液力變矩器結(jié)構(gòu)與原理

1、汽車自動變速器理論第第2 2講講 液力變矩器結(jié)構(gòu)與原理液力變矩器結(jié)構(gòu)與原理復(fù)習(xí)：第1講 汽車自動變速器概述1.汽車的傳動方式2.汽車變速器分類3.汽車自動變速器類型4.汽車自動變速器特點5.汽車自動變速器發(fā)展趨勢變速器分類按傳動比變化方式，變速器可分為有級式、無級式和綜合式；按操縱方式，變速器可分為手動變速器、自動變速器、半自動變速器和手自一體；按結(jié)構(gòu)形式，自動變速器可分為液力機(jī)械式AT、電控機(jī)械式AMT、無級式CVT；按照控制形式來分：液壓控制式、電子控制式按照汽車驅(qū)動方式來分：后驅(qū)動自動變速器、前驅(qū)動自動變速器按照前進(jìn)擋的檔位數(shù)來分：按照齒輪變速器的類型來分：定軸齒輪式和行星齒輪式后驅(qū)動自

2、動變速器前驅(qū)動自動變速器汽車自動變速器特點1）操作簡單且省力2）提高了行車安全和降低了勞動強度3）提高了乘坐舒適性4）延長了機(jī)件的使用壽命5）提高了汽車的動力性6）減少空氣污染7）具有良好的自適應(yīng)性8）結(jié)構(gòu)復(fù)雜9）傳動效率低液力機(jī)械式自動變速器AT不同車型的自動變速器總體來說，主要包括：液力變矩器、齒輪變速器、油泵、控制系統(tǒng)、手控連桿機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、殼體等幾個部分。第2講 液力變矩器發(fā)動機(jī)車輪液力變矩器作用？思考液力變矩器安裝的位置識別液力變矩器安裝的位置識別自動變速驅(qū)動橋自動變速驅(qū)動橋自動變速器自動變速器 主要內(nèi)容液力耦合器液力變矩器的結(jié)構(gòu)與工作原理綜合式液力變矩器一、液力耦合器 1.結(jié)構(gòu)

3、主動的泵輪 從動的渦輪一、液力耦合器 1.結(jié)構(gòu) 泵輪和渦輪統(tǒng)稱為工作輪，相對安裝且互不接觸，兩輪裝合后相對端面之間有34mm的間隙；各工作輪用鋁合金精密制造，或用鋼板沖壓焊接而成,葉輪內(nèi)部有許多徑向葉片，葉片有一定的曲率；它們的內(nèi)腔共同構(gòu)成圓形或橢圓形的環(huán)狀空腔，其軸線斷面一般為圓形，此環(huán)狀空腔稱為循環(huán)圓，該剖面是位于通過包含泵輪、渦輪軸所作的截面，也稱軸截面。一、液力耦合器2.工作原理水泵帶動水輪機(jī)一對風(fēng)扇一、液力耦合器2.工作原理傳動原理：輸入軸輸入的動能通過泵輪傳給工作油，工作油在循環(huán)流動過程中又將動能傳給渦輪輸出。輸入軸傳給泵輪的力矩與渦輪輸出的力矩相等。液力偶合器渦流、液力偶合器渦流

4、、環(huán)流的產(chǎn)生環(huán)流的產(chǎn)生 （1 1）“渦流渦流”的產(chǎn)生的產(chǎn)生 當(dāng)泵輪隨飛輪轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，當(dāng)泵輪隨飛輪轉(zhuǎn)動時，由于離心力的作用，液體沿泵輪葉片間的通道向外緣流動，外緣油液體沿泵輪葉片間的通道向外緣流動，外緣油壓高于內(nèi)緣油壓，油液從泵輪外緣沖向渦輪外壓高于內(nèi)緣油壓，油液從泵輪外緣沖向渦輪外緣，又從渦輪內(nèi)緣流入泵輪內(nèi)緣，可見在軸向緣，又從渦輪內(nèi)緣流入泵輪內(nèi)緣，可見在軸向斷面（循環(huán)圓）內(nèi)，液體流動形成循環(huán)流，稱斷面（循環(huán)圓）內(nèi)，液體流動形成循環(huán)流，稱為為“渦流渦流”。 （2 2）環(huán)流的產(chǎn)生）環(huán)流的產(chǎn)生 因渦流的產(chǎn)生，液體沖向渦輪使兩輪因渦流的產(chǎn)生，液體沖向渦輪使兩輪間產(chǎn)生牽連運動，渦輪產(chǎn)生繞

