[Tổng quan] Hộp số xe ô tô

Hộp số xe ô tô là gì?

Đối với các loại hộp số thông thường tiếng anh được dịch là Gear Box. Đối với hộp số ô tô thì chia làm 2 loại là hộp số sàn và hộp số tự động. Hộp số sàn hay hộp số MT được dịch sang tiếng anh là Manual Tranmission. Còn hộp số tự động dịch sang tiếng anh là Automatic Tranmission.

Hộp số thay đổi tốc độ tương đối cao / mô-men xoắn thấp của động cơ thành tốc độ thấp / mô-men xoắn cao. Khi ô tô đang chuyển động và đang tăng tốc ít mô-men xoắn hơn nhưng tốc độ cao hơn được yêu cầu, do đó một hộp số có một số bánh răng với tỷ số truyền khác nhau để đáp ứng yêu cầu này.

Hộp số xe ô tô là bộ phận truyền công suất từ động cơ đến các bánh xe ô tô, nó có nhiệm vụ làm thay đổi tốc độ và mô men kéo của xe ô tô. Nghe có vẻ hết sức đơn giản nhưng hộp số xe ô tô cực kỳ quan trọng và có cấu tạo tương đối phức tạp. Động cơ ô tô có chỉ có giới hạn tới 1 công suất nhất định nào đó tuy nhiên khi ô tô chuyển động trên đường cần công suất khác nhau, mô men kéo khác nhau, tốc độ khác nhau.

Ví dụ: Đối với xe Toyota Vios 2020 thông số động cơ là:

Công suất tối đa (hp/rpm) 107/6.000

Mô men xoắn tối đa (Nm@rpm) 140/4.200

Như bạn đã thấy công suất tối đa của chiếc Toyota Vios 2020 là 107 hp. Vì vậy khi xe ô tô của bạn đạt công suất này mà mô men kéo quá thấp thì xe ô tô của bạn cũng không thể chuyển động được. Khi có hộp số, xe ô tô được chuyển về tay số thấp hơn ( thường để số 1 ), đó là lí do tại sao khi nổ máy để di chuyển ta phải để số 1 – đồi với hộp số sàn, nếu ta để số 2, số 3 … thì xe có thể không di chuyển được và chết máy do động cơ không đủ công suất để kéo xe ô tô đi.

Bạn có thể hiểu đơn giản như thế này. Với công suất của xe ô tô là 1 giá trị cố định nếu bạn để số thấp thì tốc độ sẽ chậm, lực kéo để xe di chuyển sẽ lớn. Còn ngược lại khi bạn để số cao thì tốc độ sẽ nhanh nhưng lực kéo để xe di chuyển sẽ nhỏ. Khi khởi động cho xe di chuyển cần lực kéo lớn, còn khi xe đã di chuyển thì cần lực kéo nhỏ – giống như việc bạn đẩy 1 chiếc xe đang nằm yên với 1 chiếc xe đã di chuyển được 1 chút, lực đẩy sẽ khác nhau. Hộp số sẽ giúp ô tô của bạn thay đổi lực kéo phù hợp để xe ô tô có thể di chuyển được. Đó là nguyên lí cơ bản về hộp số của xe ô tô.

Nguyên lý hoạt động của hộp số

Bánh răng số đỗ là một bộ phận của trục sơ cấp. Bánh răng số đỗ có các vấu trên bề mặt OD của nó để cơ cấu cóc hãm ăn khớp với khóa trên trục thứ cấp.

Khóa đỗ ngăn chặn các bánh xe quay bằng cách cho phép trục thứ cấp được giữ cố định bởi vỏ hộp số thông qua các cóc hãm. Khi cóc hãm ăn khớp trong số đỗ, trục thứ cấp được giữ cố định.

Khi cần điều khiển bằng tay được chuyển sang vị trí đỗ P, khóa đỗ sẽ làm việc như sau:

Vấu hãm (nối với trục điều khiển bằng tay) quay và đẩy thanh dẫn động của cóc hãm vào cóc hãm. Thanh dẫn động là một lò xo chịu tải.

Thanh dẫn động được dẫn hướng vào trong cóc hãm bởi đế của cấu cóc hãm số đỗ.

Khi thanh dẫn động của cóc hãm được đẩy vào trong cóc hãm, chốt quay của cóc hãm vào trong bánh răng số đỗ và ăn khớp với các vấu hãm .

Cóc hãm giữ trục thứ cấp với vỏ hộp số:

1 Vỏ hộp số

2 Bánh răng số đỗ trên trục thứ cấp

3 Cóc hãm số đỗ

4 Lò xo hồi cóc hãm số đỗ

5 Chốt cóc hãm số đỗ

6 Nút bịt – Chốt cóc hãm số đỗ

7 Thanh dẫn động cóc hãm

8 Lò xo chặn van bằng tay

9 Cần chặn van bằng tay

10 Trục cần chuyển số

11 Cần chuyển số bằng tay (Vị trí lắp cần điều khiển bằng tay phụ thuộc vào loại xe/đời xe.)

12 Tấm dẫn động cần số đỗ

Bộ biến mô hộp số tự động

Hộp số sử dụng biến mô có các thành phần sau đây:

Cánh bơm biến mô

Tuabin

Bánh phản ứng

Ly hợp biến mô (TCC)

Các bộ bánh răng hành tinh hộp số tự động

Hoạt động của hộp số bao gồm việc sử dụng 2 bộ bánh răng hành tinh mà nó có các bộ phận sau

đây:

(Bộ bánh răng hành tinh đơn) phía trước

Một bánh răng mặt trời

Một giá đỡ hành tinh có 4 bánh răng

Một bánh răng bao

(Bộ hánh răng hành tinh ravigenaux) phía sau

Hai bánh răng mặt trời khác cỡ

Ba bánh răng hành tinh ngắn ăn khớp với các bánh răng mặt trời

Ba bánh răng hành tinh dài ăn khớp với các bánh răng mặt trời

Một giá đỡ bộ bánh răng hành tinh

Một bánh răng bao

Các ly hợp hộp số tự động

GHI CHÚ: Số lượng đĩa ma sát và đĩa thép sẽ khác nhau phụ thuộc vào dung tích động cơ. Tham khảo

Biểu đồ số lượng đĩa ly hợp trong mục Thông số kỹ thuật của phần.

Hộp số sử dụng các ly hợp dưới đây để vận hành 2 bộ bánh răng hành tinh:

Ly hợp số tiến (A)

Ly hợp truyền thẳng (B)

Ly hợp trung gian (C)

Ly hợp số lùi/thấp (D)

Ly hợp số O/D (E)

Ly hợp một chiều thấp (OWC)

Để biết thêm thông tin về các bộ bánh răng hành tinh hoặc các ly hợp tác dụng, tham khảo mục Các bộ phận cơ khí và Chức năng trong phần.

