更新时间:2022-08-25 11:45
扭矩转换器能够把原动机传来的扭矩加以改变,再输出给后面的工作机,以满足工作机对扭矩的需求,它是一种非刚性连接的变矩装置,它起着传递转矩、变矩、变速及离合的作用,在汽车上,扭矩转换器又称为液力变矩器。
扭矩转换器能够把原动机传来的扭矩加以改变,再输出给后面的工作机,以满足工作机对扭矩的需求。汽车上常用的扭矩转换器是液力变矩器,它是一种非刚性连接的变矩装置,它以油液(ATF)为工作介质,起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。
在汽车上,液力变矩器又称为扭矩转换器,所以下文直接用液力变矩器这个名称来代替扭矩转换器。下图是液力变矩器的实物图。液力变矩器主要由泵轮、涡轮和导轮三部分组成,泵轮与原动机(如发动机)相连,是主动件,负责把从原动机接收到的机械能转化为油液的动能,流动的油液冲击涡轮,使涡轮转动 ,从而把动力输出给后面的工作机械,导轮用来改变油液的流向,是液力变矩器起到变矩作用的关键部件。
液力变矩器可以从不同的角度分成不同的类别,以下是常用的分类方法:
(1)把装在泵轮与导轮或导轮与导轮之间刚性连接在同一根输出轴上的涡轮数目称为“级”。按级数多少来分,有单级、多级的液力变矩器。
(2)把液力变矩器中利用单向离合器或者其他机构的作用来改变参与工作的各工作轮的工作状态的数目,称为“相”。液力变矩器有单相及多相之分。
(3)按液流在循环圆中流动时流过涡轮的方向分,有离心式、向心式及轴流式涡轮液力变矩器。
(4)按在牵引工况时,涡轮轴与泵轮转向相同与否,分做正转和反转液力变矩器。
(5)根据液力变矩器能容系数是否可调,分为可调与不可调液力变矩器。
(6)把液力变矩器与机械传动组合而成的变矩器称为液力机械变矩器。根据功率分流不同,又分为内分流和外分流的液力机械变矩器。
液力变矩器是一种柔性的传动装置,与普通的机械传动装置相比,具有很多优点:
(1)自动适应性。液力变矩器的输出力矩能够随着外负载的增大或减小而自动地增大或减小,转速能自动地相应降低或增高,在较大范围内能实现无级调速,这就是它的自动适应性。自动适应性可使车辆的变速器减少挡位数,简化操作,防止内燃机熄火,改善车辆的通用性能。
(2)防振、隔振性能。因为各叶轮间的工作介质是液体,它们之间的连接是非刚性的,所以可吸收来自发动机和外界负载的冲击和振动,使机器启动平稳、加速均匀,延长零件寿命。
(3)透穿性能。指泵轮转速不变的情况下,当负载变化时引起输入轴(即泵轮或发动机轴)力矩变化的程度。由于液力元件类型的不同而具有不同的透穿性,可根据工作机械的不同要求与发动机合理匹配,借以提高机械的动力和经济性能。
另外,还具有过载保护、自动协调、分配负载的功能。
但是液力变矩器并不完美,它也是有缺点的,比如:效率较低、高效范围较窄,需要增设冷却补偿系统,使结构复杂、成本高。
液力变矩器的工作原理可以通过目前广泛使用的三元件闭锁式综合液力变矩器来说明,如图2所示。
如图2所示,泵轮与变矩器外壳连为一体,是主动元件;涡轮通过花键与输出轴相连,是从动元件;导轮置于泵轮和涡轮之间,通过单向离合器及导轮轴套固定在变速器外壳上。
发动机启动后,曲轴通过飞轮带动泵轮旋转,因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的工作液沿叶片从内缘向外缘甩出;这部分工作液既具有随泵轮一起转动的园周向的分速度,又有冲向涡轮的轴向分速度。这些工作液冲击涡轮叶片,推动涡轮与泵轮同方向转动。
从涡轮流出工作液的速度可以看为工作液相对于涡轮叶片表面流出的切向速度与随涡轮一起转动的圆周速度的合成。当涡轮转速比较小时,从涡轮流出的工作液是向后的,工作液冲击导轮叶片的前面。因为导轮被单向离合器限定不能向后转动,所以导轮叶片将向后流动的工作液导向向前推动泵轮叶片,促进泵轮旋转,从而使作用于涡轮的转矩增大。
随着涡轮转速的增加,圆周速度变大,当切向速度与圆周速度的合速度开始指向导轮叶片的背面时,变矩器到达临界点。当涡轮转速进一步增加时,工作液将冲击导轮叶片的背面。因为单向离合器允许导轮与泵轮一同向前旋转,所以在工作液的带动下,导轮沿泵轮转动方向自由旋转,工作液顺利地回流到泵轮。当从涡轮流出的工作液正好与导轮叶片出口方向一致时,变矩器不产生增扭作用(这时液力变矩器的工况称为液力偶合工况)。
