1. 1
CHÖÔNG 3
HỘP SỐ Ô TÔ
Bài 2 – HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
Muïc tieâu:
Sau khi hoïc xong chöông naøy caùc sinh vieân coù khaû naêng:
1. Trình baøy ñöôïc coâng duïng, yeâu caàu vaø phaân loaïi hoäp soá.
2. Neâu ñöôïc khaùi quaùt veà hoäp soá töï ñoäng.
3. Trình baøy ñöôïc sô ñoà caáu taïo, nguyeân lyù laøm vieäc vaø caùc ñöôøng ñaëc tính cuûa bieán
moâmen thuûy löïc.
4. Tính toaùn ñöôïc ñoäng hoïc vaø ñoäng löïc hoïc cuûa hoäp soá haønh tinh.
5. Trình baøy ñöôïc heä thoáng ñieàu khieån hoäp soá töï ñoäng.
6. Trình baøy ñöôïc ñöôïc nguyeân taéc phaân phoái coâng suaát cho caùc caàu cuûa xe nhieàu caàu chuû
ñoäng.
2. 2
MỤC LỤC
A – KẾT CẤU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG .............................................................................................. 3
I. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI .............................................................................3
II. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỘP SỐ TỰ DỘNG ..................................................................3
1. Cấu tạo chung............................................................................................................................... 3
2. Đặc điểm kết cấu các bộ phận của hộp số tự động.........................................................................5
3. Đặc điểm kết cấu của một số loại hộp số tự động ........................................................................ 53
3.1. Hộp số tự động có cấp ......................................................................................................54
3.2. Hộp số tự động vô cấp ......................................................................................................55
B – TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG.............................................................. 61
III. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG.................................................. 61
IV. TÍNH ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG............................... 61
CÂU HỎI ÔN TẬP....................................................................................................................... 74
3. 3
A – KẾT CẤU HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
I. CÔNG DỤNG, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI
1. Coâng duïng
Hoäp soá töï ñoäng cho pheùp ñôn giaûn hoùa vieäc ñieàu khieån hoäp soá. Quaù trình chuyeån soá eâm dòu,
khoâng caàn caét coâng suaát truyeàn töø ñoäng cô xuoáng khi sang soá. Hoäp soá töï ñoäng töï choïn tæ soá
truyeàn phuø hôïp vôùi ñieàu kieän chuyeån ñoäng, do ñoù taïo ñieàu kieän söû duïng gaàn nhö toái öu coâng suaát
cuûa ñoäng cô.
2. Yeâu caàu
Thao taùc ñieàu khieån hoäp soá ñôn giaûn, nheï nhaøng;
Ñaûm baûo chaát löôïng ñoäng löïc keùo cao;
Hieäu suaát truyeàn ñoäng phaûi töông ñoái lôùn;
Ñoä tin caäy lôùn, ít hö hoûng,tuoåi thoï cao;
Keát caáu phaûi goïn, troïng löôïng nhoû.
3. Phaân loaïi
Hieän nay, söû duïng treân xe coù hai loaïi hoäp soá töï ñoäng:
* Hoäp soá töï ñoäng coù caáp.
* Hoäp soá töï ñoäng voâ caáp.
Cho ñeán nay, hoäp soá töï ñoäng coù caáp ñöôïc söû duïng roäng raõi hôn nhieàu so vôùi hoäp soá töï ñoäng
voâ caáp. Bôûi vaäy, trong chöông naøy chuùng ta chæ nghieân cöùu veà hoäp soá töï ñoäng coù caáp. Coøn hoäp soá
töï ñoäng voâ caáp, chuùng ta tham khaûo theâm ôû caùc chuyeân ñeà.
II. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA HỘP SỐ TỰ DỘNG
1. Cấu tạo chung
Ở hộp số thường, việc thay đổi tốc độ thông qua bàn đạp chân ga, nhưng khi cần thay đổi lực
kéo cho xe (như leo dốc, kéo tải nặng,…) thì cần thiết phải về số thấp nhằm thay đổi lực kéo cho xe,
thực hiện công việc trên tài xế phải sang số bằng tay, đòi hỏi người lái phải nhận biết tải, tốc độ động
cơ để việc chuyển số thích hợp.
Nhưng ở hộp số tự động, việc nhận biết như trên là không cần thiết mà việc lên số hay xuống
số là hoàn toàn tự động tại thời điểm phụ thuộc vào tải động cơ và tốc độ xe.
Hình 1 – Kết cấu hộp số tự động
4. 4
Hình 2 – Kết cấu của hộp số tự động
1 – Bộ biến mô; 2 – Bộ truyền bánh răng hành tinh; 3 – Hệ thống điều khiển thủy lực
Các bộ phận chính trong hộp số tự động:
a) Bộ biến mô: có nhiệm vụ truyền và khuếch đại mômen từ động cơ bằng cách sử dụng
dầu hộp số (ATF automatic transmission fluid) làm môi trường làm việc;
b) Bộ truyền bánh răng hành tinh: gồm một hay nhiều bộ bánh răng hành tinh, việc
thay đổi tỉ số truyền nhờ vào hoạt động của các cụm chi tiết như: ly hợp, phanh đai, phanh đĩa, ly
hợp một chiều,…;
c) Cơ cấu sang số;
d) Hệ thống điều khiển: Có thể điều khiển thủy lực hoặc điều khiển điện tử.
Ưu điểm của hộp số tự động:
- Giảm mệt mỏi cho tài xế bằng cách loại bỏ các thao tác điều khiển ly hợp và
thường xuyên phải chuyển số;
- Chuyển số một cách tự động và êm dịu, giảm bớt những kỹ thuật thành thạo trong
lái xe;
- Tránh cho động cơ và hệ thống truyền lực bị quá tải tốt hơn so với cơ khí (do qua
biến mô).
5. 5
2. Đặc điểm kết cấu các bộ phận của hộp số tự động
2.1. Biến mô thủy lực
Bộ biến mô vừa truyền vừa khuếch đại mômen từ động cơ vào hộp số (bộ truyền bánh răng
hành tinh) bằng việc sử dụng dầu hộp số tự động (ATF) như một môi chất.
Bộ biến mô gồm: bánh bơm, bánh tuabin, khớp một chiều, stato và vỏ biến mô chứa tất cả
các bộ phận đó.
Bộ biến đổi được đổ đầy ATF do bơm dầu cung cấp. Động cơ quay và bánh bơm quay và
dầu bị đẩy ra từ bánh bơm thành một dòng mạnh làm quay bánh tuabin.
Hình – Biến mô thủy lực của hộp số tự động
Bánh bơm: được bố trí nằm trong vỏ bộ biến mô và nối với trục khuỷu qua đĩa bị động.
Nhiều cánh hình cong được lắp bên trong bánh bơm. Một vòng dẫn hướng được lắp trên mép trong
của các cánh để đường dẫn dòng dầu được êm.
6. 6
Hình – Cấu tạo bánh bơm của biến mô thủy lực
Bánh tuabin: Rất nhiều cánh được lắp lên bánh tuabin giống như trường hợp bánh bơm.
Hướng cong của các cánh này ngược chiều với hướng cong của cánh bánh bơm. Bánh tuabin
được lắp trên trục sơ cấp của hộp số sao cho các cánh bên trong nó nằm đối diện với các cánh của
bánh bơm với một khe hở rất nhỏ ở giữa.
Bánh tuabin quay cùng với trục sơ cấp của hộp số khi xe chạy với vị trí của cần số ở dải “D”,
“2”, “L” hoặc “R”. Tuy nhiên, nó sẽ không quay khi xe dừng. Khi vị trí ở “P” hoặc “N” thì bánh
tuabin quay tự do khi bánh bơm quay.
Hình – Cấu tạo bánh tuabin
7. 7
Stato: nằm giữa bánh bơm và bánh tuabin. Qua khớp một chiều nó được lắp trên trục stato và
trục này được cố định trên vỏ hộp số.
a) Hoạt động của stato: Dòng dầu trở về từ bánh tuabin vào bánh bơm theo hướng cản
sự quay của bánh bơm. Do đó, stato đổi chiều của dòng dầu sao cho nó tác động lên phía sau của các
cánh trên bánh bơm và bổ sung thêm lực đẩy cho bánh bơm, do đó làm tăng mômen.
b) Hoạt động của khớp một chiều: Khớp một chiều cho phép stato quay theo chiều của
trục khuỷu động cơ. Tuy nhiên, nếu stato định bắt đầu quay theo chiều ngược lại thì khớp một chiều
sẽ khóa stato để ngăn không co nó quay.
Hình – Cấu tạo stato
Sự truyền mô mên: Khi tốc độ của bánh bơm tăng thì lực li tâm làm cho dầu bắt đầu chảy từ
tâm bánh bơm ra phía ngoài. Khi tốc độ bánh bơm tăng lên nữa thì dầu sẽ bị ép văng ra khỏi bánh
bơm. Dầu va vào cánh của bánh tuabin làm cho bánh tuabin bắt đầu quay cùng chiều với bánh bơm.
Dầu chảy vào trong dọc theo các cánh của bánh tuabin. Khi nó chiu được vào bên trong bánh tuabin
thì mặt cong trong của cánh sẽ đổi hướng dầu ngược lại về phía bánh bơm, và chu kỳ lại bắt đầu từ
đầu. Việc truyền mômen được thực hiện nhờ sự tuần hoàn dầu qua bánh bơm và bánh tuabin.
8. 8
Hình – Sự truyền mômen
Khuếch đại mômen: Việc khuếc đại mômen do bộ biến mô thực hiện bằng cách dẫn dầu khi
nó vẫn còn năng lượng sau khi đã đi qua bánh tuabin trở về bánh bơm qua cánh của stato. Nói cách
khách, bánh bơm được quay do mômen từ động cơ mà mômen này lại được bổ sung dầu quay về từ
bánh tuabin. Có thề nói rằng bánh bơm khuếc đại mômen ban đầu để dẫn động bánh tuabin.
Hình – Khuếch đại mômen
9. 9
Hoạt động của bộ biến mô: Dưới đây là mô tả chung về hoạt động của bộ biến mô khi cần
số được chuyển vào “D”, “2”, “L” hoặc “R”.
Hình – Hoạt động của bộ biến mô
1) Động cơ chạy không tải, xe dừng: Khi động cơ chạy không tải thì mômen do động
cơ sinh ra là nhỏ nhất. Nếu gài phanh (phanh tay hoặc phanh chân) thì tải trên bánh tuabin rất lớn vì
nó không thể quay được. Tuy nhiên, do xe bị dừng nên tỷ số truyền tốc độ của bánh tuabin so với
cánh bơm bằng không trong khi tỷ số truyền mômen ở trị số lớn nhất. Do đó, bánh tua bin luôn sẵn
sàng để quay với một mômen lớn hơn mômen do động cơ sinh ra.
Hình – Động cơ chạy không tải, xe dừng
10. 10
2) Xe bắt đầu chuyển động: Khi nhả các phanh thì bánh tuabin có thể quay cùng với
trục sơ cấp của hộp số. Do đó, bánh tuabin quay với một mômen lớn hơn mômen do động cơ sinh ra
khi đạp bàn đạp ga. Như vậy, xe bắt đầu chuyển động.
Hình – Xe bắt đầu chuyển động
3) Xe chạy với tốc độ thấp: Khi tốc độ xe tăng lên, thì tốc độ quay của bánh tuabin sẽ
nhanh chóng tiến gần tới tốc độ quay của bánh bơm. Vì vậy, tỷ số truyền mômen nhanh chóng tiến
gần tới 1. Khi tỷ số truyền tốc độ giữa bánh tuabin và bánh bơm đạt tới điểm ly hợp thì stato bắt đầu
quay. Và sự khuếch đại mômen giảm xuống. Nói cách khác, bộ biến mô bắt đầu hoạt động như một
khớp nối thủy lực. Đo đó, tốc độ xe tăng gần như theo tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ.
Hình – Khi xe chạy với tốc độ thấp
11. 11
4) Xe chạy ổn định ở tốc độ trung bình hoặc tốc độ cao: Bộ biến mô chỉ hoạt động
như một khợp nối thủy lực. bánh tuabin quay ở tốc độ gần đúng tốc độ của bánh bơm.
Hình – Xe chạy ổn định ở tốc độ trung bình hoặc tốc độ cao
Caáu taïo vaø nguyeân lyù laøm vieäc:
Bieán moâmen thuûy löïc coù 3 boä phaän chính (hình 19):
Ñóa bôm (B) ñöôïc noái vôùi truïc 1 laø truïc chuû ñoäng. Truïc naøy noái tröïc tieáp vôùi truïc khuyûu
ñoäng cô.
Ñóa tuoác bin (T) ñöôïc noái vôùi truïc 2 laø truïc bò ñoäng cuûa bieán moâmen thuûy löïc.
Ñóa phaûn xaï (P) coøn ñöôïc goïi laø boä phaän daãn höôùng. Ñóa P ñoùng vai troø trong vieäc laøm
taêng moâmen xoaén.
ÔÛ treân hình 8 laø tröôøng hôïp ñóa P noái cöùng vôùi voû cuûa bieán moâmen.
Hình 8 – Caùc boä phaän chính cuûa bieán moâmen thuyû löïc
Taát caû ñöôïc ñaët trong voû coá ñònh, beân trong ñöôïc naïp ñaày chaát loûng.
T B
P
P
T B
Mb
b
b
n nt t t
M
1
2
12. 12
Giöõa B, T vaø P laø caùc khe hôû voâ cuøng nhoû. Treân caùc ñóa B, T vaø P coù gaén caùc caùnh ñöôïc
uoán cong, taïo thaønh caùc raõnh, maø trong chuùng doøng chaát loûng seõ chuyeån ñoäng tuaàn hoaøn.
Bieán moâmen thuûy löïc coù hai chöùc naêng: taêng moâmen xoaén cuûa ñoäng cô vaø töï ñoäng ñieàu
chænh moâmen xoaén.
Khi ñoäng cô laøm vieäc, ñóa B quay. Chaát loûng ôû giöõa caùc caùnh cuûa B nhaän ñöôïc naêng löôïng
seõ chuyeån ñoäng töø taâm ñeán rìa ñóa B, vaän toác caøng ra xa taâm caøng taêng. Khi rôøi B, doøng chaát
loûng vôùi vaän toác lôùn va ñaäp vaøo caùc caùnh cuûa T. Caùc löïc va ñaäp naøy taïo thaønh moâmen xoaén taùc
duïng leân ñóa T, töùc laø moâmen Mt .
Ñeå moâmen xoaén lôùn hôn moâmen cuûa ñóa B, thì phaûi taêng vaän toác cuûa doøng chaát
loûng khi ra khoûi ñóa B vaø phaûi höôùng ñöôïc caùc doøng chaûy vaøo caùc caùnh cuûa T vôùi goùc ñoä thích
hôïp ñeå taïo thaønh caùc löïc eùp lôùn.
Ñóa phaûn xaï P (hay boä phaän daãn höôùng) ñaûm nhaän nhieäm vuï quan troïng naøy:
Khi doøng chaát loûng ñi qua ñóa P, thì noù nhaän moâmen xoaén vaø truyeàn ñeán voû coá ñònh (ñieåm
töïa). Neáu ñóa P quay töï do thì moâmen xoaén cuõng khoâng taêng leân ñöôïc. Nhö vaäy ñieàu quan troïng
laø ñóa phaûn xaï phaûi coá ñònh. Vaän toác doøng chaát loûng qua ñóa P seõ taêng daàn nhôø caùc caùnh ñóa P
laøm heïp doøng chaûy. Höôùng cuûa doøng chaát loûng cuõng ñöôïc thay ñoåi toát hôn nhôø caùnh cuûa ñóa P
ñöôïc uoán cong vôùi goùc ñoä yeâu caàu.
Bôûi vaäy, sau khi ñi qua P doøng chaát loûng ñi vaøo ñóa T seõ coù vaän toác lôùn hôn (neân ñoäng naêng
taêng leân) vaø ñi vaøo vôùi goùc ñoä thích hôïp hôn. Nhôø vaäy löïc eùp leân ñóa T seõ taêng vaø keát quaû laø laøm
taêng moâmen xoaén cuûa ñóa T so vôùi moâ men xoaén cuûa ñóa B.
Khi chuyeån ñoäng qua P, ñoäng naêng cuûa doøng chaûy taêng vaø aùp naêng cuûa doøng chaûy giaûm
neân toång naêng löôïng cuûa doøng chaûy vaãn khoâng ñoåi vaø baèng toång naêng löôïng cuûa doøng chaûy
chuyeån ñoäng ôû ñóa bôm.
Khaû naêng thöù hai cuûa bieán moâmen thuûy löïc laø töï ñoäng ñieàu chænh lieân tuïc moâmen xoaén vaø
soá voøng quay cuûa ñóa T theo giaù trò moâmen caûn ôû beân ngoaøi taùc duïng leân truïc ñóa T:
ÔÛ cheá ñoä laøm vieäc oån ñònh: moâmen xoaén vaø moâmen caûn taùc duïng leân truïc ñóa T luoân
baèng nhau veà trò soá. Khi moâmen caûn taêng leân lôùn hôn thì ñóa T quay chaäm laïi (maø coâng suaát
treân truïc N= M., do ñoù khi N khoâng ñoåi thì giaûm daån ñeán M taêng). Moâmen xoaén cuûa T seõ
taêng cho ñeán khi baèng moâmen caûn, luùc ñoù seõ khoâng giaûm nöõa.
Neáu moâmen caûn giaûm xuoáng (taûi troïng beân ngoaøi giaûm), quaù trình seõ bieán ñoåi ngöôïc laïi.
2.2. Bộ truyền bánh răng hành tinh (hộp số hành tinh)
Hình 3 – Sơ đồ bộ truyền bánh răng hành tinh 3 tốc độ
t
M b
M
t
M
t
M
13. 13
Hình 4 – Sơ đồ hệ thống điều khiển bộ truyền bánh răng hành tinh 3 tốc độ
16. 16
Trong các xe lắp hộp số tự động, bộ truyền bánh răng hành tinh điều khiển việc giảm tốc, đảo
chiều, nối trực tiếp và tăng tốc.
Bộ truyền bánh răng hành tinh gồm: các bánh răng hành tinh, các li hợp và phanh.
Bộ truyền bánh răng hành tinh trước và bộ truyền bánh răng hành tinh sau được nối với các li
hợp và phanh, là các bộ phận nối và ngắt công suất. Những cụm bánh răng này chuyển đổi vị trí của
phần sơ cấp và các phần tử cố định để tạo ra các tỷ số truyền bánh răng khác nhau và vị trí trung
gian.
Hình vẽ sau đây là bộ truyền bánh răng hành tinh 3 tốc độ (loại hộp số A 130). Về cơ bản mô
hình này sẽ được áp dụng để giải thích các hoạt động của bộ truyền bánh răng hành tinh.
Hình – Cấu tạo các bánh răng hành tinh
17. 17
Cấu tạo: Các bánh răng trong bộ truyền bánh răng hành tinh có 3 loại: bánh răng bao, bánh
răng hành tinh, bánh răng mặt trời và cần dẫn. Cần dẫn nối với trục trung tâm của mỗi bánh răng
hành tinh và làm cho các bánh răng hành tinh xoay chung quanh. Với bộ các bánh răng nối với nhau
kiểu này thì các bánh răng hành tinh giống như các hành tinh quay xung quanh mặt trời và do đó
chúng được gọi là các bánh răng hành tinh. Thông thường nhiều bánh răng hành tinh được phối hợp
với nhau trong bộ truyền bánh răng hành tinh.
Hình – Các bánh răng hành tinh
Nguyên lý vận hành: Bằng cách thay đổi vị trí đầu vào, đầu ra, phần và các phần tử cố định
có thể giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp và tăng tốc.
Hoạt động của các bánh răng hành tinh như sau:
1) Giảm tốc:
Đầu vào: Bánh răng bao
Đầu ra: Cần dẫn
Cố định: Bánh răng mặt trời
Khi bánh răng mặt trời bị cố định thì chỉ có bánh răng hành tinh quay và vận động chung
quanh. Do đó, trục đầu ra chỉ giảm tốc độ so với trục đầu vào bằng chuyển động quay của bánh răng
hành tinh. Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ mômen. Mũi tên càng
dài thì tốc độ quay càng lớn và mũi tên càng rộng thì mômen càng lớn.
18. 18
Hình – Giai đoạn giảm tốc
2) Đảo chiều
Đầu vào: Bánh răng mặt trời
Đầu ra: Bánh răng bao
Cố định: Cần dẫn
Khi cần dẫn được cố định ở vị trí và bánh răng mặt trời quay thì bánh răng bao quay trên trục
và hướng quay được đảo chiều. Độ dài của mũi tên chỉ tốc độ quay và chiều rộng của mũi tên chỉ
mômen. Mũi tên càng dài thì tốc độ quay càng lớn và mũi tên càng rộng thì mômen càng lớn.
Hình – Giai đoạn đảo chiều
19. 19
3) Nối trực tiếp (truyền thẳng)
Đầu vào: Bánh răng mặt trời, bánh răng bao
Đầu ra: Cần dẫn
Do bánh răng bao và bánh răng mặt trời quay cùng nhau với cùng một tốc độ nên cần dẫn
cũng quay với cùng tốc độ đó.
Hình – Nối trực tiếp (truyền thẳng)
4) Tăng tốc
Đầu vào: Cần dẫn
Đầu ra: Bánh răng bao
Cố định: Bánh răng mặt trời
Khi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ thì bánh răng hành tinh chuyển động xung quanh
bánh răng mặt trời theo chiều kim đồng hồ. Do đó, bánh răng bao tăng tốc trên cơ sở số răng trên
bánh răng bao và trên bánh răng mặt trời.
Hình – Tăng tốc
20. 20
5) Giảm tốc
Đầu vào: Bánh răng bao
Đầu ra: Cần dẫn
Cố định: Bánh răng mặt trời
Khi bánh răng mặt trời được giữ cố định, chỉ có bánh răng hành tinh quay quanh trục của nó
và chạy quanh bánh răng mặt trời. Do đó, trục đầu ra giảm tốc độ tỷ lệ với trục đầu vào chỉ bằng
chuyển động quay của bánh răng hành tinh.
Hình – Giảm tốc
6) Truyền trực tiếp
Đầu vào: Bánh răng mặt trời và bánh răng bao
Đầu ra: Cần dẫn
Bánh răng bao quay và cần dẫn bị khóa, trục đầu vào và đầu ra quay cùng tốc độ.
Hình – Truyền trực tiếp
21. 21
7) Quay ngược chiều
Đầu vào: Bánh răng mặt trời
Đầu ra: Bánh răng bao
Bộ phận cố định: Cần dẫn
Khi cần dẫn được cố định và bánh răng mặt trời quay, bánh răng bao quay quanh trục của nó
và chiều quay bị đảo ngược.
Hình – Quay ngược chiều
Các loại phanh trong hộp số tự động:
22. 22
Các phanh (B1, B2 và B3): Có hai kiểu phần tử cố định phanh: kiểu dải và kiểu nhiều đĩa
ướt. Kiểu dải được sử dụng cho phanh B1 và kiểu nhiều đĩa ướt cho phanh B2 và B3. Trong một số
hộp số tự động, hệ thống nhiều đĩa ướt còn được sử dụng cho phanh B1.
Phanh kiểu dải B1: Dải phanh được quấn vòng lên đường kính ngoài của trống phanh. Một
đầu của dải phanh được hãm chặt vào vỏ hộp số bằng một chốt, con đầu kia tiếp xúc với piston
phanh qua cần đẩy piston chuyển động bằng áp suất thủy lực. Piston phanh có thể chuyển động trên
cần đẩy piston nhờ việc nén các các lò xo. Người ta bố trí các cần đẩy pisotn có hai chiều dài khác
nhau để có thể điều chỉnh khe hở giữa dải phanh và trống phanh.
Hoạt động của phanh dải (B1): Khi áp suất thủy lực tác động lên piston thì piston di
chuyển sang phái trái xilanh và nén các lò xo. Cần đẩy pisotn chuyển sang bên trái cùng với piston
và đẩy một đầu của dải phanh. Do đầu kia của dải phanh bị cố định vào vỏ hộp số nên đường kính
của dải phanh giảm xuống và dải phanh xiết vào trống làm cho nó không chuyển động được. Tại thời
điểm này, sinh ra một lực ma sát lớn giữa dải phanh và trống phanh làm cho trống phanh hoặc một
phần tử của bộ truyền bánh răng hành tinh không thể chuyển động được. Khi dầu có áp suất được
dẫn ra khỏi xilanh thì pisotn và cần đầy piston bị đẩy ngược lại do lực của lò xo ngoài và trống được
dải phanh nhả ra. Ngoài ra, lò xo trong có hai chức năng: để hấp thu phản lực từ trống phanh và để
giảm va đập sinh ra khi dải phanh xiết trống phanh.
23. 23
Phanh kiểu nhiều đĩa ướt (B2 và B3): Phanh B2 hoạt động thông qua khớp một chiều số 1
để ngăn không cho các bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ. Các đĩa ma
sát được gài bằng then hoa vào vòng lăn ngoài của khớp một chiều số 1 và các đĩa thép được cố định
vào vỏ hộp số. Vòng lăn trong của khớp một chiều số 1 (các bánh răng mặt trời trước và sau) được
thiết kế sao cho khi quay ngược chiều kim đồng hồ thì nó sẽ bị khóa, nhưng khi quay theo chiều kim
đồng hồ thì nó có thể xoay tự do. Mục đích của phanh B3 là ngăn không co cần dẫn sau quay. Các
đĩa ma sát ăn khớp với moay ơ B3 của cần dẫn sau. Moay ơ B3 và cần dẫn sau được bố trí liền một
cụm và quay cùng nhau. Các đĩa thép được cố định vào vỏ hộp số.
Hoạt động của phanh kiểu nhiều đĩa ướt (B2 và B3): Khi áp suất thủy lực tác động lên
xilanh, piston sẽ dịch chuyển và ép các đĩa thép và đĩa ma sát tiếp xúc với nhau. Do đó, tạo nên một
lực ma sát lớn giữa mỗi đĩa thép và đĩa ma sát. Kết quả là cần dẫn hoặc bánh răng mặt trời bị khóa
vào vỏ hộp số. Khi dầu có áp suất được xả ra khỏi xilanh thì piston bị lò xo phản hồi đẩy về vị trí
ban đầu của nó và làm nhả phanh.
24. 24
Li hợp C1 và C2:
C1 và C2 là các li hợp nối và ngắt công suất. Li hợp C1 hoạt động để truyền công suất từ bộ
biến mô tới bánh răng bao trước qua trục sơ cấp. Các đĩa ma sát và đĩa thép được bố trí xen kẽ với
nhau. Các đĩa ma sát được nối bằng then hoa với bánh răng bao trước và các đĩa thép được khớp nối
bằng then với tang trống của li hợp số tiến.
Bánh răng bao trước được lắp bằng then với bích bánh răng bao, còn tang trống của li hợp số
tiến được lắp bằng then với moay ơ của li hợp số truyền thẳng.
Ly hợp C2 truyền công suất từ trục sơ cấp tới tang của li hợp truyền thẳng (bánh răng mặt
trời).
Các đĩa ma sát được lắp bằng then với moay ơ của li hợp truyền thẳng còn các đĩa thép được
lắp bằng then với tang trống li hợp truyền thẳng. Tang trống li hợp truyền thẳng ăn khớp với tang
trống đầu vào của bánh răng mặt trời và tang trống này lại được ăn khớp với các bánh răng mặt trời
trước và sau.
Kết cấu được thiết kế sao cho ba cụm đĩa ma sát, đĩa thép và các tang trống quay cùng với
nhau.
25. 25
2.3. Cơ cấu sang số
Cần chuyển số tương đương với cần chuyển số của hộp số thường, người lái xe có thể chọn
chế độ chạy xe tiến hoặc lùi, số trung gian hoặc đỗ xe bằng cách vận hành cần chuyển số này. Có các
kiểu cần chuyển số sau, tùy theo từng loại xe.
a) Kiểu thẳng;
b) Kiểu cột;
c) Kiểu cổng;
d) Kiểu thẳng có hệ chuyển số hình chữ E.
Cơ cấu khóa cần chuyển số: Các hệ thống khóa cần chuyển số được dùng để ngăn ngừa sự
vận hành không đúng của cần chuyển số. Với cơ cấu này, khi cần chuyển số ở dãy “P” thì cần số
không thể chuyển động được trừ khi chìa khóa điện ở vị trí “ON” và đạp bàn đạp phanh. Ngoài ra,
khi cần số không ở dãy “P” thì chìa khóa điện không thể tắt được từ “ON” hoặc “ACC” sang
“LOCK”, và chìa khóa điện cũng không thể rút ra được. có một nút nhả khóa chuyển số để hủy bỏ
bằng tay cơ cấu khóa cần số nếu ắc quy chết.
Các bộ phận: Cụm cần chuyển số gồm có tấm khóa chuyển số, thanh nối khóa chuyển số,
cuộn dây điện từ khóa chuyển số, máy tính khóa chuyển số và nút nhả khóa chuyển số. Cụm ổ khóa
điện gồm các chi tiết như chốt khóa và cam. Chốt khóa được nối vào tấm khóa chuyển số qua cáp
khóa phanh đỗ.
26. 26
Hoạt động:
a) Cơ cấu khóa cần chuyển số: Khi cần chuyển số ở dãy “P”, nếu chìa khóa điện
không ở vị trí “ON” và bàn đạp phanh không bị ấn xuống thì không có dòng điện chạy vào cuộn dây
điện từ khóa chuyển số, do đó không thể chuyển động được cần chuyển số. Khi tấm khóa chuyển số
chuyển động về phía nhả nhờ cuộn dây điện từ khóa chuyển số thì cần số có thể chuyển động được
khi ấn nút cần chuyển số, và chốt khóa chuyển số bị ấn xuống và thanh nối khóa chuyển số được
dịch chuyển xuống dưới.
27. 27
b) Cơ cấu khóa liên động: Khi ấn nút bấm trên cần chuyển số thì chốt khóa chuyển số
bị đẩy xuống và thanh nối khóa chuyển đi xuống. Khi cần chuyển số được gạt về các vị trí (trừ vị trí
ACC) thì thanh nối khóa chuyển số được cố định ở vị trí khóa. Và chốt khóa bên của ổ khóa được cố
định ở phía khóa. Kết quả là nếu cần số không được gạt vào vị trí “P” thì chìa khóa điện không thể
tắt được từ “ON” hoặc “ACC” về “LOCK” và chìa khóa điện không thể rút ra được.
2.4. Hệ thống điều khiển hộp số tự động
2.4.1. Heä thoáng ñieàu khieån baèng thuûy löïc
Hoäp soá ñieàu khieån thuûy löïc hoaøn toaøn hoaït ñoäng bôûi söï bieán ñoåi moät caùch cô khí toác ñoä cuûa
xe thaønh aùp suaát ly taâm vaø ñoä môû böôùm ga thaønh aùp suaát böôùm ga roài duøng caùc aùp suaát thuûy löïc
naøy ñeå ñieàu khieån hoaït ñoäng cuûa caùc ly hôïp vaø caùc phanh trong cuïm baùnh raêng haønh tinh, do ñoù
ñieàu khieån thôøi ñieåm leân hoaëc veà soá. Noù ñöôïc goïi laø “Phöông phaùp ñieàu khieån baèng thuûy löïc”.
Heä thoáng ñieàu khieån baèng thuûy löïc bao goàm: Bôm daàu, thaân van, caùc van ñieän töû, cuõng nhö
caùc ñöôøng daàu ñeå noái taát caû nhöõng chi tieát naøy. Döïa treân aùp suaát daàu ñöôïc sinh ra bôûi bôm, heä
thoáng ñieàu khieån thuûy löïc ñieàu chænh aùp suaát daàu taùc duïng leân bieán moâ, caùc ly hôïp, caùc phanh
phuø hôïp vôùi ñieàu kieän chuyeån ñoäng cuûa xe.
Coù 3 van ñieän trong thaân van. Nhöõng van ñieän naøy môû vaø ñoùng bôûi tín hieäu töø ECU ñeå ñieàu
khieån caùc van gaøi soá. Noù ñoùng môû ñöôøng daàu ñeán bieán moâ, caùc ly hôïp vaø caùc phanh ñeå ñieàu
khieån bieán moâ vaø caùc cuïm baùnh raêng haønh tinh (löu yù: tröø van ñieän, heä thoáng ñieàu khieån thuûy löïc
cuûa ECT veà cô baûn gioáng nhö cuûa hoäp soá töï ñoäng ñieàu khieån thuûy löïc hoaøn toaøn) (hình 9).
29. 29
Hình 10 - Sô ñoà khoái hoäp soá töï ñoäng ñieàu khieån baèng thuûy löïc
Hộp số tự động điều khiển thủy lực hoàn toàn:
Cấu tạo của hộp số tự động điều khiển hoàn toàn thủy lực về cơ bản giống như ECT (hốp số
điều khiển điện tử). Tuy nhiên, hộp số này điều khiển việc chuyển số bằng cơ khí qua việc phát hiện
tốc độ xe bằng thủy lực qua van ly tâm và phát hiện góc mở bàn đạp ga bằng mức độ dịch chuyển
của cáp bươm ga.
Hình – Hộp số tự động điều khiển thủy lực hoàn toàn
1 – Biến mô; 2 – Bơm dầu; 3 – Bộ truyền bánh răng hành tinh; 4 – Van li tâm; 5 – Bàn đạp ga; 6 –
Động cơ; 7 – Cáp bướm ga; 8 – Bộ điều khiển thủy lực; 9 – Cần số
Bộ diều khiển thủy lực: Bộ phận này điều khiển áp suất thủy lực dùng để vận hành bộ
truyền bánh răng hành tinh. Gồm:
1) Van điều áp sơ cấp: Điều khiển áp suất thủy lực từ bơm dầu để tạo ra áp suất chuẩn;
2) Van chuyển số: Chuyển giữa các tay số;
3) Van điều khiển: Chuyển đường dẫn áp suất chuẩn theo chuyển động của cần số;
30. 30
4) Van điện từ: Chuyển đường dẫn dầu thủy lực để chuyển số bằng các tín hiệu điện từ ECU;
5) Bơm dầu;
6) ECU động và ECT;
7) Cần số.
Hình – Bộ điều khiển thủy lực
1 – Van điều áp sơ cấp; 2 – Van chuyển số; 3 – Van điều khiển; 4 – Van điện từ; 5 – Bơm dầu; 6 –
ECU động cơ và ECT; 7 – Cần số
Chức năng của bộ điều khiển thủy lực:
a) Tạo ra áp suất thủy lực: Bơm dầu có chức năng tạo ra áp suất thủy lực. Bơm dầu sản
sinh ra áp suất thủy lực cần thiết cho hoạt động của hộp số tự động bằng việc dẫn động vỏ bộ biến
mô (động cơ);
b) Điều chỉnh áp suất thủy lực: Áp suất thủy lực tạo ra từ bơm dầu được điều chỉnh
bằng van điều áp sơ cấp. Ngoài ra, van bướm ga cũng tạo ra áp suất thủy lực thích hợp với công suất
phát ra của động cơ;
c) Chuyển các số (làm cho li hợp và phanh hoạt động): Khi li hợp và phanh của bộ
truyền bánh răng hành tinh được đưa vào vận hành thì việc chuyển các số được thực hiện. Đường
dẫn dầu được tạo ra tùy thuộc vào vị trí chuyển số do van điều khiển thực hiện. Khi tốc độ xe tăng
thì các tín hiệu được chuyển tới các van điện từ từ ECU động cơ và ECT. Các van điện từ sẽ vận
hành các van chuyển số để chuyển các số tốc độ.
Các bộ phận chính của bộ điều khiển thủy lực gồm có: Bơm dầu, thân van, van điều áp sơ
cấp, van điều khiển, van chuyển số; van điện từ và van bướm ga.
31. 31
Hình – Bộ điều khiển thủy lực
Bơm dầu: Bơm dầu được dẫn động từ bộ biến mô (động cơ) để cung cấp áp suất thủy lực
cần thiết cho sự vận hành của hộp số tự động.
Hình – Bơm dầu
Thân van: Thân van bao gồm một thân van trên và một thân van dưới. Thân van giống như
một mê cung gồm rất nhiều đường dẫn để dầu hộp số chảy qua. Rất nhiều van được lắp vào các
đường dẫn đó, trong các van có áp suất thủy lực điều khiển và chuyển mạch chất lỏng từ đường dẫn
này sang đường dẫn khác. Thông thường, thân van gồm: van điều áp sơ cấp, van điều khiển, van
chuyển số (1-2, 2-3, 3-4), van điện từ (số 1, số 2), van bướm ga. Số lượng các van phụ thuộc vào
kiểu xe, một số kiểu xe có các van khác với các van nêu trên.
32. 32
Hình – Thân van
Van điều áp sơ cấp:
+ Vai trò: Điều chỉnh áp suất thủy lực (áp suất cơ bản) tới từng bộ phận phù hợp với công
suất động cơ để tránh tổn thất công suất bơm.
+ Hoạt động: Khi áp suất thủy lực từ bơm dầu tăng thì lo xo van bị nén, và đường dẫn dầu ra
cửa xả được mở, và áp suất dầu cơ bản được giữ không đổi. Ngoài ra, một áp suất bướm ga cũng
được điều chỉnh bằng van, và khi góc mở của bướm ga tăng lên thì áp suất cơ bản tăng để ngăn
khong cho li hợp và phanh bị trượt. Ở vị trí “R”, áp suất cơ bản được tăng lên hơn nữa để ngăn
không cho li hợp và phanh bị trượt.
Hình – Van điều áp sơ cấp
33. 33
Van điều khiển: Van điều khiển được nối với cần chuyển số và thanh nối hoặc cáp. Khi thay
đổi vị trí của cần chuyển số sẽ chuyển mạch đường dẫn dầu của van điều khiển và cho dầu hoạt động
trong từng vị trí chuyển số.
Hình – Van điều khiển
Van chuyển số:
+ Vai trò: Ta chuyển số bằng cách thay đổi sự vận hành của các li hợp và phanh. Các van
chuyển số chuyển mạch đường dẫn dầu làm cho áp suất thủy lực tác động lên các phanh và li hợp.
Có các van chuyển số 1-2, 2-3 và 3-4.
+ Vận hành: Van chuyển số 1-2: Khi áp suất thủy lực tác động eln6 phía trên van chuyển số
thì hộp số được giữ ở số 1 vì van chuyển số ở dưới cùng và các đường dẫn dầu tới các li hợp và
phanh bị cắt. Tuy nhiên, khi áp suất thủy lực tác động bị cắt do hoạt động của van điện từ thì lực lò
xo sẽ đẩy van lên, và đường dẫn dầu tới B2 mở ra, và hộp số được chuyển sang số 2.
34. 34
Hình – Van chuyển số 1 -2
Van điện từ: Van điện từ hoạt động nhờ các tín hiệu từ ECU động cơ và ECT để vận hành
các van chuyển số và điều khiển áp suất thủy lực. Có 2 loại van điện từ:
+ Một van điện từ chuyển số mơ và đóng các đường dẫn dầu theo các tín hiệu từ ECU (mở
đường dẫn dầu theo tín hiệu mở, và đóng lại theo tín hiệu đóng).
+ Một van điện từ tuyến tính điều khiển áp suất thủy lực tuyến tính theo dòng điện phát đi từ
ECU.
Các van điện từ chuyển số được sử dụng để chuyển số và các van điện từ tuyến tính được sử
dụng cho chức năng điều khiển áp suất thủy lực.
Hình – Van điện từ
35. 35
Van bướm ga: Van bướm ga tạo ra áp suất bướm ga tùy theo góc độ của bàn đạp ga thông
qua cáp bướm ga và cam bướm ga. Áp suất bướm ga tác động lên van điều áp sơ cấp, và như vậy sẽ
điều chỉnh áp suất cơ bản theo độ mở của van bướm ga. Một số kiểu xe điều khiển áp suất bướm ga
bằng một van điện từ tuyến tính thay cho van bướm ga. Các kiểu xe như vậy điều khiển áp suất
bướm ga bằng ECU động cơ và ECT chuyển các tín hiệu tới các van điện từ tuyến tính theo các tín
hiệu từ cảm biến vị trí van bướm ga (góc mở bàn đạp ga).
Hình- Van bướm ga
Các van khác:
a) Van rơle khóa biến mô và van tín hiệu khóa biến mô: Các van này đóng mở biến
mô. Van rơle khóa biến mô đảo chiều dòng dầu thông qua bộ biến mô (li hợp khóa biến mô) theo
một áp suất tín hiệu từ van tín hiệu khóa biến mô. Khi áp suất tín hiệu tác động lên phía dưới các van
rơle khóa biến mô thì van rơle khóa biến mô được đẩy lên và mở đường dẫn dầu sang phía sau của li
hợp khóa biến mô và làm cho nó hoạt động. Nếu áp suất tín hiệu bị cắt thì van rơlen khóa biến mô bị
đẩy xuống phía dưới do áp suất cơ bản và lực lò xo tác động lên đỉnh van rơle và sẽ mở đường dẫn
dầu vào phía trước của li hợp khóa biến mô làm cho nó được nhả ra.
36. 36
b) Van điều áp thứ cấp: Van này điều chỉnh áp suất bộ biến mô và áp suất bôi trơn. Sự
cân bằng của hai lực này điều chỉnh áp suất dầu của bộ biến mô và áp suất bôi trơn. Áp suất bộ biến
mô được cung cấp từ van điều áp sơ cấp và được truyền tới van rơle khóa biến mô.
c) Van ngắt giảm áp: Van này điều chỉnh áp suất ngắt giảm áp tác động lên van bướm
ga, và được kích hoạt do áp suất cơ bản và áp suất bướm ga. Tác động áp suất ngắt giảm áp lên van
bướm ga bằng cách này sẽ làm giảm áp suất bướm ga để ngăn ngừa tổn thất công suất không cần
thiết từ bơm dầu.
37. 37
d) Van điều khiển bướm ga: Van này tạo ra áp suất dầu điều biến bướm ga. Áp suất
điều biến bướm ga hơi thấp hơn so với áp suất bướm ga khi van bướm ga mở to. Việc này làm cho
áp suất điều biến bướm ga tác động lên van điều áp sơ cấp để cho các thay đổi trong áp suất cơ bản
phù hợp hơn với công suất phát ra của động cơ.
38. 38
e) Bộ tích năng: Bộ tích năng hoạt động để giảm chấn động khi chuyển số. Có sự khác
biệt về diện tích bề mặt của phía hoạt động và phía sau của piston bộ tích năng. Khi áp suất cơ bản
từ van điều khiển tác động lên phía hoạt động thì piston từ từ đi lên và áp suất cơ bản truyền tới các
li hợp và phanh sẽ tăng dần. Một vài kiểu điều khiển áp suất thủy lực tác động lên bộ tích năng bằng
một van điện từ tuyến tính để sự quá trình chuyển số số được êm dịu hơn.
41. 41
Hình 13 - Sô ñoà khoái hoäp soá töï ñoäng ñieàu khieån baèng ñieän töû
Hộp số tự động điều khiển bằng điện tử (ECT):
Một hộp số tự động bao gôm: một biến mô, bộ bánh răng hanh tinh và hệ thống điều khiển
thủy lực.
Nó dùng áp suất thủy lực để tự động chuyển giữa các tay số tùy theo tốc độ xe, góc mở bướm
ga và vị trí cần số. Do đó, không cần phải chuyển số như hộp số thường, thậm chí nó không có ly
hợp. Nó cũng sử dụng máy tính để điều khiển chuyển số theo điều kiện chạy xe do các cảm biến
phát hiện được. hệ thống này được gọi là ECT (hộp số điều khiển điện tử).
Hình – Hộp số điều khiển điện tử
1 – Biến mô; 2 – Bơm dầu; 3 – Bộ bánh răng hành tinh; 4 – Cảm biến tốc độ xe; 5 – Cảm biến tốc
độ bánh răng trung gian; 6 – Cảm biến tốc độ tuabin đầu vào; 7 – Các cảm biến; 8 – ECU động cơ
và ECT; 9 – Các van điện từ; 10 – Bộ điều khiển thủy lực
42. 42
ECU động cơ và ECT:
Máy tính này nhận tín hiệu điện từ các cảm biến, truyền tín hiệu đến các van điện từ trong bộ
điều khiển thủy lực, và điều khiển chuyển giữa các tay số.
Cảm biến: Phát hiện tốc độ xe và góc mở bướm ga cùng với các thông số khác, và truyền tín
hiệu điện đến ECU. Các cảm biến tiêu biểu:
+ Công tắc khởi động trung gian: Phát hiện vị trí cần số;
+ Cảm biến vị trí bướm ga: Phát hiện góc mở bướm ga;
+ Cảm biến tốc độ: Phát hiện tốc độ xe;
+ Cảm biến tốc độ trục sơ cấp: Phát hiện tốc độ trục sơ cấp;
+ Động cơ;
+ Hộp số tự động;
+ Van điện từ;
+ Cần số.
Hình – ECU động cơ và ECT
1 – Công tắc khởi động trung gian; 2 – Cảm biến vị trí bướm ga; 3 – Cảm biến tốc độ; 4 – Cảm biến
tốc độ trục sơ cấp; 5 – Động cơ; 6 – Hộp số tự động; 7 – Van điện từ; 8 – Cần số
ECU động cơ và ECT điều khiền thời điểm chuyển số và khóa biến mô bằng cách điều khiển
các van điện từ của bộ điều khiển thủy lực để duy trì điều kiện lái tối ưu với việc dùng các tín hiệu từ
các cảm biến và các công tắc lắp trên động cơ và hộp số tự động. Ngoài ra ECU còn có các chức
năng chẩn đoán và an toàn khi một cảm biến …bị hỏng. ECU hiện này là một tổ hợp hợp nhất của
ECU động cơ và Ecu ECT, nhưng trước đây nó là các bộ tách biệt.
43. 43
Cảm biến và công tắc: Cảm biến và công tắc đóng vai trò thu thập các dữ liệu để quyết định
các thông số điều khiển khác nhau và biến đổi chúng thành các tín hiệu điện, và các tín hiệu đó sẽ
được truyền tới ECU động cơ và ECT.
Các cảm biến và công tắc gồm có các loại sau:
+ Cảm biến vị trí bướm ga/ cảm biến vị trí bàn đạp chân ga: Cảm biến này phát hiện góc mở
của bướm ga;
+ Công tắc bàn đạp ga: Phát hiện xem bàn đạp ga có bị nhấn xuống hết mức hay không;
+ Cảm biến vị trí trục khuỷu: Nó phát hiện tốc độ động cơ;
+ Cảm biến tốc độ hộp số: Cảm biến tốc độ đầu vào tuabin (phát hiện tốc độ trục sơ cấp của
hộp số tự động) và cảm biến tốc độ bánh răng trung gian (phát hiện tốc độ trục thứ cấp của hộp số tự
động);
+ Cảm biến nhiệt độ nước: Phát hiện nhiệt độ nước làm mát;
+ Cảm biến tốc độ xe: Phát hiện tốc độ xe;
+ Cảm biến nhiệt độ dầu hộp số: Phát hiện nhiệt độ ATF (dầu hộp số tự động) trong hộp số
tự động.
44. 44
Công tắc chính O/D: Công tắc chính O/D là công tắc hủy O/D. Khi công tắc được tắt “OFF”
thì không lên số O/D được, ngay cả khi đã đạt được tốc độ để sang số O/D. Nếu công tắc được tắt
“OFF” trong khi đang lái ở số truyền tăng thì hộp số chuyển xuống số 3. Ngoài ra, đèn báo O/D OFF
được bật sáng trong khi công tắc chính O/D ở “OFF”.
45. 45
Công tắc khởi động số trung gian: Công tắc khởi động số trung gian truyền vị trí cần
chuyển số đến ECU động cơ và Ect. ECU nhận thông tin về vị trí mà hộp số đang hoạt động từ cảm
biến vị trí chuyển số đặt trong công tắc khởi động số trung gian, sau đó quyết định phương thức
chuyển số thích hợp.
Công tắc đèn phanh: Khi bàn đạp phanh bị ấn xuống thì ECU động cơ và ECT hủy trạng
thái khóa biến mô. Điều này tránh cho động cơ khỏi bị chết do khóa biến mô.
46. 46
Công tắc chọn phương thức lái: Công tắc chọn phương thức lái cho phép người lái xe chọn
chế độ lái. Các công tắc chế độ được lắp đặt tùy thuộc vào kiểu xe và thị trường.
+ Chế độ tải nặng: Chế độ này đặt thời điểm chuyển số vào dãy tốc độ cao của động cơ;
+ Chế độ tuyết: Chế độ này đặt tốc độ số 2 là tốc độ chuyển bánh;
+ Chế độ tiết kiệm: Chế độ này làm sớm thời điểm chuyển số để giảm tiêu hao nhiên liệu khi
lái xe;
+ Chế độ điều khiển tay: Chế độ này tạo khả năng giữ tốc độ bằng việc sử dụng vị trí cần
chuyển số.
Các điều khiển chính: ECU động cơ và ECT thực hiện các điều khiển sau đây:
+ Điều khiển thời điểm chuyển số;
+ Điều khiển khóa biến mô;
+ Điều khiển Khóa biến mô linh hoạt;
+ Các điều khiển khác.
Xe dùng ECT có thể lái một cách êm dịu và thuận tiện nhờ các điều khiển trên.
47. 47
a) Điều khiển thời điểm chuyển số: ECU động cơ và ECT đã lập trình vào trong bộ
nhớ của nó về phương thức chuyển số tối ưu cho một vị trí cần số và mỗi chế độ lái. Trên cơ sơ
phương thức chuyển số, ECU sẽ bật hay tắt các van điện từ theo tín hiệu tốc độ xe từ cảm biến tốc
độ xe, tín hiệu góc mở bướm ga từ cảm biến vị trí bướm ga và các tín hiệu khác của các cảm biến và
công tắc. Với cách như vậy, ECU vận hành từng van điện từ, mở hoặc đóng các đường dẫn dầu vào
các li hợp và phanh, cho phép hộp số chuyển số lên hoặc xuống.
b) Điều khiển khóa biến mô: ECU động cơ và ECT đã lập trình trong bộ nhớ của nó
một phương thức vận hành li hợp khóa biến mô cho từng chế độ lái. Trên cơ sở phương thức khóa
biến mô này ECU sẽ bật hoặc tắt van điện từ tùy thuộc vào các tín hiệu tốc độ xe và các tín hiệu mở
bướm ga. ECU sẽ bật van điện từ để vận hành hệ thống khóa biến mô nếu 3 điều kiện sau đây đồng
thời tồn tại:
+ Xe đang chạy ở số 2 hoặc số 3 hoặc ở số O/D (dãy “D”);
+ Tốc độ xe bằng hoặc cao hơn tốc độ quy định và góc mở bướm ga bằng hoặc lớn hơn trị số
quy định;
+ ECU không nhận được tín hiệu hủy hệ thống khóa biến mô.
ECU điều khiển thời điểm khóa biến mô nhằm giảm chấn trong khi chuyển số. Nếu hộp số
chuyển số lên hoặc xuống trong khi hệ thống kháo biến mô đang hoạt động thì ECU sẽ tái kích hoạt
hệ thống khóa. Tuy nhiên, ECU buộc phải hủy sự khóa biến mô trong các điều kiện sau:
+ Công tắc đèn phanh chuyển sang “ON” (trong khi phanh);
+ Các tiếp điểm IDL của cảm biến vị trí bướm ga đóng;
+ Nhiệt độ nước làm mát thấp hơn một nhiệt độ nhất định;
+ Tốc độ xe tụt xuống khoảng 10 km/h hoặc thấp hơn so với tốc độ đã định trong khi hệ
thống điều khiển chạy xe tự động vẫn đang hoạt động.
48. 48
c) Điều khiển khóa biến mô linh hoạt: Hệ thống li hợp khóa biến mô linh hoạt mở
rộng phạm vi hoạt động của khóa biến mô bằng cách ổn định và giữ một độ trượt nhẹ của li hợp
khóa biến mô để nâng cao mức tiết kiệm nhiên liệu.
ECU động cơ và ECT quyết định phạm vi hoạt động của khóa biến mô linh hoạt từ góc mở
bướm ga và tốc độ xe, và sau đó ECU phát một tín hiệu tới van điện từ tuyến tính (SLU).
Ngoài ra, ECU còn sử dụng tín hiệu cảm biến tốc độ động cơ và tốc độ đầu vào hộp số để
phát hiện sự chênh lệch giữa tốc độ bánh bơm bộ biến mô (động cơ) và tốc độ bánh tuabin (hộp số).
Điều này tạo ra sự điều khiển phản hồi để tới ưu hóa việc phân bổ truyền công suất của bộ
biến mô (truyền công suất qua dầu) và li hợp khóa biến mô truyền công suất cơ học).
49. 49
d) Các điều khiển khác:
+ Điều khiển tối ưu áp suất cơ bản: ECT dùng cảm biến vị trí bướm ga để phát hiện góc mở
bàn đạp ga (tải) và điều khiển áp suất cơ bản. Áp suất cơ bản được điều khiển nhờ một van điện từ
tuyến tính (SLT). Thông qua việc sử dụng van điện từ tuyến tính, áp suất cơ bản được điều khiển
một cách tối ưu phù hợp với thông tin về mômen động cơ, cũng như với các điều kiện vận hành bên
trong của bộ biến mô và hộp số. Theo đó, áp suất cơ bản có thể được điều khiển chính xác theo công
suất của động cơ, điều kiện di chuyển và nhiệt độ ATF, do đó thực hiện các đặc tính chuyển số êm
và tối ưu hóa tải trọng làm việc của bơm dầu.
50. 50
+ Điều khiển tối ưu áp suất li hợp: Van điện từ tuyến tính (SLT) được sử dụng để điều
khiển tối ưu áp suất li hợp. ECU giám sát các tín hiệu từ các loại cảm biến khác nhau như cảm biến
tốc độ đầu vào tuabin, cho phép van điện từ tuyến tính điều khiển một cách sát sao áp suất li hợp
theo công suất động cơ và các điều kiện lái. Kết quả lả các đặc tính chuyển số êm được thực hiện.
+ Điều khiển áp suất từ li hợp tới li hợp: Khi hộp số tự động chuyển số thì áp suất thủy lực
được xả ra từ một phần tử và được sử dụng cho phần tử khác. Sự điều khiển áp suất từ li hợp tới li
hợp được thiết kế để làm cho quá trình này diễn ra được êm. Vệc điều khiển này là ECU paht1 một
tín hiệu tới van điện từ tuyến tính và áp suất thủy lực tác động lên phía đối áp của bộ tích năng được
tối ưu hóa.
51. 51
+ Điều khiển mômen động cơ: Việc ăn khớp các li hợp và phanh của bộ truyền bánh răng
hành tinh trong hộp số được điều khiển một cách trơn tru bằng cách làm chậm thời điểm đánh lửa
động cơ khi hộp số đang được lên số hoặc xuống số.
Khi ECU quyết định thời điểm chuyển số theo các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau, nó sẽ
kích hoạt các van điện từ điều khiển chuyển số để thực hiện chuyển số. Khi việc chuyển số bắt đầu
thì ECU làm muộn thời gian đánh lửa động cơ để giảm mômen động cơ. Kết quả là lực làm ăn khớp
các li hợp và phanh của bộ truyền bánh răng hành tinh bị yếu đi và việc chuyển số sẽ được êm.
52. 52
+ Chống chíu xe khi chuyển từ “N” sang “D”: Khi hộp số được chuyển từ vị trí “N” sang
vị trí “D” thì hệ thống chống chúi xe ngăn không cho nó chuyển trực tiếp chuyển về số 1 bằng cách
chuyển sang số 2 hoặc 3, sau đó mới lùi số về số 1. Việc này nhằm giảm chấn động chuyển số và
hiện tượng chúi xe.
Chức năng điều khiển chống chúi xe chỉ hoạt đọng khi tất cả các điều kiện sau đây đồng thời
tồn tại: Xe được dừng lại; Công tắc đèn phanh ở “ON”; Hộp số được chuyển từ vị trí “N” sang “D”;
Nước làm mát được làm ấm lên.
+ Điều khiển chuyển số khi xe lên dốc, xuống dốc: Trong một hộp số tự động thông thường
khi tăng tốc/giảm tốc trên dốc thì việc chuyển số diễn ra thường xuyên tùy thuộc vào các điều kiện
ảnh hướng tới sự lái êm dịu. Để thực hiện điều khiển chuyển số khi lái lên dốc/xuống dốc thì ECU
động cơ và ECT sử dụng cảm biến vị trí bướm ga và các tín hiệu cảm biến tốc độ để chọn vị trí số tối
ưu. Khi ECU xác định leo dốc thie việc chuyển lên số O/D bị hạn chế để việc lái được êm. Ngoài ra,
khi Ecu xác định xuống dốc và có hoạt động của phanh, hộp số được chuyển xuống số 3 và phanh
bằng động cơ hoạt động.
53. 53
3. Đặc điểm kết cấu của một số loại hộp số tự động
Khaùi quaùt veà hoäp soá töï ñoäng:
Quaù trình ñieàu khieån hoäp soá töï ñoäng xaûy ra hoaøn toaøn töï ñoäng treân cô sôû choïn tröôùc cheá ñoä
hoaït ñoäng cuûa noù. Ngöôøi laùi coù theå can thieäp baèng tay vaø quaù trình ñieàu khieån nhôø caàn choïn cheá
ñoä hoaït ñoäng cuûa hoäp soá. Thoâng thöôøng caàn choïn cheá ñoä hoaït ñoäng coù caùc vò trí nhö sau:
P – Parking: ñoã xe (giöõ cho xe khoâng bò troâi töï do).
R – Reverse: chaïy luøi.
N – Neutral: soá 0.
D – Drive: chuyeån ñoäng tieán (töï ñoäng chuyeån ñoåi giöõa taát caû caùc tay soá).
L – Low: chuyeån ñoäng leân doác.
Ñoâi khi ôû moät soá hoäp soá töï ñoäng khaùc cuõng coù caùc vò trí nhö sau:
P – Parking: ñoã xe (giöõ cho xe khoâng bò troâi töï do).
R – Reverse: chaïy luøi.
N – Neutral: soá 0.
D – Drive: chuyeån ñoäng tieán (töï ñoäng chuyeån ñoåi giöõa taát caû caùc tay soá).
3 – Chæ ñi tay soá 1 ñeán tay soá 3.
2 – Chæ ñi tay soá 1 ñeán tay soá 2.
1 – Chæ ñi tay soá 1.
Hình 14 – Sơ đồ vị trí cần tay số của bộ chọn hộp số tự động
54. 54
Hình 15 – Kết cấu của cần sang số tự động
3.1. Hộp số tự động có cấp
Tröôùc khi ñi vaøo nghieân cöùu caùc boä phaän chính cuûa hoäp soá töï ñoäng coù caáp, chuùng ta seõ giôùi
thieäu khaùi quaùt veà chuùng.
ÔÛ treân hình 16 laø sô ñoà cuûa moät hoäp soá töï ñoäng coù caáp, noù goàm coù ba boä phaän chính:
– Truyeàn ñoäng thuûy ñoäng (ly hôïp thuûy ñoäng hoaëc bieán moâmen thuûy löïc).
– Hoäp soá haønh tinh.
– Heä thoáng ñieàu khieån.
Hình 16 – Sô ñoà động học của hoäp soá töï ñoäng coù caáp
Treân hình 17 laø keát caáu cuûa hoäp soá töï ñoäng coù caáp trong thöïc teá.
61. 61
B – TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
III. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
IV. TÍNH ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỘP SỐ TỰ ĐỘNG
3. Tính toaùn bieán moâmen thuûy löïc
Khi caùc phaàn töû chaát loûng chuyeån ñoäng qua caùc caùch cuûa B, T vaø P vaän toác tuyeät ñoái bao
goàm vaän toác töông ñoái vaø vaän toác theo :
Khi ñi vaøo ñóa B, doøng chaát loûng coù caùc vaän toác vb1, wb1, ub1 (ôû hình 24). Khi ra khoûi ñóa B
caùc vaän toác cuûa doøng chaát loûng laø vb2 , wb2,ub2.
Hình 24 – Sô ñoà vaän toác cuûa chaát loûng khi chuyeån ñoäng theo caùnh cuûa bôm (B)
Chuùng ta kí hieäu laø khoái löôïng cuûa chaát loûng ñi qua caùc caùnh ñóa B trong moät giaây,
thì moâmen xoaén cuûa truïc ñóa B seõ laø: (Theo moân Maùy thuûy löïc)
= (4.16)
Caùc giaù trò OA, OB, rb1, rb2, b1, b2 ñöôïc bieåu thò treân hình (23).
Doøng chaát loûng sau khi ñi ra khoûi B taïi ñieåm 2 laäp töùc ñi vaøo T taïi ñieåm 1. Vì khe hôû giöõa B
vaø T voâ cuøng nhoû neân moâmen ñoäng löôïng cuûa doøng chaát loûng ra khoûi B baèng moâmen ñoäng löôïng
cuûa doøng chaát loûng ñi vaøo T:
v
w
u
u
w
v
v
B
b1
b1
u
b1
w
b2
u
b2
v
b2
w
2
1
A
rb1
b2
r
b
b1
b2
b1
b2
O
g
G
m
)
cos
.
r
.
v
cos
.
r
.
v
.(
g
G
M 1
b
1
b
1
b
2
b
2
b
2
b
b
)
OA
.
v
OB
.
v
.(
g
G
1
b
2
b
62. 62
(4.17)
Vì vaän toác vt2 ngöôïc chieàu quay cuûa T, neân vt2 coù höôùng aâm. Bôûi vaäy, moâmen treân truïc T seõ
laø:
(4.18)
Caùc giaù trò OC, OD, rt1, rt2, t1, t2 bieåu thò treân hình 25.
Hình 25 – Sô ñoà vaän toác cuûa chaát loûng khi chuyeån ñoäng theo caùnh cuûa tuoác bin (T)
Do moâmen ñoäng löôïng cuûa doøng chaát loûng ra khoûi T baèng moâmen ñoäng löôïng ñi vaøo P vaø
moâ men ñoäng löôïng ra khoûi P baèng moâmen ñoäng löôïng ñi vaøo B, neân moâmen cuûa ñóa P laø:
= (4.19)
Töø caùc bieåu thöùc (4.16); (4.18); (4.19) suy ra:
-Mt = Mb + Mp (4.20)
Daáu tröø ôû giaù trò Mt theå hieän tuoácbin nhaän moâmen cuûa doøng chaát loûng.
Bieåu thöùc (4.20) chöùng toû moâmen xoaén cuûa tuoác bin taêng leân ñöôïc laø nhôø coù ñóa phaûn xaï.
Ñeå ñaëc tröng cho khaû naêng taêng moâmen xoaén cuûa bieán moâmen thuûy löïc, ngöôøi ta ñöa ra heä
soá bieán moâmen K:
OC
.
v
.
g
G
OB
.
v
.
g
G
1
t
2
b
)
OC
.
v
OD
.
v
(
g
G
M 1
t
2
t
t
)
OB
.
v
OD
.
v
(
g
G
2
b
2
t
u t1
t1
v
t1
w
t2
u
t2
w t2
v
t
t2
r
t1
r
1
2
D
o
C
t1
t2
't2
t2
t1
)
OD
.
v
(
OA
.
v
g
G
M 2
t
1
b
p
)
OD
.
v
OA
.
v
(
g
G
2
t
1
b
63. 63
(4.21)
Khaû naêng taêng moâmen xoaén lôùn nhaát laø ôû giaù trò K = K0 khi ñóa tuoác bin ñöùng yeân:
nt = 0.
Hieäu suaát cuûa bieán moâmen thuûy löïc ñöôïc tính:
(4.22)
Trong ñoù:
itb – Tyû soá voøng quay cuûa T so vôùi B.
S – Ñoä tröôït cuûa ñóa T so vôùi ñóa B.
S= (4.23)
Caùc ñöôøng ñaëc tính cuûa bieán moâmen thuûy löïc
So vôùi ly hôïp thuûy löïc, ñöôøng ñaëc tính cuûa bieán moâmen thuûy löïc coù söï khaùc bieät. Bôûi vì, ôû
bieán moâmen thuûy löïc chaát loûng ñöôïc naïp ñaày vaø coù moät aùp suaát dö nhaát ñònh, do bieán moâmen
thuûy löïc chæ laøm vieäc oån ñònh trong ñieàu kieän chaát loûng khoâng coù boït khí.
Ñöôøng ñaëc tính cuûa bieán moâ men thuûy löïc coù ñóa phaûn xaï coá ñònh ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc
nghieäm (hình 26).
Hình 26 – Ñöôøng ñaëc tính ngoaøi cuûa bieán moâmen thuûy löïc coù ñóa phaûn xaï coá ñònh (khi nb =
const)
Töø ñöôøng ñaëc tính cho thaáy, khi nt taêng daàn ñeán gaàn giaù trò nb thì Mt vaø K giaûm xuoáng.
ÔÛ beân traùi ñieåm C giaù trò Mp 0 neân Mt = Mb + Mp bôûi vaäy Mt Mb vaø K 1.
Taïi ñieåm C giaù trò Mp = 0 neân Mt = Mb vaø K = 1.
ÔÛ beân phaûi ñieåm C (öùng vôùi nt ntc) ñóa phaûn xaï P trôû thaønh boä phaän haõm. Nguyeân nhaân
laø töø soá voøng quay nt ntc caùc phaàn töû chaát loûng bò ñoåi höôùng vaø ñaäp vaøo sau löng caùc caùnh cuûa
ñóa P, neân luùc naøy moâmen Mp ñoåi chieàu vaø coù giaù trò aâm (xem hình 4.20), Mp 0 neân Mt = Mb -
Mp vaø K 1.
b
t
M
M
K
S)
K(1
K.i
n
n
K
.ω
M
.ω
M
η tb
b
t
b
b
t
t
b
b
t
n
n
1
Mp
Mb
nt
K=1
A
B
M,K,
D
C
0
Mt
l
b
tA tC tD
n n n
(+)
()
K
64. 64
Hieäu suaát cuûa bieán moâmen thuûy löïc b bieán thieân theo ñöôøng cong baäc hai vaø b = bmax taïi
ñieåm A öùng vôùi soá voøng quay nt = ntA. Ñeå tieän so saùnh, treân ñöôøng ñaëc tính coù veõ theâm ñöôøng
hieäu suaát cuûa ly hôïp thuûy löïc l. Vôùi 0 nt ntc thì b>t vaø k>1.
ÖÙng vôùi ntc nt ntD do söï maát maùt trong ñóa P neân b giaûm nhanh vaø keát quûa laøb<l.
Töø hình 4.19 chuùng ta thaáy: khi ñóa P coá ñònh thì töø soá voøng quay nt ntc trôû ñi Mt Mb.
Ñaây laø nhöôïc ñieåm lôùn caàn khaéc phuïc. Bôûi vaäy khi ñaët ñóa P treân khôùp quay moät chieàu thì
seõ khaéc phuïc ñöôïc nhöôïc ñieåm treân (hình 26). Beân döôùi hình 27 bieåu dieãn phöông, chieàu cuûa caùc
phaàn töû chaát loûng ñaäp vaøo caùc caùnh cuûa ñóa P ôû caùc thôøi ñieåm nt khaùc nhau. Vôùi soá voøng quay nt
ntc trôû ñi caùc phaàn töû chaát loûng ñaäp vaøo sau löng caùc caùnh cuûa P. Neáu luùc naøy ñóa P quay töï do
thì noù khoâng coøn laø boä phaän haõm nöõa. Luùc naøy bieán moâmen thuûy löïc laøm vieäc theo nguyeân lyù
cuûa ly hôïp thuûy löïc.
Söï thay ñoåi höôùng va ñaäp cuûa caùc phaàn töû chaát loûng leân caùnh cuûa ñóa P khi nt thay ñoåi
Hình 27 – Ñöôøng ñaëc tính ngoaøi cuûa bieán moâmen thuûy löïc coù ñóa phaûn xaï ñaët
treân khôùp quay 1 chieàu (khi nb = const)
4. Tính toán động học và động lực học của hộp số hành tinh
Tröôùc heát chuùng ta khaûo saùt ñoäng hoïc vaø ñoäng löïc hoïc cuûa boä baùnh raêng haønh tinh ñôn giaûn
ôû trong hoäp soá haønh tinh 1 caáp.
Boä baùnh raêng haønh tinh ñôn giaûn goàm coù caùc phaàn töû sau (hình 28):
Baùnh raêng trung taâm (C): coù soá voøng quay laø nC , vaän toác goùc laø C.
Baùnh raêng bao (voøng raêng) (K): coù soá voøng quay laø nK, vaän toác goùc laø K.
A
B
M,K,
D
C
0
Mt
tA tC tD
n n n
(+)
K
Mp
Mb
nt
K=1
b
Mt b
= M
b
l
65. 65
Caùc baùnh raêng haønh tinh (S): coù soá voøng quay laø n S, vaän toác goùc laø S.
Caàn daãn (U): coù soá voøng quay laø nU, vaän toác goùc laø U.
Hình 28 – Sô ñoà boä baùnh raêng haønh tinh ñôn giaûn
Chuùng ta seõ xaùc ñònh caùc quan heä ñoäng hoïc vaø ñoäng löïc hoïc cho boä baùnh raêng haønh tinh
ñôn giaûn theo hình 28.
Töø ñieàu kieän caân baèng ôû baùnh raêng haønh tinh (S) ta coù:
Fs =
C
C
r
M
=
K
K
r
M
MC = K
K
C
M
.
r
r
(4.24)
Toång moâmen treân caû 3 phaàn töû coù truïc ñi ra ngoaøi (ñoù laø C, U, vaø K) phaûi baèng khoâng (vôùi
giaû thieát hieäu suaát = 1)
MC + MK – MU = 0 (4.25)
ÔÛ ñaây:
MC Moâmen ôû baùnh raêng trung taâm.
MK Moâmen ôû baùnh raêng bao.
MU Moâmen ôû caàn daãn.
Hình 29 – Quan heä cuûa caùc löïc vaø moâmen trong boä baùnh raêng haønh tinh ñôn giaûn
Thay giaù trò MC töø (4.24) vaøo (4.25) ta coù:
MU = MC + MK = (1 +
C
K
M
M
). MC (4.26)
66. 66
= (1 +
K
C
M
M
). MK = (1 +
C
K
r
r
).MC = (1 + K
K
C
M
).
r
r
Vôùi giaû thieát = 1 thì coâng suaát ôû ñaàu vaøo PV baèng coâng suaát ôû ñaàu ra PR:
PV = PR
Töùc laø: MV. V = MR.R
Hoaëc: MV.nv = MR.nR
ÔÛ ñaây:
V Vaän toác goùc ôû ñaàu vaøo.
R Vaän toác goùc ôû ñaàu ra.
MV Moâmen ôû ñaàu vaøo.
MR Moâmen ôû ñaàu ra.
nv Soá voøng quay ôû ñaàu vaøo.
nR Soá voøng quay ôû ñaàu ra.
Töø ñoù chuùng ta xaùc ñònh ñöôïc tyû soá truyeàn:
i =
R
V
=
V
R
M
M
=
R
V
n
n
(4.27)
Nhôø caùc phöông trình treân chuùng ta coù theå xaùc ñònh ñöôïc taát caû caùc tyû soá truyeàn coù theå xaûy
ra.
Khi haõm baùnh raêng bao (nK = 0), ñaàu vaøo ñöôïc choïn laø truïc cuûa baùnh raêng trung taâm vaø ñaàu
ra laø truïc cuûa caàn daãn, ta coù:
nV = nC ; MV = MC
nR = nU ; MR = MU
Tyû soá truyeàn theo (4.27) seõ laø:
i =
U
C
n
n
=
C
U
M
M
Vaø bôûi vì theo (4.26) quan heä moâmen laø
C
U
M
M
= 1 +
C
K
r
r
neân chuùng ta nhaän ñöôïc:
i = 1 +
C
K
r
r
Khi haõm baùnh raêng trung taâm (nC = 0), ñaàu vaøo laø truïc cuûa caàn daãn, ñaàu ra laø truïc cuûa baùnh
raêng bao, ta coù:
nV = nU ; MV = MU
nR = nK ; MR = MK
Tyû soá truyeàn trong tröôøng hôïp naøy seõ laø:
i =
K
U
n
n
=
U
K
M
M
Töø phöông trình (4.26) suy ra:
i =
U
K
M
M
=
K
C
r
r
1
1
Quan heä giöõa caùc vaän toác tieáp tuyeán (vaän toác daøi) cuûa caùc phaàn töû ôû trong boä baùnh raêng
haønh tinh ñôn giaûn ñöôïc theå hieän treân hình (4.26).
Theo caùc coâng thöùc ôû cô hoïc, ta coù:
vC = rC. C ; vK = rK. K
