tổng quan về hộp số tự động

Mục Lục Phần I: Mục Lục 1 Tổng quan về hộp số tự động 4 1.1.Giới Thiệu Chung : 4 1.1.1 Khái quát : 4 1.1.2.Lịch sử phát triển 5 1.1.3.Phân loại 7 1.1.4.Chức năng của hộp số tự động: 12 1.2. Điều kiện làm việc của hộp số tự động 12 1.3. Ưu , nhược điểm của hộp số tự động 12 1.4.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số tự động: 14 1.4.1.Bộ biến mô 14 1.4.1.1.Cấu tạo của bộ biến mô: 15 1.4.1.2.Nguyên lý hoạt động của bộ biến mô: 17 1.4.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ truyền bánh răng hành tinh 26 1.4.2.1.Cấu tạo bánh răng hành tinh 28 Với bộ các bánh răng nối với nhau kiểu này thì các bánh răng hành tinh giống như các hành tinh quay xung quanh mặt trời, và do đó chúng được gọi là các bánh răng hành tinh.Thông thường nhiều bánh răng hành tinh được phối hợp với nhau trong bộ truyền bánh răng hành tinh. 1.4.2.2.Nguyên lý 29 1.4.3. Bộ điều khiển thủy lực 41 Việc chuyển sô xảy ra như thế nào ? Khi tăng vòng quay máy nhờ dẫm thêm ga , Áp thấp trong ống hút tăng lên , làm mở lớn van dẫn dầu áp lực , tới một mức độ nào đó , áp lực này đủ tác động lên cần điều khiển bộ số , ở một mức tải trọng và vận tốc nhất đinh , vị trí bướm ga ( do người lái quyết định ) và áp lực hút nơi buồng hút không đổi thì áp lực dầu làm việc cũng không đổi, bộ số được duy trì ở một mức cố định cho đến khi có những tác đọng mới. Ở một số loại xe , người ta thiết kế thêm một van điều khiển được tác động bởi việc Đạp Bàn ga của người lái , gọi là khóa Kick-Down , nhờ bộ khóa này mà áp lực dầu tác động đóng mở các cấp số cao thấp được thực thi trực tiếp , nhanh chóng thông qua ứng xử của Người lái , rút ngắn thời gian tác động so với việc điều khiển thông qua các cảm biến khác mà không có Kick-Down. 42 Phần II: Các Loại Hộp Số Tự Động 43 2.2 Hộp Số Tự Động Điều Khiển Bằng Điện Tử(ECU,ECT) 48 2.2.1.Khái quát chung 48 1 2.2.2.Cảm biến/Công tắc 48 2.2.2.1. Cảm biến vị trí bướm ga/ cảm biến vị trí bàn đạp ga 49 2.2.2.2. Công tắc bàn đạp ga 56 sơ 56 2.2.2.3. Cảm biến tốc độ hộp số 57 58 2.2.2.4. Cảm biến nhiệt độ nước(Water temperature sensor, Engine Temperature sensor-ETS, Cooling temperature sensor) 59 2.2.2.5. Cảm biến tốc độ xe (Cảm biến tốc độ của xe phát hiện tốc độ thực của xe đang chạy) 62 2.2.2.6. Cảm biến nhiệt độ dầu hộp số 66 2.2.2.7. Công tắc chính O/D 67 2.2.2.8. Công tắc khởi động số trung gian 68 2.2.2.10. Công tắc đèn phanh 68 2.1.2.9. Công tắc chọn phương thức lái 69 2.2.Mô tả 69 2.2.1.Điều khiển thời điểm chuyển số 70 2.2.2.Điều khiển khoá biến mô 72 2.2.3.Điều khiển khoá biến mô linh hoạt 73 2.2.4.Các điều khiển khác: 74 2.3.7.1. Điều khiển tối ưu áp suất cơ bản 74 2.3.7.2. Điều khiển tối ưu áp suất li hợp 75 2.3.7.3. Điều khiển áp suất tới li hợp từ ECU 76 2.3.7.4. Điều khiển mômen động cơ 76 2.3.7.5.Điều khiến chống chúi xe khi chuyển từ "N" sang "D" 77 2.3.7.6. Điều khiển chuyển số khi lên dốc/xuống dốc 78 2.3.Chẩn đoán 79 2.3. 1. Khái quát 79 2.3.2. Chức năng nhớ 79 2.3.3. Các mã số chẩn đoán hư hỏng 79 2.4.Hộp Số Vô Cấp 2.4.1.:Những nét cơ bản của hộp số vô cấp(CVT): 81 2.4.1.1.Hộp số vô cấp sử dụng pully – dây đai: 86 2.4.1.1.2. Hoạt Động Của Hộp Số: 87 2.4.1.2.Hộp số vô cấp kiểu con lăn(Torodial CVT): 88 2.4.1.2.1 Cấu Tạo: 89 2.4.1.3. Hydrostatic CVT: 90 2.4.3. Hệ thống điều khiển thủy lực – điện từ của hộp số tự động CVT 93 2.4.3.1. Hệ thống điều khiển thuỷ lực: 93 2.4.3.1.1. Bơm dầu CVT: 94 2 2.4.3.1.2. Van điều chỉnh áp suất (Regulator valve) : 94 2.4.3.1.3. Van tăng cường 95 2.4.3.1.4. Bộ van mở đường dầu chuyển số điều khiển