Truyền động trong hộp số tự động chương IV hộp số tự động

Ở hộp số tự động, những nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết, lái xe không cần phải chuyển số mà việc chuyển số lên hay xuống đến số thích hợp nhất được thực hiện một cách tự

CHƯƠNG IV: HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

Sau khi học xong chương này, người học có khả năng :

 Giải thích cấu tạo và hoạt động của một hộp số tự động.

 Mô tả các bộ phận của hộp số tự động cho động cơ đặt dọc và đặt ngang.

 Phân loại các kiểu hộp số tự động khác nhau.

 Giải thích dòng truyền công suất qua các bánh răng hộp số tự động.

 Trình bày sự khác nhau giữa hộp số tự động cho động cơ đặt dọc và đặt ngang.

 Phân tích các nguyên nhân hư hỏng, biện pháp kiểm tra và sửa chữa

Chương này giải thích nguyên lý hoạt động cơ bản của hộp số tự động cho động cơ đặt dọc

và đặt ngang Hộp số tự động cho động cơ đặt dọc và đặt ngang được sử dụng rộng rãi Do đó, các nhà kỹ thuật phải nắm kỹ nguyên tắc hoạt động cơ bản của hộp số tự động để chuẩn đoán

và sửa chữa thành công các bộ phận của nó Trong các xưởng, việc sửa chữa hộp số tự động là một nghề đặt biệt, nghề được trả rất khá và luôn luôn cần thiết Chương này giúp bạn nắm bắt hiểu biết cơ bản về hoạt động bên trong của hộp số tự động cho động cơ đặt dọc và đặt ngang

I CÔNG DỤNG - PHÂN LOẠI - YÊU CẦU :

I.1 Công dụng:

Hộp số tự động cho phép đơn giản hóa việc điều khiển hộp số Quá trình chuyển số êm dịu, không cần cắt công suất truyền từ động cơ xuống khi sang số Hộp số tự động tự chọn tỷ số truyền phù hợp với điều kiện chuyển động Do đó tạo điều kiện sử dụng gẩn như tối ưu công suất của động cơ

I.2 Phân loại:

Hiện nay sử dụng trên xe có hai loại hộp số tự động:

- Hộp số tự động có cấp

- Hộp số tự động vô cấp

Hộp số tự động vô cấp ít được sử dụng hơn do công nghệ chế tạo phức tạp giá thành cao Do

đó trong chương này chủ yếu giới thiệu hộp số tự động có cấp, còn hộp số tự động vô cấp, chúng ta tham khảo thêm ở các chuyên đề Hộp số tự động có cấp gồm có ba bộ phận chính:+ Truyền động thủy động(Ly hợp thủy lực hay biến mô thủy lực)

+ Hộp số hành tinh

+ Hệ thống điều khiển

I.3 Yêu cầu:

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.

II GIỚI THIỆU VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

II.1 Hộp số tự động là gì?

Giống như hộp số thường, Hộp số tự động cho động cơ đặt dọc và đặt ngang được thiết kế

để thích ứng công suất động cơ với điều kiện tải và đường xá Khi tài xế đang lái xe với hộp số thường, cần sang số được sử dụng để chuyển số khi đạp chân ga nhằm mục đích tăng tốc độ

xe Khi lái xe lên dốc hay khi động cơ không có đủ lực để leo dốc tại số đang chạy, hộp số được chuyển về số thấp

67

Vì các lý do trên nên điều cần thiết đối với lái xe là phải thường xuyên nhận biết tải và tốc

độ động cơ để chuyển số phù hợp

Ở hộp số tự động, những nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết, lái xe không cần phải chuyển số mà việc chuyển số lên hay xuống đến số thích hợp nhất được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và tốc độ xe

II.2 Ưu điểm của hộp số tự động:

So với hộp số thường, hộp số tự động có các ưu điểm sau:

- Hộp số tự động thực hiện việc chuyển số chính xác hơn

- Nó làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên phải chuyển số

- Nó chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với các chế độ lái xe

do vậy giảm bớt cho lái xe sự cần thiết phải thành thạo các kỹ thuật lái xe khó khăn và phức tạp như vận hành ly hợp

- Nó tránh cho động cơ và dòng dẫn động khỏi bị quá tải, do nó nối chúng bằng thủy lực

(qua biến mô) tốt hơn so với nối bằng cơ khí

III CÁC BỘ PHẬN CHÍNH VÀ CHỨC NĂNG CƠ BẢN CỦA CHÚNG:

Có nhiều hộp số tự động khác nhau, chúng được cấu tạo theo một vài cách khac nhau nhưng chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chung1 là giống nhau Hộp số tự động bao gồm một số bộ phận chính Chúng thực hiện phần lớn các chức năng của hộp số tự động, các bộ phận này vận hành chính xác cũng như phải kết hợp chặt chẽ với nhau Để hiểu biết đầy đủ hoạt động của hộp số tự động, điều quan trọng là phải nắm được các nguyên lý cơ bản của các

bộ phận chính Hộp số tự động gồm các bộ phận chính sau:

- Bộ biến mô

- Bộ bánh răng hành tinh

- Bộ điều khiển thủy lực

- Bộ truyền động bánh răng cuối cùng

- các thanh điều khiển

- Dầu hộp số tự động

III.1 Biến mô thủy lực:

Biến mô thủy lực được gắn ở trục vào hộp số và được lắp bằng bulông vào trục khuỷu thông qua tấm truyền động Biến mô có tác dụng như bánh đà của động cơ

Chức năng của bộ biến mô:

- Tăng mô men do động cơ tạo ra

- Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền hay không truyền mômen động cơ đến hộp số

- Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống thủy lực

- Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực

III.2 Bộ bánh răng hành tinh:

Bộ bánh răng bao gồm: các bánh răng hành tinh để thay đổi tốc độ đầu ra, ly hợp và phanh hãm dẫn động bằng áp suất dầu thủy lực để điền khiển hoạt động của bánh răng hành tinh, các trục để truyền công suất động cơ, và các vòng bi giúp cho truyền động quay của trục được êm.Chức năng của bộ bánh răng hành tinh như sau:

68

- Cung cấp một vài tỷ số truyền bánh răng để đạt được mômen và tốc độ quay phù hợp với các chế độ chạy xe và điều khiển của lái xe.

