TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG SỞ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG NGHỀ CÔNG NGHỆ Ô TÔ TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG (Ban.giáo trình học tập, tài liệu cao đẳng đại học, luận văn tiến sỹ, thạc sỹ
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA
NHIỆM VỤ, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Hộp số trên ô tô giúp chuyển đổi lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động phù hợp với lực cản của đường, từ đó tối ưu hóa hiệu suất vận hành Đặc tính kéo của ô tô có hộp số thể hiện rõ qua các yếu tố như khả năng tăng tốc và tiết kiệm nhiên liệu, góp phần nâng cao trải nghiệm lái xe Việc chọn loại hộp số phù hợp sẽ ảnh hưởng đến độ bền, khả năng vận hành cũng như khả năng tiết kiệm nhiên liệu của xe, phù hợp với nhu cầu sử dụng và điều kiện đường sá.
Hình 1.1: Đặc tính kéo của ô tô
Lực truyền độngLực truyền động
Ôtô lắp hộp số cơ khí bốn cấp có đặc tính liên quan đến mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động và tốc độ xe Điểm làm việc tối ưu được xác định khi nằm trên đường cong A, tiếp tuyến với tất cả các đặc tính của hộp số, gọi là đường đặc tính lý tưởng Đường cong lý tưởng chỉ đạt được khi sử dụng hộp số vô cấp, giúp giảm mất mát công suất so với hộp số có cấp truyền thống Sử dụng hộp số vô cấp mang lại lợi ích tối ưu về hiệu suất động cơ và tiết kiệm nhiên liệu cho xe.
Hộp số tự động trên ô tô không hoàn toàn phù hợp với đường đặc tính lý tưởng nhưng vẫn cho ra đường đặc tính gần đúng Việc gài số truyền của hộp số tự động được thực hiện tự động dựa trên chế độ của động cơ và điều kiện mặt đường, giúp xe luôn duy trì điểm làm việc tối ưu Hộp số tự động tự điều chỉnh để đảm bảo hiệu suất vận hành và tiết kiệm nhiên liệu, phù hợp với các điều kiện chuyển động khác nhau.
Hộp số tự động đảm bảo các yêu cầu sau:
- Thao tác điều khiển hộp số đơn giản nhẹ nhàng
- Đảm bảo chất lượng động lực kéo cao
- Hiệu suất truyền động phải tương đối lớn
- Độ tin cậy lớn, ít hư hỏng, tuổi thọ cao
- Kết cấu phải gọn, trọng lượng nhỏ
Hộp số tự động trên ô tô hoạt động tự động trong việc điều khiển sang số, khoá biến mô men và khoá trục truyền nhờ bộ phận điều khiển hộp số Có hai loại hệ thống điều khiển hộp số tự động phổ biến hiện nay, mang lại sự tiện lợi và tối ưu hóa hiệu suất vận hành cho xe.
Điều khiển thủy lực sử dụng các van thủy lực để điều chỉnh hoạt động của hộp số tự động dựa trên các tín hiệu đầu vào như vị trí cần chọn số, vị trí bướm ga và tốc độ của ô tô Hệ thống này giúp tự động hoá quá trình chuyển số, tối ưu hóa hiệu suất vận hành và mang lại trải nghiệm lái xe thuận tiện hơn cho người dùng Nhờ vào các van điều khiển thủy lực, quá trình điều chỉnh tốc độ và vị trí trong hộp số diễn ra chính xác, linh hoạt phù hợp với điều kiện hoạt động của xe.
Hệ thống điều khiển điện tử bao gồm các cảm biến tín hiệu đầu vào, bộ điều khiển trung tâm, các bộ điều khiển liên hợp điện từ thủy lực và cụm báo lỗi trạng thái Bộ điều khiển trung tâm nhận tín hiệu từ cảm biến để tính toán và phát ra tín hiệu điều khiển phù hợp, đồng thời ghi nhận các sự cố nhằm dự báo hư hỏng trong hộp số.
