Thi công mô hình dàn trãi các chi tiết của hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THI CÔNG MÔ HÌNH DÀN TRÃI CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

THI CÔNG MÔ HÌNH DÀN TRÃI CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

THI CÔNG MÔ HÌNH DÀN TRÃI CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU

KHIỂN THỦY LỰC HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

Mã số: T2014-56

Chủ nhiệm đề tài: GVC.ThS.NGUYỄN VĂN TOÀN

TP HCM, Tháng 11/2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

THI CÔNG MÔ HÌNH DÀN TRÃI CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU

KHIỂN THỦY LỰC HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

Mã số: T2014-56

Chủ nhiệm đề tài: GVC.ThS.NGUYỄN VĂN TOÀN

TP HCM, Tháng 11/2014

DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CƯU ĐỀ TÀI

MỤC LỤC

3.2 khái quát vể hệ thống điều khiển thủy lực trang 9

3.3 Chức năng nhiệm vụ của hệ thống điều khiển thủy lực trang 10 3.4 Các van thủy lực cơ bản trong hộp số tự động trang 11

IV phương pháp kiểm tra và sửa chữa hộp số tự động trang 28

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

M/T (Manual Transmission): hộp số

A/T (Automatic Transmision): hộp số tự động

ECT: Electronic Control Transmission

I/S (Input shaft): Trục sơ cấp

O/S (Output shaft): Trục thứ cấp

T/G (Transmission Gears): các bánh răng số

i: tỉ số truyền (gear ratios)

O/D (overdrive): Tăng tốc

R (Reverse): số lùi

R/G: Ring gears (bánh răng bao)

S/G: Sun gears (bánh răng mặt trời)

C/P: Planetary carrier (cần dẫn bánh răng hành tinh)

P/U: Planetary gears unit (bộ bánh răng hành tinh)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung:

- Tên đề tài: Thi công mô hình dàn trải các chi tiết của hệ thống điều khiển thuỷ lực hộp số tự động

- Mã số: T2014-56

- Chủ nhiệm: GVC.ThS.Nguyễn Văn Toàn

- Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh

- Thời gian thực hiện: tháng 1/2014 đến tháng 12/2014

2 Mục tiêu:

 Tạo ra một mô hình với khung giá có 4 bánh xe đẩy và dàn trãi các van thủy lực của mạch dầu hộp số tự động

 Nghiên cứu lắp đặt các đồng hồ đo để kiểm tra áp suất thủy lực

 Giới thiệu chức năng các van chính trong mạch thủy lực

5 Sản phẩm: một mô hình dàn trải mạch thủy lực điều khiển hộp số tự động

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: mô hình được hoàn chỉnh có thể bán hoặc chuyển giao để phục vụ công

tác đào tạo trong các khoa bộ môn công nghệ ô tô có giảng dạy về hệ thống

I PHẦN MỞ ĐẦU Tổng quan

Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nước: việc nghiên cứu chế tạo mô hình dạy học thì hiện nay có nhiều công ty trong và ngoài nước đang làm Tuy nhiên mảng nghiên cứu về chế tạo mô hình về loại này thì giá thành cao và thiếu tính

sư phạm Với mong muốn có một sản phẩm đồ dùng dạy học mà muốn mua thì không tìm được trên thị trường

Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, hộp số A/T được chế tạo và lắp đặt phổ biến trên các ô tô Kích thước và kết

cấu nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ Hệ thống điều khiển tương đối phức tạp Đề tài: “Thi công

mô hình dàn trải các chi tiết của hệ thống điều khiển thuỷ lực hộp số tự động ” được

thực hiện nhằm giúp cho người học có phương pháp tiếp cận nhanh và dễ hiểu về kết cấu các van thủy lực trong trong hộp số tự động

Mục tiêu

 Tạo ra một mô hình dàn trãi các van thủy lực trong hộp số tự động

 Lắp trên khung giá để di chuyển thuận tiện

 Lắp đặt các đồng hồ đo kiểm đánh giá mức độ hoàn chỉnh của hệ thống thủy lực điều khiển hố tự động

