TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG SỞ LAO ĐỘNG THƢƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỈNH HÀ NAM TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN BẢO DƢỠNG 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 điều chỉnh lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động, phù hợp với lực cản của đường Tính năng kéo của xe có hộp số thường được thể hiện rõ qua các hình minh họa, giúp người lái dễ dàng hiểu cách chuyển đổi số phù hợp để tối ưu hiệu suất vận hành Việc lựa chọn và sử dụng hộp số đúng cách đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng nhiên liệu và đảm bảo an toàn khi lái xe trên các loại địa hình khác nhau.
Hình 1.1: Đặc tính kéo của ô tô
Lực truyền độngLực truyền động
Hội đặc tính của ô tô trang bị hộp số cơ khí bốn cấp thể hiện mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động và tốc độ của xe Đặc tính này cho thấy rằng, ngay cả khi người lái chọn điểm làm việc phù hợp với lực cản chuyển động của đường, kết quả vẫn chưa tối ưu Điểm làm việc tối ưu là điểm nằm trên đường cong A, tiếp tuyến với tất cả các đường 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 tránh mất mát công suất so với hộp số có cấp.
Hộp số tự động trên ô tô không hoàn toàn trùng khớp với đường đặc tính lý tưởng, nhưng lại cho ra đường đặc tính gần nhất phù hợp Việc gài các số truyền diễn ra tự động, dựa vào chế độ của động cơ và sức cản của mặt đường, giúp xe luôn duy trì điểm làm việc tối ưu Nhờ đó, hộp số tự động đảm bảo chất lượng động lực học và tối ưu hóa tiết kiệm nhiên liệu cho ô tô.
Hộp số tự động đảm bảo các yêu cầu sau:
- Thao tác điều khiển hộp số đơn giản nhẹ nhàng
- Đảm bảo chất lƣợng động lực kéo cao
- Hiệu suất truyền động phải tương đối lớn
- Độ tin cậy lớn, ít hƣ hỏng, tuổi thọ cao
- Kết cấu phải gọn, trọng lƣợng nhỏ
Trong hộp số tự động, việc điều khiển sang số, khoá biến mô men và khoá 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 trên ô tô phổ biến, giúp nâng cao tính tiện dụng và tối ưu hóa hiệu suất vận hành của xe.
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 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, nâng cao hiệu suất vận hành xe Nhờ vào nguyên lý hoạt động của các van thủy lực, hệ thống có thể đáp ứng nhanh chóng và linh hoạt theo các yêu cầu của lái xe Điều khiển thủy lực là thành phần quan trọng trong hệ thống truyền động tự động của ô tô hiện đại.
Hệ thống điều khiển điện tử 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, thực hiện tính toán để đưa ra các tín hiệu điều khiển phù hợp, đồng thời ghi lại các sự cố để dự báo các hỏng hóc có thể xảy ra 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 sử dụng trên ô tô FR (động cơ đặt trước, cầu sau chủ động) thường đi kèm với hệ thống truyền động mạnh mẽ, phù hợp cho những dòng xe thể thao Trong khi đó, các hộp số trên ô tô FF (động cơ đặt trước, dẫn động bánh trước) được thiết kế nhỏ gọn hơn, tích hợp liền kề với động cơ nhằm tối ưu hoá không gian và trọng lượng xe Việc tích hợp này giúp giảm trọng lượng tổng thể của xe, nâng cao hiệu suất vận hành và tiết kiệm nhiên liệu.
Các hộp số ôtô FR thường có bộ truyền động bánh răng cuối cùng với vi sai lắp bên ngoài, trong khi đó, các hộp số trên ôtô FF có bộ truyền bánh răng cuối cùng và vi sai tích hợp bên trong Vì vậy, hộp số tự động sử dụng trên xe FF còn được gọi là "hộp số có vi sai" Hai loại hộp số tự động này có đặc điểm khác nhau, phản ánh cấu trúc và cách bố trí hệ truyền động phù hợp với từng loại 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 sử dụng các van thủy lực để chuyển số hiệu quả Tuy nhiên, nhược điểm của loại hộp số này là không tự động chuyển số theo các chế độ, mà chỉ tự động chuyển số trong từng dải làm việc phù hợp với tay số trên cần số.
