自动变速器的液力变矩器工作原理
作者 Karim Nice
本文包括:引言
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液力变矩器基础知识 液力变矩器内部结构 液力变矩器的优缺点 了解更多信息
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引言
如果读过有关手动变速器的知识,您会了解到发动机通过离合器连接到变速器。 如果没有这个连接,汽车在不熄灭发动机的情况下将无法完全停下来。 但是,带有自动变速器的汽车没有离合器,而是使用一种叫做液力变矩器的神奇装置,便可以使发动机与变速器分离 。 它的外观并没有什么特别之处,但其内部的工作机理却非常有趣。
在本文中,我们将了解配备自动变速器的汽车为何需要液力变矩器、液力变矩器的工作原理及其优点与不足。
液力变矩器基础知识
正如采用手动变速器的汽车一样,配备自动变速器的汽车也需要通过某种方式,让发动机能在车轮和变速器中的齿轮停下来时继续工作。 配备手动变速器的汽车使用的是离合器,它可将发动机从变速器彻底断开。 配备自动变速器的汽车则使用液力变矩器。
液力变矩器位于发动机和变速器之间
液力变矩器是一种液力耦合器,它允许发动机在一定程度上独立于变速器运转。 如果发动机转速变慢,如汽车在停车标志灯前处于怠速时,通过液力变矩器的扭矩将非常小,这样只需在制动器踏板上施加很小的力即可让车辆保持静止。
如果您在汽车停止时踏在油门踏板上,则必须用力踩刹车才能防止汽车移动。 这是因为在您踩油门踏板时,发动机会加速并将更多的油液注入液力变矩器中,从而导致更多扭矩被传送到车轮上。
液力变矩器内部结构
如下图所示,在液力变矩器的坚固外壳内有四个组件:
? 泵
? 涡轮 ? 定子
? 变速器油液
液力变矩器零件(从左到右): 涡轮、定子、泵
液力变矩器的外壳通过螺栓固定到发动机的飞轮上,这样液力变矩器的转速将始终等于发动机的转速。 在液力变矩器中,泵的翼片与外壳相连,因此其转速与发动机的转速相同。 下面的剖面图显示了液力变矩器内部各个零部件的连接状况。
液力变矩器的零件如何连接到变速器和发动机
液力变矩器内的泵是一种离心泵。 当它旋转时,油液将被甩到外面,就像洗衣机将水和衣物甩到洗涤缸外围一样。 由于油液被甩到外面,因此中心区域会形成真空,进而吸入更多的油液。
液力变矩器的泵部分与外壳相连。
之后,油液进入涡轮的叶片,而涡轮又与变速器相连。 这样,涡轮使变速器旋转,而变速器驱动您的汽车。 在下图中,您可以看到涡轮叶片是弯曲的。 这意味着,从外部进入涡轮的油液在从涡轮中心出来之前必须改变方向。 正是这种方向的改变导致了涡轮旋转。
液力变矩器涡轮:请注意中间的齿槽。这是它与变速器的连
接点。
若要改变一个移动物体的方向,必须在该物体上施加一个作用力。不管这个物体是一辆汽车还是一滴油。 另一方面,对于导致物体改变方向的力,无论施力方为何物,它都必然会受到此力的反作用力。 因此,在涡轮使油液改变方向的同时,油液也导致涡轮旋转。
油液从涡轮中央流出,移动方向不同于它进入时的方向。 如果您观察上图中的箭头,可以看到从涡轮流出油液的移动方向与泵(以及发动机)的旋转方向相反。 如果允许油液撞击泵,则会降低发动机的转速,从而造成动力的浪费。 液力变矩器中设有定子的原因就在于此。
定子将从涡轮返回的油液送到泵中。 这样可以提高液力变矩器的工作效率。 请注意其中的齿槽,它连接到定子内部的一
个单向离合器。
位于液力变矩器的正中间, 其作用是迫使从涡轮返回的液流再次到达油泵之前改变方向。 这样可极大地提高液力变矩器的效率。 定子
定子的叶片设计效果极佳,它几乎可以完全使油液的流向倒过来。 单向离合器(位于定子内部)将定子连接到变速器中的一个固定轴上(上图中注明了离合器所允许的定子旋转方向)。 由于这种布置方式,定子的旋转方向将不同于油液,它只能以相反方向旋转,迫使油液在撞击定子叶片时改变方向。
在汽车开始行驶时有一个微妙的问题。 当速度为64公里/小时时,泵和涡轮几乎以相同的速度旋转(泵的转速始终略快一些)。 此时,从涡轮返回的油液在进入泵时的移动方向已经与泵相同,因此便不需要定子了。