Tính toán thiết kế bộ chuyển số cho hộp số tự động trên xe camry

Hộp số không thực hiện truyền công suất đơn thuần bằng sự ăn khớp giữa các bánh răng mà còn thực hiện truyền công suất qua các ly hợp ma sát, để thay đổi tỷ số truyền và đảo chiều quay t

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT

Giảng viên hướng dẫn: Th.s Đỗ Thành Phương

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hùng

- Chương 2: Phân tích kết cấu của hộp số tự động lắp trên xe toyota camry

- Chương 3: Tính toán và thiết kế bộ chuyển số cho hộp số U340E lắp trên

Xe toyota camry

2 Bản vẽ: … bản vẽ A0

II Ngày giao đề tài:

III Ngày hoàn thành:

Khoa Cơ khí Bộ môn Ôtô Giảng viên hướng dẫn

Nguyễn Quang Anh Nguyễn Thành Nam Đỗ Thành Phương

Bộ Giao thông vận tải CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường Đại học Công nghệ GTVT Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Khoa Cơ khí

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Đề tài: Tính toán thiết kế bộ chuyển số cho hộp số tự động trên xeToyota Camry

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hùng

Mã số sinh viên: 64DCOT2068

Về ý thức, thái độ thực hiện đồ án của sinh viên:

Những kết quả đạt được của đồ án:

Những hạn chế của đồ án:

Lời Nói Đầu

Trong xu thế hội nhập hiện nay, nền công nghiệp Việt Nam đang đứng trước nhiều khó khăn, thử thách và cả những cơ hội đầy tiềm năng Ngành ôtô Việt Nam cũng không ngoại lệ Khi thế giới bắt đầu sản xuất ôtô thì chúng ta chỉ được nhìn thấy chúng trong tranh ảnh, hiện nay sản xuất ôtô của thế giới đã đạt tới đỉnh cao còn chúng

ta mới bắt đầu sửa chữa và lắp ráp Bên cạnh đó thị trường ôtô Việt Nam là một thị trường đầy tiềm năng theo như nhận định của nhiều hãng sản xuất ôtô trên thế giới như: Mercedes, Thaco,

Toyota,hyundai, Và đặc biệt trong những năm tới nước ta có sự xuấthiện của Vinfast sẽ mở ra một cuộc cách mạng công nghiệp ô tô đầy

hy vọng tại Việt Nam

Với sự phát triển mạnh mẽ của tin học trong vai trò dẫn đường, quá trình tự động hóa đã đi sâu vào các ngành sản xuất và các sản phẩm, một trong số đó là ôtô, không chỉ làm cho người sử dụng cảm thấy thoải mái, gần gũi với chiếc xe của mình, thể hiện phong cách của người sở hữu chúng Mà sự tự động hóa còn nâng cao hệ số an toàn trong sử dụng Đây là lý do tại sao các hệ thống tự động luôn được trang bị cho dòng xe cao cấp và dần áp dụng cho các loại xe thông dụng

Vì vậy với đề tài: “Tính toán thiết kế bộ chuyển số cho hộp số

tự động trên xe Toyota Camry ” em rất mong được củng cố kiến

thức đã được học để khi ra trường em có thể góp một phần công sứccho ngành ôtô của Việt Nam

Với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của thầy giáo Ths Đỗ Thành Phương, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn Do thời gian làm đồ án có hạn và trình độ còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như là của các bạn sinh viên để bài đồ án này hoàn thiện hơn nữa Em xin chân thành cảm ơn thầy

giáo Ths Đỗ Thành Phương, các thầy giáo trong bộ môn Ô tô trường Đại học Công

nghệ Giao thông vận tải đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian qua.

Em xin cảm ơn các thầy trong khoa và các bạn trong khoa cơ

khí đã động viên và giúp đỡ trong suốt quá trình làm đồ án tốt

nghiệp để em hoàn thành thật tốt đề tài tốt nghiệp này

Nguyễn Văn Hùng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

1.1 Ưu điểm và Nhược điểm của hộp số tự động

1.1.1.Ưu điểm và nhược điểm của hộp số tự động

b Ưu điểm của hộp số tự động

- Thời điểm chuyển số chính xác hơn, êm dịu

- Giảm bớt thao tác của người lái không cần bàn đạp ly hợp

- Truyền động êm dịu,tránh hiện tượng quá tải trên động cơ, hệ thống truyền lực

- Tăng tốc nhanh hơn hộp số cơ khí nhờ bộ biến mô có chức năng khuếch đại mô

men

- Thời gian sang số và hành trình tăng tốc nhanh

- Không bị va đập khi sang số, không cần bộ đồng tốc

- Nhiều chế độ thông minh

b Nhược điểm của hộp số tự động

- Tổn hao công suất dẫn đến tốn nhiên liệu “do sự trượt của bộ biến mô và có tốc độ

cầm chừng cao hơn hộp số cơ khí”

- Hộp số tự động cần có dầu bôi trơn đặc biệt, giá thành cao.

- Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ô tô

- Giúp ô tô có khả năng chuyển động mềm mại và tính năng việt dã cần thiết trên đường

1.2.2.Yêu cầu

- Thao tác điều khiển hộp số đơn giản nhẹ nhàng

- Đảm bảo chất lượng động lực học

- Hiệu suất truyền động phải tương đối lớn

- Kết cấu phải gọn, trọng lượng nhỏ

- Làm việc với độ tin cậy cao

- Ít hư hỏng, tuổi thọ cao

1.2.3.Phân loại

1.2.3.1 Theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền

- Hộp số tự động có cấp AT (Automatic Transmission)

- Hộp số tự động vô cấp CVT (Continuously Variable Transmission)

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 vô cấp điều khiển bằngdây đai

Hộp số vô cấp điều khiển bằngcon lăn

số bằng

ly hợp và phanh

Điều khiển thủy lực

Số tự động chuyển

số bằng

ly hợp điều khiển thủy lực

và điện

tử (ECT,ECU)

Số tự động chuyển sốbằng ly hợp và phanh điều khiển thủy lực

và điện tử(ECT, ECU)

và ly hợp,phanh để chuyển

số tự động

Điều khiển chuyển

số bằng thủy lực

Sử dụng biến mô

và ly hợp

để vào

số tự động

Chuyển

số bằng phanh điều khiển thủy lực

và điện

tử (ECT)

Sử dụng biến mô

và ly hợp,phanh để chuyển số

tự động

Điều khiển chuyển sốbằng thủylực và điện tử (ECT)

Vận hành trên một hệ thống

pu – li, dây đai thông minh, hệ thống này cho phép một khả năng biến thiên

vô hạn giữa số thấp nhất và số cao nhất không

có sự ngắt quãng giữa các số

Vận hành trên một hệ thống đĩa con lăn thông minh, , hệthống này cho phép một khả năng biến thiên

vô hạn giữa số thấp nhất và số cao nhất không

có sự ngắt quãng giữa các số

Bảng 1.2.1 - Phân loại HSTĐ theo phương pháp thay đổi tỉ số truyền

1.2.3.2 Theo phương pháp điều khiển

- Hộp số tự động được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực

- Hộp số tự động được điều khiển bằng điện tử

Hình 1.2.2- Hộp số điều khiển thủy lực Hình 1.2.3- Hộp số điều khiển bằng điện

1.2.3.3.Theo phương pháp bố trí hệ thống truyền lực trên xe

- Hộp số sử dụng trong các xe FF (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh trước)

- Hộp số sử dụng trong các xe FR (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh sau)

1.3.Đặc điểm vận hành và sự khác nhau giữa hộp số tự động với hộp số cơ khí.

1.3.1 Đặc điểm vận hành

- Dòng công suất truyền từ động cơ qua biến mô đến hộp số và đi đến hệ thống truyền động sau đó (như hình 1.3), nhờ cấu tạo đặc biệt của mình biến mô vừa đóng vai trò là một khớp nối thủy lực vừa là một cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực, cũng vừa là một bộ phận khuyếch đại mô men từ động cơ đến hệ thống truyền lực phía sau tùy vào điều kiện sử dụng Hộp số không thực hiện truyền công suất đơn thuần bằng sự ăn khớp giữa các bánh răng mà còn thực hiện truyền công suất qua các ly hợp ma sát, để thay đổi tỷ số truyền và đảo chiều quay thì trong hộp số sử dụng các phanh và cơ cấu hành tinh đặc biệt với sự điều khiển tự động bằng thủy lực hay điện tử

- Trên thị trường hiện nay có nhiều loại hộp số tự động, phát triển theo xu hướng nâng cao sự chính xác và hợp lý hơn trong quá trình chuyển số, kèm theo là giá thành và công nghệ sản xuất, tuy nhiên chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động là giống nhau.Trong hộp số tự động sự vận hành tất cả các bộ phận và kết hợp vận hành với nhau ảnhhưởng đến toàn bộ hiệu suất làm việc của cả hộp số tự động nên yêu cầu về tất cả các cụm chi tiết hay bộ phận cấu thành nên hộp số điều có yêu cầu rất khắt khe về thiết kế cũng như chế tạo

Hình 1.2.4 - Dòng truyền công suất trên xe có sử dụng hộp số tự động.

