Tỷ số truyền trong bộ truyền hành tinh được tính bằng tỷ số giữa số răng của phần tử bị động và số răng của phần tử chủ động.
Do bánh răng hành tinh chỉ đóng vai trò như là một liên kết với bánh răng bao và bánh răng mặt trời nên số răng của chúng không liên quan tới tỷ số truyền của bộ truyền hành tinh. Do vậy tỷ số truyền của bộ bánh răng hành tinh được xác định thông qua số răng của cần dẫn, bánh răng bao và bánh răng mặt trời. Cần dẫn không phải là bánh răng và không có răng nên ta sử dụng số răng tượng trưng như sau: số răng cần dẫn Zc bằng tổng số răng của bánh răng bao ZN và số răng của bánh mặt trời ZM.
Trong hộp số A343F số răng của các bánh răng như sau: ❖ Số răng của bộ hành tinh trước:
Bánh răng trung tâm: MT = 42 Bánh răng hành tinh: HT = 19 Vành răng ngoài: NT = 79 ❖ Số răng của bộ hành tinh sau:
Bánh răng trung tâm: MS = 33 Bánh răng hành tinh: HS = 23 Vành răng ngoài: NS = 79 ❖ Số răng của bộ hành tinh OD:
Bánh răng trung tâm: MOD = 31 Bánh răng hành tinh: HOD = 33 Vành răng ngoài: NOD = 95 Tỷ số truyền ở tay số n là nn:
30 3 4 1 42 79 42 79 1.000 1.000 2.8043 79 79 33 S T T T T T S N M N M n N N M + + = + = + = 3 4 2 42 79 1.000 1.000 1.5316 79 T T T M N n N + + = = = 3 4 3 1.000 1.000 1.000 n = = Tỷ số truyền OD: 4 3 95 1.000 1.000 0.7539 31 95 OD OD OD OD N n N M = = = + + Tỷ số truyền số lùi: 3 3 4 79 1.000 1.000 2.3939 33 S R S N n M = = = 3.1.9. Các ly hợp: 3.1.9.1. Kết cấu:
Ly hợp C1 có nhiệm vụ truyền công suất từ biến mô qua bánh răng bao ở bộ truyền hành tinh kề nó qua trục sơ cấp. Các đĩa ma sát và đĩa ép được bố trí xen kẽ sao cho các đĩa ma sát ăn khớp bằng then hoa với bánh răng bao phía trước còn các đĩa ép ăn khớp với tang trống ly hợp số tiến.
Ly hợp C2 truyền công suất từ trục sơ cấp đến trống ly hợp số truyền thẳng (bánh răng mặt trời). Các đĩa ma sát lắp ghép bằng then hoa với moayơ ly hợp số truyền thẳng và các đĩa ép thì ghép với trống ly hợp số truyền thẳng. Trống ly hợp số truyền thẳng ăn khớp với trống vào của bánh răng mặt trời, trống vào của bánh răng mặt trời được lắp ghép then hoa với bánh răng mặt trời trước và sau.
3.1.9.2. Hoạt động:
3.1.9.2.1. Điều khiển thủy lực:
❖ Ăn khớp
Khi dầu có áp suất chảy vào trong xy lanh tác động lên viên bi của van một chiều của piston ép làm đóng van một chiều lại. Lúc này piston dịch chuyển bên trong xy lanh ép các đĩa ép tiếp xúc với đĩa ma sát để trục sơ cấp nối với bánh răng bao thực hiện truyền công suất từ trục sơ cấp đến bánh răng bao như hình 3.16a.
31
❖ Nhả khớp
Khi dầu thủy lực được xả ra áp suất dầu trong xy lanh giảm xuống cho phép viên bi của van một chiều tách khỏi đế van bằng lực ly tâm tác dụng lên nó, piston ép không tỳ lên các vành ép nữa nhờ tác dụng của lò xo hồi vị đặt trong xy lanh ép như hình 3.16b.
Hình 3. 16: Hoạt động của ly hợp.
a – Điều khiển ăn khớp; b – Điều khiển nhả khớp; A – Cung cấp dầu; B – Xả dầu; 1 – Bánh răng bao; 2 – Các đĩa ma sát; 3 - Các đĩa ép; 4, 8 - Van một chiều; 5, 9 – Vòng làm kín; 6, 10 – Piston ép; 7 – Trống phanh; 11 – Xylanh ép; 12, 13 – Lò xo hồi vị.
3.1.9.2.2. Dòng truyền công suất khi các ly hợp hoạt động:
Khi C1 hoạt động công suất được truyền từ trục sơ cấp của hộp số đến bánh răng bao của bộ truyền hành tinh trước qua bánh răng hành tinh, đến cần dẫn và tới trục thứ cấp của hộp số như hình 3.17.