Theo vị trí lắp đặt động cơ và hộp số tự động có thể chia làm hai loại:
- Loại hộp số sử dụng trên ô tô FF (động cơ đặt trước, cầu trước chủ động)
Hộp số ô tô FR (động cơ đặt trước, cầu sau chủ động) thường có cấu trúc phù hợp với nền tảng xe, trong khi hộp số trên ô tô FF được thiết kế nhẹ hơn do tích hợp trực tiếp cùng động cơ, giúp tối ưu hóa trọng lượng và hiệu suất vận hành.
Các hộp số ôtô FR có bộ truyền động bánh răng cuối cùng và vi sai lắp bên ngoài, trong khi hộp số ôtô FF có bộ truyền bánh răng cuối cùng và vi sai lắp bên trong Do đó, hộp số tự động trên ôtô FF thường được gọi là "hộp số có vi sai" Hai loại hộp số tự động này thể hiện rõ sự khác biệt về cấu tạo và chức năng, phù hợp với đặc điểm truyền động của từng dòng xe.
Hình 1.1 Hai kiểu hộp số FF và FR lắp trên ô tô Phân loại dựa vào cách điều khiển hộp số tự động người ta phân chia thành hai loại:
Hộp số tự động điều khiển hoàn toàn bằng thuỷ lực
Hộp số tự động điều khiển điện tử
Hộp số tự động điều khiển thủy lực hoạt động dựa trên các van thủy lực để chuyển số một cách chính xác Tuy nhiên, nhược điểm của loại hộp số này là không tự động chuyển số theo chế độ tự động, mà chỉ tự động chuyển số trong phạm vi làm việc phù hợp với tay số trên cần điều khiển.
10 điều khiển Kết cấu của hệ thống điều khiển thuỷ lực khá cồng kềnh và phức tạp
Điều khiển điện tử là quá trình chuyển đổi số do máy tính trung tâm thực hiện dựa trên các tín hiệu từ cảm biến để tính toán và đưa ra kết quả điều khiển tối ưu Phần này bao gồm chức năng chẩn đoán và dự phòng, bên cạnh các chức năng chính như điều khiển số và khoá biến mô men Công nghệ điều khiển điện tử góp phần nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong vận hành các hệ thống cơ điện tử.
* Ưu nhược điểm của hộp số tự động Ưu điểm:
So với hộp số cơ khí thông thường thì hộp số tự động có những tính năng vượt trội sau đây:
Chuyển số liên tục không cần cắt dòng lực từ động cơ:
Hệ thống biến mô men truyền dòng động lực qua năng lượng động của dòng dầu thủy lực giúp truyền động êm ái và không gây tải trọng động đột ngột Các cơ cấu hành tinh kết hợp với các bộ phận như li hợp khoá, phanh dải được điều khiển tự động, giúp việc chuyển số trở nên nhẹ nhàng và liên tục, nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống.
Tuổi thọ của các chi tiết trong hộp số tự động cao hơn nhờ vào việc các bộ phận thường xuyên được ngâm trong dầu để đảm bảo công việc bôi trơn và làm mát tối ưu Quá trình truyền động diễn ra êm ái, không gây ra tải trọng động, nhờ vào lực truyền qua nhiều cặp bánh răng ăn khớp, giảm thiểu áp lực lên răng bánh răng Cơ cấu hành tinh ăn khớp trong giúp tăng đường kính vòng tròn ăn khớp, tạo ra các bánh răng hành tinh đối xứng và giúp triệt tiêu lực hướng trục, nâng cao hiệu quả hoạt động của hộp số tự động.
Giảm độ ồn khi làm việc
Hiệu suất làm việc cao đạt được nhờ các dòng năng lượng có thể hoạt động song song, giúp giảm tiêu hao năng lượng chủ yếu do chuyển động tương đối Điều này giúp tối ưu hóa khả năng chuyển động mà không bị ảnh hưởng bởi chuyển động theo, từ đó nâng cao hiệu quả trong quá trình hoạt động.
Cho tỉ số truyền cao nhưng kích thước lại không lớn:
Hệ thống truyền động hành tinh có cấu tạo gồm bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh nằm gọn bên trong bánh răng bao, giúp bộ truyền hành tinh có kích thước rất nhỏ gọn nhưng vẫn đạt tỷ số truyền lớn Ngoài ra, biến mô thủy lực còn có khả năng làm tăng mô men từ động cơ lên đến 2,5 lần, nâng cao hiệu suất và khả năng truyền lực của hệ thống.