1.3.2 Sự khác nhau giữa hộp số tự động với hộp số cơ khí

Hộp số cơ khí Hộp số tự động Cấu tạo Có bàn đạp côn Không có bàn đạp côn

Nguyên lý Cần phối hợp giữa chân

côn với cần số nhịp nhàng để xe hoạt động bình thường

Bảng 1.2.2 - Bảng So sánh giữa 2 loại hộp số

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TRÊN XE

CAMRY 2.1 Đặc điểm hộp số tự động

Hộp số tự động được lắp trên xe Toyota Camry là loại hộp số có cấp và sử dụng bộ truyền hành tinh có điều khiển điện tử, hộp số gồm 4 số tiến và 1 số lùi

2.1.1 Thông số xe tham khảo

Hình 2.1.1 – Kích thước xe camry 2.0E 2017

2.1.2 Cấu tạo hộp số tự động U340E

Hình 2.1.2 – Cấu tạo hộp số U340E

Hình 2.1.3 – Sơ đồ động hộp số tự động

Chức năng của các ly hợp, phanh và khớp một chiều:

C1 Ly hợp số tiến Nối trục chủ động bộ truyền hành tinh với bánh

răng mặt trời bộ truyền hành tinh thứ nhất

Ly hợp số lùi Nối trục trung gian với bánh răng mặt trời bộ

truyền hành tinh thứ haiB1 Phanh OD và số 2 Khóa bánh răng mặt trời bộ truyền hành tinh thứ

hai

không quay ngược chiều kim đồng hồ

B3 Phanh số 1 và số lùi Khóa bánh răng bao bộ truyền hành tinh thứ nhất

và cần dẫn bộ truyền hành tinh thứ hai

F1 Khớp một chiều số 1 Giữ bánh răng mặt trời bộ truyền hành tinh thứ hai

không quay ngược chiều kim đồng hồ

F2 Khớp một chiều số 2

Giữ bánh răng bao bộ truyền hành tinh thứ nhất vàcần dẫn bộ truyền hành tinh thứ hai không quay ngược chiều kim đồng hồ

Các bánh răng hành tinh

Các bánh răng hành tinh làm thay đổi tỷ số truyềntheo sự đóng mở của ly hợp và phanh, nhờ đó làmtăng hoặc giảm tốc độ đầu ra

Bảng 2.1.2 – Bảng chức năng của bộ ly hợp, bộ phanh và khớp 1 chiều

2.2 Kết cấu của hộp số U340E

2.2.1 Nhiệm vụ và cấu tạo của biến mô

- Nhiệm Vụ:

+Tăng mô men do động cơ tạo ra

+Đóng vai trò như một ly hợp thuỷ lực để truyền(hay không truyền) mô men của 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 đều chuyển động quay của động cơ

+ Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thuỷ lực

- Cấu tạo:

- Biến mô thủy lực được lắp ở đầu vào của chuỗi bánh răng truyền động hộp số và được bắt bằng bulong vào trục sau của trục khuỷu thông qua tấm truyền động Biến mô làm tăng momen do động cơ tạo ra, truyền momen này đến hộp số, nó còn đóng vai trò như 1khớp nối thủy lực truyền momen đến hộp số, hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và

hệ thống truyền lực Biến mô có tác dụng như một bánh đà để làm đều chuyển động quay của động cơ, ngoài ra nó còn có chức năng dẫn động bơm dầu của hệ thống thủy lực Cấu tạo biến mô: Phần chủ động gọi là bánh bơm (B) nối với trục khuỷu động cơ, phần bị động gọi là bánh tuabin (T) nối với trục vào bộ truyền bánh răng hành tinh, phầnphản ứng gọi là bánh dẫn hướng (D) được lắp giữa bánh bơm và bánh tua bin

Hình 2.2.1 - Biến mô thủy lực

a - Bánh bơm

- Cánh bơm có dạng cong, rất nhiều cánh lắp theo hướng kính,được gắn liền với bêntrong của vỏ biến mô.Cánh bơm được nối với trục khuỷu và luôn quay cùng với nó

- Vành dẫn hướng được lắp trên cạnh trong của cánh quạt để dẫn hướng cho của dầuđược êm

- Vỏ biến mô được nối với trục khuỷu qua tấm dẫn động

Hình 2.2.2 – Cấu tạo bánh bơm

- Bánh tuabin quay cùng với trục sơ cấp hộp số khi xe chạy ở dãy số “D”, ”2”, ”L” hay

“R”.Nó không quay khi xe đang đỗ và hộp số ở dẫy “D”, “2”, “L”, hay “R”

- Bánh tuabin quay tự do cùng với chuyển động quay của cánh bơm khi hộp số ở dẫy

“P”, hay “N”

Hình 2.2.3 – Cấu tạo bánh tuabin

- Khớp một chiều cho phép bánh phản ứng quay cùng chiều với trục khuỷu của động

cơ, nếu bánh phản ứng có xu hướng quay theo chiều ngược lại thì khớp 1 chiều sẽ khóabánh phản ứng lại không cho quay

