汽車底盤電控技術(shù)之液力變矩器.doc

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（一）液力變扭器的基本組成與原理 組成液力變扭器的基本元件是泵輪、渦輪、導(dǎo)輪，見圖6-5. 液力變扭器基本元件的結(jié)構(gòu)見圖6-6.泵輪和變扭器殼為一體。變扭器殼體與發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪相連，因此，泵輪是變扭器的主動(dòng)件，渦輪與輸出軸相連，為變扭器的從動(dòng)件。泵輪和渦輪都稱為工作輪，兩輪之間有一定的間隙，兩輪上都均布有葉片，變扭器殼體內(nèi)充滿了液壓油。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪帶動(dòng)泵輪轉(zhuǎn)動(dòng)后，泵輪內(nèi)的液壓軸在泵輪葉片的作用下隨之一起旋轉(zhuǎn)；液壓油又受自身離心力的作用而甩向泵輪葉片的外緣，并從渦輪葉片的外緣沖向渦輪葉片，使得渦輪在液壓油的沖擊力作用下旋轉(zhuǎn)起來；沖入渦輪的液壓油從其葉片的外緣流向內(nèi)緣后，又流回到泵輪的內(nèi)緣，將再次被泵輪甩向外緣。在泵輪作用下，液壓油循環(huán)流動(dòng)，將扭矩傳遞給渦輪。 上述只有泵輪和渦輪的液力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為液力耦合器。液力耦合器的輸出扭矩與輸入扭矩相等。液力變扭器則在泵輪與渦輪之間加一個(gè)導(dǎo)輪，有了靜置不動(dòng)的導(dǎo)輪后，流向渦輪內(nèi)緣的液壓油將沖向?qū)л?，并沿?dǎo)輪葉片流向泵輪。液壓油給導(dǎo)輪沖擊力，導(dǎo)輪則給液壓油一個(gè)同樣大小的反作用力，此反作用力又根據(jù)作用與反作用原理傳遞給了渦輪。因此，加了導(dǎo)輪后，作用在渦輪上的扭矩是變扭器輸入扭矩和導(dǎo)輪也液壓油的反應(yīng)作用扭矩之和，即起到了增扭的作用。 （二）導(dǎo)輪單向離合器的作用 液力變扭器輸出扭矩增大的部分實(shí)際上就是固定不動(dòng)的導(dǎo)輪對(duì)循環(huán)流動(dòng)的液壓油的反作用力矩，其值與渦輪沖向?qū)л喌囊毫魉俣燃耙毫鞣较蚺c導(dǎo)輪葉片的夾角大小有關(guān)。在同樣的液流速度下，液流方向與導(dǎo)輪葉片的夾角越大，增扭作用也越大。在渦輪未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從渦輪內(nèi)緣沖向?qū)л喨~片的液流方向就是渦輪內(nèi)緣處葉片的方向，見圖6-7b，此時(shí)，液流方向與導(dǎo)輪葉片的夾角最大，增扭作用也最大。當(dāng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來以后，從泵輪沖向渦輪的液流除渦輪葉片流動(dòng)外，還將隨渦輪一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣，從渦輪內(nèi)緣沖向?qū)л喨~片的液流方向?qū)⑾驕u輪旋轉(zhuǎn)方向偏斜，使之與導(dǎo)輪葉片的夾角變小，增扭作用也隨之減小。渦輪的轉(zhuǎn)速越高，從渦輪沖向?qū)л喌囊毫髋c導(dǎo)輪葉片的夾角就越小，增扭作用也就越小。當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速高至使渦輪沖向?qū)л喌囊毫鞣较蚺c導(dǎo)輪葉片之夾角為0時(shí)，變扭器就無增扭作用。如果渦輪的轉(zhuǎn)速再增高，從渦輪內(nèi)緣沖向?qū)л喌囊簤河蛯_擊導(dǎo)輪葉片的背面。見圖6-7c，這時(shí)，不但不能增扭，反而起了減扭的作用。 為了避免變扭器在渦輪高速時(shí)的扭矩減小，導(dǎo)輪與固定軸之間加裝了一個(gè)單項(xiàng)離合器，當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速較低，渦輪沖向?qū)л喌囊毫鞣较蚺c導(dǎo)輪葉片的夾角大于0（能起增扭作用）時(shí)，單向離合器鎖止，使導(dǎo)輪不能轉(zhuǎn)動(dòng)，變扭器能正常地起增扭作用。當(dāng)渦輪的轉(zhuǎn)速高至使其內(nèi)緣液流沖向?qū)л喨~片背面時(shí)，單向離合器無鎖止作用，導(dǎo)輪能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)，導(dǎo)輪對(duì)液壓油就無反作用力，避免了導(dǎo)輪的減扭作用，變扭器的工作特性也就與耦合器相當(dāng)。 單向離合器主要有滾柱式和楔塊式兩種結(jié)構(gòu)形式，圖6-8所示為一種楔塊式單項(xiàng)離合器原理。 單項(xiàng)離合器的內(nèi)圈固定不轉(zhuǎn)，外圈通過花鍵與導(dǎo)輪相連，內(nèi)外圈之間楔塊的長(zhǎng)對(duì)角尺寸大于內(nèi)外圈之間的間隙，而短對(duì)角尺寸則小于內(nèi)外圈之間的間隙。于是，當(dāng)導(dǎo)輪帶動(dòng)外圈欲順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，楔塊在摩擦力的作用下立起，其對(duì)角大端將內(nèi)外圈卡緊，單向離合器處于鎖止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)導(dǎo)輪帶動(dòng)外圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，楔塊的對(duì)角大端松開，外圈及導(dǎo)輪即可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。 （三）鎖止離合器的作用 液力變扭器的傳動(dòng)效率較低。為了充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，降低油耗，在現(xiàn)代自動(dòng)變速器的液力變扭器中設(shè)置了一個(gè)鎖止離合器，用于在車速較高時(shí)，將變扭器鎖定，使之成為純機(jī)械傳動(dòng)。設(shè)置鎖止離合器的液力變扭器其動(dòng)力傳遞工況見圖6-9. 加鎖止離合器的變扭器結(jié)構(gòu)見圖6-10 變扭器鎖止離合器通常采用摩擦盤式結(jié)構(gòu)，主動(dòng)片與變扭器外殼直接相連，從動(dòng)片可作軸向移動(dòng)，通過花鍵與渦輪軸連接。鎖止離合器的接合和分離由控制系統(tǒng)通過對(duì)其施加液壓或釋放液壓進(jìn)行控制。 （四）變扭器液壓油的供給和冷卻 變扭器在傳遞動(dòng)力過程中的能量損失主要是在液壓油的內(nèi)部摩擦過程中轉(zhuǎn)化為熱量，因此，工作中變扭器中的液壓油的溫度會(huì)升高而變質(zhì)。自動(dòng)變速器液壓油正常工作溫度一般為50~80C，若超出正常溫度10C，變速器液壓油的使用壽命將縮短一半。為使變速器的液壓油保持正常溫度，就必需對(duì)其進(jìn)行冷卻。 變扭器中的液壓油冷卻是通過循環(huán)流動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，由自動(dòng)變速器油泵提供冷卻了的液壓油經(jīng)進(jìn)油道進(jìn)入變扭器；高溫液壓油從出油道流出，經(jīng)油溫散熱器降溫后流回變速器油底殼。