bằng tay (Manual valve: MV) 96 2.4.3.1.5. Bộ van thuỷ lực chuyển số (Shift Valve: SV) : 97 2.4.3.2.1. Điều khiển chuyển động và áp suất đường ống 98 2.4.3.2.2. Điều khiển áp suất của bộ ly hợp. 98 2.4.3.2.3. Sơ đồ mạch thuỷ lực điều khiển CVT: 99 3 Tổng quan về hộp số tự động 1.1.Giới Thiệu Chung : 1.1.1 Khái quát : Trên xe sử dụng hộp số thường, thì lái xe phải thường xuyên nhận biết tải và tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp. Khi sử dụng hộp số tự động, những sự nhận biết như vậy của lái xe là không cần thiết. Việc chuyển đến vị trí số thích hợp nhất được thực hiện một cách tự động theo tải động cơ và tốc độ xe. Với các xe có hộp số tự động thì người lái xe không cần phải suy tính khi nào cần lên số hoặc xuống số. Các bánh răng tự động chuyển số tuỳ thuộc vào tốc độ xe và mức đạp bàn đạp ga. Một hộp số mà trong đó việc chuyển số bánh răng được điều khiển bằng một ECU (Bộ điều khiển điện tử) được gọi là ECT-Hộp số điều khiển điện tử, và một hộp số không sử dụng ECU được gọi là hộp số tự động thuần thuỷ lực. 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 tuỳ theo ý muốn của lái xe và điều kiện đường xá. Cách này giúp cho việc tiết kiệm nhiên liệu, tính năng và vận hành xe được tốt hơn. 4 Hình 1.1: Sử dụng hộp số tự động 1.1.2.Lịch sử phát triển. Ngay từ những năm 1900, ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã được các kỹ sư hàng hải Đức nghiên cứu chế tạo. Đến năm 1938, hộp số tự động đầu tiên ra đời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile được trang bị hộp số tự động. Việc điều khiển ô tô được đơn giản hóa bởi không còn bàn đạp ly hợp. Tuy nhiên do chế tạo phức tạp và khó bảo dưỡng sửa chữa nên nó ít được sử dụng. Đến những năm 70 Hộp số tự động thực sự hồi sinh khi hàng loạt hãng ô tô cho ra các loại xe mới với hộp số tự động đi kèm. Từ đó đến nay hộp số tự động đã phát triển không ngừng và dần thay thế cho hộp số thường. Khi mới ra đời, hộp số tự động là loại có cấp và được điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực. Để chính xác hóa thời điểm chuyển số và để tăng tính an toàn khi sử dụng, hộp số tự động có cấp điều khiển bằng điện tử (ECT) ra đời. Vẫn chưa hài lòng với các cấp tỷ số truyền của ECT, các nhà sản xuất ô tô đã nghiên cứu, chế tạo thành công một loại hộp số tự động với vô số cấp tỷ số truyền (hộp số tự động vô cấp) vào những năm cuối của thế kỷ XXcụ thể như sau :.  Hộp số tự động (HSTD), theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức, ra đời vào 1934 tại hãng Chysler. Ban đầu HSTD sử dụng Ly hợp thủy lực và Hộp số hành tinh, điêu khiển hoàn toàn bằng van con trượt thủy lực, sau đó chuyển sang dùng Biến mômen 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 sĩ). Phần lớn các HSTD 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 Willson, kết cấu AT.  Sau những năm 1960 HSTD dùng trên ô tô tải và ô tô buýt với Biến mômen thủy lực và hộp số cơ khí có các cặp bánh răng ăn khớp ngoài, kết cấu AT.  Sau năm 1978 chuyển sang loại HSTD kiểu EAT (điều khiển chuyển số bằng thủy lực điện tử), loại này ngày nay đang sử dụng.  Một loại HSTD 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, (cũng là một dạng HSTD). 