液力耦合器与液力变矩器

1、第三章液力耦合器与液力变矩器第三章液力耦合器与液力变矩器第一节第一节 液力偶合器液力偶合器 一、液力耦合器的构造一、液力耦合器的构造 (如右图如右图)1 1、泵轮与涡轮装合后的相对端、泵轮与涡轮装合后的相对端面之间约有面之间约有34mm的间隙的间隙 。2、耦合器的工作轮大多为铝铸耦合器的工作轮大多为铝铸成，但也有采用冲压和焊接方法成，但也有采用冲压和焊接方法制造的，后一种制造方法不但价制造的，后一种制造方法不但价格便宜格便宜 。图图3-2 偶合器的组成图偶合器的组成图1一泵轮一泵轮 2一涡轮一涡轮 3一泵轮输入盘一泵轮输入盘 二、液力偶合器工作原理：二、液力偶合器工作原理： 图图5.4 5.4

2、 液力偶合器工作原理模拟图液力偶合器工作原理模拟图液力偶合器具体工作原理液力偶合器具体工作原理：输入轴输入轴泵轮泵轮涡轮涡轮输出轴输出轴曲轴曲轴 液力耦合器的具体工作原理：液力耦合器的具体工作原理： 起动发动机驱动泵轮旋转时，工作油液也被叶片带着起动发动机驱动泵轮旋转时，工作油液也被叶片带着一起旋转。一起旋转。 液体既绕泵轮轴线作圆周运动，同时又在离心力作用液体既绕泵轮轴线作圆周运动，同时又在离心力作用下从叶片的内缘向外流动。下从叶片的内缘向外流动。 由于两个工作轮封闭在一个壳体内，所以这时被甩到泵由于两个工作轮封闭在一个壳体内，所以这时被甩到泵轮外缘的工作油液，就冲到涡轮的外缘，沿着涡轮叶片

3、向轮外缘的工作油液，就冲到涡轮的外缘，沿着涡轮叶片向内缘流动，又返回泵轮，被泵轮再次甩到外缘。工作油液内缘流动，又返回泵轮，被泵轮再次甩到外缘。工作油液就这样从泵轮流向涡轮，又返回泵轮不断循环。就这样从泵轮流向涡轮，又返回泵轮不断循环。 在循环过程中，发动机给泵轮以旋转力矩，泵轮使原在循环过程中，发动机给泵轮以旋转力矩，泵轮使原来静止的工作油液获得动能。冲击涡轮时，将工作油液的来静止的工作油液获得动能。冲击涡轮时，将工作油液的一部分动能传递给涡轮，使涡轮带动输出轴一部分动能传递给涡轮，使涡轮带动输出轴4旋转。旋转。 三、液力耦合器的工作特点：三、液力耦合器的工作特点： 1)当外界行驶阻力较大时

4、，涡轮也随之减速。这时工作油当外界行驶阻力较大时，涡轮也随之减速。这时工作油液传递较大的动力可用来克服外界增加的行驶阻力；液传递较大的动力可用来克服外界增加的行驶阻力； 2)当行驶阻力较小时，涡轮的转速也就会逐渐增加而接近当行驶阻力较小时，涡轮的转速也就会逐渐增加而接近泵轮转速，这时工作油液传递较小的动能；泵轮转速，这时工作油液传递较小的动能； 3)当汽车下坡时，出现了当汽车下坡时，出现了“行驶阻力行驶阻力”，使涡轮转速增加，使涡轮转速增加到等于泵轮转速。这时两工作轮的离心力相同，工作油液到等于泵轮转速。这时两工作轮的离心力相同，工作油液不再在循环圆内进行环流运动，因此工作液完全停止了传不再在

5、循环圆内进行环流运动，因此工作液完全停止了传递动力；递动力； 4)如果在汽车下坡时，涡轮的转速增加到大于泵轮的转速时，如果在汽车下坡时，涡轮的转速增加到大于泵轮的转速时，将会造成反向传递动能，此时，发动机可以起到一定的制将会造成反向传递动能，此时，发动机可以起到一定的制动作用。动作用。 第二节第二节 液力变矩器液力变矩器n作用： 1、具有普通离合器的基本作用； 2、变矩。 一、液力变矩器的安装一、液力变矩器的安装 1)在所有后轮驱动和大多数前轮驱动的汽车上，在所有后轮驱动和大多数前轮驱动的汽车上，液力变矩器与变速器输人轴安装在同一轴线上。液力变矩器与变速器输人轴安装在同一轴线上。 2)变矩器安