10 điều khiển Kết cấu của hệ thống điều khiển thuỷ lực khá cồng kềnh và phức tạp
Điều khiển điện tử là hệ thống chuyển số dựa trên tín hiệu từ các cảm biến để tính toán và đưa ra kết quả điều khiển tối ưu, giúp điều khiển chuyển số và khóa biến mô men hiệu quả Ngoài chức năng điều khiển số và khóa biến mô men, loại điều khiển này còn tích hợp các chức năng chẩn đoán và dự phòng, nâng cao độ tin cậy và hiệu quả vận hành của hệ thống.
* 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 vƣợt trội sau đây:
Chuyển số liên tục không cần cắt dòng lực từ động cơ:
Biến mô men truyền dòng động lực qua động năng của dòng dầu thủy lực mang lại khả năng truyền động êm ái, không gây tác động tải trọng động Cơ cấu hành tinh cùng các kết cấu li hợp khoá và phanh dải tự động điều khiển giúp quá trình chuyển số diễn ra nhẹ nhàng, liên tục và hiệu quả.
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, giúp tối ưu việc bôi trơn và làm mát Quá trình truyền động giữa các bộ phận diễn ra êm ái, không gây tải trọng động, nhờ vào lực truyền đồng thời qua nhiều cặp bánh răng ăn khớp, làm giảm ứng suất trên răng Cơ cấu hành tinh ăn khớp trong có đường kính vòng tròn lớn hơn, và các bánh răng hành tinh được bố trí đối xứng để triệt tiêu lực hướng trục, nâng cao độ bền và ổn định của hệ thống.
Giảm độ ồn khi làm việc
Hiệu suất làm việc cao nhờ các dòng năng lượng có khả năng hoạt động song song, giảm thiểu tiêu hao năng lượng chủ yếu do chuyển động tương đối Hiệu quả này được duy trì vì các dòng năng lượng không bị ảnh hưởng bởi chuyển động theo chiều, giúp tối ưu hóa hoạt động và tiết kiệm năng lượng Đây là yếu tố quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất làm việc trong các hệ thống kỹ thuật và công nghiệp.
Cho tỉ số truyền cao nhưng kích thước lại không lớn:
Cấu tạo của bộ truyền hành tinh gồm bánh răng mặt trời và bánh răng hành tinh nằm gọn bên trong bánh răng bao, giúp giảm kích thước của hệ thống truyền động Nhờ thiết kế này, bộ truyền hành tinh có kích thước nhỏ gọn nhưng lại đạt được tỉ số truyền khá lớn, tối ưu hóa hiệu suất truyền động Ngoài ra, biến mô men thủy lực còn giúp tăng mô-men từ động cơ lên đến 2,5 lần, nâng cao khả năng vận hành và sức mạnh của hệ thống truyền động.
Việc bố trí 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 có li hợp, người lái giảm thiểu thao tác khi thay đổi số, đặc biệt là trong quá trình khởi hành và di chuyển trong thành phố Điều này mang lại trải nghiệm lái xe thoải mái, tiết kiệm công sức và nâng cao an toàn khi lái xe hàng ngày.
Bên cạnh những ƣu điểm mà hộp số tự động mang lại nhƣ đã nêu ở trên không thể không kể đến những nhƣợc 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 thành phần chính: biến mô men thủy lực, hộp số hành tinh và cụm điều khiển thủy lực hoặc điều khiển điện tử Ngoài ra, hệ thống 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, hoặc vi sai giữa các cầu đối với xe ô tô có 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, đồng thời có khả năng tăng mômen truyền từ động cơ sang hộp số Nó còn đóng vai trò như một bánh đà giúp giảm dao động xoắn của động cơ Các thành phần chính của biến mô men bao gồm bánh bơm (Impeller) dẫn động từ trục khuỷu động cơ, bánh tua bin (Turbine) nối với trục sơ cấp của hộp số, và bánh Stator bắt chặt vào vỏ hộp số qua khớp một chiều cùng trục Stator Ngoài ra, biến mô men được đổ đầy dầu thủy lực do bơm dầu cung cấp để hoạt động hiệu quả.
