phân tích đặc điểm cấu tạo và thiết kế, chế tạo mạch điều khiển hộp số tự động trên ôtô

Một loại là điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực, nó chỉ sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển, loại kia là loại điều khiển điện, nó cũng sử dụng số liệu chế độ chuyển số và khóa biến mô

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ÔTÔ VÀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG TRÊN ÔTÔ

1.1 TỔNG QUAN VỀ Ô TÔ

1.1.1 Giới thiệu về ô tô

Hiện nay ô tô là phương tiện vận tải được sử dụng phổ biến tại hầu hết các quốc gia trên thế giới Không những vậy ngành công nghiệp ô tô đã đóng góp một phần lớn vào sự phát triển nền kinh tế Khoa học ngày càng phát triển thì ngày nay nhiều hãng xe đang cố gắng để cải thiện tất cả các tính năng của chiếc xe nhằm nâng cao chất lượng cũng như tăng số lượng bán ra thị trường để phục vụ cho nhu cầu sử dụng của con người Để làm được điều đó đòi hỏi phải trải qua quá trình nghiên cứu phát triển lâu dài của các hãng xe đặc biệt là công nghệ mới

Ô tô hay xe hơi là loại phương tiện giao thông chạy bằng bánh có chở theo chính động cơ của nó Tên gọi ô tô được nhập từ tiếng Pháp (automobile),tên tiếng Pháp xuất phát từ từ ‘auto’(tiếng Hy Lạp nghĩa là tự thân) và từ mobilis (tiếng Lating nghĩa là vận động) Từ automobile ban đầu chỉ những loại xe tự di chuyển được bao gồm “xe không ngựa” và “xe có động cơ”.Còn ôtô trong tiếng Việt Nam dùng để chỉ các loại xe 4 bánh

Ô tô được phân loại bằng kích thước,kiểu dáng,số cửa và mục đích sử dụng Cho dù kiểu dáng và loại xe khác biệt nhau như thế nào đi nữa thì ô tô vẫn luôn được định

nghĩa là một chiếc xe có gắn động cơ để nó có thể di chuyển trên đất liền

Lần đầu tiên ra mắt ôtô được hoan nghênh như một phương tiện cải tiến về môi trường so với ngựa Tuy nhiên năm 2006 thì ô tô được đánh giá là một trong những phương tiện gây ô nhiểm không khí và tiếng ồn ảnh hưởng đến sức khỏe con người

1.1.2 Cấu tạo chung của ô tô

Khoảng 5000 bộ phận rời rạc được lắp ghép lại với nhau để tạo thành một chiếc xe ngày nay các bộ phận này được gom lại từng nhóm trong hệ thống Tuy ô

tô có nhiều kiểu dáng mẩu mã khác nhau nhưng tất cả đều có chung một cấu tạo căn bản Ngày nay các hệ thống trên xe đều được kiểm soát và điều khiển bằng điện tử Đôi khi người ta gọi hệ thống điện tử này

là một máy vi tính, các hệ thống và bộ

phận trong ô tô đều được chia thành 3 bộ

phận chính:

1) Động cơ

Động cơ là nguồn cung cấp công

suất cho chiếc xe Động cơ ôtô hiện nay

là loại động cơ đốt trong vì công suất tạo

ra do hỗn hợp hòa khí nhiên liệu được

đốt cháy sinh công tại buồng đốt trong

xylanh động cơ Hầu hết các loại ô tô đều

được trang bị động cơ có từ 4,6 đến 8

xylanh Để động cơ có thể hoạt động liên tục cần 4 hệ thống hỗ trợ:nhiên liệu, đánh lửa, làm mát, bôi trơn

2) Hệ thống truyền động

Hình 1.3: Hệ thống truyền động trên ô tô

Hình 1.2:

Hệ thống truyền động có tác dụng đưa công suất của động cơ đến các bánh xe chủ động để di chuyển chiếc xe Hệ thống bao gồm ly hợp, hộp số, trục truyền động, cầu chủ động, bộ vi sai…

3) Hệ thống điện

Hệ thống điện trên ô tô bao gồm các hệ thống sau: hệ thống khởi động, hệ

thống cung cấp điện, hệ thống phun xăng đánh lửa, hệ thống chiếu sáng và tín hiệu,

hệ thống điều khiển động cơ, hệ thống điều hòa nhiệt độ…Mỗi hệ thống có cấu tạo

và tính năng riêng phục vụ từng mục đích nhất định tạo thành một hệ thống điện riêng biệt trong mạch điện ô tô

Hình 1.4: Mô hình hệ thống điện trên ô tô

Sau khi chế tạo và lắp ráp xong ta sẽ có 1 chiếc xe ô tô hoàn thiện

1.2 GIỚI THIỆU VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

1.2.1 Lịch sử của hộp số tự động

Cho đến nửa đầu của thập kỷ 70, hộp số được TOYOTA sử dụng phổ biến nhất là loại hộp số thường, nhưng bắt đầu từ năm 1977, với việc giới thiệu hộp số tự động A40D trên xe CROWN, số lượng hộp số tự động tăng mạnh Ngày nay, hộp số

tự động có thể thấy thậm chí ngay cả trên xe 4WD (hai cần chủ động) và xe tải nhỏ Hộp số tự động có thể chia thành hai loại, chúng khác nhau về hệ thống sử dụng để điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô Một loại là điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực, nó chỉ sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển, loại kia là loại điều khiển điện, nó cũng sử dụng số liệu (chế độ chuyển số và khóa biến mô) lưu trong ECU (bộ điều khiển điện tử) để điều khiển

