nguyên lý hoạt động của hệ thống bánh răng hành tinh trong các loại hộp số tự động

Trong ngành cơ khí hiện nay thì các hệ thống bánh răng hành tinh được sử dụng rộng rãi trong các máy móc thiết bị, đặc biệt là được dùng trong hộp số của động với vai trò quan trọng của

LỜI NÓI ĐẦU

Khoa học kỹ thuật và công nghệ ngày càng phát triển, nhắm đáp ứng nhu cầu của sự phát triển, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm Trong ngành cơ khí hiện nay thì các hệ thống bánh răng hành tinh được sử dụng rộng rãi trong các máy móc thiết bị, đặc biệt là được dùng trong hộp số của động với vai trò quan trọng của nó

Hệ thống bánh răng hành tinh trong các hộp số đặc biệt là trong hộp số tự động ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các động cơ để giúp điều khiển giảm tốc độ hay đảo chiều hay tăng tốc cho động cơ, giúp cho động cơ hoạt động theo ý muốn của người sử dụng, góp phần vào sự đa dạng của các hệ thống bánh răng được sử dụng trong các loại hợp số

Tập thiết kế môn học này có thể là tài liệu tham khảo cho những ai quan tâm đến vấn đề liên quan nguyên lý hoạt động của hệ thống bánh răng hành tinh trong các loại hộp số tự động

Vì kiến thức và thời gian có hạn, kinh nghiệm thực tế không nhiều nên việc thiệt kế môn học này không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và bạn bè.Chúng em xin chân thành cảm ơn!!!

Nội dung bản thiết kế môn học truyền động công suất:

Đề Tài: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG BÁNH RĂNG

HÀNH TINH TRONG CÁC LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

Đề tài được nghiên cứu bởi nhóm 1 :

Chương 1: Lê Đức Anh Tổng quan về hộp số

Chương 2: Lưu Văn Bắc,Bùi Văn Bình Cấu tạo và các cụm chi tiết chính

Chương 3: Phạm Minh Chiến, Nguyễn Hoàng Duy Nguyên lý hoạt động của các loại hộp số tự động

Chương 4: Nguyễn Ngọc Định, Vũ Trường Giang Nguyên lý hoạt động của hệ bánh răng hành tinh

Chương 5: Kết luận và đánh giá

LỜI NHẬN XÉT CỦA GVHD

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

……., ngày…tháng…năm 2015

MỤC LỤC

Chương 1: Tổng quan về hộp số……… 6

Chương 2: Cấu tạo và các cụm chi tiết chính……….18

Chương 3: Nguyên lý hoạt động của các loại hộp số tự động………41

Chương 4: Nguyên lý hoạt động của hệ bánh răng hành tinh………65

Chương 5: kết luận và đánh giá……… 66

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG 1.Khái quát

Trong cuộc sống con người hiện nay , các hoạt động giao thông vận tải cũng như các phương tiện giao thông vận tải đóng vai trò rất quan trọng và là một phần không thể thiếu Hiện nay một trong những phương tiện phổ biến là oto đã được tích hợp thêm các hệ thống

tự động trên các dòng xe đã và đang sản xuất số lượng ngày càng tăng Hộp số tự động được sử dụng trong hệ thống truyền lực của xe có rất nhiều những tiện ích , chính vì thế mà chúng là một trong những hệ thống được quan tâm nhất hiện nay

Trên những xe sử dụng hộp số thường thì lái xe phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ chuyển động của động cơ để xử lý nhưng khi sử dụng hộp số tự động thì người lái xe không cần phải thực hiện hoạt động nhận biết động cơ nữa, mà thay vào đó việc chuyển đến vị trí

số thích hợp nhất sẽ được thực hiện tự động dựa trên các thông số tải động cơ và tốc độ xe Khi sử dụng hộp số tự động người lái xe không cần phải suy nghĩ là lúc nào nên chuyển số xe(lên hoặc xuống), công việc đó được các bánh rang tự động chuyển số tùy thuộc vào tốc

