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增值电信业务经营许可证：浙B2-第五章 自动变速箱动力传输液压组件
&&&&自动变速箱构造与工作原理十分复杂，而且不同型式的自动变速箱在结构上往往有很大的差异，动力传输组件是自动变速箱不可缺少的重要组成部份，在动力传输过程中，若使用液体作为工作介质来传输动力，则该传动系统为液体传动，液体在运动中所具有的能量为：动能、压力能和重力位能，在液体传动装置中，液体相对位置高度变化小，重力位能可忽略，能量变换主要表现为动能和压力能，故液体传动可分为液压传动和静压传动。静压传动主要依靠工作液体压力能的变化来传递动力，利用工作液体压力能的变化来传递或变换能量的液体组件称为静压组件，如液压泵、液压马达等；液压传动主要依靠工作液体的动能变化来传递动力，利用工作液体动能的变化来传递或变换能量的液体组件称为液压组件，如各种型式的液体接合器和液体扭力变换器。本章主要介绍液压传动只各液压组件。
&&&&一、液体接合器
&&&&（一）、液体接合器 (Fluid Couplings) 的构造
&&&&液体接合器是一种液压传动装置，若忽略机械损失，输出力矩与输入力矩相等，图 5-1(a) 为液体接合器的构造简图，液体接合器主要由毂体、泵轮 B 、涡轮 W 这 3 个部分组成，毂体安装在引擎飞轮上；泵轮与毂体焊接在一起，随引擎曲轴一同旋转，是液体接合器的主动部分，涡轮和输出轴连接在一起，是液体接合器的从动部分，泵轮 B 和涡轮 W 是两个具有相同内外径的叶轮（统称为工作轮），相对安装且互不接触，为能量转换和动力传输的基本组件，其形状如图 5-1(b) 所示，由引擎曲轴通过输入轴驱动的叶轮称为泵轮 B ，另一个与输出轴连结一起的叶轮称为涡轮 W ，故又称输入轴为泵轮轴，输出轴为涡轮轴，叶轮里面有许多半圆形的径向叶片，在各叶片之间充满液压油，两轮装合后相对端面之间约有 3~ 4mm 的间隙，它们的内腔共同构成圆形或椭圆形的环状空腔，其轴线断面一般为圆形，此环状空腔称 为循环圆，该剖面是位于通过包含泵轮、涡轮轴所作的截面，也称轴截面。
图 5-1 液体接合器
&&&&通常将液体接合器的泵轮与涡轮的叶片数制成不相等，目的是避免因液压油流动脉动对工作轮周期性地冲击而引起振动，可使接合器工作更为平稳；接合器工作轮的叶片往往制成平面径向，因为平面径向叶片制造简单，且大多用铝铸造，但也有采用冲压和焊接方法制造的，后一种制造方法不但价格便宜，而且在某种程度上还具有较高的强度。
（二）、液体接合器工作原理
&&&&汽车起步前，液体接合器毂体内充满了液压油，当引擎运转时，曲轴带动液体接合器的毂体和泵轮一同转动，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋转；液体绕泵轮轴线作圆周运动，同时又在离心力作用下从叶片的内缘向外流动，此时外缘的压力较高，而内缘的压力较低，其压力差取决于泵轮的半径和转速，这时涡轮暂时仍处于静止状态，其外缘与中心的压力相同，涡轮外缘的压力低于泵轮外缘的压力，而涡轮中心的压力则高于泵轮的中心压力，由于两个工作轮封闭在一个毂体内，所以这时被甩到外缘的液压油，就冲到涡轮的外缘，使涡轮在液压油冲击力的作用下旋转；冲向涡轮叶片的液压油沿涡轮叶片向内缘流动，又返回到泵轮的内缘，被泵轮再次甩向外缘，液压油就这样从泵轮流向涡轮，又从涡轮返回泵轮而形成一轮循环；在循环过程中，引擎供给泵轮旋转力矩，泵轮使原来静止的工作液压油获得动能，冲击涡轮时，将液压油的一部分动能传递给涡轮，使涡轮带动从动轴旋转，因此涡轮承担着将液压油大部分动能转换成机械能的任务。
&&&&在液体接合器泵轮和涡轮叶片内循环流动的液压油，从泵轮叶片内缘流向外缘的过程中，泵轮对其作功，其速度和动能逐渐增大；而在从涡轮叶片外缘流向内缘的过程中，液压油对涡轮作功，其速度和动能逐渐减小。因此液体接合器的传动原理是：引擎的动能通过泵轮传给液压油，液压油在循环流动的过程中又将动能传给涡轮输出，由于在液体接合器内只有泵轮和涡轮两个工作轮，液压油在循环流动的过程中，除了与泵轮和涡轮之间的作用力之外，没有受到其它任何附加的外力，根据作用力与反作用力相等的原理，液压油作用在涡轮上的扭力矩应等于泵轮作用在液压油上的扭力矩，即：引擎传给泵轮的扭力矩与涡轮上输出的扭力矩相等，这就是液体接合器的传动原理 ( 特点 ) 。