5、軸旋轉(zhuǎn)的扭間產(chǎn)生牽連運動，渦輪產(chǎn)生繞軸旋轉(zhuǎn)的扭矩。可見，循環(huán)圓內(nèi)的液體繞軸旋轉(zhuǎn)形成矩。可見，循環(huán)圓內(nèi)的液體繞軸旋轉(zhuǎn)形成“環(huán)流環(huán)流”。 上述兩種油流的合成，形成一條首尾相上述兩種油流的合成，形成一條首尾相接的螺旋流。只有當(dāng)渦輪的扭矩大于汽車接的螺旋流。只有當(dāng)渦輪的扭矩大于汽車的行駛阻力矩時，汽車才能行駛。的行駛阻力矩時，汽車才能行駛。一、液力耦合器3.油液流動（螺旋形路線）4.總結(jié)只有存在環(huán)流運動時才能傳遞動力；只有存在轉(zhuǎn)速差（nBnw）才能存在環(huán)流運動；（轉(zhuǎn)速差越大，傳遞的轉(zhuǎn)矩越大）nW nw，液體流向?qū)л喺?，渦輪轉(zhuǎn)矩大于泵輪轉(zhuǎn)矩，MD0，MW=MB+MD，b.隨著渦輪轉(zhuǎn)速的升高（nw0），

6、接近0.85nB時，渦輪出口處工作油流向與導(dǎo)輪葉片相切，渦輪轉(zhuǎn)矩等于泵輪轉(zhuǎn)矩，MD=0，Mw=MB（耦合點）c.渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，渦輪出口處工作油沖擊導(dǎo)輪葉片背面，此時渦輪轉(zhuǎn)矩小于泵輪輸入轉(zhuǎn)矩，MD0，Mw=MB-MDd.當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速與泵輪轉(zhuǎn)速（ nB=nw ）時，不再傳遞扭矩，Mw=0液力變矩器的扭矩曲線液力變矩器的扭矩曲線液力變矩器的效率曲線液力變矩器的效率曲線二、液力變矩器 結(jié)論： 液力變矩器不僅傳遞力矩，且能在泵輪力矩不變的情況下，隨著渦輪的轉(zhuǎn)速不同而改變渦輪輸出的力矩。 存在問題： 液力變矩器只在中等轉(zhuǎn)速比范圍內(nèi)具有較高效率，但汽車經(jīng)常需要在高傳動比情況下行駛，此時液力變矩器效率反而下

7、降。 解決辦法： 綜合式液力變矩器三、綜合式液力變矩器不同之處： 導(dǎo)輪通過單向離合器（one-way overrunning clutch）固定于變速器殼體上只允許導(dǎo)輪單方向旋轉(zhuǎn)三、綜合式液力變矩器單向離合器單向離合器常見形式：常見形式：（1）滾柱斜槽式）滾柱斜槽式（液力變矩器常用）（液力變矩器常用）（2）楔塊式）楔塊式（行星齒輪變速器常用）（行星齒輪變速器常用）（1）滾柱斜槽式單向離合器（1）滾柱斜槽式單向離合器（1）滾柱斜槽式單向離合器外座圈與導(dǎo)輪連為一體內(nèi)座圈與導(dǎo)輪軸剛性連接（導(dǎo)輪軸固定不動）若工作油沖擊導(dǎo)輪葉片正面，外座圈按順時針方向轉(zhuǎn)動，滾柱將卡死在內(nèi)、外圈之間的楔形槽內(nèi)，導(dǎo)輪鎖定而

8、固定不動；若工作油沖擊導(dǎo)輪葉片的背面，外座圈按逆時針方向轉(zhuǎn)動，滾柱向楔形槽較寬的一端移動，使內(nèi)、外圈座不能楔緊而處于分離狀態(tài)，于是外圈可以朝逆時針方向自由地轉(zhuǎn)動；單向離合器對導(dǎo)輪有單向鎖定作用。（2）楔塊式單向離合器綜合式液力變矩器導(dǎo)輪鎖定時：變矩狀態(tài)導(dǎo)輪未鎖定時：偶合狀態(tài)導(dǎo)輪作用：增加渦輪的輸出力矩典型三元件綜合液力變矩器結(jié)構(gòu)典型三元件綜合液力變矩器工作原理渦輪轉(zhuǎn)速較低、與泵輪轉(zhuǎn)速差較大時，從渦輪出口處流出的工作油沖擊導(dǎo)輪正面，導(dǎo)輪順時針旋轉(zhuǎn)，單向離合器鎖止；（變矩狀態(tài)）當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速升高到一定值時，工作油沖擊導(dǎo)輪背面，導(dǎo)輪逆時針旋轉(zhuǎn)，單向離合器分離；（耦合狀態(tài)）四元件綜合式液力變矩器 三元件由

