变矩器
冷却
1-变速箱 2-发动机 3-散热器 4-安装在散热 器中的油冷 却器 5-辅助油冷却 器
早期的液控自动变速器的变矩器也配置锁止离合器,但它是一种简单离心式的锁止离合器,离合器 组件的内孔花键和涡轮轴相连,离合器组件的外边缘有若干离合器蹄铁,每块蹄铁表面都有摩擦材 料的衬片,随着涡轮转速和离心力的增大,离合器蹄铁向外甩动并与变矩器壳体的内圆表面接触。 这样,来自发动机的一部分动力通过外壳一摩擦蹄铁一离合器组件传递给涡轮轴,当涡轮转速很高 时,离合器完全锁止,液力偶合不起作用,成了直接的机械传动。早期离心式的锁止离合器传递了 一个信息,即锁止离合器应该在汽车高速状态起到锁止作用。涡轮转速愈高,锁止效果愈好。上述 液力控制式锁止离合器的出现,可以彻底解决离心式离合器存在的锁止效果完全依赖涡轮转速的问 题。同时还要解决在车轮制动器作用时,发动机扭矩会骤然增大,将会引起压盘摩擦材料和壳体内 端面严重打滑的现象。频繁发生打滑,严重影响锁止离合器的使用寿命,油温上升,磨粒的增加也 会影响自动变速器液压油的使用。因此,当车轮制动器作用时,处于锁止状态的离合器必须迅速释 放。 锁止离合器还需解决和发动机水温相关的问题,原本锁止离合器和发动机水温并没有直接联系,但 在前面部分已提到两个问题:首先变矩器内的液体需要体外循环,并且要经过设置在散热器上的油 冷却器,液体的热量很大部分靠散热器中循环水带走,变矩器中的油温直接和发动机水温相关联; 第二,当变矩器锁止离合器作用时,液力偶合作用失效,叶轮间的介质“剪切”不存在,油温迅速 下降,从而引起发动机水温下降,过低的水温会影响发动机的正常使用,因此锁止离合器作用前, 控制发动机的水温是必要的。 变矩器锁止离合器上述的作用条件,只有在电控自动变速器上,通过电子传感器的控制方式才能够 实现。尽管锁止离合器的作用条件,在各种轿车上有所不同,但下列的几点基本上;都在执行: ①汽车处在高速(50 km/h)或者位于 3档以上的档位; ②汽车的车轮制动器处于非作用状态; ③发动机的水温不低于规定值,通常为50-600C; ④发动机的节气门开度不处于怠速状态,位置传感器必须有最小的电压输出。 变矩器内部设置了锁止离合器后,在扩大了功能的同时,故障率也相应增加,提高了维修费用。变 矩器是不可拆装的总成,通常采用总成更换的方法也必须予以改进。目前在国外已开展对变矩器维 修采用切割焊缝一维修保养一重新焊接一动平衡的维修方法,这样可以降低用户的维修费用。
导轮 壳
主要由泵轮(b)、涡轮(w)、导轮(d)组成。 在液力偶合器的基础上,增设导轮。导轮介于泵轮和涡轮之间,通过单向离 合器,单向固定在输出轴上。 涡轮同样也是有许多曲面叶片的圆盘,其叶片的曲线方向不同于泵轮的叶片。涡轮 通过花键与变速器的输入轴相啮合,涡轮的叶片与泵轮的叶片相对而设,相互间保 持非常小的间隙。 导轮是有叶片的小圆盘,位于泵轮和涡轮之间。它安装于导轮轴上,通过单向离合 器固定于变速器壳体上。
