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第二章 液力变矩器. 主要内容. 重 点. 第一节 液力耦合器的结构与工作原理. 实践应用. 第二节 液力变矩器的结构与工作原理 （一般型式、综合式和 锁止式 液力变矩器 ）. 作业习题. 第三节 液力变矩器的检修. 第二章 液力变矩器. 主要内容. 重 点. 掌握汽车自动变速器的种类及基本特点 掌握自动变速器的基本组成及各部作用 掌握自动变速器 换档手柄 及使用. 实践应用. 作业习题. 第二章 液力变矩器. 主要内容. 重 点. 实践应用. 作业习题. 第二章 液力变矩器. 主要内容.
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第二章 液力变矩器 主要内容 重 点 第一节 液力耦合器的结构与工作原理 实践应用 第二节 液力变矩器的结构与工作原理 （一般型式、综合式和锁止式液力变矩器 ） 作业习题 第三节 液力变矩器的检修
第二章 液力变矩器 主要内容 重 点 • 掌握汽车自动变速器的种类及基本特点 • 掌握自动变速器的基本组成及各部作用 • 掌握自动变速器换档手柄及使用 实践应用 作业习题
第二章 液力变矩器 主要内容 重 点 实践应用 作业习题
第二章 液力变矩器 主要内容 • 第一节汽车自动变速器的发展及应用 • 第二节汽车自动变速器的分类 • 第三节汽车自动变速器的优缺点 • 第四节 汽车自动变速器的组成 • 第五节 自动变速器换档手柄使用 • 第六节 自动变速器型号 重 点 实践应用 作业习题
汽车上所采用的液力传动装置有液力偶合器和液力变矩器，两者均是利用液体在循环流动过程中液流动能的变化来传递动力的，即动液传动，俗称液力传动。汽车上所采用的液力传动装置有液力偶合器和液力变矩器，两者均是利用液体在循环流动过程中液流动能的变化来传递动力的，即动液传动，俗称液力传动。 现代的汽车尤其是轿车上广泛采用了液力变矩器。
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。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。
泵轮与涡轮里面有许多半圆形的径向叶片，两轮装合后的相对端面之间有２～４mm的间隙，其轴线断面的内腔共同构成圆形或椭圆形的环状空腔，此环状空腔称为循环圆。循环圆内充满了液压油。两轮的每两个相邻叶片之间形成液流通道。泵轮与涡轮里面有许多半圆形的径向叶片，两轮装合后的相对端面之间有２～４mm的间隙，其轴线断面的内腔共同构成圆形或椭圆形的环状空腔，此环状空腔称为循环圆。循环圆内充满了液压油。两轮的每两个相邻叶片之间形成液流通道。
2.液力偶合器的工作原理 发动机曲轴驱动泵轮时，泵轮内部的液压油也被叶片带动一起旋转，使工作油液获得了绕轴线作圆周运动的能量，同时又产生了离心力。液压油沿泵轮叶片间的通道向外缘流动。此时，泵轮外缘液压油的压力高于内缘液压油的压力。如果此时充满液压油的涡轮处于静止状态，或者其转速低于泵轮的转速，则泵轮外缘液压油的压力就高于涡轮外缘液压油压力,
泵轮内缘液压油的压力就低于涡轮内缘液压油的压力。由于泵轮和涡轮封闭在同一壳体内，于是被甩到泵轮外缘的液压油在压力差的作用下，冲入涡轮外缘，沿着涡轮叶片向内缘流动，再回到泵轮的内缘，而后又被泵轮再次甩到外缘并冲击涡轮的叶片。泵轮内缘液压油的压力就低于涡轮内缘液压油的压力。由于泵轮和涡轮封闭在同一壳体内，于是被甩到泵轮外缘的液压油在压力差的作用下，冲入涡轮外缘，沿着涡轮叶片向内缘流动，再回到泵轮的内缘，而后又被泵轮再次甩到外缘并冲击涡轮的叶片。
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。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。