&&&&泵轮内的液压油，除了沿循环圆作环流外，还要绕泵轮轴线作圆周运动，故液压油之流动方式 ( 绝对运动 ) 是以上两者的合成，运动方向是斜对着涡轮冲击涡轮的叶片，然后顺着涡轮的叶片再流回泵轮，此时，液压油的路线是一个螺旋环。涡轮旋转后，由于涡轮内的离心力对液体环流的阻碍作用，因而使液压油的绝对运动方向也要有所改变，此时，螺旋线拉长如图 5-2 所示，涡轮的转速愈高，液压油的螺旋形路线拉得愈长，当涡轮和泵轮转速相同时，两个工作轮的离心力相等，液压油沿环圆的流动停止，液压油随工作轮绕轴线作圆周运动，这时的液体接合器便不再有传递动力的作用。
图 5-2 液体接合器内液压油运动方式
&&&&因此，为了使液压油能够传递动力，必须使液压油在泵轮和涡轮之间造成环流运动，为了能形成环流动，两个工作轮之间必须存在转速差，转速差愈大，工作轮之间的压力差愈大，液压油所传递的扭力矩也愈大，当然液压油所能传递给涡轮的扭力矩，最大只能等于泵轮从引擎所获得的扭力矩，而且这种情况只是发生在涡轮开始旋转的瞬间。
&&&&液体接合器的上述特点，对汽车起步十分有利，因为汽车起步时，需要克服很大的制动阻力，这时正好传给涡轮的动能很大，当克服了起步阻力以后，汽车开始行驶，此后，引擎继续加速，泵轮继续增速，涡轮和汽车也逐渐加速，当泵轮转速随引擎进一步加速到额定转速时，涡轮的转速虽然也随泵轮的转速增加而变化，但也受外界阻力的影响，当外界行驶阻力较大时，涡轮将随之减速，这时，液压油传递较大的动力可用来克服外界增加的行驶阻力，当行驶阻力变小时，涡轮的转速也就会逐渐增加而接近泵轮转速，这时液压油传递较的动能；当汽车下坡时，使涡轮转速增加到等于泵轮转速，这时两工作轮的离心力相同，液压油不再在循环圆内进行环流运动，因此液压油完全停止了传递动力，出现了“行驶阻力＂，如果在汽车下坡时，涡轮的转速增大到大于泵轮的转速时，将会造成反向传递动能，此时，引擎可以得到一定的制动作用。
&&&&由于液体接合器是用液体作为传动介质，泵轮与涡轮之间允许有很大的转速差，因此，可以确保汽车平稳地起步和加速，且能够衰减传动系中的扭转振动并防止传动系过载，从而延长传动系和引擎各机件的寿命，并且显著减少了需要换档的次数，甚至在暂时停车时不脱开传动系也能维持引擎怠速运转。
&&&&由液体接合器工作原理可知，液体在循环流动过程中，没有受到任何其他附加外力，故引擎作用于泵轮上的扭力矩与涡轮所获得并传给从动轴的扭力矩相等，亦即液体接合器只具传递扭力矩的作用，而不具改变扭力矩大小的作用，故必须有变速机构与其配合使用，此外，由于液体接合器不能使引擎与传动系彻底分离，故在采用以移动齿轮或接合套接方法换档的普通齿轮式变速箱时，往往为了换档时将引擎与变速箱彻底分离，以减少轮齿冲击，在液体接合器与变速箱之间还必须装一离合器，在此情况下使用液体接合器，虽然具有使汽车起步平稳，减少传动系中冲击负荷等优点，但未能完全免除操纵离合器的动作，还会使整个传动系的重量增大，纵向尺寸增加，此外由于液体接合器中存在的液压油损失，传动系效率比单用离合器时低，故目前液体接合器在汽车上应用逐渐减少。从以上可以得知：
&&&&1. 液压油在液体接合器中同时具有两种旋转运动
&&&&其一，是随同工作轮一起，作绕工作轮轴的圆周运动（牵连运动）；其二，是经泵轮到涡轮，又从涡轮返回泵轮，反复循环，液压油沿工作腔循环圆作环流运动 - 轴面循环圆运动（相对运动），如图 5-2(a) 所示，故液压油的绝对运动是两种旋转运动的合成，运动方向是斜对着涡轮冲击涡轮叶片（在作液压油质点的绝对运动），这样液压油质点的流线是一条首尾相接的环形螺旋线，如图 5-2(b) 所示。
&&&&2. 液压油沿循环圆作环流运动是液体接合器能够正常传递动力的必要条件
&&&&为了能形成沿循环圆的环流运动，泵轮和涡轮之间必须存在转速差，转速差愈大，泵轮外缘处与涡轮外缘处能量差亦愈大，液压油传递的动力也愈大，若泵轮与涡轮两者转速相等，泵轮处与涡轮外缘处的能量差消失，循环圆内液压油的循环流即停止，液体接合器就不再有传递动力的作用。