Cách tiếp cận

Tìm hiểu và nghiên cứu thị trường cung cấp thiết bị dạy học trong và ngoài nước, nhu cầu của các cơ sở đào tạo nguồn nhân lực, các tài liệu có liên quan đến mảng đề tài

Phương pháp nghiên cứu

Tham khảo các tài liệu liên quan

Chế tạo lắp ráp, dùng chi tiết thật và ứng dụng các phương pháp gia công cắt gọt chi tiết thật để tạo ra được sản phẩm như mong muốn

Thực nghiệm, thí nghiệm

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Van thủy lực trong các loại hộp số lắp trên ô tô

Ưu nhược điểm các mạch thủy lực điều khiển hộp số tự động từ đó tìm ra đối tượng và chọn lựa những ứng dụng thực tiển của đề tài

Nội dung nghiên cứu:

Kết cấu nguyên lý hoạt động các van thủy lực của hộp số lắp trên ô tô

Nghiên cứu dàn trãi các chi tiết thật của mạch dầu trong hộp số tự động với mục đích giúp người học, người dạy dể dàng tiếp cận trong việc tìm hiểu về cấu tạo và xử lý sự cố trong hệ thống điều khiển thủy lực của hộp số

ĐẶT VẤN ĐỀ

Hiện nay, trong công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa các loại ô tô từ du lịch cho đến xe buýt, xe chuyên dùng đều lắp hộp số tự động và hệ thống điều khiển thủy lực với kết cấu rất phức tạp, để cung cấp cho sinh viên có thể hệ thống được hoạt động của hệ thống điều khiển thủy lực có kiến thức kỹ năng cơ bản đủ đáp ứng nhu cầu sửa chữa và bảo dưỡng hộp số tự động

Thực tế hiện nay lực lượng kỹ thuật viên có trình độ sửa chữa và sự qua tâm của giới thợ trẻ về hộp số tự động là rất ít Một số trường kỹ thuật còn gặp nhiều khó khăn trong việc đầu tư về giảng dạy về hộp số tự động, đặc biệt là mô hình trợ huấn cụ học tập

Vì vậy đề tài “ Thi công mô hình dàn trải các chi tiết của hệ thống điều khiển thuỷ lực hộp số tự động ” được chọn với mục đích:

 Thể hiện được các chi tiết bên trong hệ thống điều khiển thủy lực của hộp số tự động để phục vụ công việc giảng dạy thực hành cho sinh viên chuyên ngành cơ khí động lực thuộc các hệ đào tạo, các bậc đại học, cao đẳng, trung cấp chuyên nghiệp

 Nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy và học tập vì người học có thể thấy được các chi tiết thực tế bên trong mô hình, kết hợp với tài liệu nghiên cứu có thể giúp người học dể tiếp cận hơn

Đề tài: “Thi công mô hình dàn trải các chi tiết của hệ thống điều khiển thuỷ lực hộp

số tự động ” được thực hiện nhằm giúp cho người học có phương pháp tiếp cận nhanh và dễ hiểu về kết cấu các kiểu van của hệ thống điều khiển thủy lực trong trong hộp số

II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 Giới hạn của đề tài

Giới hạn của đề tài là nghiên cứu kết cấu các van thủy lực trong hộp số tự động để

từ đó phân tích chọn lựa và tạo ra một mô hình có đầy đủ các van của một mạch thủy lực phục vụ công tác giảng dạy và học tập

2.2 Giới thiệu tổng quát chung về hộp số tự động

 Những ưu, nhược điểm của hộp số tự động:

Ưu điểm :

 Giúp người lái đơn giản hơn trong việc lái xe đặc biệt là cho nữ giới

 Nhiều hệ thống và kết cấu hộp số tự động ngày càng hoàn thiện hơn

Nhược điểm :

