液力变矩器

液力变矩器，又称扭力轉換器，是在液力耦合器的基础上改进而成，利用流體耦合原理，將旋轉的動力從原動機（例如发动机）傳遞到從動負載軸。其可運用於自動變速箱，一般是介於引擎和變速箱之間，發揮手動變速箱中的機械式離合器的作用，將動力傳遞到自動變速齒輪系統而後驅動負載。

簡單的液力耦合器可以匹配兩端的轉速，但無法增加扭矩。扭力轉換器是在動力輸入端的泵輪與動力輸出端的渦輪之間，增設固定式定子（導輪）。輸入葉輪的葉片驅動流體介質，流體通過固定式定子的葉片而被葉片導向，最終驅動輸出渦輪。當輸出軸的轉速低於輸入軸的轉速時，輸出端的扭矩會增加，從而提供了相當於減速齒輪的功能。

 结构及工作原理 

 結構 
液力耦合器通过泵轮和涡轮传递动力，無法增加扭矩。

液力变矩器则在泵轮和涡轮之间增加至少一個元件－－導輪，或稱定子（stator）。在高滑動期（high slippage）時可增加輸出扭矩。

扭力轉換器有三個基礎元件。在輸入端，原動機驅動泵輪，推動機油將動力傳遞到輸出端的渦輪而輸出動力。機油在泵輪與渦輪間循環流動，介於葉輪與動輪之間的導輪則可改變從渦輪流回葉輪的機油流動方向。在最古典的扭力轉換器設計中，導輪不能旋轉，因此得名「定子」。但在實際應用中，則是以單向離合器控制導輪，使導輪能與原動機動軸旋轉方向同向旋轉，但防止其反向旋轉。

在扭力轉換器中，可以重複增加基礎三元件，以進一步增加扭矩。最常見的是採用多個渦輪和導輪，經由設計使每組產生不同的扭矩增量。例如別克的 Dynaflow 自動變速箱為無換檔設計，在一般狀況下完全依賴扭矩轉換器來增加扭矩，使用了五元件轉換器，以應付驅動重型車輛時，所需的大範圍扭矩倍增。

雖然嚴格來說，古典扭矩轉換器的設計並未包括鎖定離合器（lock-up clutch），但許多汽車變速箱的扭力轉換器都有此元件，以提高巡航時的動力傳輸效率並減少發熱。達到適當條件時，鎖定離合器耦合，將渦輪與葉輪鎖定，使所有動力經由機械耦合剛性傳輸，降低以流體傳動時的效率耗損。

此外，還有靜液壓系統，廣泛應用於小型機械，例如小型挖掘機等。

 工作原理 
導輪（定子）是增加扭矩的關鍵。於簡單的液力耦合器，在高滑動期，由渦輪返回泵輪的液體流向與泵輪的旋轉方向相反，因而降低效率並產生大量廢熱。在扭力轉換器中，導輪將由渦輪返回的液體導向，使其協助泵輪旋轉（而非阻礙旋轉）。因此回流液體的大部分能量被回收加入原動機施加給泵輪的能量中。於是被導向渦輪的液體質量大幅增加，增加輸出扭矩。

但返回的液體的移動方向原本是與泵輪旋轉方向相反，所以當導輪迫使液體改變方向時，導輪自身也有朝反向旋轉的趨勢，可由單向離合器阻止導輪的反向旋轉。在扭矩增加的階段（見下文，亦即停轉和加速階段），單向離合器可使導輪保持不動。逐漸接近耦合階段時，從渦輪返回的流體能量和體積逐漸減少，回流液體作用在導輪上的壓力也降低。到了耦合階段，返回的流體流動方向逆轉，朝泵輪和渦輪的旋轉方向轉動，這就帶動導輪同向旋轉。這時導輪的單向離合器就會鬆開，使葉輪、渦輪和導輪（以某種程度）一同旋轉。

與簡單的液力耦合器中使用的徑向直葉片不同，扭矩轉換器的渦輪和導輪的葉片帶有角度和弧度；導輪葉片的形狀是改變流體路徑的關鍵，它迫使流體方向與葉輪的旋轉方向一致。相對應的渦輪葉片弧度，有助於將返回的流體正確地導向導輪，讓導輪能發揮作用。葉片的設計大大影響轉換器的性能。

 運作階段 
扭矩轉換器的運作可分為三個主要階段：

 停轉階段 (Stall) ：此時原動機對泵輪施加動力，但渦輪處於不轉動的狀態；例如汽車駕駛員將變速箱排入檔位，但持續踩著煞車不讓車輛移動時。在停轉階段，如果施加了足夠的輸入動力，扭矩轉換器可以產生最大扭矩倍增（此時的倍增比稱為鎖止比，stall ratio）。當負載（例如車輛）剛要開始移動時，由於泵輪與渦輪之間的速度差異非常大，仍有一小段時間屬於停轉階段。
 加速階段 (Acceleration)：負載（車輛）加速，但泵輪與渦輪之間速度差異甚大。此時轉換器產生的扭矩倍增小於鎖止階段所能達到的最大扭矩倍增。在加速階段，扭矩倍增量取決於泵輪與渦輪之間的速度差異，以及各種其他設計因素。
 耦合階段 (Coupling)：渦輪速度已達到泵輪速度約 90%。此時扭矩基本上不再增加，扭力轉換器的行為類似於簡單的液力耦合器。今日汽車常有鎖定離合器，在此階段讓鎖定離合器作用以直接傳輸動力，提高燃油效率。

流體的動能會因摩擦和湍流而損失，並產生廢熱，在停轉階段時或接近停轉階段時最為明顯。在現代設計中，以精心設計的葉片幾何形狀儘量降低泵輪低速旋轉時的油液速度，於是渦輪可以長時間停轉，並降低過熱危險（例如，當一輛配備自動變速箱的汽車停車但仍保持在入檔時）。

 应用 
 铁路 

 航海 
 工业 

参见
 液力耦合器

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