4.1 液力变矩器构造和工作原理4.1.1液力变矩器构造1、三元一级双相型液力变矩器三元是指液力变矩器是由泵轮、涡轮和导轮三个主要元件组成的。

一级是指只有一个涡轮（部分液力偶合器里装有两个涡轮，工作时油液容易发生紊乱）。

双相是指液力变矩器的工作状态分为变矩区和偶合区。

*图4-1为液力变矩器三个主要元件的零件图。

2、液力变矩器的结构和作用泵轮的叶片装在靠近变速器一侧的变矩器壳上，和变矩器壳是一体的。

变矩器壳是和曲轴或曲轴上的挠性板用螺栓连接的，所以泵轮叶片随曲轴同步运转。

发动机工作时，它引导液体冲击涡轮叶片，产生液体流动功能，是液力变矩器的主动元件。

*1-变速器壳体2-泵轮3-导轮4-变速器输出轴5-变矩器壳体6-曲轮7-驱动端盖8-单向离合器9-涡轮涡轮装在泵轮对面，二者的距离只有3~4mm，在增矩工况时悬空布置，被泵轮的液流驱动，并以它特有的速度转动。

在锁止工况时它被自动变速器油挤到离合器盘上，随变矩器壳同步旋转。

它是液力变矩器的输出元件。

涡轮的花键毂负责驱动变速器的输入轴（涡轮轴）。

它将液体的动能转变为机械能。

导轮的直径大约是泵轮或涡轮直径的一半。

并位于两者之间。

导轮是变矩器中的反作用力元件，用来改变液体流动的方向。

导轮叶片的外缘一般形成三段式油液导流环内缘。

分段导流环可以引导油液平稳的自由流动，避免出现紊流。

导轮支承在与花键和导轮轴连接的单向离合器上。

单向离合器使导轮只能与泵轮同向转动。

涡轮的油液流经导轮时改变了方向，使液流返回泵轮时，液流的流向和导轮旋转方向一致，可以使泵轮转动更有效。

*图4-3为液力变矩器油液流动示意图。

观看液力变矩器油液流动图上通过箭头示意液体流动方向。

油液由泵轮的外端传入涡轮的外端，经涡轮内端传到导轮时改变了油液的流动方向，经导轮传给泵轮的油液的流动方向恰好和泵轮的旋转方向一致。

*3、液力变矩器的锁止和减振液力变矩器用油液作为传力介质时，即使在传递效果最佳时，也只能传递90%的动力。

其余的动力都被转化为热量，散发到油液里。

为提高偶合工况的传动效率，变矩器设置了锁止离合器。

液力变矩器进入偶合工况后，变矩器内的闭锁离合器就有可能进入锁止工况。

而变矩器一旦进入锁止工况，发动机的动力就可以100%的传给传动系。

可以避免液力传动过程中不可避免的动力损失，提高液力变矩器的工作效率。

液力变矩器根据锁止形式的不同，负责锁止的闭锁离合器分为液力锁止、离心力锁止和粘液离合器锁止三种形式。

（1）液力锁止离合器液力锁止的闭锁离合器出现于20世纪70年代，是目前使用最为广泛的变矩器锁止形式。

液力锁止的结构是在涡轮背面加装一个摩擦式压盘（被习惯称之为离合器盘），压盘上粘有一圈摩擦环。

液力锁止离合器进入锁止工况的示意图，见图4-4。

进入锁止工况时，变矩器内工作油液压加大，油液将压盘用力推向变矩器的后壳体，在油压和摩擦环摩擦力矩的双重作用下，压盘开始和变矩器同步旋转。

而压盘外端的卡口和涡轮上的卡口是相互咬合的，于是涡轮在压盘的带动下，也开始随变矩器壳同步旋转。

涡轮由液力传动改为机械传动，而变矩器完全进入锁止工况。

*电控自动变速器必须满足五个方面的条件，TCU才能令液力锁止离合器进入锁止工况。

1）发动机冷却液温度不得低于53~65℃（因车型而异）。

2）空挡开关指示变速器处于行驶档（N位和P位不能锁止）。

3）制动开关必须指示没有进行制动。

4）车速必须高于37~65km/h（因车型而异，大部分自动变速器在三档进入锁止工况，少数变速器在二档是进入锁止工况）。

5）来自节气门开度传感器的信号，必须高于最低电压，以指示节气门处于开启状态。

装在次级调压阀上的负责变矩器锁止的锁止电磁阀是常开式的。

在未进入锁止工况前它保持常开，来自主调压阀的液压油大都经锁止电磁阀泄入油底壳，使进入液力变矩器油的油压保持在较低压力状态。

满足了上述五个方面条件后，TCU便接通锁止电磁阀负极，锁止电磁阀进入密封状态。

进入变矩器的油压升高，压盘被紧紧地压在变矩器的后壳体上。

由于压盘的卡口和涡轮的卡口始终保持着接连状态（互相咬合），压盘便开始带动涡轮旋转。

汽车行驶过程中只要轻踩制动踏板臂和制动开关脱离接触，TCU会立刻断开锁止电磁阀负极，液力变矩器内油压急剧下降，离开了油压的支持，压盘离开后壳体，变矩器解除锁止。

液力锁止离合器解除锁止工况的示意图，见图4-5。

*（2）离心力锁止离合器环绕在离心力锁止离合器组件外边缘的是若干块离合器蹄铁，随着涡轮转速的升高，离合器蹄铁在离心力作用下向外移动，与变矩器壳接触，把涡轮与变矩器壳锁止在一起。