6、装在变速器和发动机之间，而由变速变矩器安装在变速器和发动机之间，而由变速器液压泵壳和发动机曲轴支承。器液压泵壳和发动机曲轴支承。 3)液力变矩器前端安装在液力变矩器前端安装在挠性板挠性板上，挠性板通过上，挠性板通过螺栓固定在发动机曲轴后端。螺栓固定在发动机曲轴后端。 一般采用双头螺栓把变矩器壳紧固在挠性板上。一般采用双头螺栓把变矩器壳紧固在挠性板上。 4)变速器输入轴通过衬套支承在导轮内，导轮支承变速器输入轴通过衬套支承在导轮内，导轮支承在变矩器内侧。在变矩器内侧。 二、液力变矩器的结构二、液力变矩器的结构一般型式的液力变矩器一般型式的液力变矩器分综合式液力变矩器分综合式液力变矩器锁止式液力变

7、矩器锁止式液力变矩器 1、一般型式液力变矩器的结构、一般型式液力变矩器的结构1-飞轮飞轮 2-涡轮涡轮 3-泵轮泵轮 4-导轮导轮 5-变矩器变矩器输出轴输出轴 6-曲轴曲轴 7-导轮固定套导轮固定套 一般型式液力变矩器的结构一般型式液力变矩器的结构2、综合式液力变矩器的结构、综合式液力变矩器的结构1-曲轴曲轴 2-导轮导轮 3-涡轮涡轮 4-泵轮泵轮 5-液流液流 6-变矩器轴套变矩器轴套 7-油泵油泵 8-导轮固定套导轮固定套 9-变矩器输出轴变矩器输出轴 10-单向超越离合器单向超越离合器3、锁止式液力变矩器的结构与工作原理、锁止式液力变矩器的结构与工作原理 1-变矩器壳变矩器壳 2-锁

8、止离合器压盘锁止离合器压盘 3-涡轮涡轮 4-泵轮泵轮 5-变矩器轴套变矩器轴套 6-输出轴花键套输出轴花键套 7-导轮导轮 液力变矩器的结构图液力变矩器的结构图结构组成：结构组成：液力变矩器工作原理液力变矩器工作原理 图图 变矩器基本工作原理变矩器基本工作原理空气管道空气管道图图 液力变矩器内的液流运动液力变矩器内的液流运动a a）两种旋转运动）两种旋转运动 b b）两种旋转运动的合成）两种旋转运动的合成导轮增设单向离合器用以提高传动效率导轮增设单向离合器用以提高传动效率 结构：结构：图图 楔块式单向离合器的结构和工作原理楔块式单向离合器的结构和工作原理a a）结构）结构 b b）分离状态）

9、分离状态 c c）锁止状态）锁止状态1-1-楔块楔块 2-2-外轮外轮 3-3-片状弹簧片状弹簧 4-4-保持架保持架 5-5-内轮内轮结构：结构：滚柱式单向离合器滚柱式单向离合器1-1-外轮外轮 2-2-滚柱滚柱 3-3-压紧弹簧压紧弹簧 4-4-轮毂轮毂 5-5-铆钉铆钉 6-6-导轮导轮 液力变矩器的工作特点液力变矩器的工作特点: 1液力变矩器的转矩增大液力变矩器的转矩增大 导轮接受被涡轮甩出的工作液，并改变工作液的导轮接受被涡轮甩出的工作液，并改变工作液的流动方向，使工作液以与曲轴转向相同的方向重新流动方向，使工作液以与曲轴转向相同的方向重新进入泵轮，如进入泵轮，如图图2-11所示。由

10、于导轮改变了工作液所示。由于导轮改变了工作液的流动方向，不仅防止了转矩损失，而且也使转矩的流动方向，不仅防止了转矩损失，而且也使转矩增大。增大。 大多数液力变矩器的最大变矩系数处于大多数液力变矩器的最大变矩系数处于1.7：12.8：1范围内。范围内。 液力变矩器的工作特点液力变矩器的工作特点:2液力变矩器的耦合器工作状况液力变矩器的耦合器工作状况 只是因为液力变矩器安装的导轮改变了工作液的流动方只是因为液力变矩器安装的导轮改变了工作液的流动方向，才使其具有增大转矩的作用。转矩增大作用也仅发生向，才使其具有增大转矩的作用。转矩增大作用也仅发生在泵轮转速大于涡轮转速的时候。随着涡轮转速的升高，在泵

