液力变矩器结构原理及其特性

03-17

1、液力变矩器结构
（1）工作轮：
1）泵轮：主动元件：与发动机曲轴相连
2）涡轮：从动元件，与从动轴相连
3）导轮：固定不动，给涡轮一个反作用力矩

（2）特点：

不反能传递转矩，且能在泵轮转矩不变的情况下，随着涡轮的转速不同而改变涡轮输出的转矩数值。
·三个工作轮都装于密闭的变矩器壳体内，泵轮与涡轮相对安装，导轮装于泵轮与涡轮之间。

·三者装合后，其轴向断面构成环状空腔，称为循环圆，变矩器工作时工作油液即在此循环圆内作环流运动。

·三个工作轮之间都保持一定的间隙，相互之间没有机械联系。

·变矩器外壳由前外壳和后外壳两半组成，其中后外壳与泵轮连成一体，将三个工作轮装入壳体后，再把两半壳体焊成一体(或用螺栓联接成一体)，形成密闭空间，其中充满工作油液。

·导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向离合器安装在与油泵连接在一起的导轮轴上。

·导轮也是由许多扭曲叶片组成。

（3）单向离合器：

·当外座圈按图示方向顺时针转动时，外座圈推动楔快转动，由于L1〈L楔快不能锁止外座圈，外座圈可以自由转动。

·当外座圈按图示方向逆时针转动时，外座圈推动楔快转动，由于 L2>L楔快起到楔子作用，锁住外座圈，使其无法转动。

2、液力变矩器工作原理

（1）发动机启动后

曲轴带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的工作液沿叶片从内缘向外缘甩出；这部分工作液既具有随泵轮一起转动的园周向的分速度，又有冲向涡轮的轴向分速度。这些工作液冲击涡轮叶片，推动涡轮与泵轮同方向转动。由泵轮到涡轮在到导轮，然后回到泵轮的液流称为涡流。

（2）起步工况（发动机转速，负荷不变时）

·变矩器输出转矩（即：涡轮对液流反作用力）等于泵轮对液流的反作用力与导轮对液流反作用力之和，即变矩器增大转矩作用，当转矩产生的牵引力足以克服阻力时，汽车起步并加速

·从涡轮流出工作液的速度Vc可以看为工作液相对于涡轮叶片表面流出的分速度Va与随涡轮一起转动分速度Vb的合成。当涡轮转速比较小时，从涡轮流出的工作液是向后的，工作液冲击导轮叶片的前面。因导轮被单向离合器限定不能向后转动，所以导轮叶片将向后流动的工作液导向向前推动泵轮叶片，促进泵轮旋转，从而使作用于涡轮的转矩增大。

（3）加速工况

·由导轮的液流绝对速度是沿圆周方向的牵连速度与沿叶片方向的相对速度合成，当涡轮速度到一定数值时，Mw=Mb时Md=0，当涡轮转速继续增大，输出转矩减少，当涡轮转速等于泵轮转速时，工作液停流，将不能传递力

·随着涡轮转速的增加，分速度Vb也变大，当Va与Vb的合速度Vc开始指向导轮叶片的背面时，变矩器到达临界点。当涡轮转速进一步增加时，工作液将冲击导轮叶片的背面。因单向离合器允许导轮与泵轮一同向前旋转，所以在工作液带动下，导轮沿泵轮转动方向自由旋转，工作液顺利地回流到泵轮。当从涡轮流出的工作液正好与导轮叶片出口方向一致时，变矩器不产生增扭作用（即为液力偶合工况）。

3、液力变矩器特性
（1）概念：
·变矩比：是涡轮输出转矩与泵轮输入转矩之比
·转速比：是涡轮转速与泵轮转速之比
·传动效率：是涡轮输出功率与泵轮输入功率之比
（2）特性：
·K=1时，涡轮转矩等于泵轮转矩，此时称为偶合点。
·变矩比随着涡轮转速的减小而增大
·传动效率低速时随涡轮转速增大而增大，而偶合点后传动效率急剧下降

4、几种典型的液力变矩器
（1）三元件液力变矩器
1）组成三元件

：泵轮、涡轮、导轮
2）特点：

最大变矩系数是涡轮转速为0时的变矩系数为1.9—2.5
3）原理：

当涡轮转速较低与泵轮转速差较大时，从涡轮流出的液流冲击导轮叶片，力图使导轮顺时针方向旋转由于柱楔紧在道端，导轮便同自由轮外座圈一起被紧在内座圈上而固定不动，此时起增大转矩作用，当涡轮升高到一定程度，液流对导轮冲击反向，于是导轮自由地相对于内座圈涡轮同向转动，这时，变矩器就转入偶合器的工况，这样变矩器称综合式。这种综合式—利于变矩器在高传动比时有较高效率
4）应用：三元件综合式变矩器结构简单工作可靠性能稳定效率高，用于高级汽车，大型公交车，自卸车及工程用车
（2）四元件综合式液力变矩器
1）构造：

泵轮、涡轮、第一导轮、第二导轮
2）特性：

具有两个变矩器和一个偶合器的综合特性。解决了三元件变矩器在最高效率工况到偶合器工况始点之间的区段上效率显著降低的缺点
（3）带锁上离合器的液力变矩器

1）构造：

锁上离合器的主动部分是传力盘和活塞（压盘）它们与泵轮一道旋转，从动部分一从动盘与装在涡轮上花键相连
2）原理

当油压存在时，活右移压紧从动盘，即锁上离合器接合，于是泵轮涡轮接合成一体旋转，变矩器不起作用，当油压撤除时二者分离，变矩器恢复正常工作
3）优点：
·当汽车起步或在坏路面上行驶时，可将锁上离合器分离，使变矩器起作用，以充分发挥液力传动适应行驶阻力剧烈变化
·当汽车在良好路面上一行驶，接合锁止离合器一变矩器，输入出轴刚性连接，机械传动，提高汽车行驶与燃料经济性。
·注意：当离合器接合时，自由轮脱开，导轮在液流中自由旋转这不至于加大液力损失不降低效率。