Loại điều khiển điện bao gồm cả chức năng chẩn đoán và dự phòng ngoài chức năng điều khiển chuyển số và thời điểm khóa biến mô và được gọi là ECT (hộp số điều khiển điện)

Các bộ phận truyền lực của hộp số tự động điều khiển thủy lực và ECT về cơ bản là giống nhau, nhưng phương pháp điều khiển sang số rất khác nhau Hộp số tự

động A540E sau sẽ được phân tích kỷ hơn 1.2.2 Nhiệm vụ và yêu cầu

1) Nhiệm vụ

Tìm hiểu và nghiên cứu về đặc điểm cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động

của hộp số tự động trên ô tô Thiết kế mạch điều khiển hộp số tự động để đi số tại

thời điểm cần chuyển số

2) Yêu cầu

 Thiết lập được mô hình hộp số tự động để đưa vào phục vụ việc

dạy-học cho sinh viên

 Phải chuyển số một cách tự động khi tải động cơ và tốc độ ôtô thay đổi

 Mô hình phải gọn nhẹ kết cấu đơn giản dễ vận hành và sử dụng

1.2.3 Định nghĩa, phân loại và ưu điểm

1) Định nghĩa

Đối với hộp số thường khi ô tô di chuyển, cần sang số phối hợp với bàn đạp

ga và bàn đạp điều khiển ly hợp để thay đổi số (tăng hay giảm số) mục đích thay đổi mômen hoặc tăng tốc độ cho ô tô nhằm tăng hiệu quả sử dụng và tiết kiệm nhiên

liệu Cho nên, điều cần thiết đối với người điều khiển là phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ ô tô để chuyển số cho phù hợp Những nhận biết của người điều khiển về tải và tốc độ của ô tô là không cần thiết đối với hộp số tự động, mà việc chuyển số lên hay xuống đến số thích hợp nhất được thực hiện một cách tự động tại thời điểm thích hợp nhất theo tải động cơ và vận tốc ô tô

2) Phân loại

» Phân loại theo cách điều khiển

 Loại điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực, nó chỉ sử dụng hệ thống thủy lực để điều khiển

 Loại điều khiển điện, nó sử dụng bộ điều khiển điện tử (ECT) để điều khiển

» Phân loại theo kết cấu của ô tô

 Các hộp số sử dụng trên ô tô FF (động cơ đặt trước cầu – cầu trước chủ động)

 Các hộp số sử dụng trên ô tô FR (động cơ đặt trước - cầu sau chủ động)

 Các hộp số sử dụng trên ô tô FF được thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại lắp trên ô tô FR do chúng được lắp trên khoang động cơ Các hộp số sử dụng trên ô tô FR có bộ truyền động cuối cùng lắp ở ngoài, nhưng các hộp số

sử dụng trên ô tô FF lại lắp ở bên trong Loại hộp số sử dụng trên ô tô FF còn được gọi là “hộp số có vi sai”

3) Ưu điểm

So với hộp số thường, hộp số tự động có các ưu điểm

 Nó làm giảm mệt mỏi cho người điều khiển ô tô bằng cách loại bỏ các thao tác cắt ly hợp và thường xuyên phải chuyển số

 Nó chuyển số một cách êm dịu tại các vận tốc thích hợp với chế độ vận hành ô tô, do vậy giảm bớt cho người điều khiển ô tô sự cần thiết phải thành thạo các kĩ thuật điều khiển ô tô khó khăn và phức tạp như vận hành ly hợp

 Nó tránh cho động cơ và dòng dẫn động khỏi bị quá tải, do nó nối nhau bằng thủy lực (qua biến mô) tốt hơn so với nối bằng cơ khí

1.3 KẾT CẤU (Hình 1.6)

Các bộ phận chính của hộp số tự động

- Biến mô

- Bộ truyền bánh răng hành tinh

- Bộ điều khiển thủy lực

- Bộ truyền động bánh răng cuối cùng

- Các thanh điều khiển

 Tăng mômen do động cơ tạo ra

 Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền (hay không truyền) mômen 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 các chuyển động quay của động

cơ

 Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực

 Bộ biến mô thủy lực được lắp ở đầu vào của chuỗi bánh răng truyền động hộp số và được bắt bằng bu lông vào trục sau của trục khuỷu thông qua tấm truyền động

 Bộ biến mô được đổ đầy bằng dầu hộp số tự động, nó làm tăng

mômen do động cơ tạo ra và truyền mômen này đến hộp số hoặc là đóng vai trò như một khớp thủy lực truyền mômen đến hộp số

 Trên ô tô có lắp hộp số tự động, bộ biến mô cũng có tác dụng như

bánh đà của động cơ.Do không cần có một bánh đà nặng như trên ô tô có hộp số thường, nên ô tô có hộp số tự động sử dụng tấm truyền động có vành bên ngoài dạng vành răng dùng cho việc khởi động động cơ bằng mô tơ khởi động Khi tấm dẫn động quay với tốc độ cao cùng với biến mô thủy lực, trọng lượng của nó sẽ tạo nên sự cân bằng tốt nhằm ngăn chặn rung động khi quay với tốc độ cao

Hình 1.7: Bộ biến mô

a Cấu tạo biến mô; b Các bộ phận chính

1 Khớp một chiều; 2 Stator; 3 Cánh bơm; 4 Lò xo giảm chấn;

5 Cánh tuabin; 6 Tấm dẫn động; 7 Khóa biến mô; 8 Mayơ rôto tuabin;

2) Bộ truyền bánh răng hành tinh (hình 1.8)