在两轮中的液压油，除了随两轮沿其轴线转动外，还在循环圆内沿叶片作循环运动，如图２－４a所示,这两种运动的合成形成了一条首尾相接的环形螺旋线，如图２－４b所示。在两轮中的液压油，除了随两轮沿其轴线转动外，还在循环圆内沿叶片作循环运动，如图２－４a所示,这两种运动的合成形成了一条首尾相接的环形螺旋线，如图２－４b所示。
(a) (b)
作环流运动的液压油不断地把能量从泵轮传给涡轮。液压油将能量从泵轮传给涡轮的关键在于液压油作环流运动，而产生环流运动的条件是泵轮与涡轮之间存在转速差。作环流运动的液压油不断地把能量从泵轮传给涡轮。液压油将能量从泵轮传给涡轮的关键在于液压油作环流运动，而产生环流运动的条件是泵轮与涡轮之间存在转速差。
转速差越大，液压油传递的扭矩越大。若两者转速相同，离心力相同，压力差等于零，循环圆的流动停止，此时液力偶合器不能起传递力矩的作用。转速差越大，液压油传递的扭矩越大。若两者转速相同，离心力相同，压力差等于零，循环圆的流动停止，此时液力偶合器不能起传递力矩的作用。
液力偶合器的传动效率为涡轮轴上的输出功率Pw与泵轮上的输入功率Pb之比用η表示。液力偶合器的传动效率为涡轮轴上的输出功率Pw与泵轮上的输入功率Pb之比用η表示。 η＝Pw/Pb＝Ｍw·nw /（Ｍb·nb） 因：Ｍb＝Ｍw故：η＝nw / nb=i 式中: nb—泵轮转速； nw—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。
说明 液力偶合器的传动效率等于其传动比，而传动比随两轮的转速差变化。 汽车起步时，nw为零，η也就等于零，此时虽然涡轮轴上获得的扭矩最大，但无功率输出。 在汽车起步加速过程中，nw逐渐升高，η也随之升高，但传递的扭矩在减小，且η永远无法达到100％。
缺点 由于液力偶合器不能改变扭矩的大小，它虽能使汽车平稳起步、加速，减少传动系的冲击载荷，但结构复杂、成本高、效率低，而且不能完全切断动力，必须装有离合器才能平顺换挡，所以很少采用。
1.液力变矩器的结构 变矩器由泵轮、涡轮和导轮三个基本元件以及外壳组成。
各工作轮用铝合金精密铸造，或用钢板冲压焊接而成。泵轮与变矩器外壳连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴后端的凸缘上。壳体做成两半，装配后焊成一体（有的用螺栓连接）。涡轮通过从动轴与传动系的其他部件相连。导轮则固定在不动的套管上。所有工作轮在装配后，形成断面为循环圆的环状体。各工作轮用铝合金精密铸造，或用钢板冲压焊接而成。泵轮与变矩器外壳连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴后端的凸缘上。壳体做成两半，装配后焊成一体（有的用螺栓连接）。涡轮通过从动轴与传动系的其他部件相连。导轮则固定在不动的套管上。所有工作轮在装配后，形成断面为循环圆的环状体。
2.液力变矩器的工作原理 液力变矩器的工作原理可以用两台电风扇作形象描述：一台电风扇接通电源就像变矩器中的泵轮，另一台电风扇不接电源就像变矩器中的涡轮。将两台电风扇对置，当接通电源的电风扇旋转时，产生的气流可以吹动不接电源的风扇使其转动。这样两个电风扇就组成了偶合器，它能够传递扭矩，但不能增大扭矩。
如果添加一个管道，空气就会从后面通过管道，从没有电源的电风扇回流到有电源的电风扇。这样会增加有电源电风扇吹出的气流。在液力变矩器中，导轮起到了这种管道的作用。如果添加一个管道，空气就会从后面通过管道，从没有电源的电风扇回流到有电源的电风扇。这样会增加有电源电风扇吹出的气流。在液力变矩器中，导轮起到了这种管道的作用。
泵轮与涡轮的转速差越大，扭矩增大也越快。 液力变矩器之所以能起变矩作用，就是由于结构上比液力偶合器多了一个导轮。在自动变速器油ATF循环流动的过程中，固定不动的导轮给涡轮一个反作用力矩，使涡轮输出的扭矩不同于泵轮输入扭矩。
3.综合式液力变矩器 图２－6所示为一种典型轿车用综合式液力变矩器，它与液力变矩器的区别在于导轮是用单向离合器与固定的套管相连。
