第二章 液力自动变速器的结构

一、液力偶合器
•作用：将发动机输出转矩传递给变速器。 •组成：泵轮、涡轮。泵轮与发动机相连，涡轮与变 速器输入轴相连。
原理：
相当于两个相对放置的风扇，当一个通电转动后， 另一个未通电的电风扇在风能的作用下也随之转动。
工作过程
• 泵轮与涡轮上都装有叶片， 当工作轮（泵轮）转动时， 在离心力的作用下，从泵 轮叶片内缘向外缘流动； 上溢出的自动变速器油以 一定的角度射向涡轮作用 到涡轮的外缘叶片上。
以LEXUS 400为例：
1、用千分表测量，驱动 盘的径向跳动应小于 0.2mm
2、变矩器套管的径向跳 动应小于0.3mm
复习
液力变矩器的结构组成
来自百度文库
液力变矩器的增矩作用
→这也是变矩器的缺点，高速时 效率低。
单向离合器由此需要而产生
3.三元件综合式液力变矩器
• 这是一种典型的轿车 液力变矩器。三元件 是指泵轮、涡轮、导 轮各一个。并将导轮 安装在单向离合器的 座圈上，通过单向离 合器与变速器壳体相 连。 • 单向离合器也称为超 越离合器，其结构如 右图。
单向离合器的作用机理
直线增加(偶合），原变矩 器是迅速下降的。
效率变化曲线
• 问题有： • 装有单向离合器的变矩器 虽然能等矩输出及较高的 效率输出，但其存在液力 损失，与机械传动相比其 效率较低，最高只能实现 0.85～0.90，故而油耗高、 经济性差。 • 无法解决其速差的问题。 • 右图为不带锁止离合器的 变矩器的效率曲线。
原理如下图
高速时变矩原理
• 涡轮速度继续增大，使得从涡轮进入导轮的油冲击到了导轮背 面，进而使导轮开始与涡轮和泵轮相同方向转动，反回泵轮的 力矩不泵转向不同，即为 MW=MB-MD 。（若有导轮在单向离 合器的作用下可以自由旋转，逐渐回到偶合的状态。）
液力变矩器的转矩变化规律归纳
• 1.涡轮转速为零时，变矩器输出转矩 最大，约为发动机输出转矩的2.1倍；
锁止离合器摩擦片、减震弹簧
工 作 原 理
• 对于锁止离合器有一专门的油路来控制其工作，当锁止阀接 通变矩器压力油路时，压盘左右两侧压力相等，锁止离合器 处于开锁状态。变矩器工作；如图A • 当锁止控制阀变矩器回油路时，压盘械侧的油压降低，而压 盘右侧油液力较高，压差的作用下，压盘通过摩擦片压紧而 实现刚性连接。实现接近100％的传动效率。如图B
• 液力偶合器的传动效率
涡轮输出功率 Mwnw 传动效率( )＝ ＝ 泵轮输出功率 M B nB
由于液体在循环流动过程中，没有受到 任何其他附加外力，故发动机作用于泵轮 上的转矩与涡轮所获得并传给从动轴的转 矩相等。即MB=MW。
涡轮转速(n W） 传动效率( )＝ ＝转速比(i) 泵轮转速(n B）
汽车起步时，涡轮 转速为零，传动效 率也为零；汽车起 步后，涡轮转速逐 渐增加，传动效率 也随之提高；当涡 轮转速等于泵轮转 速时，环流不存在， 液力偶合器失去传 递动力作用。当速 比在0.97时,传动效 率最高。但永远无 法达到100％。 液力偶合器效率特性
二、液力变矩器 1、液力变矩器的组成及作用：
研究对象是液流
液油在偶合器从泵轮传向涡轮的 油液在回到泵轮时，其作用方面与泵 轮转动的方向相反，有阻止泵轮正常 运转的趋向也是液力偶合器无法增大 转矩的原因。安装导轮之后其改变流 向而与泵轮流向相同，进而也就增大 输出转矩。
增速过程变矩原理
• 以上的油流方向都是 在泵轮已经转动而涡 轮还没有转动时（即 汽车起动后），情况 将有所改变。由于涡 轮开始转动，使得从 涡轮流入导轮的油液 方向变化。涡轮转动 产生的离心力作用下， 油逐渐由直接射向导 轮正面转变为跃过导 轮，即此时变矩器变 成偶合器了。
n↑进入偶合
导轮打滑变成偶合 导轮开始转动
导轮的单向性
单向离合器下的变矩器特性
• K为输出转矩与输入转矩的 比值， i＝nw/nB
由图可知： 1.在中低速K皆大于1， 增扭； 2.当K＝1时，为偶合器 工作点（单向离合器 开始起作用），此后 按偶合器特性来工作， 即输入的转矩与输出 转矩相等； 3.在i＞ i k＝1后， MW=MB且η b偶合器曲线