9、變矩狀態(tài)到耦合狀態(tài)效率顯著下降，為避免這個缺點，將導(dǎo)輪分割成兩個，分別裝在各自的自由輪上，組成四元件。四元件綜合式液力變矩器當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速較低時，渦輪出口處工作油沖擊在兩導(dǎo)輪正面，此時兩導(dǎo)輪的單向離合器鎖住，導(dǎo)輪固定，如同液力變矩器工況工作；當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速增加到一定程度，工作油對第一導(dǎo)輪的沖擊力反向，第一導(dǎo)輪便因單向離合器松脫而與渦輪同向旋轉(zhuǎn)，此時只有第二導(dǎo)輪仍起變矩作用；當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高到接近泵輪轉(zhuǎn)速時，第二導(dǎo)輪也受到工作油的反向沖擊力而與渦輪及第一導(dǎo)輪同向轉(zhuǎn)動，于是液力變矩器全部轉(zhuǎn)入偶合器工況。帶鎖止離合器綜合式液力變矩器液力變矩器靠工作油傳遞動力，存在能量損失，傳動效率低，尤其當(dāng)nW=nB時，

10、不再傳遞動力。在綜合式液力變矩器的基礎(chǔ)上增加一個由工作油操縱的鎖止離合器。鎖止離合器功用：把液力變矩器的泵輪、渦輪剛性連在一起，減少液力變矩器在高速比時的能量損耗，提高傳動效率，并防止油液過熱。帶鎖止離合器綜合式液力變矩器鎖止離合器的主動部分： 液力變矩器泵輪殼體，與輸入軸相連被動部分： 可作軸向移動的壓盤，通過花鍵套與渦輪輸出軸相連壓盤背面(右側(cè))的工作油與泵輪、渦輪中的工作油相通，保持一定的油壓(該壓力稱為液力變矩器壓力)；壓盤左側(cè)的工作油通過液力變矩器輸出軸中間的控制油道與控制閥總成上的鎖止控制閥相通，由ECU通過鎖止電磁閥來控制，鎖止離合器的接合和分離即由此專門的控制機(jī)構(gòu)來控制。鎖止離

11、合器摩擦片、減震彈簧鎖止離合器通常采用濕式、片式摩擦離合器1）鎖止離合器分離狀態(tài)）鎖止離合器分離狀態(tài) 當(dāng)車輛低速行駛當(dāng)車輛低速行駛時，油液流至鎖止時，油液流至鎖止離合器片的前端。離合器片的前端。鎖止離合器片前端鎖止離合器片前端與后端的壓力相同，與后端的壓力相同，使鎖止離合器分離；使鎖止離合器分離；2 2 ）鎖止離合器接合狀態(tài)）鎖止離合器接合狀態(tài) 當(dāng)車速以中速當(dāng)車速以中速至高速行駛時，至高速行駛時，油液流至鎖止離油液流至鎖止離合器的后端。這合器的后端。這樣，鎖止離合器樣，鎖止離合器處于接合狀態(tài)，處于接合狀態(tài)，使鎖止離合器片使鎖止離合器片與前蓋一起轉(zhuǎn)動。與前蓋一起轉(zhuǎn)動。 帶鎖止離合器綜合式液力變矩器帶鎖止離合器綜合式液力變矩器 工作原理當(dāng)鎖止離合器處于分離狀態(tài)時，仍具有變矩和偶合兩種工作情況；當(dāng)鎖止離合器處于接合狀態(tài)時，此時發(fā)動機(jī)功率經(jīng)輸入軸、液力變矩器殼體和鎖止離合器直接傳至渦輪輸出軸，液力變矩器不起作用，這種工況稱為鎖止工況。既利用了液力變矩器在渦輪轉(zhuǎn)速較低時具有的增扭特性，又利用了液力偶合器在渦輪轉(zhuǎn)速較高時所具有的高傳動效率的特性。液力變矩器的相數(shù)定義：液力變矩器可能有的工況數(shù)單相三元件液力變矩器兩相