Chuyên đề hộp số tự động

Chương HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A CẤU TẠO CHUNG CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG Cấu tạo chung hộp số tự động gồm có: - Biến mô thủy lực - Bộ bánh hành tinh (hoặc bánh đònh tinh) - Cụm van điều khiển hoàn toàn thủy lực (hoặc cụm van thủy lực có van điện từ Solenoid điều khiển điện tử ECU) I BỘ BIẾN MÔ 1.Khái Quát: Bộ biến mô vừa truyền vừa khuếch đại mômen từ động cách sử dụng dầu hộp số làm môi trường làm việc Bộ biến mô bao gồm : cánh bơm dẫn động trục khuỷu, rôto tuabin nối với trục sơ cấp hộp số, stato bắt chặt vào vỏ hộp số qua khớp chiều trục stato, vỏ biến mô chứa tất phận Bộ biến mô đổ đầy dầu thủy lực cung cấp bơm dầu Dầu văng khỏi cánh bơm thành dòng truyền công suất làm quay rôto tuabin 2.Kết Cấu  Cánh bơm: Cánh bơm gắn liền với vỏ biến mô, nhiều cánh có dạng cong theo hướng kính bên Vành dẫn hướng lắp cạnh cánh quạt để dẫn hướng cho dòng chảy êm Vỏ biến mô nối với trục khuỷu qua dẫn động  Rôto tuabin: Cũng cánh bơm, nhiều cánh quat lắp rôto tuabin Hướng cong cánh ngược chiều với cánh cánh bơm Rôto tuabin lắp trục sơ cấp hộp số cho cánh quạt đối diện với cánh bơm, chúng có khe hở nhỏ  Stato: Stato đặt cánh bơm rôto tuabin Nó lắp trucï stato, trục lắp cố đònh vào hộp số qua khớp chiều Các cánh stato nhận dòng dầu khỏi rôto tuabin hướng cho đập vào mặt sau cánh bơm làm cho cánh bơm cường hóa Khớp chiều cho phép stato quay chiều với trục khuỷu động Tuy nhiên stato cố gắng quay theo chiều ngược lại , khớp chiều khóa stato lại không cho quay Do stato quay hay bò khóa phụ thuộc vào hướng dòng dầu đập vào cánh quạt  TRUYỀN CÔNG SUẤT Khi cánh bơm dẫn động trục khuỷu động cơ, dầu cánh bơm quay với cánh bơm theo hướng Khi tốc độ cánh bơm tăng lên, lực ly tâm làm cho dầu bắt đầu chảy phía tâm cánh bơm dọc theo bề mặt cánh quạt bề mặt cánh bơm Khi tốc độ cánh bơm tăng lên nữa, dầu bò đẫy khỏi cánh bơm Dầu đập vào cánh quạt rôto tuabin làm cho rôto bắt đầu quay hướng với cánh bơm Sau dầu lượng va đập vào cánh quạt rôto tuabin Nó chảy vào dọc theo cánh rôto tuabin Khi chạm vào phần rôto, bề mặt cong bên rôto hướng dòng chảy ngược trở lại cánh bơm chu kỳ lại bắt đầu  KHUYẾCH ĐẠI MÔMEN Việc khuyếch đại mômen biến mô thực cách hồi dòng dầu đến cánh bơm, sau qua cánh tuabin nhờ sử dụng cánh quạt stator Nói cách khác, cánh bơm quay mômen từ động thêm vào mômen dòng dầu thủy lực chảy hồi từ cánh tuabin Điều có nghóa là, cánh bơm khuếch đại mômen đầu vào ban đầu để truyền đến cánh tuabin  CƠ CẤU KHOÁ BIẾN MÔ Trong giai đoạn khớp nối (không có khuyếch đại momen) biến mô truyền momen từ từ động vào hộp số với tỷ số truyền gần 1:1 Tuy nhiên cánh bơm rôto tuabin có chênh lệch tốc độ từ đế 5% Do biến mô không truyền 100% công suất động tạo đến hộp số, có tượng lượng Để ngăn chặn điều để giảm tiêu hao nhiên liệu, khớp khoá cứng nói cách khí cánh bơm rôto tuabin  Kết cấu Khớp khoá biến mô lắp moay rôto tuabin Lò xo giảm chấn hấp thụ lực xoắn ăn khớp ly hợp để ngăn không tạo va đập Vật liệu ma sát dán vào vỏ biến mô hay piston khóa biến mô  Hoạt động: Khi khớp khoá