第2章 液力自动变矩器的结构和工作原理讲解

图2-2 液力偶合器工作示意图
2.1.2 液力耦合器的工作原理
当发动机运转时，曲轴带动液力偶合器的壳体和泵轮 旋转，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随泵轮一同旋 转。在离心力的作用下，液压油从泵轮叶片内缘被甩向外 缘，并从外缘冲向涡轮叶片，使涡轮在液压油的冲击作用 下旋转；冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动， 返回到泵轮的内缘，被泵轮再次甩向外缘。
即成为机械传动，此时传动效率略低于100%。
锁止控制阀的操纵，可以根据车速、节气 门参数按比例转换的液压信号进行控制。现在 在多采用的是根据车速、节气门参数按比例转 换的电压信号，邮电脑控制。
2.2.5 液力变矩器的冷却补偿系统
液力变矩器工作时总存在一些功率损失， 这些损失的能量大都被变矩器内的油液以内部 摩擦的形式转变为热量。如果这些热量不及时 散出，变矩器内的油液温度就会急剧升高，导
致变矩器不能工作，因此必须对变矩器内的油
液进行强制冷却。
图2-13 变矩器冷却补偿油路系统图
本章小结
1.液力偶合器只传递转矩而不能改变转矩，而液力 变矩器，既可传递转矩又可改变转矩。 2.液力偶合器传递动力的过程是：泵轮接受发动机 传来的机械能，在液体从泵轮叶片内缘向外缘流 动的过程中，将能量传给油液，使其动能提高工 作效率然后再通过高速流动的油液冲击涡轮叶片 ，将动能传给涡轮。 3.与液力偶合器不同的是，在液力变矩器的泵轮和 涡轮之间，安装有导轮。
2、四元件综合式液力变矩器 具备双导轮，使得高效率的区域更宽。
图2-11 四元件综合式液力变矩器
两个导轮 具有不同 的叶片进 口角度
图2-11 四元件综合式液力变矩器
工作原理：
两个导轮具有不同的叶片进口角度，在 低转速比时，两个导轮均被单向离合器锁住， 按变矩器工作。在中转速比时，涡流出口液流 开始冲击第一导轮叶片背面，第一单向离合器 松开，第一导轮与涡轮同向旋转，仅第二导轮 仍在起变矩作用。在高转速比时，涡轮出口液 流冲击第二导轮叶片背面，其单向离合器松开 ，第二导轮也与涡轮作同向旋转，变矩器全部 转入偶合器工况工作。
η，MW nB=常数 η=f(nW) MW=f(nW) MW=f(nW)
0 图2-7 液力变矩器的特性曲线
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
nW
涡轮转矩是随涡轮转速的改变而 连续变化的。当汽车起步，上坡或遇 到较大阻力时，如果发动机的转速和 负荷不变则车速将下降，即涡轮转速 降低。于是涡轮转矩相应增大，因而 使驱动轮获得较大的力矩，保证汽车 能克服增大的阻力而继续行驶。所以 液力变矩器本身就是一种能随汽车行 驶阻力的不同而自动改变输出转矩的 无级变速器。此外，液力变矩器同样 也具备使汽车平稳起步，衰减传动系 的扭转振动，防止传动系超载等作用。 由图中也可看出，液力变矩器的效率 曲线随涡轮转速变化呈两头小，中间 大的形态，最高效率接近90%。
内部有一个由液压操纵的闭锁离合 器，或称锁止离合器。
主动盘
从动盘 （压盘）
锁止控制阀接通变 矩器压力油路时
锁止控制阀接通变 矩器回油路时
图2-12 闭锁式液力变矩器
压盘两侧的压力相同， 闭锁离合器呈分离状态， 动力须经液力变矩器传 递，可充分发挥液力传 动减振吸振、自适应行 驶阻力剧烈变化的优点， 适合于汽车起步、换档 或在坏路面上行驶工况 使用。
锁止控制阀接通变 矩器压力油路时
闭锁离合器接合，动 力经闭锁离合器实现机 械传动，此时泵轮与涡 轮成为刚性联接发，传 动效率高，提高了汽车 行驶速度和燃油经济性。
锁止控制阀接通变 矩器回油路时
闭锁离合器接合时，导轮单向离合器即脱 开，导轮自由旋转，涡轮与泵轮同速转动，但 与导轮有一定的转速差，因此变矩器内仍有少 量的油液循环流动，从而有一定的液力损失，
不同型号的液力 变矩器，结构和 原理相同？
自动变速器的 结构相同吗？ 为什么？
本章主要介绍基本的液力偶
合器和液力变矩器的结构和工作
原理
2.1 液力耦合器
2.1.1 液力耦合器的结构
图2-1 液力偶合器结构示意图
液力偶合器的结构：由壳体、泵轮和涡轮组成，内部设 有导环。
液力偶合器
壳体与发动机飞轮相连接，涡轮 与齿轮机构的输入轴相连接。 传动介质：自动变速器油（ATF）
液力偶合器实现传动的必要条件： 油液在泵轮和涡轮之间有循环流动，而循 环流动的产生是由于两个工作轮转速不等，使 两轮叶片的外缘处产生液压差所致。
故液力偶合器在正常工作时，泵轮转速总 是大于涡轮转速，如果二者转速相等，则液力 偶合器不会起传动作用。
由于液体在液力偶合器 中作循环流动时，没有受到 其他任何附加外力，故发动 机作用在泵轮上的转矩与涡 轮所接受并传给从动轴的转 矩相等，即液力偶合器不起 传递转矩的作用，而不改变 转矩大小。