5  Ngày nay đã bắt đầu chế tạo các loại truyền động thông minh, cho phép chuyển số theo thói quen lái xe (thay đổi tốc độ của động cơ băng chân ga) và tình huống mặt đường, HSTD có 8 số truyền …. Hệ thống truyền lực sử dụng HSTD được gọi là hệ thống truyền lực cơ khí thủy lực điện tử, là khu vực có nhiều ứng dụng của kỹ thuật cao, sự phát triển rất nhanh chóng, chẳng hạn, gần đây xuất hiện loại hộp số có khả năng làm việc theo hai phương pháp chuyển số: bằng tay, hay tự động tùy thuộc vào ý thích của người sử dụng. Hiện nay để đáp ứng nhu cầu của khách hàng và để tăng tính an toàn khi sử dụng, các nhà chế tạo đã cho ra đời loại hộp số điều khiển bằng điện tử có thêm chức năng sang số bằng cần như hộp số thường. Ngày nay hộp số tự động đã được sử dụng khá rộng rãi trên các xe du lịch, thậm chí trên xe 4WD và xe tải nhỏ. Ở nước ta, hộp số tự động đã xuất hiện từ những năm 1990 trên các xe nhập về từ Mỹ và châu Âu. Tuy nhiên do khả năng công nghệ còn hạn chế, việc bảo dưỡng, sửa chữa rất khó khăn nên vẫn còn ít sử dụng. Hiện nay, cùng với những tiến bộ của khoa học kỹ thuật, công nghệ chế tạo hộp số tự động cũng được hoàn chỉnh, hộp số tự động đã khẳng định được tính ưu việt của nó và dần thay thế cho hộp số thường. 6 Hình1.2:Hộp số tự động ngày nay 1.1.3.Phân loại Có nhiều cách để phân loại hộp số tự động. 1.Phân loại theo tỉ số truyền : • Hộp số tự động vô cấp: cấp: Là loại hộp số có khả năng thay đổi tự động, liên tục tỷ số truyền nhờ sự thay đổi bán kính quay của các puly Hình: 1.3 Hộp số tự động vô cấp • Hộp số tự động có cấp : Khác với hộp số vô cấp, hộp số tự động có cấp cho phép thay đổi tỷ số truyền theo các cấp số nhờ các bộ truyền bánh răng. Hình 1.4: Hộp số tự động có cấp 2.Phân loại theo cách điều khiển: 7 Theo cách điều khiển có thể chia hộp số tự động 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, loại kia là điều khiển điện tử (ECT), nó sử dụng ECU để điều khiển và có thêm chức năng chẩn đoán và dự phòng. Hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực hoạt động bỡi sự biến đổi một cách 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 trong cụm bánh răng hành tinh, do đó điều khiển thời điểm lên xuống số. Nó được gọi là phương pháp điều khiển thủy lực. Mặt khác, đối với hộp số điều khiển điện tử ECT, các cảm biến phát hiện tốc độ xe và độ mở bướm ga biến chúng thành tín hiệu điện và gởi chúng về bộ điều khiển ECU. Dựa trên tín hiệu này ECU điều khiển hoạt động các ly hợp, phanh thông qua các van và hệ thống thủy lực. - Hộp số tự động điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực : điều khiển chuyển số cơ học bằng cách phát hiện tốc độ xe bằng thuỷ lực thông qua van điều tốc và phát hiện độ mở bàn đạp ga từ bướm ga thông qua độ dịch chuyển của cáp bướm ga.  Loại điều khiển điện tử kết hợp thủy lực Loại này sử dụng ECU- ECT để điều khiển hộp số thông qua các tín hiệu điều khiển điện tử. Sơ đồ tín hiệu điều khiển : Tín hiệu điện của các cảm biến ( cảm biến tốc độ , cảm biến vị trí chân ga….) và tín hiệu thủy lực từ bàn đạp ga ( qua cáp chân ga →bướm ga→cảm biến vị trí bướm ga)→ ECU động cơ → ECT- ECU → Van điện từ → các can sang số → bộ bánh răng hành tinh và bộ biến mô Hình 1.5:Hộp số tự động toytota 8  Loại điều khiển điện tử hoàn toàn thủy lực: Loại này sử dụng cáp bướm ga và các tín hiệu điện tử điều khiển để điều khiển hộp số tự động. 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. Hình1.6: Hộp số tự động điều khiển hoàn toàn thủy lực • Hộp số tự động điều khiển bằng điện tử: Hộp số này sử dụng áp suất thuỷ lực để tự động chuyển số theo các tín hiệu điều khiển của ECU. ECU điều khiển các van điện từ theo tình trạng của động cơ và của xe do các bộ cảm biến xác định, từ đó điều khiển áp suất dầu thuỷ lực. Sơ đồ 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 vv )và tín hiệu điện từ bộ điều khiển thủy lực → ECT độngcơ và ECT → tín hiệu điện đến các van điện từ → bộ biến mô và bánh răng hành tinh. 9 3.Phân loại theo cấp số truyền: Có nhiều loại hộp số tự động , hiện nay thông dụng nhất là loại 4,5.6 cấp số, có một số loại xe còn được trang bị hộp số tự động 8 cấp. 4.Phân loại theo cách bố trí trên xe. - Loại FF: 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. 