- Cung cấp bánh răng đảo chiều để chạy lùi

- Cung cấp vị trí số trung gian để cho phép động cơ chạy không tải khi xe đỗ

III.3 Hệ thống điều khiển thủy lực:

Hệ thống điều khiển thủy lực bao gồm các te dầu, bơm dầu, các loại van với các chức năng khác nhau, các khoang và ống dẫn dầu, phanh và các bộ phận khác của hệ thống điều khiển thủy lực

Chức năng của hệ thống điều khiển thủy lực như sau:

- Cung cấp dầu thủy lực đến bộ biến mô

- Điều chỉnh áp suất thủy lực do bơm dầu tạo ra

- Chuyển hóa tải trọng động cơ và tốc độ xe thành “tín hiệu” thủy lực

- Cung cấp áp suất thủy lực đến các ly hợp và phanh để điều khiển hoạt động của bánh răng hành tinh

- Bôi trơn các chi tiết chuyển động quay bằng dầu

- Làm mát biến mô và hộp số bằng dầu

III.4 Liên kết điều khiển bằng tay:

Hộp số tự động chuyển lên số cao và xuống số thấp một cách tự động Tuy nhiên cũng có hai liên kết để cho phép lái xe điều khiển hộp số tự động bằng tay Các liên kết này bao gồm: Cần và cáp chọn số, cáp chân ga và bướm ga

Cần chọn số dùng để chọn chế độ lái xe: Tiến hay lùi, số trung gian hay đỗ xe Lượng nhấn bàn đạp ga – có nghĩa là độ mở của bướm ga – được truyền chính xác đến hộp số bằng cáp này Hộp số tự động tăng hay giảm tốc dựa vào tải của động cơ và lái xe có thể thay đổi điều

đó bằng lượng nhấn bàn đạp ga

III.5 Bộ truyền động cuối cùng:

Trong hộp số tự động có vi sai được đặt nằm ngang, hộp số và bộ truyền động cuối cùng được đặt chung trong cùng một vỏ Bộ truyền động cuối cùng bao gồm một cặp bánh răng giảm tốc cuối cùng và các bánh răng vi sai Chức năng của bộ truyền động cuối cùng cũng giống như trên xe có cầu sau chủ động, nhưng nó dùng các bánh răng xoắn làm các bánh răng giảm tốc cuối cùng

III.6 Dầu hộp số tự động:

Dầu hộp số tự động (viết tắc là ATF) để phân biệt với các loại dầu khác Chức năng của dầu hộp số tự động (ATF):

- Truyền mômen trong bộ biến mô

- Điều khiển hệ thống điều khiển thủy lực, cũng như hoạt động của ly hợp và phanh trong phần hộp số

- Bôi trơn các bánh răng hành tinh và các chi tiết chuyển động khác

- Làm mát các chi tiết chuyển động

III.7 Vỏ hộp số:

Bộ vỏ hộp số bao gồm: Vỏ hộp số có chứa biến mô, vỏ hộp số có chứa truyền động bánh răng hộp số và phần lớn hệ thống điều khiển thủy lực; và đuôi hộp số có chứa trục thứ cấp( hộp số tự động có vi sai không có phần đuôi, và truyền động cuối cùng được đặt trong vỏ hộp số phía có vi sai) Một ống thông hơi được lắp ở phía trên hộp số để ngăn không cho áp suất trong vỏ tăng lên quá cao

IV CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

69

IV.1 CẤU TẠO

IV.1.1 Bộ biến mô:

Bộ biến mô là một khớp thủy lực dùng để

trục tua bin Bộ biến mô có hai mục đích

chính khi truyền mô men đến hộp số:

- Là một ly hợp tự động giúp xe có thể

số

- Bộ biến mô khuếch đại mômen của

động cơ khi xe tăng tốc để cải thiện tính năng

tăng tốc và sức kéo của động cơ

1 Kết cấu:

Bộ biến mô bao gồm: Cánh bơm, tuabin, stato và ly hợp biến mô Trước năm 1970, hầu hết các bộ biến mô có ba bộ phận, ba bộ phận này không có ly hợp Ly hợp biến mô được thêm vào để tăng sự tiết kiệm nhiên liệu Mỗi bộ phận trong bộ biến mô ba thành phần đều có các cánh để điều khiển dòng chất lỏng

Bộ phận tạo ra nguồn năng lượng là cách bơm Cánh bơm được sử dụng để ngăn chặn sự hỗn loạn của chất lỏng

Cánh bơm là trục đầu vào của bộ biến mô Các cánh tạo nên các phần của bơm được gắn phía sau đầu hộp số của vỏ bộ biến mô Bộ biến mô được lắp với trục khuỷu bằng bu lông thông qua một đĩa dẫn động Đĩa dẫn động và biến mô thay thế cho bánh đà trong hộp số thường Khi động cơ chạy, đĩa dẫn động và bộ biến mô quay theo trục khuỷu