Hình 2.2.4 – Cấu tạo Stato

A – dòng chất lỏng đi từ bánh tuabin; B – dòng chất lỏng đi tới bánh bơm; C

– dòng chất lỏng nếu không bị chuyển hướng

2.2.2 Nguyên lý của biến mô

- Truyền công suất :

+ Khi cánh bơm được dẫn 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 li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy ra phía ngoài tâmcủa cánh bơm dọc theo bề mặt của cánh quạt và mặt bên trong của cánh bơm

Hình 2.2.5 - Khi tốc độ quay nhỏ

+ Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên nữa, dầu sẽ bị đẩy ra khỏi cánh bơm rồi đập vào các cánh quạt của roto tuabin làm cho roto bắt đầu quay cùng hướng với cánh bơm Sau khi mất dần năng lượng do va đập vào các cánh quạt của tuabin, dầu sẽ chảy vào trong dọc theo các cánh Bề mặt cong của bên trong roto sẽ hướng dòng chảy ngược trở lại cánh bơm và tiếp tục quá trình Như vậy việc truyền momen được thực hiện bởi dòng dầu chảy qua cánh bơm và roto tuabin

Hình 2.2.6 - Khi tốc độ quay lớn

- Khuyếch đại mô men :

Việc khuếch đại momen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dòng dầu khi nó vẫn còn năng lượng sau khi đi qua bánh tuabin trở về bánh bơm qua cánh của bánh phản ứng Hay nói cách khác là bánh bơm được quay do momen từ động cơ mà momen này lại được bổ sung dầu quay về từ bánh tuabin, có thể nói bánh bơm khuếch đại momen ban đầu để dẫn động bánh tuabin

Hình 2.2.7 Nguyên lý khuếch đại momen

Chức năng của Stato là: Hướng dòng dầu đi vào từ tuabin phụ thuộc vào sự chênh lệch tốc độ quay giữa bánh bơm và bánh tuabin

Khi chênh lệch về tốc độ quay là lớn: Tốc độ của dầu (dòng chảy xoáy) tuần hoàn qua cánh bơm và tuabin là lớn, do vậy dầu từ tuabin tới bánh phản ứng theo hướng ngăn cản chuyển động quay của cánh bơm, như hình 2.2.8 tại đây dầu sẽ đập vào mặt trước của cánh quạt trên cánh phản ứng làm cho nó quay theo chiều ngược lại với hướng quay của cánh bơm Nhưng do cánh phản ứng bị khóa cứng bởi khớp một chiều nên nó không quay, các cánh của nó làm cho hướng của dòng dầu thay đổi sao cho chúng sẽ trợ giúp cho chuyển động quay thực của cánh bơm

Hình 2.2.8 - Khi khớp 1 chiều bị khóa

Khi dòng chảy xoáy nhỏ: Tốc độ quay của tuabin đạt được đến tốc độ của cánh bơm, tốc độ của dầu mà quay cùng hướng với tuabin tăng lên Nói cách khác tốc độ của dầu tuần hoàn qua cánh bơm và tuabin giảm xuống Do vậy mà hướng của dòng dầu đi từ tuabin đến bánh phản ứng cùng với hướng quay của cánh bơm Do lúc này dầu đập vào mặt sau của các cánh trên bánh phản ứng nên trong trường hợp này khớp một chiều cho phép bánh phản ứng quay cùng hướng với cánh bơm, cho phép dầu trở

Hình 2.2.9 - Khi khớp 1 chiều không khóa

- Điểm khóa biến mô và các thông số cơ bản của biến mô:

+ Khóa biến mô: Là một cơ cấu thủy lực cho phép khóa bánh bơm và bánh tuabin khibiến mô quay ở tốc độ cao

Hình 2.2.10 - Đường đặc tính không thứ nguyên của biến mô

Khi xe chuyển động ở tốc độ thấp, tỷ số truyền tốc độ thấp, khi đó tỷ số truyền momen cao do có sự cường hóa momen Khi tốc độ của xe tăng lên, tỷ số truyền tốc độcủa xe tăng lên nhưng tỷ số truyền momen lại giảm xuống, hiệu suất của biến mô cũng giảm nhanh, khi đó để giữ được momen của bánh tuabin và nâng hiệu suất của biến môthì khóa biến mô hoạt động như một ly hợp, khóa bánh bơm và bánh tuabin lại thành một khối cứng

Nguyên lý hoạt động của khóa biến mô như hình 2.2.11 Khi bánh bơm ở tốc độ thấp, khóa biến mô có 2 khe hở với vỏ biến mô 1 Khi đó áp suất tại 2 khoang A và B

là như nhau, do đó khóa biến mô chưa làm việc Khi xe chuyển động ở tốc độ cao, van điện từ điều khiển dầu có áp suất đi vào khoang A, dầu tại khoang B được thoát bằng ống xả, ép khóa ly hợp chặt vào vỏ biến mô Khóa vỏ biến mô với bánh tuabin thành một khối cứng Khi hoàn tất việc khóa biến mô thì tỷ số truyền là 1

