Hộp số tự động

Các hộp số tự động có thể được chia thành 2 loại chính, đó là các hộp số được sử dụng trong các xe FF (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh trước) và các xe FR (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh sau). Các hộp số của xe FF có một bộ dẫn động cuối cùng được lắp bên trong, còn các hộp số của xe FR thì có bộ dẫn động cuối cùng (vi sai) lắp bên ngoài. Loại hộp số tự động dùng trong xe FR được gọi là hộp truyền động. Trong hộp số tự động đặt ngang, hộp truyền động và bộ dẫn động cuối cùng được bố trí trong cùng một vỏ hộp. Bộ dẫn động cuối cùng gồm một cặp bánh răng giảm tốc (bánh răng dẫn và bánh răng bị dẫn), và các bánh răng vi sai.

HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

1 Khái quát về hộp số tự động

1.1 Khái quát chung

Với các xe cĩ hộp số tự động thì người lái xe khơng cần phải suy tính khinào cần chuyển số Các bánh răng tự động chuyển số tuỳ thuộc vào tốc độ xe vàmức đạp bàn đạp ga Một hộp số mà trong đĩ việc chuyển số bánh răng được điều

khiển bằng một ECU (Bộ điều khiển điện tử - ECT) - được gọi là hộp số điều khiểnđiện tử, và một hộp số không sử dụng ECT được gọi là hộp số tự động thuần thuỷlực Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng ECT

Đối với một số kiểu xe thì phương thức chuyển số có thể được chọn tuỳtheo ý muốn của lái xe và điều kiện đường xá Cách này giúp cho việc tiết kiệmnhiên liệu, tính năng và vận hành xe được tốt hơn

1.2 Phân loại hộp số tự động

Các hộp số tự động có thể được chia thành 2 loại chính, đó là các hộp sốđược sử dụng trong các xe FF (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh trước) vàcác xe FR (động cơ ở phía trước, dẫn động bánh sau)

Các hộp số của xe FF có một bộ dẫn động cuối cùng được lắp bên trong,còn các hộp số của xe FR thì có bộ dẫn động cuối cùng (vi sai) lắp bên ngoài Loạihộp số tự động dùng trong xe FR được gọi là hộp truyền động

Trong hộp số tự động đặt ngang, hộp truyền động và bộ dẫn động cuối cùngđược bố trí trong cùng một vỏ hộp Bộ dẫn động cuối cùng gồm một cặp bánh rănggiảm tốc (bánh răng dẫn và bánh răng bị dẫn), và các bánh răng vi sai

 Hộp số điều khiển điện tử (ECT)

- Bộ biến mô: Để truyền và khuyếch đại mômen do động cơ sinh ra

- Bộ truyền bánh răng hành tinh: Để chuyển số khi giảm tốc, đảo chiều, tăngtốc, và vị trí số trung gian

- Bộ điều khiển thuỷ lực: Để điều khiển áp suất thuỷ lực sao cho bộ biến mô

và bộ truyền bánh răng hành tinh hoạt động êm

- ECU động cơ và ECT: Để điều khiển các van điện từ và bộ điều khiển thuỷ

lực nhằm tạo ra điều kiện chạy xe tối ưu

Hộp số này sử dụng áp suất thuỷ lực để tự động chuyển số theo các tín hiệu điềukhiển của ECU

ECU điều khiển các van điện từ theo tình trạng của động cơ và của xe docác bộ cảm biến xác định, do đó điều khiển áp suất thuỷ lực

 Hộp số tự động thuần thuỷ lực: Kết cấu của một hộp số tự động thuần thuỷ lực

về cơ bản cũng tương tự như của ECT Tuy nhiên, hộp số này điều khiển chuyển

số bằng cơ học bằng cách phát hiện tốc độ xe bằng thuỷ lực thông qua van điềutốc và phát hiện độ mở bàn đạp ga từ bướm ga thông qua độ dịch chuyển của cápbướm ga

2 Bộ biến mô

Bộ biến mô gồm bánh bơm, bánh tuabin, khớp một chiều, stato và vỏ biến

mô chứa tất cả các bộ phận đó Bộ biến mô được điền đầy ATF do bơm dầu cungcấp Động cơ quay và bánh bơm quay, và dầu bị đẩy ra từ bánh bơm thành mộtdòng mạnh làm quay bánh tua bin

