第2章液力变矩器PPT课件

1、 液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量和进行控制的一种液体传动，又称为静力式液体传动；液力传动则是利用液体的动能来传递能量的一种液体传动，又称为动力式液体传动。第1页/共86页 两种传动方式在汽车自动变速系统中皆被采用。如液力变矩器中的动力传递即为液力传递，而控制离合器接合与脱开及控制阀的液压回路，其动力传递方式为液压传动。第2页/共86页 液力耦合器液力耦合器2.12.1液力变矩器液力变矩器2.22.2第3页/共86页2.1液力耦合器液力耦合器（以下简称耦合器）和变矩器两者均属于液力传动机构，即通过液体的循环流动，利用液体动能的变化来传递动力。两者结构上最大的区别是有无导轮，后者有导轮，

2、而前者则无。第4页/共86页 耦合器又称为液力联轴器，主要由壳体、泵轮、涡轮3个部分组成。耦合器的主要功能有两个：一是防止发动机过载，二是调节工作机构的转速。耦合器的泵轮与壳体焊接在一起，并通过螺栓与发动机的飞轮连接，是耦合器的主动部分。第5页/共86页 涡轮通过花键与输出轴连接，是耦合器的从动部分。在泵轮和涡轮上有径向排列的平直叶片，泵轮和涡轮相对安装且有约34mm的间隙；泵轮与涡轮装合成一个整体后，轴线断面一般为圆形，并在内腔中充满液压油（称为工作油液或工作介质，简称油液或介质）。第6页/共86页 当发动机运转时，曲轴带动耦合器的壳体和泵轮转动，泵轮叶片内的油液在泵轮的带动下旋转；在离心力

3、的作用下，油液被甩向泵轮叶片外缘处，并在外缘处冲向涡轮叶片，使涡轮在液压冲击力的作用下旋转；冲向涡轮叶片的油液沿涡轮叶片向内缘流动，返回到泵轮内缘；返回的油液又被泵轮再次甩向外缘。第7页/共86页 以此循环， 油液形成了从泵轮流向涡轮，又从涡轮返回到泵轮的循环液流。由于泵轮的作用，耦合器中的油液在从泵轮叶片内缘流向外缘的过程中，速度和动能逐渐增大。第8页/共86页 而油液在从涡轮叶片外缘流向内缘的过程中，由于油液自身对涡轮做功，速度和动能逐渐减小。因此，耦合器工作时，发动机的动能通过泵轮传给油液，油液在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出。第9页/共86页 耦合器要实现传动，必须在泵轮和涡轮之

4、间有油液的循环流动。而油液循环流动的产生是由于泵轮和涡轮之间存在着转速差，如果泵轮和涡轮的转速相等，则耦合器不起传动作用。第10页/共86页 汽车起步时，发动机驱动泵轮旋转，如果涡轮的转矩不足以克服汽车的起步阻力矩，则涡轮不会随泵轮的转动而转动；加大节气门开度到一定程度，作用在涡轮上的转矩使汽车克服起步阻力矩而起步。第11页/共86页 随着发动机转速的继续增高，涡轮随着汽车的加速而不断加速，涡轮与泵轮转速差的数值逐渐减小。当涡轮开始旋转并逐步赶上泵轮的转速时，泵轮与涡轮间的相对转速差减小，油液对涡轮叶片的冲击力及冲击转矩减小，这将使输出元件产生滑动，直到有足够的循环油液对涡轮产生足够的冲击力为

5、止。第12页/共86页 因此，输出转速高时，输出转速赶上输入转速是一个连续不断的趋势，但总不会达到输入转速。除非在工作状况反过来（例如在下较长的陡坡）时，可能会齿轮变速机构变成主动件，飞轮变成从动件，出现涡轮的转速等于或高于泵轮转速，产生“倒拖”现象。第13页/共86页 由于在耦合器内只有泵轮和涡轮两个工作轮，油液在循环流动的过程中除了受泵轮和涡轮之间的作用力之外，没有受到其他附加的外力。第14页/共86页 如果不计机械损失，根据作用力与反作用力相等的原理，油液作用在涡轮上的转矩应等于泵轮作用在油液上的转矩，即传给泵轮的输入转矩与涡轮上的输出转矩相等，这就是耦合器的传动特点。因而，如果考虑到液

