汽車自動變速器結(jié)構(gòu)與檢修 課件 項(xiàng)目二 液力耦合器和液力變矩器

汽車自動變速器結(jié)構(gòu)與檢修汽車維修自動變速器維護(hù)液力耦合器和液力變矩器任務(wù)一

液力耦合器的結(jié)構(gòu)與檢修知識目標(biāo)（1）了解液力耦合器的類型。（2）掌握液力耦合器的組成與工作原理。（3）熟悉液力耦合器的傳動效率。能力目標(biāo)（1）能分析液力耦合器的傳動效率。（2）能檢修液力耦合器的常見故障。任務(wù)目標(biāo)一輛裝有液力耦合器的自動變速器在運(yùn)行時發(fā)現(xiàn)漏油的現(xiàn)象。根據(jù)故障現(xiàn)象分析可能原因是油封失效或油封相對軸面有劃痕等缺陷；密封膠失效或檢修時密封膠未涂均勻；潤滑油壓過高，此類缺陷基本是由油泵端面間隙過小造成的，只要重新調(diào)整油泵端面間隙使其符合要求就能消除。本任務(wù)將學(xué)習(xí)耦合器的構(gòu)造及故障維修。任務(wù)引入一、液力耦合器的結(jié)構(gòu)相關(guān)知識液力耦合器是以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性聯(lián)軸器，又稱液力連軸器，主要由渦輪（或稱轉(zhuǎn)子）、泵輪（或稱葉輪）、轉(zhuǎn)動外殼、主動（輸入）軸、從動（輸出）軸等組成，如圖2-1所示。二、液力耦合器的分類按其特性耦合器可分為三種基本類型：標(biāo)準(zhǔn)型（普通型）、限矩型（安全型）和調(diào)速型。標(biāo)準(zhǔn)型液力耦合器傳遞的扭矩M隨著轉(zhuǎn)速比i的減小而增大，其制動力矩可達(dá)到額定值的6~20倍。此類型耦合器結(jié)構(gòu)簡單，沒有特殊要求，效率較高。η=0.96~0.98。但它的制動力矩太大，用于不需要實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)的場合。限矩型液力耦合器是用來防止發(fā)動機(jī)過載及改善起動性能的。調(diào)速型液力耦合器在工作過程中能夠調(diào)節(jié)其輸出軸轉(zhuǎn)速。調(diào)速通過改變循環(huán)的充油量來實(shí)現(xiàn)。對于一定的負(fù)荷，充油量越少，轉(zhuǎn)速就越低。如果將耦合器中工作液體完全排空，則耦合器不再傳遞扭矩，故這種耦合器可做離合器用。液力耦合器的優(yōu)點(diǎn)11）具有無級調(diào)速功能調(diào)速型液力耦合器可以在輸入端轉(zhuǎn)速不變的條件下,通過在運(yùn)行中調(diào)節(jié)工作腔的充液量而改變輸出力矩和輸出轉(zhuǎn)速。2）隔離振動耦合器泵輪與渦輪間扭矩是通過液體傳遞的，屬于柔性連接。所以主動軸與從動軸產(chǎn)生的振動不可能相互傳遞。