案例四项目二汽车自动变速器液力变矩器.ppt

汽车自动变速器液力变矩器,适应专业:汽车运用技术、汽车电子技术、汽车检测与维修,课时：4节,汽电1201，汽检1203,主讲人：邓家林,教学目标,液力变矩器结构功用液力变矩器工作原理锁止离合器工作原理,本次课主要介绍的内容有：,液力变矩器功用,液力变矩器组成,自动挡的汽车由于发动机和变速箱之间没有离合器，他们之间的连接是靠液力变矩器来实现的，液力变矩器的作用:一是传递转速和扭矩、二是使发动机和自动变速箱之间的连接成为非刚性的以方便自动变速箱自动换挡。,液力变矩器结构功用,在自动变速器中，与离合器起到相同作用的装置称之为液力传动装置。它利用变速器油的液压作用使发动机和变速器连接，将扭矩传输给变速器之，还可以发动机的扭矩增大。一般可采用耦合器或液力变矩器，但是现在汽车采用最多的是液力变矩是是非非，曾有一种说法，AT上的液力变矩器相当于MT上的离合器，起到动力的连接和中断的作用。其实这种说法是错误的。AT与发动机曲轴是直接连接的，不像MT有一个动力的开关：离合器。所以从点火的瞬间开始，液力变矩器便开始转动了，对于动力的连接和中断，仍由齿轮箱内部的离合器来完成，液力变矩器唯一与MT离合器相似的地方，也就是液力变矩器“软连接”的特性，与MT离合器的“半联动”工况相近。,AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是AT最重要的部件。,液力变矩器结构组成,三个工作轮：泵轮、涡轮、导轮。一个单向离合器一个锁止离合器（含扭转减振器）,一、液力变矩器组成,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。,1)泵轮泵轮在变矩器壳体内，许多曲面叶片径向安装在内。在叶片的内缘上安装有导环，提供一通道使ATF流动畅通。变矩器通过驱动端盖与曲轴连接。当发动机运转时，将带动泵轮一同旋转，泵轮内的ATF依靠离心力向外冲出。发动机转速升高时泵轮产生的离心力亦随着升高，由泵轮向外喷射的ATF的速度也随着升高。,(a)泵轮实物图（b）泵轮结构装配简图,2)涡轮涡轮同样也是有许多曲面叶片的圆盘，其叶片的曲线方向不同于泵轮的叶片。涡轮通过花键与变速器的输入轴相啮合，涡轮的叶片与泵轮的叶片相对而设，互间保持非常小的间隙。,(a)涡轮实物图（b）涡轮结构装配简图,3)导轮导轮是有叶片的小圆盘，位于泵轮和涡轮之间。它安装于导轮轴上，通过单向离合器固定于变速器壳体上。导轮上的单向离合器可以锁住导轮以防止反向转动。这样，导轮根据工作液冲击叶片的方向进行旋转或锁住。导轮的作用是：在汽车起步和低速行驶时，增大变速器输入的扭矩。,4、单向离合器：又叫单向轮、自由轮、超越离合器。在逆时针方向上固定导轮可以实现增矩。,5、锁止离合器：为液压式。锁止离合器锁止时，可以实现直接传动，传动效率100%。,6、扭转减振器：用于缓冲发动机的扭转振动。,二、液力变矩器的分类,目前，汽车使用的液力变矩普遍采用带有锁止离合器三元件三相单级液力变矩器。元件数：泵轮、涡轮、导轮的总个数。级数：涡轮的个数。相数：工作特性（工作状态）的个数。液力变矩器的工作特性有耦合器特性、变矩器特性、锁止离合器特性。液力耦合器只具有耦合器特性，所以为单相的；最简单的三元件液力变矩器也只有变矩器特性，所以也为单相的；带有单向离合器的三元件液力变矩器，则具有变矩器特性和耦合器特性，所以为二相的；带有单向离合器和锁止离合器的三元件液力变矩器，则具有变矩器特性、耦合器特性和锁止离合器特性，所以称为三相的。,自动变速器结构组成液力变矩器工作原理锁止离合器工作原理,本次课主要介绍的内容有：,液力偶合器工作原理,液力变矩器工作原理,液力变矩器的工作原理就像两个风扇相对，一个风扇工作，然后将另一个不工作的风扇吹动。