- Loại điều khiển tâc động kĩp văo cả hai đầu: Được gọi lă kết cấu “bơi” tự cường
2.13. Hệ thống điều khiển thủy lực –điện từ của hộp số tự động
2.13.1. Hệ thống điều khiển thuỷ lực
Hệ thống điều khiển thủy lực ở hộp số tự động bao gồm câc bộ phận sau:
-Nguồn cung cấp dầu cao âp.
-Bộ chuyển đổi vă truyền tín hiệu chuyển số.
-Bộ van thủy lực chuyển số.
-Bộ tích năng giảm chấn.
-Câc đường dầu.
Hình 2-48 Sơ đồ hệ thống điều khiển thủy lực cơ sở.
Ngoăi ra tùy theo mức độ nđng cao chất lượng điều khiển còn có: câc van một chiều vă câc van tiết lưu
a. Nguồn cung cấp dầu cao âp
Nguồn cung cấp năng lượng gồm: bơm dầu, van điều tiết âp suất. Nó đảm nhận câc chức năng:
-Cung cấp dầu cho BMM;
-Cung cấp dầu cho điều khiển ly hợp khóa vă phanh dải;
-Tạo nín âp lực dầu bôi trơn cho toăn bộ HSTĐ;
-Cung cấp dầu điều khiển van trượt thủy lực thực hiện đóng, mở đường dầu;
-Dẫn nhiệt ra ngoăi, đảm bảo lăm mât cho HSTĐ đồng thời đưa câc tạp chất bị măi về đây dầu thực hiện việc lăm sạch dầu.
* Bơm dầu
Bơm dầu của HSTĐ thường đặt trín vâch ngăn giữa BMM vă HSHT, được dẫn động bởi trục của bânh bơm.
Câc loại bơm dầu thường lă: roto phiến gạt hoặc bơm bânh răng ăn khớp trong lệch tđm.
Cấu tạo của bơm dầu đặt trín HSTĐ của ôtô CHRYSLER (hình. 2-49a), đặt trín ôtô TOYOTA (hình. 2-49), đặt trín ôtô NISSAN (hình. 2-49c). Khả năng tạo âp suất của câc loại bơm băy có thể đạt được trong khoảng 2,0 - 2,5 MPa. Thông thường âp suất lăm việc sau bộ van điều âp 1,6 - 2,0 MPa. Ap suất năy đạt được ngay cả ở số vòng quay nhỏ của động cơ.
Hình 2-49Câc loại bơm dầu được sử dụng trín ôtô.
a - Bơm bânh răng trín HSTĐ của CHRYSLER; b - Bơm dầu bânh răng trín HSTĐ của TOYOTA; c - Bơm dầu roto trín HSTĐ của ôtô NISSAN.
1 - Vỏ bơm; 2 - Rôto bơm; 3 - Vănh răng ngoăi; 4 - Đĩa phđn chia dầu; 5 - Chốt định vị; 6 - Lò xo; 7 - Đệm lò xo; 8 - Phiến gạt
Do sự không đồng tđm trục quay, nín câc bânh răng vừa ăn khớp vă vừa tạo nín câc khoang dầu. Khi trục chủ động quay, khoang dầu tạo nín bởi giữa câc bề mặt răng tăng dần thể tích, tương ứng với quâ trình hút, tiếp theo khoang dầu bị thu hẹp thể tích vă tăng âp suất. Quâ trình bơm xảy ra liín tục tạo nín âp suất dầu cho đường dẫn dầu ra, cung cấp cho hệ thống thủy lực.
Cấu tạo của bơm dầu kiểu roto phiến gạt bao gồm: roto gắn trín trục chủ động, bín trong roto có câc rênh hướng tđm vă câc phiến gạt, vỏ bơm có dạng hình ôvan được măi bóng vă đứng yín, đĩa phđn phối dầu.