Bộ bánh răng hành tinh được đặt trong vỏ hộp số chế tạo bằng hợp kim nhôm Nó thay đổi tốc độ đầu ra của hộp số và chiều quay, sau đó truyền chuyển động này đến bộ truyền động cuối cùng

Hình 1.8: Bộ truyền bánh răng hành tinh

1 Ly hợp số truyền tăng (C 0 ); 2 Phanh số truyền tăng (B 0 );

3 Phanh số lùi và số 1 dãy L (B 3 ); 4 Khớp một chiều số 2 (F 2 ); 5 Phanh số 2 (B 2 );

6 Ly hợp số tiến (C 1 ); 7 Phanh quán tính số 2 (B 1 ); 8 Ly hợp truyền thăng (C 2 );

9 Trục sơ cấp; 10 Bộ bánh răng hành tinh trước; 11 Khớp một chiều số 1(F 1 );

12 Bộ bánh răng hành tinh phía sau; 13 Trục trung gian;

14 Cần dẫn bộ hành tinh sau; 15 Bộ bánh răng hành tinh truyền tăng;

16 Khớp một chiều ly hợp số truyền tăng

* Chức năng

 Cung cấp một vài tỷ số truyền bánh răng để đạt được mômen và tốc độ quay phù hợp với các chế độ chạy ô tô và điều khiển của người điều khiển ô tô

 Cung cấp bánh đảo chiều quay để chạy lùi

 Cung cấp vị trí số trung gian để cho phép động cơ chạy không tải khi đỗ ô

tô

 Các bánh răng hành tinh để thay đổi tốc độ đầu ra

 Ly hợp và phanh hãm dẫn động bằng áp suất (dầu) thủy lực để điều khiển hoạt động của bộ bánh răng hành tinh

 Các trục để truyền công suất động cơ

 Và các vòng bi giúp cho chuyển động quay của trục được êm dịu

* Kết cấu bộ truyền bánh răng hành tinh

+) Bộ các bánh răng hành tinh (hình 1.9)

Hình 1.9: Bộ bánh răng hành tinh

a Thứ tự các chi tiết; b Các chi tiết

1 Bộ bánh răng hành tinh; 2 Tang trống đầu vào của bánh răng mặt trời;

3 Bánh răng mặt trời; 4 Cần dẫn; 5 Bánh răng hành tinh; 6 Bánh răng bao

Cấu tạo

Một bộ các bánh răng hành tinh là một loạt các bánh răng ăn khớp trong bao gồm: bánh răng mặt trời, các bánh răng hành tinh, cần dãn nối các bánh răng hành tinh với bánh răng bao và một bánh răng bao

Các bánh răng này được gọi là bộ các bánh răng hành tinh do các bánh răng hành tinh quay tương tự như các hành tinh quay xung quanh mặt trời

+) Phanh hãm

Chức năng

Phanh hãm giữ cố định một trong các bộ phận của bánh răng hành tinh (bánh răng mặt trời, bánh răng bao hay cần dẫn) để đạt được tỷ số truyền cần thiết

nó được dẫn động bằng áp suất thủy lực

Có hai loại phanh

Hình 1.10: Phanh hãm

a Thứ tự các chi tiết; b Các chi tiết

1 Mặt bích; 2 Đĩa ép; 3 Đĩa ma sát; 4 Lò xo hồi pittông; 5 Phanh hãm Phanh nhiều đĩa loại ướt (hình 1.10)Ở loại này các đĩa ép được lắp cố định

với vỏ hộp số, và đĩa ma sát quay liền một khối với từng bộ bánh răng hành tinh, chúng bị ép vào nhau để giữ cho một trong các bộ phận của bánh răng hành tinh bất động

tác dụng lên pittông, pittông sẽ tiếp xúc với dải phanh, dải phanh sẽ xiết vào trống phanh để giữ bất động bộ phận đó của bộ truyền hành tinh

Hình 1.12: Ly hợp

a Thứ tự các chi tiết; b Các chi tiết

1 Đĩa ép; 2 Đĩa ma sát; 3 Mặt bích; 4 Phanh hãm

Cấu tạo

Ly hợp nhiều đĩa loại ướt thường được sử dụng trong hộp số tự động ngày nay, nó bao gồm: một vài đĩa thép và đĩa ly hợp được bố trí xen kẽ, áp suất thủy lực được dùng để nối và ngắt ly hợp

 Khớp một chiều (hình 1.13)

Chức năng

Khớp một chiều đảm bảo chuyển số được êm và chỉ cho truyền mômen theo một hướng

Hình 1.13: Khớp một chiều

a Thứ tự các chi tiết; b Khớp một chiều

1 Phanh hãm; 2 Đệm chặn; 3 Khớp một chiều; 5 Vòng lăn ngoài; 6 May ơ

Khớp một chiều bao gồm vòng trong và vòng ngoài, các con lăn được đặt ở giữa

Vòng lăn ngoài của khớp một chiều được cố định vào vỏ hộp số Nó được lắp ráp sao cho nó sẽ khóa khi vòng lăn trong (cần dẫn sau) xoay ngược chiều kim đồng hồ Với cách này có thể sử dụng các khớp một chiều để chuyển các số bằng các luân ấn hoặc nhả áp suất thủy lực lên một phần tử

3) Bộ điều khiển thủy lực

Chức năng

 Cung cấp dầu thủy lực đến bộ biến mô

 Điều chỉnh áp suất thủy lực do bơm dầu tạo ra

 Chuyển hóa tải động cơ và tốc độ ô tô thành tín ‘’hiệu’’ thủy lực

 Cung cấp áp suất thủy lực đến các ly hợp và phanh để điều khiển hoạt động của bánh răng hành tinh