当泵轮随飞轮转动时,由于离心力的作用,液体沿泵轮叶片间的通道向外缘
流动,外缘油压高于内缘油压,油液从泵轮外缘冲向涡轮外缘,又从涡轮内缘流入 泵轮内缘,可见在轴向断面(循环圆)内,液体流动形成循环流,称为“涡流”。 (2)环流的产生 因涡流的产生,液体冲向涡轮使两轮间产生牵连运动,涡轮产生绕轴旋转的 扭矩。可见,循环圆内的液体绕轴旋转形成“环流”。 上述两种油流的合成,形成一条首尾相接的螺旋流。只有当涡轮的扭矩大于
思考题:
为什么十字路口长时间等待红灯或者 堵车情况下,建议把预选杆置于“N”档位 ? 液力偶合和直接的机械连接(手动的离合器 )不同,发动机飞轮和变矩器壳体及泵轮 依旧在旋转。这时在偶合的泵轮和涡轮之 间的油液上,建立了一个“剪切”的动作 ,使变矩器油温迅速上升。过热会对变矩 器和自动变速器造成损害
分离状态
结合状态(机械传动工况)
1) 液力变矩器控制装置的作用就是把变矩器中的高温油引出加以冷却,然后加 压送回到变矩器进行补偿。 2)液力变矩器控制装置由压力调节阀、锁止信号阀、锁止继动阀(也称锁止中继 阀)等阀及相应油路组成。 3)液力变矩器中闭锁离合器的工作是由锁止信号阀和锁止继动阀共同控制。锁止 信号阀阀芯上方作用着调速阀压力,下方与超速档换档阀油路相通。 4)当车速较低时,调速阀油压也低,锁止信号阀在弹簧的作用下保持在上方位置 ,从而将通往锁止继动阀下端的主油路切断,使锁止继动阀在上方弹簧力和油压 力的作用下保持在下方位置,变矩器的闭锁离合器压盘左侧与变矩器阀进油道相 通,闭锁离合器处于分离状态,自动变速器为液力传动工况,发动机动力全部经 变矩器传递。 5)当汽车以超速档行驶,且达到一定的车速时,调速阀油压的作用力增大,将锁 止信号阀推至下位,来自超速档油路的压力油经锁止信号阀中部进入锁止继动阀 下端,锁止继动阀阀芯升至上位,闭锁离合器左侧油腔与泄油口相通,离合器接 合,自动变速器成为机械传动工况,发动机动力经闭锁离合器直接传至行星齿轮 变速器输入轴。闭锁离合器闭锁时对应的车速,即称为锁止工作点。若自动变速 器带有多功能开关,且功能开关未置于超速档状态,则锁止继动阀保持在下方位 置。
械变速器之间还需安装一个换挡用变速器,从而增加了传动系重量及纵向尺寸, 所以换用液力变矩器。
二.液力变矩器
1、变矩器安装的位置识别
2.液力变矩器的结构
泵轮与壳连成一体为主
壳 涡轮 齿圈 泵轮
动元件;
壳体做成两半,用螺栓 起动 连接,壳外有起动齿圈
涡轮悬浮在变矩器内与
从动轴相连; 导轮悬浮在泵轮与涡轮 之间,通过单向离合器及 导轮固定套固定在变速器 外壳上。
思考: 卡死后有什么现象?