Bảo dưỡng sửa chữa đối với xe lắp hộp số tự động gặp nhiều khó khăn

PHẦN III KHÁI QUÁT VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

3.1 Khái quát về hộp số tự động

 Đặc tính

- Các loại xe lắp ộp số tự động điều khiển bằng điện tử ECT, lái xe không

cần phải chuyển số mà việc chuyển 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

- ECU điều khiển tốt nhất thời điểm chuyển số theo điều kiện hoạt động, ly hợp khóa biến mô có thể hoạt động ngay cả ở dải tốc độ thấp, vì vậy giảm tiêu hao nhiên liệu

 Các bộ phận chính của hộp số tự động:

- Bộ biến mô

- Bộ truyền động cơ khí

- Hệ thống điều khiển thủy lực

- Hệ thống điều khiển điện tử

- Dầu hộp số tự động

Hình 1: sơ đồ tổng quát hộp số tự động

3.2.Khái quát về hệ thống điều khiển thủy lực

3.2.1 Hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động loại AT

Hệ thống điều khiển thủy lực AT biến đổi tín hiệu tải của động cơ (góc mở của bướm ga) và tín hiệu tốc độ xe thành các áp suất thủy lực khác nhau để tham gia vào quá trình điều khiển chuyển số và điều khiển khóa biến mô (như hình 2)

Hệ thống này bao gồm: một bơm dầu, van điều khiển, van điều áp sơ cấp, van điều áp thứ cấp, van bướm ga, van điều biến bướm ga, van cắt giảm áp, van điều khiển bộ tích năng, van điều biến số thấp, van điều biến số trung gian, van nối tiếp số truyền tăng, cac van chuyển số 1-2, 2-3, 3-4, van tín hiệu-van rơ le khóa biến mô van ly tâm và một thân van Bánh răng dẫn động bơm đầu ăn khớp với bánh bơm của biến mô vì vậy có cùng tốc độ góc với động cơ, van ly tâm được dẫn động bằng bánh răng chủ động vi sai và biến tốc độ xe thành tín hiệu thủy lực gởi đến thân van Thân van chứa rất nhiều khoang và lắp rất nhiều van mở hay đóng các khoang để gởi các tín hiệu điều khiển thủy lực đến các bộ phận khác nhau của bộ truyền bánh răng hành tinh

Hình 2: sơ đồ hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động loại AT

3.2.2 Hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động loại ECT:

Hệ thống điều khiển thủy lực ECT biến đổi tín hiệu tải của động cơ (góc mở của

bướm ga) và tín hiệu tốc độ xe thành các tín hiệu về điện và cung cấp đến ECU

điều khiển, từ đó ECU tính toán để cấp điện đến các van điện từ khác nhau để

điều khiển chuyển số và điều khiển khóa biến mô (như hình 3)

Hệ thống này cũng bao gồm: một bơm dầu, van điều khiển, van điều áp sơ

cấp, van điều áp thứ cấp, van bướm ga, van điều biến bướm ga, van cắt giảm áp,

van điều khiển bộ tích năng, van điều biến số thấp, van điều biến số trung gian,

các van chuyển số 1-2, 2-3, 3-4 được điều khiển bởi van điện từ số 1 và van điện

từ số 2, còn van tín hiệu thì được điều khiển bởi van điện từ số 3-van rơ le khóa

biến mô một thân van

3.3 Chức năng nhiệm vụ của hệ thống điều khiển thủy lực:

- Điều khiển áp suất thủy lực do bơm tạo ra

Hình 3: sơ đồ hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động loại ECT

- Cung cấp dầu có áp suất đến bộ biến mô và điều khiển sự hoạt động của cơ

cấu khóa biến mô

- Chuyển hóa tín hiệu tải trọng động cơ và tốc độ xe thành tín hiệu ‘’thủy

lực” phục vụ cho việc điều khiển chuyển số

- Bôi trơn và làm mát các chi tiết chuyển động quay trong hộp số

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

3.4 Các van thủy lực cơ bản trong hộp số tự động A140L (hình 4)

Van điều khiển được điều khiển bằng cần chọn số, có nhiệm vụ cung cấp áp suất chuẩn tới các van chuyển số từ đó cung cấp đến các phanh ly hợp