&&&&二、液体扭力变换器
&&&&由于液体接合器只有传递动力的作用，无法改变扭转力矩，因此，现代汽车上己很少采用，广泛采用的是液体扭力变换器；扭力变换器是自动变速箱不可缺少的重要组成部分之一，它安装在引擎的飞轮上，其作用是将引擎的动力传递给自动变速箱中的齿轮变速机构，并具有一定的自动变速功能，自动变速箱的传动效率主要取决于扭力变换器的结构和性能。
&&&&（一）、液体扭力变换器 (Torque Conventers) 的构造
&&&&液体扭力变换器的构造与液体接合器基本相似，主要区别是在泵轮和涡轮之间加装了一个固定的液压油导向工作轮 - 定叶轮 (Stator) ，并与泵轮和涡轮保持一定的轴向间隙，通过定叶轮固定套固定于变速箱毂体，此外，为了使液压油有良好循环以确保液体扭力变换器的性能，各工作轮都采用了弯曲成一定形状的叶片。
图 5-3 液体扭力变换器
&&&&图 5-3 是液体扭力变换器的构造简图，它主要由可旋转的泵轮 B 和涡轮 W ，以及固定不动的定叶轮 D 等三个组件组成，这些组件的形状如图 5-3 ，各工作轮用铝合金精密制造，或用钢板冲压焊接而成，泵轮与扭力变换器毂连成一体，用螺栓固定在引擎曲轴后端的凸缘或飞轮上，毂体做成两半，装配后焊成一体（有的用螺栓连接），涡轮通过从动轴与变速箱的其它部件相连，定叶轮则通过定叶轮轴与变速箱的固定毂体相连，所有工作轮在装配后，形成断面为循环圆的环状体；泵轮、涡轮和定叶轮是液体扭力变换器转换能量、传递动力和改变扭转力矩不可缺少的基本工作元件。
&&&(二) 、液体扭力变换器工作原理
&&&&和接合器一样，扭力变换器正常工作时，贮于环形内腔中的液压油，除有绕扭力变换器轴的圆周运动以外，还有在循环圆中的循环流动；与接合器的不同是，由于多了一个固定不动的定叶轮，在液体循环流动的过程中，定叶轮给涡轮一个反作用力矩，从而使涡轮输出扭力矩不同于泵轮输入扭力矩，因而具有“变矩＂的功能。扭力变换器不仅传递扭力矩，且能
图 5-4 液体扭力变换器的主要工作组件
在泵轮扭力矩不变的情况下，随着涡轮的转速不同而改变涡轮输出的扭力矩。引擎运转时带动液体扭力变换器的毂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，并沿涡轮叶片流向定叶轮，再经定叶轮叶片流回泵轮叶片内缘，形成循环的液压油，定叶轮的作用是改变涡轮上的输出扭力矩，由于从涡轮叶片下缘流向定叶轮的液压油仍有相当大的冲击力，只要将泵轮、涡轮和定叶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力矩。由以上可以得知：
&&&&1. 液体扭力变换器由泵轮（主动轮）、涡轮（被动轮）和定叶轮等三个工作轮组成，它们是转换能量、传递动力和变矩必不可少的基本组件。
泵轮：使引擎的机械能转换为液体能量；
涡轮：将液体能量转换为涡轮轴上机械能；
定叶轮：通过改变液压油的方向而起变矩作用。
&&&&2. 与液体接合器一样，液体扭力变换器中液体同时绕工作轮轴线作旋转运动和沿循环圆的轴面循环旋转运动，轴面循环按先经泵轮，后经涡轮和定叶轮，最后又回到泵轮的顺序，进行反复循环。
&&&&3. 液体扭力变换器变矩效率随涡轮的转速而变化
&&&&(1) 当涡轮转速为零时，增矩值最大，涡轮输出力矩等于泵轮输入扭力矩与定叶轮反作用扭力矩之和。
&&&&(2) 当涡轮转速由零逐渐增大时，增矩值随之逐渐减少。
&&&&(3) 当涡轮转速达到某一值时，涡轮出口处液压油直接冲向定叶轮出口处，液压油不改变流向，此时液体扭力变换器转化为液体接合器，涡轮输出力矩等于泵轮输入力矩。
&&&&(4) 当涡轮转速进一步增大时，涡轮出口处液压油冲击定叶轮叶片背面，此时液体扭力变换器涡轮输出力矩小于泵轮输入力矩，其值等于泵轮输入力矩与定叶轮力矩之差。
&&&&(5) 当涡轮转速与泵轮转速相同时，液体扭力变换器失去传递动力的功能。
&&&&三、综合式液体扭力变换器
&&&&目前液体扭力变换器的结构型式很多，这一方面反映了它在结构方面的进步与发展，
&&&&另一方面也反映了不同车辆在使用扭力变换器时，对它不同的性能要求。