这个比喻可以很形象的解释液力变矩器中泵轮和涡轮之间的工作关系。,液力偶合器工作原理,动力输出之后，带动与变矩器壳体相连的泵轮，泵轮搅动变矩器中的自动变速箱油（以下简称ATF），带动涡轮转动，ATF在壳体中是一个循环的动作，由于泵轮旋转时的离心力，ATF会在泵轮的作用下，甩向外侧，冲向前方的涡轮，再流向轴心位置，回到泵轮一侧，如此周而复始的循环，将动力传向与齿轮箱连接的涡轮。,一、液力偶合器概述,不过只有该零部件和传动方式，只能称为液力耦合器，若想成为液力变矩器，必然要改变涡轮叶片的形状，这样一来，ATF在经过涡轮再循环回泵轮时，会与泵轮旋转方向相反，因而造成冲击，所以为了成为液力变矩器还需另一个部件：导轮。导轮是存在于泵轮和涡轮之间的一个部件，用于调节壳体中ATF液流方向，通过单向离合器与箱体固定。,有了导轮，才有了“变矩”的灵魂所在，在泵轮与涡轮转速差较大时，动力输出的扭矩也变大了，此时的变矩器相当一个无级变速器，通过转速差来提升扭矩，此时导轮处于固定状态，用以调节ATF回流；而当转速差降低，涡轮泵轮耦合或锁止时，扭矩接近对等，无需增矩，导轮随泵轮和涡轮同向转动，避免自身搅动ATF，造成动力的损耗。,二、液力偶合器工作原理（1）“涡流”的产生由泵轮到涡轮再到导轮，然后回到泵轮的液流。泵轮涡轮导轮泵轮。当泵轮随飞轮转动时，由于离心力的作用，液体沿泵轮叶片间的通道向外缘流动，外缘油压高于内缘油压，油液从泵轮外缘冲向涡轮外缘，又从涡轮内缘流入泵轮内缘，可见在轴向断面（循环圆）内，液体流动形成循环流，称为“涡流”。（2）环流的产生环流：沿液力变矩器旋转方向的液流。因涡流的产生，液体冲向涡轮使两轮间产生牵连运动，涡轮产生绕轴旋转的扭矩。可见，循环圆内的液体绕轴旋转形成“环流”。,上述两种油流的合成，形成一条首尾相接的螺旋流。只有当涡轮的扭矩大于汽车的行驶阻力矩时，汽车才能行驶。螺旋流：实际的液流方向是涡流与环流的合成呈螺旋状。,液力偶合器涡流、环流的产生,液力变矩器涡流与环流,三、液力偶合器工作特性：涡轮的扭矩(Mw)和泵轮的扭矩(Mb)的关系式为：MwMb液力耦合器的传动效率=Nw/N=Mwnw/Mn=nw/n=i(M=Mw)当i=1时=100%,但最高效率只可达97%左右。,四、液力偶合器的缺点：液力偶合器不能使输出扭矩增大，只起液力联轴离合器的作用。因此，汽车上很少采用。它不能使发动机与传动系彻底分离，为解决换挡问题，在液力偶合器和机械变速器之间还需安装一个换挡用变速器，从而加了传动系重量及纵向尺寸，所以换用液力变矩器。,液力变矩器工作原理,一、变矩器传动原理,发动机工作时，带动泵轮旋转，油液获得动能，在离心力的作用下，高速的油液从泵轮叶片中冲出，射向涡轮的叶片迫使涡轮旋转，液流从涡轮叶片下部流出，动能减少，流出的油液经导轮改变方向后，重新进入泵轮再次获得动能，油液通过不断循环流动，就可完成由主动件到从动件的能量传递，使从动件获得转矩和转速。,二、能量传递,能量传递路线：泵轮的机械能涡轮的机械能,泵轮的机械能,油液的动能和压力能增加,涡轮的机械能,输入,输出,油液的动能和压力能减小,能量损失,三、变矩原理,传力路线（转矩）：泵轮转矩+导轮转矩=涡轮转矩,泵轮转矩,油液的动能和压力能增加,涡轮转矩,输入,输出,油液的动能和压力能减小,导轮转矩,1、增矩过程：MW=MB+MD,偶合点：MW=MB,2、减矩过程：MT=MP-MS（导轮不转）MT=MP(加装单向离合器后，导轮转动),自动变速器结构组成液力变矩器工作原理锁止离合器工作原理,本次课主要介绍的内容有：,锁止离合器结构类型,锁止离合器工作原理,变矩器的锁止离合器与外壳相连，也就是与泵轮相接，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摩擦片压紧成为一体，这就使涡轮与泵轮连接成体，此时液力传动变为离合器传动，相当于为刚性连接，这样提高了传动效率，接近100%。