2.1 Cấu tạo

 Bánh bơm

Bánh bơm được bố trí nằm trong vỏ bộ biến mô và nối với trục khuỷu quađĩa dẫn động Nhiều cánh hình cong được lắp bên trong bánh bơm Một vòng dẫnhướng được lắp trên mép trong của các cánh để đường dẫn dòng dầu được êm

 Bánh tua bin

Rất nhiều cánh được lắp lên bánh tuabin giống như trường hợp bánh bơm.Hướng cong của các cánh này ngược chiều với hướng cong của cánh bánh bơm.Bánh tua bin được lắp trên trục sơ cấp của hộp số sao cho các cánh bên trong nónằm đối diện với các cánh của bánh bơm với một khe hở rất nhỏ ở giữa

Bánh tua bin quay cùng với trục sơ cấp của hộp số khi xe chạy với vị trí củacần số ở dải “D”, “2”, “L” hoặc “R” Tuy nhiên, nó sẽ không quay khi xe dừng, Khi vịtrí số ở “P” hoặc “N” thì bánh tua bin quay tự do khi bánh bơm quay

 Stato

Stato nằm giữa bánh bơm và bánh tua bin Qua khớp một chiều nó được lắptrên trục stato và trục này được cố định trên vỏ hộp số

- Hoạt động của Stato

Dòng dầu trở về từ bánh tua bin vào bánh bơm theo hướng cản sự quaycủa bánh bơm Do đó, stato đổi chiều của dòng dầu sao cho nó tác động lên phíasau của các cánh trên bánh bơm và bổ sung thêm lực đẩy cho bánh bơm do đólàm tăng mômen

 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

2.2 Nguyên lý làm việc của bộ biến mô

 Sự truyền mô men

Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực ly tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từtâm bánh bơm ra phía ngoài Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị ép

văng ra khỏi bánh bơm Dầu va vào cánh của bánh tua bin làm cho bánh tua binbắt đầu quay cùng chiều với bánh bơm

Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh của bánh tua bin Khi nó chui đượcvào bên trong bánh tua bin thì mặt cong trong của cánh sẽ đổi hướng dầu ngượclại về phía bánh bơm, và chu kỳ lại bắt đầu từ đầu

Việc truyền mô men được thực hiện nhờ sự tuần hoàn dầu qua bánh bơm

và bánh tua bin

 Khuyếch đại mômen

Việc khuyếch đại mômen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dầu khi nóvẫn còn năng lượng sau khi đã đi qua bánh tua bin trở về bánh bơm qua cánh củaStato

Nói cách khác, bánh bơm được quay do mô men từ động cơ mà mô mennày lại được bổ sung dầu quay về từ bánh tua bin Có thể nói rằng bánh bơmkhuyếch đại mô men ban đầu để dẫn động bánh tua bin

 Tỉ số truyền mômen và hiệu suất truyền

Độ khuyếch đại mômen do bộ biến mô sẽ tăng theo tỉ lệ với dòng xoáy Cónghĩa là mômen sẽ trở thành cực đại khi bánh tua bin dừng

Hoạt động của bộ biến mô được chia thành hai dải hoạt động:

- Dải biến mô, trong đó có sự khuyếch đại mômen

- Dải khớp nối, trong đó chỉ thuần tuý diễn ra việc truyền mômen và sựkhuyếch đại mômen không xảy ra

Điểm ly hợp là đường phân chia giữa hai phạm vi đó

Hiệu suất truyền động của bộ biến mô cho thấy năng lượng truyền cho bánh bơmđược truyền tới bánh tua bin với hiệu quả ra sao

Năng lượng ở đây là công suất của bản thân động cơ, tỉ lệ với tốc độ động

cơ (vòng/phút) và mômen động cơ Do mômen được truyền với tỉ số gần 1:1 trongkhớp thuỷ lực nên hiệu suất truyền động trong dải khớp nối sẽ tăng tuyến tính và tỉ

Điểm dừng chỉ tình trạng mà ở đó bánh tua bin không chuyển động Sựchênh lệch về tốc độ quay giữa bánh bơm và bánh tua bin là lớn nhất

Tỉ số truyền mô men của bộ biến mô là lớn nhất tại điểm dừng (thường trong phạm

vi từ 1,7 đến 2,5) Hiệu suất truyền động bằng 0

Ở phần thử điểm dừng mô tả dưới đây, tính năng của bộ biến mô và côngsuất ra của động cơ được kiểm tra khi động cơ chạy ở chế độ mở hết cỡ bướm ga(toàn tải) ở điểm dừng này