độ xe và mức đạp ga

Trong một hộp số, việc chuyển bánh răng được điều khiển bởi một bộ điều khiển từ (ECU) thì hộp số đó gọi là ECT- Hộp số điều khiển từ Hộp số mà không không sử dụng ECU được gọi là hộp số tự động thuần thủy lực Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT , ngoài ra có một số loại xe muốn tiết kiệm nhiên kiệu, tính năng và vận hành xe tốt hơn thì phương thức chuyển số tùy theo ý muốn của lái xe và điều kiện địa hình

2 Lịch sử phát triển của hộp số tự động

Từ những năm 1900, ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã được nhóm kỹ sư hàng hải người Đức nghiên cứu chế tạo Năm 1904 Sturtevant giới thiệu về hộp số tự động Quả văng ly tâm điều khiển sự ăn khớp của các bánh răng theo tốc độ, Quá trình sang số không cần đến sự đóng mở của ly hợp Tuy nhiên bộ truyền này gặp lỗi, trọng lượng thường lệch bề một bên Đến năm 1934 hộp số Reo Self-Shifter đã được Reo cho ra đời gồm hai bộ truyền mắc nối tiếp Bộ truyền thứ nhất tự động chuyển số bằng cách điều khiển quá trình đóng mở ly hợp ma sát nhiều đĩa

không còn bàn đạp ly hợp nhưng do cấu tạo phức tạp và khó bảo dưỡng sửa chữa nên nó ít được sử dụng

Hộp số tự động như được hồi sinh vào những năm 1970 khi hàng loạt các hãng oto cho ra mắt các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm Từ đó hộp số tự động đã phát triển không ngừng và dần dần thay thế các loại hộp số thông thường Khi mới xuất hiện, hộp số tự động được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực và là loại có cấp Để chính xác thời điểm chuyển

số đồng thời làm tăng tính an toàn khi sử dụng , hộp số tự động có cấp điều khiển bằng điện tử(ECT) được ra đời

Tuy nhiên do vẫn chưa hài lòng với các cấp tỷ số truyền của hộp số điều khiển bằng điện tử (ECT) nên vào những năm cuối thế kỉ XX các nhà sản xuất oto đã nghiên cứu và chế tạo thành công một loại hộp số truyền tự động với vô số cấp tỉ số truyền (hộp số tự động vô cấp), cụ thể :

-Hộp số tự động (HSTĐ), theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức ra đời năm 1934 tại hãng Chysler Ban đầu HSTĐ sử dụng ly hợp thủy lực và hộp số hành tinh, điều khiển hoàn toàn bằng van con trượt thủy lực, sau đó chuyển sang dùng biến momen thủy lực đến ngày nay (tên gọi ngày nay dùng là AT)

- Tiếp sau đó là hãng Zil (Liên xô cũ 1949) và các hãng Tây Âu khác (Đức, Pháp, Thụy sỹ) Phần lớn các HSTĐ trong thời kỳ này dùng hộp số hành tinh 3, 4 cấp trên cơ sở của bộ truyền hành tinh 2 bậc tự do kiểu Wilson, kết cấu AT

- Sau những năm 1960, HSTĐ dùng trên ô tô tải, ô tô bus với momen thủy lực và hộp số cơ khí có cặp bánh răng ăn khớp ngoài, kết cấu AT

- Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTĐ kiểu EAT (điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử), loại này ngày nay đang sử dụng

- Một loại HSTĐ khác là hộp số vô cấp sử dụng bộ truyền đai kim loại (CVT) với các hệ thống điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử (nó cũng là một dạng HSTĐ)

Hiện nay để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và tăng tính an toàn khi sử dụng , các nhà chế tạo đã cho ra đời hộp số điều khiển bằng điện tử có thêm chức năng sang số bằng cần như hộp số thường