Tuabin là phần trục vào của bộ biến mô Mayơ trung tâm của bộ biến mô được nối với trục vào hộp số Tuabin đặt phía trước, đầu động cơ, trong vỏ biến mô đối diện với cánh bơm Stato là bộ phận cường hóa của biến mô Stato có đường kính bằng khoảng một nửa cánh bơm hay tuabin Các cánh stato được gắn trên ly hợp một chiều, ly hợp một chiều được gắn trên trục cố định Trục cố định này là phần kéo dài của vỏ hộp số bao ngoài trục tuabin Ly hợp một chiều cho phép stato quay theo chiều him đồng hồ và khóa theo chiều con lại

Năm 1940 đến năm 1950 một số hộp số sử dụng dụng bộ biến mô bốn hay năm bộ phận Bộ phận thứ tư hay thứ năm là bộ phận tuabin, stato hay cánh bơm thứ hai Trong một số trường hợp bộ phận thứ năm là ba phần riêng rẽ tuabin cùng với cánh bơm và stato

Một số bộ biến mô dùng cho động cơ cỡ nhỏ làm mát bằng không khí Chúng có các cánh gắn phía sau vỏ bộ biến mô để hút gió làm mát biến mô Biến mô phải được làm mát do nhiệt sinh ra bên trong chúng

2 Hoạt động:

70

Hình IV-1 Bộ biến mô

Hình IV-3 Khuếch đại mômen

Biến mô là một khớp thủy lực Nó truyền công suất qua sự dịch chuyển động học của chất lỏng Khi động cơ hoạt động, cánh bơm hoạt động như một bơm ly tâm Chất lỏng được hút từ cạnh ngoài của cánh bơm, và do biên dạng của vỏ biến mô, chất lỏng được đẩy về phía trước tuabin Bởi vì cánh bơm quay theo chiều kim đồng hồ, chất lỏng cũng quay theo chiều kim đồng hồ khi nó rời khỏi cánh bơm Công suất cơ của biến mô được truyền vào chất lỏng biến thành vận tốc của chất lỏng

Bộ biến mô hai bộ phận chính hoạt động ở điều kiện giữ và nối Chế độ giữ xảy ra khi xe đứng yên mà động cơ vẫn đang hoạt động, và chế độ nối xảy ra sau khi xe tăng tốc đến một tốc

độ ổn định Việc chuyển từ chế độ giữ sang chế độ nối khi xe tăng tốc Các xe hiện đại sử dụng

ly hợp biến mô trong trường hợp này

Ở chế độ giữ, dòng chất lỏng chảy từ cánh bơm cố gắng làm quay tuabin theo chiều kim đồng hồ Nếu tua bin bị giữ hay quay với tốc độ nhỏ hơn cánh bơm, chỉ một phần năng lượng

từ chất lỏng đến dẫn động tuabin Hầu hết năng lượng chất lỏng bị mất mát khi nó bậc trở ra khỏi tuabin Chất lỏng chảy về phía tâm của tua bin, dẫn động tuabi bằng dòng chất lỏng liên tục từ cánh bơm Khi năng lượng rời khỏi chất lỏng, sự chảy chậm lại, nó cho phép chất lỏng quay trở lại tâm cánh bơm và tại đây cánh bơm đón lấy và giữ thành dòng tuần hoàn Dòng này được gọi là dòng xoáy, là một dòng chất lỏng liên tục quanh vòng dẫn hướng

Khi cánh bơm quay nhanh hơn tuabin, tốc độ của dòng xoáy tuần hoàn qua cánh bơm và roto tuabin là lớn, do vậy dầu chảy từ rôto tuabin đến stato theo hướng ngăn cản chuyển động quay của cánh bơm

2.1 Khuếch đại mômen:

Nhiệm vụ của stato là đảo chiều dòng chất

lỏng trong biến mô Nó đưa dòng chất lỏng từ

tuabin trở lại cánh bơm theo chiều kim đồng hồ

Hoạt động này giúp thu lại năng lựơng tồn tại trong

chất lỏng Bề mặt cong của cánh stato thực hiện

điều đó Chất lỏng rời tuabin theo ngược chiều kim

đồng hồ cố gắng làm quay stato theo chiều này

Chính điều này làm khớp một chiều stato bị

khóa và giữ stato đứng yên Biên dạng nhẵn và

cong của cánh stato đảo dòng chất lỏng theo hướng kim đồng hồ Dòng này rời khỏi stato và đập vào cánh

bơm Năng lượng thừa của dòng chất lỏng tạo ra

mô men tăng thêm trong biến mô Hầu hết các biến

mô xe khách tăng mômen khoảng 2:1 đến 2.5:1 ở chế độ giữ

Nhớ rằng mỗi hoạt động, có một tác động ngang bằng và ngược lại Hoạt động là dòng chất lỏng đẩy vào cánh tuabin, tác động là dòng chất lỏng bật trở lại Một bộ biến mô không thể khuếch đại mômen nếu không có tác động của stato

Một cách để xem nhiệm vụ của stato là tưởng tượng điều xảy ra nếu không có stato trong biến mô Dòng chất lỏng rời khỏi tuabin theo ngược chiều kim đồng hồ Ngược với chiều của cánh bơm Dòng này không giúp cho sự quay của cánh bơm, và dòng chất lỏng ngược lại là nguyên nhân làm giảm công suất và làm chậm cánh bơm Khuếch đại mô men xảy ra do sự đảo chiều dòng chất lỏng của stato Điều này xảy ra khi tốc độ của cánh bơm nhanh hơn