Khi roto quay, câc phiến gạt văng ra ngoăi theo lực ly tđm, tỳ chặt trín bề mặt ôvan vỏ bơm. Giữa phiến gạt, vỏ bơm, roto hình thănh câc khoang dầu. Trong quâ trình quay câc khoang dầu thay đổi thể tích tạo nín quâ trình hút vă nĩn dầu. Cuối quâ trình nĩn dầu thoât ra đường dẫn với âp suất cao.
Cụm bơm có thể bị hư hỏng, hậu quả của nó dẫn tới việc giảm âp suất dầu vă lăm nóng HSTĐ.
Van điều tiết âp suất có nhiệm vụ hạn chế âp suất, khi âp suất đê đạt giâ trị định mức nhằm đảm bảo ổn định điều khiển HSTĐ.
Hình 2-50 Sơ đồ cấu trúc van điều tiết âp suất của FORD.
a - Khi âp suất nhỏ; b - Khi cấp dầu cho BMM; c - Khi điều tiết âp suất cao.
Sơ đồ cấu trúc của van điều tiết âp suất trín ôtô con do hêng FORD chế tạo được miíu tả trín hình 2-50.
Cụm van điều tiết âp suất đặt sau bơm dầu trín mạch phđn nhânh của đường dầu chính. Van có cấu trúc kiểu con trượt, một đầu tựa văo lò xo, đầu kia chịu âp lực của dầu trín mạch chính, sự cđn bằng của lực thủy lực vă của lò xo quyết định sự di chuyển của con trượt. Khi âp lực dầu tăng cao quâ, sẽ đẩy con trượt theo hướng ĩp lò xo lại, còn khi âp lực nhỏ, lực lò xo đẩy con trượt ngược lại. Trín vỏ con trượt có đường dẫn cấp cho BMM, vă đường trả dầu về trước bơm.
Khi bơm dầu bắt đầu lăm việc, âp suất dầu còn nhỏ, con trượt nằm ở vị trí không cấp dầu cho BMM, chỉ khi âp suất đủ lớn, âp lực dầu đẩy con trượt di chuyển mở đường dầu cấp cho BMM. Khi âp lực dầu quâ lớn con trượt di chuyển nhiều hơn, đóng bớt đường dầu cấp cho BMM, đồng thời mở thông đường dầu trở về trước bơm (có âp suất thấp), do vậy âp suất của hệ thống không tăng được nữa. Quâ trình điều tiết xảy ra liín tục nhằm duy trì âp suất ở khoảng giâ trị nhất định.
c. Bộ chuyển đổi vă truyền tín hiệu chuyển số
Trong HSTĐ sự chuyển số truyền được quyết định bởi: trạng thâi tải của động cơ cùng với tốc độ chuyển động của ôtô, sự đặt trước ngưỡng tay số của người lâi (đảm bảo khả năng điều khiển của người lâi đối với ôtô). Câc yếu tố trín được thực hiện thông qua câc cơ cấu gọi lă câc bộ chuyển đổi vă truyền tín hiệu chuyển số.
-Tínhiệu trạng thâi tải của động cơ thông qua sự thay đổi độ chđn không ở cổ hút của động cơ chuyển thănh sự thay đổi âp suất thủy lực đưa văo bộ van con trượt chuyển số.
-Tín hiệu tốc độ chuyển động của ôtô thông qua bộ quả văng ly tđm đặt tại trục ra (trục thứ cấp) của hộp số tiếp nhận sự thay đổi tốc độ chuyển thănh sự thay đổi âp suất thủy lực đưa văo bộ van con trượt chuyển số.
Hai bộ năy quyết định thời điểm chuyển số tự động trong hộp số, nhưng quâ trình chuyển số xảy ra liín tục, vì thế để đảm bảo có thể điều khiển sự tăng số trong quâ trình chuyển số tự động năy còn có bộ van mở đường dầu chuyển số.
Bộ van mở đường dầu chuyển số được điều khiển ở trín buồng lâi thông qua cần chọn số vă quyết định vị trí câc số truyền cho phĩp, hoặc giới hạn câc số truyền chuyển số tự động.
c.1. Bộ chuyển đổi vă truyền tín hiệu chuyển số từ động cơ (Throttle Valve TV).