3）過載保護(hù)由于耦合器采用柔性傳動，工作時有滑差，當(dāng)從動軸上的阻力扭矩突然增加時，滑差增大，甚至制動，但此時原動機(jī)仍繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)而不致受損。因此，液力耦合器可保護(hù)系統(tǒng)免受動力過載的沖擊。三、液力耦合器的特點(diǎn)液力耦合器的缺點(diǎn)2（1）始終存在轉(zhuǎn)差率，有轉(zhuǎn)差功率損失。（2）輸出轉(zhuǎn)速始終低于輸入轉(zhuǎn)速，且輸出轉(zhuǎn)速不能像齒輪傳動那樣準(zhǔn)確不變。（3）調(diào)速型液力耦合器需要附加冷卻系統(tǒng)，成本高。（4）占地面積較大，需要在動力機(jī)與工作機(jī)之間占有一定空間。（5）無變矩功能。（6）傳遞功率的能力與其輸入轉(zhuǎn)速的平方成正比，輸入轉(zhuǎn)速過低時，耦合器規(guī)格增大。目前液力耦合器在汽車上已被液力變矩器取代。四、液力耦合器的工作原理液力耦合器是以液體為工作介質(zhì)的一種非剛性聯(lián)軸器。液力耦合器（圖2-2）的泵輪和渦輪組成一個可使液體循環(huán)流動的密閉工作腔，泵輪裝在輸入軸上，渦輪裝在輸出軸上。兩輪為沿徑向排列著許多葉片的半圓環(huán)，它們相向耦合布置，互不接觸，中間有3mm到4mm的間隙，并形成一個圓環(huán)狀的工作輪。驅(qū)動輪稱為泵輪，被驅(qū)動輪稱為渦輪，泵輪和渦輪都稱為工作輪。泵輪和渦輪裝合后，形成環(huán)形空腔，其內(nèi)充有工作油液。滑差率1實(shí)際上，耦合器在運(yùn)轉(zhuǎn)中，其泵輪轉(zhuǎn)速（用nB表示）一定要稍大于渦輪的轉(zhuǎn)速（用nt表示），只有這樣，循環(huán)泵輪出口油壓才能高于渦輪入口油壓，從而完成扭矩的傳遞。把泵輪、渦輪的轉(zhuǎn)速差與泵輪轉(zhuǎn)速之比稱為液力偶合器的滑差，用S表示，即五、液力耦合器的傳動效率效率2液力耦合器在工作過程中的能量損失主要是液體在工作腔內(nèi)流動的損失，進(jìn)入工作輪入口處的沖擊損失，工作輪與空氣摩擦的損失及軸承、密封、齒輪等的機(jī)械損失，所以，液力耦合器的輸出功率N2總小于輸入功率N1，二者的比值就是耦合器的傳動效率η0，其表達(dá)式為1）容積效率液體由工作輪之間的軸向間隙直接流向泵輪入口，另有很少一部分從渦輪與轉(zhuǎn)動外殼間的間隙流出，而未流入渦輪，這就有了容積損失。但是，這一損失量是相當(dāng)小的，若忽略這一損失，則ηv＝1。2）機(jī)械效率機(jī)械效率ηm為工作輪輸入扭矩與輸出扭矩之比，其中，泵輪的機(jī)械效率為其中，渦輪機(jī)械效率為3）液力效率它包括了液體流動時的內(nèi)摩擦損失，液體與工作輪間的摩擦損失及液體流入工作輪時的沖擊損失等。圖2-3所示是液力耦合器效率特性曲線，它是通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線，在A點(diǎn)以后，以虛線表示。在n