Hình 1.1 Hộp số tự động Hiện nay hộp số tự động đã được sử dụng khá rộng rãi trên các loại xe du lịch và một số xe 4WD và loại xe tải nhỏ

Ở nước ta, hộp số tự động đã xuất hiện từ những năm 1990 trên các loại xe được nhập từ

Mỹ và châu Âu Tuy nhiên, do công nghệ nước ta còn hạn chế nên việc sửa chữa và bảo dưỡng rất khó khan nên ít sử dụng Hiện nay cùng với sự tiến bộ của nền khoa học và công nghệ việc chế tạo hộp số tự động trở nên hoàn chỉnh và ưu việt hơn, dần dần đã thay thế cho hộp số thường

3 Phân loại hộp số tự động

Có nhiều cách để phân loại hộp số tự động :

3.1.Phân loại theo cấp số truyền

3.1.1 Hộp số tự động vô cấp

- Là loại hộp số có khả năng thay đổi tự động và liên tục tỷ số truyền nhờ sự thay đổi của bán kính quay của các puly

3.2 Phân loại theo cách điều khiển

Phân loại theo cách điều khiển có thể chia thành hai loại là loại điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực và một loại điều khiển bằng điện tử (ECT) sử dụng ECU để điều khiển và có thêm chức năng chẩn đoán và dự phòng Như vậy là chúng khác nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô

Hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực hoạt động dựa trên sự biến đổi cơ khí tốc độ xe thành áp suất ly tâm và độ mở bướm ga thành áp suất bướm ga rồi dùng các áp suất thủy lực này để điều khiển hoạt động của các ly hợp và phanh trong cụm bánh răng hành tinh nhờ đó điều khiển được thời điểm chuyển số

Hộp số điêu khiển bằng điện tử lại dùng các cảm biến để phát hiện tốc độ của xe và độ mở bướm ga biến chúng thành tín hiệu và gửi về bộ điều khiển ECU Qua đó ECU điều khiển các ly hợp, phanh thông qua các van và hệ thống thủy lực

3.2.1 Hộp số tự động điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực

3.2.1.1 Loại điều khiển điện tử kết hợp thủy lực

Hình 1.4 Hộp số tự động Toyta 3.2.1.2 Loại điều khiển điện tử hoàn toàn thủy lực

Hộp số tự động được điều khiển bởi cáp bướm ga và các tín hiệu điện tử điều khiển

Sơ đồ tín hiệu điều khiển Bàn đạp ga→Cáp dây ga→Cáp bướm ga→van bướm ga, van ly tâm→Van sang số→Bộ truyền bánh răng hành tinh và bộ biến mô

3.2.2 Hộp số tự động điều khiển bằng điện tử

Hộp số này sử dụng áp suất thủy lực để tự động chuyển số theo các tín hiệu điều khiển của ECU ECU điều khiển các van điện từ tùy theo tình trạng của động cơ và của xe do các bộ cảm biến xác nhận, từ đó điều khiển áp suất dầu thủy lực

*Sơ đồ của tín hiệu điều khiển:

Tín hiệu điện từ các cảm biến ( cảm biến chân ga, cảm biến dầu hộp số, cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến tốc độ xe, cảm biến đếm vòng quay, cảm biến tốc độ tuabin ) và tín hiệu điện từ bộ điều khiển thủy lực→ECT động cơ và ECU→tín hiệu điện đến các van điện từ→bộ biến mô và bánh răng hành tinh

Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý hộp số tự động điều khiển bằng điện tử

3.3 Phân loại theo tỷ số truyền

Hộp số tự động hiện nay có nhiều loại nhiều tỷ số truyền khác nhau nhưng thông dụng nhất

là loại hộp số có tỷ số truyền 4 cấp, 5 cấp và 6 cấp Bên cạnh đó cũng có những loại xe trang bị hộp số tự động có tỷ số truyền 8,9 cấp

