2液力变矩器

1液力变矩器本章要点液力偶合器的结构和工作原理液力变矩器的结构和工作原理锁止离合器的工作原理2.1概述汽车上所采用的液力传动装置有液力偶合器和液力变矩器，两者均是利用液体在循环流动过程中液流动能的变化来传递动力的，即动液传动，俗称液力传动。现代的汽车尤其是轿车上广泛采用了液力变矩器。2.2液力偶合器一、液力偶合器的结构1.组成1）偶合器外壳：与发动机飞轮连接，内部充满ATF，后端与机油泵连接，是一相对密封的壳体。2）泵轮：泵轮与外壳制成一体与发动机一起旋转，其叶片直接安装在外壳内表面，是偶合器的主动元件。3）涡轮：位于偶合器壳体内，中心部分通过花键与变速器的输入轴连接，是偶合器的从动元件。2.2液力偶合器一、液力偶合器的结构2.结构特点1）在泵轮与涡轮直径相同，在各自的径向焊接了数目不相同的叶片，用来传递动力。2）泵轮与涡轮装合后，其通过输入轴或者输出轴的断面为环形，成为循环圆，传递动力的液体即绕轴线作圆周运动，又在循环圆内从高能区向低能区作循环运动。在工作轮之间留有一定的间隙（3-4mm），一方面保证安装精度，另一方面过小的间隙会增加液体流动的阻力，甚至引起涡流。3）工作液充满液力耦合器壳体，同时通过补偿阀和泄油阀补充或者排除工作液。液体通过偶合器进行循环流动。2.2液力偶合器二、液力偶合器的工作原理1.工作原理发动机曲轴驱动泵轮时，泵轮内部的液压油也被叶片带动一起旋转，使工作油液获得了绕轴线作圆周运动的能量，同时又产生了离心力。液压油沿泵轮叶片间的通道向外缘流动。此时，泵轮外缘液压油的压力高于内缘液压油的压力。如果此时充满液压油的涡轮处于静止状态，或者其转速低于泵轮的转速，则泵轮外缘液压油的压力就高于涡轮外缘液压油压力,泵轮内缘液压油的压力就低于涡轮内缘液压油的压力。2.2液力偶合器二、液力偶合器的工作原理1.工作原理由于泵轮和涡轮封闭在同一壳体内，于是被甩到泵轮外缘的液压油在压力差的作用下，冲入涡轮外缘，沿着涡轮叶片向内缘流动，再回到泵轮的内缘，而后又被泵轮再次甩到外缘并冲击涡轮的叶片。液压油就靠泵轮内产生的离心力而冲向涡轮，并在泵轮与涡轮之间作循环流动，于是就将在泵轮内获得的圆周运动的能量传给涡轮，驱动涡轮旋转而输出。2.2液力偶合器二、液力偶合器的工作原理2.偶合器实现传动的特点1）循环流动（涡流）：泵轮和涡轮之间有液体循环流动，产生液体循环流动的原因是二者存在转速差。因此在液力偶合器工作时泵轮的速度总是大于涡轮的速度。2）圆周流动（环流）：液体在泵轮叶片带动下，随泵轮一起做圆周运动。液体在泵轮和涡轮之间同时以这两种方式流动，形成首尾相连的螺旋线。两种运动的强弱和泵轮与涡轮之间的转速差有关。涡流运动越强，传力越大。二、液力偶合器的工作原理2.偶合器实现传动的特点3）液力偶合器只能传递扭矩，而不能改变扭矩的大小，因此必须与变速机构一起使用。4）液力偶合器在传动时存在液流损失（冲击损失和能量损失），传动效率低，最大约90%。5）泵轮与涡轮之间允许较大的转速差，可以保证汽车的平稳起步和加速，同时衰减系统扭转振动引起的过载；6）在暂时停车时也可以不脱开传动系统，可以减少换档的次数。7）偶合器缺点：由于液力偶合器不能改变扭矩的大小，它虽能使汽车平稳起步、加速，减少传动系的冲击载荷，但结构复杂、成本高、效率低，而且不能完全切断动力，必须装有离合器才能平顺换档，所以很少采用。2.2液力偶合器2.3液力变矩器一、液力变矩器的结构液力变矩器由泵轮、涡轮和导轮三个基本元件以及外壳组成。泵轮与变矩器外壳连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴后端的凸缘上。壳体做成两半，装配后焊成一体（有的用螺栓连接）。涡轮通过从动轴与传动系的其他部件相连。导轮则通过单向离合器固定在不动的套管上。导轮单项离合器只允许导轮以和发动机转向相同的方向旋转。2.3液力变矩器二、液力变矩器工作原理液力变矩器的工作原理可以用两台电风扇作形象描述：一台电风扇接通电源就像变矩器中的泵轮，另一台电风扇不接电源就像变矩器中的涡轮。将两台电风扇对置，当接通电源的电风扇旋转时，产生的气流可以吹动不接电源的风扇使其转动。