液力變矩器摩擦傳扭能力測量及影響分析

徐小花

摘 要：在當下汽車節能減排的政策背景下，對汽車動力總成的要求也是越來越高。對液力變矩器這個傳動系統零部件來說，要求也在變高。與之相對應的摩擦傳扭部件的重要性就變得尤為突出。本文簡述了液力變矩器摩擦傳扭能力的測量以及常見的影響因素，對于從于液力變矩器或相關產品工作的人員具有一定的指導意義。

關鍵詞：液力變矩器 摩擦傳扭 測量

Measurement and Influence Analysis of Friction Torque Transmission Ability of Hydraulic Torque Converter

Xu Xiaohua

Abstract：Under the current policy background of automobile energy saving and emission reduction， the requirements for automobile powertrain are getting higher and higher. For the transmission system components of the torque converter， the requirements are also becoming higher. Correspondingly， the importance of friction and torsion transmission components has become particularly prominent. This article briefly describes the measurement of the torque converter's friction and torque transmission capacity and the common influencing factors， which have certain guiding significance for the personnel who work with the hydraulic torque converter or related products.

Key words：hydraulic torque converter， friction torque transmission， measurement

1 引言

液力變矩器摩擦傳遞扭矩是靠其內部的鎖止離合器結構來完成的。當需要鎖止時，通過加油壓推動活塞最終將摩擦片和對偶件或鋼片結合來傳遞扭矩，見圖1。當完全接合后（摩擦片和對偶件或鋼片沒有相對轉速差時），可以實現1：1傳輸，最終液力變矩器的傳動效率可達到接近100%，從而彌補液力變矩器液力傳扭（葉片攪液流傳遞扭矩）效率低的問題。

由于液力變矩器液力傳扭時效率低（相關原因可查找液力變矩器液力性能曲線），對于整車來說就是油耗高，為了解決這一問題，就是讓液力變矩器盡可能多地處于摩擦傳遞扭矩，這樣對液力變矩器的鎖止離合器來說要求就更嚴格了。主要表現就是液力變矩器摩擦傳扭能力。

2 液力變矩器摩擦傳扭能力的測量

液力變矩器摩擦傳扭能力來說，是通過液力變矩器綜合性能臺架進行測量的。結構如圖2所示，輸入端連接液力變矩器外殼，由于外殼和鎖止離對偶件或鋼片為剛性連接，所以相當于輸入端連接在鋼片或對偶件上，輸出端連接鎖止離合器的摩擦片。鎖止時，鎖止油路接一定壓力的油壓。

試驗時，油溫設為目標定值（通常取正常工作油溫，作為特性研究用時可以測不同的油溫的情況）。臺架的控制有以下兩種類型：

（a）輸入端轉速控制，轉速為目標定值;輸出端轉速控制，轉速為輸入轉速減轉速差，通常轉速差為10—30rpm（過大時摩擦片容易燒壞，無轉速差時將不會產生摩擦扭矩）;鎖止油壓以一定的速率從小到大增加，如100KPa→900KPa;或以設定值（目標值）加油壓，如100、200、300、400 900KPa。

（b）輸入端轉速控制，轉速為目標定值;加恒定的鎖止油壓，如100KPa，輸出端扭矩控制，即慢慢加負載直到出現打滑（輸入輸出端有轉速差）時不加扭矩，如果繼續加會導致轉速差會越來越大最終摩擦片會燒壞。測完一個鎖止油壓后再測下一個鎖止油壓。

最終可以得出不同油壓下的傳扭能力。目前測摩擦傳扭都是用以上這兩種形式進行，經過研究對比，同樣的條件下（油溫、轉速、測試件）兩種方式測出的結果接近。

3 液力變矩器摩擦傳扭能力相關理論

上面提到了關于液力變矩器摩擦傳扭能力的實際測量方法，接下來通過理論公式來說明一下液力變矩器摩擦傳扭能力的決定因素。摩擦傳扭的公式為：T=N×μ×F×R

其中T：摩擦傳扭能力;

μ：摩擦系數;

F：摩擦片壓緊力;

R：摩擦片有效半徑;

其中R=2/3×（R3外-R3內）×（R2外-R2內）

R外：摩擦片外徑;

R內：摩擦片內徑;

從上面公式可知，摩擦傳扭能力與摩擦片工作面數成正比，圖1所示摩擦片工作面數為4，圖2所示工作面為1。與摩擦系數大小成正比，摩擦系數與所用摩擦材料有關，不同材質的摩擦材料摩擦系數會有所區別;與摩擦片壓緊力成正比，對應到液力變矩器中與鎖止油壓大小成正比（摩擦片壓緊力F=鎖止油壓P活塞作用面積S）;與摩擦片有效半徑R成正比。

對于一個實物液力變矩器來說，摩擦片工作面數為定值（結構決定），摩擦系數為定值（摩擦材料決定），摩擦片有效半徑為定值（結構決定），只與摩擦片壓緊力有關。由于鎖止離合器活塞作用面積為定值（結構決定）。最終對于一個實物液力變矩器來說，液力變矩器摩擦傳扭能力的大小與鎖止油壓的大小有關成正比關系。