3.4 Phân loại theo cách bố trí hộp số trên xe 3.4.1 Loại FF

-Đây là loại hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước, cầu trước chủ động Loại này được thiết kế gọn do chúng được bố trí ở khoang động cơ (Thường dùng trong xe thể thao)

Hình 1.8 Hộp số đặt ở phía trước,cầu dẫn động bánh trước (FF)

Hình 1.9 Hộp số FF (loại 8 cấp của Trung Quốc)

3.4.2 loại FR

-Đây là loại hộp số tự động sử dụng cho xe có động cơ đặt trước, cầu sau chủ động Loại này có bộ truyền bánh răng cuối cùng( vi sai ) lắp ở bên ngoài nên nó dài hơn (Thường dùng trong các loại xe bán tải)

Hình 1.10 Hộp số đặt phía trước, cầu sau dẫn động(FR)

4 Nguyên lí làm việc chung của hộp số tự động

Dòng công suất truyền động từ động cơ qua biến mô đến hộp số và di chuyển đến hệ thống truyền động sau đó, nhờ cấu tạo đặc biệt của mình biến mô vừa là một khớp nối thủy lực vừa là một cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực cũng vừa là một bộ phận khuếch 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 đặc biệt bằng thủy lực hay điện tử

5 Chức năng của hộp số tự động

Về cơ bản hộp số tự động có chức năng như hộp số thường, tuy nhiên hộp số tự động cho phép đơn giản hóa việc điều khiến hộp số, quá trình chuyển số êm dịu, không cần ngắt đường truyền công suất từ động cơ xuống khi sang số Hộp số tự động tự chọn tỉ số truyền phù hợp với điều kiện chuyển động của ô tô, do đó tạo điều kiện sử dụng gần như tối ưu công suất động cơ Vì vậy, hộp số tự động có những chức năng cơ bản sau: - Tạo ra các cấp

tỉ số truyền phù hợp nhằm thay đổi moment xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động phù hợp với moment cản luôn thay đổi và nhằm tận dụng tối đa công suất động cơ - Giúp cho

xe thay đổi chiều chuyển động - Đảm bảo cho xe dừng tại chỗ mà không cần tắt máy hoặc tách ly hợp Ngoài ra ECT còn có khả năng tự chẩn đoán

6 Ưu nhược điểm của hộp số tự động 6.1 Ưu điểm

- Giảm mệt mỏi cho người lái xe do đã loại bỏ được các bước chuyển số gạt cần, cắt ly hợp

so với hộp số thông thường

- chuyển số một cách tự động và êm dịu tại các tốc độ thích hợp với chế độ lái xe do vậy giảm bớt cho lái xe sự cần thiết phải thành thạo các kĩ thuật lái xe khó khăn và phức tạp như vận hành ly hợp

- Hộp sô tự động tránh cho động cơ và dòng dẫn động được tình trạng quá tải do nó nối chung bằng thủy lực qua biến mô tốt hơn so với nối bằng cơ khí

- Hiệu suất cao do việc tách nối công suất từ động cơ đến hộp số nhờ sự chuyển động của dòng thủy lực từ cánh bơm sang tua bin mà không qua một cơ cấu cơ khí nào nên không có

sự ngắt quãng dòng công suất (sử dụng ly hợp thủy lực hoặc biến mô thủy lực)

- Chuyển số nhanh, hành trình gia tốc nhanh

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

- Biến mô nối động cơ với hệ thống truyền động bằng cách tác động dòng chất lỏng từ mặt này sang mặt khác trong hộp biến mô, khi vận hành có thể gây ra hiện tượng “ Trượt” hiệu suất sử dụng năng lượng bị giảm,đặc biệt là ở tốc độ thấp

- Hộp số tự động làm việc trong điều kiện tỷ số truyền luôn thay đổi vì vậy trong quá trình làm việc các chi tiết nhanh bị mài mòn