biến mô hoạt động, quay với cánh bơm rôto tuabin Việc ăn khớp nhả khớp khoá biến mô đònh thay đổi hướng dòng chảy dầu thuỷ lực biến mô  Nhả khớp: Khi xe chạy tốc độ thấp, dầu có áp suất chảy đến phía trước khớp khoá Do áp suất phía trước phía sau khớp khoá nên klhớp khoá nhả  n khớp: Khi xe chạy tốc độ trung bình cao ( 60 km/giờ) dầu có áp suất chảy đến phần sau khớp khoá cứng Do piston khoá bò ép vào vỏ biến mô Kết khớp khoá biến mô vỏ trước biến mô quay chiều II BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG HÀNH TINH Có loại truyền bánh hành tinh áp dụng cho hầu hết xe trang bò hộp số tự động: - Loại truyền bánh hành tinh kiểu Simpson - Loại truyền bánh hành tinh kiểu Ravingeaux Bộ truyền bánh hành tinh kiểu Simpson: Cấu tạo bánh tinh kép Simpson hình trên: Bao gồm hai bánh hành tinh đơn lắp liên kết với nhau: - Bánh mặt trời trước sau làm chung khối - Cần dẫn bánh hành tinh trước liên kết chung với bánh bao bánh hành tinh sau - Bánh bao trước - Cần dẫn bánh hành tinh sau Như bánh hành tinh kép tồn thành phần Nếu liên kết bốn thành phần với trục dẫn động, trục bò động thành phần lại bò giữ cố đònh vào vỏ hộp số có truyền động từ trục chủ động đến trục bò động Sau nghiên cứu họat động bánh hành tinh đơn để tử có sở tính toán truyền đ65ng tỉ số truyền động bánh hành tinh kép a Cấu tạo bánh hành tinh đơn truyền động Một bánh hành tinh đơn bao gồm ba phần tử : • Một bánh bao • Một bánh mặt trời • Các bánh hành tinh cần dẫn có lắp trục hành tinh b- Hoạt động:  Giảm tốc: Hoạt động bánh răng: • Bánh bao : - Phần tử chủ động • Bánh mặt trời : - Cố đònh • Cần dẫn : - Phần tử bò động Khi bánh bao quay theo chiều kim đồng hồ, bánh hành tinh quay xung quanh bánh mặt trời quay quanh trục theo chiều kim đồng hồ Điều làm cho tốc độ quay cần dẫn giảm xuống tuỳ theo số bánh bao mặt trời  Tăng tốc Hoạt động bánh răng: Bánh bao : Phần tử bò động Bánh mặt trời : Cố đònh Cần dẫn : Phần tử chủ động Khi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ, bánh hành tinh quay xung quanh bánh mặt trời quay quanh trục theo chiều kim đồng hồ Điều làm cho bánh bao tăng tốc tuỳ thuộc vào số bánh bao mặt trời, điều làm cho cần dẫn tăng lên • • •  Đảo chiều (tạo chuyển động lùi) Hoạt động bánh răng: • Bánh bao : - Phần tử bò động • Bánh mặt trời : - Phần tử chủ động • Cần dẫn : - Cố đònh Khi bánh mặt trời quay theo chiều kim đồng hồ, bánh hành tinh, lúc bò cố đònh cần dẫn quay quanh trục theo chiều ngược kim đồng hồ, kết bánh bao quay ngược kim đồng hồ Lúc này, bánh bao giảm tốc tuỳ thuộc vào số bánh bao mặt trời d - Tỉ số truyền Tỉ số truyền bánh hành tinh đơn tính theo công thức sau: ω S − ωC k z = ( − 1) R zS R − ωC i SR / C = ω ωS : Tốc độ góc bánh mặt trời (1/s) ω R : Tốc độ góc bánh bao (1/s) ωC : Tốc độ góc cần dẫn (1/s) Z R : Số bánh bao (bánh bò động) Z S : Số bánh mặt trời (bánh chủ động) k : Cặp bánh ăn khớp ngồi Như để tính tỉ số truyền hộp số có bánh hành tinh kép Simpson phải thiết lập hai phương trình sau: ω S − ωC z R1 i S1R1/ C1 = ω − ω = − z (1) (phương trình cho bánh R1 C S1 hành tinh trước) ω S − ωC zR i S R / C = ω − ω = − z (2) (phương trình cho bánh R2 C2 S2 hành tinh sau) Bộ truyền bánh hành tinh kiểu Ravingeaux: a Cấu tạo: Cấu tạo bánh hành tinh kiểu Ravingeaux bao gồm: • Một vòng • Hai loại bánh hành tinh: ngắn dài lắp chung cần dẩn • Hai loại bánh mặt trời : trước lùi • Cần dẫn truyền hành tinh b Hoạt động thành phần: Bánh mặt trời trước: Được dẫn động ly hợp tiến kết nối với bánh hành tinh ngắn Bánh mặt trời lùi: Được dẫn động ly hợp lùi truyền động đến bánh hành tinh dài Bánh mặt trời kết nối phanh Bánh hành tinh cần dẫn bánh hành tinh: Bởi bánh hành tinh phận chung ăn khớp vòng đơn cần dẫn Bộ bánh hành tinh xem phận đơn Các bánh đứng yên quay tự Cần dẫn hành tinh dẫn động ly hợp thẳng nối cứng với phanh lùi số thấp c Bảng hoạt động phận công thức tính tỉ số truyền: Bộ phận Bánh O bao Cần dẫn H O O O O - - I H Baùnh I mặt trời phía trước Bánh mặt trời số lùi Kết 1st I I - - H I H I 2nd 3rd 4th R H: bò giữ R: Luøi i S R/C = ωS1 − ωC ω R − ωC i S R/C = = ( − 1) ω S − ωC ω R − ωC I: Trục vào = ( − 1) O : Truïc zR zR = z S1 z S1 (1) zR z =− R z S2 zS2 (2) ω s1 : Tốc độ góc bánh mặt trời phía trước ωS : Tốc độ góc bánh mặt trời sau lùi ωC : Tốc độ góc cần dẫn ω R : Tốc độ góc bánh bao z R : Số bánh bao z S1 : Số bánh mặt trời phía trước z S : Số bánh mặt trời phía sau d Sự thay đổi tốc độ theo vò trí số: Công tắc Vò trí điều cần khiể chuye n ån dãy số số OD P - R - N - ON D OFF L Vò trí dãy số Trun g gian Số lùi Trun g gian Số Ly hợp Tỉ số truye àn Khơ ûi độ ng độ ng Đa äu xe - Đươ ïc • 2.17 - C1 C2 C3 Phanh F B1 • B2 • Đươ ïc 2.84 1.58 Soá 1.00 Soá 0.68 Soá 2.84 Soá 1.58 Soá 1.00 Soá 2.84 Soá 1.58 Số2 2.84 Số • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Chuù thích: F: Khớp chiều C1: Bộ ly hợp trước B1: Phanh kickdown C2: Bộ ly hợp B2: Phanh số thấp/số lùi cuối C3: Bộ ly hợp 10 II-Hộp Số Mercedes – Benz:  Dãy số hoạt động phận (hộp số W5A580): Số Tỷ số truye àn 3,59 2,19 1,41 B1 B2 X(3) X X X B3 K1 X X X N R(1) R(2) K2 X X K3 F1 F2 X(3) X(3) X X X X -3,16 X X X X -1,93 X X X - B1,B2,B3: Các phanh nhiều đóa K1,K2,K3: Các ly hợp nhiều đóa F1,F2: Các khớp chiều R(1): Số lùi ứng với vò trí công tắc chế độ lái “S” R(2): Số lùi ứng với vò trí công tắc chế độ lái “W” (3) : Hoạt động chế độ phanh động  Hoạt động cấp số: 1.1 Số một: B1 F1 K3 F2 hoạt động 23 Nguyên lý truyền động : Bộ bánh hành tinh trước: • Phanh B1 giữ bánh mặt trời (5) chế độ phanh động • Khớp chiều F1 khoá song song chế độ hoạt động chế độ phanh động • Bánh bao (3) dẫn động trục sơ cấp (1) • Bánh hành tinh (4) quay quanh bánh mặt trời (5) cần dẫn (2) quay theo tốc độ thấp theo chiều quay động Bộ bánh hành tinh sau: • Phanh B2 ly hợp K3 hoạt động Bánh mặt trời (12) bò giữ chặt Khớp chiều F2 khoá song song với ly hợp K3 • Bánh bao (10) quay tốc độ với cần dẫn truyền hành tinh trước • Bánh hành tinh (11) quay quanh bánh mặt trời (12) đồng thời quay quanh trục tốc độ thấp chiều quay động Bộ bánh hành tinh trung tâm: • Bánh mặt trời (8) giữ cố đònh phanh B2 • Bánh bao (6) quay tốc độ với cần dẫn bánh hành tinh sau • Bánh hành tinh (7) quay quanh bánh mặt trời (8) đồng thời quay