变矩器结构与工作原理

第三章变矩器结构与工作原理,耦合器,两个相互间没有刚性连接的叶轮，同样可以进行能量的传递,发动机曲轴凸缘上装有外壳，泵轮与外壳连接（或焊接）在一起，随曲轴一起转动，为液力偶合器的主动部分。与泵轮相对安装的涡轮，与输出轴连接在一起，为液力变矩器的从动部分。,1、液力耦合器的组成：泵轮、涡轮,工作原理：,液压油就靠泵轮内产生的离心力而冲向涡轮，并在泵轮与涡轮之间作循环流动，于是就将在泵轮内获得的圆周运动的能量传给涡轮，驱动涡轮旋转而输出,（1）“涡流”的产生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。,（3）油液流动（螺旋形路线）,耦合器传动特点：,如果不计液力损失，传给泵轮的输入转矩与涡轮上的输出转矩相等,液力偶合器的传动效率为涡轮轴上的输出功率Pt与泵轮上的输入功率Pp之比用表示。Pt/Pptnt/（pnp）因：pt故：nt/np=i式中:np泵轮转速；nt涡轮转速；i液力偶合器的传动比，即输出轴转速与输入轴转速之比,液力耦合器优缺点：,耦合器只能传递扭矩，但“软连接”给汽车带来多方面的好处：在没有附加其他机械操纵装置的情况下，能够通过它平稳地切断和接通发动机和驱动轮之间的动力传递，能够很好地适应汽车平稳起步的要求。“软连接”可以通过液体为介质，吸收传动系统的冲击和振动，延长零部件的寿命和减少噪声,由于液力偶合器不能改变扭矩的大小，结构复杂、成本高、效率低，故装有此自动变速器的车在低、高速行驶时，油耗非常大。,缺点：,第二节液力变矩器,1.结构由泵轮、涡轮、导轮组成与变矩器的区别和偶合器相比，变矩器在结构上多了导轮（stator）导轮通过导轮座固定于变速器壳体上,液力变矩器的实物图,1.泵轮：泵轮与变矩器壳体连成一体，其内部径向装有许多扭曲的叶片，叶片内缘则装有让变速器油液平滑流过的导环。变矩器壳体与曲轴后端的飞轮相连接。,2.涡轮：涡轮上也装有许多叶片。但涡轮叶片的扭曲方向与泵轮叶片的扭曲方向相反。涡轮中心有花键孔与变速器输入轴相连。泵轮叶片与涡轮叶片相对安装，中间有34mm的间隙。,3.导轮：导轮位于泵轮与涡轮之间，通过单向离合器安装在与自动变速器壳体连接的导管轴上。它也是由许多扭曲叶片组成的，通常由铝合金浇铸而成，其目的是为了变矩器在某些工况下具有增大扭矩的功能。,导轮结构,各工作轮用铝合金精密制造，或用钢板冲压焊接而成；泵轮：与液力变矩器壳连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴后端的凸缘或飞轮上，壳体做成两半，装配后焊成一体(有的用螺栓连接)；使发动机机械能液体能量涡轮：通过从动轴与变速器的其他部件相连；将液体能量涡轮轴上机械能导轮：则通过导轮座与变速器的壳体相连，所有工作轮在装配后，形成断面为循环圆的环状体。通过改变工作油的方向而起变矩作用,2.工作原理发动机运转时带动液力变矩器的壳体和泵轮一同旋转，泵轮内的工作油在离心力的作用下，由泵轮叶片外缘冲向涡轮，并沿涡轮叶片流向导轮，再经导轮叶片流回泵轮叶片内缘，形成循环的工作油。在液体循环流动过程中，导轮给涡轮一个反作用力矩，从而使涡轮输出力矩不同于泵轮输入力矩，具有“变矩”功能。导轮的作用：改变涡轮的输出力矩。,泵轮,涡轮,导轮,涡流、环流、循环圆,2.工作原理,受力分析,受力分析,二、液力变矩器,3.输出转矩随着涡轮转速的变化而变化。a.涡轮转速低时（nw=0），nBnw，液体流向导轮正面，涡轮转矩大于泵轮转矩，MD0，MW=MB+MD，b.随着涡轮转速的升高（nw0），接近0.85nB时，涡轮出口处工作油流向与导轮叶片相切，涡轮转矩等于泵轮转矩，MD=0，Mw=MB（耦合点）c.涡轮转速继续升高，涡轮出口处工作油冲击导轮叶片背面，此时涡轮转矩小于泵轮输入转矩，MD0,nwVb（环流）Mw=Md+Mb涡轮转矩Mw大于泵轮的转矩Mb，即液力变矩器起了增大转矩的作用,当汽车处于起步状态，变矩器具有最大的扭矩增大值，通常可达1825倍,汽车起步后开始加速（起步后的中间状态）,涡轮转速nw从零逐渐增加。速度vb的增加，冲向导轮叶片的液流的绝对速度vc将随着逐渐向上倾斜，使导轮上所受转矩值逐渐减小。,当涡轮和泵轮转速之比达到08085左右时：Md=0，Mb=Mw,汽车高速运行,若涡轮转速nw继续增大，液流绝对速度vc的方向冲击导轮的背面，导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反Mw=Mb-Md即变矩器输出转矩反而比输入转矩小。当nw=nb，工作液在循环圆中的流动停止，将不能传递动力。,a当nw=0时，nbnw，油液速度流向导轮的正面，Md0，Mw=Mb+Md，可见MwMb，起变矩作用。b当nw0时，接近0.85nb转速时，油液速度与导轮叶片相切，Md=0，Mw=Mb，为耦合器(液力联轴器)。此转速称为“耦合工作点”。c当nwnb时，油液速度流向导轮的背面，Md为负值，导轮欲随泵轮同向旋转，导轮对油液的反作用力冲向泵轮正面，故Mw=Mb-Md。d.当nw=nb时，循环圆内的液体停止流动，停止扭矩的传递。故nw的增大是有限度的，它与nb的比值不可能达到1，一般小于0.9。,液力变矩器特性-变矩器在泵轮转速nb和转矩Mb不变的条件下，涡轮转矩Mw随其转速nw变化的规律。液力变矩器传动比i-输出转速与输入转速之比，即i=nw/nb1。0.8-0.9最佳。液力变矩器变矩系数-输出转矩Mw与转入转矩Mb)之比，用K表示，即K=Mw/Mb。,液力变矩器特性：,第四节带锁止离合器的液力变矩器,锁止离合器摩擦片、减震弹簧,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，可防止产生扭转振动。锁止离合器压盘：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：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。,工作原理,工作原理,工作原理当锁止离合器处于分离状态时，仍具有变矩和偶合两种工作情况；当锁止离合器处于接合状态时，此时发动机功率经输入轴、液力变矩器壳体和锁止离合器直接传至涡轮输出轴，液力变矩器不起作用，这种工况称为锁止工况。既利用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。,汽车在变工况下行驶时（如起步、经常加减速），锁止离合器分离，相当于普通液力变矩器；当汽车在稳定工况下(达到耦合工况)行驶时，锁止