Bài Giảng Hộp Số Tự Động

Hp s t ng
c im ca hp s t ng :
- Quá trình chuyển số đợc thực hiện tự động,
- Mô men xoắn đợc truyền đến các bánh xe chủ động một cách êm dịu v gn nh
liên tục, tơng ứng với lực cản chuyển động v tốc độ chuyển động của ôtô.
ẻ tăng đợc khả năng động lực học của ôtô,
ẻ giảm đợc tải trọng động tác dụng lên các chi tiết của hệ thống truyền lực,
ẻ tránh đợc quá tải cho động cơ v hệ thống truyền lực vì giữa chúng đợc nối với nhau bằng
biến mô thuỷ lực.

ẻ gim c thao tỏc iu khin ly hp v hp s, gim cng lao
ng ca ngi lỏi, tng tớnh tin nghi ca ụ tụ
- Tuy nhiên, hộp số tự động cũng có nhợc điểm l kết cấu phức tạp, giá thnh cao

Hp s t ng
hp s t ng gm ba phn chớnh:
- Bin mụ thy lc: c b trớ ngay sau ng c, nhn mụ men ca
ng c, bin i nú v truyn xung hp s c khớ cú cp
-Hp s c khớ cú cp : c b trớ ngay sau bin mụ, dựng thay i t
s truyn ca HTTL theo cỏc cp s khỏc nhau. Hp s ny thng l hp s
hnh tinh vỡ hp s hnh tinh d t ng húa vic chuyn s
-H thng iu khin chuyn s (thng l h thng thy lc hoc thy
lc in t: cú nhim v xỏc nh iu kin chuyn ng ca ụ tụ v thc
hin vic chuyn s ca hp s c khớ cho phự hp vi iu kin chuyn
ng ca ụ tụ

1


Hộp số tự động

Hộp số tự động

2


Hộp số tự động

Hộp số tự động

3


Hp s t ng
Bin mụ thy lc tỏc dng:
- Tách hoặc nối động cơ với hệ thống truyền lực.

- Tăng mô men của động cơ một cách tự động tuỳ theo mô men cản tác dụng trên
trục ra của biến mô.
- Dập tắt các dao động xoắn trong động cơ v hệ thống truyền lực nhờ ma sát
giữa các bánh bơm v bánh tuốc bin của biến mô v dầu trong biến mô.

- Biến mô đợc nối liền với trục khuỷu động cơ thông qua mặt bích nên nó có tác
dụng nh bánh đ lm đều tốc độ của động cơ.

Hp s t ng
Bin mụ thy lc phõn loi:
Dựa vo kết cấu v thông số độ nhạy của biên mô, ngời ta chia thnh:
- biến mô không nhạy ( = 1),
- biến mô có độ nhạy thuận ( >1),
- biến mô có độ nhạy nghịch ( < 1),

Biến mô một cấp, biến mô hai cấp, biến mô 3 cấp

4


Hp s t ng
Bin mụ thy lc 1 cp:
- Bánh bơm B, bánh tuốc bin T v bánh
phản ứng P xếp với nhau tạo thnh
hình xuyến v đợc đặt trong vỏ kín
chứa đầy dầu.
- Các bánh của biến mô đều có cánh
cong nghiêng hớng kính để hớng các
dòng dầu chuyển động trong các cánh
đó
- Bánh bơm đợc nối cứng với bánh đ động cơ.
- Bánh tuốc bin nối với trục ra của biến mô (trục
sơ cấp hộp số cơ khí có cấp phía sau).
- Bánh phản ứng nối với vỏ hộp số (cố định)
thông qua khớp một chiều v có thể quay đợc
theo chiều quay của bánh bơm v bánh tuốc bin

Hp s t ng
Bin mụ thy lc 1 cp: Nguyờn lý lm vic

5


Hộp số tự động
Biến mô thủy lực 1 cấp: Nguyên lý làm việc

Hộp số tự động
Biến mô thủy lực 1 cấp: đặc tính

6


Hộp số tự động
Biến mô thủy lực 1 cấp: Ly hợp khóa biến mô

Hộp số tự động
Biến mô thủy lực 1 cấp: Ly hợp khóa biến mô

7


Hộp số tự động
Biến mô thủy lực 1 cấp: Khớp một chiều

Hộp số tự động
Biến mô thủy lực 1 cấp

8


Hộp số tự động
Cơ cấu hành tinh

Hộp số tự động
Cơ cấu hành tinh

9


Hộp số tự động
Cơ cấu hành tinh: các trạng thái hoạt động
Trạng thái của
khâu được
điều khiển
Bánh răng bao
cố định