- Điểm ly hợp

Khi bánh tua bin bắt đầu quay và tỉ số truyền tốc độ tăng lên, sự chệnh lệchtốc độ quay giữa bánh tua bin và bánh bơm bắt đầu giảm xuống Tuy nhiên, ở thờiđiểm này hiệu suất truyền động tăng Hiệu suất truyền động đạt lớn nhất ngaytrước điểm ly hợp Khi tỷ số tốc độ đạt tới một trị số nào đó thì tỷ số truyền mômentrở nên gần bằng 1:1

Nói cách khác, Stato bắt đầu quay ở điểm ly hợp và bộ biến mô sẽ hoạtđộng như một khớp nối thuỷ lực để ngăn không cho tỷ số truyền mômen tụt xuốngdưới 1

- Thử điểm dừng

Phép thử này được sử dụng để kiểm tra tính năng tổng thể của động cơ vàhộp số (các ly hợp và phanh của bộ truyền bánh răng hành tinh) Nó được thựchiện bằng cách cố định xe, sau đó đo số vòng/phút của động cơ khi chuyển sốsang dải “D’’ hoặc “R” và luôn đạp bàn đạp phanh

Chức năng khớp một chiều của Stato

Hướng của dầu đi vào stato từ bánh tuabin phụ thuộc vào sự chênh lệch tốc

độ quay giữa bánh bơm và bánh tuabin

Khi chênh lệch lớn về tốc độ quay thì dầu tác động lên mặt trước của cánhstato làm cho stato quay theo chiều ngược lại với chiều quay của bánh bơm Tuynhiên, bánh bơm không thể quay theo chiều ngược lại vì stato bị khớp một chiềukhoá lại, do đó đổi hướng của dòng dầu

Khi chênh lệch nhỏ về tốc độ quay, một lượng dầu từ cánh tuabin chảy vàomặt sau của cánh rô to Khi chênh lệch về tốc độ ở mức nhỏ nhất thì phần lớn dầu

từ cánh tuabin ra sẽ tiếp xúc với mặt sau của cánh stato

Trong trường hợp đó các cánh stato sẽ cản trở dòng dầu Khớp một chiềulàm cho stato quay trơn cùng chiều với bánh bơm, và dầu sẽ trở về cánh bơm mộtcách thuận dòng

Nếu stato không bị khoá thì xuất hiện dấu hiệu không thể tăng tốc được do

hệ thống làm việc ở dải khớp nối Mặt khác, nếu stato không quay được một cách

tự do thì hệ thống vẫn làm việc trong dải biến mô, và dấu hiệu biểu hiện là tốc độ

sẽ không thể tăng cao hơn một trị số nhất định

 Hoạt động của biến mô

a Khi xe dừng, động cơ chạy không tải:

Khi động cơ chạy không tải thì mômen do động cơ sinh ra là nhỏ nhất Nếu gài phanh (phanh tay và/hoặc phanh chân) thì tải trên bánh tuabin rất lớn vì nókhông thể quay được

Tuy nhiên, do xe bị dừng nên tỷ số truyền tốc độ của bánh tuabin so vớicánh bơm bằng không trong khi tỷ số truyền mô men ở trị số lớn nhất Do đó, bánhtua bin luôn sẵn sàng để quay với một mômen lớn hơn mô men do động cơ sinh ra

b Khi xe bắt đầu khởi hành:

Khi nhả các phanh thì bánh tuabin có thể quay cùng với trục sơ cấp của hộp

số Do đó, bánh tuabin quay với một mômen lớn hơn mô men do động cơ sinh rakhi đạp bàn đạp ga Như vậy xe bắt đầu chuyển động

c Khi xe chạy với tốc độ thấp:

Khi tốc độ xe tăng lên, thì tốc độ quay của bánh tua bin sẽ nhanh chóng tiếngần tới tốc độ quay của bánh bơm Vì vậy, tỷ số truyền mômen nhanh chóng tiếngần tới 1.0 Khi tỷ số truyền tốc độ giữa bánh tua-bin và bánh bơm đạt tới điểm lyhợp thì stato bắt đầu quay, và sự khuyếch đại mô men giảm xuống

Nói cách khác, bộ biến mô bắt đầu hoạt động như một khớp nối thuỷ lực

Do đó, tốc độ xe tăng gần như theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ

d Khi xe chạy ổn định ở tốc độ trung bình và tốc độ cao:

Bộ biến mô chỉ hoạt động như một khớp nối thuỷ lực Bánh tua bin quay ởtốc độ gần đúng tốc độ của bánh bơm