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo biến mô men
Hộp số hành tinh là thiết bị truyền động phức tạp, được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh, phanh, li hợp, khớp một chiều và trục truyền mô men Cấu tạo này cho phép thực hiện việc thay đổi tỉ số truyền để điều chỉnh tốc độ và moment xoắn một cách linh hoạt và chính xác Hộp số hành tinh thường được điều khiển bởi tín hiệu từ cụm điều khiển, giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành của hệ thống truyền động Nhờ đó, hệ thống có thể đảm bảo hoạt động ổn định, tiết kiệm năng lượng và nâng cao khả năng điều khiển xe hoặc máy móc công nghiệp.
Hình 1 3 Sơ đồ cấu tạo bộ truyền hành tinh
Trong hộp số tự động, việc điều khiển sang số, khoá biến mô men và khoá trục truyền đều được thực hiện tự động nhờ bộ phận điều khiển hộp số tiên tiến Có hai loại hệ thống điều khiển hộp số tự động phổ biến trên ô tô, đảm bảo vận hành linh hoạt và tối ưu hóa hiệu suất xe Các hệ thống này giúp quá trình chuyển số mượt mà, nâng cao trải nghiệm lái và tiết kiệm nhiên liệu Đặc biệt, các công nghệ điều khiển tiên tiến còn hỗ trợ tự động khoá biến mô men khi cần thiết, tăng độ an toàn và ổn định cho xe.
Hệ thống điều khiển thủy lực sử dụng các van điều khiển thủy lực hoạt động dựa trên các tín hiệu đầu vào như vị trí cần chọn số, vị trí bướm ga và tốc độ của ô tô Các tín hiệu này giúp hệ thống tự động điều chỉnh và vận hành chính xác, tối ưu hóa quá trình chuyển số và kiểm soát tốc độ xe Điều khiển thủy lực đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động của hộp số tự động hoạt động linh hoạt, an toàn và hiệu quả.
Hệ thống điều khiển điện tử bao gồm các cảm biến tín hiệu đầu vào, bộ điều khiển trung tâm và các bộ điều khiển liên hợp điện từ thủy lực, giúp đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả của hệ thống Cụm báo lỗi trạng thái cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát và phát hiện sự cố để duy trì hiệu suất tối ưu.
Bộ điều khiển trung tâm nhận tín hiệu từ các cảm biến để phân tích và tính toán tín hiệu điều khiển phù hợp, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định Nó cũng ghi lại các sự cố xảy ra nhằm dự báo các hư hỏng trong hộp số, giúp nâng cao độ bền và hiệu quả vận hành 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 làm quay bánh răng bao của bộ truyền hành tinh trước theo chiều kim đồng hồ nhờ C1, gây ra sự quay và chuyển động xung quanh của bánh răng hành tinh, làm cho bánh răng mặt trời quay ngược chiều kim đồng hồ Trong bộ truyền hành tinh sau, cần dẫn F2 cố định giúp bánh răng mặt trời làm cho bánh răng bao quay theo chiều kim đồng hồ thông qua bánh răng hành tinh Cần dẫn trước và bánh răng bao của bộ truyền hành tinh sau điều khiển trục thứ cấp quay theo chiều kim đồng hồ, tạo ra tỷ số giảm tốc lớn trong truyền động.
Trong dãy "L", B3 hoạt động và hệ thống phanh bằng động cơ cũng sẽ hoạt động Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay, còn chiều rộng của mũi tên biểu thị mô men Khi mũi tên càng dài, nghĩa là tốc độ quay càng lớn, và nếu mũi tên càng rộng, mô men tác dụng càng mạnh.