锁止力矩大小取决于离心力的大小，而离心力的大小取决于转速。

随转速的变化涡轮与变矩器壳可以完全锁止，也可以一半锁止或1/4锁止。

离心力锁止液力变矩器的结构见图4-6。

*使用离心力锁止离合器的汽车主要有本田和捷达等汽车。

（3）粘液锁止离合器粘液锁止离合器的操纵方式和液力锁止离合器相同。

粘液锁止离合器的组件包括转子、离合器体、离合器盖和硅油。

硅油被封在离合器盖与离合器体之间，硅油粘液可以缓和离合器接合时的冲击。

粘液锁止离合器是利用液体的粘性或油膜的剪切来传递动力的。

离合器接合时迫使压盘与变矩器壳接触。

发动机的动力从压盘通过粘液偶合作用传递到变速器的输入轴。

离合器的液力偶合件是利用封闭在压盘和壳体之间的粘稠硅油的粘性传递动力的。

4、离合器的减振液力变矩器在进入锁止工况前，靠液力传递转矩，属于软连接，靠油液衰减振动。

进入锁止工况后变矩器和摩擦式、干式离合器一样靠减振弹簧减振。

变矩器的减振弹簧被均匀地布置在离合盘上（大部分是布置在外端），被夹在两个铆接在一起地钢片之间。

一个钢片固定在离合器组件毂上，另一个固定在离合器盘上。

锁止时，突然作用在一个钢片上的转矩被弹簧的压缩作用所吸收，后一个钢片在弹簧压缩后才转动。

发动机的扭转振动在减振弹簧压缩过程中被衰减了。

使发动机和传动系之间的刚性联系变成弹性联系，使离合器接合柔和。

5、装有行星齿轮机构的变矩器在别克和福特等轿车上都使用过装有行星齿轮机构的液力变矩器。

该种变矩器中齿圈和变矩器壳相连，齿圈因此和发动机同步运动。

行星架和中间轴的花键相连，太阳轮则通过花键与涡轮相连。

把输入的转矩在机械传动和液力传动时分流。

在变矩器中两根来自变速器的中空轴以花键与独立的行星齿轮机构元件连接。

行星齿轮机构中心是太阳轮，太阳轮以花键与变速器输入轴相连，该轴由太阳轮和涡轮驱动。

中间轴以花键和行星齿轮架相连，行星齿轮架通过中间轴把机械力传给变速器。

此类变矩器的内部结构见图4-7。

*一档和倒档时，发动机输出的全部转矩由液力负责传递。

二档时38%的转矩由液力传动，62%的转矩由机械传动。

三档时93%的转矩由机械传动，7%的转矩为液力传动。

这种装有行星齿轮机构的变矩器，一旦变矩器中行星齿轮损坏，行星齿轮就退出工作。

这时由于一档和倒档本来就是由液力传动的，所以一档和倒档工作不受影响，二档的转矩38%由液力传动，所以也能勉强挂上。

而三档是绝对不可能挂上的。

对于此类故障，更换变矩器即可排除故障。

4.1.2液力变矩器的工作原理1、液力偶合器为什么没有增矩效果液力偶合器里只有泵轮和涡轮，而没有改变涡轮油液流动方向的导轮。

工作时泵轮油液传给涡轮，然后又经涡轮返回泵轮，经涡轮返回泵轮的油液改变了旋转的方向，液流流向和泵轮旋转方向正好相反。

发动机曲轴在旋转的同时，还需克服来自涡轮油液的反向阻力。

发动机动力被削弱了。

所以液力偶合器只有偶合工况，而永远不会有增矩工况。

汽车在起步和低速行驶时需要有较大的转矩，而液力偶合器无法满足这一需要。

所以早期生产的配液力偶合器的汽车具有起步慢，低速区域提速慢的明显缺点。