T/n

B之比為1時，效率等于0，這是因?yàn)楫?dāng)耦合器在高傳動比時，泵輪、渦輪轉(zhuǎn)速相當(dāng)接近，工作腔內(nèi)液體的循環(huán)流動明顯減弱，傳遞的有效扭矩極小，而摩擦損失的扭矩所占比重相對增加，所以，效率明顯低于傳動比，在nT/n

B

=0.97~0.99間η0達(dá)最大值，以后不再隨渦輪轉(zhuǎn)速的增加而增加，而是很快地下降為零。這說明，此時η

0＝nT/n

B的關(guān)系已不適用了，也說明了耦合器的效率永遠(yuǎn)不可能到1。由以上分析可知，從耦合器工作輪本身來講，應(yīng)該長期在高傳動比下工作，這樣才能獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益。液力耦合器常見故障及排除方法見表2-1。六、液力耦合器常見故障維修結(jié)束汽車自動變速器結(jié)構(gòu)與檢修汽車維修自動變速器維護(hù)液力耦合器和液力變矩器任務(wù)二

液力變矩器的結(jié)構(gòu)與檢修知識目標(biāo)（1）了解液力變矩器的定義。（2）掌握液力變矩器的工作原理。（3）掌握鎖止離合器液力變矩器的工作過程。能力目標(biāo)（1）能正確分析液力變矩器的工作原理。（2）能正確描述鎖止離合器液力變矩器的分離和接合的過程。（3）會檢修液力變矩器的常見故障。任務(wù)目標(biāo)一輛裝有液力變速器的轎車，在高速行駛中急劇改變車速時液力變矩器內(nèi)發(fā)生劇烈的金屬撞擊聲，嚴(yán)重時就像緊急制動使汽車立即停駛，重新起動后又可以正常行駛。根據(jù)故障現(xiàn)象分析，應(yīng)對變速器進(jìn)行失速試驗(yàn)，失速試驗(yàn)時變速器處于靜止?fàn)顟B(tài)，只有油泵和變矩器的泵輪隨發(fā)動機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)內(nèi)部或油泵內(nèi)部如發(fā)生運(yùn)動干涉，發(fā)出金屬撞擊聲，汽車肯定無法行駛。緊急制動一樣停駛的原因是導(dǎo)輪葉片與泵輪或渦輪的葉片插到一起，重新起動時在離心力的作用下又分開，所以重新起動后又可正常行駛。維修方法是更換液力變矩器總成。任務(wù)引入一、液力變矩器的定義相關(guān)知識液力變矩器（簡稱TC）由帶葉片的泵輪、渦輪和導(dǎo)輪組成，形成一個封閉的液力循環(huán)系統(tǒng)。為了保證液力變矩器具有適應(yīng)工作情況的特殊性能，各葉輪均采用了彎曲成一定形狀的葉片。液力變矩器是液力傳動的基本元件之一，又稱液力變扭器。二、液力變矩器的功用傳遞轉(zhuǎn)矩1發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過液力變矩器的主動元件，再通過ATF傳給液力變矩器的從動元件，最后傳給變速器。無級變速2根據(jù)工況的不同，液力變矩器可以在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的無級變化。自動離合3液力變矩器由于采用ATF傳遞動力，當(dāng)踩下制動踏板時，發(fā)動機(jī)也不會熄火，此時相當(dāng)于離合器分離；當(dāng)抬起制動踏板時，汽車可以起步，此時相當(dāng)于離合器接合。驅(qū)動油泵4ATF在工作的時候需要油泵提供一定的壓力，而油泵一般是由液力變矩器殼體驅(qū)動的。同時由于采用ATF傳遞動力，液力變矩器的動力傳遞柔和，且能防止傳動系過載。三、液力變矩器的組成液力變矩器通常由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪三個元件組成，稱為三元件液力變矩器，如圖2-4所示。在液力耦合器的基礎(chǔ)上增設(shè)導(dǎo)輪，導(dǎo)輪介于泵輪和渦輪之間，通過單向離合器，單向固定在輸出軸上，單向離合器使導(dǎo)輪可以順時針方向轉(zhuǎn)動，而不能逆時針方向轉(zhuǎn)動。