Trong điều kiện bình thường khi xe bắt đầu chuyển động thì bộ biến mô sẽđạt được điểm ly hợp trong thời gian từ 2 đến 3 giây Tuy nhiên, nếu tải nặng thìthậm chí cả khi xe chạy ở tốc độ trung bình hoặc tốc độ cao thì bộ biến mô vẫn cóthể hoạt động trong dải biến mô

Khi nhả các phanh, thậm chí nếu không đạp bàn đạp ga thì xe vẫn từ từ bắtđầu chuyển động Hiện tượng này được gọi là hiện tượng trườn

 Cơ cấu ly hợp khoá biến mô

Cơ cấu ly hợp khoá biến mô truyền công suất động cơ tới hộp số tự độngmột cách trực tiếp và cơ học Do bộ biến mô sử dụng dòng thuỷ lực để gián tiếptruyền công suất nên có sự tổn hao công suất Vì vậy, ly hợp được lắp trong bộ

đạt được một tốc độ nhất định, thì cơ cấu ly hợp khoá biến mô được sử dụng đểnâng cao hiệu quả sử dụng công suất và nhiên liệu

Ly hợp khoá biến mô được lắp trong moayơ của bánh tuabin, phía trước bánhtuabin Lò xo giảm chấn sẽ hấp thụ lực xoắn khi ăn khớp ly hợp để ngăn không chosinh ra va đập Một vật liệu ma sát (cùng dạng vật liệu sử dụng trong các phanh vàđĩa ly hợp) được gắn lên vỏ biến mô hoặc píttông khoá của bộ biến mô để ngăn sựtrượt ở thời điểm ăn khớp ly hợp

Hoạt động

Khi ly hợp khoá biến mô được kích hoạt thì nó sẽ quay cùng với bánh bơm

và bánh tua-bin Việc ăn khớp và nhả ly hợp khoá biến mô được xác định từ nhữngthay đổi về hướng của dòng thuỷ lực trong bộ biến mô khi xe đạt được một tốc độnhất định

- Nhả khớp: Khi xe chạy ở tốc độ thấp thì dầu bị nén (áp suất của bộ biếnmô) sẽ chảy vào phía trước của ly hợp khoá biến mô Do đó, áp suất trên mặttrước và mặt sau của ly hợp khoá biến mô trở nên cân bằng và do đó ly hợp khoábiến mô được được nhả khớp.

- Ăn khớp: Khi xe chạy ổn định ở tốc độ trung bình hoặc cao (thường trên 60km/h) thì dầu bị nén sẽ chảy vào phía sau của ly hợp khoá biến mô Do đó, vỏ bộbiến mô và ly hợp khoá biến mô sẽ trực tiếp nối với nhau Do đó, ly hợp khoá biến

và vỏ bộ biến mô sẽ quay cùng nhau (ví dụ, ly hợp khoá biến được đã được ăn

3 Bộ truyền bánh răng hành tinh (Bộ truyền hành tinh)

3.1 Khái quát chung

Trong các xe lắp hộp số tự động, bộ truyền bánh răng hành tinh điều khiểnviệc giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp và tăng tốc

Bộ truyền bánh răng hành tinh gồm các bánh răng hành tinh, các ly hợp vàphanh Bộ truyền bánh răng hành tinh trước và bộ truyền bánh răng hành tinh sauđược nối với các ly hợp và phanh, là các bộ phận nối và ngắt công suất Nhữngcụm 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 vẽ dưới đây là bộ truyền bánh răng hành tinh 3 tốc độ (loại hộp số A130)

Về cơ bản mô hình này sẽ được áp dụng đề giải thích các hoạt động của bộtruyền bánh răng hành tinh

3.2 Cấu tạo

Các bánh răng trong bộ truyền bánh răng hành tinh có 3 loại: bánh răng bao,bánh răng hành tinh và bánh răng mặt trời và cần dẫn Cần dẫn nối với trục trungtâm của mỗi bánh răng hành tinh và làm cho các bánh răng hành tinh xoay chungquanh

Với bộ các bánh răng nối với nhau kiểu này thì các bánh răng hành tinhgiống như các hành tinh quay xung quanh mặt trời, và do đó chúng được gọi là cácbánh răng hành tinh

Thông thường nhiều bánh răng hành tinh được phối hợp với nhau trong bộtruyền bánh răng hành tinh

3.3 Nguyên lý hoạt động

Bằng cách thay đổi vị trí đầu vào, đầu ra và các phần tử cố định có thể giảmtốc, đảo chiều, nối trực tiếp và tăng tốc