8、多片式锁止离 合器轴
9、多片式锁止离 合器片
10、多片离合器盘
11、涡轮
锁止离合器的组成： 减振盘：它与涡轮连接在一起，减振盘上装有减振弹簧，在 离合器接合时，防止产生扭转振动。 锁止离合器：通过凸起卡在减振盘上，可在油压的作用下轴向移 动。 离合器壳（前盖）：它与泵轮连接在一起，前盖上粘有一层 摩擦材料，以增加离合器接合时的摩擦力。
5.液力变矩器的冷却补偿系统
变矩器中所损失的能量转化为热能，故而要对油液 进行强制冷却，否则在高速相容易出现“气蚀”。 气蚀是指在某处压力下降到低于自身产生蒸气压力 而形成气泡，而到高压区时破裂而形成局部真空。 这一现象会引起质点相互碰撞，产生噪音，所产生 很高的局部压力使叶片受损，并加速油质变质。故 变矩器内必须保持足够的补偿压力。 同时，在泄漏油液下也须要补充。 故须要一套油液的补偿系统。
1、曲轴 3、泵轮
2、涡轮
4、自动变速器油的圆 周运动 5、自动变速器油的涡 流运动 6、叶片 7、自动变速器输入轴
液力偶合器结构
转矩传递的实现
• 泵轮中高速流动的油 液→冲击涡轮叶片， 从而实现能量的传递。 • 起步时（一档），泵 轮转，涡轮暂时不转 随发动机转速的增大 作用于涡轮的力逐渐 增大，实现起步。
当涡轮转速为零时，称为失速点
液力变矩器的外特性曲线
• 外特性曲线表征为： η＝Mw.nw / MB.nB
• 1.涡轮的转矩随差转速的增大 而连续减小，在失速点时为最 大; • 2.在发动机的转速与负荷不变 情况下，转速随阻力的增大而 自动降低，达到无级变速； • 3.其效率曲线的两头小中间大， 最高达到90％；
• 由于其半径相等，V泵轮＞ V涡轮，故外缘端有压力差， 油由泵轮流向涡轮。
动力过程
如右图，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 流动过程中，将动能传 给油液，使其动能提高； 然后通过高速的油液冲 击涡轮叶片，将动能传 递给涡轮。
环流与旋转
由于自动转动与离心 力的作用，液力自动 变速器的油存在两种 运动： 一种是从泵轮到涡轮 的环流运动； 一种是随曲轴飞轮的 旋转运动。
单向离合器锁止演示
单向离合器低速锁住导轮
• 正是由于导轮安 装有单向离合器， 使得导轮受到来 自涡轮油液冲击 时，能保持不动， 这样才能使导轮 改变了经过它油 流动方向，进而 达到增扭的作用。
高速时导轮不起作用
• 如右图，在高速 时导轮的的同向 转动使其不起作 用，液油直接击 在涡轮上，故此 时变矩器实质为 偶合器。 • 分为两个阶段： • 进入偶合及导轮 打滑变成偶合
与液力偶合器的根本区别在于： 多了一个导轮。导轮通过导轮 固定套固定在变速器壳体上。
变矩器壳
涡轮
导轮
泵轮
液力变矩器的解体图 泵轮：将发动机的机械能转变为自动变速油的动能；
涡轮：将自动变速器油的动能转变为涡轮轴上的机械能；
导轮：改变自动变速器油的流动方向，进而达到变矩的作用。
• 作用： 1 .自动分离与结合，传递并增大扭矩， 2 .缓冲发动机与传动系之间的冲击， 3. 起飞轮的作用， 4. 驱动AT液压系统的油泵。
• 液力偶合器传递动力的过程：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；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。 • 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。
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，液力偶合器不起传 动作用。
起步时的变矩原理
• 起步时（涡轮nw=0)，液油 的流向如右图； • P（泵轮）流过来的液体 首先击在涡轮的叶片上， 后流向导轮击在导轮叶片 的正面。液油再从固定不 动的导轮击向泵轮的正面 与原来的速度方向相同， 泵轮获得导轮传来的力矩， 即： •
MW=MB+MD