Hình 3. 17: Dòng truyền công suất khi ly hợp C1 hoạt động.
C1 – Ly hợp C1; 1 – Bánh răng bao; 2 – Trục sơ cấp hộp số.
Khi C2 hoạt động công suất được truyền từ trục sơ cấp đến bánh răng mặt trời của bộ truyền hành tinh trước và đến trục sơ cấp như hình 3.18.
32
Hình 3. 18: Dòng truyền công suất khi C2 hoạt động.
C2 – Ly hợp C2; 1 – Bánh răng mặt trời; 2 – Trục sơ cấp hộp số.
Khi cả hai ly hợp cùng hoạt động công suất từ trục sơ cấp cùng lúc được truyền đến cả bánh răng bao và bánh răng mặt trời của cơ cấu hành tinh như hình 3.19.
Hình 3. 19: Dòng truyền công suất khi cả hai ly hợp cùng hoạt động.
C1, C2 – Ly hợp C1, C2; 1 – Bánh răng mặt trời; 2 – Bánh răng bao; 3 – Trục sơ cấp hộp số.
3.1.10. Các phanh sử dụng trong hộp số:
Trong hộp số tự động A343F sử dụng hai loại phanh. Một là loại phanh dải B1, hai là
loại phanh ướt nhiều đĩa B2, B3, B0.
3.1.10.1. Phanh dải: 3.1.10.1.1. Kết cấu: 3.1.10.1.1. Kết cấu:
Phanh dải B1 dùng trong hộp số tự động A343F là loại phanh dải điều khiển một đầu. Dải phanh được quấn quanh vòng ngoài của trống phanh, một đầu của dải phanh này được bắt chặt vào vỏ hộp số bằng chốt trong khi đầu còn lại tiếp xúc với piston phanh qua cần đẩy piston. Cần này được dẫn động bằng áp suất thủy lực và khi không còn áp suất thủy lực dẫn động nó trở về vị trí cũ bằng lò xo hồi vị đặt trong xy lanh dẫn động.
33 Nguyên lý hoạt động của phanh dải B1 như hình 3.20.
Hình 3. 20: Hoạt động của phanh dải B1
a – Khi phanh B1 hoạt động; b – Khi phanh B1 không hoạt động; 1 – Vỏ hộp số tự động; 2 – Dải phanh; 3 – Chiều quay của tang trống phanh; 4 – Cần đẩy piston; 5 – Piston; 6 – Lò xo ngoài.
Khi áp suất thủy lực tác dụng lên piston, piston dịch chuyển trong xy lanh nén lò xo ngoài lại. Cần đẩy piston dịch chuyển về bên trái cùng với piston và ấn vào một đầu của dải phanh, do đầu kia của dải phanh được bắt chặt vào vỏ của hộp số nên đường kính của dải phanh sẽ giảm xuống và dải phanh ôm sát vào trống phanh và giữ cho trống phanh đứng yên như hình 3.20a. Khi dầu dẫn động được xả ra khỏi xylanh, piston và cần đẩy được đưa trở về vị trí cũ bằng tác dụng của lò xo hồi vị bên ngoài và dải phanh rời khỏi trống phanh như hình 3.20b.
Khi trống phanh đang quay với tốc độ cao, dải phanh sẽ chịu một phản lực từ trống phanh khi nó kẹp vào. Nếu piston và cần đẩy được chế tạo liền piston sẽ bị rung động do phản lực này, vì vậy để ngăn chặn điều này piston được lắp ghép với cần đẩy thông qua lò xo trong. Khi dải phanh chịu phản lực cần đẩy sẽ bị đẩy ngược lại nén vào lò xo trong và lò xo trong sẽ hấp thụ phản lực này.
Khi áp suất thủy lực trong xylanh tăng lên, piston và cần đẩy tiếp tục nén lò xo ngoài và di chuyển trong xylanh để ép dải phanh kẹp chặt vào trống phanh. Khi áp suất dầu trong xylanh tăng lên nữa nhưng cần đẩy không thể dịch chuyển thêm trong xylanh mà là piston dịch chuyển và nén cả lò xo trong và ngoài. Khi piston tiếp xúc với đệm cách trên cần đẩy thì piston sẽ ấn trực tiếp vào cần đẩy để thực hiện phanh.