Hệ thống thủy lực của hộp số tự động

Hệ thống thủy lực của hộp số bao gồm các bộ phận sau đây:

Bộ điều khiển chính (cơ điện tử)

Bơm có bộ lọc

Biến mô thủy lực

Các bộ phận tác dụng (các ly hợp)

Để biết thông tin về các bộ phận, tham khảo mục Hệ thống thủy lực trong phần.

Vị trí đỗ P

Hoạt động cơ khí

Các bộ phận tác dụng:

Cơ cấu cóc hãm ăn khớp để giữ cố định bánh răng số đỗ (trục thứ cấp)

Ly hợp số thấp/lùi (D) tác dụng

Hoạt động của bộ bánh răng hành tinh

Các bộ phận dẫn động của bộ bánh răng hành tinh phía trước: Bánh răng bao (trục sơ cấp)

Các bộ phận bị động bộ bánh răng hành tinh phía trước: Giá đỡ hành tinh

Các bộ phận cố định bộ bánh răng hành tinh phía trước: Bánh răng mặt trời (then lắp với bơm)

Các bộ phận chuyển động của bộ bánh răng hành tinh phía sau: Không có

Các bộ phận bị động của bộ bánh răng hành tinh phía sau: Không có

Các bộ phận cố định bộ bánh răng hành tinh phía sau:Giá đỡ hành tinh, Bánh răng bao (trục thứ cấp)

Sơ đồ ly hợp tác dụng ở vị trí đỗ

Vị trí cần điều khiển bằng tay/cần số: Đỗ, D, H

Vị trí Đỗ P: Các chi tiết bộ bánh răng hành tinh

Vị trí Số tiến (A): Giá đỡ bánh răng hành tinh trước tới bánh răng mặt trời số 3

Vị trí Truyền thẳng (B) số Đ: Giá đỡ hành tinh phía trước tới bánh răng mặt trời số 2

Vị trí Trung gian (C): Bánh răng mặt trời số 2

Vị trí Thấp/lùi (D) số H: Giá đỡ bánh răng hành tinh sau

Vị trí OD (E): Trục sơ cấp tới giá đỡ hành tinh phía sau

Vị trí Thấp OWC: Giá đỡ bánh răng hành tinh sau

D = Ly hợp dẫn động

H = Ly hợp giữ

Dòng truyền công suất số đỗ – Hoạt động của hệ thống thủy lực

Các mạch áp suất đường ống thủy lực:

Vị trí của van điều áp chính điều khiển áp suất đường ống. Vị trí của van điều áp chính phụ thuộc vào áp suất tác dụng lên nó bởi van điện từ LPC thông qua mạch VFS5.

Van điều áp chính thay đổi áp suất trong mạch PUMP bằng cách điều khiển dòng thủy lực từ mạch SCHG vào trong mạch hút của bơm.

Áp suất đường ống cung cấp cho:

Van điều khiển bằng tay.

Van điều khiển bôi trơn.

Van điều áp nhả biến mô.

Van điều áp điều khiển ly hợp rẽ nhánh.

Van điều áp áp suất điện từ.

Các van điều áp và van khóa D1.

Ở số lùi, van điều khiển bằng tay hướng áp suất đường ống tới van đổi áp suất số 1 và van điện từ đa kênh thông qua mạch REV.

Bi trượt số 1 hướng áp suất đường ống tới van điều áp ly hợp B.

Các mạch ly hợp thủy lực

Áp suất đường ống được cung cấp bởi bơm tới các van điều áp và van khóa D1.

Áp suất đường ống đã được điều chỉnh từ van điều áp D1 tới cung cấp cho ly hợp số thấp/lùi (D) để tác dụng lên ly hợp.

Áp suất đường ống được cung cấp bởi van điều khiển bằng tay tới các

van điều áp và van khóa

B. Áp suất đường ống đã được điều chỉnh từ van điều áp ly hợp B tới cung cấp cho ly hợp truyền thẳng (B) để tác dụng lên ly hợp.

CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU HỘP SỐ XE Ô TÔ

Công dụng hộp số

– Thay đổi lực kéo ở bánh xe chủ động của ôtô cho phù hợp với điều kiện cản của mặt đường.
– Thay đổi chiều chuyển động của ôtô (tiến hoặc lùi).
– Cho xe dừng tại chổ mà không cần tắt máy hoặc cắt bộ ly hợp ( vị trí số 0).
– Dẫn động lực ra ngoài cho bộ phận công tác đối với xe chuyên dùng
( xe có tời kéo, xe ôtô cần trục …).

Phân loại hộp số

Việc phân loại hộp số thông thường được dựa trên các yếu tố sau:
– Theo bánh răng.
– Theo cơ cấu đổi số.
– Theo phương pháp điều khiển.
Hiện nay, trên ôtô thường sử dụng 02 loại hộp số sau:
– Hộp số cơ khí: bao gồm nhiều cấp: loại 3 cấp, 4 cấp, 5 cấp, …
– Hộp số tự động.

Yêu cầu hộp số

Hộp số cần đảm bảo các yêu cầu sau:
– Tỷ số truyền cần thiết để có tốc độ chuyển động thích hợp, lực kéo cần thiết trên các bánh chủ động và đảm bảo tính kinh tế của ôtô.
– Hiệu suất truyền lực cao, làm việc không ồn, sang số nhẹ nhàng, không sinh ra lực va đập ở các bánh răng.
– Kết cấu gọn gàng, chắc chắn, dễ điều khiển, bảo dưỡng hoặc kiểm tra khi hư hỏng.

CẤU TẠO CÁC LOẠI HỘP SỐ SÀN TRÊN XE Ô TÔ

Hộp số 3 tiến 1 lùi, loại 2 trục

a) Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

– Vị trí tay số 1:

Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 1 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số 2:

Lúc này bánh răng 5 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 2 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 2 -> Bánh răng số 5 -> Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số 3:

Lúc này bánh răng 6 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 3 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 3 -> Bánh răng số 6 -> Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số lùi:

Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua phải ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục số lùi. Do bánh răng số 7 trên trục sơ cấp luôn ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục số lùi nên sẽ làm cho trục thứ cấp quay ngược với chiều quay ban đầu. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 7 -> Bánh răng số 8 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp

b) Những điều cần chú ý:

– Hộp số này bao gồm 03 trục: trục sơ cấp, trục thứ cấp và trục số lùi. Không có trục trung gian.

– Bánh răng 7 và 8 luôn luôn ăn khớp với nhau. Các bánh răng còn lại khi không vào vị trí tay số của mình thì không ăn khớp với nhau.

