剛柔相濟的太極宗師-液力變矩器（二）：四兩撥千斤

（二）：四兩撥千斤

2.3 扭矩放大和偶合以及單向離合器

知道了渦流和環流就了解液力變矩器為什麼能傳遞扭矩， 但是我們選擇性遺忘導輪了， 為什麼需要導輪這位仁兄啊。

為了更好的解釋這個問題，讓我們回到渦流和環流的解釋，之前都是用立體三維來解釋它們倆，現在把它們鋪開用二維平面來理解看看。雖然仍然只有一個泵輪和一個渦輪，但是我們把泵輪和渦輪的不同葉片組合都平鋪開，任意一個渦輪和泵輪的葉片之間的液流就是一個渦流環，然後環流就是這些渦流的首尾相接（分不出誰是頭，誰是尾）。當ATF油從泵輪葉片甩出來的時候，液流會衝擊渦輪，也就是給渦輪葉片一個力，牛頓告訴我們，作用力等於反作用力。這個力產生的扭矩就是渦輪傳給自動變速箱的扭矩，只是由於當泵輪和渦輪兩者速度不一致的時候，泵輪葉片會將液流按照不同入射角度甩向渦輪，這個時候，渦輪的扭矩分力是不同的，因此，不同的速差，渦輪扭矩也就和泵輪不同。

喂！導輪，醒醒了， 該你上場了！如果我們把導輪請過來，裝在泵輪和渦輪之間，並且導輪的葉片只和和泵輪/渦輪的葉片的下半部分互通液流。通常時候，導輪都是無法轉動的。

當ATF油從泵輪葉片甩出來的時候，液流會從泵輪外徑衝擊渦輪外徑（注意外徑液流不經過導輪），也就是給渦輪葉片一個力Fp，然後再從渦輪的內徑被甩出來，沖嚮導輪的葉片，而此時導輪的葉片是無法轉動的，其導輪葉片形狀又剛好讓此液流反向，這樣，導輪葉片也會給渦輪葉片一個力Fs，看，加了導輪之後，渦輪上的力就增加了，不但有泵輪的反作用力，還有導輪的反作用力。因此，導輪可以放大輸入的泵輪扭矩。

看上圖的右邊部分，紅色的力是來自泵輪的力，藍色的力是來自導輪的力。兩者合力共同驅動渦輪。此時，渦流是在泵輪，渦輪和導輪三者之間流動。

渦輪扭矩Tt= 泵輪扭矩Tp + 導輪扭矩Ts

我們還可以換個思路來接著看這個問題，經過導輪變向之後的液流會重新流向泵輪葉片的內徑部分。但是，其液流方向和單純的液力偶合器的返回液流相比，其會流向泵輪的葉片的背面，從而幫助泵輪旋轉，再進一步增大了渦輪扭矩輸出。看上圖的左邊部分。

當然，液力變矩器的液流流動是一個非常複雜的過程，不是一個穩態流動形式。有紊流、湍流、尾流等等現象；在流動中受到複雜的離心力、黏性力、科氏(Coriolis)力等等，當然也有來著葉片等摩擦力的影響，有時候，還可觀察到液流和葉片發生分離流動（detached）以及氣穴等等。 這一切都導致液力變矩器的實際液流非常複雜，只能求助於CFD計算和試驗測試來幫助我們認識，不像上文描述的那麼簡單。

前文提到，導輪為了更好的提供反作用力給渦輪，我們通常將導輪固定，不讓它旋轉，否則如果導輪像渦輪一樣，一推就動了，它的自身運動就減弱了其反射液流的能力，扭矩放大作用就沒有了。但是，泵輪和渦輪的轉速是不一樣的，而泵輪的速度也就是發動機速度，渦輪速度就是變速箱輸入軸速度，兩者速度比值就是speed ratio速比，在失速點速比為零i=-0，車輛通常在起步，需要更大的變扭能力，也就需要導輪葉片能完全反向渦輪液流，從而給到最大的反作用力; 而在泵輪和渦輪速度十分接近的速比，通常業界都定義在0.85左右，此時，泵輪對渦輪的驅動作用很弱，液流衝擊方向也很趨同，導輪此時無法繼續反向推到渦輪，通常稱此速比點為偶合點 coupling point。如果速比進一步增大，導輪將非但不能增力，而且還會減力，通常這個時候，工程師就會讓導輪自由旋轉，這樣，就不會減力了。具體解釋請見下圖圖示。

什麼鬼？一會固定住導輪，一會兒導輪自由旋轉？老闆， 給我上單向離合器！單向離合器顧名思義，就是只能向一個方向旋轉的離合器，常用於液力變矩器和自動變速箱。常見的分類有滾柱斜槽式和楔塊式兩種，總的設計原則就是往一個方向轉的時候，越轉越緊，卡住了，另一個方向越轉越松，包你爽，自由旋轉。

滾柱斜槽式

至此，有了帶單向離合器的導輪，我們就可以得到能夠改變渦輪輸出扭矩的液力變矩器了。

之所以叫變矩器，也就是因為扭矩改變了啊。看看下面液力變矩器的性能曲線，可參見本人的另一篇文章《液力變矩器的K係數是什麼？》資訊標題

另外，簡單介紹一下液力變矩器的常見概念，安裝兩個工作輪之間的渦輪數被稱之為液力變矩器的「級」。採用單向離合器或其他機構使三工作輪中的任一輪的工況發生變化，這種改變形成的工況數被稱為液力變矩器的「相」。比如在導輪結構中增加單向離合器使變矩器在變矩工況和偶合器工況之間轉換。這種變矩器為「兩相」。上文提到的液力變矩器是單級雙相變矩器，液力變矩器的性能曲線更能明顯地說明了這一點。從下圖可以看出，各條性能曲線在耦合點處都存在著非連續的變化，左側的曲線為變矩工況下所得到的， 右側為偶合工況下所得到的。該圖所展示的液力變矩器的結構形式是單級雙相式。這也是汽車行業最常見的形式了。

欲知液力變矩器如何引入鎖止離合器，以及鎖止離合器的作用，請看下回終極篇分解。

作者：yzy