Việc trang bị hộp số tự động trên ô tô giúp việc điều khiển xe trở nên dễ dàng và thuận tiện hơn Nhờ hệ thống chuyển số hoàn toàn tự động không cần li hợp, người lái giảm bớt thao tác khi chuyển số, đặc biệt khi khởi hành hoặc di chuyển trong thành phố Điều này giúp cảm giác lái thoải mái hơn, tiết kiệm thời gian và nâng cao trải nghiệm lái xe hàng ngày.
Bên cạnh những ưu điểm mà hộp số tự động mang lại như đã nêu ở trên không thể không kể đến những nhược điểm của nó:
Giá thành của hộp số tự động cao
Công nghệ chế tạo đòi hỏi chính xác cao: trục lồng, bánh răng ăn khớp nhiều vị trí
SƠ ĐỒ CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ
Hộp số tự động trên ô tô gồm ba bộ phận chính là biến mô, hộp số hành tinh và cụm điều khiển thủy lực hoặc điện tử Ngoài ra, hệ thống này còn có thể tích hợp bộ vi sai giữa các bánh xe đối với xe có động cơ đặt phía trước và cầu trước chủ động, cũng như vi sai giữa các cầu đối với các dòng xe hai cầu chủ động.
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo của hộp số tự động
Biến mô men là bộ phận truyền mô men từ động cơ qua hộp số hành tinh, đóng vai trò như một li hợp thủy lực giúp tăng công suất truyền tải Ngoài ra, biến mô men còn hoạt động như một bánh đà của động cơ, có khả năng dập tắt dao động xoắn để nâng cao độ ổn định vận hành Các thành phần chính của biến mô gồm bánh bơm (Impeller) dẫn động từ trục khuỷu, bánh turbine (Turbine) nối với trục sơ cấp của hộp số và bánh stator cố định vào vỏ hộp số qua khớp một chiều cùng trục stator Hệ thống biến mô men được đổ đầy dầu thủy lực do bơm dầu cung cấp để đảm bảo hoạt động hiệu quả và bền bỉ.
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo biến mô men
Hộp số hành tinh là bộ truyền động phức tạp gồm các cơ cấu hành tinh, phanh, ly hợp, khớp một chiều và trục truyền mô men, nhằm thay đổi tỷ số truyền dựa trên tín hiệu điều khiển từ cụm điều khiển Bộ truyền này giúp tối ưu hóa hiệu suất và khả năng kiểm soát của hệ thống truyền động trong các thiết bị công nghiệp và ô tô hiện đại.
Hình 1 3 Sơ đồ cấu tạo bộ truyền hành tinh
Trong hộp số tự động, quá trình điều khiển sang số, khóa biến mô men và khóa trục truyền đều được thực hiện tự động nhờ bộ phận điều khiển hộp số Có hai loại hệ thống điều khiển hộp số tự động phổ biến trên ô tô, giúp tối ưu hóa quá trình vận hành và mang lại sự tiện lợi cho người lái.
Điều khiển thủy lực sử dụng các van điều khiển thủy lực được tác động bởi các tín hiệu đầu vào như vị trí cần chọn số, vị trí bướm ga và tốc độ của ô tô Hệ thống này giúp thực hiện chính xác quá trình điều khiển hộp số tự động Nhờ vào việc sử dụng điều khiển thủy lực, xe ô tô có khả năng vận hành linh hoạt và tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
Trong hệ thống điều khiển điện tử, các thành phần chính bao gồm cảm biến tín hiệu đầu vào giúp thu thập dữ liệu chính xác, bộ điều khiển trung tâm xử lý và điều phối các hoạt động của hệ thống, cùng với các bộ điều khiển liên hợp điện từ thủy lực đảm bảo khả năng kiểm soát chính xác trong các ứng dụng công nghiệp Ngoài ra, cụm báo lỗi trạng thái hoạt động giúp người vận hành dễ dàng phát hiện và xử lý sự cố kịp thời, nâng cao độ tin cậy và hiệu quả của hệ thống điều khiển điện tử.