单向离合器也称单向超越离合器或自由轮机构。常见的单向离合器如图2-7所示。 它由外座圈、内座圈、滚柱和不锈钢叠片弹簧组成。 外座圈与导轮以铆钉或花键相连。 内座圈与固定套管以花键相连，固定套管固定在自动变速器壳体上，因此内座圈是固定不动的。 外座圈的内表面有若干偏心的圆弧面，叠片将滚柱压向内、外座圈之间滚道比较狭窄的一端，从而将内外两座圈楔紧。
当涡轮转速较低，由于涡轮与泵轮相对安装，油液按顺时针方向从涡轮流出冲击导轮叶片的正面，力图使导轮按顺时针方向（虚线箭头所指）转动。此时，滚柱被楔紧在滚道。当涡轮转速较低，由于涡轮与泵轮相对安装，油液按顺时针方向从涡轮流出冲击导轮叶片的正面，力图使导轮按顺时针方向（虚线箭头所指）转动。此时，滚柱被楔紧在滚道。
当涡轮转速上升到一定值时，液流冲击导轮的背面，使导轮相对于内座圈按逆时针方向（实线箭头所指）转动，滚柱被挤向滚道宽的一端，单向离合器外座圈松开，导轮成为自由轮，与涡轮作同向旋转，液流不再有反作用力矩。此时，液力变矩器相当于只有泵轮和涡轮工作，如同液力偶合器一样。当涡轮转速上升到一定值时，液流冲击导轮的背面，使导轮相对于内座圈按逆时针方向（实线箭头所指）转动，滚柱被挤向滚道宽的一端，单向离合器外座圈松开，导轮成为自由轮，与涡轮作同向旋转，液流不再有反作用力矩。此时，液力变矩器相当于只有泵轮和涡轮工作，如同液力偶合器一样。 • 这种可以转入液力偶合器工况工作的液力变矩器称为综合式液力变矩器。
液力变矩器效率ηb与液力偶合器效率η0随传动比I变化的规律如图２－8所示。液力变矩器效率ηb与液力偶合器效率η0随传动比I变化的规律如图２－8所示。
变矩系数Ｋ随传动比变化的曲线 在传动比i<iＫ=1（变矩系数Ｋ＝１时的传动比）范围内，液力变矩器的效率高于液力偶合器， 当i＞iＫ=1， ηb下降而η0却继续增高。 综合式液力变矩器即在低速时按液力变矩器特性工作，而当传动比达到ik时，转为按液力偶合器特性工作，从而扩大了 高效率的范围，如图2-8上实线所示。
4.带锁止离合器的液力变矩器 因液力变矩器的涡轮和泵轮之间存在转速差和液力损失，液力变矩器的传动效率不如机械传动效率高，
故采用液力变矩器的汽车在正常行驶时的燃油经济性较差。为提高变矩器在高传动比工况下的效率可采用带锁止离合器的液力变矩器，如图2-9所示。故采用液力变矩器的汽车在正常行驶时的燃油经济性较差。为提高变矩器在高传动比工况下的效率可采用带锁止离合器的液力变矩器，如图2-9所示。
这种由液压油操纵的锁止离合器的主动盘即为变矩器的壳体。从动盘是一个可作轴向移动的压盘，它通过花键套与涡轮连接。这种由液压油操纵的锁止离合器的主动盘即为变矩器的壳体。从动盘是一个可作轴向移动的压盘，它通过花键套与涡轮连接。
压盘右侧的液压油与液力变矩器泵轮、涡轮中的液压油相通。压盘右侧的液压油与液力变矩器泵轮、涡轮中的液压油相通。 • 压盘左侧的液压油通过液力变矩器输出轴中间的控制油道与阀板总成上的锁止控制阀相通。
锁止控制阀由自动变速器电子控制单元通过锁止电磁阀来控制。锁止控制阀由自动变速器电子控制单元通过锁止电磁阀来控制。
锁止离合器的控制 自动变速器电子控制单元根据车速、节气门开度、发动机转速、液压油温度、操纵手柄位置、控制模式等因素，按设定的锁止程序向锁止电磁阀发出控制信号，操纵锁止控制阀，改变压盘两侧的油压，从而控制锁止离合器的工作。
当满足锁止条件时，锁止控制阀让液压油从油道B进入，使压盘两侧保持相同的油压，锁止离合器处于分离状态，动力由液压油传给涡轮。如图2-10a所示。当满足锁止条件时，锁止控制阀让液压油从油道B进入，使压盘两侧保持相同的油压，锁止离合器处于分离状态，动力由液压油传给涡轮。如图2-10a所示。
当满足锁止条件时，锁止控制阀让液压油从油道Ｃ进入液力变矩器，而让油道Ｂ与泄油口相通，使压盘在左、右两侧压力差的作用下压紧在主动盘上，如图２－10b所示。
这时，输入液力变矩器的动力通过锁止离合器的机械连接，由压盘带动涡轮输出。液力变矩器中因泵轮和涡轮的转速相同不起液力传动作用，故传动效率为100％，提高了燃油的经济性。这时，输入液力变矩器的动力通过锁止离合器的机械连接，由压盘带动涡轮输出。液力变矩器中因泵轮和涡轮的转速相同不起液力传动作用，故传动效率为100％，提高了燃油的经济性。