Hình 2.2.11 - Sơ đồ điều khiển khóa biến mô

1 – vỏ biến mô; 2 – khóa biến mô; 3 – bánh tuabin;

4 – bánh bơm; 5 – van điều khiển khóa biến mô

- Các thông số cơ bản của biến mô: Các biến mô được đặc trưng bởi đường đặc tínhkhông thứ nguyên

Hình 2.2.12 - Đồ thị đường đặc tính không thứ nguyên của biến mô

Việc khuếch đại momen do biến mô sẽ tăng theo tỷ lệ với dòng xoáy, điều đó có nghĩa là nó lớn nhất khi bánh tuabin không quay Hoạt động của biến mô được chia làm 2 dải hoạt động: dải biến mô trong đó có sự khuếch đại momen, dải khớp nối trong

đó chỉ diễn ra việc truyền momen và sự khuếch đại momen không xảy ra

- Hệ số khuếch đại biến mô:

t bm

b

M K

- Tỷ số truyền của biến mô (ibm): Là tỷ số vòng quay của trục chính bánh tuabin nT và sốvòng quay của trục bánh bơm nb:

t bm

b

n i

n



- Hiệu suất của biến mô:

+ Hiệu suất của biến mô cho biết có bao nhiêu năng lượng được truyền một cách hiệu quả

từ bánh bơm tới bánh tuabin:

.

.

K i

Trong đó: Nt - Công suất phát ra trên trục bánh tuabin của biến mô

Nb - Công suất trên trục bánh bơm của biến mô

+ Giá trị hiệu suất biến mô thay đổi theo đường cong bậc hai parabol và đạt giá trị lớn nhất tại ηtn, khi K>1, hiệu suất biến mô lớn hơn giá trị hiệu suất ly hợp thủy động thường

ηt sau đó do mất mát năng lượng qua bánh stato hiệu suất biến mô giảm nhanh Theo lý thuyết về các máy có cánh quan hệ giữa momen truyền qua cánh và thông số kích thước cánh có dạng:

Năng lượng ở đây là công suất của bản thân động cơ tỷ lệ với tốc độ của động cơ (vòng/phút) và momen động cơ được truyền với tỷ số gần 1:1 trong khớp thủy lực nên hiệu suất truyền động trong dải khớp nối sẽ tăng tuyến tính và tỷ lệ với tốc độ Tuy nhiên hiệu suất truyền động của bộ biến mô không đạt được 100% và thường đạt được 95%

Sự tổn hao năng lượng là do nhiệt sinh ra trong dầu và ma sát Khi dầu tuần hoàn nó được bộ làm mát dầu làm mát

- Điểm dừng: Điểm dừng chỉ tình trạng ở đó mà bánh tuabin không chuyển động Sự chênh lệch tốc độ quay giữa bánh bơm và bánh tuabin là lớn nhất Tỷ số truyền momen của bộ biến mô là lớn nhất tại điểm dừng (thường trong phạm vi từ 1,7 đến 2,5) hiệu suấttruyền động bằng 0.

Khi bánh tuabin bắt đầu quay và tỷ số truyền tốc độ tăng lên, sự chênh lệch tốc độ quay giữa bánh tuabin và bánh bơm bắt đầu giảm xuống Tuy nhiên, ở thời điểm này hiệu suấttruyền động tăng Hiệu suất truyền động đạt lớn nhất ngay trước điểm ly hợp Khi tỷ số truyền tốc độ đạt tới một trị số nào đó thì tỷ số truyền momen trở nên gần bằng 1:1 Nói cách khác, bánh phản ứng bắt đầu quay ở điểm ly hợp và bộ biến mô sẽ hoạt động như một khớp nối thủy lực để ngăn không cho tỷ số truyền momen tụt xuống dưới 1

2.2.3 Các phanh ( B 1 , B 2 và B 3 )

- Phanh sử dụng trong hộp số tự động U340E là loại kiểu nhiều đĩa ướt

Hình 2.2.13 - Cấu tạo phanh

- Phanh B1 được sử dụng để khóa bánh răng mặt trời phía sau

- Phanh B2 hoạt động thông qua khớp một chiều số 1 để ngăn không cho các bánh răng mặt trời sau quay ngược chiều kim đồng hồ Các đĩa ma sát được gài bằng then hoa vào vòng lăn ngoài của khớp một chiều số 1 và các đĩa thép được cố định vào vỏ hộp số Vòng lăn trong của khớp một chiều số 1 (Bánh răng mặt trời sau) được thiết kế sao cho khi quay ngược chiều kim đồng hồ thì nó sẽ bị khóa, nhưng khi quay theo chiều kim đồng hồ thì nó có thể quay tự do

- B3 là ngăn không cho bánh răng bao trước và cần dẫn sau quay Các đĩa ma sát ăn khớpvới moay ơ B3 của cần dẫn sau Moay ơ B3 và cần dẫn sau được bố trí liền một cụm và quay cùng nhau Các đĩa thép được cố định vào vỏ hộp số.