71

Hình IV-2 Hoạt động của biến mô

tuabin Khi tốc độ của tuabin tăng lên, chiều dòng dầu thay đổi và biến mô trở thành một khớp nối truyền công suất từ động cơ đến hộp số

2.2 Điểm ly hợp:

Chiếc xe bắt đầu dịch chuyển khi tuabin bắt đầu quay Khi tốc độ xe tăng lên, tốc độ tuabin tăng tỷ lệ với cánh bơm Khi tuabin tăng tốc độ thì dòng chất lỏng bị bật trở lại

Sự quay của tuabin làm chất lỏng quay theo chiều kim đồng hồ Điều này làm chất lỏng

đi từ trước ra sau cánh stato Stato được đẩy theo chiều kim đồng hồ Chính điều này làm ly hợp một chiều stato quay tự do Stato quay tự do theo cánh bơm và tuabin Cho phép dòng chất lỏng từ tuabin quay trở lại cánh bơm dễ dàng

Khi tuabin đạt đến tốc độ khoảng 90% tốc độ cánh bơm, sự kết nối xảy ra Giai đoạn kết nối xảy ra khi tốc độ của cánh bơm và tuabin là gần bằng nhau Lực ly tâm của sự quay tuabin tác dụng lên chất lỏng là đủ lớn để dừng dòng xoáy Tại điểm này không có sự khuếch đại mô men Chú ý rằng tại điểm nối tốc độ phụ thuộc vào điểm giữa tốc độ cánh bơm và tuabin Vì vậy, giai đoạn nối xảy ra ở mọi tốc độ phụ thuộc vào vị trí cánh bướm ga và tốc độ xe Sự trượt chắc chắn xảy ra trong suốt giai đoạn nối Nếu công suất và tải đòi hỏi thì biến mô có thể trở lại chế độ khuếch đại Trong biến mô không khóa, Tuabin hầu như không bao giờ quay cùng tốc độ với động cơ và cánh bơm Điều này nói lên sự trượt của biến mô

Một biến mô là một thiết bị truyền công suất đơn giản và rẻ tiền Nhưng nó không phải là một thiết bị hoàn toàn hiệu quả Thực sự, tại tốc độ giữ nó hoàn toàn không có hiệu suất; nếu công suất đưa vào nó thì không có công suất đưa đến hộp số Tất cả công suất đưa vào biến mô được chuyển thành nhiệt trong chất lỏng Hiệu quả của bộ biến mô trong suốt giai đoạn khuếch đại mômen và giai đoạn nối là khoảng 90% đến 95%

3 Ly hợp khoá biến mô:

Sau năm 1970 hầu hết các bộ biến mô

(TCC) Ly hợp được sử dụng để loại trừ

sự cải thiện đáng kể về tiết kiệm nhiên liệu Có hai phương pháp sử dụng ly hợp biến mô:

Hầu hết các hộp số sử dụng ly hợp thủy lực,

nhưng một số sử dụng lực ly tâm Khi ly

hợp áp dụng, khóa biến mô, công suất

truyền qua biến mô giống như xe với hộp số

thường

72

Hình IV-4 Điểm ly hợp

Hình IV-5 Ly hợp biến mô

Hình IV-6 Bộ bánh răng hành tinh

Ly hợp biến mô thường ngắt, tuabin

Khóa biến mô không hoạt động cho đến khi xe đạt đến một tốc độ nhất định Nếu khóa biến mô ở tốc độ cầm chừng, động cơ sẽ chết máy Để khóa biến mô, hầu hết các hệ thống điều khiển máy tính được thiết kế tác động khi hộp số ở số ba hay số bốn với tốc độ xe khoảng 56- 64km/h và không có quá tải động cơ

IV.1.2 Bộ bánh răng hành tinh:

1 Các bánh răng hành tinh:

Khuếch đại mômen phải phù hợp với hoạt động của xe Các bánh răng là cần thiết để thực hiện điều đó Để hoàn thành điều này, hộp số tự động sử dụng bộ bánh răng hành tinh Một bộ bánh răng hành tinh có thể sử dụng để giảm tốc, tăng tốc, và truyền động trực tiếp bộ bánh răng hành tinh có thể sử dụng để đảo chiều quay

Bộ bánh răng hành tinh mang tên như vậy là bởi vì nó giống với hệ thống mặt trời Bánh răng ở giữa là bánh răng mặt trời Xung quanh bánh răng mặt trời là các bánh răng hành tinh quay trên trục của nó Các bánh răng hành tinh được giữ trên cần dẫn, nhưng có thể quay trên trục của nó Bánh răng ngoài cùng là bánh răng bao Tất cả bộ truyền bánh răng hành tinh sử dụng cách sắp xếp này

1.1 Giảm tốc:

73

Hình IV-7 Giảm tốc

Hình IV-7 Dẫn động trực tiếp

Hình IV-8 Tăng tốc

Nếu bánh răng bao được giữ và công suất được truyền đến bánh răng mặt trời, các bánh răng hành tinh được kéo quay và di chuyển xung quanh bánh răng bao Điều này làm cần dẫn quay chậm hơn bánh răng mặt trời Tốc độ đầu ra giảm và mô men tăng lên đáng kể

Nếu giữ bánh răng mặt trời và dẫn động bánh răng bao, các bánh răng hành tinh sẽ di chuyển xung quanh bánh răng mặt trời Đây là nguyên nhân làm cần dẫn dịch chuyển chậm hơn bánh răng bao Mô men sẽ tăng lên, tuy nhiên, tốc độ giảm không đáng kể