泵輪與殼連成一體，為主動元件；渦輪懸浮在變矩器內(nèi)，與從動軸相連。泵輪1泵輪在變矩器殼體內(nèi)，許多曲面葉片徑向安裝在內(nèi)。在葉片的內(nèi)緣上安裝有導(dǎo)環(huán)，提供一通道使ATF油流動暢通（圖2-5）。變矩器通過驅(qū)動端蓋與曲軸連接。當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，將帶動泵輪一同旋轉(zhuǎn)，泵輪內(nèi)的ATF油依靠離心力向外沖出。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速升高時泵輪產(chǎn)生的離心力也隨著升高，由泵輪向外噴射的ATF油的速度也隨著升高。渦輪2渦輪同樣也是有許多曲面葉片的圓盤，其葉片的曲面方向不同于泵輪的葉片（圖2-6）。渦輪通過花鍵與變速器的輸入軸相嚙合，渦輪的葉片與泵輪的葉片相對而設(shè)，互間保持非常小的間隙。導(dǎo)輪3導(dǎo)輪是有葉片的小圓盤（圖2-7），位于泵輪和渦輪之間。它安裝于導(dǎo)輪軸上，通過單向離合器固定于變速器殼體上。導(dǎo)輪上的單向離合器可以鎖住導(dǎo)輪以防止反向轉(zhuǎn)動。這樣，導(dǎo)輪根據(jù)工作液沖擊葉片的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)或鎖住。導(dǎo)輪的作用：在汽車起步和低速行駛時，增大變速器輸入的扭矩。單向離合器4單向離合器的外圈與導(dǎo)輪葉片固定連接在一起（圖2-8），內(nèi)圈用花鍵與變速器殼體上的導(dǎo)輪軸連接，而導(dǎo)輪軸與變速器機(jī)油泵蓋連接。因?yàn)闄C(jī)油泵蓋固定在變速器殼體上，所以單向離合器內(nèi)圈不能轉(zhuǎn)動。四、液力變矩器的工作原理液力變矩器內(nèi)的泵輪是一種離心泵。如圖2-9所示，當(dāng)泵輪旋轉(zhuǎn)時，油液將被甩到外面，由于油液被甩到外面，因此中心區(qū)域會形成真空，進(jìn)而吸入更多的油液。如圖2-10所示，從泵輪甩出的油液進(jìn)入渦輪外側(cè)的葉片，而渦輪又與變速器輸入軸相連。這樣，渦輪會使變速器輸入軸旋轉(zhuǎn)，把發(fā)動機(jī)傳遞的動力傳給變速器內(nèi)部相應(yīng)元件。渦輪的葉片是彎曲的，這樣，從外部進(jìn)入渦輪的油液在從渦輪中心出來之前必須改變方向，正是這種方向的改變導(dǎo)致了渦輪旋轉(zhuǎn)。如圖2-11所示，從渦輪內(nèi)側(cè)流出的油液經(jīng)過導(dǎo)輪，導(dǎo)輪的作用是迫使從渦輪返回的液流再次到達(dá)泵輪之前改變方向，這樣可極大地提高液力變矩器的效率。液力變矩器工作時，殼體內(nèi)充滿ATF油，發(fā)動機(jī)帶動殼體旋轉(zhuǎn)，殼體帶動泵輪旋轉(zhuǎn)，泵輪的葉片將ATF油帶動起來，并沖擊到渦輪的葉片；如果作用在渦輪葉片上沖擊力大于作用在渦輪上的阻力，渦輪將開始轉(zhuǎn)動，并使自動變速器的輸入軸一起轉(zhuǎn)動。由渦輪葉片流出的ATF油經(jīng)過導(dǎo)輪后再流回到泵輪，ATF油在液力變矩器中的工作情況如圖2-12所示。液力變矩器的傳動效率1五、液力變矩器的傳動效率及特性1）轉(zhuǎn)矩比K液力變矩器的轉(zhuǎn)矩比是渦輪輸出轉(zhuǎn)矩MW與泵輪輸入轉(zhuǎn)矩MB之比，用K表示，即2）轉(zhuǎn)速比i液力變矩器的轉(zhuǎn)速比是指渦輪轉(zhuǎn)速nW與泵輪轉(zhuǎn)速nB之比，用i表示，即3）傳動效率η變矩器的傳動效率是指泵輪得到的能量傳遞至渦輪的效率，用η表示，即液力變矩器的特性2液力變矩器的特性可用幾個外界負(fù)荷有關(guān)的特性參數(shù)或特性曲線來評價。如圖2-15所示，描述液力變矩器的特性參數(shù)主要有轉(zhuǎn)速比、泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)、變矩比、傳動效率和穿透性等。