– Các bánh răng là bánh răng trụ răng thẳng. Nếu là bánh răng nghiêng phải có bộ đồng tốc.

– Để thực hiện việc ra vào số, các bánh răng này phải di chuyển qua lại, nên còn gọi là hộp số dùng bánh răng di động.

– Loại hộp số hai trục này hiện nay rất ít sử dụng.

Hộp số ôtô 3 tiến 1 lùi, loại 3 trục:

a) Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Do bánh răng số 1 và số 2 luôn ăn khớp với nhau nên khi trục sơ cấp chuyển động sẽ làm cho trục trung gian quay theo, các bánh răng số 6 trên trục thứ cấp và bánh răng số 8 trên trục số lùi cũng chuyển động theo.

– Vị trí tay số 1:

Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 3 trên trục trung gian. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 3 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số 2:

Lúc này bộ đồng tốc trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 6 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 5 -> Bánh răng số 6 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số 3:

Lúc này bộ đồng tốc trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 1 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp. Đây chính là tay số truyền thẳng, có tỷ số truyền bằng 1.

– Vị trí tay số lùi:

Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua phải ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục số lùi. Do bánh răng số 7 trên trục trung gian luôn ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục số lùi nên sẽ làm cho trục thứ cấp quay ngược với chiều quay ban đầu. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 7 -> Bánh răng số 8 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.

b) Những điều cần chú ý:

– Hộp số này bao gồm 04 trục: trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp và trục số lùi.

– Các bánh răng 1,2; 5,6; 7,8 luôn luôn ăn khớp với nhau.

– Bánh răng 3,4; 7,8 là răng thẳng và bánh răng 1,2; 5,6 là răng nghiêng.

– Loại này được sử dụng nhiều trên các ôtô.

Hộp số 4 tiến 1 lùi, loại 3 trục:

a) Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Do bánh răng số 1 và số 2 luôn ăn khớp với nhau nên khi trục sơ cấp chuyển động sẽ làm cho trục trung gian quay theo, các bánh răng số 6, số 8 trên trục thứ cấp và bánh răng số 10 trên trục số lùi cũng chuyển động theo.

– Vị trí tay số 1:

Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 3 trên trục trung gian. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 3 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số 2:

Lúc này bộ đồng tốc của tay số 2 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 6 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 5 -> Bánh răng số 6 -> Bộ đồng tốc ->

Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số 3:

Lúc này bộ đồng tốc của tay số 3-4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 7 -> Bánh răng số 8 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số 4:

Lúc này bộ đồng tốc của tay số 3-4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 1 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp. Đây chính là tay số truyền thẳng, có tỷ số truyền bằng 1.

– Vị trí tay số lùi:

Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua phải ăn khớp với bánh răng số 10 trên trục số lùi. Do bánh răng số 9 trên trục trung gian luôn ăn khớp với bánh răng số 10 trên trục số lùi nên sẽ làm cho trục thứ cấp quay ngược với chiều quay ban đầu. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 9 -> Bánh răng số 10 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.

b) Những điều cần chú ý:

– Hộp số này bao gồm 04 trục: trục sơ cấp, trục trung gian, trục thứ cấp và trục số lùi.

– Các bánh răng 1,2; 5,6; 7,8; 9,10 luôn luôn ăn khớp với nhau.

– Bánh răng 3,4; 9,10 là răng thẳng và bánh răng 1,2; 5,6; 7,8 là răng nghiêng.

– Loại này được sử dụng nhiều trên các ôtô.

Hộp số ô tô 5 tiến 1 lùi loại 3 trục ( có tỷ số truyền tăng)

a) Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Do bánh răng số 1 và số 2 luôn ăn khớp với nhau nên khi trục sơ cấp chuyển động sẽ làm cho trục trung gian quay theo, các bánh răng số 6, số 8, số 10 trên trục thứ cấp và bánh răng số 12 trên trục số lùi cũng chuyển động theo.

– Vị trí tay số 1:

Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 3 trên trục trung gian. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 3 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số 2:

Lúc này bộ đồng tốc của tay số 2-3 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 6 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 5 -> Bánh răng số 6 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số 3:

Lúc này bộ đồng tốc của tay số 2-3 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 8 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 7 -> Bánh răng số 8 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp.

– Vị trí tay số 4:

Lúc này bộ đồng tốc của tay số 4-5 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 1 trên trục sơ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp. Đây chính là tay số truyền thẳng, có tỷ số truyền bằng 1.

– Vị trí tay số 5:

Lúc này bộ đồng tốc của tay số 4-5 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua ăn khớp với bánh răng số 10 trên trục thứ cấp. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 9 -> Bánh răng số 10 -> Bộ đồng tốc -> Trục thứ cấp. Đây là tay số nhanh, có tỷ số truyền i < 1.

– Vị trí tay số lùi:

Lúc này bánh răng 4 trên trục thứ cấp sẽ di chuyển qua phải ăn khớp với bánh răng số 12 trên trục số lùi. Do bánh răng số 11 trên trục trung gian luôn ăn khớp với bánh răng số 12 trên trục số lùi nên sẽ làm cho trục thứ cấp quay ngược với chiều quay ban đầu. Đường truyền momen như sau: Trục sơ cấp -> Bánh răng số 1 -> Bánh răng số 2 -> Trục trung gian -> Bánh răng số 11 -> Bánh răng số 12 -> Bánh răng số 4 -> Trục thứ cấp.

b) Những điều cần chú ý:

– Hiện nay ở một số ôtô du lịch (dùng hộp số 3 cấp, 4 cấp) hay ở ôtô tải nhẹ ( dùng hộp số 4 cấp) thì và tỷ số truyền thẳng i = 1.
– Đối với ôtô có tải trọng lớn dùng hộp số 5 cấp với 7 -> 8 khi đó tỷ số truyền thẳng i = 1 hoặc có tay số nhanh với i = 0,75 -> 0,8.

HỘP SỐ PHÂN PHỐI TRÊN ÔTÔ

– Hộp số phân phối dùng dùng để phân phối moment quay truyền từ hộp số chính đến các cầu chủ động. Ngoài ra còn làm thêm nhiệm vụ tăng thêm lực kéo cho bánh xe chủ động (tức là làm nhiệm vụ của hộp số phụ ).