Hình IV-8 Đảo chiều

Hình IV-9 Bộ bánh răng hành tinh 3 tốc độ

Khi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ các bánh răng hành tinh quay xung quanh bánh răng mặt trời trong khi chúng quay quanh trục của nó theo chiều kim đồng hồ Làm cho các bánh răng bao tăng tốc tùy thuộc vào số răng của bánh răng bao và mặt trời

1.4 Đảo chiều:

Bằng cánh giữ cần dẫn và dẫn động bánh răng mặt trời, các bánh răng hành tinh bị kéo quay trên trục của nó Điều này làm cho bánh răng bao quay theo chiều ngược lại ở một tốc độ thấp hơn

2 Bộ truyền bánh răng hành tinh trong hộp số tự động:

2.1 Bộ truyền bánh răng hành tinh ba tốc độ (kiểu Simpson):

75

Hình IV-10 Bộ bánh răng hành tinh kép

Hình IV-11 Ly hợp nhiều đĩa

Bộ truyền bánh răng Simpson sử dụng trên hộp số ba tốc độ trong nhiều năm nay Bộ truyền bánh răng Simpson gồm có hai bộ bánh răng hành tinh Bánh răng mặt trời của mỗi bộ truyền nối với nhau tạo thành một khối gọi là bánh răng mặt trời chung

2.2 Bộ truyền bánh răng hành tinh kép:

Hình dưới đây chỉ sự khởi đầu của một bộ truyền bánh răng hành tinh sử dụng trong hộp

số bốn tốc độ Chú ý rằng bánh răng mặt trời thứ nhất và trục là một bộ phận và được nối với tuabin biến mô Các bánh răng hành tinh ngắn được ăn khớp với bánh răng mặt trời Các bánh răng hành tinh dài sẽ ăn khớp với bánh răng mặt trời lùi Bánh răng bao đơn ăn khớp với bánh răng hành tinh dài Sự sắp xếp của bộ truyền bánh răng hành tinh loại này được gọi là bộ truyền bánh răng hành tinh kép, cũng có khi gọi là bộ truyền bánh răng Ravigneaux Bộ truyền bánh răng hành tinh kép được sử dụng nhiều năm trong hộp số hai và ba tốc độ

3 Bộ phận giữ:

Để hoạt động bộ truyền bánh răng hành tinh phải cần đến bộ phận giữ Bộ phận giữ được

sử dụng để đưa công suất của động cơ qua một trong các bộ phận của bánh răng hành tinh, hay khóa bộ phận đó với vỏ hộp số Hộp số tự động ba hay bốn tốc độ cần ít nhất hai bộ phận giữ dùng cho các bánh răng

3.1 Ly hợp nhiều đĩa:

Một bộ ly hợp có các bộ phận chính: Vỏ ly hợp, mayơ, đĩa ma sát, đĩa thép, đĩa ép, píttông và lò xo hồi Vỏ ly hợp được xẻ rãnh bên trong để ăn khớp với các mấu trên đĩa,

76

Hình IV-12 Các đĩa ly hợp

thường là đĩa thép Đường kính trong của vỏ ly hợp được gia công cho sự hoạt động của píttông và các đệm làm kín Một ly hợp có thể lắp riêng rẽ hay kết hợp các vỏ ly hợp hay moay-ơ khác của bộ phận ly hợp thứ hai Một moay-ơ ly hợp được xẻ rãnh ở đường kính ngoài

để ăn khớp với các răng của đĩa ma sát Bộ ly hợp được tạo nên bởi sự xếp chồng các đĩa ma sát và đĩa thép và cụm này được chứa trong vỏ ly hợp Bộ ly hợp được giữ bởi một đĩa ép dày bằng một vòng hãm

Bề mặt làm việc của píttông được làm kín đến nỗi mà chất lỏng đưa vào xylanh được giữ lại Trong suốt quá trình tác dụng ly hợp, áp suất chất lỏng đẩy píttông dịch chuyển và ép bộ ly hợp lên đĩa ép Khi ngắt áp suất chất lỏng, các lò xo hồi piston đẩy píttông trở về vị trí ngắt Hầu hết các ly hợp sử dụng các lò xo cuộn nhỏ, một số bộ ly hợp sử dụng một lò xo lớn, một

lò xo màng lớn, hay một lò xo dạng sóng Khi ngắt ly hợp, các đĩa có thể dịch chuyển khỏi các đĩa khác tạo nên một khe hở giữa các đĩa

Píttông trong vỏ ly hợp ép các đĩa lại với nhau khi dòng chất lỏng có áp suất tác dụng lên píttông Khi píttông được tác dụng, các đĩa được ép lại với nhau để khóa moay-ơ ly hợp và vỏ

ly hợp lại với nhau Moay-ơ ly hợp nối với trục vào, vỏ ly hợp là một phần của trục ra Khi tác dụng ly hợp, cả hai trục được nối với nhau và quay như một khối Một lò xo hồi mạnh tách các đĩa khi áp suất chất lỏng giảm xuống

Các đĩa ly hợp:

Đĩa thép là một mẫu thép phẳng được khắc thành biên dạng mong muốn Đĩa này thường dày khoảng 1.78 đến 2.54mm Đĩa thép được xếp xen kẽ với các đĩa khác trong vỏ ly hợp Điều này tạo nên một chuỗi các vết xước nhỏ trên bề mặt ma sát Những vết lõm này giữ dầu

để kéo dài tuổi thọ ly hợp và cải thiện tính năng chuyển số Làm phẳng những vết xướt này, một đĩa thép hoàn chỉnh có độ nhẵn hơn 25micro-inchs; độ nhám bề mặt từ 12 đến 15micro-in

là thỏa mãn Đĩa thép có các răng trên đường kính ngoài Đĩa thép có mục đích thứ hai là giải nhiệt sinh ra từ đĩa ma sát

