众所周知,现代汽车自动变速器主要由液力变矩器、齿轮变速机构、液压控制系统、电子控制系统、冷却滤油装置等5大部分组成。作为液力传动用的液力变矩器,它既要将发动机的动力传给齿轮变速机构,同时又要具有一定的自动变速功能,对于整部汽车的动力性都具有重要作用。
由于现代汽车液力变矩器多由主体焊接而成,且经过动平衡试验,检修时不能拆开,各类资料对其结构、原理的介绍较复杂,不易掌握。本文试图用下面的一张汽车液力变矩器的发展、结构及工作原理图(见图1),对现代汽车液力变矩器的4大功能—传扭减扭、增扭、偶合及锁止进行阐述,化繁为简,化难为易。
一、液力偶合器
1.液力偶合器安装位置及构造
发动机曲轴凸缘上装有外壳(挠性板),泵轮与外壳连接(或焊接)在一起,随曲轴一起转动,为液力偶合器的主动部分。与泵轮相对安装的涡轮,与变速器的输入轴连接在一起,为液力偶合器的从动部分。
液力偶合器主要由泵轮和涡轮组成(见图2)。泵轮与涡轮里面有许多半圆形的径向叶片,两轮装合后的相对端面之间有2~4mm的间隙。
2.液力偶合器的作用及工作原理
(1)液力偶合器的作用
液力偶合器在液力传动过程中的作用主要有传扭减扭和偶合2个作用。
(2)液力偶合器的传扭减扭作用原理
如图3所示,发动机曲轴驱动泵轮时,泵轮内部的液压油也被叶片带动一起旋转,使液压油获得了绕轴线作圆周运动的能量,同时又产生了离心力。液压油沿泵轮叶片间的通道向外缘流动。此时,泵轮外缘液压油的压力高于内缘液压油的压力。如果此时充满液压油的涡轮处于静止状态,或者其转速低于泵轮的转速,则泵轮外缘液压油的压力就高于涡轮外缘液压油压力,泵轮内缘液压油的压力就低于涡轮内缘液压油的压力。由于泵轮和涡轮封闭在同一壳体内,于是被甩到泵轮外缘的液压油在压力差的作用下,冲入涡轮外缘,沿着涡轮叶片向内缘流动,再回到泵轮的内缘,而后又被泵轮再次甩到外缘并冲击涡轮的叶片。
液压油靠泵轮内产生的离心力而冲向涡轮,并在泵轮与涡轮之间作循环流动,于是就将在泵轮内获得的圆周运动的能量传给涡轮,驱动涡轮旋转而输出。
环流(涡流)动能冲击到涡轮叶片上,使涡轮旋转。具有涡流动能的液流沿涡轮叶片从涡轮中央冲出后,又直接冲击泵轮叶片的正面,阻止泵轮旋转,起传扭减扭作用。
车辆起步时,液力偶合器主要起传扭作用;随着泵轮转速的提高,涡轮转速越来越快,泵涡轮间传递的扭矩越来越小。
3.液力偶合器的偶合作用原理
液力偶合器的偶合原理图如图4所示。车辆起步后,随着泵轮转速的提高,传扭减扭作用越来越小,涡轮的转速越来越快,泵轮与涡轮之间存在转速差越来越小。当涡轮转速快要接近泵轮转速时,循环圆的流动停止,离心力相同,压力差等于0,也就是涡轮转速是泵轮转速的0.85倍时,对应的转速称为“偶合工作点”。此时偶合器的传动效率达到最高。
4.液力偶合器主要特点
(1)只有存在转速差(nb>nw)才能存在环流运动;
(2)只有存在环流运动时才能传递动力;
(3)液力偶合器不能增大扭矩,且,结构复杂、成本高、效率低,不能完全切断动力,必须装有离合器才能平顺换挡,所以很少采用。