描述液力變矩器的特性曲線主要有外特性曲線、原始特性曲線和輸入特性曲線等。i軸為轉(zhuǎn)速比，表示渦輪與泵輪轉(zhuǎn)速之比，左端泵輪轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于渦輪，右邊相等。起步或大腳油門時，轉(zhuǎn)速比較小，泵輪比渦輪快很多，此時泵輪輸出的扭矩要比渦輪輸入的扭矩大很多，比較有力，但傳動效率較低；輕踩油門，轉(zhuǎn)速比增加，變矩比降低，傳動效率也相應(yīng)提高，轉(zhuǎn)速比為60%時，效率最高；當(dāng)穩(wěn)定油門，速度較為穩(wěn)定時，轉(zhuǎn)速比進(jìn)一步上升，變矩比接近1，但此時傳動效率下降；為避免動力流失，變矩器用離合器鎖止，轉(zhuǎn)速比驟增至1，效率也達(dá)到最高。如圖2-16所示，鎖止離合器在渦輪轉(zhuǎn)軸上，位于渦輪前端。在變矩器殼體或變矩器鎖止離合器上粘有一種摩擦材料，用以防止離合器接合時打滑。鎖止離合器的接合和分離由變矩器中的液壓油的流向變化來決定。六、帶鎖止離合器的液力變矩器離合器分離時1當(dāng)沒有鎖止控制油壓作用于鎖止控制閥時，如圖2-17所示，變矩器油壓通過鎖止控制閥進(jìn)入變速器輸入軸中心油道，至鎖止離合器片與變矩器殼體之間，目的是控制鎖止離合器分離。之后進(jìn)入渦輪、泵輪和導(dǎo)輪，通過驅(qū)動輪轂與固定套管之間的油道進(jìn)入鎖止控制閥，再通過背壓閥流向冷卻器，對ATF油進(jìn)行冷卻。離合器接合時2當(dāng)車輛以中高速行駛時，鎖止離合器控制閥的油液流動方向如圖2-18所示。變矩器油壓通過鎖止控制閥進(jìn)入驅(qū)動輪轂與固定套管之間的控制油道中，這時，變矩器殼體受到鎖止離合器內(nèi)部活塞擠壓，從而使鎖止離合器和前蓋一起轉(zhuǎn)動，即鎖止離合器接合。由于這時泵輪與渦輪轉(zhuǎn)速差為零，沒有渦流產(chǎn)生，因而油液在變矩器內(nèi)產(chǎn)生的熱量很小，流出變矩器的油液不需要冷卻，直接回到變矩器。七、液力變矩器的檢修液力變矩器外部的檢查1檢查液力變矩器的外部有無操作損傷和裂紋；是否有由于油溫高而導(dǎo)致外表發(fā)藍(lán)的現(xiàn)象；檢查連接螺栓有無松動，如有則需要更換；檢查變矩器軸套是否光滑，如果軸套有磨損，則應(yīng)仔細(xì)檢查油泵的驅(qū)動部分，并檢查軸套缺口有無損傷，必要時應(yīng)更換液力變矩器，軸套表面輕度的擦痕或損傷可以用細(xì)砂布磨光。液力變矩器的清洗2用專用的清洗機(jī)清洗液力變矩器。將液力變矩器安裝在清洗機(jī)的固定架上，清洗機(jī)用加壓的清洗劑對液力變矩器進(jìn)行沖洗，清洗機(jī)的驅(qū)動裝置在沖洗的同時還驅(qū)動液力變矩器的渦輪。清洗工作大約需要15min，可清洗掉絕大多數(shù)的金屬顆粒，完畢后將洗凈的液力變矩器從清洗機(jī)上卸下。液力變矩器內(nèi)部干涉的檢查31）導(dǎo)輪和渦輪之間的干涉檢查將液力變矩器與飛輪連接側(cè)朝下放在臺架上，然后裝入油泵總成，確保液力變矩器油泵驅(qū)動轂與油泵主動部分接合好。把變速器輸入軸（渦輪軸）插入渦輪輪轂，使油泵和液力變矩器保持不動，然后順時針、逆時針反復(fù)轉(zhuǎn)動渦輪軸，如果轉(zhuǎn)動不順暢或有噪聲，則更換液力變矩器。2）導(dǎo)輪和泵輪之間的干涉檢查將油泵放在臺架上，并把液力變矩器安裝在油泵上，旋轉(zhuǎn)液力變矩器使液力變矩器的油泵驅(qū)動轂與油泵主動部分接合好，然后固定住油泵并逆時針轉(zhuǎn)動液力變矩器，如果轉(zhuǎn)動不暢或有噪聲，則更換液力變矩器。液力變矩器軸套偏擺量的測量4首先將液力變矩器暫時安裝在驅(qū)動盤上，為保證安裝正確，應(yīng)在所在位置做個標(biāo)記，并安裝百分表，如圖2-19所示。如果徑向跳動超過0.3mm，則重新調(diào)整液力變矩器的安裝方位。如果徑向圓跳動過大，