Nguyên lý làm việc khi đi số 2
Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý làm việc khi đi số 2
Trục sơ cấp quay bánh răng của bộ truyền hành tinh theo chiều kim đồng hồ nhờ vào lực của C1 Do bánh răng mặt trời cố định nhờ các bộ phận B2 và F1, dẫn đến quá trình truyền lực hiệu quả trong hệ thống Điều này đảm bảo hoạt động chính xác của bộ truyền trong các ứng dụng công nghiệp.
Trong hệ thống truyền động, có 16 suất không được truyền tới bộ truyền bánh răng hành tinh, đòi hỏi phải dẫn trước để trục thứ cấp quay theo chiều kim đồng hồ Tỷ số giảm tốc thấp hơn so với số 1, đồng thời, trong dãy "2", B1 hoạt động và phanh bằng động cơ được sử dụng để kiểm soát hoạt động Độ dài của mũi tên thể hiện tốc độ quay, trong khi chiều rộng mũi tên thể hiện mômen; càng dài và càng rộng, thì tốc độ quay và mômen càng lớn, giúp người thiết kế dễ dàng theo dõi các thông số quan trọng 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 truyền hành tinh theo chiều kim đồng hồ nhờ C1, đồng thời làm quay bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồ nhờ C2 Khi bánh răng bao của bộ truyền hành tinh và bánh răng mặt trời quay với nhau cùng một tốc độ, toàn bộ bộ truyền hành tinh cũng quay với cùng tốc độ và truyền công suất từ cần dẫn phía trước đến trục thứ cấp Ở số 3 trong chế độ "D", tỉ số giảm tốc là 1, và dù phanh động cơ hoạt động, lực phanh này tương đối nhỏ do tỉ số giảm tốc bằng 1 Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay thể hiện tốc độ quay càng lớn khi càng dài, trong khi chiều rộng của mũi tên thể hiện mô men càng lớn khi càng rộng.
Nguyên lý làm việc khi đi lùi
Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý làm việc khi đi số lùi
Trục sơ cấp làm quay bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồ nhờ C2, tạo ra chuyển động ban đầu của hệ truyền động Bộ truyền bánh răng hành tinh sau khi bị cố định bởi cần dẫn sau sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ thông qua bánh răng hành tinh của bộ truyền, giúp làm quay trục thứ cấp ngược lại Nhờ đó, trục thứ cấp quay ngược chiều và đảm bảo xe lùi với tỉ số giảm tốc lớn, nâng cao hiệu quả vận hành Việc phanh bằng động cơ diễn ra khi hộp số tự động chuyển sang số lùi, vì số lùi không yêu cầu khớp một chiều để truyền lực dẫn động Các biểu đồ tốc độ quay và mômen được thể hiện qua các mũi tên, trong đó chiều dài tượng trưng cho tốc độ quay lớn hơn, còn bề rộng thể hiện mômen lớn hơn, giúp người đọc dễ dàng hiểu rõ quá trình truyền động và lực tác động trong hệ thống.
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 nhƣ 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 nhƣ 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 biến mô được gắn liền với vỏ biến mô và có nhiều cánh cong được bố trí theo hướng kính bên trong để tối ưu hóa dòng chảy Vành dẫn hướng nằm trên cạnh trong của các cánh bơm giúp hướng dòng chảy của dầu một cách chính xác Vỏ biến mô được kết nối với trục khuỷu của động cơ thông qua tấm dẫn động, đảm bảo truyền lực hiệu quả Dưới đây là sơ đồ cấu tạo và vị trí của bánh bơm trong bộ biến mô thủy lực, giúp hiểu rõ hơn về cơ cấu hoạt động của hệ thống.
Hình 1.11 Bánh bơm b Bánh tua bin
Bánh tua bin có nhiều cánh dẫn được bố trí bên trong, với hướng cong ngược chiều so với cánh dẫn của bánh bơm, giúp tối ưu quá trình chuyển đổi năng lượng Rô to của tua bin được lắp với trục sơ cấp của hộp số, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền năng lượng Cấu tạo và vị trí làm việc của rôto tua bin ảnh hưởng lớn đến hiệu suất hoạt động của hệ thống, như đã mô tả trong hình ảnh minh họa.