这样两个电风扇就组成了偶合器，它能够传递扭矩，但不能增大扭矩。如果添加一个管道，空气就会从后面通过管道，从没有电源的电风扇回流到有电源的电风扇。这样会增加有电源电风扇吹出的气流。在液力变矩器中，导轮起到了这种管道的作用。2.3液力变矩器二、液力变矩器工作原理变矩器起动时，从泵轮喷射出的自动变速器油ATF流入静止的涡轮中形成环流。当泵轮转速增高时，环流作用使涡轮的扭矩增大，涡轮开始缓慢地旋转，并逐渐加快，缩小了泵轮的转速差而提高了传动效率。此时是没有导轮的情况，相当于液力偶合器。当在泵轮和涡轮中安装了导轮后，当涡轮转动时，从涡轮流出的自动变速器油ATF有残留的动能，通过导轮加在泵轮上从而增大扭矩。泵轮与涡轮的转速差越大，扭矩增大也越快。液力变矩器之所以能起变矩作用，就是由于结构上比液力偶合器多了一个导轮。在自动变速器油ATF循环流动的过程中，固定不动的导轮给涡轮一个反作用力矩，使涡轮输出的扭矩不同于泵轮输入扭矩。2.3液力变矩器三、单向离合器单向离合器也称单向超越离合器或自由轮机构。常见的单向离合器如右图所示。它由外座圈、内座圈、滚柱和不锈钢叠片弹簧组成。外座圈与导轮以铆钉或花键相连。内座圈与固定套管以花键相连，固定套管固定在自动变速器壳体上，因此内座圈是固定不动的。外座圈的内表面有若干偏心的圆弧面，叠片将滚柱压向内、外座圈之间滚道比较狭窄的一端，从而将内外两座圈楔紧。2.3液力变矩器三、单向离合器当涡轮转速较低，由于涡轮与泵轮相对安装，油液按顺时针方向从涡轮流出冲击导轮叶片的正面，力图使导轮按顺时针方向（虚线箭头所指）转动。此时，滚柱被楔紧在滚道。当涡轮转速上升到一定值时，液流冲击导轮的背面，使导轮相对于内座圈按逆时针方向（实线箭头所指）转动，滚柱被挤向滚道宽的一端，单向离合器外座圈松开，导轮成为自由轮，与涡轮作同向旋转，液流不再有反作用力矩。此时，液力变矩器相当于只有泵轮和涡轮工作，如同液力偶合器一样。2.4带锁止离合器的液力变矩器因液力变矩器的涡轮和泵轮之间存在转速差和液力损失，液力变矩器的传动效率不如机械传动效率高，故采用液力变矩器的汽车在正常行驶时的燃油经济性较差。为提高变矩器在高传动比工况下的效率可采用带锁止离合器的液力变矩器。一、带锁止离合器变矩器的结构2.4带锁止离合器的液力变矩器这种由液压油操纵的锁止离合器的主动盘即为变矩器的壳体。从动盘是一个可作轴向移动的压盘，它通过花键套与涡轮连接。压盘右侧的液压油与液力变矩器泵轮、涡轮中的液压油相通。压盘左侧的液压油通过液力变矩器输出轴中间的控制油道与阀板总成上的锁止控制阀相通。一、带锁止离合器变矩器的结构2.4带锁止离合器的液力变矩器自动变速器电子控制单元根据车速、节气门开度、发动机转速、液压油温度、操纵手柄位置、控制模式等因素，按设定的锁止程序向锁止电磁阀发出控制信号，操纵锁止控制阀，改变压盘两侧的油压，从而控制锁止离合器的工作。二、带锁止离合器变矩器工作原理2.4带锁止离合器的液力变矩器当满足锁止条件时，锁止控制阀让液压油从油道B进入，使压盘两侧保持相同的油压，锁止离合器处于分离状态，动力由液压油传给涡轮。二、带锁止离合器变矩器工作原理2.4带锁止离合器的液力变矩器当满足锁止条件时，锁止控制阀让液压油从油道Ｃ进入液力变矩器，而让油道Ｂ与泄油口相通，使压盘在左、右两侧压力差的作用下压紧在主动盘上。这时，输入液力变矩器的动力通过锁止离合器的机械连接，由压盘带动涡轮输出。液力变矩器中因泵轮和涡轮的转速相同不起液力传动作用，故传动效率为100％，提高了燃油的经济性。二、带锁止离合器变矩器工作原理2.4带锁止离合器的液力变矩器二、带锁止离合器变矩器工作原理2.4带锁止离合器的液力变矩器二、带锁止离合器变矩器工作原理2.4带锁止离合器的液力变矩器二、带锁止离合器变矩器工作原理一、液力变矩器的结构组成1、泵轮：主动元件直接连接在外壳上，由发动机通过驱动盘驱动。2、导轮：反应元件通过单向离合器与导轮轴相连。3、涡轮：从动元件通过花键直接与输出轴（涡轮轴）相连。三元件：泵轮、涡轮、导轮。2008.9.26动力传输及其变矩原理