CHUYEN DE HSTD- tuan

Chuyên Đề Hộp Số Tự Động HỘP SỐ TỰ ĐỘNG (AT- Automatic Transmission) I GIỚI THIỆU CHUNG Trong trình chuyển động ôtô, việc thường xuyên điều khiển hộp số thay đổi cấp số khác để có mômen kéo tốc độ thích hợp bánh xe chủ động phù hợp với điều kiện tải lực cản mặt đường cần thiết Đối với xe sử dụng hộp số thường (MT- Manual transmission), người lái xe phải thường xuyên quan sát cảm nhận mức độ lực cản mặt đường thông qua nhận biết cảm tính tải động tốc độ xe để điều khiển chuyển số cách phù hợp thông qua cần chuyển số Khi khởi hành, lái xe đường xấu, lên dốc hay chở nặng, hộp số đặt số thấp để có mô men kéo lớn; chạy đường tốt có lực cản nhỏ hay tải nhẹ, cần đặt vị trí cần số số cao để tăng tốc độ, đạt tính kinh tế nhiên liệu Ở hộp số tự động, việc người lái xe phải thường xuyên điều khiển chuyển số không cần thiết Hộp số tự động tự định thời điểm điều khiển trình chuyển lên hay xuống số thích hợp cách tự động dựa hai tín hiệu tải động (thể qua góc mở bướm ga hay vị trí bàn đạp ga) tốc độ xe Hình 1: Điều khiển hộp số tự động Việc điều khiển xe xe có hộp số tự động đơn giản hóa Trên xe không bàn đạp ly hợp nhờ thay ly hợp ma sát biến mô Người lái xe cần điều khiển cần số để chọn chế độ lái xe thích hợp chạy tiến, chạy lùi, chạy có chế độ phanh động hay không,… trình điều khiển chuyển lên hay xuống số hộp số thực cách tự động ƯU ĐIỂM CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG So với hộp số thường, hộp số tự động có ưu điểm sau: Trang Chuyên Đề Hộp Số Tự Động - Thời điểm chuyển số xác dựa tín hiệu tải động tốc độ xe Quá trình chuyển số êm dịu - Giảm bớt hoạt động người lái xe không thao tác đóng cắt ly hợp chuyển số thường xuyên - Tránh cho động hệ thống truyền lực khỏi bị tải nhờ khớp nối thủy lực biến mô - Hộp số truyền động thủy lực nên có khả hấp thu va đập hệ thống truyền lực, truyền động êm dịu - Có chức tăng mô men xoắn động nhờ hoạt động biến mô Tuy nhiên, hộp số tự động có cấu tạo phức tạp, khó kiểm tra, sửa chữa, giá thành cao hộp số thường PHÂN LOẠI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG Theo tỉ số truyền: - Hộp số tự động có cấp - Hộp số tự động vô cấp (CVT – Continuously Variable Transmission) Theo cách điều khiển: - Hộp số tự động điều khiển hoàn toàn thủy lực - Hộp số tự động điều khiển điện tử Theo kiểu truyền động bánh hộp số: - Bộ truyền động bánh hành tinh loại đơn (tiêu biểu kết cấu Simpson, hai bánh hành tinh đơn có bánh mặt trời chung khối) - Bộ truyền động bánh hành tinh loại kép (Ravigneaux) - Bộ truyền động bánh trụ Theo cách bố trí xe: - Hộp số ngang sử dụng xe FF ( động đặt trước – cầu trước chủ động): loại có truyền lực vi sai nằm hộp số - Hộp số dọc sử dụng xe FR ( động đặt trước – cầu sau chủ động) LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG Năm 1938, hộp số tự động điều khiển thủy lực đời xe Oldsmobile hãng General Motor Việc điều khiển ôtô đơn giản hóa không