Hoạt động của bộ truyền bánh răng hành tinh được mô tả theo các quá trìnhsau:

a Giảm tốc: Đầu vào: Bánh răng bao

Đầu ra: Cần dẫn

Cố định: Bánh răng mặt trờiKhi bánh răng mặt trời bị cố định thì chỉ có bánh răng hành tinh quay vàquay xung quanh bánh răng mặt trời Do đó trục đầu ra chỉ giảm tốc độ so với trụcđầu vào bằng chuyển động quay của bánh răng hành tinh

Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen.Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn và mũi tên càng rộng thì mô men cànglớn

b Đảo chiều: Đầu vào: Bánh răng mặt trời

Đầu ra: Bánh răng bao

Cố định: Cần dẫnKhi cần dẫn được cố định ở vị trí và bánh răng mặt trời quay thì bánh răngbao quay trên trục và hướng quay được đảo chiều

Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen.Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì mômen cànglớn

c Nối trực tiếp: Đầu vào: Bánh răng mặt trời, bánh răng bao

Đầu ra: Cần dẫn

Do bánh răng bao và bánh răng mặt trời quay cùng nhau với cùng một tốc

độ nên cần dẫn cũng quay với cùng tốc độ đó

Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen.Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì mômen cànglớn

e Tăng tốc: Đầu vào: Cần dẫn

Đầu ra: Bánh răng bao

Cố định: Bánh răng mặt trờiKhi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ thì bánh răng hành tinh chuyểnđộng xung quanh bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồ Do đó bánh răng baotăng tốc trên cơ sở số răng trên bánh răng bao và trên bánh răng mặt trời

Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen.Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì mômen cànglớn

4 Phanh (B1, B2 và B3)

Có hai kiểu phần tử cố định phanh: kiểu phanh dải và kiểu phanh nhiều đĩaướt Kiểu phanh dải được sử dụng cho phanh B1 và kiểu phanh nhiều đĩa ướt chophanh B2 và B3 Trong một số hộp số tự động, hệ thống phanh nhiều đĩa ướt cònđược sử dụng cho phanh B1

4.1 Phanh dải (B1)

Dải phanh được quấn vòng lên đường kính ngoài của trống phanh Một đầucủa dải phanh được hãm chặt vào vỏ hộp số bằng một chốt, còn đầu kia tiếp xúc

với píttông phanh qua cần đẩy píttông chuyển động bằng áp suất thuỷ lực Pít tôngphanh có thể chuyển động trên cần đẩy píttông nhờ việc nén các lò xo

Người ta bố trí các cần đẩy píttông có hai chiều dài khác nhau để có thểđiều chỉnh khe hở giữa dải phanh và trống phanh

Khi thay dải phanh bằng một dải mới trong khi đại tu một hộp số tự động,phải ngâm dải phanh mới khoảng 15 phút hoặc lâu hơn vào trong dầu hộp số tựđộng (ATF) trước khi lắp

 Hoạt động của phanh dải (B1)

Khi áp suất thuỷ lực tác động lên pít tông thì píttông di chuyển sang phía tráitrong xi lanh và nén các lò xo Cần đẩy pít tông chuyển sang bên trái cùng với píttông và đẩy một đầu của dải phanh Do đầu kia của dải phanh bị cố định vào vỏhộp số nên đường kính của dải phanh giảm xuống và dải phanh xiết vào trống làmcho nó không chuyển động được Tại thời điểm này, sinh ra một lực ma sát lớngiữa dải phanh và trống phanh làm cho trống phanh hoặc một phần tử của bộtruyền bánh răng hành tinh không thể chuyển động được

Khi dầu có áp suất được dẫn ra khỏi xi lanh thì pít tông và cần đẩy pít tông

bị đẩy ngược lại do lực của lò xo ngoài và trống được dải phanh nhả ra

Ngoài ra, lò xo trong có hai chức năng: để hấp thu phản lực từ trống phanh

và để giảm va đập sinh ra khi dải phanh siết trống phanh

4.2 Phanh kiểu nhiều đĩa ướt (B2 và B3)

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

Mục đích của phanh B3 là ngăn không cho cần dẫn sau quay Các đĩa masát ăn khớp với moayơ B3 của cần dẫn sau Moayơ B3 và cần dẫn sau được bố tríliền một cụm và quay cùng nhau Các đĩa thép được cố định vào vỏ hộp số.