Bộ điều khiển trung tâm nhận tín hiệu từ các cảm biến để tính toán và đưa ra tín hiệu điều khiển phù hợp, giúp tối ưu hoạt động của hệ thống Đồng thời, hệ thống này còn ghi lại các sự cố nhằm dự báo các hư hỏng trong hộp số, nâng cao độ tin cậy và tuổi thọ của xe.
Hộp số tự động điều khiển thuỷ lực của hãng TOYOTA bao gồm một số bộ phận chính sau
- Bộ biến mô thuỷ lực
- Bộ điều khiển thuỷ lực
- Bộ truyền động bánh răng cuối cùng
- Dầu hộp số tự động
2.2 Nguyên lý làm việc của hộp số tự động
Nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh răng hành tinh trên hộp số TOYOTA
Hình 1.5 Sơ đồ bộ truyền bánh răng hành tinh hộp số
Nguyên lý làm việc khi đi số 1
Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động khi đi số 1
Trục sơ cấp quay bánh răng bao của bộ truyền hành tinh trước theo chiều kim đồng hồ nhờ C1, gây ra sự chuyển động của bánh răng hành tinh và khiến bánh răng mặt trời quay ngược chiều Trong bộ truyền hành tinh sau, bánh răng mặt trời làm cho bánh răng bao quay theo chiều kim đồng hồ, vì cần dẫn sau cố định bằng F2 Nhờ đó, trục thứ cấp của bộ truyền hành tinh sau cũng quay theo chiều kim đồng hồ, tạo ra tỷ số giảm tốc lớn, cải thiện hiệu quả truyền động.
Trong dãy "L", B3 hoạt động và hệ thống phanh bằng động cơ sẽ được kích hoạt Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay, trong khi chiều rộng của mũi tên biểu thị mô men Mũi tên càng dài, tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng, mô men càng to.
Nguyên lý làm việc khi đi số 2
Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý làm việc khi đi số 2
Trong bộ truyền hành tinh, trục sơ cấp quay bánh răng theo chiều kim đồng hồ nhờ bộ truyền C1 Bánh răng mặt trời bị cố định bởi các bộ phận B2 và F1, dẫn đến lực truyền động phù hợp để chuyển đổi chuyển động Quá trình này đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống truyền động, nâng cao hiệu suất vận hành của máy móc.
Trong hệ thống truyền động, 16 suất không được truyền tới bộ truyền bánh răng hành tinh sau, yêu cầu dẫn trước để trục thứ cấp quay theo chiều kim đồng hồ Tỷ số giảm tốc thấp hơn so với tỷ số 1, cho phép giảm tốc hiệu quả hơn Bên cạnh đó, ở dãy số "2", B1 hoạt động và phanh bằng động cơ được sử dụng để kiểm soát chuyển động Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay, trong khi chiều rộng của mũi tên thể hiện mô men, với mũi tên càng dài và rộng thì tốc độ quay và mô men càng lớn, giúp người vận hành dễ dàng đánh giá hiệu suất của hệ thống truyền động.
Nguyên lý làm việc khi đi số 3
Hình 1.8 Sơ đồ nguyên lý làm việc khi đi số 3
Trục sơ cấp quay bánh răng bao của bộ hành tinh theo chiều kim đồng hồ nhờ C1 và đồng thời quay bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồ nhờ C2 Do bánh răng bao của bộ truyền hành tinh và bánh răng mặt trời quay cùng một tốc độ, toàn bộ truyền bánh răng hành tinh cũng quay với cùng tốc độ, truyền công suất từ cần dẫn phía trước tới trục thứ cấp Khi gài số 3, tỉ số giảm tốc bằng 1, dù phanh động cơ hoạt động, lực phanh vẫn tương đối nhỏ do tỉ số giảm tốc bằng 1 Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay, trong khi chiều rộng thể hiện mô men, với mũi tên càng dài hoặc rộng, tốc độ quay hoặc mô men càng lớn.
