给导向轮增加单向离合器。 液力变矩器的导轮通过单向离合器固定在变速器壳体上，单向离合器的内圈与导轮和变速器壳体连接并固定；外环与导轮连接，并可随导轮同泵轮同向转动。设置单向离合器后，在速比小、速差大时，导轮仍然锁止，ATF改变方向后流向泵轮后部，使泵轮转动，仍能起到增加扭矩的作用；当转速相对较大且涡轮和泵轮之间的转速差较小时，ATF会冲击导轮的背面。此时导轮与泵轮同向自由转动，ATF顺利流回泵轮。此时液力变矩器不产生增矩作用，其作用与普通液力耦合器相同。因此、同时扭矩也增大，这是因为当导轮自由转动时，导轮中的ATF对液体流向的阻力减小，循环流量增大。其特征如图3-11所示。 液力变矩器中的单向离合器有三种结构形式：棘轮式、滚柱式和楔块式，现在广泛使用的是后两种。单向离合器在一个方向传递扭矩，即单向离合器连接的两个元件之间，根据受力关系，可以自动实现锁止或自由转动两种状态。单向离合器传递扭矩的能力比摩擦离合器大，能根据转动方向自动平稳地在行驶和怠速之间切换。 图3-11集成液力变矩器特性曲线 (1)滚柱型单向离合器 (滚柱轴承离合器是一种新型的摩擦超越离合器。与以前的超越离合器相比，具有承载能力高、楔紧可靠、使用寿命长的特点。它兼有离合器和轴承的功能，并能简化传动结构，因此具有广阔的应用前景。滚柱离合器主要由内圈、滚柱、外圈、滚柱保持架、止动器、卡簧、弹簧片、密封圈等组成。) 图3-12是滚柱式单向离合器的结构示意图。它由轮毂、滚子、外圈和压缩弹簧等组成。单向离合器的外圈通过铆钉铆接在导轮上，轮毂通过花键与导轮套连接，是固定件。外环的内表面设有多个偏心弧形滚道，与轮毂的外表面围成一个楔形空腔，滚子座位于楔形空腔内。 图3-12滚柱型单向离合器 1-外圈2-滚子3-压缩弹簧4-轮毂5-铆钉6-导轮 工作时，外圈是一个驱动部件，在外力矩的作用下逆时针旋转，向图中“锁紧”方向旋转。滚子会卡在外圈内表面和轮毂外表面形成的楔形腔的窄端，外圈被楔住不能转动(导轮处于锁紧状态)。当外界力矩改变作用方向时，即图中的“自由”方向，滚子在压缩弹簧的作用下仍停留在楔形腔的窄端，但在摩擦力的作用下有向较宽端移动的趋势。此时接触面上的压力很小，无法楔入，处于分离状态。然后外环与轮毂分离，相对轮毂自由转动(导轮处于分离状态)。 (2)楔形单向离合器 (楔块式单向离合器由外环、8字形楔块、止动弹簧和内环组成。这些楔块的工作方式类似于滚柱型单向离合器中的滚柱。当图中外环相对内环逆时针旋转时，楔块被推动倾斜，内外边缘之间留有一定的空间，这样离合器就不会锁死。换句话说，图中所示的楔形单向离合器在任何时候都允许其外环相对于内环逆时针旋转或者内环相对于其圆周顺时针旋转。) 图3-13是楔形单向离合器的结构和工作原理图。它由外圈、内圈、楔块、保持架和板簧等组成。保持器分配楔 当速比大，速差小时，ATF冲击导轮叶片背面，外圈在扭矩作用下按图3-13b所示方向旋转。在摩擦力的作用下，楔子倾向于同方向旋转。此时，由于楔块的短对角线距离小于内外圈之间的距离，楔块倾斜后内外圈可以自由转动(导轮处于分离状态)。反之，当速比小、速差大时，ATF冲击导轮叶片前部，外圈在扭矩作用下沿图3-13c所示方向旋转，楔块在摩擦力作用下趋于同向旋转。此时，由于楔块的对角线距离大于内外圈之间的距离，楔块倾斜卡在内外圈之间，外圈被卡住(导轮处于锁定状态)。 第二，使用多个导向轮 为了拓宽液力变矩器的高效区，可以将导轮分为两部分，分别安装在各自的单向离合器上，使单向离合器在怠速状态下可以锁止和分离，比整个导轮在怠速时更能减少冲击损失，提高性能。图3-14显示了一个四元件集成式液力变矩器。 图3-14四元件集成液力变矩器 1-启动齿圈2-变矩器壳体3-曲轴法兰4-第一个定子(I) 5-涡轮 6-泵轮7-第二导向轮()8-自由轮机构9-输出轴10-导向轮固定套 双导轮液力变矩器的结构由泵轮、涡轮和两个可单向传动的导轮组成。