 Hoạt động của phanh kiểu nhiều đĩa ướt (B2 và B3)

Khi áp suất thuỷ lực tác động lên xi lanh pít tông sẽ dịch chuyển và ép cácđĩa thép và đĩa ma sát tiếp xúc với nhau Do đó tạo nên một lực ma sát lớn giữamỗi đĩa thép và đĩa ma sát Kết quả là cần dẫn hoặc bánh răng mặt trời bị khoá vào

vỏ hộp số

Khi dầu có áp suất được xả ra khỏi xi lanh thì pít tông 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 thépkhác nhau tuỳ theo kiểu hộp số tự động Thậm trí trong các hộp số tự động cùngkiểu số lượng đĩa ma sát cũng có thể khác nhau tuỳ thuộc vào động cơ được lắpvới hộp số

Khi thay các đĩa phanh bằng các đĩa ma sát mới hãy ngâm các đĩa ma sátmới vào ATF khoảng15 phút hoặc lâu hơn trước khi lắp chúng

Bánh răng bao trước được lắp bằng then với bích bánh răng bao, còn tangtrống của ly hợp số tiến được lắp bằng then với moay ơ của ly hợp số truyềnthẳng Ly hợp C2 truyền công suất từ trục sơ cấp tới tang trống của ly hợp truyểnthẳng (bánh răng mặt trời).

Các đĩa ma sát được lắp bằng then với moay ơ của ly hợp truyền thẳng còncác đĩa thép được lắp bằng then với tang trống ly hợp truyền thẳng Tang trống lyhợp truyền thẳng ăn khớp với tang trống đầu vào của bánh răng mặt trời và tangtrống này lại được ăn khớp với các bánh răng mặt trời trước và sau Kết cấu đượcthiết kế sao cho ba cụm đĩa ma sát, đĩa thép và các tang trống quay cùng vớinhau

5.2 Hoạt động của ly hợp

a Ăn khớp:

Khi dầu có áp suất chảy vào trong xi lanh píttông, nó sẽ đẩy viên bi van củapít tông đóng kín van một chiều và làm pít tông di động trong xi lanh và ép các đĩathép tiếp xúc với các đĩa ma sát Do lực ma sát lớn giữa các đĩa thép và đĩa ma sátnên các đĩa thép dẫn và đĩa ma sát bị dẫn quay cùng một tốc độ Có nghĩa là li hợpđược ăn khớp, trục sơ cấp được nối với bánh răng bao,và công suất từ trục sơ cấpđược truyền tới bánh răng bao

b Nhả khớp:

Khi dầu có áp suất được xả thì áp suất dầu trong xi lanh giảm xuống Điềunày cho phép viên bi rời khỏi van một chiều nhờ lực ly tâm tác động lên nó và dầutrong xi lanh được xả ra ngoài qua van một chiều.Kết quả là pittông trở về vị trí banđầu nhờ lò xo hồi vị, thực hiện quá trình nhả ly hợp.

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

* Chú ý: Khi thay các đĩa ma sát ly hợp bằng các đĩa ma sát mới phải ngâm các đĩa

ma sát mới vào dầu ATF khoảng 15phút hoặc lâu hơn trước khi lắp chúng.

c Ly hợp triệt tiêu áp suất dầu thuỷ lực ly tâm

Trong cơ cấu của một ly hợp thông thường để ngăn cản sự sinh ra áp suất

do lực ly tâm tác động lên dầu trong buồng áp suất dầu của pít tông khi nhả ly hợp,người ta bố trí một viên bi một chiều để xả dầu Do đó, trước khi có thể tác độngtiếp vào ly hợp cần có thời gian để dầu điền đầy buồng áp suất dầu của pít tông

Trong khi chuyển số, ngoài áp suất do thân van kiểm soát, thì áp suất tácđộng lên dầu trong buồng áp suất dầu của pít tông cũng có ảnh hưởng, mà áp suấtnày 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 thuỷlực của pít tông một khoang triệt tiêu áp suất dầu thuỷ lực

Bằng việc sử dụng dầu bôi trơn như dầu dùng cho trục thì một lực ly tâmtương đương sẽ tác động, làm triệt tiêu lực ly tâm tác động lên bản thân pít tông Vìvậy, không cần phải xả chất lỏng bằng cách dùng viên bi mà vẫn đạt được một đặctuyến thay đổi tốc độ êm và rất nhạy.