Đĩa ma sát cũng được tạo nên từ thép dập và được phủ một lớp vật liệu ma sát ở bên ngoài Các răng cài bố trí trên đường kính trong của đĩa Đĩa ma sát dày khoảng 0.063-0.086in (1.6 đến 2.18mm) và bề mặt ma sát dày khoảng 0.015-0.030in (0.38 đến 0.76mm) Đĩa ma sát

có thể là bề mặt phẳng, nhẵn hay là bề mặt ma sát có rãnh

Đĩa có rãnh có các kiểu rãnh cắt hay khắc trên vật liệu ma sát Các rãnh giúp thoát hay đưa chất lỏng vào giữa đĩa thép và đĩa ma sát trong quá trình chuyển số Các dạng rãnh khác

77

Hình IV-13 Phanh dải

Hình IV-14 Píttông trợ lực

nhau giúp điều khiển nhanh dòng chất lỏng khỏi bề mặt này nhằm cung cấp chất lượng chuyển

số khác nhau Chất lỏng rời nhanh làm ly hợp tác dụng nhanh Nhưng, sự tồn tại lâu của dầu giữa các đĩa, dầu sẽ lấy nhiều nhiệt hơn Các ly hợp khác nhau cho cùng một hộp số thường sử dụng đĩa ma sát với các dạng rãnh khác nhau Ly hợp tác dụng khi xe ở trạng thái dừng có thể

là loại nhẵn bởi vì tỷ lệ tác dụng là không quan trọng Ly hợp dùng cho việc chuyển số thường

là loại có rãnh

Hầu hết vật liệu ma sát thường là giấy Sự khác nhau của các loại giấy là do nó được pha với các thành phần khác nhau và loại dầu của hộp số Vật liệu giấy có thể là blenđơ với hỗn hợp sợi amiăng, than chì, hay chất vô cơ Các vật liệu khác là vật liệu đàn hồi sử dụng cho tốc

độ cao hay năng lượng chuyển số lớn cần thiết Vật liệu grafit là nơi mà nhiệt độ không ảnh hưởng và thiêu kết vật liệu kim loại ở nhiệt độ cao Ly hợp không bị chảy khi tíêp xúc với dầu hộp số trong khi cắt và áp dụng ly hợp, chất lỏng này ngăn chặn sự quá nhiệt xảy ra khi ma sát giữa các đĩa Theo lý thuyết, luôn tồn tại lớp màng dầu giữa các đĩa ma sát và đĩa thép

Các nhà sản xuất đều cung cấp phương tiện điều chỉnh khe hở trong ly hợp Khe hở phải

đủ giữa các đĩa để đảm bảo rằng không có trượt khi cắt Khe hở này khoảng 0.010 đến 0.015in (0.25 đến 0.38mm) giữa các đĩa ma sát và đĩa thép Khe hở ly hợp cũng gọi là khoảng hành trình của píttông Phương pháp điều chỉnh khe hở ly hợp là chọn cỡ vòng vòng chặn hay mặt bích ép Vòng chặn được làm nhiều cỡ chọn, và vòng chặn với các bề dày và bề rộng được chọn khi ly hợp được lắp

3.1 Các phanh:

Có hai loại phanh: Loại phanh dải

và loại phanh ướt nhiều đĩa Loại phanh

dải sử dụng làm phanh B1 còn phanh B2

và B3 là loại phanh ướt nhiều đĩa Trong

một vài hộp loại số tự động, loại phanh

ướt nhiều đĩa cũng được sử dụng làm

phanh B1

3.1.1 Phanh dải:

Thắng là một thiết bị bằng thép dẻo

quấn quanh trống phanh Một đầu của

phanh được bắt chặt vào vỏ hộp số và có

thể điều chỉnh được Đầu còn lại được

gắn chặt vào piston thủy lực Bề mặt của

phanh được phủ một lớp ma sát Khi thắng được xiết chặt, nó sẽ hãm dừng các bộ phận Một phanh thường làm dừng các bộ phận quay bằng cách khóa nó với vỏ hộp số Phanh có thể là loại bố đơn hay bố kép Bố kép sẽ giữ chặt hơn nhưng bố đơn có thể làm việc nhanh hơn, êm hơn

Piston trợ lực:

gồm có một xylanh và một piston ở bên trong

Một lỗ mở tại một đầu để đưa chất lỏng vào

xylanh Píttông được giữ ở trạng thái ngắt bởi

một lò xo ép Píttông có thể lắp trên vỏ hay bên trong hộp số

Khi áp suất chất lỏng đưa vào xylanh,

píttông được đẩy về phía trước hoạt động

78

Hình IV-15 Phanh ướt nhiều đĩa

Hình IV-16 Ly hợp một chiều bi tròn

phanh trực tiếp hay thôngqua bộ phận nối Khi áp suất giảm xuống, lò xo sẽ kéo píttông và phanh nhả ra

Một số píttông được hoạt động trên hai bề mặt của nó Trong trường hợp này, chất lỏng

sử dụng để giúp hồi píttông Píttông loại này có bề mặt tác dụng và bề mặt ngắt Các píttông khác có hai hay nhiều píttông ở bên trong

3.1.2 Phanh ướt nhiều đĩa:

Phanh ướt nhiều đĩa khá giống với ly hợp nhiều đĩa Sự khác nhau chính là vỏ hộp số bây giờ là vỏ ly hợp, và các đĩa ly hợp nối đến nó không quay Các nhà sản xuất gọi các ly hợp này

là thắng Các răng bên ngoài của đĩa thép lắp vừa vặn với các rãnh trên vỏ hộp số Giống như

ly hợp nhiều đĩa, các răng trên đường kính trong của đĩa ma sát ăn khớp với moay-ơ