Bánh răng mặt
trời cố định

Cần dẫn cố
định

Cần dẫn và
bánh răng bao
nối cố định với
nhau

Khâu chủ
động

Khâu bị động

Tỷ số truyền

Bánh răng
mặt trời

Cần dẫn

>1 (giảm
tốc)

Cần dẫn

Bánh răng
mặt trời

< 1 (số
truyền tăng)

Bánh răng
bao

Cần dẫn

>1 (giảm
tốc)

Cần dẫn

Bánh răng
bao

< 1 (Số

truyền tăng)

Bánh răng
mặt trời

Bánh răng
bao

>1 (giảm
tốc)

Bánh răng
bao

Bánh răng
mặt trời

< 1 (số
truyền tăng)

Bánh răng
mặt trời hoặc
bánh răng
bao

Bánh răng
bao hoặc
bánh răng mặt
trời

= 1 (truyền
thẳng)

Chiều quay của
khâu bị động đối
với khâu chủ động
Cùng chiều

Cùng chiều

Ngược chiều

Cùng chiều

Hộp số tự động
Cơ cấu hành tinh: tỷ số truyền
Tỷ số truyền của cơ cấu hành tinh đơn giản kiểu Wilson bằng tỷ số vận tốc
góc của khâu chủ động so với vận tốc góc khâu bị động, tức là bằng tỷ số răng
của bánh răng gắn với khâu bị động so với số răng của bánh răng gắn với
khâu chủ động: i = Zbđ/Zbđ
Số răng ảo của cần dẫn bằng tổng số răng của bánh răng bao và bánh
răng mặt trời: Zc = Zr + Zs
Với hộp số gồm nhiều cơ cấu hành tinh liên kết với nhau thì việc xác định tỷ
số truyền phức tạp hơn. Khi đó ta cần dùng quan hệ vận tốc của cơ cấu vi sai
đơn ở dạng:

ω S − ωC
= − K hay ωS – KωR = (1 – K)ωC
ω R − ωC
trong ®ã

K=

Z R rR
=
Z S rS

10


Hộp số tự động
Tổ hợp các cơ cấu hành tinh Wilson nối tiếp

Hộp số tự động
Tổ hợp các cơ cấu hành tinh Wilson song song

11


Hộp số tự động
Tổ hợp cơ cấu hành tinh – Tổ hợp Simpson

Bảng các trạng thái làm việc của cơ cấu hành tinh Simpson
và khả năng ứng dụng
Khâu chủ
động

Khâu bị
động

Khâu chịu
liên kết

Tỷ số
truyền i

Khả năng
ứng dụng

R2

R1

C1 cố định

i>1

Số truyền rất
chậm

R2

R1

S1, S2 cố
định

1
Số truyền

chậm

R2

R1

R1 nối với
R2

i=1

Số truyền
thẳng

S1

R1

C1 cố định

i < -1

Số lùi

Hộp số tự động
Tổ hợp cơ cấu hành tinh – Tổ hợp Ravigneaux

B-13.3: các trạng thái làm việc của cơ cấu hành tinh Ravigneaux và khả
năng ứng dụng
Khâu chủ

động

Khâu bị
động

Khâu chịu
liên kết

Tỷ số
truyền i

Khả năng ứng
dụng

S1

R

C cố định

i>1

Số truyền rất
chậm

S1

R

S2 cố định

i>1

Số truyền
chậm

S1 và S2

R

S1 nối với S2

i=1

Số truyền
thẳng

S2

R

C cố định

i < -1

Số lùi

12

Hộp số tự động
VÞ trÝ sè

Hộp số hành tinh

C0

C1

C2

B1

Sè mo
Sè 1

B2

B3

x

x

x

Sè 2

x

x

Sè 3

x

Sè truyÒn t¨ng

x

x

x
x
x

x

Sè lïi

x

x

Hộp số tự động
Hộp số hành tinh

VÞ trÝ sè
Sè 1

Dßng truyÒn c«ng suÊt
I – II – Z3 – Z2 – D1 – Z5 – D2 – Z9 – Z8 – D3 – IV – Z10 – Z11 – V.

Sè 2

I – II – C1 – Z6 – Z5 – D3 – Z9 – Z8 – D2 – IV – Z10 – Z11 – V.

Sè 3

I – C0 – II – C3 – III – Z9 – D2 – IV – Z10 – Z11 – V.

Sè truyÒn tăng

I – C0 – II – C2 – III
- Z3 – Z2 – D1 – Z6 – Z5

Sè lïi

I – II – Z3 – Z2 – D1 – Z6 – Z5 – Z4 – Z7 – Z8 – D2 – IV – Z10 –Z11
– V.

