液力变矩器工作及增矩原理

1.工作原理

液力变矩器工作原理如图3-9所示。

泵轮被发动机带动旋转时，泵轮叶片内的油液在离心力的作用下，从靠近轴线的内缘向外缘流动，在泵轮叶片的外缘处冲向涡轮叶片。油液将动力传给涡轮叶片后，沿涡轮叶片流向涡轮内缘并在内缘处冲向单向离合器叶片。单向离合器叶片使油液改变方向后再流回泵轮内缘，如此循环。

图3-9 液力变矩器中液体的流动

2.增矩原理

液力变矩器之所以能起到增矩作用，是因为导轮在油液从涡轮流回泵轮时改变了方向。当没有导轮时，液体流出涡轮返回泵轮时，其冲击方向与泵轮的旋转方向相反，起阻碍泵轮转动的作用，如图3-10a所示，这就是偶合器为什么没有增矩作用的原因。增设导轮后，液体流出涡轮时，首先冲击在导轮叶片上，由于单向离合器的作用，导轮不能转动，这时液流改变方向，返回泵轮时液流方向与泵轮旋转方向相同，如图3-10b所示，因而起到了增加泵轮转矩的作用。

图3-10 变矩器增矩原理图

a）偶合器工作液回流图 b）变矩器工作液回流图

现以变矩器工作轮的展开图来说明液力变矩器的增矩原理。沿图3-11a所示的工作轮循环圆中间流线将三个工作轮叶片平面展开，得到泵轮、涡轮和导轮的环形平面如图3-11b所示。各轮形状和进出口角度也显示于图中。

(www.xing528.com)

图3-11 液力变矩器工作轮展开及变矩原理图

为了便于说明，设发动机负荷不变，即变矩器泵轮的转速n_B及转矩M_B为常数。先以汽车起步工况为例进行讨论。

当发动机运转而汽车还尚起步时，考查变速器油受力情况。这时涡轮转速为零，如图3-11b所示。变速器油受到来自于泵轮作用的转矩M_B，并以一定的绝对速度沿图中箭头1的方向冲向涡轮叶片，力图使涡轮转动。因此时涡轮静止不动，故而涡轮给变速器油一反向作用转矩M_W，液流则沿着涡轮叶片流出涡轮，并沿箭头2的方向冲向导轮。此时由于单向离合器作用，导轮也静止不动，导轮叶片也会给变速器油一反向作用转矩M_D，随后液流改变方向，沿箭头3回到泵轮。

根据液流受力平衡条件，泵轮、涡轮和导轮三者给变速器油液转矩的代数和应为零，即M_W-M_B-M_D=0（M_W=M_B+M_D），显然，此时涡轮转矩M_W大于泵轮转矩M_B，即液力变矩器起到了增大转矩的作用。

当液力变矩器输出的转矩，经传动系统传递到驱动轮上所产生的牵引力足以克服汽车起步阻力时，汽车即起步并加速，与之相连的涡轮的转速n_W也从零开始逐渐增加。我们定义液流沿叶片方向流动（涡流）的速度为相对速度w，在叶轮的作用下所具有的沿圆周方向运动（环流）的速度为牵连速度u，二者的矢量和为绝对速度v。涡轮转速n_W不为零时，液流在涡轮出口处不仅具有相对速度w，而且具有牵连速度u，故冲向导轮叶片的液流的绝对速度v为两者的合成速度，如图3-12所示。因设泵轮转速不变，即液流循环流量基本不变，故涡轮出口处相对速度w不变，变化的只是涡轮转速n_W，即牵连速度u发生变化。

图3-12 涡轮出口液流速度变化图

由图3-12可见，冲向导轮叶片的液流的绝对速度v将随牵连速度u的增加而逐渐向左倾斜，使导轮所受转矩值逐渐减小。

当涡轮转速增大到一定值时，由涡轮流出的液流（v₁）正好沿导轮叶片的切线方向冲向导轮，由于液体流经导轮时方向不改变，故导轮转矩M_D为零，即涡轮转矩与泵轮转矩相等，M_W=M_B。

若涡轮转速n_W继续增大，液流绝对速度v的方向继续向左倾斜（v₂的方向），液流将冲击导轮叶片背面，导轮转矩方向与泵轮转矩方向相反，则涡轮转矩为前二者转矩之差（M_W=M_B-M_D），这时变矩器输出转矩反而比输入转矩小。

当涡轮转速n_W增大到与泵轮转速n_B相等时，工作液在循环圆内的循环流动停止。