- Hộp số tự động nằm dưới gầm xe nên dễ bị bụi bẩn và có khả năng bị va đập gây hỏng hóc

7 Kết luận tóm tắt tổng quan về đặc điểm của hộp số tự động

* Gồm hộp số vô cấp và hộp số tự động có cấp

7.1 hộp số vô cấp 7.1.1 Hộp số vô cấp điều khiển bằng dây đai Đặc điểm : Loại hộp số CVT 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 mà không không có sự ngắt quãng giữa các số

7.1.2 Hộp số vô cấp điều khiển bằng con lăn Đặc điểm : Loại hộp số CVT vận hành trên một hệ thống đĩa con lăn thông minh, hệ thống này cho phép một khả năng biến thiên vô hạn giữa số thấp nhất và số cao nhất mà không không có sự ngắt quãng giữa các số

7.2 Hộp số tự động có cấp 7.2.1 Hộp số tự động có cấp loại thường 7.2.1.1 Số tự động loại chuyển số bằng Côn điều khiển Thủy lực

- Đặc điểm : Sử dụng biến mô và côn để vào số một cách tự động.Điều khiển chuyển số bằng thuần túy thủy lực

7.2.1.2 Số tự động loại thường chuyển số bằng Côn và Phanh Điều khiển thủy lực

- Đặc điểm : Sử dụng biến mô và côn để vào số một cách tự động Chuyển số bằng côn điều khiển Thủy lực và Điện Tử(ECT,ECU)

7.2.2.2 Số tự động chuyển số bằng điều Côn và Phanh khiển Thủy lực và Điện Tử(ECT,ECU)

- Đặc điểm : Sử dụng biến mô và côn, phanh để chuyển số một cách tự động.Điều khiển chuyển số bằng Thủy lực và Điện Tử(ECT,E CU)

Chương 2: Cấu Tạo Và Các Cụm Chi Tiết Chính 2.1 Các loại hộp số tự động thông dụng

Hộp số là bộ phận chính truyền công suất, momen xoắn từ động cơ tới các bánh xe giúp xe chuyển động khi vận hành Giúp người lái cảm nhận được sức mạnh do khối động cơ tạo ra Ngày nay, việc lái xe không chỉ là đáp ứng nhu cầu đi lại mà còn là sự trải nghiệm về tốc

độ, thích nghi trên các địa hình vv Các hãng chế tạo ô tô ngày càng nhiều dẫn đến sự cạnh tranh gay gắt, để đáp ứng các vấn đề trên họ đã không ngừng thúc đẩy cải tiến công nghệ sản xuất hộp số cho xe Từ hộp số sàn đến hộp số tự động Để làm sao cho hiệu suất truyền động tối ưu, tiết kiệm nhiên liệu cho động cơ, hỗ trợ người lái xe một cách tốt nhất Hộp số tự động ra đời đã phần nào đáp ứng được các vấn đề này

Các loại hộp số tự động được sử dụng rộng dãi

2.1.a Hộp số tự động có cấp loại (AT)

Hiện nay, đa số các mẫu xe ô tô đang lưu thông đều sử dụng loại hộp số tự động Hệ thống

sử dụng bộ biến mô thủy lực phức tạp để truyền chuyển động quay từ động cơ đến các bộ bánh răng hành tinh trong thân hộ số Toàn bộ quá trình cài đặt tỷ số truyền đều được tính toán và điểu khiển bởi máy tính một cách chính xác

Tuy quá trình vận hành trên hệ thống rất phức tạp, nhưng công việc của người lái khá đơn giản Chúng ta chỉ cần chọn các chế độ như P-R-N-D-L trên cần số để điều khiển xe của mình di chuyển theo ý muốn