锁止时卡死,制动熄火; 不锁止时卡死,油耗增加,油温升高易变质, 高速时动力性差。
液力变矩器特性的主要参数
传动比=输入Байду номын сангаас转速/输出轴转速 转速比(i)=nw/nb≤1 转矩比(变矩系数K )=MW/Mb,一般为2~4倍。 传动效率(η )=输出功率/输入功率 =Nw/Nb<1
锁止离合器的工作原理
带锁止离合器的液力变矩器既利用了液力变矩器在涡轮转速较低时具有的增扭特性 ,又利用了液力偶合器在涡轮转速较高时所具有的高传动效率的特性。
1)锁止离合器分离状态
当车辆低速行 驶时,油液流至 锁止离合器片的 前端。锁止离合 器片前端与后端 的压力相同,使
锁止离合器分离。
2 )锁止离合器接合状态
导轮上的单向离合器可以锁住导轮以防止反向转动。这样,导轮根据工作液
冲击叶片的方向进行旋转或锁住。
2.液力变矩器的结构
滚柱式单向离合器
楔块式单向离合器
注意:楔块装反将使变速器不能正常工作。
3、导轮的作用
液力变矩器液流 ---涡流、环流
油液受力分析
4、变矩器工作过程小结
1)涡轮转速为零时,变矩器输出转矩最大,约为发 动机输出转矩的2.6倍; 2)涡轮转速从零逐渐增大时,输出转矩逐渐减小; 3)当涡轮转速达到一定时,涡轮出油不再冲击导轮 ,直接流向导轮出口处,此时即为偶合器工况; 4)涡轮转速进一步提高,涡轮出口油液冲击导轮背 面,变矩器输出小于输入转矩; 5)当涡轮转速等于泵轮转速时,变矩器失去动力传 递功能。
变矩器的锁止离合器与外壳相连,也就是与泵轮 相接,而锁止离合器片与涡轮相接,带锁止离合器 的液力变矩器的活塞在油压的作用下,可以将多片 式锁止离合器的盘与摩擦片压紧成为一体,这就使
涡轮与泵轮连接成—体,此时液力传动变为离合器
传动,相当于为刚性连接,这样提高了传动效率, 接近100%。同时还避免变矩器的油温升高。
思考:液力变矩器中有哪些能量损失?
机械损失,轴承、密封件、工作盘与液体的摩擦损失 泄漏损失,循环圆内液体的损失 液力损失:冲击损失、摩擦损失
液力变矩器这先天“软连接”特点有一个弱点,动力不是直接输出的,在 扭矩输出对等是,泵轮的转速要大于涡轮这样的话在传输动力时,ATF还 在壳体中循环,浪费了动力,所以目前几乎所有液力变矩器都有一个高效 节能的部件:液力变矩器锁止器。锁止器的形式是一个多片离合器,其作 用就是当变矩器处于耦合状态,无需增矩时,将泵轮和涡轮锁止,这样的 话动力传递即为“硬连接”,全部的无损(或者说有微量的动力流失)的 将从曲轴传递到了下一站:变速箱
一、液力偶合器
1、结构
泵轮
液力偶合器的组成:
主动元件: 泵轮:泵轮刚性连接在外壳上,与曲轴一起旋转。 从动元件: 涡轮:涡轮连接在从动轴上。 在泵轮与涡轮上,均径向焊接带有一定弯度的叶片,用来传递动力。 泵轮与涡轮叶片内缘有导流环,装合后构成循环圆,可促进油液循环。
液力偶合器工作原理: (1)“涡流”的产生
五.液力变矩器的工作特性
装锁止离合器的变矩器
简单解释一下上图:i轴为转速比,表示涡轮与泵轮转速之比,左端泵轮转速远大于涡轮 ,右边相等。起步或大脚油门时,转速比较小,泵轮比涡轮快很多,此时泵轮输出的扭 矩要比涡轮输入扭矩大很多,比较有力,但传动效率较低;轻踩油门,转速比增加,变 矩比降低,传动效率也相应提高,转速比为60%时,效率最高;当稳定油门,速度较为稳 定是,转速比进一步上升,变矩比接近1,但此时传动效率下降;为避免动力流失,变矩 器用离合器锁止,转速比骤增至1,效率也达到最高。
汽车的行驶阻力矩时,汽车才能行驶。
导环的作用
液流的干扰
导环的作用
1-发动机曲轴,2-泵轮,3-涡轮,4、7-涡流,
1-泵轮,2-涡轮,3-导环,4-环流
5、8-环流,6-变速器输入轴,9-发动机转动
2、液力偶合器液流分析
涡流(相对运动) 环流(牵连运动)
3、液力偶合器特性
1)Mw ≤ Mb 2)液力耦合器的传动效率
η=Pw/Pв=Mwnw/Mвnв
η=nw/nв=i(Mв=Mw)
当i=1时η=100%,但最高效率只可达 97%左右。 3)液力偶合器不能使输出扭矩增大
只起液力联轴离合器的作用,液力偶合器不能使输出扭矩增大,只起液力联轴离合 器的作用。因此,汽车上很少采用。