新能源汽车底盘电控系统原理与检修：液力偶合器结构与工作原理

液力偶合器主要由壳体、泵轮、涡轮三个部分组成，如图6－9所示。壳体安装在发动机飞轮上；泵轮与壳体焊接在一起，随发动机曲轴一同旋转，是液力偶合器的主动部分；涡轮和输出轴连接在一起，是液力偶合器的从动部分。泵轮和涡轮相对安装，统称为工作轮。在泵轮和涡轮上安装有径向排列的平直叶片，泵轮和涡轮互不接触，两者之间有一定的间隙（3～4 mm）；液力偶合器壳体内充满了液压油。当发动机运转时，曲轴带动液力偶合器的壳体和泵轮一同转动，泵轮叶片内的液压油在泵轮的带动下随之一同旋转。在离心力的作用下，液压油被甩向泵轮叶片外缘处，并在外缘处冲向涡轮叶片，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循环的液流。

图6－9　液力偶合器

在液力偶合器泵轮和涡轮叶片内循环流动的液压油，在从泵轮叶片内缘流向外缘的过程中泵轮对其做功，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，液压油对涡轮做功，其速度和动能逐渐减小。

因此液力偶合器的传动原理是：发动机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。由于在液力偶合器内只有泵轮和涡轮两个工作轮，故液压油在循环流动的过程中除了泵轮和涡轮之间的作用力之外，没有受到其他任何附加的外力。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矩应等于泵轮作用在液压油上的扭矩，即发动机传给泵轮的扭矩与涡轮上输出的扭矩相等。这就是液力偶合器的传动特点，即Mp＝Mt，变扭比K＝1。

变扭比即扭矩放大倍数，例如手动变速器1 挡传动比为3，则扭矩放大3 倍，变扭比K＝3。

设涡轮转速为nt，泵轮转速为np＝ne，那么nt/np 为液力偶合器的传动比i 的倒数。根据液力偶合器的传动特点，可以计算出其传动效率（η）。

根据效率公式η＝Pt/Pe＝（Mt×nt）/（Me×ne），且P＝M×n/9 550，分子和分母中的9 550已约去。因Mp＝Mt，故η＝nt/ne（下脚标表示谁的什么参数，例如nt 表示涡轮的转速）。所以

η＝Pt/Pe＝nt/ne(www.xing528.com)

式中：η——传动效率；

Pp——发动机传给泵轮的功率（注意：式中大写P 为功率）；

Pt——涡轮的输出功率；

Mp——泵轮的输入扭矩（即发动机扭矩Me，Mp＝Me）；

Mt——涡轮的输出扭矩。

由上述计算式可见，液力偶合器的传动效率等于涡轮转速与泵轮转速之比。涡轮与泵轮的转速差越大，传动比越小，传动效率就越低；反之，涡轮与泵轮的转速差越小，传动比越大，传动效率就越高。

具体来说，在刚刚挂上挡而汽车未起步时，涡轮转速为0，液力偶合器的传动效率为0；汽车刚起步时，车速较低，涡轮转速也低，因而传动效率也较低；随着汽车加速，涡轮转速逐渐提高，涡轮与泵轮的转速差逐渐减小，因而液力偶合器的传动效率亦随之增高。理论上，当涡轮转速等于泵轮转速时，传动效率应为100%；但实际上，若涡轮转速等于泵轮转速，则泵轮与涡轮叶片外缘处液压油的压力相等，导致泵轮上的液压油不能冲向涡轮，液力偶合器内的液压油没有循环流动，从而不能将泵轮上的动能传递给涡轮输出，液力偶合器将失去传递扭矩的作用。因此，液力偶合器正常工作时，涡轮的转速必须小于泵轮的转速，也就是说，液力偶合器的效率永远达不到100%。

液力偶合器曾在少数汽车上使用过，由于其在遇到阻力减速时不能起增加扭矩作用，而且在汽车低速行驶时传动效率很低，所以早已无车采用，但在高车速时传动效率高且扭矩大小不变，这是优点，所以应设计新的液力传动装置，让它高车速体现偶合器的偶合特性即可，但低车速效率低和扭矩不可变的问题仍需解决。