Chính vì thế, ưu điểm lớn nhất của hệ thống này là sự đơn giản và tính tiện nghi trong quá trình sử dụng Để có được những điều tuyệt vời này, bù lại, hộp số được kế cầu kỳ, phức tạp

và rất khó để sửa chữa cũng như chi phí thay thế đắt đỏ Mặc dù thế hệ hộp số tự động chưa thể chạy đua kịp với hộp số sàn về mảng tiết kiệm nhiên liệu Tuy nhiên, khoảng cách này

đã dần được rút ngắn lại nhờ vào các thế hệ hộp số tự động thế hệ mới với 8, 9 hoặc thậm chí 10 cấp số

Do được thiết kế với nguyên tắc hoạt động đơn giản, hộp số CVT ít gặp vấn đề về kỹ thuật

và chi phí sửa chữa cũng thấp hơn so với hộp số tự động thông thường Nhược điểm lớn nhất của hộp số CVT: Do sử dụng dây đai nên sẽ xảy ra hiện tượng trượt tương đối giữa bu-

li và dây đai.Và cảm giác lái Chính vì việc không xuất hiện quá trình chuyển số, quá trình hoạt động mượt mà, quá trình tăng tốc không tạo cảm giác phấn khích đã khiến cho những người mê cảm giác lái xe tưởng tượng như họ đang vận hành một thiết bị điện tử, hơn là cảm giác điều khiển thật sự

Hình 2.2 : Hộp số CVT(nguồn internet)

2.2 Các bộ phận chính trong hộp số tự động & chức năng cơ bản của chúng.

Về cơ bản các loại hộp số tự động đều hoạt động trên một nguyên lý chung.Để bám sát vào chương đã học, ở đây chúng ta sẽ tìm hiểu và nghiên cứu về loại hộp số có cấp AT Đây là loại hộp số phổ biến được dùng trên các loại ô tô hiện nay

Hình 2.3 : Bộ biến mô thủy lực (nguồn iternet)

Bộ biến mô gồm: Bánh bơm, Bánh tuabin, Khớp một chiều (bao gồm giảm chấn bên trong), Stato, Ly hợp khóa và Vỏ biến mô chứa tất cả các bộ phận đó Bộ biến mô được điền đầy ATF do bơm dầu cung cấp

Hình 2.4 : Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ biến mô thủy lực

( nguồn internet)

2.2.1.a Cấu tạo bánh bơm

Bánh bơm được bố trí nằm trong vỏ bộ biến mô và nối với trục khuỷu qua đĩa dẫn động

Nhiều cánh hình cong được lắp bên trong bánh bơm Một vòng dẫn hướng được lắp trên mép trong của các cánh để đường dẫn dòng dầu được êm

Hình 2.5 : Bánh bơm (nguồn internet)

2.2.1.b Cấu tạo bánh tua bin

Hình 2.6 : Bánh tua bin (nguồn internet) Rất nhiều cánh được lắp lên bánh tuabin giống như trường hợp bánh bơm Hướng cong của

2.2.1.d Khớp một chiều

Khớp một chiều cho phép Stato quay theo chiều quay của trục khuỷu động cơ Tuy nhiên nếu Stato định bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp một chiều sẽ khoá stato để ngăn không cho nó quay

Hình 2.7 : vị trí của khớp 1 chiều (nguồn internet)

Hình 2.8 : Ly hợp khóa hoạt động (nguồn internet)

Ly hợp khóa được lắp ở phần đầu của bộ biến mô, đằng trước bánh tua bin Nó có tác dụng khóa chặt bánh tua bin và bánh bơm thành một khớp nối cứng khi xe hoạt động ở tốc độ ổn định, không cần đến sự biến đổi công suất giữa bánh bơm và bánh tua bin Điều này làm giảm hao phí công suất do động cơ tạo ra khi truyền đến hộp số

=>> Các chức năng của bộ biến mô:

- Tăng mômen do động cơ tạo ra - Đóng vai trò như một ly hợp để truyền hay không truyền mômen từ động cơ đến hộp số

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

- Có tác dụng như một bánh đà để làm đều chuyển động quay của động cơ

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

2.3: Bộ truyền bánh răng hành tinh (Bộ truyền hành tinh)