bàn đạp ly hợp Tuy nhiên, hộp số thường sử dụng phổ biến nhờ kết cấu đơn giản, dễ sửa chữa giá thành thấp Đến năm 70, hộp số tự động thực phát triển hàng loạt hãng ôtô cho loại xe với hộp số tự động kèm Từ đến hộp số tự động phát triển không ngừng dần thay cho hộp số thường Khi đời, hộp số tự động loại có cấp điều khiển hoàn toàn thủy lực Đến năm 80, nhờ ứng dụng kỹ thuật điều khiển điện tử đại ôtô phát triển vượt bậc, hộp số tự động điều khiển điện tử (E-AT) đời Các nhà sản xuất ôtô nghiên cứu, chế tạo đưa vào sử dụng loại hộp số tự động vô cấp có tỉ số truyền thay đổi liên tục (CVT- Continuously Variable Transmission) vào năm cuối kỷ XX Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu sử dụng khách hàng để Trang Chuyên Đề Hộp Số Tự Động tăng tính động trình sử dụng, nhà chế tạo cho đời loại hộp số điều khiển điện tử có thêm chức chuyển số khí hộp số thường song song với chế độ chuyển số tự động Ngày nay, hộp số tự động xu hướng nghiên cứu phát triển mạnh công nghệ ôtô Nó sử dụng phổ biến dòng xe du lịch, pick-up, việt dã, mà trang bị nhiều dòng xe tải, đầu kéo, xe giới xe chuyên dùng khác CẤU TẠO CHUNG CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG Cấu tạo chung hộp sốâ tự động gồm có cụm phận chính: - Bộ biến mô - Bộ truyền động bánh hành tinh - Hệ thống điều khiển thủy lực - Hệ thống điều khiển điện tử (chỉ có hộp số tự động điều khiển điện tử) Hình 2: Cấu tạo chung hộp số tự động điều khiển thủy lực điều khiển điện tử Trang Chuyên Đề Hộp Số Tự Động CÁC CHẾ ĐỘ LÁI XE VỚI HỘP SỐ TỰ ĐỘNG Vòng Con đội Vấu hãm đỗ xe Vị trí P- Số đậu xe Dãy số 2- Chạy lên dốc Vị trí D (Các số tiến) - Chạy đường thành phố, đường trường, đường Số L- Phanh động Chạy xuống dốc Không để vị trí N xuống dốc Số R - Số lùi Trang Chuyên Đề Hộp Số Tự Động II BỘ BIẾN MÔ Chức biến mô khuyếch đại truyền mô men xoắn động cho trục sơ cấp hộp số Ngoài ra, có công dụng khác như: - Hấp thụ dao động xoắn động hệ thống truyền lực - Có tác dụng bánh đà động - Dẫn động bơm dầu hệ thống điều khiển thủy lực Hình 3: Bộ biến mô Bộ biến mơ lắp đầu hộp số Vỏ biến mô nối với trục khuỷu động qua đĩa dẫn động Bên biến mơ gồm có phần tử chính: cánh bơm, cánh turbine cánh stator Cánh bơm cánh van gắn liền với mặt vỏ biến mô Đối diện với cánh bơm cánh turbine, cánh van có chiều nghiêng ngược với chiều với cánh bơm ăn khớp với trục sơ cấp hộp số Cánh stator nằm cánh bơm cánh turbine, lắp đầu ống trục cố định với vỏ hộp số thông qua khớp chiều Ngồi ra, biến mơ cịn có ly hợp ma sát khóa biến mơ Bộ biến mơ điền đầy dầu từ hệ thống điều khiển thủy lực Vịng lăn ngồi Vịng lăn ngồi Lị xo Con lăn Vịng lăn Vịng lăn Hình 4: Khớp chiều Trang Chuyên Đề Hộp Số Tự Động Mơ men xoắn động truyền đến trục sơ cấp hộp số nhờ chuyển động tuần hồn dịng dầu biến mô Khi vỏ biến mô quay, dòng dầu ly tâm văng khỏi cánh bơm đập vào cánh turbine trả ngược lại cánh bơm, tốc độ dòng dầu đủ lớn làm cho cánh turbine