Hình 2.2.14 - Cấu tạo phanh đĩa kiểu ướt

- Nguyên lý hoạt động của các phanh: Khi áp suất thủy lực tác động lên xi lanh piston

sẽ dịch chuyển và ép các đĩa thép và đĩa ma sát tiếp xúc với nhau Do đó tạo nên một lực ma sát lớn giữa mỗi đĩa thép và đĩa ma sát Kết quả là cần dẫn hoặc bánh răng mặt trời bị khóa vào vỏ hộp số Khi dầu có áp suất được xả ra khỏi xi lanh thì piston bị lò

xo phản hồi đẩy về vị trí ban đầu của nó và làm nhả phanh

- Số lượng các đĩa ma sát và đĩa thép khác nhau tùy theo kiểu hộp số tự động Thậm chí trong các hộp số tự động cùng kiểu số lượng đĩa ma sát cũng có thể khác nhau tùy thuộc vào động cơ được lắp hộp số

Khi thay các đĩa phanh bằng các đĩa ma sát mới hãy ngâm các đĩa ma sát mới vào ATFkhoảng 15 phút hoặc lâu hơn trước khi lắp chúng

Hình 2.2.15 - Các trạng thái của phanh đĩa kiểu ướt

2.2.4 Các ly hợp ( C 1 , C 2 và C 3 )

- C1, C2 và C3 là các ly hợp nối và ngắt công suất

+ Ly hợp C1 hoạt động để truyền công suất từ bộ biến mô tới bánh răng mặt trời trước qua trục sơ cấp Các đĩa ma sát và đĩa thép được bố trí xen kẽ với nhau Các đĩa ma sát được nối bằng then với bánh răng bao trước và các đĩa thép được khớp nối bằng then vớitang trống của ly hợp số tiến Bánh răng bao trước được lắp bằng then với bích bánh răng bao, còn tang trống của ly hợp số tiến được lắp bằng then với moay ơ trước của ly hợp số truyền thẳng

+ Ly hợp C2 truyền công suất từ trục trung gian tới cầu sau Các đĩa ma sát được lắp bằng then với moay ơ của ly hợp truyền thẳng còn các đĩa thép được lắp bằng then với tang trống ly hợp truyền thẳng Tang trống ly hợp truyền thẳng ăn khớp với tang trống đầu vào của bánh răng mặt trời và tang trống này lại được ăn khớp với các bánh răng mặt trời trước và sau Kết cấu được thiết kế sao cho 3 cụm đĩa ma sát, đĩa thép và các tang trống quay cùng với nhau

Hình 2.2.16 - Cấu tạo ly hợp

- Hoạt động ăn khớp (C1):

Khi dầu có áp suất chảy vào trong xi lanh piston, nó sẽ đẩy viên bi van của piston đóng kín van một chiều và làm piston di động trong xi lanh và ép các đĩa thép tiếp xúc với cácđĩa ma sát Do lực ma sát lớn giữa đĩa thép và các đĩa ma sát nên các đĩa thép dẫn và các

đĩa ma sát bị dẫn quay cùng một tốc độ Có nghĩa là ly hợp được ăn khớp, trục sơ cấp được nối với bánh răng mặt trời trước và công suất từ trục sơ cấp được truyền tới bánh răng mặt trời.

Hình 2.2.17 - Trang thái ăn khớp

- Hoạt động nhả khớp (C1):

+ Khi dầu có áp suất được xả thì áp suất dầu trong xi lanh giảm xuống Điều này cho phép viên bi rời khỏi van một chiều nhờ lực ly tâm tác động lên nó, và dầu trong xi lanh được xả ra ngoài qua van một chiều Kết quả là piston trở về vị trí ban đầu của nó nhờ lo

xo hồi và nhả ly hợp

+ Số lượng các đĩa ma sát và đĩa thép thay đổi tùy theo kiểu hộp số tự động Thậm chí trong các hộp số tự động cùng kiểu thì số lượng đĩa ma sát có thể khác nhau tùy thuộc vào động cơ lắp với hộp số

+ Khi thay các đĩa ma sát ly hợp bằng các đĩa ma sát mới phải ngâm các đĩa ma sát mới vào ATF khoảng 15 phút hoặc lâu hơn trước khi lắp chúng

