第2章液力变矩器

（2）单向离合器的工作原理
单向离合器又称为单向啮合器、超越 离合器或自由轮离合器，与其他离合器的 区别是，单向离合器无需控制机构，它是 依靠单向锁止原理来固定或连接的，转矩 的传递是单方向的。
当与之相连接元件的受力方向与锁止 方向相同时，该元件即被固定或连接；当 受力方向与锁止方向相反时，该元件即被 释放或脱离连接。汽车自动变速器用单向 离合器主要有楔块式和滚柱式两种。
当车速较低时，锁止控制阀让油液从 油道B进入变矩器，使传力盘两侧保持相 同的油压，锁止离合器处于分离状态，这 时输入变矩器的动力完全通过油液传至涡 轮。
当汽车在良好道路上高速行驶，且车 速、节气门开度、变速器油液温度等因素 符合一定要求时，ECU即操纵锁止控制阀， 让油液从油道C进入变矩器，而让油道B与 泄油口相通，使传力盘左侧的油压下降。
设置导轮后，改变了回流油液的流向， 油液冲击泵轮叶片的背面，促使泵轮旋转。 于是，作用在涡轮上的转矩由发动机的输 入转矩和回流油液的转矩两部分组成。
可见，由于导轮的存在，涡轮上的输 出转矩大于发动机输入转矩。可以想象， 泵轮与涡轮的转速差越大，回流冲击越厉 害，则转矩增加越多；而且随着转速差的 缩小，增加转矩的作用越来越小。图2-3所 示为导轮的结构。
⑦ 使用橇棒等工具使自动变速器壳与 发动机后端分离。 ⑧ 降下高位运输器，取出变速器总成。
⑨ 从变矩器壳内取出编制变矩器（取 出时，应平行拉出，否则可能会导致变矩 器油封损坏）。
2．液力变矩器的清洗
自动变速器的机油污染多表现为在油 中可见到金属粉末。
这些金属粉末大部分来自多片离合器 上的磨耗；清洗时，可加入专用清洗剂或 煤油，在清洗台上一边旋转变矩器，一边 不停地注入压缩空气以便使清洗液作用得 彻底（不能用切开变矩器总成，清洁完毕 再焊接的方法），如图2-8所示。
带有锁止离合器的变矩器比普通变矩 器多了一个通过花键与涡轮相连的传力盘， 传力盘可以沿花键轴向移动，传力盘上黏 合了环型的摩擦条（相当于离合器片）。
当设法排出图2-6中传力盘左侧的油液 时，传力盘两侧的油压不相等，传力盘在 受到右侧油压的作用下向左侧移动，即与 壳体相连，实现锁止。锁止时，动力通过 变矩器壳体（泵轮）→摩擦传动→传力盘 →花键→涡轮，实质上是机械传动。
而油液在从涡轮叶片外缘流向内缘的 过程中，由于油液自身对涡轮做功，速度 和动能逐渐减小。因此，耦合器工作时， 发动机的动能通过泵轮传给油液，油液在 循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。
耦合器要实现传动，必须在泵轮和涡 轮之间有油液的循环流动。而油液循环流 动的产生是由于泵轮和涡轮之间存在着转 速差，如果泵轮和涡轮的转速相等，则耦 合器不起传动作用。
因此，输出转速高时，输出转速赶上 输入转速是一个连续不断的趋势，但总不 会达到输入转速。除非在工作状况反过来 （例如在下较长的陡坡）时，可能会齿轮 变速机构变成主动件，飞轮变成从动件， 出现涡轮的转速等于或高于泵轮转速，产 生“倒拖”现象。
由于在耦合器内只有泵轮和涡轮两个 工作轮，油液在循环流动的过程中除了受 泵轮和涡轮之间的作用力之外，没有受到 其他附加的外力。
可以用分离法把变矩器与发动机分开 连接，在P挡或空挡发动发动机到特定转 速，如果不再震抖，则有可能是变矩器失 衡导致的。
（4）变矩器膨胀
两种传动方式在汽车自动变速系统中 皆被采用。如液力变矩器中的动力传递即 为液力传递，而控制离合器接合与脱开及 控制阀的液压回路，其动力传递方式为液 压传动。
2.1
液力耦合器
2.2
液力变矩器
2.1液力耦合器
液力耦合器（以下简称耦合器）和变 矩器两者均属于液力传动机构，即通过液 体的循环流动，利用液体动能的变化来传 递动力。两者结构上最大的区别是有无导 轮，后者有导轮，而前者则无。
耦合器又称为液力联轴器，主要由壳 体、泵轮、涡轮3个部分组成。耦合器的主 要功能有两个：一是防止发动机过载，二 是调节工作机构的转速。耦合器的泵轮与 壳体焊接在一起，并通过螺栓与发动机的 飞轮连接，是耦合器的主动部分。