 Bôi trơn các chi tiết chuyển động quay bằng dầu

 Làm mát biến mô và hộp số bằng dầu

Hình 1.14: Bộ điều khiển thủy lực

1 Van điều khiển; 2 Thân van trên; 3 Van điện từ; 4 Thân van dưới;

5 Các tấm đệm

Cấu tạo

Hệ thống điều khiển thủy lực bao gồm các te dầu có tác dụng như một bình chứa dầu, bơm dầu để tạo ra áp suất thủy lực: các loại van với các chức năng khác nhau, các khoang và các ống dẫn dầu để đưa dầu đến các ly hợp, phanh và các bộ phận khác nhau của hệ thống điều khiển thủy lực Phần lớn các van trong hệ thống điều khiển thủy lực được đặt vào bộ thân van nằm bên dưới các bánh răng hành

Hình 1.15: Bộ truyền động bánh răng cuối cùng

a Thứ tự các chi tiết; b Chi tiết bộ bánh răng truyền động cuối

1 Miếng chắn; 2 Bộ bánh răng truyền động cuối cùng; 3 Bạc côn ngoài;

Trong hộp số tự động có vi sai được đặt nằm ngang, hộp số và bộ truyền động cuối cùng được đặt chung trong cùng một vỏ Bộ truyền động cuối cùng bao gồm một cặp bánh răng giảm tốc cuối cùng (bánh răng chủ động và bánh răng bị động) và các bánh răng vi sai

5) Các thanh điều khiển

Hộp số tự động chuyển lên số cao và xuống số thấp một cách tự động Tuy nhiên cũng có hai liên kêt để cho phép người điều khiển ô tô điều khiển hộp số tự động bằng tay

Các liên kết này bao gồm: cần và cáp chọn số, cáp chân ga và cáp bướm ga

Hình 1.16: Các thanh điều khiển

Cần chọn số tương ứng với cần sang số ở hộp số thường Nó được nối với nhau thông qua cáp hay thanh nối Người điều khiển ô tô có thể chọn chế độ vận hành ô tô tiến hay lùi, số trung gian hay đỗ ôtô bằng cách dùng cần chọn số này Trên phần lớn hộp số tự động, chế độ tiến gồm có 3 dãy “D” (Drive – lái ôtô), “2” (Second – dải tốc độ thứ 2) và “L” (Low – tốc độ thấp)

6) Dầu hộp số tự động

 Dầu khoáng có gốc từ dầu mỏ cấp cao đặc biệt được hòa lẫn với một số phụ gia đặc biệt dùng để bôi trơn hộp số tự động

Loại dầu này được gọi là dầu hộp số tự động (viết tắt là “ATF”) để phân biệt

nó với các loại dầu khác

Việc sử dụng đúng loại dầu và đúng lượng dầu hộp số tự động là rất quan trọng nó ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của hộp số tự động

Chức năng của dầu hộp số tự động (AFT)

 Truyền mômen trong bộ biến mô

 Điều khiển hệ thống điều khiển thủy lực cũng như hoạt động của ly hợp

và phanh trong hộp số

 Bôi trơn các bánh răng hành tinh và các chi tiết truyền động khác

 Làm mát các chi tiết truyền động

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

 Nghiên cứu về lý thuyết hộp số tự động A540E : đặc điểm cấu tạo,

nguyên lý hoạt động và cách thức chuyển số

 Nghiên cứu mạch điều khiển dựa trên những tính năng của họ Vi điều

khiển, khả năng lập trình với sự hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình

 Thử nghiệm, áp dụng trên mô hình

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

2.2.1 Phân tích nguyên lý hoạt động hộp số tự động

1) Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động

Nếu bạn đã từng điều khiển một chiếc ô tô số tự động, chắc chắn bạn sẽ nhận

ra hai điều khác biệt rõ ràng giữa một chiếc xe số tự động và chiếc xe sử dụng số cơ khí gài bằng tay

Trên hộp số tự động, bạn sẽ không tìm thấy bàn đạp ly hợp và cũng không có cần chuyển số (1, 2, 3, 4 ) Bạn chỉ cần thao tác duy nhất là đưa cần chọn số vào nấc D (drive), sau đó mọi thứ đều là tự động

Hình 2.1: Hộp số tự động gắn ở cầu trước

Cả hộp số tự động (với bộ biến mô-men) và hộp số cơ khí (với ly hợp ma sát khô) đều có chức năng giống nhau, nhưng về nguyên lý làm việc lại hoàn toàn khác

nhau Và nếu tìm hiểu sâu, chúng ta sẽ thấy hộp số tự động thực hiện những điều vô cùng kinh ngạc.