Nguyên lý làm việc khi đi lùi
Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý làm việc khi đi số lùi
Trục sơ cấp quay bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồ nhờ C2, tạo nên chuyển động ban đầu của hệ truyền động Trong bộ truyền bánh răng hành tinh sau, do cần dẫn sau bị B3 cố định, bánh răng bao của bộ truyền hành tinh sau quay ngược chiều kim đồng hồ thông qua bánh răng hành tinh, giúp trục thứ cấp quay ngược chiều kim đồng hồ Quá trình này giúp giảm tốc và điều chỉnh hướng quay của xe, đặc biệt trong chế độ lùi Việc phanh bằng động cơ xảy ra khi hộp số tự động chuyển sang số lùi, vì số lùi không sử dụng khớp một chiều để truyền lực, đảm bảo an toàn và hiệu quả Mũi tên chỉ tốc độ quay dài biểu thị tốc độ quay lớn, trong khi mũi tên rộng thể hiện mô-men lớn, giúp minh họa rõ các đặc tính động lực của hệ truyền động.
CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Bộ biến mô men thủy lực trong hộp số tự động nhằm thực hiện các chức năng sau:
- Tăng mômen do động cơ tạo ra;
- Đóng vai trò như một ly hợp thuỷ lực để truyền (hay không truyền) mô men từ động cơ đến hộp số;
- Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực;
- Có tác dụng như một bánh đà để làm đồng đều chuyển động quay của động cơ
- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thuỷ lực
Về cấu tạo, biến mô bao gồm: bánh bơm, bánh tuabin, stato, khớp một chiều và ly hợp khoá biến mô
Hình 1.10 Bộ biến mô men thuỷ lực a Bánh bơm
Bánh bơm có vai trò quan trọng trong bộ biến mô, được gắn liền với vỏ biến mô để hoạt động hiệu quả Các cánh bơm có biên dạng cong được sắp xếp theo hướng kính bên trong, giúp tạo ra dòng chảy tối ưu Vành dẫn hướng nằm trên cạnh trong của cánh bơm, có chức năng hướng dòng dầu chính xác trong quá trình hoạt động Vỏ biến mô được kết nối với trục khuỷu của động cơ thông qua tấm dẫn động, đảm bảo truyền năng lượng hiệu quả Dưới đây là sơ đồ cấu tạo và vị trí của bánh bơm trong bộ biến mô men thủy lực, giúp dễ dàng hình dung nguyên lý hoạt động của hệ thống.
Hình 1.11 Bánh bơm b Bánh tua bin
Bánh tua bin được trang bị nhiều cánh dẫn bên trong, có hướng cong ngược chiều so với cánh dẫn của bánh bơm để tối ưu hiệu suất hoạt động Rô-to tua bin được lắp với trục sơ cấp của hộp số, đóng vai trò chính trong quá trình chuyển đổi năng lượng Cấu tạo và vị trí làm việc của rô-to tua bin đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả, góp phần nâng cao hiệu suất vận hành của hệ thống.
Hình 1.12 Bánh tuabin c Stator và khớp một chiều
Stato được đặt giữa bánh bơm và bánh tua bin, lắp trên trục stato cố định trong vỏ hộp số qua khớp một chiều, giúp tối ưu hóa quá trình truyền động Các cánh dẫn của stato nhận dầu khi ra khỏi rô to tua bin, hướng dòng dầu đập vào mặt sau của cánh dẫn trên cánh bơm, từ đó làm tăng cường hiệu quả hoạt động của bơm Quá trình này giúp nâng cao hiệu suất hệ thống truyền động, đảm bảo dầu được phân bổ đều và chính xác trong các bộ phận của hộp số.
Khớp một chiều cho phép stato quay cùng chiều với trục khuỷu của động cơ, đồng thời ngăn cản sự quay ngược lại khi stato có xu hướng quay ngược Khi dòng dầu đập vào các cánh dẫn của stato, khớp một chiều sẽ khóa stato lại để tránh hiện tượng quay ngược không mong muốn Sơ đồ cấu tạo của stato và khớp một chiều thể hiện rõ chức năng và cách hoạt động của hệ thống này trong động cơ.