Hình 2.2.18 - Trạng thái nhả khớp

- Cơ cấu triệt tiêu áp suất dầu thủy lực ly tâm trong ly hợp:

+ Trong cơ cấu của một ly hợp thông thường để ngăn cản sự sinh ra áp suất do lực ly tâm tác dụng lên dầu trong buồng áp suất dầu của piston khi nhả ly hợp, người ta bố trí một viên bi một chiều để xả dầu

Do đó, trước khi có thể tác động tiếp vào ly hợp cần có thời gian để dầu điền đầy buồng

áp suất dầu của piston Trong khi chuyển số, ngoài áp suất do thân van kiểm soát, thì áp suất tác động lên dầu trong buồng áp suất dầu của piston cũng có ảnh hưởng, mà áp suất này lại phụ thuộc vào sự dao động tốc độ của động cơ

+ Để triệt tiêu ảnh hưởng này người ta bố trí đối diện với buồng áp suất thủy lực của piston một khoang triệt tiêu áp suất dầu thủy lực Bằng việc sử dụng dầu bôi trơn như dầu dùng cho trục thì một lực ly tâm tương đương sẽ tác động, làm triệt tiêu lực ly tâm tác động lên bản thân piston Vì vậy, không cần phải xả chất lỏng bằng cách dùng viên

bi mà vẫn đạt được một đặc tuyến thay đổi tốc độ rất êm và rất nhạy

Hình 2.2.19 - Ly hợp triệt tiêu áp suất dầu thủy lực ly tâm

2.2.5 Khớp một chiều stato

Khi bộ truyền bánh răng hành tinh được thiết kế mà không tính đến va đập khi chuyển

số thì B2, F1 và F2 là không cần thiết Chỉ cần C1, C2, B1 và B3 là đủ

Ngoài ra, rất khó thực hiện việc áp suất thủy lực tác động lên phanh đúng vào thời điểm

áp suất thủy lực vận hành ly hợp được xả Do đó, khớp một chiều số 1 (F1) tác động qua phanh B2 để nhăn không cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ

Khớp một chiều số 2 (F2) ngăn không cho cần dẫn sau quay ngược kim đồng hồ Vòng lăn ngoài của khớp một chiều số 2 được cố định vào hộp số Nó được lắp ráp sao cho nó

sẽ khóa khi vòng lăn trong (cần dẫn sau) xoay ngược chiều kim đồng hồ và quay tự do khi vòng lăn trong xoay theo chiều kim đồng hồ

Với cách này có thể sử dụng các khớp nối một chiều để chuyển các số bằng cách luôn ấnhoặc nhả áp suất thủy lực len một phần tử Nghĩa là, chức năng của khớp một chiều là đảm bảo số truyền được êm

Hình 2.2.20 - Khớp một chiều

2.2.6 Bộ bánh răng hành tinh

a - Giới thiệu về bộ truyền bánh răng hành tinh

- Trong hộp số cơ khí thường sử dụng các cơ cấu hành tinh, các cơ cấu hành tinh bao gồm các bánh răng ăn khớp tạo ra 3 bậc tự do

- Hộp số cơ khí có tác dụng:

+ Thay đổi tỷ số truyền giữa trục vào và trục ra khi cần (thực hiện chuyển số )

+ Đảo chiều quay của trục ra khi cần

+ Ngắt đường truyền công suất trong thời gian dài

- Bộ bánh răng hành tinh được đặt trong vỏ hộp số chế tạo bằng hợp kim nhôm Nó có thể thay đổi tốc độ đầu ra hoặc chiều quay của hộp số, sau đó truyền chuyển động này đến bộ truyền động cuối c ù n g

Bộ bánh răng hành tinh bao gồm: các bánh răng hành tinh, các li hợp và phanh Bộ truyền bánh răng hành tinh trước và bộ truyền bánh răng hành tinh sau được nối với các

li hợp và phanh, là các bộ phận nối và ngắt công suất Những cụm bánh răng này chuyển đổi vị trí của phần sơ cấp và các phần tử cố định để tạo ra các tỷ số truyền bánh răng khác nhau và vị trí số trung gian

Hình 2.2.21 - Bộ truyền bánh răng hành tinh.

b - Cơ cấu hành tinh của hộp số U340

- Cấu tạo của HSHT trên ô tô và các phương tiện giao thông khá phức tạp

HSHT được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hoặc các cơ cấu hành tinh tổng hợp

- Cơ cấu hành tinh của hộp số U340 là cơ cấu hành tinh hỗn hợp theo sơ đồ CR-CR Cần dẫn của bộ truyền thứ nhất nối với bánh răng bao của bộ truyền hành tinh thứ hai, cần dẫn của bộ truyền hành tinh thứ hai lại nối với bánh răng bao của bộ truyền thứ nhất