Cấu tạo của bộ năy được miíu tả trín hình 2-51 gồm: bầu chđn không, xilanh con trượt thủy lực.
Hình 2-51 Bộ chuyển đổi vă truyến tính hiệu chuyển số từ động cơ Throttle Valve (TV).
a - Trạng thâi mở nhỏ đường dầu, động cơ có tải nhỏ, độ chđn không lớn, đường dầu sau TV có âp suất nhỏ.
b - Trạng thâi mở lớn đường dầu, động cơ có tải lớn, độ chđn không nhỏ, đường dầu sau TV có âp suất lớn.
Bầu chđn không có măng ngăn bằng cao su chia không gian lăm hai buồng: một buồn thông với khí quyển, một buồng chđn không thông với cổ hút của động cơ.
Trong buồn chđn không đặt lò xo cđn bằng ở trạng thâi bị nĩn. Khi độ chđn không lớn lò xo còn tiếp tục bị nĩn bởi âp lực khí quyển.
Xy lanh thủy lực có chứa con trượt cho phĩp đóng mở đường dầu dẫn tới van con trượt chuyển số. Con trượt thủy lực gắn liền với măng ngăn cao su của bầu chđn không bằng thanh đẩy tạo nín sự chuyển động đồng thời của măng ngăn vă con trượt thủy lực.
Khi động cơ lăm việc ở chế độ tải nhỏ, bướm ga mở nhỏ, độ chđn không sau cổ hút lớn, âp suất khí quyển đẩy măng ngăn vă nĩn lò xo lại, đồng thời dịch chuyển con trượt hạn chế hay bịt hẳn đường dầu cấp cho van con trượt chuyển số. Như vậy âp suất dầu con trượt bị giảm hay có thể bằng không.
Khi động cơ lăm việc với chế độ tải lớn, bướm ga mở lớn, độ chđn không sau cổ hút nhỏ, lò xo đẩy măng ngăn vă con trượt về phía mở lớn đường dầu, tạo điều kiện đưa dầu âp suất cao tới van con trượt chuyển số. Mức độ mở của van con trượt năy tùy thuộc văo chế độ lăm việc của động cơ, động cơ căng tăng tải, âp suất dầu sau van con trượt căng cao.
Như vậy ở cơ cấu năy đảm bảo mối quan hệ giữa chế độ tải của động cơ vă âp suất dầu lă tương ứng. Trín một số động cơ khâc (diezel, phun xăng) cũng có quan hệ tương tự, nhưng không dùng nguồn chđn không sau cổ hút, mă dùng nguồn chđn không bằng mây hút chđn không. Quy luật đảm bảo thay đổi âp suất dầu với chế độ lăm việc của động cơ cũng giống như trín đê trình băy.
Hư hỏng măng ngăn cao su sẽ dẫn tới mất khả năng chuyển số ở tất cả câc tay số (không có khả năng tự động chuyển số).
c.2. Bộ chuyển đổi vă truyền tín hiệu chuyển số từ tốc độ ôtô (Governor Valve: GV).
Cấu tạo của bộ năy được miíu tả trín hình 2-52. gồm bộ quả văng ly tđm, trục của bộ quả văng ly tđm đồng thời lă trục trượt của van hạn chế đường dầu. Vỏ van con trượt lă trục quay gắn với một bânh răng nằm trín trục thứ cấp của hộp số, đồng thời cũng lă giâ quay của bộ quả văng ly tđm. Bộ quả văng ly tđm có cấu tạo kiểu hai khối lượng vă luôn luôn bị kĩo trở văo bởi câc lò xo. Trín thđn của vỏ van con trượt có rênh vă lỗ dẫn dầu.
Hình 2-52 Bộ chuyển đổi vă truyền tín hiệu chuyển số từ tốc độ ôtô GV.
a - FORD ; b - CADILLAC.
