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液力变矩器的功用和组成

液力变矩器的功用和组成

1．功用
液力变矩器位于发动机和机械变速器之间，以自动变速器油（ATF）为工作介质，主要完成以下功用：
(1)传递转矩。发动机的转矩通过液力变矩器的主动元件，再通过ATF传给液力变矩器的从动元件，
最后传给变速器。
(2)无级变速。根据工况的不同，液力变矩器可以在一定范围内实现转速和转矩的无级变化。
(3)自动离合。液力变矩器由于采用ATF传递动力，当踩下制动踏板时，发动机也不会熄火，此时
相当于离合器分离；当抬起制动踏板时，汽车可以起步，此时相当于离合器接合。
(4)驱动油泵。ATF在工作的时候需要油泵提供一定的压力，而油泵一般是由液力变矩器壳体驱动
的。
同时由于采用ATF传递动力，液力变矩器的动力传递柔和，且能防止传动系过载。
2．组成
如图4－6所示，液力变矩器通常由泵轮、涡轮和导轮三个元件组成，称为三元件液力变矩器。也有
的采用两个导轮，则称为四元件液力变矩器。

图4-6液力变矩器的组成
B－泵轮W－涡轮D－导轮1－输入轴2－输出轴3－导轮轴4－变矩器壳
液力变矩器总成封在一个钢制壳体（变矩器壳体）中，内部充满ATF。液力变矩器壳体通过螺栓与
发动机曲轴后端的飞轮连接，与发动机曲轴一起旋转。泵轮位于液力变矩器的后部，与变矩器壳体
连在一起。涡轮位于泵轮前，通过带花键的从动轴向后面的机械变速器输出动力。导轮位于泵轮与
涡轮之间，通过单向离合器支承在固定套管上，使得导轮只能单向旋转（顺时针旋转）。泵轮、涡
轮和导轮上都带有叶片，液力变矩器装配好后形成环形内腔，其间充满ATF。
液力变矩器的工作原理
1．动力的传递
液力变矩器工作时，壳体内充满ATF，发动机带动壳体旋转，壳体带动泵轮旋转，泵轮的叶片将ATF
带动起来，并冲击到涡轮的叶片；如果作用在涡轮叶片上冲击力大于作用在涡轮上阻力，涡轮将开
始转动，并使机械变速器的输入轴一起转动。由涡轮叶片流出的ATF经过导轮后再流回到泵轮，形
成如图4－7所示的循环流动。

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图4-7ATF在液力变矩器中的循环流动
1－涡轮2－导轮3－泵轮4－油流
具体来说，上述ATF的循环流动是两种运动的合运动。当液力变矩器工作，泵轮旋转时，泵轮叶片
带动ATF旋转起来，ATF绕着泵轮轴线作圆周运动；同样随着涡轮的旋转，ATF也绕着涡轮轴线作
圆周运动。旋转起来的ATF在离心力的作用下，沿着泵轮和涡轮的叶片从内缘流向外缘。当泵轮转
速大于涡轮转速时，泵轮叶片外缘的液压大于涡轮外缘的液压。因此，ATF油在作圆周运动的同时，
在上述压差的作用下由泵轮流向涡轮，再流向导轮，最后返回泵轮，形成在液力变矩器环形腔内的
循环运动。
2．转矩的放大
在泵轮与涡轮的转速差较大的情况下，由涡轮甩出的ATF以逆时针方向冲击导轮叶片，如图4－8所
示，此时导轮是固定不动的，因为导轮上装有单向离合器，它可以防止导轮逆时针转动。导轮的叶
片形状使得ATF的流向改变为顺时针方向流回泵轮，即与泵轮的旋转方向相同。泵轮将来自发动机
和从涡轮回流的能量一起传递给涡轮，使涡轮输出转矩增大。液力变矩器的转矩放大倍数一般为
2.2左右。

图4－8液力变矩器转矩放大原理
1－泵轮2－涡轮3－导轮个－泵轮
液力变矩器的变矩特性只有在泵轮与涡轮转速相差较大的情况下才成立，随着涡轮转速的不断提高，
从涡轮回流的ATF油会按顺时针方向冲击导轮。若导轮仍然固定不动，ATF油将会产生涡流，阻碍

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其自身的运动。为此绝大多数液力变矩器在导轮机构中增设了单向离合器，也称自由轮机构。当涡
轮与泵轮转速相差较大时，单向离合器处于锁止状态，导轮不能转动。当涡轮转速达到泵轮转速的
85％～90％时，单向离合器导通，导轮空转，不起导流的作用，液力变矩器的输出转矩不能增加，
只能等于泵轮的转矩，此时称为偶合状态。

液力变矩器的工作原理可以通过一对风
扇的工作来描述。如图4-9所示，将风扇
A通电，将气流吹动起来，并使未通电的
电扇B也转动起来，此时动力由电扇A传
递到电扇B。为了实现转矩的放大，在两
台电扇的背面加上一条空气通道，使穿过
风扇B的气流通过空气通道的导向，从
电扇A的背面流回，这会加强电扇A吹动
的气流，使吹向电扇B的转矩增加。即电
扇A相当于泵轮，电扇B相当于涡轮，空
气通道相当于导轮，空气相当于ATF。
图4-9液力变矩器的工作模型

液力变矩器的液流如图4-10所示，由图可以看出，涡
轮回流的ATF油经过导轮叶片后改变流动方向，与泵
轮旋转方向相同，从而使液力变矩器具有转矩放大的
功用。

图4-10液力变矩器的液流

3．无级变速
从上面的分析我们可以得出这样的结论：随着涡轮转速的逐渐提