quay, dẫn động trục sơ cấp quay theo Hình 5: Hoạt động biến mô Các giai đoạn hoạt động biến mô: - Giai đoạn khuếch đại mômen: Khi tốc độ cánh turbine thấp so với tốc độ cánh bơm, ứng với trường hợp xe bắt đầu chuyển động hay chuyển động tốc độ thấp, dòng dầu hồi từ cánh turbine trở cánh bơm qua cánh stator điều khiển chuyển hướng có xu hướng đập vào mặt sau cánh bơm ( nhờ cánh stator giữ cố định bỡi khớp chiều) Do đó, cánh bơm dẫn động bỡi động mà hỗ trợ bỡi động dòng dầu hồi, làm cho mô men cánh bơm tăng lên truyền cho cánh turbine, gọi chế độ khuyếch đại mô men Hình 6: Chế độ khuyếch đại mô men Trang Chuyên Đề Hộp Số Tự Động Chế độ khuyếch đại mô men lớn chênh kệch tốc độ cánh bơm cánh turbine lớn nhất, ứng với thời điểm xe đỗ bắt đầu khởi hành Khi tốc độ cánh turbine tăng khuyếch đại mô men giảm - Giai đoạn khớp nối thủy lực: Khi tốc độ cánh turbine tăng khoảng 80% tốc độ cánh bơm, tỉ số truyền moment gần 1, không khuyếch đại mô men, biến mơ có tác dụng khớp nối thủy lực - Giai đoạn khóa biến mô: Khi tốc độ cánh turbine gần với tốc độ cánh biến mô, tương ứng xe chạy số OD Lúc dòng dầu yếu nên hiệu suất biến mô giảm Vì biến mô hoạt động chế độ khóa để đóa ma sát ép vào vỏ biến mô, mô men xoắn động truyền trực tiếp cho trục sơ cấp qua ly hợp (ma sát) khóa biến mô Hình 7: Chế độ khóa biến mô ĐẶC TÍNH CỦA BIẾN MÔ a Tỉ số truyền moment: Hoạt động biến mô chia thành hai giai đoạn: - Giai đoạn biến đổi moment:Trong giai đoạn moment khuếch đại - Giai đoạn khớp nối: Giai đoạn biến mô làm nhiệm vụ truyền moment mà không khuếch đại Điểm ly hợp phân cách hai giai đoạn Điểm xe đỗ: - Khi tỉ số truyền tốc độ (e) không, có nghóa cánh turbine không quay (động chạy cần số đặt vị trí “D” xe bị ngăn không chạy được), chênh lệch tốc độ quay cánh bơm cánh turbine lớn - Tiû số truyền moment biến mô lớn nhất, thường khoảng 1,7 – 2,5 Điểm ly hợp: - Khi cánh turbine bắt đầu quay làm tiû số truyền tốc độ (e) tăng lên, chênh lệch tốc độ quay cánh bơm cánh turbine bắt đầu giảm Trang Tiû số truyền moment (t) Chuyên Đề Hộp Số Tự Động - Khi tiû số truyền tốc độ (e) đạt đến giá trị xác định lúc mà dòng dầu chảy xoáy nhỏ Và lúc tỉ số truyền moment (t) gần 1:1 - Ở thời điểm ly hợp, biến mô có tác dụng khớp nối thủy lực tránh cho tỉ số truyền moment giảm xuống Vùng biến mô Khớp nối Điểm xe đỗ Điểm ly hợp 0,2 0,4 0,6 0,8 Moment đầu cánh Tỷ số truyền moment t) = n tốc độ ( e) Tiû số( truyề turbine Moment đầu vào cánh bơm Tốc độ cánh turbine Tỷ số truyền tốc độ (e) = Tốc độ cánh bơm b Hiệu suất truyền động: Hiệu suất truyền động biến mô cho biết lượng truyền cách có hiệu từ cánh bơm đến cánh turbine Năng lượng công suất đầu động moment Công suất = K x T x R K: hệ số - T: Moment - R: Tốc độ động ( vg/phút) Điểm xe đỗ: Tại điểm xe đỗ cánh bơm quay cánh turbine đứng yên Moment lớn truyền đến turbine hiệu suất truyền động cánh turbine không quay Khi cánh turbine bắt đầu quay, công