6、力损失的实际存在，耦合器的输出转矩始终不会超过输入转矩。第15页/共86页2.2液力变矩器2.2.1 液力变矩器的结构及工作原理变矩器除了泵轮和涡轮外，还有导轮，其他构造与耦合器基本相同。第16页/共86页 导轮位于泵轮和涡轮之间，并通过单向离合器固定于变速器壳体上，使导轮仅能沿发动机转动方向旋转，反向则被锁止。变矩器的结构如图2-2所示。第17页/共86页 1泵轮 2导轮及单向离合器 3涡轮 4离合器总成 5前壳体 6驱动轮 7轴承 8焊接的毂图2-2 变矩器的结构及示意图第18页/共86页 1导轮 2涡轮 3泵轮图2-2 变矩器的结构及示意图第19页/共86页 发动机运转时带动变矩器的壳体

7、和泵轮与之一同旋转，泵轮内的油液在离心力的作用下，由泵轮叶片外缘冲向涡轮，并沿涡轮叶片流向导轮，再经导轮叶片内缘，形成循环的液流。第20页/共86页 1导轮若无导轮，当泵轮与涡轮的转速差很大时，油液从涡轮回流到泵轮时会冲击泵轮叶片的前部，阻碍泵轮的旋转。第21页/共86页 设置导轮后，改变了回流油液的流向，油液冲击泵轮叶片的背面，促使泵轮旋转。于是，作用在涡轮上的转矩由发动机的输入转矩和回流油液的转矩两部分组成。第22页/共86页 可见，由于导轮的存在，涡轮上的输出转矩大于发动机输入转矩。可以想象，泵轮与涡轮的转速差越大，回流冲击越厉害，则转矩增加越多；而且随着转速差的缩小，增加转矩的作用越来

8、越小。图2-3所示为导轮的结构。第23页/共86页 图2-3 导轮的结构及示意图1涡轮输出轴 2内圈 3、6滚柱4导轮 5外圈 7弹簧第24页/共86页 2单向离合器 （1）单向离合器的作用如图2-4（a）所示，回流油液在离开涡轮边缘时的速度为沿边缘甩出的线速度vA与随涡轮旋转的线速度vB的合成速度vC。第25页/共86页 图2-4 单向离合器的作用第26页/共86页 当涡轮转速不高时，vC冲击导轮的正面，由于单向离合器的作用，导轮锁止，油液被导轮挡住后向泵轮旋转的同方向流动。第27页/共86页 随着涡轮转速的升高，vB越来越大（vB的增长速度大于vA），合成速度vC的方向随之改变，变矩比越来

9、越小，直至不增矩。但当转速继续升高时，合成速度成为图2-4（b）所示方向，油液冲击导轮的背面。第28页/共86页 若此时导轮是固定的，无疑油液在流回泵轮时将引起“反冲”，阻止泵轮旋转。因而，在此设置一单向离合器，在油液冲向导轮背面时，使导轮可以随之转动（沿泵轮方向），油液流动如图2-4（c）所示。第29页/共86页 由于vA与泵轮转速有关，因此，导轮转动的工作点与涡轮转速和泵轮转速的比值有关。第30页/共86页 当导轮开始转动时，变矩器的功能与耦合器相同，于是称刚出现导轮转动（导轮空转）的工作点为耦合器工况（简称耦合工况）。变矩器在达到耦合器工况及往后，不再增加转矩。第31页/共86页 比较耦

10、合器与变矩器，结构上的差别是变矩器有导轮；工作原理上的区别是变矩器在耦合工况前有增加转矩的作用，而且转速差越大，增矩作用越大，有利于起步等工况。第32页/共86页 （2）单向离合器的工作原理单向离合器又称为单向啮合器、超越离合器或自由轮离合器，与其他离合器的区别是，单向离合器无需控制机构，它是依靠单向锁止原理来固定或连接的，转矩的传递是单方向的。第33页/共86页 当与之相连接元件的受力方向与锁止方向相同时，该元件即被固定或连接；当受力方向与锁止方向相反时，该元件即被释放或脱离连接。汽车自动变速器用单向离合器主要有楔块式和滚柱式两种。第34页/共86页 3变矩器锁止机构由上述分析可知，即使变矩

