在现代汽车中,自动变速器虽然结构略有不同,但其基本组成和运行原理较为相似。主要包括液力传动装置,其中液力耦合器和液力变矩器是常见的两种形式。这些装置通过液体的流动来传递动力,了解其结构和工作原理对我们掌握自动变速器的运作至关重要。
液力耦合器的基本结构与工作机制
1. 结构组件
液力耦合器,亦称液力联轴器,是一种液力传动装置。其设计旨在输出力矩与输入力矩保持一致,从而防止发动机过载并调节工作机构的转速。液力耦合器主要由壳体、泵轮和涡轮三部分构成。
壳体固定在发动机的飞轮上,泵轮则与壳体焊接在一起,随发动机的曲轴旋转,泵轮为液力耦合器的主动部分;涡轮与输出轴连接,作为从动部分。泵轮和涡轮相对安装,其表面具有径向平直叶片,两者之间有约3mm~4mm的间隙。泵轮和涡轮合成整体,其内腔填充液压油。
2. 工作原理
发动机运转时,泵轮随曲轴转动,液压油在泵轮叶片的带动下被甩向涡轮叶片。液压油的流动形成了一个循环过程,通过泵轮将液体动能传递给涡轮。泵轮的转动使液压油在涡轮叶片上施加力矩,使涡轮旋转。
在液力耦合器中,液压油的流动通过泵轮向涡轮传递动能。泵轮在液压油的外缘使其速度和动能增加,而涡轮在接收液压油的过程中速度和动能则逐渐减小。为了实现有效传动,泵轮和涡轮必须存在转速差,使得油液能够形成循环流动。如果两者转速相等,液力耦合器将不进行传动。液力耦合器的传动特点在于,通过液压油的循环,泵轮和涡轮之间的扭矩传递保持一致。
当车辆起步时,变速器选择合适的挡位,发动机驱动泵轮旋转,涡轮受到力矩的作用。如果力矩不足以克服起步阻力,涡轮不会旋转。随着发动机转速提高,力矩逐渐增大,直到能够使汽车克服起步阻力而启动。汽车加速时,涡轮的转速会逐渐接近泵轮的转速,从而改变液力耦合器的工作状态。
起步初期,泵轮转动而涡轮静止,使泵轮与涡轮之间的相对速度最大,液压油的合成速度也最大。随着涡轮开始旋转,泵轮与涡轮之间的相对速度减小,液压油的合成速度减少,涡轮的冲击力也逐渐降低。当涡轮高速旋转时,输出和输入的转速接近,液压油对涡轮的推力变小,输出元件可能滑动,直到有足够的液压油产生足够的冲击力。
液力耦合器的输出转速会随着输入转速的增加而不断接近,但不会完全等于输入转速,除非在某些特殊情况下如下坡时,涡轮转速可能会等于或高于泵轮转速。