34
3.1.10.2. Phanh ướt nhiều đĩa B2, B3 và B0:
3.1.10.2.1. Kết cấu:
Phanh ướt nhiều đĩa gồm các chi tiết: vòng chặn, đĩa ma sát, đĩa ép, piston ép, lò xo hồi vị. Các phanh ướt nhiều đĩa bố trí trong hộp số tự động A343F có các nhiệm vụ sau: ❖ Phanh B2 hoạt động qua khớp một chiều thứ nhất F1 để tránh cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ. Các đĩa ma sát được ăn khớp bằng then hoa với vành ngoài của khớp một chiều F1 còn các đĩa ép được bắt cố định vào vỏ hộp số. Vành trong của khớp một chiều F1 (bánh răng mặt trời trước và sau) được thiết kế sao cho khi quay ngược chiều kim đồng hồ thì bị hãm lại. Nhưng khi quay theo chiều kim đồng hồ thì có thể quay tự do.
❖ Phanh B3 được thiết kế để không cho cần dẫn của bộ truyền hành tinh sau quay, các đĩa ma sát ăn khớp với moayơ phanh B3 của bộ truyền hành tinh sau, moayơ phanh B3 và
cần dẫn bộ truyền hành tinh sau tạo thành một khối và quay cùng nhau, các đĩa ép được gắn cố định vào hộp số.
❖ Phanh B0 để giữ bánh răng mặt trời OD cố định vào vỏ hộp số. Các đĩa ma sát ăn khớp với moayơ của bánh răng mặt trời OD, đĩa ép ăn khớp với các rãnh trên vỏ hộp số.
3.1.10.2.2. Điều khiển thủy lực:
Khi áp suất thủy lực tác dụng lên xylanh, piston dịch chuyển bên trong xylanh ép các đĩa ép và các đĩa ma sát tiếp xúc và ép lên nhau tạo thành một khối khóa cứng cần dẫn (hay đối tượng cần hãm) vào vỏ hộp số (hình 3.21a). Trong quá trình nhả phanh, dầu có áp suất được xả ra khỏi xylanh ép, piston ép trở về vị trí ban đầu nhờ lò xo hồi vị (hình 3.21b).
35
Hình 3. 21: Hoạt động của phanh ướt nhiều đĩa
a – Khi phanh hoạt động; b – Khi phanh không hoạt động; 1 – Xylanh; 2 – Piston; 3 – Đĩa ép; 4 – Đĩa ma sát; 5 – Cần dẫn.
Giống như ly hợp, số lượng đĩa ma sát và đĩa ép cũng có thể khác nhau tùy loại và dòng hộp số tự động. Thậm chí trong cùng một loại hộp số tự động của cùng một kiểu số lượng đĩa ma sát cũng có thể khác nhau tùy loại động cơ lắp với nó.
3.1.11. Khớp một chiều F1 và F2:
Trên hình 3.22 là hình vẽ từng bộ phận của khớp một chiều
Hình 3. 22: Khớp một chiều
1 – Vành trong; 2 – Vành ngoài; 3 – Vành mang con lăn.
Khớp một chiều (F1) hoạt động thông qua phanh (B2) để ngăn không cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ. Khớp một chiều (F2) ngăn không cho cần dẫn bộ truyền hành tinh quay cùng chiều kim đồng hồ, vành ngoài của (F2) được cố
36 định vào vỏ hộp số. Cả hai khớp một chiều sẽ cho phép chi tiết bị khóa quay cùng chiều kim đồng hồ.
Ngoài ra, khớp môt chiều trong bộ truyền hành tinh còn đảm bảo cho việc chuyển số diễn ra êm dịu.
Nếu (B2) không hoạt động ở số 3, nó sẽ cần thiết khi chuyển số xuống số 2. Để cung cấp áp suất thủy lực đến (B2) ngay tại thời điểm áp suất tại (C2) được xả ra. Tuy nhiên sẽ rất khó khăn khi thực hiện cả hai bước này cùng lúc và thậm chí nếu có sự sai lệch nhỏ về thời gian cũng có thể tạo nên rung động khi chuyển số. Để ngăn chặn điều này áp suất thủy lực được cung cấp đến (B2) ở số 3 và áp suất thủy lực cấp đến (C2) được xả trong khi khớp một chiều làm việc tại thời điểm chuyển xuống số 2. Do vậy việc cung cấp áp suất thủy lực đến (C2) làm cho khớp một chiều nhả khóa để chuyển lên số 3.
Như mô tả ở trên việc chuyển số bằng cách cung cấp hay xả áp suất thủy lực đến hay ra khỏi ly hợp hay phanh có thể thực hiện được nhờ khớp một chiều. Công suất được truyền từ bánh răng bị động trung gian đến động cơ hay không phụ thuộc vào khớp một chiều có được đưa vào truyền công suất hay không. Nếu khớp một chiều được đưa vào, công suất từ bánh răng bị động trung gian không được truyền đến động cơ, còn nếu không công suất sẽ được truyền sẽ dẫn đến phanh động cơ.