Cũng giống như hộp số cơ khí, nhiệm vụ chính của hộp số tự động là cho phép tiếp nhận công suất động cơ ở một phạm vi tốc độ nhất định nhưng cung cấp theo phạm

vi tốc độ lớn hơn ở đầu ra

Hộp số sử dụng các bánh răng để lợi dụng hiệu quả mô-men của động cơ và giúp động cơ cung cấp cho bánh xe vùng tốc độ phù hợp nhất theo các chế độ tải trọng

và theo ý muốn của người điều khiển

Sự khác biệt chủ yếu của hộp số tự động và hộp số cơ là hộp số cơ thay đổi việc gài các bánh răng ăn khớp với nhau để tạo nên tỷ số truyền khác nhau giữa trục

sơ cấp ( nối liền với động cơ ) và trục thứ cấp ( nối liền với trục truyền ra các cầu chủ động Trong khi ở hộp số tự động thì khác hẳn, bộ bánh răng hành tinh sẽ thực hiện tất cả những nhiệm vụ phức tạp đó

2) Nguyên lý làm việc của bộ truyền bánh răng hành tinh

Khi nhìn vào bên trong hộp số tự động, bạn thấy có sự sắp đặt thành từng phần riêng rẽ ở từng không gian hợp lý Trong số những thứ đó, bạn thấy:

 Một bộ truyền bánh răng hành tinh

 Một bộ phanh đai dùng để khóa các phần của bộ truyền bánh răng hành tinh

 Một bộ gồm ba mảnh ly hợp ướt làm việc trong dầu dùng để khóa các phần của bộ truyền

 Một hệ thống thủy lực để điều khiển các ly hợp và phanh đai

 Một bộ bơm bánh răng lớn để luân chuyển dầu trong hộp số tự động

Quan trọng nhất trong hệ thống là bộ truyền bánh răng hành tinh Việc đầu tiên là chế tạo ra chúng có các tỷ số ăn khớp nhau và sau đó là giúp chúng hoạt động như thế nào Một hộp số tự động bao gồm các bộ truyền bánh răng hành tinh cơ sở nhưng được kết hợp thành một khối trong hộp số

Bất cứ bộ truyền bánh răng hành tinh cơ sở nào cũng có 3 phần chính:

 Bánh răng mặt trời ( S )

 Các bánh răng hành tinh và giá bánh răng hành tinh ( C )

 Vành răng ngoài ( R )

Hình 2.2: Bộ truyền bánh răng hành tinh

Khi khoá hai trong ba thành phần lại với nhau sẽ khoá toàn bộ cơ cấu thành một khối (tỷ số truyền là 1:1) Chú ý rằng danh sách tỷ số đầu tiên ở trên (A) là số truyền giảm – tốc độ trục thứ cấp (đầu ra) nhỏ hơn tốc độ trục sơ cấp (đầu vào) Thứ hai (B) là số truyền tăng – tốc độ trục thứ cấp lớn hơn tốc độ trục sơ cấp Cuối cùng cũng là số truyền giảm, nhưng chiều chuyển động của trục sơ cấp ngược với trục thứ cấp, tức là số lùi Bạn có thể kiểm tra chúng theo sơ đồ mô phỏng sau:

Một bộ truyền bánh răng cơ sở này có thể thực hiện các tỷ số truyền khác nhau mà không cần gài ăn khớp hay nhả khớp với bất cứ bánh răng khác Với hai bộ truyền bánh răng cơ sở ghép liền, chúng ta có thể nhận được 4 tốc độ tiến và một tốc độ lùi

Hộp số tự động ghép liền này cũng là một bộ truyền bánh răng hành tinh, gọi là bộ truyền hành tinh kép, cấu trúc giống như bộ bánh răng hành tinh đơn nhưng cấu trúc

là hai bộ bánh răng hành tinh kết hợp lại Nó có một vành răng ngoài luôn gắn với trục thứ cấp của hộp số, nhưng nó có hai bánh răng mặt trời và hai bộ bánh răng hành tinh

4) Dãy số hoạt động chính của hộp số

Dãy số là khoảng tốc độ (phạm vi hoạt động của hộp số) từ nhỏ nhất đến lớn nhất mà hộp số tạo ra tương ứng với độ mở bướm ga từ nhỏ nhất đến lớn nhất

Hộp số tự động A540E có 6 dãy số là: P, R, N, D, 2, L Ở mỗi

dãy số sẽ nhiều tỷ số truyền (nhiều số) để phù hợp với các chế độ

điều khiển khác nhau cụ thể

DÃY “P” (PARKING) VÀ “N” (NEUTRAL)

Dãy “P” là dừng ôtô, dãy “N” là dãy trung gian

Khi muốn dừng ôtô tạm thời mà động cơ vẫn chạy người điều

khiển ôtô chuyển cần số về vị trí một trong hai dãy này

Khi cần chọn số nằm ở vị trí dãy “P” hay “N”, ly hợp (C0)

hoạt động còn các ly hợp số tiến (C1) và ly hợp số truyền tăng (C2)

không hoạt động Do vậy, chuyển động của trục sơ cấp không

được truyền đến bánh răng chủ động trung gian

Khi cần ở vị trí “P” một cóc hãm khi đỗ ôtô ăn khớp với bánh răng bị động đảo chiều bánh răng này lại ăn khớp then hoa với trục chủ động vi sai, ngăn không cho ôtô chuyển động

- Số 2

Khi hộp số hoạt động ở số 2 của dãy “D” thì các ly hợp (C0), (C1), phanh (B2) và các khớp một chiều (F0) và (F1) hoạt động tác dụng lên các bộ bánh răng hành tinh phù hợp với tốc độ của số 2

Hình 2.4: Dãy số

Khi hộp số hoạt động ở số 3 dãy “D” thì các ly hợp (C0), (C1), (C2), phanh (B2) và khớp một chiều (F0 ) hoạt động tác dụng lên các bộ bánh răng hành tinh phù hợp với tốc độ số 3

- Số OD

Khi hộp số hoạt động ở số OD dãy “D” các ly hợp (C1), (C2), các phanh (B0)

B2 hoạt động tác dụng lên các bộ bánh răng hành tinh phù hợp với tốc độ số OD

DÃY ”2” (SECOND)

