液力变矩器
fluid
torque
converter
以液体为工作介质的一种非刚性扭矩变换器，是液力传动的型式之一。它有一个密闭工作腔，液体在腔内循环流动，其中泵轮、涡轮和导轮分别与输入轴、输出轴和壳体相联。动力机(内燃机、电动机等)带动输入轴旋转时，液体从离心式泵轮流出，顺次经过涡轮、导轮再返回泵轮，周而复始地循环流动。泵轮将输入轴的机械能传递给液体。高速液体推动涡轮旋转，将能量传给输出轴。液力变矩器靠液体与叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩。液力变矩器不同于液力耦合器的主要特征是它具有固定的导轮。导轮对液体的导流作用使液力变矩器的输出扭矩可高于或低于输入扭矩，因而称为变矩器。输出扭矩与输入扭矩的比值称变矩系数，输出转速为零时的零速变矩系数通常约2～6。变矩系数随输出转速的上升而下降。液力变矩器的输入轴与输出轴间靠液体联系，工作构件间没有刚性联接。液力变矩器的特点是：能消除冲击和振动,过载保护性能和起动性能好;输出轴的转速可大于或小于输入轴的转速，两轴的转速差随传递扭矩的大小而不同;有良好的自动变速性能,载荷增大时输出转速自动下降,反之自动上升;保证动力机有稳定的工作区，载荷的瞬态变化基本不会反映到动力机上。液力变矩器在额定工况附近效率较高，最高效率为85～92％。叶轮是液力变矩器的核心。它的型式和布置位置以及叶片的形状，对变矩器的性能有决定作用。有的液力变矩器有两个以上的涡轮、导轮或泵轮，借以获得不同的性能。最常见的是正转(输出轴和输入轴转向一致)、单级（只有一个涡轮）液力变矩器。兼有变矩器和耦合器性能特点的称为综合式液力变矩器，例如导轮可以固定、也可以随泵轮一起转动的液力变矩器。为使液力变矩器正常工作，避免产生气蚀和保证散热，需要有一定供油压力的辅助供油系统和冷却系统。
液力变矩器是自动变速器不可缺少的重要部件。它安装在发动机的飞轮上。它的作用是在自动变速器中把发动机的动力传递给齿轮传动机构，具有一定的无级变速功能。常用的液力变矩器有通用型、综合型和锁止型。目前，大多数装有自动变速器的车辆都是集成式和锁止式液力变矩器。集成式液力变矩器全面的液力变矩器结构；如图3.29所示，集成式液力变矩器的结构有三个工作轮，即泵轮、涡轮和导轮。液力变矩器的壳体安装在发动机的飞轮上，泵轮与壳体焊接在一起，随发动机曲轴的转动而转动，是液力变矩器的主动部分。涡轮与输出轴连接，是液力变矩器的从动部分；导轮位于泵轮和涡轮之间，通过单向超越离合器支撑在固定于变速器壳体上的导轮固定套上。单向离合器使导轮顺时针转动，而不是逆时针转动，与泵轮和涡轮保持一定的轴向间隙，通过导轮固定在变速器上。集成式液力变矩器的工作原理泵轮转动时，液体在离心力的作用下从泵轮的中心甩向边缘。从液体泵轮的边缘，它撞击涡轮的外边缘。类似涡轮泵轮，里面有叶片，液体碰到涡轮叶片边缘，冲击力使涡轮旋转。齿轮传动机构的输入轴通过花键与涡轮连接。当涡轮旋转时，动力通过变矩器的输出轴输入到齿轮传动机构。当发动机运转时，它驱动液力变矩器随之转动。泵轮内的液压油在离心力的作用下，从泵轮叶片外缘冲向涡轮，沿涡轮叶片流向导轮，再经过导轮叶片内缘，形成循环液流。改变定子上的输出扭矩。由于从涡轮叶片下缘流向导轮的液压油仍有相当大的冲击力，只要将泵轮、涡轮和导轮的叶片设计成一定的形状和角度，就可以利用上述冲击力来提高涡轮的输出扭矩。为了说明工作原理，可以从循环流的中心线处切下液力变矩器的三个叶片并展平，叶片展开图如图3.30可以获得。当涡轮转速较低时，从涡轮流出的液压油从前面冲击导向轮叶片，并对导向轮施加一个逆时针转动的力矩。但由于单向超越离合器具有逆时针方向的锁紧功能，导向轮锁紧在导向轮固定套上并固定，涡轮的输出扭矩大于泵轮的输入扭矩，说明其具有一定的增矩功能。此时，从泵轮冲向涡轮的液压油不仅沿着涡轮叶片流动，而且随着涡轮旋转，使得从涡轮下边缘的出口冲向导向轮的液压油的方向发生变化，不再与涡轮出口处的叶片方向相同，而是沿着涡轮旋转的方向偏转一个角度，从而使导轮的液流方向与导轮叶片之间的夹角变小，导轮上的冲击扭矩