同时还避免变矩器的油温升高。,锁止离合器工作原理,锁止离合器摩擦片、减震弹簧,1、锁止离合器分离状态：一般情况下，液力变矩器锁止离合器处于分离状态。,2、锁止离合器接合状态,带锁止离合器的液力变矩器既利用的了液力变矩器在涡轮转速较低时具有的增扭特性，又利用了液力偶合器在涡轮转速较高时所具有的高传动效率的特性。,一、液力变矩器的清洗与装配,1、清洗方法是：先倒出残留的液压油，再向变矩器内加入2L干净的液压油，摇动后倒出。如果液压油过脏，可再清洗一遍。也可借助于专用工具将油抽出换掉。,液力变矩器检测与维修,2、装配：更换液力变矩器时，一定要保证变矩器与变速器装配到位。方法是：当液力变矩器与变速器一起从车上拆下时，在移去变矩器之前，要检查变矩器在变速器前壳内的安装深度。如果测得的深度小于标准值，说明变矩器未安装到位，其后端的轴套上的缺口未插入油泵驱动齿轮中间的凸块内。对此，应取出变矩器，让变矩器后端轴套上的缺口与油泵驱动齿轮中间的凸块对准后装入，否则，在装上汽车时会压坏自动变速器的油泵齿轮。（要求操作零失误）,二、液力变矩器的检测,1、液力变矩器后端轴套圆周跳动检测2、发动机驱动盘断面跳动检测,3、单向离合器检测方法是：将单向离合器内座圈驱动杆（专用工具）插入变矩器中，如图a)；再将单向离合器外座圈固定器（专用工具）插入变矩器中，并卡在轴套上的油泵驱动缺口内，如图b);转动驱动杆，检查单向离合器工作是否正常，如图c)。,三、液力变矩器常见故障,1、油温过高油温过高表现为机器工作时油温表超过120C或用手触摸感觉烫手，主要有以下几种原因：变速器油位过低；冷却系中水位过低；油管及冷却器堵塞或太脏；变矩器在低效率范围内工作时间太长；工作轮的紧固螺钉松动；轴承配合松旷或损坏；综合式液力变矩器因自由轮卡死而闭锁；导轮装配时自由轮机构化机构缺少零件。液力变矩器油温过高故障的诊断和排除方法如下：出现油温过高时，首先应立即停车，让发动机怠速运转，查看冷却系统有无泄漏，水箱是否加满水；若冷却系正常，则应检查变速器油位是否位于油尺两标记之间。若油位太低，应补充同一牌号的油液；若油位太高，则必须排油至适当油位。如果油位符合要求，应调整机器，使变矩器在高效区范围内工作，尽量避免在低效区长时间工作。如果调整机器工作状况后油温仍过高，应检查油管和冷却器的温度，若用手触摸时温度低，说明泄油管或冷却器堵塞或太脏，应将泄油管拆下，检查是否有沉积物堵塞，若有沉积物应予以清除，再装上接头和密封泄油管。若触摸冷却器时感到温度很高，应从变矩器壳体内放出少量油液进行检查。若油液内有金属末，说明轴承松旷或损坏，导致工作轮磨损，应对其进行分解，更换轴承，并检查泵轮与泵轮毂紧固螺栓是否松动，若松动应予以紧固。以上检查项目均正常，但油温仍高时，应检查导轮工作是否正常。将发动机油门全开，使液力变矩器处于零速工况，待液力变矩器出口油温上升到一定值后，再将液力变矩器换入液力耦合器工况，以观察油温下降程度。若油温下降速度很慢，则可能是由于自由轮卡死而使导轮闭锁，应拆解液力变矩器进行检查。,2、油压过低现象为：当发动机油门全开时，变矩器进口油压仍小于标准值。主要由以下几种原因引起：供油量少，油位低于吸油口平面；油管泄漏或堵塞；流到变速器的油过多；进油管或滤油网堵塞；液压泵磨损严重或损坏；吸油滤网安装不当；油液起泡沫；进出口压力阀不能关闭或弹簧刚度减小。如果出现供油压力过低，应首先