3.2. Sơ đồ kết cấu và nguyên lý hoạt động của hộp số tự động A343F: 3.2.1. Sơ đồ kết cấu hộp số tự động A343F: 3.2.1. Sơ đồ kết cấu hộp số tự động A343F:
37
Hình 3. 23: Kết cấu mặt cắt dọc hộp số tự động A343F.
Bảng 3. 2: Chức năng của các chi tiết của bộ bánh răng hành tinh
Chi tiết Chức năng
C0
Ly hợp số truyền thẳng
OD Nối cần dẫn bộ truyền OD với bánh răng mặt trời C1 Ly hợp số tiến Nối trục sơ cấp và bánh răng mặt trời bộ hành
tinh trước
C2 Ly hợp số truyền thẳng Nối trục trung gian và bánh răng mặt trời bộ hành tinh sau
B0 Phanh OD
Khóa bánh răng mặt trời OD ngăn không cho nó quay theo cả 2 chiều thuận và ngược chiều kim
đồng hồ
B1 Phanh dải số 2
Khóa bánh răng mặt trời trước và sau không cho nó quay theo cả 2 chiều thuận và ngược chiều
38
B2 Phanh số 2
Khóa bánh răng mặt trời trước sau không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ đồng thời với F1
hoạt động
B3 Phanh số lùi và số 1
Khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh sau, ngăn không cho quay theo cả 2 chiều thuận và ngược
chiều kim đồng hồ
F0 Khớp 1 chiều OD
Khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh OD, ngăn nó quay theo ngược chiều kim đồng hồ xung quanh
bánh răng mặt trời
F1 Khớp một chiều số 1
Khi B2 hoạt động nó ngăn bánh răng mặt trời trước sau không cho quay theo chiều ngược chiều
kim đồng hồ
F2 Khớp một chiều số 2
Khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh trước sau, ngăn không cho nó quay theo chiều ngược chiều
kim đồng hồ
3.2.2. Nguyên lý hoạt động hộp số tự động A343F:
3.2.2.1. Giới thiệu bộ truyền hành tinh hộp số tự động A343F:
Trong hộp số tự động A343F của TOYOTA sử dụng một bộ bánh răng hành tinh 3 tốc độ loại SIMPSON và một bộ truyền hành tinh OD loại WILLD cho số truyền tăng như trên hình 3.24.
Bộ bánh răng hành tinh 3 tốc độ loại SIMPSON là một bộ truyền có hai bộ bánh răng hành tinh đơn giản được bố trí trên cùng một trục. Chúng được bố trí ở vị trí trước và sau trong hộp số và được nối với nhau thành một khối bằng bánh răng mặt trời. Mỗi bánh răng hành tinh của bộ truyền hành tinh được lắp trên trục hành tinh của cần dẫn và ăn khớp với bánh răng bao, bánh răng mặt trời của bộ truyền.
Bộ truyền hành tinh cho số truyền tăng được lắp bên cạnh bộ truyền hành tinh 3 tốc độ, nó gồm một bộ truyền hành tinh đơn giản (loại WILLD), một phanh số truyền tăng (B0) để giữ bánh răng mặt trời, một ly hợp số truyền tăng (C0) để nối bánh răng mặt trời và cần dẫn, một khớp một chiều cho số truyền tăng (F0) như hình 3.24. Công suất được đưa vào cần dẫn số truyền tăng và đi ra từ bánh răng bao của bộ truyền hành tinh này.
39 Sơ đồ bố trí các bộ truyền hành tinh hộp số tự động A343F như hình 3.24.
Hình 3. 24: Sơ đồ bố trí các bộ truyền hành tinh hộp số tự động A343F
Chức năng của các bộ phận:
• Ly hợp số truyền tăng OD (C0) nối cần dẫn bộ truyền OD với bánh răng mặt trời. • Ly hợp số tiến (C1) dùng để nối trục sơ cấp với bánh răng bao của bộ truyền trước. • Ly hợp số truyền thẳng (C2) dùng nối trục sơ cấp với bánh răng mặt trời trước và
sau.
• Phanh OD (B0) khóa bánh răng mặt trời OD ngăn không cho nó quay theo cả hai chiều thuận và ngược kim đồng hồ.
• Phanh dải (B1) khóa bánh răng mặt trời trước và sau không cho chúng quay theo cả hai chiều thuận và ngược chiều kim đồng hồ.
• Phanh ma sát ướt (B2) khóa bánh răng mặt trời trước và sau, không cho chúng quay theo chiều kim đồng hồ trong khi khớp một chiều F1 đang hoạt động.
• Phanh ma sát ướt (B3) khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh sau ngăn không cho chúng quay cả chiều thuận và ngược chiều kim đồng hồ.
• Khớp một chiều OD (F0) khóa cần dẫn bộ truyền hành tinh OD, ngăn không cho nó