&&&&上面所介绍的液体扭力变换器，它只在一中等转速比范围内具有较高效率，但汽车经常需要在高传动比情况下行驶，此时，液体扭力变换器的效率反而下降，这对于实际使用时是很不利的，为了避免这一缺陷，汽车上通常采用两相液体扭力变换器，即综合式液体扭力变换器 (Multi-Element Torque Converters) 。
B: 泵轮 W: 涡轮 D: 定叶轮
1: 输入轴 2: 输出轴 3: 定叶轮轴 4: 单向离合器
图 5-5 综合式液体扭力变换器
&&&&目前使用在自动变速箱汽车上的扭力变换器都是综合式液体扭力变换器（图 5-5 ）它和上述液体扭力 变换器的不同之处在于它的定叶轮不是完全固定不动的，而是通过单向超速离合器 (One-Way Overrunning Clutch) （又称单向啮合器或自由轮离合器），固定于变速箱毂体的固定导套上，单向超速离合器使定叶轮可以朝顺时针方向旋转（从引擎前面看），但不能朝逆时针方向旋转。
&&&&（一）、综合式液体扭力变换器的构造
1: 迭片弹簧 2: 外座圈 3: 滚柱 4: 内座圈
图 5-6 滚柱式单向离合器
&&&&综合式液体扭力变换器与单相三组件液体扭力变换器结构基本相似，它仍由泵轮 B 、涡轮 W 和定叶轮 D 等三工作轮组成，两者之间的区别是定叶轮 D 与定叶轮轴不再是刚性连接为一体，而是在定叶轮 D 与定叶轮轴之间装有单向自由轮机构 - 单向离合器（见图 5-5 ）；图 5-6 是滚柱式单向离合器的结构，外座圈与定叶轮连为一体，内座圈与定叶轮轴刚性连接，若液压油冲击定叶轮叶片正面，使外座圈按顺时针方向转动，滚柱将卡死在内、外圈之间的楔形槽内，形成楔紧状态，使内外圈接合；由于定叶轮轴是固定不动的，故定叶轮锁定而固定不动；若液压油冲击定叶轮叶片的背面，使外座圈按逆时针方向转动，滚柱便有向楔形槽宽阔部分移动趋势，使它与内、外圈表面接触之压力很小，不能楔紧而处于分离状态，于是外圈（或定叶轮）可以朝逆时针方向自由地转动，由此可见，单向离合器对定叶轮有单向锁定作用。
&&&&1 、三组件液体扭力变换器的构造
&&&&典型轿车用三组件综合式液体扭力变换器如图 5-7 所示，它由泵轮、涡轮和定叶轮组成。
&&&&扭力变换器毂体由前后两半焊接而成，毂体前端连接着装有起动齿圈的飞轮，并用螺固定在曲轴后端凸缘上，为了在维修拆装后保持扭力变换器与曲轴原有的相对位置，以免破坏动平衡，螺钉在圆周上的分布是不均匀的，只有其位置正确，才能装上。
&&&&泵轮装有径向平直叶片，焊在泵轮外毂上的泵轮轮毂可自由转动，涡轮有倾斜的曲面叶片，与涡轮毂体铆接的涡轮轮毂，以半月花键与扭力变换器输出轴相连，泵轮及涡轮的叶片和毂体均为钢板冲压件，叶片和内环采用点焊连接，与外毂采用铜焊连接，定叶轮用铝合金铸造，并与自由轮 ( 单向离合器 ) 的外座圈固定连接。
图 5-7 典型轿车用三组件综合式液体扭力变换器
1: 内座圈 2: 外座圈 3: 定叶轮 4: 铆钉 5: 滚柱 6: 迭片弹簧
图 5-8 扭力变换器自由轮机构
&&&&扭力变换器自由轮机构的构造可用图 5-8 来说明，它由外座圈、内座圈、滚柱及不锈钢迭片弹簧组成，定叶轮用铆钉铆在外座圈上，内座圈与固定套管用半月花键连接，因而内座圈是固定不动的，外座圈的内表面有若干个偏心的 圆弧面，滚柱经常被迭片弹簧压向外座圈之间滚道比较狭窄的一端，而将内外两座圈楔紧。
&&&&2 、四组件综合式液体扭力变换器的构造某些起动变矩系数大的扭力变换器，若采用上述三组件综合式扭力变换器，则在由最高效率的工作情况到接合器开始工作的区段上效率显著降低，为避免这个缺点，可将定叶轮分割成两个，分别装在各自的自由轮上，而形成四组件综合式液体扭力变换器 ( 如图 5 -9a ) 。
&&&&（二）、综合式液体扭力变换器工作原理
&&&&1 、三组件综合式液体扭力变换器工作原理
&&&&单相三组件液体扭力变换器中定叶轮是固定不动的，综合式液体扭力变换器的定叶轮，由于单向离合器的作用，只能沿一个方向转动。