10 Hình1.7: Sơ đồ nguyên lý hộp số tự động điều khiển bằng điện tử Hình1.8: Hộp số tự động 8 cấp của trung quốc loại FF [...]...Hình 1.9: Hộp số tự động loại FF - Loại FR: 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 Hình 1.10: Hộp số tự động loại FR 11 1.1.4.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... giữa số thấp nhất và số cao nhất mà không không có sự ngắt quãng giữa các số Đặc Điểm: Sử dụng biến mô và côn để vào số một cách tự động. Điều khiển chuyển số bằng thuần thủy lực túy Số tự động loại thường chuyển số bằng Côn và Phanh.Điều khiển thủy lực Đặc Điểm: Sử dụng biến mô và côn, phanh để chuyển số một cách tự động. Điều khiển chuyển số bằng Thủy lực thuần túy Hộp Số Có Cấp loại điện tử Số tự động. .. khiển bằng dây đai Hộp Số Vô cấp điều khiển bằng con lăn Hộp số tự động có cấp Hộp Số Có Cấp loại thường Số tự động loại chuyển số bằng Côn điều khiển Thủy lực 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 Đặc Điểm: Loại hộp số CVT vận hành... hơn hộp số cơ khí - Tốn nhiều nhiên liệu hơn hộp số cơ khí - 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 Tóm lại ta có thể tóm tắt một cách đầy đủ về các loại hộp số như sau: Hộp số tự động Hộp số vô cấp 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... hoạt động của hộp số tự động: Hiện nay ,hộp sô tư động trên xe có 3 cụm bộ phận chính 1 Bộ biến mô 2 Bộ truyền động bánh răng hành tinh 3 Bộ điều khiển thủy lực (đối với hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực) hoặc bộ điều khiển điện tử kết hợp thủy lực (đối với hộp số điều khiển bằng điện tử) Ngoài ra, trên hộp số tự động còn có các cơ cấu và các hệ thống điều khiển khác như: cơ cấu chuyển số cơ... 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 1.2 Điều kiện làm việc của hộp số tự động 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... 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 thép khác nhau tuỳ theo kiểu hộp số tự động Thậm trí trong các hộp số tự động cùng kiểu số lượng đĩa ma sát cũng có thể khác nhau tuỳ thuộc vào động cơ được lắp với hộp số 35  Ly hợp (C1 và C2) Hình 1.4.2.2j:Cấu... loại điện tử Số tự động chuyển số bằng côn điều khiển Thủy lực và Điện Tử(ECT,ECU ) 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 ) Số tự động chuyển số bằng điều Côn và Phanh khiển Thủy lực và Điện Tử(ECT,EC U) 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,EC... bơm, và dầu sẽ trở về cánh bơm một cách thuận dòng Hình 1.4.1.2e:Nguyên lý hoạt động của khớp một chiều 21 Hoạt động của biến mô:Dưới đây là mô tả chung về hoạt động của bộ biến mô khi cần số được chuyển vào “D”, "2", "L" hoặc "R" Hình 1.4.1.2f:Nguyên lý hoạt động củabộ biến mô khi ở các cấp số D, 2 ,L,R • Động cơ chạy không tải, xe dừng :Khi động cơ chạy không tải thì mômen do động cơ sinh ra là nhỏ . 1.10: Hộp số tự động loại FR 11 1.1.4.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, . đủ về các loại hộp số như sau: Hộp số tự động Hộp số vô cấp Hộp số tự động có cấp Hộp Số Vô cấp điều khiển bằng dây đai Hộp Số Vô cấp điều khiển bằng con lăn Hộp Số Có Cấp loại thường Hộp. 1.3 Hộp số tự động vô cấp • Hộp số tự động có cấp : Khác với hộp số vô cấp, hộp số tự động có cấp cho phép thay đổi tỷ số truyền theo các cấp số nhờ các bộ truyền bánh răng. Hình 1.4: Hộp số tự