Van điều áp sơ cấp điều chỉnh áp suất do bơm tạo ra thành áp suất chuẩn làm cơ sở cung cấp áp suất để tạo các áp suất khác như áp suất ly tâm, áp suất bướm ga, áp suất biến mô

Van điều áp thứ cấp nhận áp suất chuẩn từ van điều áp sơ cấp để tạo ra áp suất biến mô và bôi trơn

Van bướm ga được điều khiển bằng cáp bướm ga qua bàn đạp ga, chuyển tín hiệu chuẩn thành tín hiệu áp suất bướm ga làm tín hiệu điều khiển van chuyển

Van tín hiệu khóa biến mô nhận tín hiệu từ van ly tâm và các phanh ly hợp

để quyết định thời điểm đóng mở ly hợp

Van rơle khóa biến mô nó quyết định hướng dòng chảy để khóa hay mở cơ cấu khóa biến mô

Các van chuyển số 1-2, 2-3, 3-4 nhận các tín hiệu về áp suất để mở dầu đến các khoang phù hợp tới các phanh, ly hợp tương ứng

Van điều khiển bộ tích năng có nhiệm vụ làm giảm và đập khi pitông phanh, ly hợp làm việc

Ngoài ra còn có các van khác và các van một chiều tiết lưu phục vụ trong

hệ thống điều khiển thủy lực

Hình 4: sơ đồ vị trí van thủy lực của hệ thống điều khiển thủy lực hộp số tự động loại AT

3.4.1 Van điều khiển

Van này được nối với cần chọn số ở khoang lái, tùy vào vị trí cần chọn số mà van

sẽ cung cấp dầu có áp suất chuẩn từ một khoang đến các khoang khác để có các

chế độ số “P”, “R”, “N”, “2”, “D” và “L” như hình 5

Hình 5: Van điều khiển

3.4.2 Van điều áp sơ cấp

Hình 6: Van điều áp sơ cấp

Van điều áp sơ cấp điều chỉnh áp suất thủy lực (áp suất chuẩn) và cung đến các bộ phận tương ứng với công suất của động cơ để tránh mất mát công suất bơm

Ở vị trí phía dưới của van điều áp sơ cấp, lực căng của lò xo và áp suất của bộ điều biến (bằng diện tích mặt C nhân áp suất bộ điều biến bướm ga) tác dụng lên phần

1 của van làm cho pitông van có xu hướng bị đẩy lên Ở vị trí phía trên lực

nhấn (bằng diện tích của A nhân áp suất chuẩn) có tác dụng ấn pitông van đi xuống Áp suất chuẩn được điều chỉnh bằng sự cân bằng của hai lực trên

Khi xe đang chạy lùi, áp suất chuẩn từ van điều khiển tác dụng lên phần 2 và lực đẩy từ B và C (bằng diện tích B-C nhân áp suất chuẩn) kết hợp với lực từ C (bằng diện tích C nhân áp suất bộ điều biến bướm ga) có tác dụng làm phần 1 có

xu hướng đi lên Chính điều này tạo ra một áp suất chuẩn cao hơn so với khi ở dãy

“D”, và “2”, giúp tránh cho các phanh và ly hợp không bị trược do mô men xoắn cao Hơn nữa do áp suất bộ điều biến thấp cao hơn so với bộ điều biến bươm ga tại

vị trí 1 tác dụng ở dãy “L” nên áp suất chuẩn trong dãy “L” cao hơn so với dãy

SA: điện tích pít tông buồng A

S1: điện tích pít tông buồng 1

3.4.3 Van điều áp thứ cấp

Hình 7: Van điều áp thứ cấp

Van này điều chỉnh áp suất cung cấp cho bộ biến mô và áp suất bôi trơn nhờ

sự cân bằng giữa hai lực, lực căng của lò xo cân bằng với áp lực đẩy từ buồng A

A

FLX=PBM.SA LX

BM

A

F P

S



Trong đó:

FLX: lực lò xo van điều áp thứ cấp

PBM.: ápsuất biến mô

SA: điện tích pít tông buồng A

3.4.4 Van bướm ga

Van bướm ga có công dụng tạo ra áp suất dầu điều khiển tương ứng với góc nhấn của bàn đạp ga (công suất đầu ra của động cơ) Bằng cách khi chân ga được nhấn, chốt chuyển xuống số thấp bị ấn lên trên qua cáp dẫn động bướm ga và cam bướm ga làm cho van điều biến bướm ga dịch chuyển lên trên, qua lò xo mở khoang áp suất để tạo ra áp suất bướm ga Áp suất này cũng tác dụng lên phần B của van điều biến bướm ga, cùng với áp suất có được từ van cắt giảm áp lại tác dụng lên phần A đẩy van bướm ga xuống một chút Van điều biến bướm ga sẽ đóng khoang áp suất chuẩn lại khi lực ấn và lực lò xo cùng tác động lên nó cân bằng nhau

PBG.: ápsuất Bướm ga

SA: điện tích pít tông buồng A

SB: điện tích pít tông buồng B

Hình 8: Van bướm ga

3.4.5 Van cắt giảm áp

Van cắt giảm áp có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất cắt tác động lên van bướm

ga và nó được dẫn động bằng áp suất ly tâm và áp suất bướm ga Việc cungcấp áp suất cắt đến van bướm ga theo cách này làm giảm áp suất bướm ga để tránh cho bơm dầu khỏi bị mất mát công suất không cần thiết Áp suất ly tâm tác dụng lên phần A của pittông van làm nó đi xuống, mở đường thông từ van bướm ga để cung cấp áp suất bướm ga đến các van khác Do sự chênh lệch về đường kính pittông (của hai phần A và B) trong khi chụi cùng chịu tác động của áp suất từ van bướm

ga nên pittông van cắt giảm áp bị đi lên và sự cân bằng giữa lực ấn xuống do áp suất ly tâm và áp suất bướm ga trở thành áp suất cắt giảm áp

Hình 9: Van cắt giảm áp

3.4.6 Van điều biến bướm ga

Van điều biến bướm ga (hình 8) này tạo ra áp suất điều biến bướm ga, nó làm giảm bớt áp suất bướm ga khi bướm ga mở rộng Điều này làm cho áp suất điều biến bướm ga tác dụng lên van điều áp sơ cấp do vậy làm thay đổi áp suất chuẩn gần đúng với sự thay đổi công suất phát ra từ động cơ

Van điều biến làm giảm áp suất từ van điều khiển để giảm va đập khi hộp số được chuyển đến dãy ‘’L’’ áp suất chuẩn được cắt giảm khi qua van điều biến thấp đến van chuyển số quán tính thấp đến phanh số lùi và số một B3

Đồng thời lúc đó áp suất điều biến thấp tác dụng đến van điều áp sơ cấp làm tăng áp suất chuẩn lên một lượng chống hiện tượng trượt phanh ly hợp do mômen tăng

Hình 10: Van điều biến bướm ga

3.4.7 Van ly tâm

Hình 12: Sơ đồ nguyên lý làm việc của van ly tâm

Van ly tâm được dẫn động bằng bánh răng bị động ly tâm ăn khớp với bánh răng chủ động vi sai Van cân bằng áp suất chuẩn từ van điều khiển (của dãy “D”,

“2” và “L”) và áp suất ly tâm do nó tạo ra để tạo ra áp suất thủy lực tương ứng với tốc độ xe

Hình 11: biểu diễn quan hệ áp suất chuẩn với độ mở cánh bướm

ga