液力变矩器靠工作液传递转矩,比机械变速器的传动效率低。在液力变矩器中设置锁止离合器,可以在高速工况下将泵轮与涡轮锁在一起,实现动力直接传递,提高变矩器的传动效率。
目前广泛使用由泵轮、涡轮和导轮组成的三元件闭锁式综合液力变矩器,如图4所示。
壳体与泵轮通过螺栓连接在一起(也有的直接焊在一起),由发动机带动旋转,是液力变矩器的主动件,动力由此输入。涡轮轮毂通过花键与输出轴相连,是液力变矩器的从动件。单向离合器的内座圈与固定套管用花键连接,所以内座圈是固定不动的,外座圈与导轮固定连接。由此可见,在单向离合器的作用下,导轮只能向一个法向旋转。锁止离合器的主动部分是传力盘和压盘(操纵液压缸活塞),它们与泵轮一起旋转;锁止离合器的从动部分是从动盘,它装在涡轮轮毂的花键上,可以将动力直接输出。压力油进入后推动压盘向传力盘移动,从而把这二者之间的从动盘夹紧,即锁止离合器结合,于是泵轮与涡轮接合成一体旋转,
变矩器不起作用。当撤除油压时,变矩器恢复正常工作。
当汽车起步或在坏路面上行驶时,锁止离合器不工作,使变矩器起作用,三元件闭锁式综合液力变矩器的工作情况如文中“原理”部分所述,可以实现增矩、耦合工况,可以充分发挥液力传动自动适应行驶阻力剧烈变化的优点。
当汽车在良好道路上行驶时,应接合锁止离合器,使变矩器的输人轴和输出轴成为刚性连接,即为直接机械传动。此时,变矩系数K=1,变矩器效率为1,从而提高了汽车的行驶速度和燃油经济性。当锁止离合器接合时,单向离合器即脱开,导轮在液流中自由旋转。若取消单向离合,则当泵轮与涡轮锁成一体旋转时,导轮将处于固定状态而导致液力损失加大,使变矩器效率降低。
油温过高表现为机器工作时油温表超过120℃或用手触摸感觉烫手,主要有以下几种原因:变速器油位过低;冷却系中水位过低;油管及冷却器堵塞或太脏;变矩器在低效率范围内工作时间太长;工作轮的紧固螺钉松动;轴承配合松旷或损坏;综合式液力变矩器因自由轮卡死而闭锁;导轮装配时自由轮机构化机构缺少零件。
液力变矩器油温过高故障的诊断和排除方法如下:出现油温过高时,首先应立即停车,让发动机怠速运转,查看冷却系统有无泄漏,水箱是否加满水;若冷却系正常,则应检查变速器油位是否位于油尺两标记之间。若油位太低,应补充同一牌号的油液;若油位太高,则必须排油至适当油位。如果油位符合要求,应调整机器,使变矩器在高效区范围内工作,尽量避免在低效区长时间工作。如果调整机器工作状况后油温仍过高,应检查油管和冷却器的温度,若用手触摸时温度低,说明泄油管或冷却器堵塞或太脏,应将泄油管拆下,检查是否有沉积物堵塞,若有沉积物应予以清除,再装上接头和密封泄油管。若触摸冷却器时感到温度很高,应从变矩器壳体内放出少量油液进行检查。若油液内有金属末,说明轴承松旷或损坏,导致工作轮磨损,应对其进行分解,更换轴承,并检查泵轮与泵轮毂紧固螺栓是否松动,若松动应予以紧固。以上检查项目均正常,但油温仍高时,应检查导轮工作是否正常。将发动机油门全开,使液力变矩器处于零速工况,待液力变矩器出口油温上升到一定值后,再将液力变矩器换入液力耦合器工况,以观察油温下降程度。若油温下降速度很慢,则可能是由于自由轮卡死而使导轮闭锁,应拆解液力变矩器进行检查。
现象为:当发动机油门全开时,变矩器进口油压仍小于标准值。主要由以下几种原因引起:供油量少,油位低于吸油口平面;油管泄漏或堵塞;流到变速器的油过多;进油管或滤油网堵塞;液压泵磨损严重或损坏;吸油滤网安装不当;油液起泡沫;进出口压力阀不能关闭或弹簧刚度减小。
如果出现供油压力过低,应首先检查油位:若油位低于最低刻度,应补充油液;若油位正常,应检查进、出油管有无泄漏,若有漏油,应予以排除。若进、出管密封良好,应检查进、出口压力阀的工作情况,若进、出口压力阀不能关闭,应将其拆下,检查其上零件有无裂纹或伤痕,油路和油孔是否畅通,以及弹簧刚度是否变小,发现问题应及时解决。如果压力阀正常,应拆下油管或滤网进行检查。如有堵塞,应进行清洗并清除沉积物;如油管畅通,则需检查液压泵,必要时更换液压泵。如果液压油起泡沫,应检查回油管的安装情况,如回油管的油位低于油池的油位,应重新安装回油管。