液力变矩器的拆装与检修

任务二　液力变矩器的拆装与检修

任务目标

(1)了解液力变矩器的功用、构造。

(2)掌握液力变矩器的检查。

(3)掌握液力变矩器的检修。

必备知识

1．液力变矩器的结构与工作原理

液力变矩器是液力传动中的又一种形式，是构成液力自动变速器不可缺少的重要组成部分之一。它装置在发动机的飞轮上，其作用是将发动机的动力传递给自动变速器中的齿轮机构，并具有一定的自动变速功能。自动变速器的传动效率主要取决于变矩器的结构和性能。

常用液力变矩器的形式有一般形式的液力变矩器、综合式液力变矩器和锁止式液力变矩器。其中综合式液力变矩器的应用较为广泛。

(1)一般形式液力变矩器的结构与工作原理

液力变矩器的结构与液力耦合器相似，它有3个工作轮即泵轮、涡轮和异轮。泵轮和涡轮的构造与液力耦合器基本相同;导轮则位于泵轮和涡轮之间，并与泵轮和涡轮保持一定的轴向间隙，通过导轮固定套固定于变速器壳体上(见图2－8)。

1—飞轮　2—涡轮　3—泵轮　4—导轮　5—变矩器输出轴　6—曲轴　7—导轮固定套

图2－8　液力变矩器

发动机运转时带动液力变矩器的壳体和泵轮与之一同旋转，泵轮内的液压油在离心力的作用下，由泵轮叶片外缘冲向涡轮，并沿涡轮叶片流向导轮，再经导轮叶片内缘，形成循环的液流。导轮的作用是改变涡轮上的输出扭矩。由于从涡轮叶片下缘流向导轮的液压油仍有相当大的冲击力，只要将泵轮、涡轮和导轮的叶片设计成一定的形状和角度，就可以利用上述冲击力来提高涡轮的输出扭矩。为说明这一原理，可以假想地将液力变矩器的3个工作轮叶片从循环流动的液流中心线处剖开并展平，得到如图2－9所示的叶片展开示意图;并假设在液力变矩器工作中，发动机转速和负荷都不变，即液力变矩器泵轮的转速n_p和扭矩M_p为常数。

在汽车起步之前，涡轮转速为0，发动机通过液力变矩器壳体带动泵轮转动，并对液压油产生一个大小为M_p的扭矩，该扭矩即为液力变矩器的输入扭矩。液压油在泵轮叶片的推动下，以一定的速度，按图2－9(b)中箭头1所示方向冲向涡轮上缘处的叶片，对涡轮产生冲击扭矩，该扭矩即为液力变矩器的输出扭矩。此时涡轮静止不动，冲向涡轮的液压油沿叶片流向涡轮下缘，在涡轮下缘以一定的速度，沿着与涡轮下缘出口处叶片相同的方向冲向导轮，对导轮也产生一个冲击力矩，并沿固定不动的导轮叶片流回泵轮。当液压油对涡轮和导轮产生冲击扭矩时，涡轮和导轮也对液压油产生一个与冲击扭矩大小相等、方向相反的反作用扭矩M_t和M_s，其中M_t的方向与M_p的方向相反，而M_s的方向与M_p的方向相同。根据液压油受力平衡原理，可得:M_t=M_p+M_s。由于涡轮对液压油的反作用，扭矩M_t与液压油对涡轮的冲击扭矩(即变矩器的输出扭矩)大小相等，方向相反，因此可知，液力变矩器的输出扭矩在数值上等于输入扭矩与导轮对液压油的反作用扭矩之和。显然这一扭矩要大于输入扭矩，即液力变矩器具有增大扭矩的作用。液力变矩器输出扭矩增大的部分即为固定不动的导轮对循环流动的液压油的作用力矩，其数值不但取决于由涡轮冲向导轮的液流速度，也取决于液流方向与导轮叶片之间的夹角。当液流速度不变时，叶片与液流的夹角愈大，反作用力矩亦愈大，液力变矩器的增扭作用也就愈大。一般液力变矩器的最大输出扭矩可达输入扭矩的2．6倍左右。

图2－9　液力变矩器工作原理图

当汽车在液力变矩器输出扭矩的作用下起步后，与驱动轮相连接的涡轮也开始转动，其转速随着汽车的加速不断增加。这时由泵轮冲向涡轮的液压油除了沿着涡轮叶片流动之外，还要随着涡轮一同转动，使得由涡轮下缘出口处冲向导轮的液压油的方向发生变化，不再与涡轮出口处叶片的方向相同，而是顺着涡轮转动的方向向前偏斜了一个角度，使冲向导轮的液流方向与导轮叶片之间的夹角变小，导轮上所受到的冲击力矩也减小，液力变矩器的增扭作用亦随之减小。车速愈高，涡轮转速愈大，冲向导轮的液压油方向与导轮叶片的夹角就愈小，液力变矩器的增扭作用亦愈小;反之，车速愈低，液力变矩器的增扭作用就愈小。因此，与液力耦合器相比，液力变矩器在汽车低速行驶时有较大的输出扭矩，在汽车起步、上坡或遇到较大行驶阻力时，能使驱动轮获得较大的驱动力矩。