– Hộp số phân phối được dùng trên ôtô có nhiều cầu chủ động và được đặt tách với hộp số chính (đôi khi nối với nhau bằng trục trung gian). Ngoài ra, hộp số phân phối còn được dùng để dẫn động các trang thiết bị máy móc của các ôtô chuyên dùng như: dẫn động cơ cấu nâng hạ thùng xe của các xe ben chở đất, đá; dẫn động hệ thống cẩu hàng của các xe cẩu, …

Hoạt động: Đặc điểm của hộp số này là bánh răng số 4 và bánh răng số 5 có cùng số răng như nhau. Khi truyền dẫn momen từ hộp số chính ra cầu sau và cầu trước, sẽ có 02 vị trí như sau:

– Vị trí giảm tốc: bánh răng số 1 ở vị trí ăn khớp với bánh răng số 2.

– Vị trí truyền thẳng: bánh răng số 1 ở vị trí ăn khớp với bánh răng số 4

Muốn phân phối momen quay truyền ra cầu trước, bánh răng số 6 được cài qua ăn khớp với phần răng trong của bánh răng số 5. Khi muốn cắt momen quay ra cầu trước, bánh răng số 6 sẽ được tách ra khỏi phần răng ăn khớp với bánh răng số 5.

CẤU TẠO CÁC CHI TIẾT CHÍNH TRONG HỘP SỐ XE Ô TÔ

1/ Vỏ và nắp hộp số:

Vỏ hộp số làm nhiệm vụ che kín, ngoài ra còn có tác dụng lắp đặt các bộ phận của hộp số và chứa dầu bôi trơn.

2/ Trục sơ cấp:

Trục sơ cấp chế tạo bằng thép, đúc liền với bánh răng chủ động chính. Đầu trước trục sơ cấp lắp với ly hợp, đầu sau của trục lắp vào lỗ thành phía trước của vỏ hộp số.

3/ Trục trung gian:

Trục trung gian gồm các bánh răng có đường kính khác nhau, chế tạo thành một khối và bắt chặt trên trục. Trục trung gian luôn quay với trục sơ cấp vì bánh răng truyền động trên trục trung gian thường xuyên ăn khớp với bánh răng trên trục sơ cấp.

4/ Trục thứ cấp:

Trục thứ cấp có các rãnh then hoa, đầu trước trục lắp vào lỗ đầu sau của trục sơ cấp, đầu sau trục lắp vào lỗ của vỏ hộp số. Trên rãnh then hoa của trục thứ cấp có lắp các bánh răng di động. Trục thứ cấp thẳng hàng với tâm của trục sơ cấp.

5/ Trục số lùi:

Trục số lùi được lắp chặt vào lỗ trên thành vỏ hộp số, bánh răng số lùi có thể quay trên trục số lùi.

6/ Cơ cấu sang số:

Trong quá trình sang số, cần số phải thực hiện cùng lúc 02 động tác:

– Chọn bánh răng di động hay bộ đồng tốc cần thiết.
– Dịch đúng hướng bánh răng di động hay bộ đồng tốc đã chọn để cài răng.

Bộ phận dùng để sang số gọi là cơ cấu sang số, bao gồm: cần số, ống trượt (ống song hành), gắp sang số, lò xo và bi định vị, chốt hãm và khóa an toàn số lùi.

Dọc theo nắp hộp số có khoan lỗ chứa các ống trượt (6,7). Trên ống trượt gắn cố định gắp sang số (9) và khớp gạt số (10). Đầu cuối cần số cắm vào khớp gạt số. Muốn sang số, ta đẩy đầu trên cần số vào vị trí nhất định, đầu dưới cần số sẽ dẫn động ống trượt và gắp sang số cài bánh răng.

Các ống trượt được giữ ở vị trí cài số hay vị trí tử điểm (vị trí số 0) nhờ khóa định vị. Khóa định vị gồm viên bi tròn và lò xo (4,5) nằm trong lỗ khoan trên nắp hộp số. Trên ống trượt có số lỗ khuyết tương ứng với số lượng cấp số cần cài và thêm chỗ lõm cho vị trí tử điểm (số 0). Ở mỗi vị trí cài số, lò xo ấn viên bi lọt vào lỗ khuyết và hãm ống trượt tại vị trí nhất định đó. Để di chuyển ống trượt phải tác động một lực bật viên bi ra khỏi chỗ lõm.

Nhằm ngăn ngừa việc cài hai số một lúc gây hư hỏng làm bể răng, vỡ hộp số, người ta có bố trí chốt hãm (8). Chốt này là một thỏi thép dài ráp vào trong rãnh giữa hai ống trượt. Trên các ống trượt có khoét lỗ lõm đối diện với rãnh chốt hãm khi chúng ở vị trí tương ứng với vị trí tử điểm.

Chiều dài chốt hãm bằng khoảng cách giữa hai ống trượt cộng với một chỗ lõm trên ống trượt. Mỗi ống trượt sau khi cài số phải trở về tử điểm để cho ống trướt kia có thể di chuyển, lúc này chốt hãm sẽ lọt vào lỗ khuyết của ống trượt đang ở vị trí tử điểm. Để ngăn ngừa tình trạng cài nhầm số lùi trong lúc xe đang chạy số tới, trong khớp gạt số có bố trí khóa an toàn dành cho số lùi. Khóa này gồm một piston và lò xo làm cho ta phải dùng một lực lớn hơn bình thường để đẩy cần số khi muốn sang số lui.

7/ Bộ đồng tốc:

a) Nhiệm vụ: – Bộ đồng tốc dùng để làm đồng đều tốc độ của các bánh răng khi gài số, tránh được va chạm các bánh răng khi gài số không xảy ra tiếng kêu và đảm bảo cho tài xế gài số được nhẹ nhàng.

– Bộ đồng tốc thường đặt ở những tay số cao: số 3, 4, 5 …(có tỷ số truyền nhỏ) vì những tay số này có tốc độ góc của các cặp bánh răng chênh lệch nhau lớn.

b) Cấu tạo của bộ đồng tốc gồm : Vòng răng 7 của ống trượt được lồng vào trục thứ cấp bằng các rãnh then hoa. Số răng của vòng răng này không liên tiếp nhau mà bị ngắt quãng bởi ba lỗ khuyết để lắp với nêm 2. Hai đầu của ống trượt có lắp vòng đồng tốc 8, trên vòng này cũng có ba rãnh khuyết. Vỏ điều khiển (ống nối) 6 lắp lồng vào ống trượt lò – xo 5 và bi hãm 4 nằm trong các lỗ khuyết của vỏ điều khiển để giữ cho bộ đồng tốc luôn luôn nằm ở vị trí trung gian.

c) Hoạt động: Khi chưa gài số, nhờ lực đẩy của lò xo 5 ấn hòn bi 4 tỳ vào vỏ điều khiển 6 giữ cho bộ đồng tốc luôn luôn nằm ở vị trí trung gian. Khi gài số, dưới tác dụng của tay người lái, cần gạt 3 sẽ đẩy vỏ điều khiển 6 về phía trái hoặc phải. Lúc này vỏ điều khiển 6 kéo nêm 2 cùng dịch chuyển. Nêm 2 đẩy các vòng đồng tốc 8 theo hướng dịch chuyển của vỏ điều khiển 6 làm cho mặt côn của vòng đồng tốc 8 tỳ vào mặt côn của bánh răng 1 hoặc 9. Do ma sát sinh ra giữa hai mặt côn làm cho tốc độ quay của vỏ điều khiển 6 và bánh răng bằng nhau. Lúc đó người lái tiếp tục đẩy cần gạt 3 để gạt vỏ điều khiển 6 di chuyển tiếp sang phải hoặc trái để các bánh răng ăn khớp với nhau. Do sự đồng đều tốc độ góc của các bánh răng nên khi ăn khớp rất êm.

HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

Khái quát về hộp số tự động

Ở phần hộp số thường, chúng ta đã biết công dụng của hộp số là để thay đổi lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động cho phù hợp với lực cản tổng cộng của đường. Mỗi tay số sẽ cho một đường đặc tính thể hiện mối quan hệ giữa lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động với tốc độ của xe. Đặc tính trên thể hiện cho ôtô có lắp hộp số cơ khí ba cấp. Với đặc tính này, ngay cả khi người lái xe chọn điểm làm việc của tay số phù hợp với lực cản chuyển động của đường thì kết quả là điểm làm việc cũng chưa phải là tối ưu. Điểm làm việc được coi là tối ưu khi nó nằm trên đường cong A là tiếp tuyến với tất cả các đường đặc tính của hộp số cơ khí ba cấp, đường cong đó gọi là đường đặc tính lý tưởng. Đường cong lý tưởng có được chỉ khi sử dụng hộp số vô cấp. Và khi đó chúng ta sẽ tránh được những mất mát công suất so với sử dụng hộp số có cấp thể hiện trên phần diện tích gạch chéo.
Hộp số tự động dùng trên ôtô chưa cho đường đặc tính kéo trùng với đường đặc tính lý tưởng nhưng cũng cho ra được đường đặc tính gần trùng với đường đặc tính lý tưởng. Với hộp số tự động việc gài các số truyền được thực hiện một cách tự động tuỳ thuộc vào chế độ của động cơ và sức cản của mặt đường. Vì vậy nó luôn tìm được một điểm làm việc trên đường đặc tính phù hợp với sức cản chuyển động bảo đảm được chất lượng động lực học và tính kinh tế nhiên liệu của ôtô.

Các loại hộp số tự động

Thông thường hộp số tự động có thể chia làm hai loại:

– Loại hộp số sử dụng trên ôtô FF (động cơ đặt trước, cầu trước chủ động);

– Loại hộp số sử dụng trên ôtô FR (động cơ đặt trước, cầu sau chủ động).

Các hộp số sử dụng trên ôtô FF được thiết kế gọn nhẹ hơn so với loại sử dụng trên ôtô FR do chúng được lắp đặt cùng một khối với động cơ. Các hộp số sử dụng cho ôtô FR có bộ truyền động bánh răng cuối cùng với vi sai lắp ở bên ngoài. Còn các hộp số sử dụng trên ôtô FF có bộ truyền bánh răng cuối cùng với vi sai lắp ở bên trong, vì vậy loại hộp số tự động sử dụng trên ôtô FF còn gọi là “hộp số có vi sai”.

Các bộ phận chính của hộp số tự động

Hiện nay có nhiều loại hộp số tự động khác nhau, chúng được cấu tạo theo một vài cách khác nhau nhưng các chức năng cơ bản và nguyên lý hoạt động của chúng là giống nhau.

Hộp số tự động bao gồm một số bộ phận chính sau:

– Bộ biến mô thuỷ lực;

– Bộ bánh răng hành tinh;

– Bộ điều khiển thuỷ lực;

– Bộ truyền động bánh răng cuối cùng (đối với hộp số tự động sử dụng trên ôtô FF);

– Các thanh điều khiển;

– Dầu hộp số tự động.

Các bộ phận chính của hộp số tự động. Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu từng bộ phận của hộp số tự động.

a) Biến mô thuỷ lực

Bộ biến mô thủy lực trong hộp số tự động nhằm thực hiện các chức năng sau:

– Tăng mômen do động cơ tạo ra;

– Đóng vai trò như một ly hợp thuỷ lực để truyền (hay không truyền) mômen từ động cơ đến hộp số;

– Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực;

– Có tác dụng như một bánh đà để làm đồng đều chuyển động quay của động cơ;

– Dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thuỷ lực.

Về cấu tạo, biến mô bao gồm: cánh bơm, rôto tuabin, stato, khớp một chiều và ly hợp khoá biến mô.

* Cánh bơm

Cánh bơm được gắn liền với vỏ biến mô, có rất nhiều cánh có biên dạng cong được bố trí theo hướng kính ở bên trong. Vành dẫn hướng được bố trí trên cạnh trong của cánh bơm để dẫn hướng cho dòng chảy của dầu. Vỏ biến mô được nối với trục khuỷu của động cơ qua tấm dẫn động

* Rô to tuabin

Cũng như cánh bơm, rôto tuabin có rất nhiều cánh dẫn được bố trí bên trong rôto tuabin. Hướng cong của các cánh dẫn này ngược chiều với cánh dẫn trên cánh bơm. Rôto tuabin được lắp với trục sơ cấp của hộp số. Cấu tạo của rôto tuabin được chỉ ra trên hình 4.6.

* Stato và khớp một chiều

Stato được đặt giữa cánh bơm và rôto tuabin. Nó được lắp trên trục stato, trục này lắp cố định vào vỏ hộp số qua khớp một chiều. Các cánh dẫn của stato nhận dòng dầu khi nó đi ra khỏi rôto tuabin và hướng cho nó đập vào mặt sau của cánh dẫn trên cánh bơm làm cho cánh bơm được cường hoá.

Khớp một chiều cho phép stato quay cùng chiều với trục khuỷu động cơ. Tuy nhiên nếu stato có xu hướng quay theo chiều ngược lại, khớp một chiều sẽ khoá stato lại và không cho nó quay. Do vậy stato quay hay bị khoá phụ thuộc vào hướng của dòng dầu đập vào các cánh dẫn của nó. Sơ đồ cấu tạo của stato và khớp một chiều

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của khớp một chiều

Khi vành ngoài của khớp một chiều quay theo hướng mũi tên A, nó sẽ ép vào phần đầu của các con lăn. Do khoảng cách l1 ngắn hơn l nên con lăn bị nghiêng đi cho phép vành ngoài quay. Khi vành ngoài quay theo chiều ngược lại theo hướng mũi tên B, con lăn không thể nghiêng đi do khoảng cách L2 dài hơn l. Kết quả làm cho con lăn có tác dụng như một miếng chêm khoá vành ngoài và giữ không cho nó quay. Lò xo giữ được lắp thêm để trợ giúp cho con lăn, nó giữ cho các con lăn luôn nghiêng một chút theo hướng khoá vành ngoài.