Hình 1.12 Bánh tuabin c Stator và khớp một chiều
Stato nằm giữa bánh bơm và bánh tua bin, được lắp cố định trên trục stato kết nối với vỏ hộp số qua khớp một chiều Các cánh dẫn của stato nhận dầu khi ra khỏi rôto tua bin, hướng dầu đập vào mặt sau của cánh dẫn trên cánh bơm để tăng cường lực đẩy cho cánh bơm, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống truyền động.
Khớp một chiều cho phép stato quay cùng chiều với trục khuỷu của động cơ, đảm bảo hoạt động chính xác và an toàn Tuy nhiên, khi stato có xu hướng quay ngược lại, khớp một chiều sẽ khóa lại để ngăn trạng thái này, đảm bảo sự ổn định của hệ thống Việc stato có quay hay bị khóa phụ thuộc vào hướng của dòng dầu tác động lên các cánh dẫn của nó, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến chức năng của khớp một chiều Sơ đồ cấu tạo của stato và khớp một chiều được thể hiện rõ trong hình minh họa, giúp dễ hiểu hơn về nguyên lý hoạt động của chúng.
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 cũng xảy ra qua chất lỏng, khi bánh bơm được dẫn động quay từ trục khuỷu của động cơ, dầu trong bánh bơm sẽ quay cùng với bánh bơm Khi tốc độ của bánh bơm tăng lên, lực ly tâm gây ra hiện tượng dầu bắt đầu văng ra và chảy ra phía ngoài dọc theo các bề mặt của các cánh dẫn Nếu tốc độ của bánh bơm tiếp tục tăng, dầu sẽ bị đẩy ra khỏi bánh bơm, thể hiện rõ quá trình biến mô men hoạt động dựa trên truyền động qua chất lỏng.
Bánh bơm đẩy dầu vào các cánh dẫn của rô to tua bin, làm cho rôto bắt đầu quay cùng hướng với bánh bơm Dầu sau đó va đập vào các cánh dẫn làm giảm năng lượng và tiếp tục chảy dọc theo màng cánh dẫn của rô to từ ngoài vào trong Quá trình này khiến dầu chảy ngược trở về bánh bơm để bắt đầu một chu kỳ mới Nguyên lý hoạt động này tương tự như ly hợp thủy lực, đảm bảo sự phối hợp hiệu quả giữa các bộ phận trong hệ thống.
- Nguyên lý khuyếch đại mômen
Việc khuyếch đại mô men bằng biến mô đƣợc 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 bố trí sao cho hướng của dòng dầu trùng với chiều quay của cánh bơm Nhờ góc nghiêng phù hợp của các cánh dẫn, dầu không chỉ truyền mô-men từ động cơ mà còn nhận thêm mô-men tác dụng từ chất lỏng từ Stato, làm tăng cường hiệu quả của cánh bơm Điều này giúp cánh bơm khuyếch đại mô-men đầu vào, từ đó truyền lực mạnh mẽ đến 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 lớn hơn tốc độ của bánh tua bin, dòng dầu sau khi ra khỏi tua bin tác dụng lên cánh dẫn của stato gây ra mô-men làm stato quay ngược chiều với cánh bơm Để đảm bảo hướng dòng dầu sau khi ra khỏi cánh dẫn tác dụng lên cánh dẫn của bánh bơm theo chiều quay của bánh bơm, stato cần được cố định bằng khớp một chiều khóa Điều này giúp duy trì ưu thế quay của bánh bơm và đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.
Khi tốc độ quay của rôto tuabin gần đạt tốc độ của bánh bơm, lực tác dụng của dòng dầu sau khi ra khỏi rôto lên cánh dẫn của stato khiến trạng thái của stato có xu hướng quay ngược chiều với bánh bơm, gây cản trở sự chuyển động và làm tổn thất năng lượng Để khắc phục điều này, stato được giải phóng để cùng quay với rôto tuabin và bánh bơm bằng khớp một chiều mở, biến mô hoạt động như một ly hợp thủy lực nhằm tăng hiệu suất hoạt động của hệ thống.