11、器到达耦合器工况，由于泵轮与涡轮之间必须要有转速差存在（一般至少4%5%），加之变矩器液力传动的能量损失，传动效率与机械传动相比仍然较低。第35页/共86页 为提高汽车的传动效率，减少燃油消耗，现代很多轿车的自动变速器均采用带有锁止机构的变矩器。第36页/共86页 当达到耦合工况后的某一点时，锁止机构工作，用机械方式连接泵轮与涡轮，实现近乎100%的动力传递。目前，锁止机构有锁止离合器、离心式离合器和行星齿轮机构锁止3种。第37页/共86页 带有锁止离合器的变矩器比普通变矩器多了一个通过花键与涡轮相连的传力盘，传力盘可以沿花键轴向移动，传力盘上黏合了环型的摩擦条（相当于离合器片）。第38页/共

12、86页 当设法排出图2-6中传力盘左侧的油液时，传力盘两侧的油压不相等，传力盘在受到右侧油压的作用下向左侧移动，即与壳体相连，实现锁止。锁止时，动力通过变矩器壳体（泵轮）摩擦传动传力盘花键涡轮，实质上是机械传动。第39页/共86页 图2-6 锁止离合器的接合与分离第40页/共86页 简单地说，锁止离合器是通过“排出”（降低油压）或“充入”（升高油压）传力盘左侧的油液，使传力盘左移或右移来控制锁止离合器“锁止”或“分离”的。第41页/共86页 工作时，ECU根据车速、节气门开度、发动机转速、变速器油液温度、操纵手柄位置、控制模式等因素，按照设定的锁止控制程序向锁止电磁阀发出控制信号，改变锁止离合

13、器传力盘两侧的油压，从而控制锁止离合器的工作。第42页/共86页 当车速较低时，锁止控制阀让油液从油道B进入变矩器，使传力盘两侧保持相同的油压，锁止离合器处于分离状态，这时输入变矩器的动力完全通过油液传至涡轮。第43页/共86页 当汽车在良好道路上高速行驶，且车速、节气门开度、变速器油液温度等因素符合一定要求时，ECU即操纵锁止控制阀，让油液从油道C进入变矩器，而让油道B与泄油口相通，使传力盘左侧的油压下降。第44页/共86页 由于传力盘右侧的油液压力仍为变矩器压力，从而使压盘在前后两面压力差的作用下压紧在变矩器壳体上。第45页/共86页 锁止离合器在接合时，变矩器中的油液因液体摩擦减小，油液

14、的温度可以降低，此时不再让油液进入冷却器，以降低动力消耗。为了减小锁止离合器在接合瞬间产生的冲击力，一般在锁止离合器传力盘上还装有减振弹簧。第46页/共86页 2.2.2 液力变矩器的拆装与检修轿车自动变速器的液力变矩器外壳都是采用焊接式的整体结构，不可分解。第47页/共86页 液力变矩器内部除了导轮的单向离合器和锁止离合器压盘之外，没有互相接触的零件，因此在使用中基本上不会出现故障，液力变矩器的检修工作主要是清洗和检查。第48页/共86页 1液力变矩器的拆卸液力变矩器一般安装在与自动变速器壳体装配在一起的变矩器壳内，所以在作业时必须先拆下自动变速器总成。第49页/共86页 关闭点火开关并断开

15、蓄电池负极10s以上。第50页/共86页 拆卸与自动变速器相关联的线束、传动轴、换挡拉索和通往散热器的油管等。第51页/共86页 拆下变矩器壳小挡板（在变矩器壳的下部或靠近发动机的一侧侧面）。 拆下液力变阻器与发动机飞轮的连接螺栓。第52页/共86页 用高位运送器拖住变速器下部。 拆卸自动变速器与发动机后端的固定螺栓和变速器支架螺栓。第53页/共86页 使用橇棒等工具使自动变速器壳与发动机后端分离。 降下高位运输器，取出变速器总成。第54页/共86页 从变矩器壳内取出编制变矩器（取出时，应平行拉出，否则可能会导致变矩器油封损坏）。第55页/共86页 2液力变矩器的清洗自动变速器的机油污染多表现