Nguyên lý làm việc của biến mô thuỷ lực

• Nguyên lý truyền công suất

Khi cánh bơm được dẫn động quay từ trục khuỷu của động cơ, dầu trong cánh bơm sẽ quay cùng với cánh bơm. Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên, lực ly tâm làm cho dầu bắt đầu văng ra và chảy từ trong ra phía ngoài dọc theo các bề mặt của các cánh dẫn. Khi tốc độ của cánh bơm tăng lên nữa, dầu sẽ bị đẩy ra khỏi cánh bơm và đập vào các cánh dẫn của rôto tuabin làm cho rôto tuabin bắt đầu quay cùng một hướng với cánh bơm.
Sau khi dầu giảm năng lượng do va đập vào các cánh dẫn của rôto tuabin, nó tiếp tục chảy dọc theo máng cánh dẫn của rôto tuabin từ ngoài vào trong để lại chảy ngược trở về cánh bơm và một chu kỳ mới lại bắt đầu. Nguyên lý trên tương tự như ở ly hợp thuỷ lực.

Nguyên lý khuếch đại mômen

Việc khuếch đại mômen bằng biến mô được thực hiện bằng cách trong cấu tạo của biến mô ngoài cánh bơm và rôto tuabin còn có stato.

Với cấu tạo và cách bố trí các bánh công tác như vậy thì dòng dầu thuỷ lực sau khi ra khỏi rôto tuabin sẽ đi qua các cánh dẫn của stato. Do góc nghiêng của cánh dẫn stato được bố trí sao cho dòng dầu ra khỏi cánh dẫn stato sẽ có hướng trùng với hướng quay của cánh bơm.

Vì vậy cánh bơm không những chỉ được truyền mômen từ động cơ mà nó còn được bổ sung một lượng mômen của chất lỏng từ stato tác dụng vào. Điều đó có nghĩa là cánh bơm đã được cường hoá và sẽ khuyếch đại mômen đầu vào để truyền đến rôto tuabin

Chức năng của khớp một chiều stato

Khi tốc độ quay của bánh bơm và rôto tuabin có sự chênh lệch tương đối lớn (tốc độ cánh bơm lớn hơn tốc độ rôto tuabin) thì dòng dầu sau khi ra khỏi rôto tuabin vào cánh dẫn của stato sẽ tác dụng lên stato một mômen có xu hướng làm stato quay theo hướng ngược với cánh bơm

Để tạo ra hướng dòng dầu sau khi ra khỏi cánh dẫn của stato tác dụng lên cánh dẫn của bánh bơm theo đúng chiều quay của cánh bơm thì khi này stato phải được cố định (khớp một chiều khoá).

Khi tốc độ quay của rôto tuabin đạt gần đến tốc độ của cánh bơm, lúc này tốc độ quay của dòng dầu sau khi ra khỏi rôto tuabin tác dụng lên cánh dẫn của stato có xu hướng làm stato quay theo hướng cùng chiều cánh bơm

Vì vậy nếu stato vẫn ở trạng thái cố định thì không những không có tác dụng cường hoá cho cánh bơm mà còn gay cản trở sự chuyển động của dòng chất lỏng gây tổn thất tăng. Vì vậy ở chế độ này stato được giải phóng để quay cùng với rôto tuabin và cánh bơm (khớp một chiều mở). Khi này biến mô làm việc như một ly hợp thuỷ lực với mục đích tăng hiệu suất cho biến mô.

* Một số thông số và đặc tính của biến mô

• Tỉ số truyền của biến mô

Tỉ số truyền của biến mô được ký hiệu e và được xác định theo công thức sau:

• Hệ số biến đổi mômen

Hệ số biến đổi mômen được ký hiệu K và được xác định theo công thức sau:

• Hiệu suất của biến mô

Hiệu suất của biến mô được ký hiệu ç và được xác định theo công thức sau:

• Đặc tính của biến mô

* Cơ cấu ly hợp khoá biến mô

Khi ôtô chuyển động trên đường tốt, vận tốc của ôtô khá cao, khi này mômen cản chuyển động nhỏ nên số vòng quay của bánh tuabin xấp xỉ bằng số vòng quay của bánh bơm. Biến mô đã làm việc ở chế độ ly hợp (stato được giải phóng) nhưng hiệu suất còn nhỏ hơn 1 (từ 0,8 đến 0,9).

Để hiệu suất truyền động của biến mô đạt giá trị cao nhất, ở chế độ này người ta sử dụng một ly hợp để khoá cứng biến mô. Tức là đường truyền mômen từ động cơ tới hộp số được thực hiện trực tiếp thông qua ly hợp khoá biến mô như truyền qua một ly hợp ma sát bình thường và lúc đó hiệu suất truyền bằng 1.

Kết cấu và nguyên lý của ly hợp khoá biến mô

Ly hợp khóa biến mô được lắp trên moayơ của rôto tuabin và nằm ở phía trước của rôto tuabin. Trong ly hợp khóa biến mô cũng bố trí lò xo giảm chấn để khi ly hợp truyền mômen được êm dịu, không gây va đập.

Vật liệu ma sát ở ly hợp này cũng giống như vật liệu ma sát sử dụng cho phanh và đĩa ly hợp. Khi ly hợp khoá biến mô hoạt động, nó sẽ quay cùng với cánh bơm và rôto tuabin. Việc đóng và mở của ly hợp khoá biến mô được quyết định bởi sự thay đổi của hướng dòng dầu thủy lực trong biến mô.

• Trạng thái mở ly hợp:

Khi ô tô chạy ở tốc độ thấp hoặc mômen cản lớn, biến mô thủy lực làm việc ở chế độ biến mô. Khi này nhờ cơ cấu điều khiển thủy lực, dầu có áp suất chảy đến phía trước của ly hợp khoá biến mô, do áp suất ở phía trước và phía sau của ly hợp bằng nhau nên ly hợp ở trạng thái mở (xem hình 4.13a).