- Cơ cấu hành tinh cơ bản là cơ cấu 3 bậc tự do, trong đó có bánh răng hành tinh ăn khớpvới bánh răng mặt trời và bánh răng bao, trục của bánh răng hành tinh có thể quay

Do đó cơ cấu một trục công suất vào ta có hai trục công suất ra và có thể đảo chiều quay của trục ra

Hình 2.2.22 - Cơ cấu hành tinh cơ bản

1 – bánh răng bao; 2 – bánh răng hành tinh

3 – trục bánh răng hành tinh; 4 – bánh răng mặt trời

- Trong hộp số tự động, nhờ việc đóng mở các phanh, ly hợp và khớp một chiều tạo

ra các tổ hợp điều khiển hoạt động của hộp số Việc đóng, mở các cơ cấu điều khiển làm thay đổi đường truyền công suất, thay đổi các khâu chủ động, bị động nhờ đó thay đổi được tỷ số truyền qua hộp số và chiều quay của trục ra hộp số

- Các trạng thái làm việc của cơ cấu hành tinh:

Trạng thái của

khâu được

điều khiển

Khâu chủ động

Khâu bị động Tỷ số truyền

Chiều quay của khâu bị động đối với khâu chủ động

Bánh răng

Ngược chiềuBánh răng

bao Bánh răngmặt trời < 1 (Tăng)

Cần dẫn nối

với bánh răng

bao

Bánh răngmặt trời hoặcbánh răngbao

Bánh răngbao hoặcbánh răngmặt trời

Bảng 2.2.23 – Bảng các trạng thái làm việc của cơ cấu hành tinh

- Các thông số động học của cơ cấu hành tinh:

p - thông số động học của cơ cấu hành tinh

Nếu có sự ghép nối các cơ cấu hành tinh thì khi đó lập nên hệ phương trình:

2.3 Nguyên lý làm việc của hộp số U340E

Hình 2.3.1 - Sơ đồ cơ cấu hành tinh hộp số U340

2.3.1 Dòng truyền công suất

* Số 1 (Dãy D, 3 hoặc 2):

Hình 2.3.2 - Dãy D – Số 1

- Ly hợp C1 hoạt động, đồng thời khớp một chiều F2 cũng tham gia hoạt động Dòng truyền công suất như sau: Trục sơ cấp (+)→ bánh bơm (+)→ bánh tuabin (+)→ ly hợp C1→ S1 (+)→ BR hành

-tinh H1 (-) ( vì F2 hoạt động nên không cho R1 và Cd2 quay ngược chiều kim đồng hồ)→ Cd1(+) → bánh răng bị động truyền lực cuối cùng.

* Số 2 (Dãy D hoặc 3):

Hình 2.3.3 - Dãy D – Số 2

- C1, F1, B2 hoạt động, dòng truyền công suất như sau: Trục sơ cấp bộ truyền HT(+)→ ly hợp C1→ S1(+)→ bánh răng hành tinh H1(-) Đến đây dòng công suất chia làm hai nhánh: + Nhánh 1: Giống như khi đi số 1 + Nhánh 2: C1(+)→ R1(+)→ Cd2(+)→ bánh răng hành tinh H2(+) (vì F1, B2 hoạt động nên S2 không quay ngược chiều kim đồng hồ)→ R2(+)→ Cd1(+);

Kết hợp 2 nhánh công suất truyền đến bánh răng bị động của truyền lực cuối cùng và quay theo chiều dương

* Số 3 (Dãy D hoặc 3):

Hình 2.3.4 - Dãy D – Số 3

- C1, C2, B2 hoạt động, dòng công suất truyền như sau: +Trục sơ cấp bộ truyền hành tinh(+)→ ly hợp C1 đóng làm S1, H1, Cd1 đều quay chiều (+); đồng thời ly hợp C2 đóng nên Cd2, bánh răng hành tinh H2 đều quay (+)→ bánh răng R1(+)→ Cd1(+)→ bánh răng bị động của truyền lực cuối cùng và quay theo chiều dương

* Số 4 – Số truyền tăng OD (Dãy D):

hai tạo thành một khối quay theo chiều (+) với tốc độ nhanh hơn→ Cd1(+)→ bánh răng

bị động của truyền lực cuối cùng

* Số lùi (Vị trí R):

Hình 2.3.6 - Số lùi

- C3, B3 hoạt động, dòng truyền cồng suất như sau: Trục sơ cấp bộ truyền hành tinh(+)→ ly hợp C3 đóng→ S2(+); Đồng thời B3 đóng nên bánh răng hành tinh H2 quay (-) quanh Cd2→ R2(-)→ Cd1(-)→ bánh răng bị động của truyền lực cuối cùng và quay theo ngược chiều trục sơ cấp của hộp số