汽车底盘电控技术之液力变矩器.doc

（一）液力变扭器的基本组成与原理组成液力变扭器的基本元件是泵轮、涡轮、导轮，见图6-5.液力变扭器基本元件的结构见图6-6.泵轮和变扭器壳为一体。变扭器壳体与发动机飞轮相连，因此，泵轮是变扭器的主动件，涡轮与输出轴相连，为变扭器的从动件。泵轮和涡轮都称为工作轮，两轮之间有一定的间隙，两轮上都均布有叶片，变扭器壳体内充满了液压油。当发动机飞轮带动泵轮转动后，泵轮内的液压轴在泵轮叶片的作用下随之一起旋转；液压油又受自身离心力的作用而甩向泵轮叶片的外缘，并从涡轮叶片的外缘冲向涡轮叶片，使得涡轮在液压油的冲击力作用下旋转起来；冲入涡轮的液压油从其叶片的外缘流向内缘后，又流回到泵轮的内缘，将再次被泵轮甩向外缘。在泵轮作用下，液压油循环流动，将扭矩传递给涡轮。 上述只有泵轮和涡轮的液力传动机构称为液力耦合器。液力耦合器的输出扭矩与输入扭矩相等。液力变扭器则在泵轮与涡轮之间加一个导轮，有了静置不动的导轮后，流向涡轮内缘的液压油将冲向导轮，并沿导轮叶片流向泵轮。液压油给导轮冲击力，导轮则给液压油一个同样大小的反作用力，此反作用力又根据作用与反作用原理传递给了涡轮。因此，加了导轮后，作用在涡轮上的扭矩是变扭器输入扭矩和导轮也液压油的反应作用扭矩之和，即起到了增扭的作用。 （二）导轮单向离合器的作用 液力变扭器输出扭矩增大的部分实际上就是固定不动的导轮对循环流动的液压油的反作用力矩，其值与涡轮冲向导轮的液流速度及液流方向与导轮叶片的夹角大小有关。在同样的液流速度下，液流方向与导轮叶片的夹角越大，增扭作用也越大。在涡轮未转动时，从涡轮内缘冲向导轮叶片的液流方向就是涡轮内缘处叶片的方向，见图6-7b，此时，液流方向与导轮叶片的夹角最大，增扭作用也最大。当涡轮转动起来以后，从泵轮冲向涡轮的液流除涡轮叶片流动外，还将随涡轮一起作旋转运动，这样，从涡轮内缘冲向导轮叶片的液流方向将向涡轮旋转方向偏斜，使之与导轮叶片的夹角变小，增扭作用也随之减小。涡轮的转速越高，从涡轮冲向导轮的液流与导轮叶片的夹角就越小，增扭作用也就越小。当涡轮的转速高至使涡轮冲向导轮的液流方向与导轮叶片之夹角为0时，变扭器就无增扭作用。如果涡轮的转速再增高，从涡轮内缘冲向导轮的液压油将冲击导轮叶片的背面。见图6-7c，这时，不但不能增扭，反而起了减扭的作用。 为了避免变扭器在涡轮高速时的扭矩减小，导轮与固定轴之间加装了一个单项离合器，当涡轮的转速较低，涡轮冲向导轮的液流方向与导轮叶片的夹角大于0（能起增扭作用）时，单向离合器锁止，使导轮不能转动，变扭器能正常地起增扭作用。当涡轮的转速高至使其内缘液流冲向导轮叶片背面时，单向离合器无锁止作用，导轮能自由转动。这时，导轮对液压油就无反作用力，避免了导轮的减扭作用，变扭器的工作特性也就与耦合器相当。 单向离合器主要有滚柱式和楔块式两种结构形式，图6-8所示为一种楔块式单项离合器原理。 单项离合器的内圈固定不转，外圈通过花键与导轮相连，内外圈之间楔块的长对角尺寸大于内外圈之间的间隙，而短对角尺寸则小于内外圈之间的间隙。于是，当导轮带动外圈欲顺时针转动时，楔块在摩擦力的作用下立起，其对角大端将内外圈卡紧，单向离合器处于锁止状态。当导轮带动外圈逆时针转动时，楔块的对角大端松开，外圈及导轮即可自由转动。 （三）锁止离合器的作用 液力变扭器的传动效率较低。为了充分利用发动机的功率，降低油耗，在现代自动变速器的液力变扭器中设置了一个锁止离合器，用于在车速较高时，将变扭器锁定，使之成为纯机械传动。设置锁止离合器的液力变扭器其动力传递工况见图6-9. 加锁止离合器的变扭器结构见图6-10 变扭器锁止离合器通常采用摩擦盘式结构，主动片与变扭器外壳直接相连，从动片可作轴向移动，通过花键与涡轮轴连接。锁止离合器的接合和分离由控制系统通过对其施加液压或释放液压进行控制。 （四）变扭器液压油的供给和冷却 变扭器在传递动力过程中的能量损失主要是在液压油的内部摩擦过程中转化为热量，因此，工作中变扭器中的液压油的温度会升高而变质。自动变速器液压油正常工作温度一般为5080C，若超出正常温度10C，变速器液压油的使用寿命将缩短一半。为使变速器的液压油保持正常温度，就必需对其进行冷却。 变扭器中的液压油冷却是通过循环流动实现的，由自动变速器油泵提供冷却了的液压油经进油道进入变扭器；高温液压油从出油道流出，经油温散热器降温后流回变速器油底壳。