11、轮转速大于涡轮转速的时候。随着涡轮转速的升高，工作液的流动方向发生改变，而使转矩增大作用减小。工作液的流动方向发生改变，而使转矩增大作用减小。当当涡轮的转速接近泵轮的转速时，流向导轮叶片工作液的方涡轮的转速接近泵轮的转速时，流向导轮叶片工作液的方向与来自泵轮的液流方向相同，即导轮不改变液流方向向与来自泵轮的液流方向相同，即导轮不改变液流方向，如如图图2-14所示。这使单向离合器释放，而使导轮相对内座圈所示。这使单向离合器释放，而使导轮相对内座圈自由转动。自由转动。 当涡轮转速接近泵轮转速的当涡轮转速接近泵轮转速的95时，液力变矩器转为时，液力变矩器转为耦合器工作状况。在耦合器工作状况下，液力变

12、矩器向液耦合器工作状况。在耦合器工作状况下，液力变矩器向液力耦合器一样起作用，把发动机的转矩传递到变速器。耦力耦合器一样起作用，把发动机的转矩传递到变速器。耦合器工作状况不是发生在某一特定的转速或条件。只要涡合器工作状况不是发生在某一特定的转速或条件。只要涡轮的转速接近泵轮的转速，液力变矩器就会转为耦合器工轮的转速接近泵轮的转速，液力变矩器就会转为耦合器工作状况。作状况。 液力变矩器的工作特点液力变矩器的工作特点: 3液力变矩器的失速转速液力变矩器的失速转速 如果涡轮固定不动而泵轮仍在旋转，这种工况如果涡轮固定不动而泵轮仍在旋转，这种工况称为称为失速失速。 失速转速是当涡轮处于静止时发动机所能

13、达到失速转速是当涡轮处于静止时发动机所能达到的最高转速的最高转速。 有些失速发生在汽车前进起步或倒车起步时，有些失速发生在汽车前进起步或倒车起步时，以及每当使汽车停车时。当今，大多数液力变矩器以及每当使汽车停车时。当今，大多数液力变矩器的失速转速处于的失速转速处于12002800rmin之间。一般配用之间。一般配用较低功率发动机的液力变矩器失速转速高，而配用较低功率发动机的液力变矩器失速转速高，而配用较高功率发动机的液力变矩器失速转速低。较高功率发动机的液力变矩器失速转速低。 液力变矩器的工作特点液力变矩器的工作特点: 4液力变矩器的能容液力变矩器的能容 液力变矩器的能容与失速转速有关，然而，

14、它也液力变矩器的能容与失速转速有关，然而，它也表示在限定动力传递损失范围内液力变炬器吸收和表示在限定动力传递损失范围内液力变炬器吸收和传递发动机转矩的能力。传递发动机转矩的能力。 1)能容低的液力变矩器有高的失速转速，但是它在耦能容低的液力变矩器有高的失速转速，但是它在耦合器工作状况下有相对较大的传动损失。然而，它合器工作状况下有相对较大的传动损失。然而，它也有较大的增大转矩作用和较好的加速性。也有较大的增大转矩作用和较好的加速性。 2)能容高的液力变矩器有较低的传动损失，但是也有能容高的液力变矩器有较低的传动损失，但是也有较低的失速转速。较低的失速转速。 液力变矩器直径的变化范围是液力变矩器

15、直径的变化范围是203304mm。失。失液力变矩器的能容也可以通过改变导轮叶片的角度液力变矩器的能容也可以通过改变导轮叶片的角度而改变。而改变。 随着导轮叶片倾斜角度的增大，随着导轮叶片倾斜角度的增大，更多的工作液流回到泵轮，从而提高液力变矩器的更多的工作液流回到泵轮，从而提高液力变矩器的失速转速。失速转速。 液力变矩器的工作特点液力变矩器的工作特点: 5可变叶片倾角导轮可变叶片倾角导轮 在在20世纪世纪60年代末，有些年代末，有些THM300S和和400S型变型变速器采用了可变叶片倾角导轮。其目的是改善所有速器采用了可变叶片倾角导轮。其目的是改善所有工况下的汽车性能。根据工况改变导轮叶片的倾