当涡轮转速随车速的提高而增大到某一数值时，冲向导轮的液压油的方向与导轮叶片之间的夹角减小为0，这时导轮将不受液压油的冲击作用，液力变矩器失去增扭作用，其输出扭矩等于输入扭矩。

若涡轮转速进一步增大，冲向导轮的液压油方向继续向前斜，使液压油冲击在导轮叶片的背面，如图2－9(c)所示，这时导轮对液压油的反作用扭矩M_s的方向与泵轮对液压油扭矩M_p的方向相反，故此涡轮上的输出扭矩为二者之差，即M_t=M_p－M_s，液力变矩器的输出扭矩反而比输入扭矩小，其传动效率也随之减小。当涡轮转速较低时，液力变矩器的传动效率高于液力耦合器的传动效率;当涡轮的转速增加到某一数值时，液力变矩器的传动效率等于液力耦合器的传动效率;当涡轮转速继续增大后，液力变矩器的传动效率将小于液力耦合器的传动效率，其输出扭矩也随之下降。因此，上述这种液力变矩器是不适合实际使用的。

(2)综合式液力变矩器的结构与工作原理

目前在自动变速器的汽车上使用的变矩器大多是综合式液力变矩器(见图2－10)，它和一般形式液力变矩器的不同之处在于它的导轮不是完全固定不动的，而是通过单向超越离合器支承在固定于变速器壳体的导轮固定套上。单向超越离合器使导轮可以朝顺时针方向旋转(从发动机前面看)，但不能朝逆时针方向旋转。

1—曲轴　2—导轮　3—涡轮　4—泵轮　5—液流　6—变矩器轴套　7—油泵　8—导轮固定套　9—变矩器输出轴　10—单向超越离合器

图2－10　综合式液力变矩器

当涡轮转速较低时，从涡轮流出的液压油从正面冲击导轮叶片，如图2－9(b)所示，对导轮施加一个朝逆时针方向旋转的力矩，但由于单向超越离合器在逆时针方向具有锁止作用，将导轮锁止在导轮固定套上固定不动，因此这时该变矩器的工作特性和液力变矩器相同，涡轮上的输出扭矩大于泵轮上的输入扭矩即具有一定的增扭作用。当涡轮转速增大到某一数值时，液压油对导轮的冲击方向与导轮叶片之间的夹角为0，此是涡轮上的输出扭矩等于泵轮上的输入扭矩。若涡轮转速继续增大，液压油将从反面冲击导轮，如图2－9(c)所示，对导轮产生一个顺时针方向的扭矩。由于单向超越离合器在顺时针方向没有锁止作用，可以像轴承一样滑转，所以导轮在液压油的冲击作用下开始朝顺时针方向旋转。由于自由转动的导轮对液压油没有反作用力矩，液压油只受到泵轮和涡轮的反作用力矩的作用。因此这时该变矩器的不能起增扭作用，其工作特性和液力耦合器相同。这时涡轮转速较高，该变矩器亦处于高效率的工作范围。

导轮开始空转的工作点称为耦合点。由上述分析可知，综合式液力变矩器在涡轮转速由0至耦合点的工作范围内按液力变矩器的特性工作，在涡轮转速超过耦合点转速之后按液力耦合器的特性工作。因此，这种变矩器既利用了液力变矩器在涡轮转速较低时所具有的增扭特性，又利用了液力耦合器涡轮转速较高时所具有的高传动效率的特性。

(3)锁止式液力变矩器的结构与工作原理

变矩器是用液力来传递汽车动力的，而液压油的内部摩擦会造成一定的能量损失，因此传动效率较低。为提高汽车的传动效率，减少燃油消耗，现代很多轿车的自动变速器采用一种带锁止离合器的综合式液力变矩器。这种变矩器内有一个由液压油操纵的锁止离合器。锁止离合器的主动盘即为变矩器壳体，从动盘是一个可做轴向移动的压盘，它通过花键套与涡轮连接(图2－11)。压盘背面(图中右侧)的液压油与变矩器泵轮、涡轮中的液压油相通，保持一定的油压(该压力称为变矩器压力);压盘左侧(压盘与变矩器壳体之间)的液压油通过变矩器输出轴中间的控制油道与阀板总成上的锁止控制阀相通。锁止控制阀由自动变速器电脑通过锁止电磁阀来控制。

