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汽车自动变速器综合式液力变矩器原理解析

时间:2023-09-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:图3-8 综合式液力变矩器中的液体流动这两种工作液流动的速度,取决于综合式液力变矩器的工作条件以及泵轮和涡轮之间的转速差。综合式液力变矩器的转矩增大由涡流实现,因此,随着涡流速度的升高,工作液的动能和转矩增大的幅度将增大。为了防止汽车高速时出现变矩器的输出转矩小于输入转矩的现象,现代汽车采用的液力变矩器,均在导轮和导轮支撑套之间安装了单向离合器,即综合式液力变矩器。

汽车自动变速器综合式液力变矩器原理解析

1.工作液的流动

工作液在综合式液力变矩器中的流动总体上从泵轮流向涡轮,在泵轮旋转时,离心力将工作液从泵轮内缘向外缘甩出而进入涡轮外缘。工作液进入涡轮后,推动涡轮叶片使涡轮转动,在工作液推动涡轮旋转之后,工作液由叶片引导而进入涡轮中心部位,然后通过导轮回流到泵轮。

像液力耦合器一样,在综合式液力变矩器内的工作液流动也具有两种类型。一种是环流,工作液按泵轮和涡轮的转动方向流动;另一种是涡流,即工作液通过泵轮和涡轮叶片形成的通道进行螺旋形循环,如图3-8所示。

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图3-8 综合式液力变矩器中的液体流动

这两种工作液流动的速度,取决于综合式液力变矩器的工作条件以及泵轮和涡轮之间的转速差。当发动机低速运转时,泵轮和涡轮的转速差增加,则涡流的速度增加,环流的速度减小;当发动机高速运转时,泵轮和涡轮的转速差减小,则涡流的速度减小,环流的速度增加。换言之,随着泵轮和涡轮之间的转速差不同,涡流和环流的速度也不同。综合式液力变矩器的转矩增大由涡流实现,因此,随着涡流速度的升高,工作液的动能和转矩增大的幅度将增大。

2.具体的工作原理

汽车处于低速时,泵轮与涡轮之间的转速差大,液体离开泵轮冲击涡轮时,把液体能量传递给涡轮并使其转动,此时,在泵轮和涡轮之间循环的工作液涡流强度大,而环流强度小,这时流经涡轮的液体从中间流出,变矩器中来自涡轮的液体将冲击在导轮叶片的前表面,如图3-9所示。

由于导轮是固定不动的,液体将受到导轮叶片前表面的阻挡而产生液体反射,具有方向性的液体返回到泵轮叶片上,而这种具有方向性的液体起到了帮助发动机转动泵轮的作用。流动的液体对导轮产生的作用力矩,可以使变矩器的输出转矩提高两倍甚至更多。但是必须注意,变矩器转矩增大值并不是一个恒定值,转矩增大值和汽车的车速有关。当汽车处于起步阶段,变矩器具有最大的转矩增大值,通常可达1.8~2.5倍。随着车速的提高,转矩增大值逐渐下降,当涡轮和泵轮转速比达到0.8~0.85左右时(即所谓的耦合点),变矩器的转矩增大值就变成一倍。

随着车速逐渐提高,来自涡轮的液体逐渐偏离作用在导轮叶片前表面的方向,如图3-10所示,变矩器的输出转矩也随之下降。当涡轮和泵轮转速比达到耦合点时,涡轮喷射的液体作用在导轮叶片的后表面,一旦出现这种情况,经导轮反射的液体返回给泵轮,反而成了泵轮旋转的阻力,将会出现输出转矩低于输入转矩的状况,这违背了变矩器具有转矩增大作用的初衷。作用在导轮叶片前表面的液体,随着涡轮转速提高逐渐转向叶片的后表面,是液力变矩器固有的特性,它是由变矩器结构所决定的。为了防止汽车高速时出现变矩器的输出转矩小于输入转矩的现象,现代汽车采用的液力变矩器,均在导轮和导轮支撑套之间安装了单向离合器,即综合式液力变矩器。

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图3-9 汽车车速较低时的工况图

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图3-10 汽车车速较高时的工况

图3-11表示了综合式液力变矩器中导轮和单向离合器的连接关系。

1)当在低速时,作用在导轮叶片前表面的液体通过单向离合器锁止使导轮固定,产生增大转矩的效果,如图3-11所示。

2)当在高速时,作用在导轮叶片后表面的液体通过单向离合器的超越(释放),使导轮自由旋转,如图3-11所示。此时变矩器实际上变成了耦合器,它只能传递力矩,作用在导轮叶片的转矩将不能增大。

单向离合器是比较容易损坏的部件,但变矩器又是不可拆卸的总成,因此,只能根据故障的现象来判断,如果单向离合器失效表现为在两个方向都能自由旋转,则反映出汽车低速时加速性能减弱;如果失效表现为两个方向都锁止,则反映出汽车高速时动力不足。自动变速器的失速试验,也可以反映变矩器中单向离合器的失效状况。

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图3-11 导轮与单向离合器的连接关系

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