注：能如此分析的前提是发动机的转速与负荷不变
单向离合器的工作原理 1) 单向离合器的组成： 由外座圈，内座圈、保持架、楔块等组成。
2) 工作原理： 当内座圈固 定时，外座圈逆 时针方向转动楔 块不锁止，外座 圈可自由转动； 当外座圈顺时针 转动时，楔块锁 止，外座圈不能 转动。保持架的 作用是使楔块总 是朝着锁止外座 圈的方向略微倾 斜，以加强楔块 的锁止功能。
• 以前所学导轮为固定不动， 但这样在高速时，其效率 很低，呈现为两头小中间 大其原因是高速时从涡轮 击过来的液油打在导轮的 背面上，反击到泵轮的液 油与泵轮运动的方向相反 MW=MB-MD，使得效率降 低。
•若让导轮实现与涡轮泵轮在同一方向上旋转则既可 实现低速时输出高转矩，高速时则按照导轮自转液油 跃过导轮实现偶合器的功能。
变矩器中锁止离 合 器识别，锁止离合器 接合时的情况
变矩器中锁止离 合 器识别，锁止离合器 分开时的情况
TCC锁止、不锁止时油的流向
锁止离合器的工作原理
• 锁止条件： 温度：ATF温度正常，达60度以上， 速度：约68-70km/h， 档位：3档或4档，(有些车1、2、3、4档) 制动：无行车制动。
第二章 液力自动变速器的 结构和工作原理
第一节 液力变矩器 第二节 行星齿轮变速器 第三节 液压控制系统的结构和原理 第四节 自动换挡规律 第五节 电液式控制系统的结构与工作
章 节 导 航
学习要求
• 本章主要学习AT型自动变速器：
变矩器工作原理； 档位分析； 油路控制及电控油路控制。 以上三个方面既是本章的重点也是本 书的重点与难点，必须掌握。
• 2.当涡轮转速从零开始增大时，液力 变矩器的输出转矩逐渐减少;
• 3.当转速增加到一定的程度，涡轮出 油不再冲向导轮，而是直接转向导轮 出口处冲向泵轮，此时液力变矩器变 为液力偶合器； • 4.当涡轮转速进一步增加涡轮出口油 液开始冲击导轮叶片的背面，此时液 力变矩器输出转矩小于输入的转矩； • 5.当涡轮的转速与泵轮相同时，由于 此时液力变矩器已经没有了环流运动 所以液力变矩器失去了传递动力的能
• 联想MT
不带锁止式液力变矩器效率变化曲线
4、锁止离合器
锁止离合器与外壳 相连，也就是与泵 轮相连。而锁止离 合器片与涡轮相接， 带锁止离合器的液 力变矩器的活塞在 油压的作用下，可 以将多片式锁止离 合器的盘与片压紧 成为一体，这就就 使涡轮与泵轮连接 成一体，提高传动 效率到100％。
1、泵轮 2、导轮 3、单向离合器 4、输入轴 5、导轮轴 6、活塞 7、外壳
变矩器冷却补偿油系统
• 工作原理如右图
液力变矩器油的冷却
液力变矩器故障判断
液力变矩器中可能出现故障的地方？
蜗轮的花键、导轮的单向离合器、锁止离合器
常见的故障现象？判断的方法？
1、没有前后档？
2、起步无力？ 3、踩刹车入档立即熄火？
4、行驶中有异响或抖动！！！
5、变速器执行失效保护！！！ 6、变矩器外部检测，如下图！！！
1、驱动端盖 2、曲轴 3、单向离合器 4、涡轮 5、变矩器壳体 6、泵轮 7、导轮 8、变速器输入 轴 9、变速器壳体
液力变矩器安装位置
液力变矩器简单工作原理
工作原理演示
导轮的变矩原理
• 导轮变矩的原理可 以将变矩器的展开成 平面图，并设发动机 转速及负荷不变，即 变矩器泵轮的转速与 传矩不变。
速不等有压力差则传力 速等无压力差则不传力
• 涡轮与泵轮转速差越大，两轮边缘处的能量差
也越大，自动变速器油传递的动力也就越大。
• 液力偶合器只能起传递扭矩的作用，并不能改
变转矩的大小。另外液力偶合器不能使发动机
与传动系彻底分离。 由于液力偶合器的传动效率低，又没有增 扭作用，所以在现代汽车上几乎完全被液力变 矩器所取代。
第二章
液力自动变速器的结构和工作原理
液力自动变速器的组成： 1）液力变矩器 2）行星齿轮变速器 3）液压操纵及控制系统 4）冷却、润滑系统
第一节 液力变矩器
液力变矩器是自动变速器的核心组成部分之一，其 作用是利用液体循环流动过程中动能的变化传递动力。
变矩器安装的位置识别
自动变速驱动桥
自动变速器