• Trạng thái đóng ly hợp:

Khi ô tô chạy ở tốc độ cao, ứng với mômen cản nhỏ khi này các van điều khiển thủy lực hoạt động, hướng dòng dầu thủy lực có áp suất chảy đến phần phía sau của ly hợp. Do vậy píttông ép ly hợp vào vỏ biến mô, kết quả là biến mô được khóa và vỏ trước của biến mô quay cùng với cánh bơm và rôto tuabin
Nhờ có ly hợp khóa cứng biến mô mà đặc tính của nó

b) Bộ bánh răng hành tinh

Bộ bánh răng hành tinh trong hộp số tự động có các chức năng sau:

– Cung cấp một số tỉ số truyền để thay đổi mômen và tốc độ của bánh xe chủ động phù hợp với sức cản của đường và nhu cầu sử dụng tốc độ của ôtô;

– Đảo chiều quay của trục ra để thực hiện lùi xe;

– Tạo vị trí trung gian cho phép xe dừng lâu dài khi động cơ vẫn hoạt động.

* Cấu tạo chung của bộ bánh răng hành tinh

Một bộ các bánh răng hành tinh là một loạt các bánh răng ăn khớp với nhau. Trong đó bao gồm: Bánh răng mặt trời, bánh răng bao, các bánh răng hành tinh và cần dẫn. Bánh răng mặt trời có vành răng ngoài và được đặt trên một trục quay. Bánh răng mặt bao có vành răng trong và cũng được đặt trên một trục quay khác đồng trục với bánh răng mặt trời.

Các bánh răng hành tinh nằm giữa và ăn khớp với bánh răng mặt trời và bánh răng bao. Trục của các bánh răng hành tinh được liên kết với một cần dẫn cũng có trục quay đồng trục với bánh răng bao và bánh răng mặt trời.
Như vậy ba trục có cùng đường tâm quay ở dạng trục lồng và được gọi là đường tâm trục của cơ cấu hành tinh. Các trục đều có thể quay tương đối với nhau. Số lượng bánh răng hành tinh có thể là 2, 3, 4 tuỳ thuộc vào cấu trúc của chúng. Các bánh răng hành tinh vừa quay xung quanh trục của nó vừa quay xung quanh trục của cơ cấu hành tinh.

* Nguyên lý hoạt động của cơ cấu hành tinh

Một cơ cấu hành tinh bao gồm ba loại bánh răng: Một bánh răng mặt trời, một bánh răng bao và một số bánh răng hành tinh lắp trên một cần dẫn. Cơ cấu hành tinh là cơ cấu ba bậc tự do tương ứng với ba chuyển động của các trục bánh răng mặt trời, bánh răng bao và cần dẫn. Vì vậy để có một chuyển động từ đầu vào đến đầu ra thì một trong ba bậc tự do trên phải được hạn chế.

Nguyên lý truyền động của cơ cấu hành tinh được thể hiện qua ba trường hợp sau đây:

* Giảm tốc:

Ở chế độ này, trạng thái và tên gọi của các phần tử trong cơ cấu hành tinh được thể hiện như sau:

Bánh răng bao: Phần tử chủ động

Bánh răng mặt trời: Cố định

Cần dẫn: Phần tử bị động

Khi bánh răng bao quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng hành tinh sẽ quay xung quanh bánh răng mặt trời trong khi cũng quay quanh trục của nó theo chiều kim đồng hồ. Điều đó làm cho tốc độ quay của cần dẫn giảm xuống tuỳ thuộc số răng của bánh răng bao và bánh răng mặt trời

* Tăng tốc:

Ở chế độ này, trạng thái và tên gọi của các phần tử trong cơ cấu hành tinh được thể hiện như sau:

Bánh răng bao: Phần tử bị động

Bánh răng mặt trời: Cố định

Cần dẫn: Phần tử chủ động

Khi cần dẫn quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng hành tinh sẽ quay xung quanh bánh răng mặt trời trong khi chúng cũng quay quanh trục của nó theo chiều kim đồng hồ. Điều đó làm cho bánh răng bao tăng tốc tuỳ thuộc số răng của bánh răng bao và bánh răng mặt trời (hình 4.16.b).

* Đảo chiều:

Ở chế độ này, trạng thái và tên gọi của cá phần tử trong cơ cấu hành tinh được thể hiện như sau:

Bánh răng bao: Phần tử bị động

Bánh răng mặt trời: Phần tử chủ động

Cần dẫn: Cố định

Khi bánh răng mặt trời quay theo chiều kim đồng hồ, các bánh răng hành tinh lúc này do can dẫn bị cố định nên tự quay quanh trục của nó theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Điều đó làm cho bánh răng bao cũng quay ngược chiều kim đồng hồ. Lúc này bánh răng bao giảm tốc phụ thuộc vào số răng của bánh răng bao và bánh răng mặt trời

* Tốc độ và chiều quay của bộ truyền hành tinh đưỡc tóm tắt trong bảng sau:

* Tỉ số truyền

Tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng hành tinh được tính theo công thức sau:

Lưu ý: Do các bánh răng hành tinh luôn hoạt động như các bánh răng trung gian nên số răng của chúng không liên quan tới tỉ số truyền của bộ truyền hành tinh. Trong bộ truyền bánh răng hành tinh, để xác định tỉ số truyền cần xác định số răng của bánh răng bao, bánh răng mặt trời và “số răng” của cần dẫn.

Do cần dẫn không phải là bánh răng và không có răng nên ta sử dụng số răng tượng trưng. Số răng của cần dẫn được tính toán bằng công thức sau:

ZC = ZB + ZM

Trong đó:

ZC: số răng cần dẫn

ZB: số răng của bánh răng bao

ZM: số răng của bánh răng mặt trời

* Trong hộp số tự động không phải chỉ có một bộ truyền hành tinh mà có thể hai hoặc nhiều hơn. Vì vậy để có được các tỉ số truyền khác nhau, tức là để cố định hoặc giải phóng một phần tử trong cơ cấu hành tinh người ta phải sử dụng các phanh hoặc ly hợp.

Nguyên lý hoạt động của phanh hãm và ly hợp

* Phanh hãm

Phanh hãm giữ cố định một trong các bộ phận của bộ truyền hành tinh để đạt được tỉ số truyền cần thiết.

Có hai loại phanh:

– Phanh nhiều đĩa loại ướt: Ở loại phanh này các đĩa thép được lắp cố định với vỏ hộp số và đĩa ma sát quay cùng một khối với từng bộ phận của bộ truyền hành tinh. Khi can phanh, chúng bị ép vào nhau để giữ cho một trong các bộ phận của bộ truyền hành tinh cố định.

– Phanh dải: Ở loại này, một dải phanh được bao quanh trống phanh, trống này được gắn với một trong các bộ phận của bộ truyền hành tinh. Khi phanh, dải phanh cố định sẽ xiết vào trống phanh để giữ cố định bộ phận đó của bộ truyền hành tinh.

* Ly hợp và khớp một chiều

Ly hợp dùng để nối truyền động từ biến mô đến các bộ truyền hành tinh. Ly hợp nhiều đĩa loại ướt thường được sử dụng trong hộp số tự động. Nó bao gồm một số đĩa thép và một số đĩa ma sát được bố trí xen kẽ với nhau. Để điều khiển đóng mở ly hợp người ta sử dụng áp suất thuỷ lực.
Khớp một chiều trong bộ truyền hành tinh có cấu tạo và nguyên lý tương tự như khớp một chiều của stato trong biến mô.

c) Hệ thống điều khiển hộp số tự động

Hệ thống điều khiển hộp số tự động nhằm mục đích chuyển hoá tín hiệu mức tải động cơ và tốc độ ôtô thành tín hiệu thuỷ lực, trên cơ sở đó hệ thống điều khiển thuỷ lực sẽ thực hiện việc đóng mở các ly hợp và phanh của bộ truyền hành tinh để tự động thay đổi tỉ số truyền của hộp số phù hợp với các chế độ hoạt động của ôtô. Hệ thống điều khiển hộp số tự động bao gồm hệ thống điều khiển thuỷ lực, trong đó gồm có cácte dầu, bơm dầu để tạo ra áp suất thuỷ lực, các loại van có chức năng khác nhau, các khoang và ống dẫn dầu để đưa dầu đến các ly hợp và phanh trong bộ truyền hành tinh.Hầu hết các van trong hệ thống điều khiển thuỷ lực được bố trí chung trong bộ thân van nằm bên dưới bộ truyền hành tinh (Hydraulic Control Unit). Đây được coi là bộ phận chấp hành của hệ thống điều khiển. Để điều khiển bộ phận chấp hành hoạt động, hệ điều khiển hộp số tự động cần có hai tín hiệu được coi là tín hiệu gốc, đó là:

– Tín hiệu mức tải động cơ: Theo độ mở của bướm ga tín hiệu mức tải của động cơ tạo ra áp suất thuỷ lực (còn gọi là áp suất bướm ga) đưa đến bộ điều khiển thuỷ lực;

– Tín hiệu tốc độ của ôtô: Tín hiệu này được lấy từ van ly tâm được dẫn động từ trục thứ cấp của hộp số. Tuỳ theo tốc độ của ôtô, van ly tâm tạo ra áp suất thuỷ lực (còn gọi là áp suất ly tâm) cũng được đưa đến bộ điều khiển thuỷ lực. Áp suất ly tâm và áp suất bướm ga làm cho các van chuyển số trong bộ điều khiển thuỷ lực hoạt động. Độ lớn của các áp suất này điều khiển độ dịch chuyển của các van và từ đó, chúng điều khiển được áp suất thuỷ lực dẫn tới các ly hợp và phanh trong bộ truyền hành tinh để thực hiện chuyển số trong hộp số. Với hai tín hiệu gốc trên, hộp số tự động có thể hoàn toàn tự động chọn tỉ số truyền của hộp số cho phù hợp với điều kiện sử dụng một cách tối ưu. Tuy nhiên, nếu sức cản của mặt đường liên tục thay đổi đột ngột trong một phạm vi hẹp, khi đó hệ điều khiển sẽ làm việc liên tục để thay đổi tỉ số truyền của hộp số. Điều đó không cần thiết và không có lợi. Vì vậy, sự hoạt động của các van trong hệ điều khiển thuỷ lực còn phụ thuộc vào sự liên kết điều khiển bằng tay. Liên kết này bao gồm cần và cáp chọn số. Mục đích của liên kết điều khiển bằng tay là để hộp số tự động thay đổi tỉ số truyền trong một dải hẹp phụ thuộc vào mức đặt của cần chuyển số. Cần chọn chế độ được đặt ở vị trí tương ứng với cần chuyển số ở hộp số thường. Nó được nối với hộp số thông qua cáp hay thanh nối. Tuỳ theo điều kiện đường xá, lái xe có thể chọn chế độ bình thường, tiến hay lùi, số trung gian hay đỗ xe bằng cách đặt cần chọn chế độ tương ứng với các vị trí này. Thông thường có các chế độ sau:

“D” (DRIVE): chế độ bình thường

“2” (Second): dải tốc độ thứ hai

“L” (Low): dải tốc độ thấp

“N” (Neutral): vị trí trung gian (số 0)

“P” (Park): đỗ xe

Về cấu tạo, thân van bao gồm một thân trên, một thân dưới và một thân van dẫn động bằng tay. Trong các thân van có bố trí rất nhiều van và các đường dầu liên hệ giữa các van và đường dầu dẫn đến ly hợp và phanh trong bộ truyền hành tinh.

Chức năng của các van chính trong sơ đồ trên như sau:

– Van điều áp sơ cấp: Điều chỉnh áp suất thuỷ lực do bơm dầu tạo ra, tạo một áp suất chuẩn làm cơ sở cho các áp suất khác như: áp suất ly tâm, áp suất bôi trơn, áp suất bướm ga;

– Van điều áp thứ cấp: Tạo ra áp suất biến mô và áp suất bôi trơn;

– Van điều khiển bằng tay được dẫn động bằng cần chọn chế độ, nó mở khoang dầu đến van thích hợp cho từng tay số;

– Van bướm ga tạo ra áp suất bướm ga tương ứng với góc mở của bướm ga;

– Van điều biến bướm ga: Khi áp suất bướm ga tăng lên vượt quá một giá trị xác định, van này làm giảm áp suất chuẩn do van điều áp sơ cấp tạo ra;

– Van điều khiển ly tâm: Tạo ra áp suất ly tâm tương ứng với tốc độ ôtô;

– Van cắt giảm áp: Nếu áp suất ly tâm trở nên cao hơn so với áp suất bướm ga, van này làm giảm áp suất bướm ga (do van bướm ga tạo ra) một lượng nhất định;

– Các van chuyển số (1-2, 2-3, 3-4): Lựa chọn các khoang (số 1-2), (số 2-3), (số 3- OD) để cho áp suất chuẩn tác động lên bộ truyền bánh răng hành tinh;

– Van tín hiệu khoá biến mô (chỉ có ở một số ôtô): quyết định thời điểm đóng mở khoá biến mô và truyền kết quả đó đến van rơle khoá biến mô;

– Van rơle khoá biến mô (chỉ có ở một số ôtô): Chọn các khoang chân không cho áp suất biến mô, nó bật hay tắt ly hợp khoá biến mô;

– Các bộ tích năng: Làm giảm va đập khi các pittông đóng mở các ly hợp hoặc phanh hoạt động