&&&&当涡轮转速较低与泵轮转速差较大时，从涡轮出口处流出的液压油冲击定叶轮叶片正面，迫使定叶轮顺时针方向旋转，由于滚柱楔紧在滚道的窄端，定叶轮便和自由转之外座圈一起被卡紧在内座圈上而固定不动，此时单向离合器处于结合状态，定叶轮锁定不动，此状态仍与单相液体扭力变换器相同，液体扭力变换器开始增大扭力矩的作用；当涡轮转速升高到一定值时，涡轮出口处液压油冲击定叶轮叶片的背面，亦即液压油对定叶轮的冲击力反向，此时单向离合器处于分离状态，于是定叶轮自由地相对于内座圈与涡轮同向转动，这时，扭力变换器就转入接合器的情况工作，可以朝涡轮转向相同的方向自由转动，在此状态定叶轮对液压油作用扭力矩等于 0 ，可以把定叶轮与涡轮合成一个整体来看待，故涡轮扭力矩基本上与泵轮扭力矩相等，液体扭力变换器转化为液体接合器工作状态。
&&&&由上述分析可知，综合式液体扭力变换器通过单向离合器的作用有两种工作情况，即扭力变换器工作情况和接合器工作情况；液体扭力变换器可能有的工作情况数称为液体扭力变换器的相数，在前面所述的液体扭力变换器只有“变矩＂工作情况，故称为单相三组件液体扭力变换器，综合式液体扭力变换器具有“变矩＂和“接合＂两种工作情况，故称为两相三组件液体扭力变换器，其“综合＂的含意也正在于此。
2 、四组件综合式液体扭力变换器工作原理
图 5-9 四组件综合式液体扭力变换器
&&&&图 5 -9a 为四组件综合式液体扭力变换器的简图。当涡轮转速较低时，涡轮出口处液压油冲击在两定叶轮叶片的凹面上，方向如图 5-9b 所示，此时，两定叶轮的自由轮机构均被锁住，定叶轮固定，如同扭力变换器工作情况工作；当涡轮转速增加到一定程度，液压油对第一定叶轮 (Primary Stator) 的冲击力反向，第一定叶轮便因自由轮机构松脱而与涡轮同向旋转，此时只有第二定叶轮 (Secondary Stator) 仍起变矩作用；当涡轮转速继续升高到接近泵轮转速时，第二定叶轮也受到液压油的反向冲击力而与涡轮及第一定叶轮同向转动，于是扭力变换器全部转入接合器工作情况。
&&&&四、带锁定离合器综合式液体扭力变换器
&&&&扭力变换器是用液压来传递汽车动力的，由于扭力变换器的涡轮与泵轮之间存在转速差和液压油的内部磨擦亦会造成一定的能量损失，因此传动效率 较低，传动效率低是液体扭力变换器的一个主要缺点，因此，采用液体扭力变换器的汽车在正常行驶时的燃料经济性较差，为了充分利用引擎功率，提高汽车在高传动比工作情况下的传动效率，减少燃油消耗，提高汽车燃油经济性，这就需要进一步提高液体扭力变换器的效率，特别是提高高转速比时的效率，为此目的，在综合式液体扭力变换器的内部增设一锁定离合器 (Torque Converter Clutch) ，即所谓带锁定离合器的综合式液体扭力变换器 (Hydraulically Locking Torque Converters) ，简称锁定综合式液体扭力变换器。
&&&&（一）、带锁定离合器综合式液体扭力变换器的构造
&&&&现代轿车自动变速箱采用带锁定离合器的综合式液体扭力变换器，其结构如图 5-10 所示，它是在综合式液体扭力变换器的基础上增加一个由液压油操纵的锁定离合器，锁定离合制阀相通，锁定控制阀由自器通常采用湿式、片式摩擦离合器；锁定离合器的主动部分即为扭力变换器毂体，与输入轴相连，被动部分是一个可作轴向移动的压盘，它通过半月花键套与涡轮输出轴相连，压盘背面（图中右侧）的液压油与扭力变换器泵轮，涡轮中的液压油相通，保持一定的油压（该压力称为扭力变换器压力）压盘左侧（压盘与扭力变换器毂体之间）的液压油通过扭力变换器输出轴中间的控制油道与阀板总成上的锁定控动变速箱计算机通过锁定 电磁阀来控制，锁定离合器图的接合和分离即由此专门的控制机构来控制。
1: 起动齿圈 2: 锁定离合器操纵油缸 3: 导向销 4: 曲轴凸缘盘 5: 油道 6: 压盘 7: 离合器从动盘 8: 传力盘 9: 键 10: 涡轮 11: 泵轮 12: 定叶轮 13: 自由轮机构 14: 涡轮轮毂 15: 输出轴
5-10 带锁定离合器综合式液体扭力变换器
&&&&（二）、带锁定离合器的综合式液力扭力变换器工作原理
&&&&当锁定离合器处于分离状态时，与综合式液体扭力变换器一样，仍具有变矩和接合两种工作情况；当锁定离合器处于接合状态时，此时引擎马力 ( 功率 ) 经输入轴、扭力变换器毂体和离合器直接传至涡轮输出轴，扭力变换器不起作用，这种工作情况称为锁定工作情况，在此工作情况时，泵轮与涡轮被联锁为一体，失去液压传递动力的功能，所有动力皆由锁定离合器传递；其动力传递路线如下 ( 图 5-11 所示 ) ：