1—变矩器壳　2—锁止离合器压盘　3—涡轮　4—泵轮　5—变矩器轴套　6—输出轴花键套　7—导轮

图2－11　带锁止离合器的综合式液力变矩器

自动变速器电脑根据车速、节气门开度、发动机转速、变速器液压油温度、操纵手柄位置、控制模式等因素，按照设定的锁止控制程序向锁止电磁阀发出控制信号、操纵锁止控制阀，以改变锁止离合器压盘两侧的油压，从而控制锁止离合器的工作。当车速较低时，锁止控制阀让液压油从油道B进入变矩器，使锁止离合器压盘两侧保持相同的油压，锁止离合器处于分离状态，这时输入变矩器的动力完全通过液压油传至涡轮，如图2－12(a)所示。当汽车在良好道路上高速行驶，且车速、节气门开度、变速器液压油温度等因素符合一定要求时，电脑即操纵锁止控制阀，让液压油从油道C进入变矩器，而让油道B与泄油口相通，使锁止离合器压盘左侧的油压下降。由于压盘背面(图中右侧)的液压油压力仍为变矩器压力，从而使压盘在前后两面压力差的作用下压紧在主动盘(变矩器壳体)上，如图2－12(b)所示，这时输入变矩器的动力通过锁止离合器的机械连接，由压盘直接传至涡轮输出，传动效率为100%。另外，锁止离合器在结合时还能减少变矩器中的液压油因液体摩擦而产生的热量，有利用降低液压油的温度。有些车型的液力变矩器的锁止离合器盘上还装有减振弹簧，以减小锁止离合器在结合时瞬间产生的冲击力(如图2－13所示)。

1—锁止离合器压盘　2—涡轮　3—变矩器壳　4—导轮　5—泵轮　6—变矩器输出轴;变矩器出油道C—锁止离合器控制油道。

图2－12　锁止离合器工作原理示意图

1—减振弹簧　2—花键套

图2－13　带减振弹簧的压盘

任务实施

1．考核要求

(1)正确掌握液力变矩器的检修。

(2)正确掌握液力变矩器的检查。

(3)明确液力变矩器的检修检查项目及部位。

(4)符合6S管理要求。

2．相关设备

(1)液力变矩器两个。

(2)液力变矩器检修检测操作台两台。

(3)常用工具两套、压缩气枪、盛油盆两个。

(4)百分表、磁性靠表。

3．注意事项

(1)严格按照步骤拆装。

(2)拆卸结束要进行清洗。

(3)合理规范使用测量仪器。

4．实施步骤

轿车自动变速器的液力变矩器的外壳是采用焊接式的整体结构，不可分解。除了导轮的单向超越离合器和锁止离合器压盘之外，液力变矩器内部没有互相接触的零件，因此在使用中基本上不会出现故障。液力变矩器的维修工作主要是清洗和检查。

(1)液力变矩器的洗清

自动变速器的机油污染，多表现为在油中可见到金属粉末。这些金属粉末大部分来自多片离合器上的磨耗。

1)倒出变矩器中残留的液压油。

2)向变矩器内加入干净的液压油，以清洗其内部，然后将液压油倒出。

3)再次向变矩器内加入干净的液压油，清洗后倒出。

4)用清洗剂清洗变矩器零部件，只能用压缩空气吹干，不要用车间纸巾或棉丝擦干。

5)用压缩空气吹所有的供油孔或油道，确保清洁。

清洗时，也可加入专用的去污剂，在清洗台上一边旋转变矩器，一边不停地注入压缩空气，以便使清洗液作用得彻底。为取出清洗液，可在变矩器最外侧较平的面上，在两叶片之间打一个孔(用钻床钻一个正圆的孔)，将孔向下放置15min后，变矩器内原有变速器液压油就可排出，然后从变矩器轴孔处加入清洁剂或挥发性好的汽油，进行内部清洗，再次将钻孔向下时，清洗剂又可流出，这样反复作业2～3次，最后用压缩空气吹干，再用铆钉将钻孔封死。注意不能采用先切开变矩器洗净后再焊接的方法进行清洗，因为若这样做，会损伤变矩器的内部，产生变形。

从外侧钻孔清洗的方法，属于一般的方法，其方法存在着损伤变矩器和清洗不够彻底等缺点。简易的方法是将压缩空气自下而上吹入液力变矩器，同时不断地转动变矩器，或用手上、下晃动进行清洗，然后再按前述方法吹出、排净。需要注意的是，清洗后一定要干燥;否则，残留的汽油或清洗剂与新注入的变速器液压混合，会导致液压油变质。

(2)液力变矩器的检查

图2－14　液力变矩器轴套偏摆量的检查

1)检查液力变矩器外部有无损坏和裂纹，轴套外径有无磨损，驱动油泵的轴套缺口有无损伤。如有异常，就应更换液力变矩器。

2)将液力变矩器安装在发动机飞轮上，用千分表检查变矩器轴套的偏摆量(如图2－14所示)。如果在飞轮转动一周的过程中，千分表指针偏摆大于0．03mm，应采用转换角度重新安装的方法予以校正，并在校正后的位置上作一记号，以保证安装正确。若无法校正，应更换液力变矩器。

3)检查导轮单向超越离合器:将单向超越离合器内座圈驱动杆(专用工具)插入变矩器中;将单向离合器外座圈固定器(专用工具)插入变矩器中，并卡在轴套上的油泵驱动缺口内。转动驱动杆，检查单向超越离合器工作是否正常。在逆时针方向上，单向超越离合器应锁止，顺时针方向上应能自由转动。如有异常，说明单向超越离合器损坏，应更换液力变矩器。

任务报告

理论习题

1．了解液力变矩器的工作原理。

2．掌握液力变矩器的拆装步骤。

实训报告

实训报告

任务评价