Píttông thủy lực có thể lắp ở trong vỏ hộp số, phía sau bơm, hay tại tâm đẩy Giống như

ly hợp nhiều đĩa, píttông thường kéo trở lại để ngắt bằng một lò xo

Ly hợp con lăn tròn tạo thành từ một

vòng trong nhẵn, vòng ngoài có gờ bên

trong, một chuỗi các con lăn và lò xo, và

gờ và vòng ngoài nhẵn Mỗi con lăn là vừa

lăn do đó có sự tiếp xúc nhẹ giữa con lăn,

cam và vòng nhẵn Quay vòng trong ngược

chiều kim đồng hồ sẽ chèn các viên bi chặt

79

Hình IV-17 Ly hợp một chiều bi dẹt

hơn dẫn đến chúng khóa con lăn giữa vòng trong và vòng ngoài Khi quay theo chiều kim đồng hồ sẽ không ép các viên bi và các viên bi sẽ quay dễ dàng, giống như một bạc đạn bi Vòng trong sẽ quay tự do theo chiều kim đồng hồ

Ly hợp một chiều con lăn dẹt sử

dụng bề mặt trong và ngoài nhẵn và một

chuỗi các viên bi dẹt trong một lồng đặt

biệt Con lăn dẹt có hai đường kính ảnh

hưởng Đường kinh lớn lớn hơn khoảng

cách giữa vòng trong và vòng ngoài và

đường kính nhỏ nhỏ hơn khoảng cách này

Các viên bi dẹt được lắp trong lò xo giữ

theo thứ tự nhất định Khi quay vòng ngoài

nghiêng đi theo đường kính nhỏ và cho

phép nó quay tự do Còn khi quay ngược

lại sẽ khóa con lăn với vành trong và vành

ngoài

Ly hợp một chiều cần phải bôi trơn Trong hộp số tự động, một hay nhiều ly hợp một chiều hoạt động ở số cao Chính sự quay nhanh làm làm quá nhiệt và mòn nếu dòng chất lỏng bôi trơn không đủ trong thời gian này

IV.1.3 Hệ thống điều khiển thủy lực:

Hộp thống thủy lực của hộp số tự động có nhiều chức năng quan trọng Nó phải có thể:

- Tác dụng các ly hợp và thắng và do đó điều khiển dòng truyền công suất hộp số

- Truyền lực và dịch chuyển hiệu quả tác dụng lên bộ điều khiển để ngăn cản sự trượt

- Dòng chất lỏng chính qua bộ biến mô đảm bảo hoạt động của nó

- Dòng chất lỏng chính đi bôi trơn và làm mát các bộ phận làm việc của hộp số

Hệ thống điều khiển thủy lực ra lệnh hoạt động các phần tử của hộp số Một số nguyên tắc truyền động thủy lực:

- Chất lỏng không nén được

- Nó không nén được cho nên nó là cách truyền công suất tốt nhất

- Công suất thủy lực dùng để hoạt động bộ phận giữ

- Tất cả hoạt động của hộp số đều thông qua sự điều khiển thủy lực

80

Hình IV-18 Hệ thống điều khiển thủy lực

Hình IV-19 Sơ đồ hệ thống thủy lực

Hình IV-20 Bơm dầu

Sơ đồ cơ bản hệ thống thủy lực:

1 Bơm dầu:

81

Hình IV-21 Van điều khiển

Trong hộp số tự động, bơm được lắp trước động cơ, sau biến mô và được dẫn động bởi biến mô Trong một số hộp số, bơm được gắn sâu trong vỏ và được dẫn động bởi trục trước bộ biến mô Trong trường hợp này, bơm bắt đầu quay và bơm dầu ngay khi động cơ hoạt động Bơm được xắp xếp theo cỡ để cung cấp đủ dầu đến các bộ phận làm việc, và hoạt động píttông trong suất quá trình chuyển số, cung cấp đủ dầu cho biến mô làm việc và bôi trơn hộp số tại mọi tốc độ

Đầu vào của bơm có đặt lọc dầu, nó được đặt trong các te dầu của hộp số, trong nhiều trường hợp lọc dầu được gắn dưới thân van Các te dầu là một bể chất lỏng chứa nhiều dầu hơn mức cần thiết để đáp ứng hoạt động bình thường

Có ba loại bơm quay thường được sử dụng để cung cấp dòng dầu và tạo ra áp suất trong hộp số tự động Đó là bơm bánh răng, bơm roto và loại bơm cánh gạt Hoạt động của mỗi loại bơm về cơ bản là giống nhau, trong đó phần bên trong bơm (bánh răng trong, roto trong) được dẫn động bởi moay-ơ biến mô, và phần bên ngoài của bơm (bánh răng ngoài, roto ngoài, vỏ van cánh gạt) được đặt có khoảng trống và đặt lệch tâm với bánh răng hay roto trong

Khi phần trong quay, các buồng (giữa các răng, vấu roto, hay cánh gạt) tăng lên ở vùng này và giảm ở vùng khác Vùng áp suất thấp được tạo ra trong vùng trống có thể tích lớn Vùng này nối với ống dẫn đến lọc lắp dưới các te dầu Áp suất khí quyển trong hộp số đẩy dầu vào lọc sau đó đi đến ống vào bơm Trên mặt kia của bơm buồng nhỏ hơn, và ống ra của bơm đặt trên đầu này Ở đây dầu được đẩy ra khỏi bơm đến các van điều khiển và các phần của hộp số