两个导向轮分别与两个单向离合器的外圈连接，单向离合器的内轮通过花键与导向轮套连接，并固定安装在变速器壳体上，可实现两种变矩器工况和一种液力耦合器工况。与单导轮液力变矩器相比，双导轮液力变矩器在液力偶合器工作区的扭矩比和传动效率都有明显提高，而该工作区是液力变矩器的频繁工况，因此有必要提高该工况下的传动效率。 两个导向轮具有不同的叶片进口角。当速比较低时，两个导向轮由单向离合器锁定，并根据变矩器条件工作。当速比变化时，涡轮出口的气流开始冲击第一导轮叶片的背面，第一单向离合器被释放，第一导轮与涡轮同向转动，只有第二导轮仍起变矩器的作用。当速比较高时，涡轮的出口流体撞上第二导轮的叶片背面，单向离合器松开，第二导轮与涡轮同向转动，液力变矩器全部切换到耦合器模式。图3-15是带有两个独立导向轮的液力变矩器的特性曲线。整体导轮的耦合工作点在分离导轮的第一耦合点和第二耦合点之间，与图中虚线所示的非分离情况相比，传动效率得到提高。 双导轮液力变矩器结合了上述液力变矩器和液力耦合器的特点。其高效区广，启动时的变矩系数也大。这种变型不仅适用于重型车辆，也适用于速度范围较宽的其他类型的车辆。但由于增加了工作轮，相应带来了结构和制造工艺复杂、质量增加的缺点，所以很少使用。 图3-15双导轮液力变矩器特性曲线 第三，采用锁止离合器。 使用汽车液力变矩器具有许多优点，如改善起步性能、加速性能和换挡性能，增加动力传动系统的减震和隔振，降低动载荷，延长工作寿命。然而，由于液力变矩器的液压损失，其效率低于机械变矩器 从图3-11液力变矩器的特性曲线可以看出，当速比较高时，即进入联轴器工作区时，变矩器没有增矩作用，曲轴传递给泵轮的扭矩有多大，最终传递给涡轮的扭矩还是多大。实际上，在扭矩传递的过程中，ATF摩擦和冲击会造成一些能量损失(ATF升温)，泵叶轮和涡轮之间至少有4% ~ 5%的转速差，所以变速器并不是100%传递发动机产生的动力。这就是为什么液力变矩器的传动效率没有机械传动的传动效率高。与机械传动相比，汽车在正常行驶时燃油经济性较差。 为了提高液力变矩器在高工况下的传动效率，提高车辆正常行驶时的燃油经济性，在液力变矩器中设置了锁止离合器，泵轮与涡轮机械连接(锁止后两个工作轮为一体)，实现100%的直接动力传递。在电液自动控制系统的控制下，锁止离合器可以在适当的时候锁止和切换。通常，扭矩比下的耦合工作点被切换到直接动力传输模式。其特征如图3-16所示。 图3-16带锁止离合器的液力变矩器特性曲线 液力变矩器锁止离合器位于涡轮前端，如图3-17所示，由离合器压盘、轮毂、泵轮、导轮和涡轮组成。离合器压盘，可以前后移动。 图3-17带锁止离合器的液力变矩器 1-变矩器壳体2-离合器压盘3-涡轮4-泵轮5-变矩器套筒6-输出轴花键套7-导轮 (a)锁止离合器分离(b)锁止离合器接合。 图3-18锁止离合器的工作原理 1-变矩器壳体2-离合器压盘3-涡轮4-泵轮5-变矩器套筒6-输出轴花键套7-导轮 当车辆低速行驶时，速比较小，液力变矩器处于变扭矩状态。此时，在电液控制下，ATF通过变速器输入轴的中央油道进入锁止离合器的前部。在油压的作用下，离合器压盘向右移动，锁止离合器分离(见图3-18a)；当车辆转入高速时，速比增大到一定值，液力变矩器转换为液力耦合状态。此时，电液自动控制系统控制流向变矩器的方向反转，即ATF通过轴套上的油路流入变矩器，通过变速器输入轴的中央油路排出。所以离合器压盘前后两侧油压不相等，前侧油压低，后侧油压高，造成油压差。因此，在油压差的作用下，离合器压盘向前移动并压在前盖上，锁住离合器(见图3-18b)，泵轮和涡轮作为一个整体转动，从而提高了变矩器在高速时的传动效率。 当锁止离合器接合时，导向轮的单向离合器分离，导向轮自由转动。泵轮和涡轮虽然同速旋转，但与导轮有一定的速度差。因此，变矩器内仍有少量液体循环，造成一定的液压损失。即使变成直接机械传动，传动效率也略低于100%，损耗在1%-3%之间。