16、角，工况下的汽车性能。根据工况改变导轮叶片的倾角，从而改变液力变矩器的失速转速的高低。为了改变从而改变液力变矩器的失速转速的高低。为了改变导轮叶片的倾角，在导轮组件中加装了一个液压活导轮叶片的倾角，在导轮组件中加装了一个液压活塞。通过一个电磁阀来控制进入活塞的工作液流量。塞。通过一个电磁阀来控制进入活塞的工作液流量。 每当每当车速低节气门全开车速低节气门全开时，里程表中的或节气时，里程表中的或节气门联动杆上的开关就接通电磁阀。由于电磁阀的接门联动杆上的开关就接通电磁阀。由于电磁阀的接通，使活塞推动导轮通，使活塞推动导轮叶片增大倾角叶片增大倾角，从而提高失速，从而提高失速转速、最大变矩系数以及加

17、速性。转速、最大变矩系数以及加速性。 在其他工况，导轮叶片保持倾角较小在其他工况，导轮叶片保持倾角较小，以使汽车，以使汽车具有最好的燃油经济性和最低的工作噪声。具有最好的燃油经济性和最低的工作噪声。 液力变矩器的工作特点液力变矩器的工作特点: 6液力变矩器的冷却液力变矩器的冷却 液力变矩器中的传动损失导致能量损失。能量损液力变矩器中的传动损失导致能量损失。能量损失的大部分变成了摩擦热。热的产生是由于工作液失的大部分变成了摩擦热。热的产生是由于工作液冲击和推动变矩器内元件的结果。为了保持它具有冲击和推动变矩器内元件的结果。为了保持它具有的效率，工作液必须经过冷却。过热的工作液会导的效率，工作液必

18、须经过冷却。过热的工作液会导致效率更低。致效率更低。 变速器的液压泵通过液力变矩器组件中心的空心变速器的液压泵通过液力变矩器组件中心的空心轴，不断地把加压后的工作液轴，不断地把加压后的工作液(NFF)送人液力变矩送人液力变矩器，如器，如图图2-15所示。所示。 液力变矩器的工作特点液力变矩器的工作特点: 7直接传动直接传动 液力耦合器的传动损失高达发动机能量的液力耦合器的传动损失高达发动机能量的10。这种能量损失是以热的形式散失掉。液力变矩器在这种能量损失是以热的形式散失掉。液力变矩器在耦合器工作状况时，能量损失的原因是液力变矩器耦合器工作状况时，能量损失的原因是液力变矩器的传动损失或泵轮与涡

19、轮之间的转速差。为了避免的传动损失或泵轮与涡轮之间的转速差。为了避免这种传动损失，大多数新型汽车都采用了锁止液力这种传动损失，大多数新型汽车都采用了锁止液力变矩器，以便于在某些工况下实现发动机与变速器变矩器，以便于在某些工况下实现发动机与变速器的直接机械运动。的直接机械运动。采用锁止液力变矩器，可以改善采用锁止液力变矩器，可以改善汽车的燃油经济性和降低变速器工作油液的温度。汽车的燃油经济性和降低变速器工作油液的温度。 新型的自动变速器通过在液力变矩器中采用离新型的自动变速器通过在液力变矩器中采用离心式离合器、液力操纵离合器和行星齿轮机构，可心式离合器、液力操纵离合器和行星齿轮机构，可以实现发动

20、机与变速器的直接机械传动。以实现发动机与变速器的直接机械传动。 采用锁止离合器提高液力变矩器采用锁止离合器提高液力变矩器高速比工况下的传动效率（高速比工况下的传动效率（图图）结构：结构：锁止离合器工作原理锁止离合器工作原理图图 锁止离合器工作原理锁止离合器工作原理a a）锁止离合器分离）锁止离合器分离 b b）锁止离合器接合）锁止离合器接合 粘液离合器是由一个计算机控制的电磁阀控制粘液离合器是由一个计算机控制的电磁阀控制装置。计算机根据以下传感器的信号决定离合器接装置。计算机根据以下传感器的信号决定离合器接合或分离：车速、节气门开度、变速器挡、变速器合或分离：车速、节气门开度、变速器挡、变速器

21、油液温度、发动机冷却液温度、外界温度、大气压油液温度、发动机冷却液温度、外界温度、大气压力传感器。当计算机判断出离合器应该接合时，它力传感器。当计算机判断出离合器应该接合时，它就接通粘液离合器电磁阀的接地回路。供给电磁阀就接通粘液离合器电磁阀的接地回路。供给电磁阀的电能通过了熔丝面板上的熔丝。的电能通过了熔丝面板上的熔丝。 当变速器内的工作油液压力和发动机的工作温度当变速器内的工作油液压力和发动机的工作温度都处于正常时，只要下列条件之一存在，控制计算都处于正常时，只要下列条件之一存在，控制计算机就使离合器接合，如图机就使离合器接合，如图2-20所示。这些条件是：所示。这些条件是：变速器处于变速

