Khuếch đại mômen phải phù hợp với hoạt động của xe. Các bánh răng là cần thiết để thực hiện điều đó. Để hoàn thành điều này, hộp số tự động sử dụng bộ bánh răng hành tinh.
Một bộ bánh răng hành tinh có thể sử dụng để giảm tốc, tăng tốc, và truyền động trực tiếp. bộ bánh răng hành tinh có thể sử dụng để đảo chiều quay.
Trên xe Audi A8, hộp số tự động 09E sử dụng cơ chế bánh răng Lepelletier để khuếch đại mô men cũng như thay đổi tốc độ. Cho phép hộp số có thể thực hiện 6 cấp số với một số lùi. Bên cạnh đó sử dụng bộ điều khiển với 3 li hợp và 2 phanh.
Hình 2.17: Bộ bánh răng hành tinh kiểu Ravigneaux
Bộ bánh răng hành tinh đơn được lắp ngược với bộ bánh răng hành tinh Ravigneaux và nó cung cấp 2 cấp truyền động cho bộ bánh răng hành tinh Ravigneaux.
Đầu ra của hộp số luôn là bộ bánh răng của Ravigneaux.
2.2.4.1 Bộ bánh răng hành tinh Ravigneaux và cơ chế hoạt động 2.2.4.1.1 Cấu tạo:
Hình dưới đây chỉ sự khởi đầu của một bộ truyền bánh răng hành tinh sử dụng trong hộp số bốn tốc độ. Chú ý rằng bánh răng mặt trời thứ nhất và trục là một bộ phận và được nối với tuabin biến mô. Các bánh răng hành tinh ngắn được ăn khớp với bánh răng mặt trời. Các bánh răng hành tinh dài sẽ ăn khớp với bánh răng mặt trời lùi. Bánh răng bao đơn ăn khớp với bánh răng hành tinh dài. Sự sắp xếp của bộ truyền bánh răng hành tinh loại này được gọi là bộ truyền bánh răng hành tinh kép, cũng có khi gọi là bộ truyền bánh răng Ravigneaux. Bộ truyền bánh răng hành tinh kép được sử dụng nhiều năm trong hộp số hai và ba tốc độ.
2.2.4.1.2 Cơ chế hoạt động * Chế độ giảm tốc.
Trong trong chế độ giảm tốc, bộ truyền Ravigneaux có thể sinh ra 2 tỉ số truyền
- Tỷ số truyền 1
Đầu vào: Bánh răng mặt trời nhỏ (Small sun gear) Đầu ra : Bánh răng bao (Ring gear)
Cố định : Cần dẫn bánh răng hành tinh (Planet carrier)
Hình 2.19: Tỉ số truyền giảm tốc 1 của bộ truyền Ravigneaux
- Tỷ số truyền 2
Đầu vào: Bánh răng mặt trời nhỏ (Small sun gear) Đầu ra : Bánh răng bao (Ring gear)
Hình 2.20: Tỉ số truyền giảm tốc 2 của bộ truyền Ravigneaux
- Chế độ nối trực tiếp.
Đầu vào: Bánh răng bao (Ring gear) Đầu ra: Bánh răng bao (Ring gear)
Cố định: Bộ bánh răng hành tinh (Planetary gearset)
Hình 2.21: Chế độ truyền thẳng của bộ truyền Ravigneaux
Trong chế độ này toàn bộ bộ truyền không có chuyển động tương đối giữa các phần tử với nhau. Nói cách khác bộ truyền là một khối để tốc độ trục đầu vào và đầu ra bằng nhau.
Đầu vào: Cần dẫn bánh răng hành tinh (Planet carrier) Đầu ra: Bánh răng bao (Ring gear)
Cố định: Bánh răng mặt trời lớn (Large sun gear)
Hình 2.22: Chế độ tăng tốc của bộ truyền Ravigneaux
- Chế độ đảo chiều
Đầu vào: Bánh răng mặt trời lớn (Large sun gear) Đầu ra: Bánh răng bao (Ring gear)
Cố định: Cần dẫn bánh răng hành tinh (Planet carrier)
Hình 2.23: Chế độ đảo chiều của bộ truyền Ravigneaux
2.2.4.2 Nguyên lý hoạt động của hộp số tự động qua bộ bánh răng hành tinh
Hình 2.24 Số 1
Qua bộ biến mô, mô men sẽ được truyền từ bánh tua bin -> Bánh răng bao H1 -> Bánh răng hành tinh P1. Vì bánh răng mặt trời S1 bị cố định nên bánh răng hành tinh sẽ quay quanh bánh răng mặt trời. Do đó, mô men xoắn sẽ được truyền từ cần dẫn PT1. Bên cạnh đó, ly hợp A đóng lại và kết nối PT1 với bánh răng mặt trời nhỏ S3. Mô men xoắn truyền từ S3 -> Bánh răng hành tinh ngắn P3 -> Bánh răng hành tinh dài P2. Vì phanh D khóa cần dẫn PT2 nên bộ bánh răng hành tinh không quay quanh bánh răng mặt trời và mô men xoắn truyền tới bánh răng bao H2 và được truyền tới trục đầu ra.
*/ Số 2
Hình 2.25: Số 2
Trục Tuabin -> Bánh răng bao H1 -> Bánh răng hành tinh P1 (bánh răng P1 quay quanh bánh răng mặt trời S1 vì S1 cố định), Đầu ra của bộ truyền đơn
là cần dẫn PT1. Li hợp A đóng và nôi đường truyền mô men từ PT1 tới bánh răng mặt trời S3 và truyền tới bộ truyền Ravigneaux. Phanh C hoạt động và và khóa mánh răng mặt trời lớn S2. Mô men xoắn truyền từ S3 -> bánh răng hành tinh ngắn P3 -> bánh răng hành tinh dài P2. Bánh răng hành tinh P2 quay quanh bánh răng mặt trời S2 đang cố định và mô men được truyền tới bánh răng bao H2.