Bộ bánh răng hành tinh được đặt trong vỏ hộp số chế tạo bằng hợp kim nhôm Nó có trể thay đổi tốc độ đầu ra hoặc chiều quay của hộp số, sau đó truyền chuyển động này đến bộ truyền động cuối cùng Có rất nhiều cơ cấu bánh răng hành tinh như kiểu Wilson, Simson, Ravigneaux, vv Nhưng vẫn trên một nguyên lý chung và cấu tạo tương tự như nhau

Nó có một ưu điểm rất lớn là có thể biến đổi được nhiều tỷ số truyền, với cùng một số lượng bánh răng rất ít và có thể đổi chiều quay của các trục chỉ với việc thay đổi đầu vào và

sự phát triển của công nghệ vật liệu thời kỳ mới và máy móc gia công hiện đại đã khắc phục phần nào được nhược điểm này

2.3.1 Cấu tạo của hệ bánh răng hành tinh

Hình 3.9: Hệ bánh răng hành tinh (nguồn internet)

Cấu tạo của 1 hệ bánh răng hành tinh gồm 3 phần chính:

+ Bánh răng bao (bánh răng vành)

+ Bánh răng hành tinh gắn trên cần dẫn

+ Bánh răng mặt trời

Cần dẫn nối với trục trung tâm của mỗi bánh răng hành tinh và làm cho các bánh răng hành tinh xoay xung quanh.Thông thường nhiều bánh răng hành tinh được phối hợp với nhau trong bộ truyền bánh răng hành tinh

Các trục nối với các bánh răng trong hệ bánh răng hành tinh có thể thiết kế lồng vào nhau, hoặc nhờ các bộ truyền trung gian để có thể thay đổi đầu ra và đầu vào của hệ

hình 3.10 : Cấu tạo của hệ bánh răng hành tinh (nguồn internet) 2.3.2 Nguyên lý hoạt động của hệ bánh răng hành tinh

Như ta đã nêu, có thể biến đổi được nhiều tỷ số truyền, với cùng một số lượng bánh răng rất

ít và có thể đổi chiều quay của các trục chỉ với việc thay đổi đầu vào và đầu ra của hệ hoặc khóa một hoặc hai trong ba phần tử với nhau hay với vỏ hộp số Đây là một đặc điểm tạo nên sự đặc trưng cho hệ bánh răng hành tinh

2.3.2.a Giảm tốc

Khi xe bắt đầu chuyển động, tải nặng, lên dốc, vv Khi này ta cần momen xoắn lớn khi công suất định mức của động cơ bị giới hạn Thì việc giảm tốc cho số vòng quay của trục khuỷu là tối ưu nhất

Khi này bánh răng mặt trời bị khóa lại với vỏ hộp(cố định), trục đầu vào (sơ cấp) từ động

cơ qua biến mô sẽ nối với vành răng, trục đầu (sơ cấp) ra sẽ nối vào cần dẫn chứa các bánh răng hành tinh

Hình 2.11 : Hệ bánh răng hành tinh ở chế độ giảm tốc(nguồn internet)

Khi xe đã chuyển động bình thường, trên địa hình bằng phẳng, không cần tới momen xoắn quá lớn mà cần đến tốc độ di chuyển cao Thì tăng tốc sẽ đáp ứng điều đó giúp cho động cơ không phải ở dãi tốc độ quá cao, tốn nhiên liệu, gằn máy

Khi này thì bánh răng mặt trời vẫn được khóa cứng với vỏ hộp số, trục đầu vào sẽ được nối với cần dẫn chứa các bánh răng hành tinh, trục đầu ra sẽ được nối với vành răng (Làm ngược lại so với khi giảm tốc)

Hình 2.12 : Hệ bánh răng hành tinh ở chế độ tăng tốc(nguồn internet)

2.3.2.c Truyền thẳng

Khi xe đã chuyển động mà cần lực kéo ở mức độ trung bình, dải tốc độ trung bình Thì truyền thẳng sẽ đáp ứng được vấn đề này

Lúc này chỉ cần khóa 2 phần tử của hệ hành tinh lại với nhau Có thể khóa cần dẫn và bánh răng mặt trời hoặc cần dẫn với vành răng Thì hệ hành tinh trở thành một khớp nối cứng.