Dãy “2” là dãy tốc độ thứ 2 có giá trị vận tốc lớn nhất nhỏ hơn giá trị vận tốc của dãy “D” và lớn hơn của dãy “L”, ở dãy “2” hộp số hoạt động với 3 cấp độ vận tốc tương ứng với 3 số là

- Số 1

Khi hộp số hoạt động ở số 1 của dãy “2” thì các ly hợp (C0), (C1) và các khớp một chiều (F0 ) và (F2 ) hoạt động tác dụng đến các bộ bánh răng hành tinh phù hợp với tốc độ của số 1

- Số 2

Khi hộp số hoạt động ở số 2 của dãy “2” thì các ly hợp (C0), (C1), phanh (B1), (B2) và các khớp một chiều (F0), (F1) hoạt động tác dụng lên các bộ bánh răng hành tinh phù hợp với tốc độ của số 2

- Số 3

Khi hộp số hoạt động ở số 3 dãy “2” thì các ly hợp (C0), (C1), (C2), phanh (B2) và khớp một chiều (F0 ) hoạt động tác dụng lên các bộ bánh răng hành tinh phù hợp với tốc độ số 3

DÃY “L” (LOW)

Dãy “L” là dãy số thấp có giá trị vận tốc nhỏ nhất nhưng giá trị mômen thì lớn nhất, ở dãy số “L” hộp số hoạt động ở hai cấp tốc độ tương ứng với 2 số là

- Số 1

Khi hộp số hoạt động ở số 1 của dãy “L” thì các ly hợp (C0), (C1), phanh (B3)

và các khớp một chiều (F0), (F2) hoạt động tác dụng đến các bộ bánh răng hành tinh phù hợp với tốc độ của số 1

- Số 2

Khi hộp số hoạt động ở số 2 của dãy “L” thì các ly hợp (C0), (C1), phanh (B1), (B2) và các khớp một chiều (F0), (F1) hoạt động tác dụng lên các bộ bánh răng hành tinh phù hợp với tốc độ của số 2

Bảng 2-2 Bảng tóm tắt sự làm việc của các ly hợp, phanh và các khớp một chiều tại các số ở các dãy số

Để đỗ ô tô tạm thời khi động cơ đang chạy, cần chuyển cần chọn số về vị trí

“P”, “N” và kéo phanh tay Nếu cần số ở các vị trí khác, ô tô có thể chuyển động

5) Công tắc khởi động số trung gian

+) Sơ đồ bố trí các dãy số của công tắc trung gian

Hình 2.5:Sơ đồ bố trí các dãy số của công tắc

trung gian

Công tắc khởi động số trung gian truyền vị trí cần chuyển số đến bộ điều khiển điện tử (ECT),

bộ điều khiển điện tử (ECT) nhận thông tin về vị trí mà hộp số đang hoạt động từ cảm biến vị trí chuyển số đặt trong công tắc khởi động số trung gian sau đó quyết định phương thức chuyển số thích hợp

+) Mạch điện của công tắc trung gian

Hình 2.6:Sơ đồ mạch điện công tắc khởi động trung gian

Khi cần chuyển số được gạt đến vị trí nào đó, sẽ làm tiếp điểm tại đó được nối lại với nhau Các tiếp điểm này cũng được nối với các đèn báo vị trí số trên táp

lô để người điều khiển ôtô biết vị trí số đang đi một cách thuận tiện Đồng thời vị trí

đi số cũng được gửi về bộ điều khiển điện tử (ECT) để bộ điều khiển điện tử (ECT) quyết định phương thức đi số

2.3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN TỬ (ECT – Electronic Control

Tranmission)

2.3.1 Sơ đồ khối sự điều khiển của bộ điều khiển điện tử (ECT) khi chuyển số

Hình 2.7: Sơ đồ khối điều khiển của bộ điều khiển điện tử (ECT) khi chuyển số

Bộ điều khiển điện tử (ECT) điều khiển thời điểm chuyển số, và khóa biến

mô bằng cách điều khiển các van điện từ của bộ điều khiển thủy lực để duy trì điều

Công tắc khởi động số trung gian

Công tắc chọn phương thức lái (tín hiệu lái)

Công tắc chính OD

Cảm biến vị trí bướm ga (tín hiệu độ mở bướm ga)

Cảm biến tốc độ ôtô (tín hiệu tốc độ ôtô)

ECT

Chọn phương thức sang số

Điều khiển thời điểm chuyển số

Van điện từ 1 Van điện từ 2

Các van chuyển số

Thân van

Các ly hợp và phanh

Bộ bánh răng hành tinh

kiện vận hành ô tô tối ưu với việc dùng các tín hiệu từ các cảm biến, các công tắc lắp trên động cơ và hộp số tự động

2.3.2 Van điện từ và cảm biến tốc độ

Có hai loại van điện từ:

Một van điện từ đóng và mở các đường dẫn dầu theo tín hiệu của bộ điều khiển điện tử (ECT) (mở đường dẫn dầu theo tín hiệu mở, đóng đường dẫn dầu theo tín hiệu đóng) Một van điện từ tuyến tính điều khiển áp suất thủy lực tuyến tính theo dòng điện phát ra từ bộ điều khiển điện tử (ECT)

Hình 2.8: Van điện từ chuyển số

1 Van điện từ số 1; 2 Van điện từ số 2

+) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van điện từ chuyển số

Hình 2.9: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van điện từ

a Van điện từ ngắt (OFF; b Van điện từ mở (ON))