2 Van điều khiển:

Van điều khiển bằng tay được hoạt động bởi người lái xe để đặt hộp số ở các dãy “P”,

“R”, “N”, “D”, “2”, “L” và các dãy khác nếu có Cơ cấu liên kết là thanh đẩy và cáp nối Van điều khiển được dịch chuyển đến vị trí chọn của người lái Từ van điều khiển, áp suất đường ống sẽ đi đến piston thắng Áp suất chất lỏng tác dụng lên píttông và xiết chặt thắng Khi xe tăng tốc, mômen sẽ được truyền và xe dịch chuyển về phía trước ở số thấp Chú ý rằng píttông tác dụng lên thắng được hồi về bởi một lò xo hồi

3 Van điều áp suất sơ cấp:

82

Hình IV-22 Van điều áp suất sơ cấp

Hình IV-23 Van điều áp thứ cấp

Hình IV-24 Van bướm ga

Van điều áp sơ cấp điều chỉnh áp suất thủy lực (áp suất chuẩn) đến từng bộ phận

mất mát công suất của bơm

đẩy lên Ở vị trí bên dưới, (A*áp suất

chuẩn) có tác dụng ấn van xuống Áp suất

hai lực trên

van điều khiển tác dụng lên phần 2 và lực

([B-C]*áp suất chuẩn) kết hợp với lực (C*áp suất bộ điều biến bướm ga), nó tác dụng lên phần một ấn van lên trên Điều đó tạo ra một áp suất chuẩn cao hơn so với khi ở dãy “D” và “2” Nó tránh cho các phanh và ly hợp khỏi bị trượt do mômen xoắn cao Hơn nữa, do áp suất bộ điều biến thấp cao hơn so với áp suất bộ điều biến bướm ga tại vị trí 1 tác dụng ở dãy “L”, nên áp suất chuẩn trong dãy “L” cao hơn so với dãy “D” hay “2”

4 Van điều áp thứ cấp:

Van này điều chỉnh áp suất bộ biến mô và áp suất bôi

trơn Lực căng của lò xo trong van tác dụng theo hướng

lên trên, trong khi ( A*áp suất biến mô) có tác dụng nhu

một lực ấn xuống Sự cân bằng của hai lực này sẽ điều

chỉnh áp suất dầu của biến mô và áp suất bôi trơn

5.Van bướmga:

Van bướm ga tạo ra áp suất bướm ga tuơng ứng với góc nhấn của bàn đạp ga ( công suất đầu ra của động cơ) Khi đạp chân ga, chốt chuyển xuống số thấp bị ấn lên trên qua cáp dẫn động bướm ga và cam bướm ga Do đó van bướm ga dịch chuyển lên trên bằng lò xo, mở khoang áp suất tạo ra áp suất bướm ga

Áp suất này cũng tác dụng lên phần B của van bướm ga, và cùng với áp suất cắt giảm áp

từ van cắt giảm áp, áp suất này tác dụng lên phần A, cố gắng đẩy van bướm ga xuống một chúc Van bướm ga do đó đóng khoang áp suất chuẩn lại khi lực ấn van bướm ga xuống và lực

83

Hình IV-25 Van ly tâm

lò xo ( được xác định bởi vị trí của chốt chuyển xuống số thấp, có nghĩa là góc mở của bướm

ga ) cân bằng nhau Theo cách này, áp suất buớm ga được xác định bởi độ cân bằng giữa lực

ấn lên và lực ấn xuống trên van bướm ga Do vậy áp suất buớm ga phụ thuộc vào góc mở của bướm ga của động cơ và tốc độ xe Van bướm ga cấp áp suất bướm ga đến từng van chuyển số (1-2, 2-3 và 3-4) và có tác dụng ngược với áp suất ly tâm Cùng lúc đó, áp suất bộ điều biến bướm ga, áp suất này dựa trên áp suất bướm ga tác dụng lên van điều áp sơ cấp và điều chỉnh

áp suât chuẩn phụ thuộc vào góc mở của bướm ga và tốc độ xe ( áp suất cắt giảm áp)

6 Van ly tâm:

Van ly tâm được dẫn động (quay) bằng bánh răng bị động ly tâm, nó ăn khớp với bánh răng chủ động vi sai, và tạo ra áp suất dầu (áp suất ly tâm) tương ứng với số vòng quay của bánh răng chủ động vi sai (tốc độ xe) Nó cân bằng áp suất chuẩn từ van điều khiển (dãy “D”,

“2”, “L”) và lực ly tâm của khối lượng ly tâm để tạo ra áp suất thủy lực tương ứng với tốc độ

xe

Khi thân van ly tâm quay, lực ly tâm của các khối lượng ly tâm bên trong và bên ngoài cũng như lò xo làm cho các khối lượng này văng ra ngoài, van ly tâm bị ấn xuống bằng cầu nối của khối lượng ly tâm trong Ở đầu bên kia, van ly tâm được ấn lên bằng áp suất ly tâm A, và

sự cân bằng giữa hai lực này trở thành áp suất ly tâm tại tốc độ đó của xe

Khi tốc độ quay của bánh răng chủ động vi sai tăng lên (tốc độ trung bình hay cao), khối lượng ly tâm ngoài bị chặn lại bởi thân van Sau đó, lực ly tâm của khối lượng trong và lực lò

xo (cả hai lực này đều ấn van đi xuống) cùng kết hợp để cân bằng lực thủy lực tác dụng lên phần dưới của van Áp suất thủy lực cuối cùng là áp suất ly tâm Như vậy van ly tâm hoạt động theo hai giai đoạn

7 Van tín hiệu khóa biến mô và van rơle khóa biến mô:

84