涡轮通过花键与输出轴连接，是耦合 器的从动部分。在泵轮和涡轮上有径向排 列的平直叶片，泵轮和涡轮相对安装且有 约3～4mm的间隙；泵轮与涡轮装合成一 个整体后，轴线断面一般为圆形，并在内 腔中充满液压油（称为工作油液或工作介 质，简称油液或介质）。
1—涡轮输出轴 2—内圈 3、6—滚柱 4—导轮 5—外圈 7—弹簧
图2-3 导轮的结构及ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ意图
2．单向离合器
（1）单向离合器的作用
如图2-4（a）所示，回流油液在离开 涡轮边缘时的速度为沿边缘甩出的线速度 vA与随涡轮旋转的线速度vB的合成速度vC。
图2-4 单向离合器的作用
当涡轮转速不高时，vC冲击导轮的正 面，由于单向离合器的作用，导轮锁止， 油液被导轮挡住后向泵轮旋转的同方向流 动。
随着涡轮转速的升高，vB越来越大 （vB的增长速度大于vA），合成速度vC的 方向随之改变，变矩比越来越小，直至不 增矩。但当转速继续升高时，合成速度成 为图2-4（b）所示方向，油液冲击导轮的 背面。
若此时导轮是固定的，无疑油液在流 回泵轮时将引起“反冲”，阻止泵轮旋转。 因而，在此设置一单向离合器，在油液冲 向导轮背面时，使导轮可以随之转动（沿 泵轮方向），油液流动如图2-4（c）所示。
① 关闭点火开关并断开蓄电池负极 10s以上。
② 拆卸与自动变速器相关联的线束、 传动轴、换挡拉索和通往散热器的油管等。
③ 拆下变矩器壳小挡板（在变矩器壳 的下部或靠近发动机的一侧侧面）。 ④ 拆下液力变阻器与发动机飞轮的连 接螺栓。
⑤ 用高位运送器拖住变速器下部。 ⑥ 拆卸自动变速器与发动机后端的固 定螺栓和变速器支架螺栓。
（2）导轮的单向离合器失效
① 导轮单向离合器常锁。 这会引起剧烈的驱动性能问题，一般 情况下，当流体冲击导轮背部时，导轮惯 性滑动，这是耦合点。
而锁止的离合器则扰乱了流体的流动， 流体从泵轮流过来还要流回去，而不是从 泵轮流到涡轮。这就减缓了涡轮并引起了 波动，导致高速功率损失，驾驶员也会注 意到每次升挡前的功率缺乏。
由于vA与泵轮转速有关，因此，导轮 转动的工作点与涡轮转速和泵轮转速的比 值有关。
当导轮开始转动时，变矩器的功能与 耦合器相同，于是称刚出现导轮转动（导 轮空转）的工作点为耦合器工况（简称耦 合工况）。变矩器在达到耦合器工况及往 后，不再增加转矩。
比较耦合器与变矩器，结构上的差别 是变矩器有导轮；工作原理上的区别是变 矩器在耦合工况前有增加转矩的作用，而 且转速差越大，增矩作用越大，有利于起 步等工况。
如果不计机械损失，根据作用力与反 作用力相等的原理，油液作用在涡轮上的 转矩应等于泵轮作用在油液上的转矩，即 传给泵轮的输入转矩与涡轮上的输出转矩 相等，这就是耦合器的传动特点。因而， 如果考虑到液力损失的实际存在，耦合器 的输出转矩始终不会超过输入转矩。
2.2液力变矩器
2.2.1 液力变矩器的结构及工 作原理
汽车起步时，发动机驱动泵轮旋转， 如果涡轮的转矩不足以克服汽车的起步阻 力矩，则涡轮不会随泵轮的转动而转动； 加大节气门开度到一定程度，作用在涡轮 上的转矩使汽车克服起步阻力矩而起步。
随着发动机转速的继续增高，涡轮随 着汽车的加速而不断加速，涡轮与泵轮转 速差的数值逐渐减小。当涡轮开始旋转并 逐步赶上泵轮的转速时，泵轮与涡轮间的 相对转速差减小，油液对涡轮叶片的冲击 力及冲击转矩减小，这将使输出元件产生 滑动，直到有足够的循环油液对涡轮产生 足够的冲击力为止。
由于传力盘右侧的油液压力仍为变矩 器压力，从而使压盘在前后两面压力差的 作用下压紧在变矩器壳体上。
锁止离合器在接合时，变矩器中的油 液因液体摩擦减小，油液的温度可以降低， 此时不再让油液进入冷却器，以降低动力 消耗。为了减小锁止离合器在接合瞬间产 生的冲击力，一般在锁止离合器传力盘上 还装有减振弹簧。