为了满足汽车起步和低速行驶时需较大转矩的需要，现代汽车已全部改用液力变矩器。

2、液力变矩器为什么会取得增矩效果观看电风扇演示液力变矩器增矩原理电风扇演示变矩器原理示意图电风扇A通电，电风扇B不通电，电风扇A将以空气为介质带动电风扇B 转动。

如果在电风扇A与电风扇B之间加一个导管，将电风扇B出来的空气引导到A的背面，对电风扇A来说起增益作用，是有利的。

如果电风扇B出来的空气引导到电风扇A的正面，对电风扇A来说起阻尼作用，是有害的。

观看电风扇演示液力变矩器增矩原理1用空气传递动力会有能量损失，所以电风扇B的转速永远小于电风扇A的转速。

如果将电风扇A与电风扇B用一个轴连接在一起，此时电风扇A可直接带动电风扇B同速转动，就没有能量损失。

电风扇A相当于液力变矩器的泵轮，电风扇B相当于涡轮，导管相当于导环，空气相当于自动变速器油，连接轴相当于锁止离合器。

观看电风扇演示液力变矩器增矩原理2液力变矩器中泵轮快速运动时，涡轮受到载荷和行驶阻力限制转速较慢，泵轮和涡轮间产生了转速差。

这个转速差存在于整个变矩区。

这个转速差就形成了残余能量。

即由于泵轮转数快于涡轮转数，所以泵轮流向涡轮的油液除了驱动涡轮外，还剩余一部分能量，这就是残余能量。

泵轮和涡轮的转数差越大残余能量就越大。

液力偶合器里这种残余能量成为阻碍曲轴旋转的阻力，最后转化为热量，白白浪费了。

液力变矩器就不同了，泵轮和涡轮的转速差越大，残余能量就越大，油液流动的速度就越快，流动的角度就越大。

在转数差较大时，涡轮的油液就冲向导轮的正面。

导轮由于单向离合器的锁止作用，而不能向左旋转。

这样流经导轮的油液就改变了流动的方向，直接作用于泵轮叶片的后部，于是油液的残余能量就增大了泵轮的转矩。

残余能量越大，增矩效果就越好。

只有在泵轮转数高于涡转数时才能产生残余能量，才能使转矩增大。

在涡轮制动时（失速点和起步点时）其变矩比达到最大值。

油液由泵轮流向涡轮，而后经导轮改变了方向后再返回泵轮，泵轮和涡轮间形成油液循环流动，如图4-8。

只有存在油液的循环流动，才能产生变矩工况。

观看液力变矩器油液流动随着涡轮转数的升高，变矩化呈线性下降。

过了临界点后，涡轮和泵轮转数相等，泵轮的油液除了驱动涡轮旋转外，已没有残余能量，油液流动角度也变到了最小点，涡轮返回的油液冲向了导轮的背面。

由于单向离合器只负责锁止左转，而不锁止右转，所以当油液冲击固定在单向离合器上导轮的背面时，导轮便开始旋转，导轮开始旋转的时刻叫临界点。

临界点之前为变矩工况，临界点之后为偶合工况。

液力变矩器的变矩比随涡轮转速的增大而减小，又随着涡轮转数的减小而增大。

即随行驶阻力矩的增大而增大，在低速区域内能够根据行驶阻力自动无级的变矩。

液力变矩器的传动效率则是随涡轮转数的增大而增大。

只有在泵轮和涡轮转速比较接近时，才会有偶合工况。

偶合工况只在汽车中高速行驶才有，低速行驶时没有偶合工况。

作为增矩装置的导轮在变矩工况时保持不动，到了偶合工况便开始旋转。

如果导轮在便矩工况时旋转，那就说明发生了单向离合器打滑的故障。

导轮在偶合工况时是必须旋转的，如此时不旋转，就说明单向离合器发生了卡滞故障。