(a) 变矩、接合工作情况 (b) 锁定工作情况
图 5-11 带锁定离合器综合式液体扭力变换器动力传递路线图
&&&&(1) 变矩、接合工作情况：动力输入→泵轮→涡轮→动力输出。
&&&&(2) 锁定工作情况：动力输入→锁定离合器→动力输出。
&&&&当汽车起步或在弯曲环路面上行驶时，锁定离合器分离，使扭力变换器起作用，以充分发挥液压传动自动适应行驶阻力剧烈变化的优点；当汽车在良好道路上行驶时，接合锁定离合器，使扭力变换器的输入轴和输出轴成为刚性连接，即转为直接机械传动，此时，提高了汽车的行驶速度和燃料经济性。
&&&&当锁定离合器接合时，自由轮机构即脱开，定叶轮在液压油中自由旋转，若取消自由轮机构，则当泵轮与涡轮锁成一体旋转时，定叶轮将仍处于固定状态，导致液压损失加大 , 效率降低。
&&&&五、液体扭力变换器的补偿及冷却
&&&&扭力变换器的传动效率总是低于 100% ，也就是说在传递动力的过程中总有一定的能量损失，这些损失的能量绝大部分都被扭力变换器中的液压油以内部摩擦的形式转化为热量，并使扭力变换器中的液压油的油温升高，为了防止液压油因温度过高而变质，必须将受热后的液压油送至冷却器进行冷却，同时不断地向扭力变换器输入冷却后的液压油。
&&&&扭力变换器中的液压油是由自动变速箱中的油泵提供，从油泵输出的液压油有一部分经过扭力变换器轴套与定叶轮固定套之间的间隙进入扭力变换器内，受热后的液压油经过定叶轮固定套与扭力变换器输出轴之间的间隙或中空的扭力变换器输出轴流出扭力变换器，经油管进入安装在引擎水箱附近或水箱内的自动变速箱液压油冷却器，经冷却后流回自动变速箱的油底毂（图 5-12 ）。
1: 进油 2: 回油 3: 输出轴 4: 定叶轮固定套 5: 扭力变换器轴套 6: 扭力变换器毂 7: 冷却器
5-12 液压油的供给及冷却
&&&&扭力变换器的各工作轮在一个密闭腔内工作，腔内充满液压传动油，它既是工作介质，又是液压组件的润滑油和冷却剂，当扭力变换器工作时，泵轮高速转动，循环圆内液压油质点在沿工作轮叶片流动时受离心惯性力的作用，叶片上各点处液压油压力均不相同；在泵轮叶片出口处压力最大，而在泵轮进口处的叶片背面压力最低；在液压油加压过程中，若该 处压力下降低于该温度下工作液压油的饱和蒸 汽压时，液体便开始气化蒸发，析出气泡，这一图现象称为汽蚀现象；当液体中的气泡随液压油运动到压力较高的区域时，气泡在周围液压油的冲击下迅速破裂，又凝结成液态，使体积骤然缩小，出现真空；于是周围的液压油质点即以极高的速度填补这些空间；在此瞬间，液压油质点相互强烈碰击，产生明显的噪音，同时形成很高的局部压力、温度，致使叶片表面的金属颗粒被击破剥落，因此，汽蚀现象将影响扭力变换器正常工作，使其效率降低，并伴有噪音，故工作腔内必须保持足够的补偿压力。
&&&&此外，在扭力变换器工作时，由于能量的损失，会产生很大的热量，这种热量与扭力变换器传递的功率及效率有关，由于扭力变换器的效率是随传动比而变的，这时扭力变换器所传递的引擎功率全部转变为热量而损失掉，当车速低且负荷又大时，扭力变换器传递引擎的功率大而传动效率又低，这时若无有效的冷却措施，则循环的工作液压油温度会很快升高，工作液压油温度过高会使工作液压油变质，密封件失效。
&&&&在液体扭力变换器中，为了避免汽蚀及高温而造成的不良后果，需要采用补偿泵将工作液压油以一定的压力输送到扭力变换器中，使其循环圆内保持一定的补偿压力，其值视扭力变换器而异，通常在 0.25MPa ～ 0.7MPa 范围内，而且随工作情况不同而变化，补偿泵的另一个作用是不断地将工作液压油从液体扭力变换器中引出，送到冷却器或变速箱的油底毂进行冷却。
&&&&由油泵输出具有一定压力的补偿油通过固定套管与泵轮轮毂之间的环状空腔，从定叶轮与泵轮之间的缝隙进入，由涡轮与定叶轮之间流出，经固定套管与扭力变换器输出轴之间的环状空腔通往冷却器，使液压油得到冷却；由于补偿压力的存在，工作轮上受到的轴向力较大；因此，在定叶轮端部装有有色金属推力垫片，在涡轮轮毂与毂体之间装有耐摩的塑料垫片。