22、器处于2挡，车速约为挡，车速约为40kmh，并且变速器油，并且变速器油液温度低于液温度低于93.3；或者车速不低于；或者车速不低于60kmh时和时和变速器工作油液温度在变速器工作油液温度在93.3157之间。如果变速之间。如果变速器油温超过了器油温超过了157，就要使粘液离合器分离以防变，就要使粘液离合器分离以防变速器过热。速器过热。 图图2-19 变矩器粘液离合器组件变矩器粘液离合器组件1一离合器体一离合器体 2一弹簧双唇型油封一弹簧双唇型油封 3一离合器盖一离合器盖 4一转子一转子 5一矩形截面油封一矩形截面油封 图图2-20 粘液离合器工作随变速器油温变化的图表显示粘液离合器工作随变速器

23、油温变化的图表显示 三、液力变矩器的工作原理三、液力变矩器的工作原理 现以变矩器工作轮的展开图来说明液力变矩器的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。沿工作原理。沿图图2-21所示的工作循环圆中间流线将所示的工作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，各叶轮叶片的形状和进出口角度也轮的环形平面，各叶轮叶片的形状和进出口角度也被显示于图中。被显示于图中。 液力变矩器的性能改善及其结构液力变矩器的性能改善及其结构 一、液力变矩器的性能一、液力变矩器的性能分析分析 1.1.转速比：转速比： i iWBWB=n

24、=nw w/n/nB B 2.2.变矩系数变矩系数K K：涡轮与泵轮：涡轮与泵轮的转矩之比。的转矩之比。 K=MK=Mw w/M/MB B 3.3.效率效率:涡轮输入功率与涡轮输入功率与泵轮输出功率之比。泵轮输出功率之比。=Ki=KiWBWB 图图 液力变矩器的特性曲线液力变矩器的特性曲线 三元件液力变矩器三元件液力变矩器: : 三元件液力变矩器在自动变速器中最为常见，三元件液力变矩器在自动变速器中最为常见，其结构如其结构如图图2-24所示。所示。 1 1、结构：、结构： 泵轮泵轮 涡轮涡轮 导轮导轮 2 2、工作特点、工作特点 工作效率在进入耦合区之前先达到最大值，有工作效率在进入耦合区之前

25、先达到最大值，有所下降，进入耦合区后又继续升高。所下降，进入耦合区后又继续升高。 工作可靠，性能稳定，在耦合区效率可达工作可靠，性能稳定，在耦合区效率可达96，变矩比为变矩比为1.92.5。这种变矩器在轿车、大型客车和：。这种变矩器在轿车、大型客车和：工程车辆上应用得较为广泛。工程车辆上应用得较为广泛。 四元件液力变矩器四元件液力变矩器: 1定义定义 为使液力变矩器的工作效率在进入耦合区之前不会显著为使液力变矩器的工作效率在进入耦合区之前不会显著降低，可将一个导轮分割成两个，分别装在各自的单向离降低，可将一个导轮分割成两个，分别装在各自的单向离合器上，这就是四元件液离变矩器，如合器上，这就是四

26、元件液离变矩器，如图图2-25所示。所示。 2特点特点 四元件液力变矩器在工作过程中，两个导轮依次导通。四元件液力变矩器在工作过程中，两个导轮依次导通。1)当涡轮转速较低时，两个导轮的单向离合器都处于锁止状态，当涡轮转速较低时，两个导轮的单向离合器都处于锁止状态，导轮均固定不动。导轮均固定不动。 2)随着涡轮转速的上升，第一导轮首先导通而与涡轮同向旋随着涡轮转速的上升，第一导轮首先导通而与涡轮同向旋转。转。 3)若涡轮转速继续升高，第二导轮也被导通，于是液力变矩若涡轮转速继续升高，第二导轮也被导通，于是液力变矩器进入耦合工况。器进入耦合工况。 与三元件液力变矩器相比，四元件液力变矩器的突出特点是与三元件液力变矩器相比，四元件液力变矩器的突出特点是进入耦合区之前，其效率始终保持在较高的水平上。进入耦合区之前，其效率始终保持在较高