2.2.2 液力变矩器的工作原理
泵轮由曲轴驱动，涡轮转 轮与变速器输入轴连接，导轮 由单向离合器及定轮轴与变速 器壳体固定，所有这些部件则 全部安装于变矩器壳体内。变 矩器内充满由泵提供的自动变 速器油。变速器油被泵轮甩出， 成为一股强大油流，推动变矩 器蜗轮转动。
2.2.2 液力变矩器的工作原理
2.1.2 液力耦合器的工作原理 由于泵轮和涡轮的半 径相等，故当泵轮的转速 大于涡轮的转速时，泵轮 叶片外缘的液压力大于涡 轮叶片外缘的液压力，于 是，油液不仅随工作轮绕 其旋转轴线作圆周运动， 而且在上述压力差的作用 下，沿循环圆作如箭头所 示方向的循环流动。其形 成的流线如同一个首尾相 连的环形螺旋线。
第2章 液力自动变速器的结构和工作原理
宁夏工商职业技术学院
学习目标
了解液力耦合器的结构和工作原理 掌握液力变矩器的结构和工作原理 学会液力变矩器的增距作用原理
了解闭锁式液力变矩器的结构及其作用
液力偶合器
只传递转矩但不能改 变转矩，早期的自动 变速器多用
液力变矩器
可传递转矩又能改 变转矩
利用 液体在循 环流动过 程中动能 的变化来 传递动力 的
不足： 液力偶合器只传递转矩，而不能改变转矩的大小。
2.2 液力变矩器
2.2.1 液力变矩器的结构
图2-4 液力变矩器结构示意图
液力变矩器的结构：由壳体、泵轮、涡轮和导轮组成；
液力变矩器
液力变矩器和液力偶合器结构上的区别： 1、泵轮和涡轮叶片的形状设计能将工作液流动的扰 动降到最小，减少能量的损失； 2、增加了导轮——具有增大转矩的作用。 结构形式：组装式（可拆）和焊接式（不可拆）。
当nw , 液流绝对速度v方 向继续向左倾，如图v3所示 ，液流冲击导轮叶片反面， 导轮转矩方向与泵轮转矩方 向相反，则涡流转矩为前二 者转矩之差，MW=MB-MD所 以变矩器输出转矩反而比输 入转矩小。当涡轮转速增大 到与泵轮转速相等时，工作 液在循环圆内的循环流动停 止，不能传递动力。
2.2.3 液力变矩器特性及工作效率
工作原理：以ATF作为传动介质， 利用液体在主、从动元件之间循 环流动过程中动能的变化来传递 动力。
能量传递的线路：
发动机飞轮——液力耦合器外壳——泵轮——ATF——涡轮— —齿轮机构输入轴
2.1.2 液力耦合器的工作原理
2.1.2 液力耦合器的工作原理
⑵液力偶合器的工作原理 ①动力传输：将电扇A与电扇B隔开 几厘米，相对放置，然后打开电扇A， 则A会在两电扇间产生流动的空气，由 电扇A产生的气流冲击电扇B的叶片，使 电扇B转动。 换句话说，电扇A与B之间的动力传 送是以空气为介质而实现的。偶合器的 工作原理也是如此，泵轮相当于电扇A， 涡轮相当于电扇B。只是现在是以变速 器液为介质，而不是以空气。
η，K
ηb K
1.变矩系数K为液力变矩器 输出转矩与输入转矩之比。
K=MW/MB
ηa
2.转速比i=nw/nb
3. ηb为变矩器的效率，
ηa为偶合器的效率。
K=1
所以说，液力变矩器 在低速时按变矩器特性工 0 i 作，当转速比i=ik-1后， ik=1 偶合工 转为偶合器特性工作，从 况点 图2-10 三元件综合液力变矩器特性 而扩大了高效率工作范围。
本章小结
4.对于液力变矩器，在液体循环流动的过程中， 固定不动的导轮给涡轮一个反作用力矩，使涡
轮输出的转矩不同于泵轮输入的转矩。
5.闭锁式液力变矩器，可以实现液力变矩器传动
和机械直接传动两种工况，把两者优点结合于
一体。
本章作业：
画出三元件式液力变矩器的结构简图？
2.1.3 液力耦合器的工作效率
MB=MW
液力偶合器的传动效率等于其转速比。涡轮 与泵轮的转速差越大，转速比越小，传动效率越 低。反之，转速比越大，传动效率越高。
η(%) η
0
图2-3 液力耦合器的特性曲线
i=1
理论上说，当涡轮转 速等于泵轮转速时，效率 为100%。实际上，如涡轮 转速等于泵轮转速，则涡 轮与泵轮叶片外缘处的液 压力相等，从而使得偶合 器内的循环流动停止，泵 轮与涡轮间不再有能量传 i 递，故传递效率为0.一般 而言，液力偶合器的最高 效率可达97%左右。
在平坦路面上行驶时，液力传动的优点不
太明显，相反机械传动，则可提高效率，改善
经济性。这种情况下，出现了闭锁式液力变矩 器，可实现液力变矩器传动和机械直接传动两
种工况，将两种传动的优点结合起来
3、闭锁式液力变矩器
在平坦路面上及高速行驶时可实现
直接传动，将液力变矩器传动和机械直
接传动两种优点结合于一体。
2.2.4 典型液力变矩器介绍
1.三元件综合式液力变矩器
综合式液力变矩器：可以转入液力
偶合器工况工作的变矩器。 组成：泵轮、涡轮、导轮、单向离合器 特点：变矩器壳体由前半部外壳与泵轮两
部分焊接而成。
图2-9 液力变矩器的单向离合器
图2-8 三元件综合式液力变矩器
为什么要使用综合式液力变矩器？ 因为当涡轮处于低速和中速段时，可利用 液力变矩器能增大输入转矩的特点，而在涡轮 处于高速段时，可利用液力偶合器高效率的特 点，即结合了普通液力变矩器和偶合器的优点 。