1 Cuộn dây; 2 Lò xo hồi; 3 Lõi từ

Khi không có tín hiệu từ bộ điều khiển điện tử (ECT) gửi tới thì cuộn dây không có điện và lúc này lò xo hồi đẩy lõi từ về vị trí ban đầu đóng đường dẫn dầu

lại (hình 2.9a) Khi có tín hiệu từ bộ điều khiển điện tử (ECT) gửi tới cuộn dây (tín

hiệu gửi tới là tín hiệu điện áp) lúc này cuộn dây tạo ra một từ trường hút lõi từ ép

lò xo hồi lại và mở đường dẫn dầu (hình 2.9b)

+) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 2.11: Cấu tạo cảm biến tốc độ

1 Lõi từ; 2 Cuộn dây; 3 Rôto

Cảm biến tốc độ dùng trong hộp

số là loại cảm biến nam châm đứng yên Cảm biến được đặt trên vỏ hộp số gồm một rôtor có bốn răng, một cuộn dây quấn quanh một lõi từ cạnh một nam châm vĩnh cửu Cuộn dây và lõi từ được đặt đối diện với các cảm biến rôtor và được cố định trên vỏ hộp số Khi rôtor quay các bánh răng sẽ lần lượt tiến lại gần và lùi ra xa cuộn dây

Khi rôtor ở vị trí như (hình 2.12a), điện áp trên cuộn dây cảm biến bằng 0

Khi răng cảm biến của cảm biến rôtor tiến lại gần cực từ của lõi thép, khe hở giữa rôtor và lõi thép giảm dần và từ trường mạnh dần lên Sự biến thiên của từ thông

xuyên qua cuộn dây sẽ tạo nên một sức điện động e (hình 2.12b) Khi răng cảm biến

rôtor đối diện với lõi từ, độ biến thiên của từ trường bằng 0 và sức điện động trong

cuộn cảm biến nhanh chóng giảm về 0 (hình 2.12c) Khi rôtor đi xa lõi từ, từ thông

qua lõi từ giảm dần và sức điện động xuất hiện trong cuộn dây cảm biến có chiều

ngược lại (Hình 2.12d) Sức điện động sinh ra ở hai đầu dây cuộn cảm biến phụ

thuộc vào tốc độ của hộp số

Hình 2.12: Vị trí tương đối của rotor với cuộn nhận tín hiệu

Hình 2.13:Sự thay đổi từ thông trong cuộn nhận tín hiệu và sức điện động

2.3.3 Cơ sở lý thuyết điều khiển của ECT

1) Điều khiển thời điểm chuyển số

Hình 2.14: Sơ đồ chuyển số của hộp số

Quan hệ giữa tốc độ ô tô và số của hộp số thay đổi theo góc mở của bàn đạp

ga thậm chí trong cùng một tốc độ của ô tô Khi điều khiển ô tô, trong khi vẫn giữa bàn đạp ga không đổi, tốc độ ô tô tăng lên và hộp số được chuyển lên số trên

Khi bàn đạp ga được nhả ra ở điểm A trong hình bên trái (hình 2.14) và độ

mở của bàn đạp ga đạt điểm B, thì hộp số sẽ chuyển từ số 3 lên số O/D Ngược lại tiếp tục đạp ga ở điểm A và độ mở của bàn đạp ga đạt điểm C, thì hộp số sẽ chuyển

từ số 3 về số 2

Độ trễ của hộp số tự động: tốc độ mà ở đó hộp số chuyển lên số cao và tốc

độ mà ở đó hộp số chuyển xuống số thấp xảy ra trong một khoảng nhất định bất kỳ

ở số một số nào đó Khoảng này được gọi là độ trễ Độ trễ là một đặc tính được thiết

kế cho mọi hộp số tự động để ngăn không cho hộp số chuyển số lên và xuống quá thường xuyên

Hình 2.15: Sơ đồ chuyển số ở hai chế độ tải

Sự điều khiển thời điểm chuyển số khác nhau tùy theo chế độ của công tắc chọn phương thức điều khiển ôtô

Bộ điều khiển điện tử (ECT) xác định phương thức áp dụng và điều khiển thời điểm chuyển số Với chế độ tải khác nhau thì thời điểm chuyển số trong cùng một số

cũng khác nhau (hình 2.15), cụ thể với chế độ tải nặng thì tốc độ chuyển số phải lớn

hơn so với chế độ tải bình thường trong cùng một số

2) Thời điểm làm việc của các van điện từ

Khi bộ điều khiển điện tử (ECT) nhận được các tín hiệu gửi về (góc mở bướm ga, tốc độ trục thứ cấp hộp số…), những tín hiệu gửi về được bộ điều khiển điện tử (ECT) tiếp nhận và xử lý để thông báo chuyển số lên cao hay xuống thấp Tùy theo các tín hiệu gửi về mà bộ điều khiển điện tử (ECT) sẽ gửi đi các tín hiệu (điện áp) để ngắt hoặc mở các van điện từ để thực hiện việc chuyến số lên cao hay xuống thấp Với từng số trong từng dãy thì thứ tự làm việc của các van sẽ được lập trình trong bộ điều khiển điện tử (ECT) để điều khiển phù hợp với cần chọn số (van điều khiển)

3) Điều khiển khóa biến mô

Hình 2.16: Sơ đồ khối điều khiển khóa biến mô của bộ điều khiển điện tử (ECT)

Bộ điều khiển điện tử (ECT) đã lập trình trong bộ nhớ của nó phương thức vận hành li hợp khóa biến mô cho từng chế độ vận hành

