液力变矩器的结构和工作原理

液力变矩器是汽车动力传动的重要组成部分,由于它具有无级连续变速、延长传动系使用寿命等优点而得到广泛的应用 。
液力变矩器由可转动的泵轮和涡轮,以及固定不动的导轮三个基本元件组成 。汽车所用的液力变矩器的工作轮一般都是钢板冲压焊接而成,而工程机械和一些军用车辆所用液力变矩器的工作轮则是用铝合金精密铸造而成的 。
液力变矩器不仅能传递转矩,而且能在泵轮转矩不变的情况下,随着涡轮转速的不同自动地改变涡轮所输出的转矩值 。
【液力变矩器的结构和工作原理】


液力变矩器的结构
普通液力变矩器由可转动的泵轮和涡轮,以及固定不动的导轮三个基本元件组成 。其中主要零件如图3-6所示 。汽车所用的液力变矩器的工作轮一般都是钢板冲压焊接而成,而工程机械和一些军用车辆所用液力变矩器的工作轮则是用铝合金精密铸造而成的 。

图3-6 液力变矩器结构示意图 1-发动机曲轴 2-变矩器壳 3-涡轮 4-泵轮 5-导轮 6-导轮固定套管 7-输出轴 汽车用变矩器的结构型式有组装式(可拆)和焊接式(不可拆)两种 。可拆式的,维修固然方便,但平衡精度不高,尤其是拆检后,平衡状况受到影响 。一般仅应用重型货车,因为它的转速较低,动平衡要求不高,是完全允许的 。汽车用液力变矩器转速较高,现在全部采用焊接不可拆式,以保证其平衡精度的要求,这种变矩器是不可分解检修的,出现故障后,只能更换,不过该液力变矩器的零部件在使用中几乎从来不出故障 。

液力变矩器的工作原理
液力变矩器的三个工作轮都装于密闭的变矩器壳体中,壳体内充满了变速器油液(atf),泵轮由发动机驱动,涡轮固装在涡轮轴上,涡轮轴和变速器输入轴相连 。导轮通过导轮轴固定在变速器外壳上而悬浮在泵轮与涡轮之间,它与泵轮、涡轮的叶片端面也留有一定间隙 。三个工作轮之间没有机械联系 。为了保证变矩器的性能和atf的良好循环,泵轮、涡轮、导轮的叶片都弯曲成一定的弧度并径向倾斜排列 。图3-7是三个元件结构及内部液体流动方向 。



和液力耦合器一样,液力变矩器在正常工作时,贮于环形腔内的油液,除有绕变矩器轴线的圆周运动外,还有在循环圆中循环流动,故可将转矩从泵轮传至涡轮 。与液力耦合器不同的是,液力变矩器不仅能传递转矩,而且能在泵轮转矩不变的情况下,随着涡轮转速的不同自动地改变涡轮所输出的转矩值,即“变矩” 。液力变矩器之所以能起变矩作用,就是因为在结构上比耦合器多了一个导轮机构 。在液体循环流动过程中,固定不动的导轮给涡轮一反作用力矩,使涡轮输出的转矩不同于泵轮输出的转矩 。
图3-7 液力变矩器液体流向
现以变矩器工作轮的展开图来说明液力变矩器的工作原理 。沿图3-7所示的工作轮循环圆中间流线将三个工作轮叶片假想地展开,得到泵轮、涡轮和导轮的环形平面(见图3-8) 。各轮叶片的形状和进出口角度地被显示于图中 。为了便于说明起见,设发动机及负荷不变,即变矩器泵轮的转速及转矩为常数 。先以汽车起步工况为例进行讨论 。

图3-8 液力变矩器工作原理图当发动机运转而汽车还未起步时,涡轮转速为零,如图3-8a所示 。变速器油在泵轮叶片带动下,以一定的绝对速度沿图中箭头1的方向冲向涡轮叶片,对涡轮有一作用力,产生绕涡轮轴的转矩,此即液力变矩器的输出转矩 。因此时涡轮静止不动,液流则沿着叶片流出涡轮并冲向导轮,其方向如图中箭头2所示,该液流也对导轮产生作用力矩 。然后液流再以从固定不动的导轮沿箭头3的方向流回到泵轮中 。当液流流过叶片时,对叶片作用有冲击力矩,根据作用力与反作用力定律,液流此时也会受到叶片的反作用力矩,其大小与作用力矩相等,方向相反 。

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