Hình 1.13 Stator và khớp một chiều
* Nguyên lý làm việc của biến mô men
- Nguyên lý truyền công suất
Hình 1.14 Nguyên lý truyền công suất của biến mô men
Trong biến mô men, quá trình truyền mômen xảy ra qua chất lỏng, dựa trên nguyên tắc lực ly tâm Khi bánh bơm được dẫn động quay từ trục khuỷu của động cơ, dầu trong bánh bơm sẽ quay cùng bánh bơm, tạo ra lực ly tâm Khi tốc độ quay của bánh bơm tăng lên, lực ly tâm khiến dầu bắt đầu văng ra và chảy ra phía ngoài theo các bề mặt của các cánh dẫn Ở mức tốc độ cao hơn, dầu bị đẩy ra khỏi bánh bơm, giúp truyền mômen một cách hiệu quả trong hệ thống.
Bánh bơm đập vào các cánh dẫn của rô to tua bin, làm cho rô to tua bin bắt đầu quay cùng một hướng với bánh bơm Quá trình va đập này làm giảm năng lượng của dầu, sau đó dầu tiếp tục chảy dọc theo màng cánh dẫn của rô to tua bin từ ngoài vào trong, rồi chảy ngược trở lại bánh bơm để bắt đầu một chu kỳ mới Nguyên lý hoạt động này tương tự như ly hợp thủy lực, giúp điều chỉnh quá trình truyền năng lượng trong hệ thống.
- Nguyên lý khuyếch đại mômen
Việc khuyếch đại mô men bằng biến mô được thực hiện bằng cách trong cấu tạo của biến mô ngoài cánh bơm và rô to tuabin cũng có stato
Dòng dầu thủy lực sau khi ra khỏi rôto tua bin sẽ đi qua các cánh dẫn của stato, được thiết kế với góc nghiêng sao cho hướng dòng chảy phù hợp với hướng quay của cánh bơm Điều này giúp cánh bơm không chỉ truyền mô men từ động cơ mà còn nhận được lực từ dòng chất lỏng tác dụng lên stato, giúp cánh bơm được cường hóa và tăng cường khả năng khuếch đại mô men đầu vào để truyền tới rôto tua bin.
Hình 1.15 Nguyên lý khuyếch đại mô men Chức năng của khớp một chiều Stator
Hình 1.16 Hướng dòng dầu thay đổi khi khớp một chiều khóa
Khi tốc độ của bánh bơm vượt quá tốc độ của bánh tua bin, dòng dầu sau khi ra khỏi tua bin sẽ tác dụng lên cánh dẫn của stato tạo ra mô men làm stato quay ngược chiều với cánh bơm Để đảm bảo hướng dòng dầu sau khi rời khỏi cánh dẫn của stato tác dụng lên cánh dẫn của bánh bơm theo chiều quay của bánh bơm, cần phải cố định stato bằng khớp một chiều khóa Việc này giúp duy trì hoạt động hiệu quả của hệ thống, đồng thời tránh hiện tượng đảo chiều dòng dầu gây hại cho các bộ phận.
Khi tốc độ quay của rôto tua bin gần đạt đến tốc độ của bánh bơm, tốc độ của dầu sau khi ra khỏi rôto tác dụng lên cánh dẫn của stato làm stato quay theo chiều ngược lại bánh bơm, gây cản trở chuyển động của chất lỏng và tổn thất năng lượng Để khắc phục, stato được giải phóng để quay cùng với rôto tua bin và bánh bơm thông qua khớp một chiều mở, giúp biến mô hoạt động như một ly hợp thủy lực nhằm nâng cao hiệu suất của hệ thống.
Hình 1.17 Khớp một chiều quay tự do
*Cơ cấu khóa biến mô men thuỷ lực
Khi ô tô chạy trên đường tốt với vận tốc cao, mô men cản chuyển động nhỏ, do đó số vòng quay của bánh tua-bin gần bằng số vòng quay của bánh bơm, giúp biến mô hoạt động ở chế độ ly hợp với hiệu suất từ 0,8 đến 0,9 Để tối đa hóa hiệu suất truyền động, người ta sử dụng ly hợp để khóa cứng biến mô, cho phép truyền mômen từ động cơ tới hộp số trực tiếp qua ly hợp khóa biến mô, tựa như truyền qua một ly hợp ma sát bình thường, giúp đạt hiệu suất truyền đạt bằng 1.