6 Khớp một chiều

Khi bộ truyền bánh răng hành tinh được thiết kế mà không tính đến va đậpkhi 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 thuỷ lực tác động lên phanh đúng vào thờiđiểm áp suất thuỷ lực vận hành li hợp được xả Do đó, khớp một chiều số 1 (F1)tác động qua phanh B2 để ngăn không cho bánh răng mặt trời trước và sau quayngược chiều kim đồng hồ

Khớp một chiều số 2 (F2) ngăn không cho cần dẫn sau quay ngược kimđồng hồ Vòng lăn ngoài của khớp một chiều sô 2 được cố định vào vỏ hộp số Nóđược lắp ráp sao cho nó sẽ khoá khi vòng lăn trong (cần dẫn sau) xoay ngượcchiều 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 một chiều để chuyển các số bằngcách luôn ấn hoặc nhả áp suất thuỷ lực lên một phần tử Nghĩa là, chức năng củakhớp một chiều là đảm bảo chuyển số được êm

7 Quá trình hoạt động của hộp số

7.1 Hoạt động khi chuyển số

Ở đây, ta sẽ giải thích điều kiện của mỗi số bằng sơ đồ nguyên lý của bộ truyền bánh răng hành tinh và sự tác động của các bộ phận như ly hợp, phanh

- Cần dẫn trước và bánh răng bao của bộ truyền hành tinh sau làm cho trụcthứ cấp quay theo chiều kim đồng hồ Bằng cách này tạo ra được tỷ số giảm tốclớn

Ngoài ra, ở dãy "L", B3 hoạt động và phanh bằng động cơ sẽ hoạt động Độdài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mô men Mũi têncàng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì mô men càng lớn

- Cần dẫn trước làm cho trục thứ cấp quay theo chiều kim đồng hồ.

Tỷ số giảm tốc thấp hơn so với số 1 Ngoài ra, ở dãy "2", B1 hoạt động và phanh bằng động cơ hoạt động Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mô men Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì mô men càng lớn

c Số 3:

- Trục sơ cấp làm quay bánh răng bao của bộ hành tinh trước theo chiều kimđồng hồ nhờ C1, và đồng thời làm quay bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồnhờ C2

- Do bánh răng bao của bộ truyền hành tinh trước và bánh răng mặt trờiquay với nhau cùng một tốc độ nên toàn bộ truyền bánh răng hành tinh cũng quayvới cùng tốc độ và công suất được dẫn từ cần dẫn phía trước tới trục thứ cấp

Khi gài số ba, tỷ số giảm tốc là 1 Tuy ở số 3 tại dãy "D" phanh động cơ cóhoạt động, nhưng do tỉ số giảm tốc là 1 n ên lực phanh động cơ tương đối nhỏ Độdài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mô men Mũi têncàng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì mô men càng lớn

d Số lùi:

- Trục sơ cấp làm quay bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồ nhờ C2

- Ở bộ truyền bánh răng hành tinh sau do cần dẫn sau bị B3 cố định nênbánh răng bao của bộ truyền hành tinh sau quay ngược chiều kim đồng hồ thôngqua bánh răng hành tinh của bộ truyền hành tinh sau, và trục thứ cấp được quayngược chiều kim đồng hồ Bằng cách này, trục thứ cấp được quay ngược lại, và xelùi với một tỉ số giảm tốc lớn

Việc phanh bằng động cơ xảy ra khi hộp số tự động được chuyển sang sốlùi, vì số lùi không sử dụng khớp một chiều để truyền lực dẫn động Độ dài của mũitên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mô men

7.2 Các dãy số “P” và “N”

Khi cần số ở "N" hoặc "P" thì li hợp số tiến (C1) và li hợp truyền thẳng (C2)không hoạt động, vì vậy công suất từ trục thứ cấp không được truyền tới trục dẫnđộng bộ vi sai

Ngoài ra, khi cần số ở "P" vấu hãm của khoá phanh đỗ sẽ ăn khớp với bánhrăng đỗ xe mà bánh răng này được nối với trục dẫn động bộ vi sai bằng then nênngăn không cho xe chuyển động

* Chú ý: Cơ cấu khoá đỗ xe cho xe FR

Khi cần số của một hộp số tự động của một xe FR ở dãy "P" thì vấu hãmcủa khoá phanh đỗ được ăn khớp với bánh răng bao bộ truyền hành tinh trướchoặc sau mà bánh răng bao này được nối bằng then với trục thứ cấp nên ngăn cản

sự chuyển động của xe

Tuy nhiên, trên các xe 4WD loại FR thì không thể ngăn chuyển động của xenếu cơ cấu hộp số phụ ở vị trí số trung gian, dù hộp số tự động đã được đặt ở "P"

