Chương 3 hộp số tự động trên ô tô

Dải phanh Vành bi Vòng bi Đệm chặn Biến mô Bơm dầu Trống ly hợp truyền thẳng Bánh răng hành tinh Nắp sau hộp số Trục trung gian Lò xo hồi Phe Mặt bích Đĩa ép Đĩa ma sát Phe Phe P

Bài 2: HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

(Automatic Transmissions)

Vỏ hộp số

Dải phanh Vành bi Vòng bi

Đệm

chặn

Biến mô Bơm

dầu Trống ly hợp truyền thẳng

Bánh răng hành tinh

Nắp sau hộp số

Trục trung gian

Lò xo hồi Phe Mặt bích Đĩa ép Đĩa ma sát Phe

Phe Piston Lò xo Đĩa ép Đĩa ma sát Mặt bích

Khớp một chiều số 2

Bánh răng bao

Trục sơ cấp Bánh răng bao

Khớp một

chiều số 1

Đệm chặn Trống

dầu vào

Bánh răng mặt trời

Bánh răng hành tinh

I: Chức năng của hộp số tự động:

- Khi tài xế đang lái xe có 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 đủ lực để leo dốc tại số đang chạy, hộp số được

chuyển về số thấp Chính vì các lý do trên nên điều khiển cần thiết đối với

lái xe là phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số

một cách phù hợp Ơû hộp số tự động những nhận biết như vậy của lái xe là

không cần thiết lái xe không cần phải 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 So với hộp số thường hộp số tự động có các ưu

điểm:

- Làm giảm mệt mỏi cho lái xe bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly

hợp và thường xuyên phải chuyển số

Bích nối bán trục

Vỏ hộp số

Hình 4.1: Bộ biến mô

Hình 4.2: Nguyên lý truyền động thủy lực bộ biến mô

thuật lái xe khó khăn và phức tạp như vận hành ly hợp

- Tránh động cơ và dòng dẫn động khỏi bị quá tải do nó nối chúng bằng

thuỷ lực tốt hơn so với bằng cơ khí

II Cấu tạo và nguyên lý làm việc các bộ phận:

II.1 Bộ biến mô:

a Cấu tạo và công dụng:

Bộ biến mô vừa truyền vừa khuyếch đại

moment từ động cơ bằng cách sử dụng dầu

hộp số làm môi trường làm việc

Bộ biến mô bao gồm: Cánh bơm được dẫn động bằng trục khuỷu, roto

tuabin được nối với trục sơ cấp hộp số, stato được bắt chặt vào vỏ hộp số

qua khớp một chiều và trục stato, vỏ bộ biến mô chứa tất cả các bộ

phận trên Biến mô được đổ đầy dầu thuỷ lực cung cấp bởi bơm dầu

Dầu này được văn ra khỏi cánh bơm thành một dòng truyền công suất

làm quay roto tuabin

b Nguyên lý truyền công suất:

- Khi cánh bơm được dẩn động bởi trục khuỷu của động cơ dầu trong

cánh bơm sẽ quay với cánh bơm theo cùng một hướng Khi tốc độ của cánh

bơm tăng lên, lực ly tâm làm cho dầu bắt đầu chảy ra phía ngoài tâm của

cánh bơm dọc theo bề mặt của cánh quạt và bề mặt bên trong của cánh

bơm Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên nữa, dầu sẽ bị đẩy ra khỏi cánh

bơm Đập vào các cánh quạt của roto tuabin làm cho roto bắt đầu quay cùng

một hướng với cánh bơm Sau khi dầu mất năng lượng do va đập vào các

cánh quạt của roto tuabin Nó chảy vào trong dọc theo cánh của roto tuabin

Khi nó chạm vào phần trong của roto, bề mặt bên trong của roto sẽ hướng

dòng dầu chảy ngược trở lại cánh bơm và chu kì lại bắt đầu

c Nguyên lý khuếch đại moment:

- Khuyếch đại moment bằng biến mô bằng cách hồi dầu đến cánh bơm,

sau khi nó qua roto tuabin như mô tả ở trên nhờ sử dụng các cánh quạt của

một stato Nói cánh khác, cánh bơm được quay bởi moment từ động cơ và

được thêm vào một moment của dòng dầu thuỷ lực chảy hồi về từ rôto

tuabin Điều đó có nghĩa là, cánh bơm khuyếch đại moment dầu vào ban

đầu để truyền đến roto tuabin

d Hoạt động của biến mô:

- Khi xe đang đỗ, động cơ chạy không tải: Động cơ chạy không tải

moment do chính động cơ tạo ra là nhỏ nhất Nếu đạp phanh tải trọng tác

dụng lên roto lớn do đó không thể quay Tuy nhiên dù xe đang đỗ nên tỉ số

truyền tốc độ roto và cánh bơm là bằng không trong khi tỉ số truyền moment

là lớn nhất, do vậy roto tuabin luôn sẵn sàng quay với moment cao hơn so với

moment do động cơ tạo ra

- Khi xe khởi hành: Phanh được nhả ra roto tuabin có thể quay cùng với

trục sơ cấp Do vậy khi đạp ga sẽ làm cho roto tuabin quay với moment lớn

hơn so với moment do động cơ tạo ra làm cho xe bắt đầu chuyển động

- Khi xe chạy với tốc độ thấp: Khi tốc độ xe tăng lên, tốc độ quay của

roto nhanh chóng bằng với cánh bơm Tỉ số truyền moment do đó nhanh

chóng đạt đến giá trị một Khi chỉ số truyền tốc độ của roto so với tốc độ

cánh bơm đạt đến một giá trị xác định Stato bắt đầu quay và sự khuếch đại

moment giảm xuống Biến mô bắt đầu hoạt động như một khớp thuỷ lực Do

vậy tốc độ của xe tăng hầu như tỉ lệ thuận với tốc độ động cơ

- Khi xe chạy với tốc độ trung bình đến cao: Chức năng của bộ biến mô

như một khớp thuỷ lực Roto tubin quay với tốc độ gần bằng tốc độ động cơ

Bánh răng chủ động

Bánh răng chủ động

Vỏ bơm

Nắp bơm

Hình 4.3: Bơm dầu

Lò xo trong Phe

Phe gài

Nắp Piston Cần đẩy Piston

Lò xo ngoài Chốt

Tạo áp lực cho ly hợp, các

đai thắng và các cụm van

Bôi trơn các bộ phận

chuyển động bên trong hộp

số

Truyền dầu qua hộp số và

kết làm mát dầu

b Nguyên lý hoạt động:

Khi động cơ hoạt động kéo bánh răng chủ động và bánh răng bị động

quay theo Do hai bánh răng này lắp không đồng tâm nên lúc nào chúng

cũng tạo nên một buồng bơm

Khi quay trên đĩa phần dầu có lỗ hút và lổ thoát đến hút kích thước

buồng bơm tăng lên và giảm dần khi đi qua lỗ thoát Do đó dầu được liên

tục hút vào và đi ra dưới áp lực cao, từ đó dầu được chia ra đi đến các chi

tiết trong hộp số tự động thông qua hệ thống thủy lực

II 3 Piston của phanh dải số 2:

a Công dụng:

Dải phanh được quấn quanh vòng ngoài của trống phanh Một đầu

của phanh bắt chặt vào vỏ hộp số bằng chốt trong khi đầu còn lại

tiếp xúc với piston phanh qua cần đẩy piston, cần này được dẫn động

bằng áp suất thủy lực Piston phanh có thể làm chuyển động cần đẩy

bằng cách nén lò xo trong lại

Cần đẩy piston có 2 loại với chiều dài khác nhau để cho phép điều

chỉnh khe hở giữa dải phanh và trống phanh

Chú ý: Thay mới dải phanh trong quá trình đại tu, ngâm phanh

mới trong vòng 15 phút hay lâu hơn vào dầu hộp số tự động trước khi

lắp

b Hoạt động:

Khi áp suất thủy lực tác dụng lên piston, piston dịch chuyển về bên

trái trong xy lanh nén lò xo bên ngoài lại Cần đẩy piston dịch chuyển

về bên trái cùng với piston và ấn vào một đầu của dải phanh Do đầu

kia của dải phanh được bắt chặt vào vỏ hộp số, đường kính của dải

phanh giảm xuống, vì vậy dải phanh sẽ kẹp lấy trống phanh và giử nó

đứng yên Tại thời điểm này, một lực ma sát cao được tạo ra giữa dải

phanh và trống phanh làm cho trống phanh hay một bộ phận của bộ

truyền hành tinh đứng yên Khi dầu có áp suất được xả ra khỏi xylanh,

piston và cần đẩy bị ấn ngược trở lại bằng lực lò xo bên ngoài do vậy

trống phanh được nhả ra bởi dải phanh

c Chức năng của lò xo :

Lò xo bên trong có 2 chức năng: hấp thụ phản lực từ trống phanh

và làm giảm va đập tạo ra khi dải phanh kẹp vào trống phanh

Khi trống phanh đang quay với tốc độ cao, dải phanh sẽ chịu một

phản lực từ trống phanh khi nó kẹp vào trống phanh Nếu piston được

chế tạo liền, piston sẽ bị rung động bởi phản lực này Để ngăn chặn

điều đó, piston được lắp với cần đẩy thông qua lò xo trong Khi dải

phanh chịu phản lực, cần đẩy sẽ được đẩy ngược trỡ lại nén lò xo

trong và hấp thụ phản lực

Khi áp suất thủy lực trong xy lanh tăng lên, piston và cần đẩy nén

lò xo ngoài và dịch chuyển trong xy lanh để ấn dải phanh kẹp chặt

vào trống phanh Khi áp suất dầu trong xy lanh tăng cao nữa nhưng

cần đẩy không dịch chuyển thêm trong xy lanh nữa mà chỉ có piston

dịch chuyển nén cả lò xo trong và ngoài Khi piston tiếp xúc với đệm

cách trên cần đẩy, piston ấn trực tiếp vào cần đẩy

C2 B2 C1 Hình 4.5: Bộ tính năng

Trống ly hợp Đĩa ma sát

Mặt bích

Đệm chặn Phe chặn Đĩa ép Lò xo hồi piston

Hình 4.6: Ly hợp số truyền thẳng

II.4 Bộ tích năng :

a Công dụng:

Giảm chấn động khi chuyển số

b Họat động:

Áp suất thủy lực điều khiển bộ

tích năng luôn tác dụng lên phia áp

suất hồi của piston bộ tích năng C2,

B2 cùng với áp suất căng của lò xo

ấn piston đi xuống

Khi áp suất chuẩn được cung cấp

đến phía hoạt động, piston bị ấn dần lên và va dập được giảm bớt khi áp

suất dầu tăng

II.5 Ly hợp số truyền thẳng :

a Công dụng:

- Ly hợp C1 làm việc gián đoạn để truyền công suất từ bộ biến mô

đến bánh răng bao trước qua trục sơ cấp Các đĩa ma sát và đĩa ép được

bố trí xen kẽ, sao cho đĩa ma sát ăn khớp bằng then hoa với bánh răng

bao trước còn các đĩa ép ăn khớp với tang trống ly hợp số tiến Bánh

răng bao trước được lắp then hoa với mặt bích của bánh răng bao và tang

trống ly hợp số tiến ăn khớp then hoa với moayơ ly hợp số truyền thẳng

b Nguyên lý hoạt động:

Trống ly hợp Lò xo nén

Phe gài lò xo nén

Hình 4.7: Ly hợp số truyền số tiến

-Aên khớp: Khi dầu có áp suất chảy vào trong xylanh ấn vào viên bi

van một chiều của piston làm cho nó đóng van một chiều lại điều đó làm

cho piston dịch chuyển bên trong xy lanh ấn các đĩa ép tiếp xúc với các

đĩa ma sát Do lực ma sát cao giữa đĩa ma sát và đĩa ép các đĩa ép chủ

động và đĩa ma sát bị động, đĩa ép quay với tốc độ như nhau Có nghĩa là

ly hợp ăn khớp và trục sơ cấp được nối với bánh răng bao công suất được

truyền từ trục sơ cấp đến bánh răng bao

- Nhả khớp: Khi dầu thuỷ lực có áp suất được nhả ra áp suất dầu trong

xylanh giảm xuống Cho phép viên bi một chiều tách ra khỏi đế van điều

này được thực hiện bằng lực ly tâm tác dụng lên nó, và dầu trong xy lanh

được xả ra qua van một chiều Kết quả là piston trở về vị trí cũ bằng lò xo

hồi là, ly hợp nhả ra

II.6 Ly hợp truyền số tiến :

a Công dụng:

- Ly hợp số truyền thẳng: Truyền công suất gián đoạn từ trục sơ cấp

đến trống ly hợp số truyền thẳng Các đĩa ma sát được khớp then hoa

với moayơ ly hợp số truyền thẳng và các đĩa ép được khớp then hoa với

trống ly hợp Trống ly hợp số truyền thẳng ăn khớp với trống vào của

bánh răng mặt trời, và trống vào của bánh răng mặt trời ăn khớp then

hoa với bánh răng mặt trời trước và sau Do vậy ba bộ cùng quay

b Nguyên lý hoạt động:

- Aên khớp: Khi dầu có áp suất chảy vào trong xy lanh nó ấn vào viên

bi van một chiều của piston làm đóng van một chiều lại, piston dịch

chuyển bên trong xy lanh ấn các đĩa ép tiếp xúc với các đĩa ma sát Do

lực ma sát cao giữa đĩa ma sát và đĩa ép các đĩa ép chủ động và đĩa ma

sát bị động, đĩa ép quay với tốc độ như nhau, điều đó làm ly hợp ăn

khớp và trục sơ cấp được nối với bánh răng bao công suất được truyền từ

trục sơ cấp đến bánh răng bao

Bánh răng mặt trời trước và sau

Bánh răng bao

Trống đầu vào bánh răng mặt trời

Đệm

Khớp một chiều số

1 và moayơ B2

Bánh răng hành tinh

Hình 4.8: Khớp một chiều số 1 & bánh răng hành tinh trước

Hình 4.9: Bánh răng hành tinh

- Nhả khớp: Khi dầu thuỷ lực có áp suất được nhả ra áp suất dầu

trong xylanh giảm xuống Cho phép viên bi một chiều tách ra khỏi đế

van điều này được thực hiện bằng lực ly tâm tác dụng lên nó, và dầu

trong xy lanh được xả ra qua van một chiều Kết quả là piston trở về vị

trí cũ bằng lò xo hồi, ly hợp nhả ra

II.7 Khớp một chiều số 1 & bánh răng hành tinh trước:

a Công dụng khớp một chiều 1&2:

- Khớp một chiều No.1(F1 ) hoạt động thông qua phanh B2 để ngăn

không cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng

hồ

b Công dụng của bánh răng hành tinh trước và sau:

- Tỉ số truyền cho 3 số tiến

và 1 số lùi quyết định bởi 2

bộ bánh răng hành tinh (trước

và sau)

- Bánh răng hành tinh của

bộ truyền hánh tinh trước

được lắp trên trục hành tinh

của cần dẫn trước và ăn khớp

với bánh răng bao và 2 bánh

răng mặt trới của bộ truyền

trước

- Bánh răng hành tinh của bộ truyền hành tinh sau được lắp trên trục

hành tinh của cần dẫn sau và ăn khớp bánh răng bao và mặt trời của bộ

truyền sau

c Nguyên lý hoạt động:

- Sự hoạt động phối hợp của bộ bánh răng hành tinh trước và sau

được mô tả sau đây là dựa trên bộ truyền hành tinh 3 tốc độ

- Một bộ báng răng hành tinh bao gồm 3 loại bánh răng: Một bánh

răng bao, một bánh răng mặt trời và các bánh răng hành tinh một cần

dẫn trên đó có lắp trục hành tinh, hoặc là bánh răng bao, bánh răng mặt

trờùi hay cần dẫn bị khóa với các báng răng khác đóng vai trò đầu vào và

đầu ra, do vậy kết hợp việc tăng tốc, giảm tốc hay đảo chiều

 GIẢM TỐC

Hoạt động của các bánh răng:

- Bánh răng bao: Phần tử chủ động

- Bánh răng mặt trời: Cố định

- Cần dẫn: Phần tử bị động

Khi bánh răng bao quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng

hành tinh sẽ quay xung quanh bánh răng mặt trời trong khi cũng quay

quanh trục của nó theo chiều kim đồng hồ Điều đó làm cho tốc độ quay

của cần dẫn giảm xuống tùy theo số răng của bánh răng bao và mặt trời

TĂNG TỐC

Hoạt động của các bánh răng:

- Bánh răng bao: Phần tử chủ động

- Bánh răng mặt trời: Cố định

- Cần dẩn: Phần tử bị động

Khi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ các bánh răng hành tinh

quay xung quanh bánh răng mặt trời trong khi chúng cũng quay quanh

trục của nó theo chiều kim đồng hồ Điều đó làm cho các bánh răng

bao tăng tốc tùy thuộc vào số răng của bánh răng bao và mặt trời, điều

này ngược với hiệu ứng trong ví dụ trước

ĐẢO CHIỀU

Hoạt động của các bánh răng:

- Bánh răng bao: Phần tử bị động

- Bánh răng mặt trời: Phần tử chủ động

- Cần dẫn: Cố định

Khi bánh răng mặt trời quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng

hành tinh, lúc này bị cố định bằnh cần dẫn quay xung quanh trục của

nó theo chiều ngược kim đồng hồ, kết quả là bánh răng bao cũng quay

ngược chiều kim đồng hồ Lúc này, bánh răng bao giảm tốc phụ thuộc

vào số răng của bánh răng bao và bánh răng mặt trời

TỐC ĐỘ VÀ CHIỀU QUAY:

Tốc độ và chiều quay của bộ truyền hành tinh được tóm tắt như sau :

CỐ ĐỊNH PHẦN TỬ

DẪN ĐỘNG

PHẦN TỬ BỊ ĐỘNG

TỐC ĐỘ QUAY

CHIỀU QUAY

Bánh răng

bao

Bánh răng mặt trời Cần dẫn Giảm tốc Cùng hướng

với bánh răng chủ động Cần dẫn Bánh răng mặt trời Tăng tốc

Bánh răng

mặt trời

Bánh răng

với bánh răng chủ động Cần dẫn Bánh răng bao Tăng tốc

Cần dẫn

Bánh răng mặt trời Bánh răng bao Giảm tốc Cùng hướng

với bánh răng chủ động

Bánh răng bao

Bánh răng mặt trời Tăng tốc

Zc = Zr + Zs

Phe gài Piston Lò xo hồi piston Đĩa ma sát Mặt bích

Hình 4.10: Phanh số 2

 Tỉ số truyền :

Tỉ số truyền của bộ bánh răng hành tinh được tính bằng:

Số răng các phần tử bị động

Tỉ số truyền =

Số răng các phần tử chủ động

Do bánh răng hành tinh luôn hoạt động như các bánh răng không tải,

số răng của chúng cũng không liên quan đến tỉ số truyền của bộ truyền hành

tinh Do vậy tỉ số truyền của bộ bánh răng hành tinh được xác định bằng số

răng của cần dẫn, bánh răng bao và bánh răng mặt trời (Do cần dẫn không

phải là bánh răng và không có răng nên ta chỉ sử dụng số răng tượng trưng)

Số răng của cần dẫn ( Zc) có thể được tính toán bằng công thức sau:

Trong đó:

Zc : số răng cần dẫn

Zr : số răng của bánh răng bao

Zs : số răng của bánh răng mặt trời

II.8 Phanh số 2:

a Công dụng:

Phanh B2 hoạt động qua khớp một chiều thứ nhất tránh cho các

bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ Các đĩa

ma sát được khớp bằng then hoa với vành ngoài của khớp một chiều

No.1 còn các đĩa ép được bắt cố định vào vỏ hộp số Vành trong của

Khớp một Bánh răng Bánh răng bao

chiều số 2 hành tinh sau

Hình 4.11 Khớp một chiều số 2 và bánh răng hành tinh sau

Hình 4.12 Phanh số 1 và số lùi

tự do theo chiều kim đồng hồ

b Nguyên lý hoạt động:

Khi áp suất thuỷ lực tác dụng lên xy lanh piston dịch chuyển bên

trong xy lanh đẩy các đĩa ép và đĩa ma sát tiếp xúc với nhau Như vậy

tạo ra một lực ma sát cao giữa từng đĩa ma sát và đĩa ép Kết quả là cần

dẫn bị khoá cứng vào vỏ hộp số Khi dầu có áp suất được xả ra khỏi xy

lanh, piston trở về vị trí ban đầu bằng lò xo hồi làm cho phanh nhả ra

II.9 Khớp một chiều số 2 và bánh răng hành tinh sau:

a Công dụng:

- Khớp một chiều số 2 (F2) ngăn không cho cần dẫn bộ truyền hành tinh

quay ngược chiều kim đồng hồ

- Vành ngoài khớp một chiều No.2(F2) cố định vào vỏ hộp số Được lắp

sao cho nó sẽ khóa khi vành trong (cần dẩn bộ truyền hành tinh sau) quay

ngược chiều đồng hồ và quay tự do khi vành trong quay theo chiều đồng hồ

II.10 Phanh số 1 và số lùi:

Trục trung gian Bánh răng chủ động trục trung gian

Nắp sau hộp số

Hình 4.13 Trục trung gian

Mặt bích

Lò xo hồi

Trống phanh

Piston bộ tích năng C0

Mặt bích

Hình 4.14 Bộ truyền tăng OD

- Phanh B3 ngăn không cho cần dẫn của bộ truyền hành tinh sau quay

- Các đĩa ma sát ăn khớp với moayơ phanh B3 củabộ truyền hành tinh

sau moayơ B3 và cần dẫn bộ truyền hành tinh sau tạo thành một khối và

quay cùng nhau Các đĩa ép được gắn cố định vào vỏ hộp số

b Nguyên lý hoạt động:

- Khi áp suất thuỷ lực tác dụng lên xy lanh piston dịch chuyển bên trong

xy lanh đẩy các đĩa ép và đĩa ma sát tiếp xúc với nhau Tạo ra một lực ma

sát cao giữa từng đĩa ma sát và đĩa ép Kết quả là cần dẫn bị khoá cứng vào

vỏ hộp số Khi đầu có áp suất được xả ra khỏi xy lanh, piston trở về vị trí ban

đầu bằng lò xo hồi làm cho phanh nhả ra

II.11 Trục trung gian:

Nhận moment từ

bộ hành tinh và

truyền đến bộ vi sai

II.12.Bộ truyền tăng OD:

a Công dụng:

Chuyển số 3 lên số truyền tăng khi tốc độ của xe đạt hay vượt tốc độ tối

đa Chịu ảnh hưởng bởi 2 chức năng :

Vòng bi đũa côn

Bánh răng công tơ met

Bánh răng hành tinh Bánh răng bị

động visai

Hình 4.15 Bộ visai

>50oc )

- Đồng thời cảm nhận tốc độ của xe (cánh bướm ga mở khoản 85%)

b Số truyền tăng OD:

- Số truyền tăng OD (Bo) sẽ khoá bánh răng mặt trời OD, do vậy khi cần

dẫn bộ số truyền tăng quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng hành

tinh OD quay xung quanh bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồ trong

khi quay quanh trục của nó Do vậy bánh răng bao OD quay theo chiều kim

đồng hồ nhanh hơn cần dẫn OD

II.13 Bộ vi sai:

- Đảm bảo cho các bánh xe chủ động quay với tốc độ khác nhau Vi sai

còn thực hiện việc phân phối moment xoắn cho hai trục

- Vi sai đối xứng dùng phân phối moment xoắn ra các bán trục của một

cầu Vi sai không đối xứng thì phân phối moment xoắn cho các cầu chủ

động ở xe nhiều cầu

b Nguyên lí hoạt động:

- Truyền công suất từ trục truyền động đến bán trục, cung cấp đầy đủ

moment xoắn đến cả hai trục ngay cả khi chúng quay với tốc độ khác nhau

II.14 HỆ THỐNG THUỶ LỰC: