2 2 1 N M r r + 1<i<a truyền Số chậm 3 N2 N1 Kvới K1 nối 2 H1M, H1, 2, M2, G1 1 1 Số truyền thẳng R M1 N1 G1 HM2, N2, 2 1 1 M N r r - -a <i<-1 Số lùi
B. 3-2. Nguyên lý làm việc của CCHT tổ hợp Simpson
Sự hoạt động của tổ hợp gắn liền với sự bố trí các phần tử điều khiển (ly hợp, phanh). Trên hình mô tả sơ đồ cấu tạo và các trạng thái hoạt động của CCHT kiều Simpson đặt trên HSTD của ôtô con VW và Audi
Nhận dạng CCHT: bộ truyền có hai dãy hành tinh trước và sau. Trục chủ động nằm trong cùng thông qua giá đỡ 3 nối với bánh răng N2 bằng ly hợp F4, và bánh răng M2 bằng ly hợp F5. Trục bị động 2 lồng trong bánh răng mặt trời M1, M2 và nối với giá hành tinh G2, bánh răng N1. Bánh răng mật trời M1, M2 liền nhau, có kích thước giống nhau và có thể bị khoá đứng yên với vỏ bằng phanh T13. Giá hành tinh G1 có thể bị khoá đứng yên bằng ly hợp F10 và khớp một chiều KM8 đảm bảo cho không bị quá tải trong trường hợp G1 có xu hướng đổi chiều quay.
Sử dụng hai đặc điểm nhận dạng của CCHT kiểu Simpson để phân tích trạng thái làm việc bộ truyền hành tinh trong hộp số VW và Audi.
H. 3-20. Sơ đồ cấu tạo và trạng tháI làm việc ở các số truyền của CCHT trên ôtô Volkswagen và Audi:
a. Sơ đồ cấu tạo HSTD và cầu xe; b. Sơ đồ các số truyền.
1. trục chủ động; 2. trục bị động; 3. giá đỡ hai ly hợp khoá; 4. ly hợp khoá F4; 5. ly hợp khoá F5; 6. giá hành tinh G2; 7. bánh răng ngoại luân N1; 8. khớp một chiều KM8; 9. giá hành tinh G1; 10. ly hợp khoá với vỏ F10; 11. bánh răng ngoại luân N2;
Số truyền F4 F5 T3 F10 KM8
1 * * *
2 * *
3 * *
R * * *
B. 3-3. Nguyên lý làm việc của các số truyền của VW và Audi
Vị trí trung gian trục chủ động 1 nối với bánh T của BMM làm quay giá đỡ 3 của hai ly hợp F4 và F10 khoá, ly hợp mở, mômen không truyền vào CCHT, trục bị động 2 đứng yên, ôtô không chuyển động. Cần chọn số ở vị trí “N” hoặc “P”.
: ly hợp F4, F10 đóng, N1 quay. Mômen truyền qua G2 và M1, M2 tới H1 và N1 rồi truyền qua trục bị động 2. Khi đó cần chọn số có thể nẳm ở vị trí “D” và “2”, còn KM8 ở trạng thái mở khớp một chiều. Khi cần chọn số ở vị trí “1” hoặc “R” khớp một chiều ở trạng thái đóng.
: Ly hợp F4 và phanhT13 đóng. Mômen truyền từ bánh T của BMM tới trục 1, giá đỡ 3 của hai ly hợp khoá, F4, N2 tới G2. Khi đó M2 đứng yên, trục bị động 2 nhận mômen truyền.Vị trí của cần chọn số ở “D”, “2”
ly hợp F4, F5 đóng. Mômen truyền qua trục 1, giá đỡ 3 đóng tạo liên kết cứng giữa hai phần tử của CCHT dãy thứ hai và chúng làm việc như một khối bởi vậy M2 và N2 quay cùng tốc độ. Dãy hành tinh thứ nhất không truyền mômen. Cần chọn số ở vị trí “D”.
ly hợp F5, F10 đóng. Mômen truyền từ trục 1, giá đỡ 3, tới M2, M1. Do G1 đứng yên nên N1 đổi chiều quay. Trục 2 quay ngược chiều trục 1 tạo nên chuyển động lùi của ôtô. KM8 đảm bảo G1 không bị quay ngược chiều do ly hợp F10 có thể bị trượt, cần chọn số ở vị trí “R”.
Cấu tạo của CCHT này trên hình
H. 3-21. Cấu tạo của CCHT trên ôtô Toyota Crown.
a. Mặt cắt toàn bộ hộp số AT; b. Sơ đồ bố trí CCHT; c. Sơ đồ nguyên lý làm việc. Phần trước là một cơ cấu Wilson có hai tỷ số truyền được điều khiển bẳng các ly
-Khớp F0 có tác dụng là cơ cấu an toàn cho C0, được ghép song song trong mạch truyền lực của CCHT, liên kết giữa bánh răng mặt trời với giá hành tinh tạo nên số truyền thẳng (i =1) được gọi là số D. Ly hợp khóa B0 khoá giữa bánh răng mặt trời với vỏ, bánh răng này được cố định tạo nên số truyền tăng (i<1), gọi là số OD. Các cơ cấu B0, C0 luân phiên làm việc, tức là một khi phần tử này đóng thì phần tử kia mở.
-Trục chủ động của cơ cấu này là trục nối cứng với giá hành tinh, nó lồng trong trục bánh răng mặt trời. Trục nhận mômen truyền từ bánh tuabin T của BMM.
-Trục bị động nối cứng với bánh răng ngoại luân N và truyền mômen tới CCHT Simpson phía sau qua hai ly hợp khoá C1 và C2.
-Bộ truyền này có tên gọi là bộ truyền OD, vì nó cho phép tạo ra khả năng tăng tốc cho hộp số. Tóm tắt nguyên lý làm việc trong bảng 3-4
Số truyền B0 C0 F0
D (i=1) * *
OD (i<1) *
B. 3-4. Nguyên lý làm việc bộ truyền OD
-Phần sau là CCHT Simpson bao gồm hai dãy hành tinh đã tổ hợp sẵn như đã trình bày ở trên, dãy trước (F, P, C) và dãy phía sau (R, P, C)
-Hai dãy hành tinh dược điều khiển qua các khớp ma sát: B1, B2, B3, C1, C2, và các khớp một chiều tự động điều khiển F1 và F2.
-Khớp B2, B3 là ly hợp khoá. Khớp B3 liên kết theo mạch song song với F2 nhằm khoá giá hành tinh của dãy phía trước (F, P, C) với vỏ, chỉ làm việc đồng thời với F2
khi chịu tải lớn và có thể gây nên đảo chiều quay ở số truyền 1. Khớp B2 và F1 khoá bánh răng mặt trời với vỏ. Với cấu trúc này khớp B2 chỉ có tác dụng theo một chiều quay nhất định nhằm tránh hiện tượng bánh răng mật trời tự động đảo chiều làm việc. Hai khớp này làm việc đồng thời khi ở số truyền 2.
-Khớp B3 là phanh dải có tác dụng khoá bánh răng mặt trời với vỏ. B3 làm việc đồng thời với B2 và F1 ở số 2. Trong trường hợp này F1 là cơ cấu an toàn cho B3.
-Khớp C1, C2 là khớp điều khiển hai dòng mômen truyền vào CCHT Simpson. Khớp ly hợp C1 nối mômen truyền từ bộ OD vào bánh răng ngoại luân của dãy phía sau (R, P, C) thuộc bộ truyền Simpson, trong tất cả số truyền cho xe chạy tiến. Khớp ly hợp C2 nối mômen truyền từ bộ OD vào bánh răng mặt trời thuộc bộ truyền Simpson, chỉ khi xe lùi và khi cần khoá CCHT Simpson tạo nên số truyền thẳng. Khi truyền thẳng C1, C2 đồng thời đóng, như vậy bánh răng mặt trời và bánh răng ngoại luân quay cùng tốc độ cho i=1.
-Như vậy ở đây trạng thái chủ động thay đổi: có lúc là trục của bánh răng mặt trời nếu C2 hay cả C1 và C2 cùng đóng, có lúc là trục của bánh răng ngoại luân dãy (R, P, C) nếu C1 đóng.
Trục bị động là trục chung của bánh răng ngoại luân dãy (F, P, C), và giá hành tinh của dãy (R, P, C). Số truyền C1 C2 B1 B2 B3 F1 F2 1 * * * * 2 * * * * 3 * * * R * *
B. 3-5. Tóm tắt nguyên lý làm việc CCHT Simpson.
-Tổ hợp hai phần HSHT thực hiện theo năm khả năng tiến và một lùi với các chế độ làm việc
ã Khi đặt cần chọn số ở D: xe thực hiện các số truyền 1,2,3, OD với 1,2,3 bộ truyền ở trạng thái D, với OD bộ truyền ở trạng thái OD
ã Khi đặt cần chọn số ở 2, thực hiện các số truyền 1,2,3, OD nằm ở trạng thái (i=1)
ã Khi đặt cần chọn số ở L: thực hiện các số truyền 1,2, OD nằm ở trạng thái (i=1). Với trạng thái số 1khớp ly hợp B3 hỗ trợ cho F2 nhằm giảm tải cho cơ cấu. Cấu trúc như vậy nâng cao khả năng an toàn làm việc cho CCHT.
ã Khi đặt cần chọn số ở số lùi, các trạng thái bộ truyền OD ở D (C0, F0 đóng), bộ truyền Simpson có C2, B3 đóng.
ã Khi đặt cần chọn số ở P (số đỗ), và số N (số Mo), chỉ có khớp C0 đóng, còn lại ở trạng thái mở. Khi đặt cần chọn số ở P, trục bị động khoá với vỏ do đó xe không bị tự trôi.
Tổ hợp các trạng thái làm việc của HSHT gồm bộ truyền OD và bộ truyền Simpson trong bảng. Vị trí cần HSHT Vị trí C0 C1 C2 B0 B1 B2 B3 F0 F1 F2 P P * R R * * * * N N * 1 * * * * D 2 * * * * * 3 * * * * * OD * * * * 1 * * * * 2 2 * * * * * * 3 * * L 1 * * * * * 2 * * * * * *
B. 3-6. Tổ hợp các trạng thái làm việc của CCHT Toyota Crown.
3.2.3 CCHT kiểu Ravigneaux
H.3-23. Sơ đồ cấu tạo CCHT kiều Ragvineaux.
1. Bánh răng hành tinh H2; 2. Giá hành tinh G; 3. Bánh răng hành tinh H1; 4. Bánh răng mặt trời M1; 5. Bánh răng mặt trời M2; 6. Bánh răng ngoại luân N.
-Cấu tạo của CCHT kiểu Ravigneaux gồm hai bánh răng mặt trời M1, M2 nối với hai trục khác nhau, hai nhóm bánh răng hành tinh H1, H2 ăn khớp với nhau và đặt chung trên một giá hành tinh G, một bánh răng ngoại luân N ăn khớp với H2, còn H1 ăn khớp với M2. Sơ đồ cấu tạo trình bày trên hình 4-29 và tóm tắt nguyên lý làm việc trong bảng 4-8
Phương án A: CCHT kiểu Ravigneaux cho ba số tiến 1,2,3 và một số lùi R.
Phương án B: CCHT kiểu Ravigneaux cho bốn số tiến 1,2,3,4 (số 4 là số truyền tăng) và một số lùi R.
-Tóm tắt nguyên lý làm việc với cả hai phương án trình bày ở bảng:
Số truyền Phần tử chủ động Phần tử bị động Phần tử khóa Phần tử chạy không Công thức tính i Khả năng chế tạo i Ưng dụng trong hộp số
1 M1 N G M2 1 1 M N r r 1<i<Ơ truyền Số rất chậm 2 M1 N M2 -- 2 2 1 1 M k M K M K r r r r r r + + 1<i<Ơ truyền Số chậm 3 M1+M2 N M1, M2 -- 1 1 truyền Số thẳng 4 G N M2 -- N M r r 2 1 1 + i<1 Số truyền tăng R M2 N G M1, H1 2 M N r r - -Ơ<i<-1 Số lùi
B. 3-7. Tóm tắt nguyên lý làm việc CCHT kiều Ravigneaux.
N S2 S2 S1 M1 G bũ khoaự N S2 M2 bũ khoaự N M1 M2 bũ khoaự S1 S2 N N N Soỏ luứi Soỏ 2 Soỏ 1 Soỏ 4
Từ bảng nguyên lý làm việc có thể nhận thấy trục chủ động có thể liên kết với M1, M2, trục bị động liên kết với N do vậy kết cấu bố trí trên hộp số ôtô đảm bảo tính hợp lý cao. Khi M1 và M2 khoá cùng với nhau tạo nên số truyền thẳng (D).
So với CCHT kiểu Simpson, CCHT kiểu Ravigneaux cho khoảng tỷ số truyền rộng rãi hơn, ít gặp khó khăn trong việc chế tạo, nhiều hãng đã áp dụng CCHT kiểu này trên ôtô từ nhiều năm trước đây.
HSHT này có trục chủ động 1 nối với bánh răng T của BMM. đồng thời trên nó đặt ly hợp F11 khoá và K2 (bố trí song song) liên hệ với M3, ly hợp khoá F12 liên hệ với bánh răng N6, bánh răng N6 có thể nối trục 1 hoặc khoá cứng trên vỏ nhờ ly hợp F13 Trục bị động 9 nối cứng với giá hành tinh G8 và có thể bị phanh bởi phanh T10, bánh răng M3 ăn khớp với H4. Bánh răng H4 ăn khớp với H5, M7 ăn khớp với H5 và quay trơn trên trục 9.
Sơ đồ thực hiện cấu trúc theo phương án A của CCHT kiểu Ravigneaux, nhưng sử dụng giá hành tinh G làm khâu bị động.
H.3-25. Cấu trúc HSHT trên ôtô Opel phương án A.
1. trục chủ động; 2. khớp một chiều K2; 3. bánh răng mặt trời M3; 4. bánh răng hành tinh H4; 5. bánh răng hành tinh H5; 6. bánh răng ngoại luân N6; 7. bánh răng mặt trời M7; 8. giá hành tinh G8; 9. trục bị động; 10. phanh dảI
T10; 11. ly hợp khoá F11 ; 12. ly hợp khoá F12 ; 13. ly hợp khoá F13
-vị trí trung gian: các ly hợp khoá F11, F12, F13 và phanh T10 đều ở trạng thái mở. Trục chủ động 1 gắn với bánh tuabin của BMM và dẫn động bánh răng M3 thông qua khớp K2. Bánh răng M3 làm quay bánh răng hành tinh H4 và H5 đẩy bánh răng N6 quay cùng chiều với M3. Do bánh răng M7 quay lồng không bởi vậy giá hành tinh G8 và trục bị động 9 đứng yên.
ly hợp F11 đóng, phanh T10 đóng. Mômen truyền qua F11 tới M3 làm quay H4 và G8, M7 bị khoá đứng yên với vỏ hộp số nhờ phanh dải T10. H5 lăn trên M7
và mang giá hành tinh G8 quay cùng chiều với M3. N6 quay không tải.
ly hợp F12 , phanh dải T10 đều đóng, mômen truyền từ trục 1 qua F12 và K2 tới N6, H5 quay và lăn trên bề mặt M7 (T10 giữ bánh răng M7 đứng yên) mang theo G8 quay cùng chiều N6, H4 và M3 quay không tải.
ly hợp F11, F12 đóng, mômen truyền từ trục 1 qua F11 và K2 tới M3 đồng thời qua F12 đến N6. Do M1 và N6 có cùng tốc độ nên CCHT quay thành một khối thực hiện số truyền thẳng.
ly hợp F11, F13 đóng, N6 đứng yên với vỏ hộp số. Mômen truyền từ trục chủ động qua F11 đến M3, M3 làm quay H4, H5 mang theo giá hành tinh G8 quay ngược chiều M3, M7 quay không tải. Trục bị động quay ngược chiều, xe thực hiện chuyển động lùi.
ã Nếu cần chọn số ở vị trí “1”, CCHT chỉ làm việc ở số truyền 1.
ã Nếu cần chọn số ở vị trí “2” CCHT làm việc ở số truyền 1 và số truyền 2. ã Nếu cần chọn số ở vị trí “3” CCHT làm việc ở số truyền 1, 2, 3.
ã Nếu cần chọn số ở vị trí “N” và “P” trục bị động đứng yên. ã Nếu cần chọn số ở vị trí “R” xe chuyển động lùi.
Việc dùng G8 làm khâu bị động không cho giá trị tỷ số truyền lớn nhưng có khả năng thu gọn kết cấu của HSHT.
Trên xe có thêm một số truyền tăng, như vậy CCHT kiểu Ravigneaux có bốn số truyền tiến và một số lùi.
H.3-26. Hộp số hành tinh trên ôtô con Ford.
giá hành tinh G bị khóa đứng yên, mômen truyền từ bánh răng M1 sang bánh răng hành tinh ngắn H1 tới bánh răng hành tinh dài H2 và truyền ra bánh răng ngoại luân N1 tức là truyền sang trục ra của HSC. Tỷ số truyền đạt được xấp xỉ 2:5:1.
bánh răng M2 bị khóa đứng yên, mômen truyền từ bánh răng M1 sang bánh răng hành tinh ngắn H1 tới bánh răng hành tinh dài H2 và truyền ra bánh răng ngoại luân N, tức là truyền sang trục ra của HSC. Tỷ số truyền xấp xỉ 1:5:1.
truyền thẳng: bánh răng M2 bị khóa với bánh răng M1, tất cả thành một khối cùng chuyển động. Tỷ số truyền đạt được xấp xỉ 1:1.
truyền tăng: bánh răng M1 bị khóa đứng yên, mômen truyền từ giá hành tinh G tới bánh răng N qua các bánh răng hành tinh H2, bánh răng hành tinh ngắn H1 lăn trên M1. Tỷ số truyền đạt được xấp xỉ 0,677:1.
giá G bị khóa đứng yên, mômen truyền từ bánh răng M2 sang bánh răng hành tinh dài H2 và truyền ra bánh răng ngoại luân N, tức là truyền sang trục ra của HSC, thực hiện chiều quay ngược với trục vào. Tỷ số truyền đạt được xấp xỉ 2:1.
-Trong phương án này CCHT tận dụng thêm một tỷ số truyền mà không tăng số