*/ Số 3
Hình 2.26: Số 3
Trục Tuabin -> Bánh răng bao H1 -> Bánh răng hành tinh P1 (bánh răng P1 quay quanh bánh răng mặt trời S1 vì S1 cố định), Đầu ra của bộ truyền đơn là cần dẫn PT1. Li hợp A đóng và nôi đường truyền mô men từ PT1 tới bánh răng mặt trời S3 và truyền tới bộ truyền Ravigneaux. Li hợp B đóng và cũng tạo đường truyền mô men tới bộ truyền Ravigneaux. Do đó ta thấy được mô men xoắn được dẫn truyền từ bộ truyền bánh răng hành tinh đơn sang bộ truyền bánh răng hành tinh Ravigneaux qua 2 bộ li hợp A và B.
Hình 2.27: Số 4
Trục Tuabin -> Bánh răng bao H1 -> Bánh răng hành tinh P1 (bánh răng P1 quay quanh bánh răng mặt trời S1 vì S1 cố định), Đầu ra của bộ truyền đơn là cần dẫn PT1. Trong tay số này cả sử dụng 2 li hợp A và E. Li hợp A đóng và nôi đường truyền mô men từ PT1 tới bánh răng mặt trời S3 và truyền tới bộ truyền Ravigneaux. Li hợp E đóng thì trục tua bin nó sẽ truyền mô men xoắn tới cần dẫn của bộ bánh răng hành tinh Ravigneaux. Bánh răng mặt hành tinh dài P2 thi ăn khớp với bánh răng hành tinh ngắn P3 và dẫn động bánh răng bao cùng nhau.
*/ Số 5
Trục Tuabin -> Bánh răng bao H1 -> Bánh răng hành tinh P1 (bánh răng P1 quay quanh bánh răng mặt trời S1 vì S1 cố định), Đầu ra của bộ truyền đơn là cần dẫn PT1. Trong tay số này sử dụng 2 li hợp B và E. Li hợp B đóng dẫn động bánh răng mặt trời lớn S2. Li hợp E đóng thì trục tua bin nó sẽ truyền mô men xoắn tới cần dẫn PT2. Do đó, bánh răng hành tinh P2 dẫn động bánh răng bao H2 cùng với cần dẫn PT2 và bánh răng mặt trời S2.
*/ Số 6
Hình 2.29: Số 6
Phanh C hãm bánh răng mặt trời lớn S2
Li hợp E đóng, trục tuabin truyền mô men tới cần dẫn của bộ truyền Ravigneaux (PT2) và từ đó truyền mô men tới bộ truyền. Bánh răng hành tinh dài P2 quay quanh bánh răng mặt trời S2 đang cố định.
Và do li hợp A và B đang mở nên bộ truyền bánh răng hành tinh đơn không tác động đến đầu ra của hộp số.
Hình 2.30: Số lùi
Ở tay số lùi sử dụng li hợp B và phanh D
Trục Tuabin -> Bánh răng bao H1 -> Bánh răng hành tinh P1 (bánh răng P1 quay quanh bánh răng mặt trời S1 vì S1 cố định), Đầu ra của bộ truyền đơn là cần dẫn PT1. Li hợp B đóng và cũng tạo đường truyền mô men tới bộ truyền Ravigneaux. Và phanh D hãm cần dẫn PT2. Mô men xoắn truyền từ bánh răng mặt trời lớn S2 -> bánh răng hành tinh P2. Dưới sự hỗ trợ của PT2, bánh răng P2 -> bánh răng bao H2. Do đó số lùi hoạt động.
2.2.4.3 Phanh và li hợp ướt
Trong hoạt động của hộp số tự động các chế độ đóng li hợp/ phanh được điều khiển thủy lực. Áp suất dầu tới các xy lanh của li hợp/ phanh phù hợp. Do đó, gây ra pít-tông nén bộ đĩa / đĩa. Khi áp lực dầu giảm dần, tấm lò xo nằm trên pít-tông buộc piston trở lại vị trí ban đầu của nó.
Để kết hợp tối ưu của hiệu quả hộp số cho động cơ, số lượng tấm ly hợp được điều chỉnh với đầu ra động cơ, do đó giảm thiểu tổn thất ma sát của ly hợp mở.
Vị cơ chế hoạt động của các li hợp và phanh đều dùng cơ chế dùng piston ép nên dùng cơ chế hoạt động của li hợp E làm ví dụ:
Hình 2.31: Li hợp E
1- Ống dẫn dầu bôi trơn; 2- Ống dẫn áp suất; 3- Piston; 4- Bộ đĩa li hợp; 5- Cần dẫn 2; 6- Lò xo hồi vị; 7- Bánh răng bao 1; 8- Xy lanh; 9- Trục tuabin
Do xoay ở tốc độ cao, ATF trong xi lanh ly hợp chịu lực ly tâm đáng kể. Điều này dẫn đến sự gia tăng áp suất trong xi lanh ly hợp về phía bán kính lớn nhất.
Dầu sẽ được cung cấp đều cho cho hai bên của piston. Đạt được điều này là nhờ vách ngăn. Vách ngăn này sẽ tạo một không gian kín với mục đích cân bằng áp suất động. Và chỉ áp suất thấp từ dầu bôi trơn dùng trong không gian kín đó.