Hình 1.17 Khớp một chiều quay tự do
*Cơ cấu khóa biến mô men thuỷ lực
Khi ô tô chuyển động với tốc độ cao trên đường tốt, mô men cản chuyển động nhỏ, khiến số vòng quay của bánh tua-bin xấp xỉ bằng số vòng quay của bánh bơm Trong trạng thái này, biến mô hoạt động ở chế độ ly hợp (stato được giải phóng) nhưng hiệu suất vẫn còn thấp hơn 1, thường từ 0,8 đến 0,9 Để đạt hiệu suất truyền động cao nhất, người ta sử dụng một ly hợp để khóa cứng biến mô, giúp truyền mômen trực tiếp từ động cơ tới hộp số qua ly hợp khóa biến mô như truyền qua một ly hợp ma sát bình thường, khi đó hiệu suất truyền đạt bằng 1.
Ly hợp khóa biến mô men được lắp đặt trên moay ơ của rô to tua bin, nằm ở phía trước của rotor Trong hệ thống này, lò xo giảm chấn được bố trí để đảm bảo truyền mô men một cách êm dịu, hạn chế va đập khi ly hợp hoạt động Vật liệu ma sát sử dụng trong ly hợp này tương tự như vật liệu của phanh và đĩa ly hợp, giúp tăng độ bền và hiệu quả truyền lực Khi ly hợp khóa biến mô hoạt động, nó sẽ quay cùng với cánh bơm và rotor của tua bin, góp phần duy trì hoạt động ổn định của hệ thống.
Việc đóng và mở của ly hợp khóa biến mô men đƣợc 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 mô men cản lớn, khiến biến mô men thủy lực hoạt động ở chế độ biến mô Nhờ cơ cấu điều khiển thủy lực, dầu có áp suất được dẫn đến phía trước của ly hợp khóa biến mô, tạo ra áp lực cân bằng ở phía trước và phía sau của ly hợp, dẫn đến trạng thái mở của ly hợp giúp xe dễ dàng vận hành ở tốc độ thấp.
Khi ô tô vận hành ở tốc độ cao, trạng thái đóng ly hợp xảy ra do các van điều khiển thủy lực hoạt động hướng dòng dầu có áp suất chảy về phía sau của ly hợp Điều này khiến piston ép ly hợp vào vỏ biến mô, dẫn đến việc khóa biến mô và vỏ trước của biến mô quay cùng cánh bơm và rôto tua bin, giúp truyền lực hiệu quả và duy trì tốc độ cao.
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 trƣợt (s) và hiệu suất () của biến mô men
Gọi M B , M T , M D lần lƣợt 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 trƣng 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 nhƣ li hợp thuỷ lực
Hiệu suất của biến mô men đƣợc xác định theo công thức sau: Độ trƣợt s đƣợctính bằng công thức:
Hình 1.19 Đặc tính của biến mô men có li hợp khóa
Hộp số hành tinh là một hệ thống gồm các bộ phận chính như bộ truyền hành tinh, các phanh hãm, li hợp khóa và các khớp một chiều, đóng vai trò quan trọng trong việc truyền động và kiểm soát tốc độ trong các hệ thống cơ khí.
Bộ truyền hành tinh trong hộp số tự động có các chức năng sau:
Trong bài viết, chúng tôi cung cấp các tỉ số truyền nhằm điều chỉnh mômen và tốc độ của bánh xe chủ động, giúp phù hợp với sức cản của đường và yêu cầu về tốc độ của ô tô Việc lựa chọn tỉ số truyền phù hợp giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành, tiết kiệm nhiên liệu và nâng cao trải nghiệm lái xe Các tỉ số truyền này đóng vai trò quyết định trong việc điều chỉnh tính năng vận hành của xe, đảm bảo xe hoạt động linh hoạt và hiệu quả trên mọi địa hình.
- 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