quanh trục cần dẫn (9) Kết trục thứ cấp (14) quay chậm trục sơ cấp (1) chiều quay động 1.2 Số hai: K1 K3 F2 B2 hoạt động 24 Nguyên lý truyền động: Bộ bánh hành tinh trước: • Ly hợp K1 hoạt động • Cần dẫn (2) bánh mặt trời (5) nối cứng với • Bộ bánh hành tinh bò khoá quay theo cụm Bộ bánh hành tinh sau: • Phanh B2 ly hợp K3 hoạt động • Bánh mặt trời (12) bò giữ chặt • Khớp chiều F2 khoá song song với ly hợp K3 chế độ truyền động • Bánh bao (10) quay tốc độ với cần dẫn hành tinh trước • Bánh hành tinh (11) quay xung quanh bánh mặt trời (12) đồng thời quay quanh trục cần dẫn (13) tốc độ thấp chiều quay động Bộ bánh hành tinh trung tâm: • Bánh mặt trời (8) bò giữ chặt phanh B2 • Bánh bao (6) quay tốc độ với cần dẫn hành tinh sau • Bánh hành tinh (7) quay xung quanh bánh mặt trời (8) đồng thời quay quanh trục cần dẫn (9) tốc độ thấp chiều quay động 1.3 Số ba K1 K2 B2 hoạt động 25 1.4 Số bốn K1 K2 F3 hoạt động 1.5 Số lùi chậm B1 B3K3 hoạt động 1.6 Số lùi nhanh K1 B3 K3 hoạt động 26 III-Hộp Số Honda: (Lắp Trên Động Cơ F20b1) Sơ đồ truyền công suất số 1 Dãy số hoạt động phận: Dãy số Bộ bie án mo â P R N O O O Bộ phận D4 D3 Soá Soá Soá Soá Soá số Số Bánh Số1,ly hợp số 1Hold Bánh số 1,ly hợp số Bánh số 1,khớp chiều Bánh số 2,ly hợp số Bánh số 3,ly hợp số Số Bá Ly nh hợ răn p g Bá nh răn g số lùi Bá nh răn g đỗ xe O O O O O *O O *O O *O O O O *O O O O *O *O O O O O O O O O O O O 27 O O Chú thích: O : Hoạt động *: ly hợp số kết nối truyền công suất khớp chiều trượt 2.Hoạt động cấp số: 2.1 Vò trí số N - Áp suất dầu không cung cấp đến ly hợp - Kết quả, công suất không truyền đến trục trung gian 2.2 Vò trí số P -Áp suất dầu không cung cấp đến ly hợp -Do công suất không truyền đến trục trung gian -Trong trục trung gian bò khóa chốt khóa bánh đậu xe 2.3 Số  Hoạt động: • Công suất từ động truyền động xuống biến mô Bộ biến mô dẫn động bánh trục sơ cấp, trục trung gian trục thứ cấp • Áp suất dầu cung cấp đến ly hợp số trục thứ cấp, đồng thời công suất truyền đến bánh số trục trung gian thông qua ly hợp số • Áp suất dầu cung cấp đến ly hợp số 1-Hold trục trung gian Công suất từ bánh số trục thứ cấp dẫn động đến khớp chiều ly hợp số 1-Hold Khớp chiều bò khóa, dẫn động trục trung gian thông qua bánh số trục trung gian Ly hợp số 1-Hold dẫn động trục trung gian • Kết quả, công suất truyền đến bánh bò động cuối thông qua bánh chủ động cuối 2.4 Số ( Phanh dộng cơ) 28  Hoạt động • Áp suất dầu cung cấp đến ly hợp số số 1-Hold Mômen cản từ mặt đường dẫn động đến bánh chủ động cuối Sau đó, truyền đến bánh trục thứ cấp • Khớp chiều không hoạt động trường hợp tác dụng mômen ngược chiều • Lực từ trục trung gian truyền đến bánh trục thứ cấp, dẫn động đến bánh trục sơ cấp thông qua bánh trục trung gian • Kết quả, phanh động thực vò trí số 2.5 Số 29  Hoạt động: • Áp suất dầu cung cấp đến ly hợp số trục thứ cấp Công suất truyền đến bánh số trục thứ cấp thông qua ly hợp số • Công suất từ bánh số trục thứ cấp dẫn động bánh số trục trung gian dẫn động trục trung gian quay theo chiều quay • Kết quả, trục trung gian dẫn động bánh bò động cuối thông qua bánh chủ động