16、为在油中可见到金属粉末。第56页/共86页 这些金属粉末大部分来自多片离合器上的磨耗；清洗时，可加入专用清洗剂或煤油，在清洗台上一边旋转变矩器，一边不停地注入压缩空气以便使清洗液作用得彻底（不能用切开变矩器总成，清洁完毕再焊接的方法），如图2-8所示。第57页/共86页 图2-8 变矩器的清洁第58页/共86页 值得注意的是，清洗后一定要干燥，否则残留的煤油或清洗剂与新注入的变速器油混合，会导致变速器油变质。 第59页/共86页 3液力变矩器的失效 （1）噪声噪声通常发生在变矩器内，由轴承、泵轮、导轮、涡轮和壳体发出。轴承噪声一般发生在车辆挂挡但不移动的情况下，此时涡轮是静止的，壳体旋转。而当

17、车挂空挡时，噪声明显消失，这就显示轴承噪声问题。第60页/共86页 （2）导轮的单向离合器失效 导轮单向离合器常锁。这会引起剧烈的驱动性能问题，一般情况下，当流体冲击导轮背部时，导轮惯性滑动，这是耦合点。第61页/共86页 而锁止的离合器则扰乱了流体的流动，流体从泵轮流过来还要流回去，而不是从泵轮流到涡轮。这就减缓了涡轮并引起了波动，导致高速功率损失，驾驶员也会注意到每次升挡前的功率缺乏。第62页/共86页 导轮锁止会导致在高速轻油门时的发动机过热。过度的波动会导致传动系统的过热，从而会导致散热系统的温度变高。第63页/共86页 导轮单向离合器不锁止。如果两个方向都能自由转动，导轮不再回流定向

18、给泵轮，所有的增扭就消失了，低速扭矩损失严重，但高速则没有影响。第64页/共86页 （3）液力变矩器的失衡震抖相关的症状是由失衡导致的，震抖一般会在特定的发动机转速下出现。第65页/共86页 可以用分离法把变矩器与发动机分开连接，在P挡或空挡发动发动机到特定转速，如果不再震抖，则有可能是变矩器失衡导致的。第66页/共86页 （4）变矩器膨胀这主要是由于变矩器存在高的内压，导致壳体膨胀，这些通常是由高转速导致的高离心力引起的。第67页/共86页 （5）主轴承磨损高压会导致主轴承磨损，这反过来也会导致发动机敲击。第68页/共86页 （6）锁止离合器不锁止不锁止则会导致过热，这里一般会有电控系统故障

19、。第69页/共86页 锁止电磁线圈不正常工作。 传感器输入信号不对。 液压控制系统问题。 锁止机构问题。第70页/共86页 （7）锁止离合器常锁止这会导致在低速到停车过程中的发动机熄火，驱动性能也会在低挡齿轮啮合时急剧降低。这可能是由锁止电磁线圈不正常、锁止阀黏滞等因素造成的。第71页/共86页 （8）锁止发抖发抖是指锁止机构工作和释放时的抖动，如果在锁止后抖动，问题很可能不在传动系或锁止机构；离合器锁止增加了发动机和动力传动系统的负荷，抖动会由动力链中的任何部件引起，检查以下几个可能的地方。第72页/共86页 点火系及插头。 燃油喷射系统。 进气阀的积炭。 氧、MAF、MAP、EGR传感器故障。第73页/共86页 发动机安装不当。 汽缸不一致，漏气。 半轴、万向节、等速节的故障。第74页/共86页 如果抖动在锁止机构工作和释放时发生，则检查那些限制压力的地方，如密封垫圈、电磁阀、轴套、阀等。第75页/共86页 4液力变矩器的检测 （1）平整度的检测液力变矩器的传递效率是否良好，除了可进行失速试验外，还可以通过测量液力变矩器内涡