suất đầu cánh turbine tỉ lệ với số vòng quay moment cánh bơm, gây nên gia tăng đột ngột hiệu suất truyền động, hiệu suất đạt giá trị lớn tỉ số truyền tốc độ trước điểm ly hợp chút Sau điểm lớn nhất, hiệu suất truyền động bắt đầu giảm phần dầu từ cánh turbine bắt đầu chảy đến mặt phía sau cánh stator Trang Chuyên Đề Hộp Số Tự Động Điểm ly hợp: Phần lớn dầu từ cánh turbine đập vào mặt sau cánh stator, stator quay để ngăn cản giảm hiệu suất truyền động, lúc biến mô có chức khớp nối thủy lực Do khớp thủy lực truyền moment với tiû số truyền gần 1:1 nên hiệu suất truyền động khớp thủy lực tiû lệ thuận với tỉ số truyền tốc độ Hiệu suất truyền động biến mô không đạt tới 100% động dầu bị mát nhiệt độ dầu tăng lên ma sát va đập lớn 95% chút Hiệu suất truyền động (n)= = Công suất đầu cánh turbine x 100% Công suất đầu vào cánh bơm Moment đầu cánh turbine x e x 100% Moment đầu vào cánh bơm Điểm xe đỗ: Tại điểm xe đỗ cánh bơm quay cánh turbine đứng yên Moment lớn truyền đến turbine hiệu suất truyền động cánh turbine không quay Khi cánh turbine bắt đầu quay, công suất đầu cánh turbine tỉ lệ với số vòng quay moment cánh bơm, gây nên gia tăng đột ngột hiệu suất truyền động, hiệu suất đạt giá trị lớn tỉ số truyền tốc độ trước điểm ly hợp chút Sau điểm lớn nhất, hiệu suất truyền động bắt đầu giảm phần dầu từ cánh turbine bắt đầu chảy đến mặt phía sau cánh stator Điểm ly hợp: Phần lớn dầu từ cánh turbine đập vào mặt sau cánh stator, stator quay để ngăn cản giảm hiệu suất truyền động, lúc biến mô có chức khớp nối thủy lực Do khớp thủy lực truyền moment với tiû số truyền gần 1:1 nên hiệu suất truyền động khớp thủy lực tiû lệ thuận với tỉ số truyền tốc độ Hiệu suất truyền động biến mô không đạt tới 100% động dầu bị mát nhiệt độ dầu tăng lên ma sát va đập lớn 95% chút III BỘ TRUYỀN ĐỘNG BÁNH RĂNG HÀNH TINH CHỨC NĂNG Bộ truyền động bánh hành tinh hộp số tự động có chức truyền moment từ trục sơ cấp đến trục thứ cấp hộp số theo cấp tỉ số truyền khác phù hợp với chế độ điều kiện chuyển động ôtô Bộ truyền động bánh hành tinh bao gồm phận sau: Trang Chuyên Đề Hộp Số Tự Động - Các bánh hành tinh - Các ly hợp - Các phanh - Các khớp chiều Phanh số số lùi (B3) Phanh OD (Bo) Ly hợp truyền thẳng OD (Co) Khớp chiều OD (F0) BR chủ động trung gian Trục trung gian Bộ BR hành tinh OD Bộ bánh hành tinh OD Bánh trung gian bị động Phanh số (B2) Khớp chiều F2 Phanh quán tính số (B1) Ly hợp số tiến Ly hợp truyền (C1) thẳng (C2) Khớp Bộ BR hành Bộ BR hành chiều (F1) tinh trước tinh sau Bộ BR hành Bộ bánh hành tinh trước tinh sau Trục sơ cấp Trục sơ cấp Trục trung gian Hình 8: Cấu tạo truyền động bánh hành tinh A140E BỘ BÁNH RĂNG HÀNH TINH Có loại truyền bánh hành tinh áp dụng cho hầu hết xe trang bị hộp số tự động: - Bộ bánh hành tinh kiểu đơn - Bộ bánh hành tinh kiểu kép (Ravigneau) Bộ bánh hành tinh kiểu đơn Một bánh hành tinh kiểu đơn bao gồm: - Một bánh bao - Một bánh mặt trời Trang 10