Vì lý do đó hãy nhớ gài phanh đỗ xe khi đỗ xe

8 Bộ truyền hành tinh số truyền tăng

8.1 Khái quát

Bộ truyền hành tinh số truyền tăng là một bộ truyền hành tinh độc lập với tỷ

số truyền tốc độ nhỏ hơn 1.0 (khoảng 0,7 - 0,8) Nó được phối hợp với một bộtruyền bánh răng hành tinh bình thường 3 tốc độ và tương đương với tốc độ số 4

Bộ truyền hành tinh số truyền tăng bao gồm một bộ bánh răng hành tinh, phanh(B0), li hợp (C0), và khớp một chiều (F0) Công suất được dẫn vào cần dẫn bộtruyền tăng dẫn ra bánh răng bao bộ truyền tăng

Bình thường, khi tốc độ xe lớn hơn 40km/giờ ở dãy "D" thì việc chuyển sang

số truyền tăng có thể thực hiện được Cũng có thể không cần chuyển sang sốtruyền tăng mà vẫn lái được xe nếu điều đó phù hợp với lái xe

* Chú ý: Hình vẽ dưới đây là một bộ truyền bánh răng hành tinh 3 tốc độ kèm một

bộ truyền hành tinh số truyền tăng (xê ri A140)

8.2 Hoạt động

a Ở chế độ số truyền tăng O/D

Ở chế độ số truyền tăng, thì phanh O/D (B0) khoá bánh răng mặt trời O/D,

do đó các bánh răng hành tinh của bộ truyền hành tinh O/D vừa chuyển động theochiều kim đồng hồ xung quanh bánh răng mặt trời O/D, vừa quay xung quanh trụccủa chúng Vì vậy bánh răng bao của bộ truyền hành tinh O/D quay theo chiều kimđồng hồ nhanh hơn cần dẫn của bộ truyền bánh rănh hành tinh O/D

Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay, và chiều rộng của mũi tên chỉ mô men.Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì mômen cànglớn

b Ở chế độ số truyền tăng

Bộ truyền bánh răng hành tinh O/D hoạt động như một cơ cấu dẫn động trựctiếp, và quay như một cụm đơn nhất để dẫn công suất ra đầu vào (tốc độ quay vàmômen)

Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay, và chiều rộng của mũi tên chỉ mô men.Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn, và mũi tên càng rộng thì mômen cànglớn

8.3 Các loại bộ truyền bánh răng hành tinh

Có rất nhiều loại bộ truyền bánh răng hành tinh ở đây, chúng tôi giải thíchcác bộ truyền bánh răng hành tinh tiêu biểu bằng cách sử dụng sơ đồ nguyên lý

 Loại 3 tốc độ + bộ truyền số truyền tăng (Các xe FF): Bằng việc phốihợp bộ truyền bánh răng hành tinh 3 tốc độ với bộ truyền bánh răng số truyền tăng

có thể tạo ra bốn tỉ số truyền tiến và một tỉ số lùi

 Loại 3 tốc độ + bộ truyền số truyền tăng (Các xe FR)

Bộ truyền bánh răng O/D cho các xe FR được đặt giữa bộ biến mô và bộtruyền bánh răng hành tinh 3 tốc độ mà vị trí của bộ truyền 3 tốc độ này khác với vịtrí của nó ở các xe FF

Tuy nhiên, hình dạng cũng giống như đối với các xe FF Vì vây, có thể tạo rabốn tỉ số truyền số tiến và một tỉ số lùi

Ngoài ra, trong hộp số A350 thì số 1 và số O/D được phối hợp với nhau đểtạo số 2 Bằng cách này có thể tạo được năm tỉ số truyền tiến và một tỉ số truyềnlùi

 Loại 4 tốc độ + O/D (các xe FR)

Một bộ truyền hành tinh trung tâm được đặt giữa bộ truyền hành tinh trước

và bộ truyền hành tinh sau Bằng việc phối hợp các bộ truyền đó với một bộ truyềnhành tinh O/D ta có thể lập được năm tỉ số truyền tiến và một tỷ số truyền lùi

 Loại 5 tốc độ (các xe FR)

Một bộ truyền hành tinh trung tâm được đặt giữa bộ truyền hành tinh trước

và bộ truyền hành tinh sau Bộ truyền hành tinh trước có hai bánh răng hành tinhđược bố trí giữa bánh răng bao và bánh răng mặt trời Bằng việc phối hợp các bộtruyền hành tinh này, có thể lập được năm tỉ số truyền tiến và một tỉ số truyền lùi