&&&&六、油泵结构与工作原理
&&&&油泵是自动变速箱最重要的总成之一，它通常安装在扭力变换器的后方，由扭力变换器毂后端的轴套驱动，在引擎运转时，不论汽车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速箱中的扭力变换器、换档执行机构、液压控制阀等部分提供所需的一定压力的液压油，以确保其正常工作，常见的自动变速箱油泵有 4 种类型：内啮合齿轮泵、摆线转子泵、叶片泵及变量泵。
图 5-13 内啮合齿轮泵
&&&&（一）、内啮合齿轮泵结构与工作原理
&&&&内啮合齿轮泵是自动变速箱中应用最多的一种油泵，各种丰田汽车自动变速箱都采用这种油泵，它具有结构紧凑、尺寸小、重量经、自吸能力强、流量波动小、噪音低等特点，内啮合齿轮泵主要由小齿轮、内齿轮、月牙形隔板、泵毂、泵盖等组成（图 5-13 ），小齿轮为主动齿轮，内齿轮为从动齿轮，两者均为渐开线齿轮；月牙形隔板的作用是将小齿轮和内齿轮之间的工作腔分隔为吸油腔和压油腔，使彼此不通；泵毂上有进油口和出油口。
&&&&引擎运转时，扭力变换器毂体后端的轴套带动小齿轮和内齿轮一起朝顺时针方向旋转，此时，在吸油腔，由于小齿轮和内齿轮不断退出啮合，容积不断增加，以致形成局部真空，将液压油从进油口吸入，且随着齿轮的旋转，齿间的液压油被带到压油腔；在压油腔，由于小齿轮和内齿轮不断进入啮合，容积不断减少，将液压油从出油口排出，这就是内啮合齿轮泵的泵油过程。
&&&&油泵的理论泵油量等于油泵的排量与油泵转速的乘积，内啮合齿轮泵的排量取决于小齿轮的齿数、模数及齿宽，油泵的实际泵油量会小于理论泵油量，因为油泵的各密封间隙处总有一定的泄漏，其泄漏量与间隙的大小及输出压力有关，间隙愈大，输出压力愈高，泄漏量就愈大。
&&&&（二）、摆线转子泵结构与工作原理
&&&&摆线转子泵是一种特殊齿形的内啮合齿轮泵，它具有结构简单、尺寸紧凑、噪音小、运转平稳、高转速性能良好等优点；其缺点是流量脉动大、加工精度要求高，马自达 626 轿车的自动变速箱就是采用这种油泵。
图 5-14 摆线转子泵
&&&&摆线转子泵由一对内啮合的转子及泵毂、泵盖等组成（图 5-14 ），内转子为外齿轮，其齿廓曲线是外摆线，外转子为内齿轮，齿廓曲线是圆弧曲线；内外转子的旋转中心不同，两者之间有偏心距 e ，一般内转子的齿数可以为 4 、 6 、 8 、 10 等，而外转子比内转子多１个齿，内转子的齿数愈多，出油脉动就愈小，通常自动变速箱上所用的摆线转子泵的内转子都是 10 齿。
&&&&引擎运转时，带动油泵内外转子朝相同的方向旋转，内转子为主动齿，外转子的转速比内转子每圈慢１个齿，内转子的齿廓和外转子的齿廓是一对共轭曲线，它能确保在油泵运转时，不论内外转子转到什么位置，各齿均处于啮合状态，即内转子每个齿的齿廓曲线上总有一点和外转子的齿廓曲线相接触，从而在内转子、外转子之间形成与内转子齿数相同个数的工作腔，这些工作腔的容积随着转子的旋转而不断变化，当转子朝顺时针方向旋转时，内转子、外转子中心线的右侧的各个工作腔的容积由小变大，以致形成局部真空，将液压油从进油口吸入；在内转子、外转子中心线的左侧的各个工作腔的容积由大变小，将液压油从出油口排出，这就是摆线转子泵的泵油过程。摆线转子泵的排量取决于内转子的齿数、齿形、齿宽及内外转子的偏心距，齿数愈多，齿形、齿宽及偏心距愈大，排量就愈大。
&&&&（三）、叶片泵结构与工作原理
&&&&叶片泵由定子、转子、叶片及泵毂、泵盖等组成（图 5-15 ），它具有运转平稳、噪音小、 泵油流量均匀、容积效率高等优点；但它结构复杂，对液压油 的污染比较敏感，转子由扭力变换器毂体后端的轴套带动，绕其中心旋转；定子是固定不动的，转子与定子不同心，二者之间有一定的偏心距。
图 5-15 叶片泵
&&&&当转子旋转时，叶片在离心力或叶片底部的液压油压力的作用下向外张开，紧靠在定子内表面上，并随着转子的转动，在转子叶片槽内作往复运动，这样在每两个相邻叶 片之间便形成密封的工作腔；如果转子朝顺时针方向旋转，在转子与定子中心联机的右半部的工作腔容积逐渐增大，以致产生一定的真空，将液压油从进油口吸入；在中心联机左半部的工作腔容积逐渐减小，将液压油从出油口压出，这就是叶片泵的泵油过程。