图2-8 变矩器的清洁
值得注意的是，清洗后一定要干燥， 否则残留的煤油或清洗剂与新注入的变速 器油混合，会导致变速器油变质。
3．液力变矩器的失效
（1）噪声
噪声通常发生在变矩器内，由轴承、 泵轮、导轮、涡轮和壳体发出。轴承噪声 一般发生在车辆挂挡但不移动的情况下， 此时涡轮是静止的，壳体旋转。而当车挂 空挡时，噪声明显消失，这就显示轴承噪 声问题。
第2 章 液力变矩器
液体传动是用液体作为工作介质进行 能量传递和控制的一种方式。液体传动按 其工作原理的不同又可分为液压传动与液 力传动两种不同的形式。
液压传动主要是利用液体的压力能来 传递能量和进行控制的一种液体传动，又 称为静力式液体传动；液力传动则是利用 液体的动能来传递能量的一种液体传动， 又称为动力式液体传动。
图2-2 变矩器的结构及示意图
1—导轮 2—涡轮 3—泵轮
图2-2 变矩器的结构及示意图
发动机运转时带动变矩器的壳体和泵 轮与之一同旋转，泵轮内的油液在离心力 的作用下，由泵轮叶片外缘冲向涡轮，并 沿涡轮叶片流向导轮，再经导轮叶片内缘， 形成循环的液流。
1．导轮
若无导轮，当泵轮与涡轮的转速差很 大时，油液从涡轮回流到泵轮时会冲击泵 轮叶片的前部，阻碍泵轮的旋转。
2.2.2 液力变矩器的拆装与检
修
轿车自动变速器的液力变矩器外壳都 是采用焊接式的整体结构，不可分解。
液力变矩器内部除了导轮的单向离合 器和锁止离合器压盘之外，没有互相接触 的零件，因此在使用中基本上不会出现故 障，液力变矩器的检修工作主要是清洗和 检查。
1．液力变矩器的拆卸
液力变矩器一般安装在与自动变速器 壳体装配在一起的变矩器壳内，所以在作 业时必须先拆下自动变速器总成。
变矩器除了泵轮和涡轮外，还有导轮， 其他构造与耦合器基本相同。
导轮位于泵轮和涡轮之间，并通过单 向离合器固定于变速器壳体上，使导轮仅 能沿发动机转动方向旋转，反向则被锁止。 变矩器的结构如图2-2所示。
1—泵轮 2—导轮及单向离合器 3—涡轮 4—离合器总成 5—前壳体 6—驱动轮 7—轴承 8—焊接的毂
3．变矩器锁止机构
由上述分析可知，即使变矩器到达耦 合器工况，由于泵轮与涡轮之间必须要有 转速差存在（一般至少4%～5%），加之 变矩器液力传动的能量损失，传动效率与 机械传动相比仍然较低。
为提高汽车的传动效率，减少燃油消 耗，现代很多轿车的自动变速器均采用带 有锁止机构的变矩器。
当达到耦合工况后的某一点时，锁止 机构工作，用机械方式连接泵轮与涡轮， 实现近乎100%的动力传递。目前，锁止机 构有锁止离合器、离心式离合器和行星齿 轮机构锁止3种。
当发动机运转时，曲轴带动耦合器的 壳体和泵轮转动，泵轮叶片内的油液在泵 轮的带动下旋转；在离心力的作用下，油 液被甩向泵轮叶片外缘处，并在外缘处冲 向涡轮叶片，使涡轮在液压冲击力的作用 下旋转；冲向涡轮叶片的油液沿涡轮叶片 向内缘流动，返回到泵轮内缘；返回的油 液又被泵轮再次甩向外缘。
以此循环， 油液形成了从泵轮流向涡 轮，又从涡轮返回到泵轮的循环液流。由 于泵轮的作用，耦合器中的油液在从泵轮 叶片内缘流向外缘的过程中，速度和动能 逐渐增大。
导轮锁止会导致在高速轻油门时的发 动机过热。过度的波动会导致传动系统的 过热，从而会导致散热系统的温度变高。
② 导轮单向离合器不锁止。 如果两个方向都能自由转动，导轮不 再回流定向给泵轮，所有的增扭就消失了， 低速扭矩损失严重，但高速则没有影响。
（3）液力变矩器的失衡
震抖相关的症状是由失衡导致的，震 抖一般会在特定的发动机转速下出现。
图2-6 锁止离合器的接合与分离
简单地说，锁止离合器是通过“排出” （降低油压）或“充入”（升高油压）传 力盘左侧的油液，使传力盘左移或右移来 控制锁止离合器“锁止”或“分离”的。
工作时，ECU根据车速、节气门开度、 发动机转速、变速器油液温度、操纵手柄 位置、控制模式等因素，按照设定的锁止 控制程序向锁止电磁阀发出控制信号，改 变锁止离合器传力盘两侧的油压，从而控 制锁止离合器的工作。