cuối Lưu ý: Áp suất dầu cung cấp đến ly hợp số từ tốc độ quay bánh số cao bánh số 1, công suất từ bánh số bò cắt khớp chiều 2.6 Số (Dãy D3, D4) 30  Hoạt động: • Áp suất dầu cung cấp đến ly hợp số 1, công suất đến bánh số trục thứ cấp thông qua ly hợp số • Công suất truyền đến bánh số trục thứ cấp thông qua bánh số trục trung gian dẫn động khớp chiều Khớp chiều hoạt động làm dẫn động trục trung gian • Kết công suất truyền đến bánh bò động cuối thông qua bánh chủ động cuối Lưu ý: Ở dãy D3 D4, áp suất dầu không cung cấp đến ly hợp số – Hold 2.7 Số (dãy D4)  Hoạt động: 31 • Áp suất dầu cung cấp đến ly hợp số 4, công suất truyền đến bánh số trục sơ cấp thông qua ly hợp số • Bánh số trục sơ cấp dẫn động bánh số trục trung gian, bánh số trục trung gian dẫn động trục trung gian nhờ khớp số lùi • Kết công suất truyền đến bánh bò động cuối thông qua bánh chủ động cuối Lưu ý: Ở dãy D4 ,số 4, áp suất dầu cung cấp đến ly hợp số từ tốc độ quay bánh số cao so với bánh số 1, công suất bánh số bò cắt khớp chiều 2.8 Số lùi  Hoạt động: • Áp suất dầu, mở van điều khiển tay, đến van servo làm di chuyển chọn số lùi đến vò trí số lùi Càng chọn số lùi ăn khớp với vòng chọn số lùi, khớp số lùi bánh số lùi trung gian • Áp suất dầu cung cấp đến ly hợp số Công suất truyền đến bánh số lùi trung gian thông qua bánh số lùi trục sơ cấp • Chiều quay bánh số lùi trục trung gian bò đổi chiều bánh số lùi • Kết công suất truyền đến bánh bò động cuối thông qua bánh chủ động cuối 32 IV- Hộp Số CD4E (Ford): a) Tay số lùi Trục sơ cấp Ly hợp Phanh Xích truyền đến truyền lực cuối (trục thứ cấp) 33 b) Tay số 1 Trục sơ cấp (tua-bin) ly hợp số tiến Khớp chiều số tiến Khớp chiều số Trục thứ cấp (final drive) 34 ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP c) Tay soá Trục sơ cấp (tua-bin) Phanh 2/4 Ly hợp ly hợp số tiến Khớp chiếu số tiến Trục thứ cấp (final drive) d) Tay số (số OD) Trục sơ cấp (tua-bin) Phanh 2/4 Ly hợp trực tiếp Trục thứ cấp (final drive) 35 ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP e) Tay số (phanh động cơ) Trục sơ cấp (tua-bin) Ly hợp trục tiếp Ly hợp phanh động Ly hợp tiến Khớp chiều số tiến Trục thứ cấp (final drive) f) Tay số (phanh động cơ) Trục sơ cấp (tua-bin) Phanh 2/4 Ly hợp phanh động Ly hợp tiến Khớp chiếu số tiến Trục thứ cấp (final drive) 36 ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP g) Tay số (phanh động cớ) Trục sơ cấp (tua-bin) Ly hợp phanh động Ly hợp tiến Khớp chiếu số tiến Ly hợp 1/lùi Trục thứ cấp (final drive) 37 ... phanh động tác dụng hộp số số dãy D 11 Số (dãy L), phanh động cơ: Sơ đồ truyền lực số (dãy L), phanh động  Hoạt động: • Khi xe chạy số với cần chọn số vò trí “L”, phanh số lùi /số thấp bò tác động. .. suất số 1 Dãy số hoạt động phận: Dãy số Bộ bie án mo â P R N O O O Bộ phận D4 D3 Số Soá Soá Soá Soá soá Số Bánh Số1 ,ly hợp số 1Hold Bánh số 1,ly hợp số Bánh số 1,khớp chiều Bánh số 2,ly hợp số. .. chiều quay động 1.3 Số ba K1 K2 B2 hoạt động 25 1.4 Số bốn K1 K2 F3 hoạt động 1.5 Số lùi chậm B1 B3K3 hoạt động 1.6 Số lùi nhanh K1 B3 K3 hoạt động 26 III -Hộp Số Honda: (Lắp Trên Động Cơ F20b1)