Hình 2.13 : Hệ bánh răng hành tinh ở chế độ truyền thẳng (nguồn internet)

2.3.2d Đảo chiều quay (Số lùi)

Khi cần đổi hướng chuyển động, lúc này ta sẽ khóa cần dẫn chứa các bánh răng hành tinh với vỏ hộp số Trục đầu vào sẽ nối với bánh răng mặt trời còn trục đầu ra sẽ nối với vành răng (cũng sẽ là giảm tốc)

2.3.4 Các loại phanh (khóa) dùng để khóa các phần tử trong hệ hành tinh (B1,B2 VÀ B3)

Có hai kiểu phần tử cố định phanh: kiểu dải và kiểu nhiều đĩa ướt

Kiểu dải được sử dụng cho phanh B1 và kiểu nhiều đĩa ướt cho phanh B2 và B3 Trong một

số hộp số tự động, hệ thống nhiều đĩa ướt còn được sử dụng cho phanh B1

2.3.4.a Phanh kiểu dải (B1)

Hình 2.15 : phanh dải (B1) (nguồn internet)

2.3.4.b Phanh kiểu nhiều đĩa ướt (B2 và B3)

Phanh B2 hoạt động thông qua khớp một chiều số 1 để ngăn không cho các bánh răng mặt trời trước và 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 (các bánh răng mặt trời trước và sau) được thiết kế sao

Hình 2.16 : Phanh kiểu nhiều đĩa ướt (B2 và B3) (nguồn internet)

C1 và C2 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 bao 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 với tang trống của ly hợp số

Hình 2.17 : nguyên lý hoạt động khớp 1 chiều ( nguồn internet)

2.3 Hệ thống điều khiển thuỷ lực 2.4.1 Chức năng: Bộ điều khiển thuỷ lực có ba chức năng sau

-Tạo ra áp suất thuỷ lực -Điều chỉnh áp suất thuỷ lực -Chuyển số (làm cho các ly hợp và phanh hoạt động) Hình vẽ dưới đây thể hiện mạch thuỷ lực của hộp số kiểu A140E Áp suất thuỷ lực vận hành qua nhiều đường dẫn áp suất thuỷ lực khác nhau

2.4.2 Cấu tạo chung :

Các bộ phận chính của bộ điều khiển thuỷ lực gồm: Bơm dầu, Thân van, Van điều áp sơ cấp, Van điều khiển, Van chuyển số, Van điện từ, Van bướm ga

Hình 2.18 : Mạch sơ đồ của mạch điều khiển thủy lực (nguồn internet)

2.4.2.a Bơm dầu:

Bơm dầu được dẫn động từ bộ biến mô (động cơ) để cung cấp áp suất thuỷ lực cần thiết cho sự vận hành của hộp số tự động Trong hộp số tự động thường dùng bơm dầu bánh răng ăn khớp trong đặt sau bộ biến mô như hình vẽ dưới đây

Hình 2.19 :Bơm dầu (nguồn internet)

2.4.2.b Thân van

Thân van bao gồm: thân van trên và thân van dưới

Thân van giống như một mê cung gồm rất nhiều đường dẫn để dầu hộp số chảy qua Rất nhiều van được lắp vào các đường dẫn đó, trong các van có áp suất thuỷ lực điều khiển và chuyển mạch chất lỏng từ đường dẫn này sang đường dẫn khác Thông thường, thân van có chứa các van:

- Van điều áp sơ cấp

- Van điều khiển