Trên cơ sở phương thức khóa biến mô này bộ điều khiển điện tử (ECT) sẽ bật hoặc tắt van điện từ tùy thuộc vào tốc độ ô tô và các tín hiệu bướm ga

Bộ điều khiển điện tử (ECT) sẽ bật van điện từ để vận hành khóa biến mô nếu 3 điều kiện sau đây đồng thời tồn tại:

-Ô tô đang chạy ở số 2, 3 hoặc số OD ở dãy D

-Tốc độ ô tô bằng hoặc cao hơn tốc độ quy định và góc mở bướm ga bằng hoặc cao hơn trị số quy định

- Bộ điều khiển điện tử (ECT) không nhận được tín hiệu hủy khóa biến mô

Bộ điều khiển điện tử (ECT) điều khiển khóa biến mô nhằm giảm chấn trong khi chuyển số Nếu hộp số chuyển số lên hoặc xuống trong khi hệ thống khóa biến mô

Công tắc khởi động trung gian Công tắc chọn phương thức lái

ECT

Chọn phương thức khóa biến mô

Điều khiển thời điểm khóa biến mô

Van điện từ

Van tín hiệu khóa biến mô

Ly hợp khóa biến mô

Cảm biến tốc độ ô tô

Cảm biến vị trí bướm ga

Tín hiệu chức năng khóa biến

mô

đang hoạt động thì bộ điều khiển điện tử (ECT) sẽ hủy tác động của hệ thống khóa biến mô

Điều này giúp cho việc giảm chấn khi chuyển số lên hoặc xuống được hoàn tất thì bộ điều khiển điện tử (ECT) sẽ tái kích hoạt hệ thống khóa biến mô Tuy nhiên bộ điều khiển điện tử (ECT) sẽ phải hủy sự khóa biến mô trong các trường hợp sau

- Công tắc đèn phanh chuyển sang “ON “ (trong khi phanh)

- Các tiếp điểm IDL của cảm biến vị trí bướm ga đóng

- Nhiệt độ nước làm mát thấp hơn nhiệt độ nhất định

- Tốc độ ô tô tụt xuống khoảng 10 km/h hoặc thấp hơn tốc độ đã định trong

hệ thống điều khiển chạy ô tô tự động vẫn đang hoạt động

4) Chức năng dự phòng

Bộ điều khiển điện tử (ECT) có chức năng an toàn khi gặp sự cố cho phép ô

tô tiếp tục di chuyển, thậm chí cả khi có một trục trặc xảy ra ở hệ thống điện trong khi ô tô đang di chuyển

+) Chức năng dự phòng của van điện từ

Ô tô có thể di chuyển nếu một hoặc cả hai van điện từ bị trục trặc Sở dĩ như vậy vì bộ điều khiển điện tử (ECT) điều khiển hộp số bằng sử dụng van điện từ không bị sự cố Hơn nữa, cả hai van điện từ trục trặc thì người điều khiển ô tô vẫn

có thể điều khiển ô tô bằng các thao tác cần chuyển số bằng tay

+) Chức năng cảm nhận tốc độ dự phòng

Nếu cảm biến tốc độ bắt đầu trục trặc thì bộ điều khiển điện tử (ECT) điều khiển việc chuyển số bằng việc sử dụng tín hiệu tốc độ ô tô Trong trường hợp này việc điều khiển sẽ không được êm dịu như các hoàn cảnh bình thường

+) Chức năng vận hành bằng tay

Nếu hệ thống điều khiển điện tử trở nên hoàn toàn không hoạt động được vì một lý do nào đó, thì bộ điều khiển điện tử (ECT) cho phép chuyển số một cách cơ học bằng cách chuyển vị trí cần chuyển số

Bảng 2-3 Chức năng dự phòng của van điện từ

Bình thường Van điện từ

số 1 trục trặc

Van điện từ

số 2 trục trặc

Cả hai van trục trặc Van điện

(Off)

Số3 (O/D)

(On)

x Số3 (số 1)

Ghi chú: x – là van điện từ bị trục trặc

2.3.4 Sự làm việc của các van điện từ ở các số

- Số 1

Hình 2.17: Số 1

1 Van chuyển số 2-3; 2 Van chuyển số 1-2; 3 Van chuyển số 3-4;

AC - Áp suất chuẩn (từ van điều khiển dãy “L” và từ bơm dầu); B 3 – phanh;

C 0 - ly hợp

Để chuyển từ số trung gian sang số 1 thì đường dẫn dầu tới ly hợp C1 được

mở bằng cách chuyển mạch van điều khiển Khi đường dẫn dầu được mở thì dầu có

áp suất chuẩn tác dụng làm cho ly hợp C1 hoạt động

Do van điện từ số 1 mở “ON” và van điện từ số 2 bị ngắt “OFF” nên đường dẫn dầu tới Co được mở ( Van điện từ số 1 được mở “ON”, van điện từ số 2 bị ngắt

“OFF”) Khi đường dẫn dầu tới C0 được mở thì dầu có áp suất chuẩn từ bơm dầu sẽ tác dụng làm cho ly hợp C0 hoạt động Sự hoạt động của ly hợp C1 và khớp một chiều F2 tạo ra đường dẫn dầu số 1 Dầu có áp suất chuẩn tới B3 chỉ dùng cho dãy

“L”

- Số 2

Hình 2.18: Số 2

1 Van chuyển số 2-3; 2 Van chuyển số 1-2; 3 Van chuyển số 3-4;

AC – áp suất chuẩn (từ van điều khiển dãy “2” và từ bơm dầu); B 1, B 2 – phanh;

- Số 3