&&&&叶片泵的排量取决于转子直径、转子宽度及转子与定子的偏心距，转子直径、转子宽度及转子与定子的偏心距愈大，叶片泵的排量就愈大。
&&&（四）、变量泵结构与工作原理
&&&&上述 3 种油泵的排量都是固定不变的，称为定量泵；为确保自动变速箱的正常工作，油泵的排量应足够大，以便在引擎怠速运转的低速工作情况下也能为自动变速箱各部分提供足够大的流量和压力的液压油，定量泵的泵油量是随转速的增大而成正比地增加的，当引擎在中高速运转时，油泵的泵油量将大大超过自动变速箱的实际需要，此时油泵泵出的大部分液压油将通过油压调节阀返回油底毂，由于油泵泵油量愈大，其运转阻力也愈大，因此这种定量泵在高转速时，过多的泵油量使阻力增大，从而增加了引擎的负荷和油m，造成了一定的动力损失。
&&&&为了减少油泵在高速运转时由于泵油量过多而引起的动力损失，目前用于汽车自动变速箱的叶片泵大部分都设计成排量可变的型式（称为变量泵或可变排量式叶片泵），采用这种油泵车型有特、马自达、大宇等轿车，这种叶片泵的定子不是固定在泵毂上，而是可以绕一个销轴作一定的摆动，以改变定子与转子的偏心距（图 5-16 ），从而改变油泵的排量，在油泵运转时，定子的位置由定子侧面控制腔内来自油压调节阀的回油油路来控制，当油泵转速较低时，泵油量较小，油压调节阀将回油油路关小，使回油压力下降，定子在回位弹簧的作用下绕销轴向顺时针方向摆动一个角度，加大了定子与转子的偏心距，油泵的排量随之增大；当油泵 转速增高时，泵油量增大，出油压力随之上升，推动油压调节阀将回油油路开大，使控制腔内的回授油压上升，定子在回授油压的推动下绕销轴朝逆时 针方向摆动，定子与转子的偏心距减小，油泵的排量也随之减小，从而降低了油泵的泵油量，直到出油压力降至原来的数值。 图 5-17 为定量泵和变量泵的泵油量曲线图，由图中可知，定量泵的泵油 量和引擎转速成正比，并随引擎转速的增加而不断增加；变量泵的泵油量在引擎转速超过某一数值后就不再增加，保持在一 个能满足油路压力的水平上，从而减少了油泵在高转速时的运转阻力，提高了汽车的燃油经济性。
图 5-16 变量泵
图 5-17 泵油量曲线图
1. 液体接合器是一种液压传动装置，输出力矩与输入力矩（ ）。
2. 液体接合器主要由（ ）、（ ）、（ ）这 3 个部分组成。
3. 由引擎曲轴通过液体接合器输入轴驱动的叶轮称为（ ），另一个与输出轴连结一起的叶轮称为（ ）。
4. 为了使液压油能够传递动力，必须使液压油在泵轮和涡轮之间造成（ ）。
5. 为了能形成环流动，两个工作轮之间必须存在（ ），转速差愈大，工作轮之间的压力差愈（ ），液压油所传递的扭力矩也愈（ ）。
6. （ ）只具传递扭力矩的作用，而不具改变扭力矩大小的作用。
7. 液压油在液体接合器中同时具有两种旋转运动（ ）、（ ）。
8. 液体扭力变换器的构造与液体接合器基本相似，主要区别是在泵轮和涡轮之间加装了一个固定的 ( ) 。
9. 当涡轮转速由零逐渐增大时，增矩值随之逐渐（ ）。
10. 当涡轮转速与泵轮转速（ ）时，液体扭力变换器失去传递动力的功能。
11. 综合式液体扭力变换器和液体扭力变换器的不同之处在于它的定叶轮不是完全固定不动的，而是通过 ( ) ，固定于变速箱毂体的固定导套上。
12. 综合式液体扭力变换器具有（ ）和（ ）两种工作情况。
13. （ ）是液体扭力变换器的一个主要缺点。
14. 锁定离合器的主动部分即为（ ），与输入轴相连，被动部分是一个可作轴向移动的压盘。
15. 当汽车起步或在弯曲环路面上行驶时，锁定离合器（ ），使扭力变换器起作用；当汽车在良好道路上行驶时，锁定离合器（ ）。
16. 液压油加压过程中，若该处压力下降低于该温度下工作液压油的饱和蒸汽压时，液体便开始气化蒸发，析出气泡，这一现象称为（ ）。
17. 常见的自动变速箱油泵有 4 种类型：（ ）、（ ）、（ ）及（ ）。
18. 油泵的理论泵油量等于油泵的（ ）与油泵（ ）的乘积。
19. 摆线转子泵的排量取决于内转子的（ ）、（ ）、（ ）及内外转子的偏心距。
20. 叶片泵的排量取决于转子直径、转子宽度及转子与定子的（ ）。}