行驶，经拆解故障变速器，发现太阳轮座焊合件在焊缝处脱落，失效状态如图3所示。

3.2 根本原因分析及确认

在确认车辆故障直接原因为太阳轮焊合件焊缝失效后，我们对故障件信息进行收集调查。首先对太阳轮焊合件进行切割并进行测量分析，以便确认零件是否满足图纸设计标准。再根据零件图纸焊缝要求，对生产制造工艺、工装检具尺寸、检测方式等方面进行检查确认，从而确零件焊缝失效问题的发生与生产工艺的关联性。完成生产过程确认后，再次对设计标准进行分析校核，确认设计是否对零件所有焊缝尺寸形成完整约束。

3.2.1 零件与图纸符合性确认

将太阳轮焊合件进行切割，对焊缝处使用电子显微镜和光学电镜设备进行检测，发现焊缝总深度满足图纸要求，但是焊缝不对称，导致单侧融合深度不足，融合最小处159微米，远低于设计标准。所以确认焊缝不对称，焊缝融合深度不足是太阳轮焊合件失效的主要因素。电镜下焊缝状态如图5。

3.2.2 子零件配合尺寸分析

太阳轮焊合件由太阳轮座和太阳轮齿轮2个零件焊接而成，当2个零件配合尺寸不合格时，会造成焊接时融合不均匀，从而出现焊缝不对称的问题。检测2零件配合尺寸，发现实际检测尺寸结果符合图纸设计尺寸要求，且零件配合时未见明显台阶或缝隙，所以子零件尺寸非该问题原因。

3.2.3 焊接工装确认

针对焊缝融合区域不对称问题，怀疑焊接定位工装尺寸不合理。使用游标卡尺检测焊接工装（如图6），发现工装尺寸实测34.92mm，而零件尺寸下限为35mm，工装和零件之间间隙较大，导致零件放置在工装上出现径向窜动，焊接时出现焊缝不对中，从而出现焊缝融合区域不对称，零件单侧焊缝融合深度不足问题。由此可知，焊接工装尺寸偏小为问题原因之一。

3.2.4 焊接设备参数确认

调查生产记录，该零件焊接生产时，焊接工艺已经进行了多轮焊接验证，焊接参数已经锁定（如图7）。使用锁定参数的设备进行再次焊接验证，并检测零件焊接深度尺寸，实际测量发现焊接深度尺寸满足设计要求。

3.2.5 设计参数确认

检查图纸关于太阳轮焊合件焊缝质量相关要求，发现图纸仅定义了焊缝熔接深度，缺少焊缝位置、宽度及偏移量等相关尺寸约束。当焊接轨迹未与2个配合件的缝隙重合的情况下，会出现其中一个子零件熔融深度满足图纸要求，但另一个件熔融深度不足，导致两个配合零件未融合的现象，从而出现本次失效情况。所以设计参数不合理，未能对零件形成完全约束，是本次零件失效的主要原因之一。

4 解决措施

经过以上各方面分析和验证，本次CVT变速箱D档无动力无输出问题的根本原因已经得到确认，对各个具体原因制定对应解决措施如下：

4.1 生产制造方面质量控制

针对上述焊缝不对称，导致焊缝深度不足的现象，该问题主要原因为焊接工装尺寸偏小，导致焊接时出现窜动，焊缝与零件配合缝隙不重合;针对该问题，生产现场重新制作焊接工装，加大焊接工装的定位尺寸，使得零件焊接时不易出现窜动问题，从而消除焊缝偏移，导致零件熔融区域不对称现象。

4.2 图纸设计参数方面纠正

经前述分析可知，图纸未对焊缝质量形成完整约束，是造成问题未能及时识别，导致问题发生的主要原因之一。针对该问题，重新修正图纸焊缝质量的相关要求，增加焊接中心位置、焊缝正面宽度、焊缝背面宽度、焊缝偏移量等相关约束。并修订焊接质量相关的企业标准，对太阳轮焊接行成完整约束。

5 效果验证

上述解决措施实施后，随机抽检太阳轮焊合件，确认零件焊缝深度、宽度、焊缝位置及内部质量等均符合图纸焊缝相关要求（如图8）。随机抽取零件，装配成变速箱总成进行低速比耐久实验，实验过程中未出现异常。实验完成后拆解检查太阳轮焊合件完好，切割检测太阳轮焊合件焊缝，发现零件焊缝未出现异常，相关尺寸与试验前同批次零件无差异。综上，本次CVT变速箱D档无动力无输出问题从根本上得到解决。

6 结束语

CVT变速箱D档无动力无输出问题是一个比较严重的质量问题，该问题严重影响客户体验，在项目开发阶段必须得到圆满解决。本次故障原因涉及零件结构设计、参数要求、焊接工装工艺等方面。对于类似问题，在项目前期设计阶段就需要使用CAE等软件进行分析，做好设计校核，对零件相关尺寸进行全面约束。在项目试制阶段，应对根据设计要求充分识别零件关键控制点，在样件试制时对生产所使用的工装进行充分验证，并对零件关键特性制定严格的质量控制方案。