液力耦合器与液力变矩器

一、液力偶合器

1.液力偶合器的结构

发动机曲轴凸缘上装有外壳，泵轮与外壳连接（或焊接）在一起，随曲轴一起转动，为液力偶合器的主动部分。与泵轮相对安装的涡轮，与输出轴连接在一起，为液力变矩器的从动部分。

泵轮与涡轮里面有许多半圆形的径向叶片，两轮装合后的相对端面之间有２～４mm的间隙，其轴线断面的内腔共同构成圆形或椭圆形的环状空腔，此环状空腔称为循环圆。循环圆内充满了液压油。两轮的每两个相邻叶片之间形成液流通道。

2.液力偶合器的工作原理

发动机曲轴驱动泵轮时，泵轮内部的液压油也被叶片带动一起旋转，使工作油液获得了绕轴线作圆周运动的能量，同时又产生了离心力。液压油沿泵轮叶片间的通道向外缘流动。此时，泵轮外缘液压油的压力高于内缘液压油的压力。如果此时充满液压油的涡轮处于静止状态，或者其转速低于泵轮的转速，则泵轮外缘液压油的压力就高于涡轮外缘液压油压力,

泵轮内缘液压油的压力就低于涡轮内缘液压油的压力。由于泵轮和涡轮封闭在同一壳体内，于是被甩到泵轮外缘的液压油在压力差的作用下，冲入涡轮外缘，沿着涡轮叶片向内缘流动，再回到泵轮的内缘，而后又被泵轮再次甩到外缘并冲击涡轮的叶片。

液压油就靠泵轮内产生的离心力而冲向涡轮，并在泵轮与涡轮之间作循环流动，于是就将在泵轮内获得的圆周运动的能量传给涡轮，驱动涡轮旋转而输出

在两轮中的液压油，除了随两轮沿其轴线转动外，还在循环圆内沿叶片作循环运动。

作环流运动的液压油不断地把能量从泵轮传给涡轮。液压油将能量从泵轮传给涡轮的关键在于液压油作环流运动，而产生环流运动的条件是泵轮与涡轮之间存在转速差。

转速差越大，液压油传递的扭矩越大。若两者转速相同，离心力相同，压力差等于零，循环圆的流动停止，此时液力偶合器不能起传递力矩的作用。

液力偶合器的传动效率为涡轮轴上的输出功率Pw 与泵轮上的输入功率Pb之比用η表示。

η＝Pw/Pb＝Ｍw·nw /（Ｍb·nb）

因：Ｍb＝Ｍw 故：η＝nw / nb=i

式中 nb——泵轮转速；

nw——涡轮转速；

i——液力偶合器的传动比，即输出轴转速与输入轴转速之比。

说明：液力偶合器的传动效率等于其传动比，而传动比随两轮的转速差变化。

汽车起步时，nw为零，η也就等于零，此时虽然涡轮轴上获得的扭矩最大，但无功率输出。

在汽车起步加速过程中，nw逐渐升高，η也随之升高，但传递的扭矩在减小，且η永远无法达到100％。

缺点

由于液力偶合器不能改变扭矩的大小，它虽能使汽车平稳起步、加速，减少传动系的冲击载荷，但结构复杂、成本高、效率低，而且不能完全切断动力，必须装有离合器才能平顺换挡，所以很少采用。

二、液力变矩器

1.液力变矩器的结构

变矩器由泵轮、涡轮和导轮三个基本元件以及外壳组成。

各工作轮用铝合金精密铸造，或用钢板冲压焊接而成。泵轮与变矩器外壳连成一体，用螺栓固定在发动机曲轴后端的凸缘上。壳体做成两半，装配后焊成一体（有的用螺栓连接）。涡轮通过从动轴与传动系的其他部件相连。导轮则固定在不动的套管上。所有工作轮在装配后，形成断面为循环圆的环状体。

2.液力变矩器的工作原理

液力变矩器的工作原理可以用两台电风扇作形象描述：一台电风扇接通电源就像变矩器中的泵轮，另一台电风扇不接电源就像变矩器中的涡轮。将两台电风扇对置，当接通电源的电风扇旋转时，产生的气流可以吹动不接电源的风扇使其转动。这样两个电风扇就组成了偶合器，它能够传递扭矩，但不能增大扭矩。

如果添加一个管道，空气就会从后面通过管道，从没有电源的电风扇回流到有电源的电风扇。这样会增加有电源电风扇吹出的气流。在液力变矩器中，导轮起到了这种管道的作用。

变矩器起动时，从泵轮喷射出的自动变速器油ATF流入静止的涡轮中形成环流。当泵轮转速增高时，环流作用涡轮的扭矩增大，涡轮开始缓慢地旋转，并逐渐加快，缩小了泵轮的转速差而提高了传动效率。此时是没有导轮的情况，相当于液力偶合器。当在泵轮和涡轮中安装了导轮后，当涡轮转动时，从涡轮流出的自动变速器油ATF有残留的动能，通过导轮加在泵轮上从而增大扭矩。

泵轮与涡轮的转速差越大，扭矩增大也越快。

液力变矩器之所以能起变矩作用，就是由于结构上比液力偶合器多了一个导轮。在自动变速器油ATF循环流动的过程中，固定不动的导轮给涡轮一个反作用力矩，使涡轮输出的扭矩不同于泵轮输入扭矩。