Ly hợp khóa biến mô men được lắp trên moay Ươ của rô to tua bin, nằm ở phía trước của rô to tua bin, giúp truyền mô men một cách chính xác và ổn định Hệ thống ly hợp này còn được trang bị lò xo giảm chấn nhằm giảm thiểu va đập, tạo quá trình truyền mô men êm dịu hơn Vật liệu ma sát sử dụng trong ly hợp giống như vật liệu dùng cho phanh và đĩa ly hợp, đảm bảo độ bền và khả năng chống mài mòn cao Khi ly hợp khóa biến mô hoạt động, nó sẽ quay cùng với cánh bơm và rôto tua bin, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành của turbine.
Việc đóng và mở của ly hợp khóa biến mô men được quyết định bởi sự thay đổi của hướng dũng dầu thuỷ lực trong biến mô men
Trạng thái mở ly hợp xảy ra khi ô tô chạy ở tốc độ thấp hoặc gặp mômen cản lớn, làm biến mô men thuỷ lực hoạt động trong chế độ biến mô men Nhờ hệ thống điều khiển thuỷ lực, dầu áp suất cao được dẫn đến phía trước của ly hợp khóa biến mô, tạo ra áp lực cân bằng ở hai bên của ly hợp, giữ ly hợp trong trạng thái mở để giảm thiểu ma sát và tiết kiệm nhiên liệu.
Trạng thái đóng ly hợp xảy ra khi ô tô chạy ở tốc độ cao, với mô men cản nhỏ, các van điều khiển thủy lực hoạt động hướng dòng dầu thủy lực có áp suất chảy đến phần sau của ly hợp Khi đó, pit tông sẽ ép ly hợp vào vỏ biến mô, khiến biến mô được khóa lại và vỏ trước của biến mô quay cùng cánh bơm và rotor turbine, đảm bảo truyền động hiệu quả trong quá trình vận hành.
Hình 1.18 Nguyên lý làm việc của li hợp khóa biến mô men
* Đặc tính của biến mô men
Trong quá trình truyền lực của biến mô men, chúng ta quan tâm đến hai thông số là độ trượt (s) và hiệu suất () của biến mô men
Gọi M B , M T , M D lần lượt là mô men truyền của các bánh bơm, bánh tua bin và stator; n T , n B là số vòng quay của bánh tua bin và bánh bơm
Trong phần lớn chế độ làm việc thì M T > M B Khi đó chiều của M D cùng chiều với M B và:
Giá trị M T > M B là đặc trưng của biến mô men
M T có giá trị lớn nhất khi khởi hành xe (n T = 0) và nhỏ nhất khi
M T = M B (tại giá trị số vòng quay n T0 ) Khi đó biến mô men làm việc như li hợp thuỷ lực
Hiệu suất của biến mô men được xác định theo công thức sau: Độ trượt s đượctính bằng công thức:
Hình 1.19 Đặc tính của biến mô men có li hợp khóa
Hộp số hành tinh là một hệ thống truyền động bao gồm các thành phần chính như bộ truyền hành tinh, phanh hãm, li hợp khóa và khớp một chiều, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của máy móc.
Bộ truyền hành tinh trong hộp số tự động có các chức năng sau:
Dưới đây là một số tỉ số truyền quan trọng để điều chỉnh mômen và tốc độ của bánh xe chủ động, giúp tối ưu hóa hiệu suất xe Việc lựa chọn tỉ số truyền phù hợp giúp phối hợp tốt với sức cản chuyển động của đường và nhu cầu sử dụng tốc độ của ô tô Những tỉ số truyền này đóng vai trò quyết định trong việc cân bằng giữa mômen quay và tốc độ xe, đảm bảo xe vận hành hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu Chọn đúng tỉ số truyền là yếu tố then chốt để nâng cao hiệu suất vận hành của hệ truyền động và phù hợp với điều kiện thực tế của đường đi cũng như mục tiêu sử dụng của xe.
- Đảo chiều quay của trục ra để thực hiện lùi xe;
- Tạo vị trí trung gian cho phép xe dừng lâu dài khi động cơ vẫn hoạt động
* Cấu tạo chung của bộ truyền hành tinh