1 - Quả văng sơ cấp; 2 - Lò xo; 3 - Quả văng thứ cấp; 4 – Lỗ xả dầu; 5 - Trục trượt; 6 - Thđn quay; 7 – Lỗ dầu đến; 8 – Lỗ dầu đi; 9 - Trục GV; 10 - Trục quay từ trục
thứ cấp hộp số; 11 - Đường dầu.
Khi tốc độ ôtô bằng không, con trượt bịt lỗ dầu văo, do đó âp suất ra sẽ bằng không. Khi ôtô chuyển động với tốc độ thấp, quả văng dưới tâc dụng của lực ly tđm sẽ đẩy trục trượt tạo nín khả năng mở nhỏ đường dầu văo, âp suất dầu dẫn ra tăng lín. Khi ôtô chuyển động với tốc độ lớn, quả văng văng mạnh hơn, con trượt mở lớn đường dầu tạo khả năng tăng mạnh âp suất ra sau cơ cấu. Nhờ bộ chuyển đổi năy âp suất điều khiển sau van con trượt chuyển số GV tăng cùng với tốc độ chuyển động của ôtô.
Hai bộ chuyển đổi tín hiệu trín đđy không dùng cho câc loại HSTĐ có hệ thống tự động chuyển số bằng điện tử hoăn thiện, ở câc loại đó việc tạo nín dòng thủy lực điều khiển chuyển số nhờ câc van cảm ứng điện từ thực hiện thông qua một Computer nhỏ chuyín dụng.
c.3 Bộ van mở đường dầu chuyển số (Manual Valve: MV)
Bộ van mở đường dầu chuyển số có cấu tạo theo kiểu van con trượt, gồm một xylanh vă con trượt chuyển số. Con trượt thuộc dạng nhiều bậc tương ứng với câc lỗ dầu cung cấp tới câc phần tử điều khiển, nó được điều khiển bởi câp hay đòn kĩo từ cần chọn số trín buồng lâi. Khi di chuyển con trượt năy sẽ bịt hay mở câc đường dầu liín quan tới câc đường dầu điều khiển, vì vậy hộp số chỉ hoạt động bằng câc số truyền có đường dầu cấp. Nhờ cấu trúc năy mă khi MV đặt ở số thấp xe không tự động tăng lín số cao hơn ngưỡng đê chọn. Trín hình 2-53 cơ cấu cho phĩp cấp dầu cho ly hợp khóa, thông thường câc vị trí của nó được xâc định: P, R, N, D, 2, 1.
Trong quâ trình sử dụng cần thiết tiến hănh điều chỉnh đảm bảo vị trí của bộ van năy với cần chọn số trín buồng lâi thích hợp.
Hình 2-53 Sơ đồ vă sự phối hợp giữa câc đường dầu điều khiển của van MV.
Hai bộ van con trượt chuyển số cùng câc đường dầu điều khiển câc phần tử như ly hợp khóa, phanh dải được cung cấp nhờ câc ngăn thông qua câc van con trượt năy. Trín hai mặt dầu của van con trượt có bố trí câc đường dầu điều khiển từ câc bộ chuyển đổi kể trín. Tùy thuộc văo âp suất tâc dụng lín hai mặt đầu, câc van con trượt di chuyển để đóng mở câc đường dầu tới ly hợp khóa hay phanh dải.
c.4. Bộ van thủy lực chuyển số (Shift Valve: SV)
Bộ van thủy lực chuyển số thường sử dụng dạng van thủy lực con trượt. Câc van con trượt có dạng nhiều bậc để có thể đóng mở nhiều đường dầu đưa tới câc phần tử điều khiển.
Trín hình 2-54 mô tả câc trạng thâi lăm việc của một van con trượt chuyển số ở hai trạng thâi: bịt đường dầu tới ly hợp khóa hình 2-54a để tăng số vă mở đường dầu tới ly hợp khóa hình 2-54b để giảm số.
