液力变矩器

液力变矩器（Fluid Torque Converter）由泵轮、涡轮、导轮组成的液力元件。安装在发动机和变速器之间，以液压油（ATF）为工作介质，起传递转矩、变矩、变速及离合的作用。

介绍

液力变矩器以液体为工作介质的一种非刚性扭矩变换器，是液力传动的形式之一。图为液力变矩器，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、输出轴和壳体相连。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。

液流

变矩原理

液力耦合器中油液流动反向，液力耦合器泵轮主动与发动机曲轴刚性联接，转动时，离心力使ATF向外甩，冲击涡轮叶片，涡轮从动，涡轮回流的液体又冲击泵轮，阻碍了泵轮转动，其特点是转动效率低，但在一定范围内能实现无极变速，有利于汽车起步换挡的平顺性。

液力变矩器中油液流动方向，在增加了导轮的液力变矩器中，自动变矩器油从涡轮流入导轮后方向会改变，当油液再流回到泵轮时，其流动方向变得与泵轮运动方向相同，这就加强了泵轮的转动力矩，进而也就增大了输出转矩，这就是液力变矩器可以增大转矩的原因。

单向离合器的作用，由于导轮轴上装有单向离合器，使得导轮在受到来自涡轮的油液冲击时，能保持不动，这样才能使导轮改变了经过它的油流方向，进而达到增大转矩的作用。

当变矩器变为耦合器时，液力变矩器中油液流动方向，涡轮开始转动时（即汽车起步后），转动涡轮的使得从涡轮流入导轮的油液方向有所变化。在涡轮转动产生的离心力作用下，油流不再直接射向导轮，而是越过导轮流回泵轮。流回泵轮的油流方向不再与泵轮转向相同，因而失去了加强泵轮转矩的作用，所以此时液力变矩器又变成了液力耦合器，不再具有增大转矩的作用。当导轮开始转动后，随着涡轮转速继续增加，从涡轮进入导轮的油液冲击到了导轮的背向，使导轮以与涡轮和泵轮相同的方向转动。

工作原理

（1）机械能→动能过程：泵轮由发动机驱动旋转，推动液体随泵轮一起绕其轴线旋转，使其获得一定的速度（动能）和压力。其速度决定于泵轮的半径和转速。

（2）动能→机械能过程：液体靠动能冲向涡轮，作用于叶片一个推力，推动涡轮一起旋转，涡轮获得一定转矩（机械能）。少部分液体动能在高速流动中与流道摩擦生热被消耗。

（3）动量矩变化过程：导轮固定，液体流经时无机械能转化，由于导轮叶片形态变化（进出口叶片面积不等），液流速度和方向发生变化，其动量矩改变。动量矩变化取决于叶片面积的变化。

涡轮转速随外界负荷的不同而变化，液流冲击叶片的方向和速度亦随之变化。

增扭：涡轮速度低时，涡流速度大，环流速度小，合成液流的方向冲击导轮正面，经导向顺着泵轮叶片槽冲击涡轮，涡轮的输出转矩增大。

MW=MB+MD

式中：MW——涡轮转矩；

MB——泵轮转矩；

MD——导轮转矩。

耦合：随着涡轮转速的增加，当泵轮与涡轮转速相接近时，涡流速度最小，环流速度最大，合成液流的方向正好与导轮叶片相切，MD=0，此时相当于耦合器，对应的转速称为耦合工作点。

MW=MB

降速：涡轮速度增大，其转速高于泵轮转速涡流速度小，环流速度大，合成液流的方向冲击导轮背面，导轮的转矩反向，涡轮的输出转矩减小。

MW=MB-MD

优点

1、良好的自动适应能力

根据机器的行驶阻力或其它作业阻力，变矩器可在一定范围内自动地、无级地变速和变矩。。

2、提高了机器的使用寿命

由于液力变矩器的工作介质是液体，它具有减振作用，可以大大地降低传动系统中产生的动载荷。

3、提高了机器的通过性能

液力传动的机器具有良好的稳定的低速性能，这样可使机器与地面的附着力增加。

4、提高了机器的舒适性

采用液力传动后，可以平稳起动，并在较大的范围内无级变速，可以减少换档，以及吸收和减少振动和冲击。

5、简化了机器的操纵

故障检测

油温过高

油温过高表现为机器工作时油温表超过120°C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。

油压过低

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。