Trạng thâi tăng số: âp lực dầu thể hiện tốc độ chuyển động của ôtô thì nhỏ, còn âp lực dầu thể hiện chế độ lăm việc của động cơ lớn, con trượt chuyển số dịch chuyển theo mũi tín, bịt đường dầu tới ly hợp khóa, thực hiện tăng số truyền lín số cao hơn.
Trạng thâi giảm số: âp lực dầu thể hiện tốc độ chuyển động ôtô thì lớn, còn âp lực dầu thể hiện chế độ lăm việc của động cơ nhỏ, con trượt chuyển số dịch chuyển theo mũi tín, mở đường dầu tới ly hợp khóa, thực hiện giảm số truyền xuống số thấp hơn.
Câc rênh dẫn dầu vă trụ con trượt có khe hở nhỏ, nhưng lại lăm việc với âp suất lớn, nín sự dịch chuyển con trượt dù nhỏ tạo điều kiện mở hay đóng đường dầu, quâ trình chuyển số xảy ra rất ngắn.
Một mạch điều khiển phanh dải điển hình trình băy trín hình 2-55 Cấu tạo gồm: một bộ SV, một bộ MV, một bộ TV, một bộ GV vă phanh dải.
Hình 2-54 Câc trạng thâi lăm việc của một van con trượt chuyển số.
a - Trạng thâi tăng số ; b- Trạng thâi giảm số.
Mạch thủy lực tạo nín: đường dầu cung cấp từ bơm dầu vă phđn nhânh cho van con trượt SV vă TV, GV, âp suất đường dầu sau TV, GV tùy thuộc văo mức độ lăm việc của động cơ vă của ôtô dẫn đến câc đầu van SV tạo lực đẩy ở hai đầu con trượt trong SV. Sự chính lệch lực đẩy từ hai đầu quyết định sự di chuyển con trượt trong SV vă thực hiện đóng hay mở đường dầu tới phanh dải.
Hình 2-55 Một mạch thủy lực điển hình.
1 - Xilanh phanh; 2 - Dải phanh; 3 - Tang trống phanh; 4 - SV; 5 - TV; 6 - GV.
Một HSTĐ có từ 2 đến 4 bộ van con trượt chuyển số: (1-2), (2-3), (3-4), (4-5), tùy thuộc văo số lượng số truyền vă cơ cấu điều khiển trong CCHT của hộp số.
Quâ trình chuyển số thực hiện theo nguyín tắc cđn bằng lực dọc của van con trượt SV, do vậy van năy còn gọi lă van ‘’cđn bằng’’. Việc đóng mở câc đường dầu thông qua van SV nhờ sự cđn bằng của lực đẩy trín con trượt vă câc lò xo ở trong nó. Người ta cấu tạo sao cho thời điểm di chuyển con trượt phù hợp với trạng thâi lăm việc của ôtô vă động cơ. Do vậy quâ trình xảy ra tự động vă nhịp nhăng.
Câc đường dầu năy được cung cấp theo âp suất yíu cầu cho câc đường dầu nhânh. Tuy nhiín quâ trình lăm việc của ôtô lă không ổn định do vậy câc giâ trị âp suất cho câc nhânh cho phĩp dao động trong một giới hạn nhỏ.
d. Bộ tích năng giảm chấn (Accumulator)
Bộ tích năng giảm chấn có tâc dụng giảm câc xung lực sinh ra khi bắt đầu cấp dầu cho câc xylanh thủy lực điều khiển ly hợp khoâ hay phanh dải, hay khi thay đổi điều khiển. Trong câc trường hợp năy thường xảy ra xung âp lực thủy lực. Câc bộ tích năng tạo điều kiện lăm ím dịu quâ trình điều khiển vă nđng cao chất lượng chuyển động của ôtô. Có ba dạng kết cấu tích năng giảm chấn khâc nhau.
e. Bộ tích năng kiểu van con trượt
Bộ tích năng kiểu năy dùng cho phanh dải có tâc dụng hai chiều bằng pittông kĩp, nó có tâc dụng san đều xung âp lực khi ban đầu cấp dầu cho piston vă khi thay