Z9 – Z8 – D2

13


Hộp số tự động
Hộp số hành tinh

Ly hợp (C)

Phanh (B)

Khớp 1 chiều (F)

Hộp số tự động
Hộp số hành tinh

14


Hộp số tự động
Hộp số hành tinh: Ly hợp nhiều đĩa

Hộp số tự động
Hộp số hành tinh: Ly hợp nhiều đĩa

15


Hộp số tự động
Hộp số hành tinh: Phanh nhiều đĩa

Hộp số tự động
Hộp số hành tinh: Phanh đai

16


Hp s t ng

H thng iu khin chuyn s
Hệ thống điều khiển hộp số tự động có nhiệm vụ xác định trạng thái làm việc
của ô tô và điều khiển các cơ cấu chấp hành để thiết lập trạng thái làm việc của
biến mô và hộp số hành tinh
Các bộ phận chính của hệ thống điều khiển gồm:
- nguồn năng lợng
- bộ xác định trạng thái làm việc của ô tô và phát tín hiệu chuyển số
- bộ các van điều khiển chuyển số
- các cơ cấu chấp hành (ly hợp, phanh của cơ cấu hành tinh).
Ngoài ra còn có các bộ tích năng kiểu lò xo để quá trình chuyển số đợc êm dịu

Hp s t ng
H thng iu khin chuyn s:
Trng thỏi lm vic v ngng chuyn s
Trạng thái làm việc của hộp số tự đông (trạng thái của ly hớp khóa biến mô và
trạng thái của cơ cấu hành tinh) đợc xác định trên cơ sở hai thông số chính là tải
của động cơ và tốc độ ô tô. Ngoài ra còn có các tham số tham khảo khác nh
nhiệt độ động cơ, chế độ hoạt động do ngời điều khiển lựa chọn
Khi giữ nguyên chế độ tải của động cơ, nếu tốc độ ô
tô tăng dần thì đến một tốc độ nào đó hộp số sẽ đợc
chuyển sang trạng thái số cao hơn. Ngợc lại, nếu tải
không đổi và tốc độ ô tô chậm dần thì đến một ngỡng
tốc độ nào đó hộp số sẽ đợc chuyển sang trạng thái
số thấp hơn.
Khi tải động cơ thấp thì ngỡng tốc độ để hộp số
chuyển lên một số nào đó thờng thấp hơn khi tải
động cơ lớn hơn.

17

Hp s t ng
H thng iu khin chuyn s:
Trng thỏi lm vic v ngng chuyn s
Đồ thị ngỡng
chuyển số của hộp số
tự động đợc xây
dựng trong mặt phẳng
(tốc độ ô tô và tải
động cơ).
Tùy theo đặc điểm
sử dụng của mỗi hộp
số cụ thể mà ngỡng
chuyển số đợc lựa
chọn cho thích hợp.

Hp s t ng
H thng iu khin chuyn s:
Trng thỏi lm vic v ngng chuyn s
Để hộp số có thể chuyển số theo ngỡng
chuyển số định trớc thì thông số kết cấu
của van điều biến áp suất và van điều khiển
chuyển số cần đợc lựa chọn phù hợp.

Đối với hộp số điều khiển bằng điện
tử thì ngỡng chuyển số đợc ghi vào bộ
nhớ ở dạng bảng tham chiếu và bộ vi xử
lý sẽ thờng xuyên theo tiếp nhận giá trị
tốc độ ô tô và tải động cơ để tìm trạng
thái làm việc định trớc của hộp số từ

bảng tham chiếu đó.

Khi cùng một giá trị tải động cơ, giá trị tốc độ tại đó
hộp số đợc chuyển lên một số nào đó thờng cao
hơn giá trị tốc độ tại đó hộp số đợc chuyển trở về số
thấp ban đầu.

18


Hp s t ng
H thng iu khin chuyn s:
Trng thỏi lm vic v ngng chuyn s

Một số hộp số có chế độ
kick-down khi động cơ làm việc
ở chế độ tải lớn (gần toàn tải).
Khi tải động cơ tăng lên đến
gần toàn tải thì hộp số sẽ đợc
nhanh chóng chuyển xuống số
thấp.

Hp s t ng
H thng iu khin chuyn s:
Trng thỏi lm vic v ngng chuyn s
Trên các hộp số tự động điều khiển
bằng điện tử thờng có định trớc các
chế độ hoạt động của ô tô nh chế độ
bình thờng (Normal mode), chế độ
tăng tính năng động lực học hay tải

nặng (Power mode) và một số chế độ
khác.

Ngỡng chuyển số ở chế độ làm việc
bình thờng của ô tô đợc chọn để
động cơ làm việc ở vùng tiêu thụ ít nhiên
liêu nhất. ở chế độ tăng tính năng động
lực học đồ th ngỡng chuyển số thờng
đợc chọn dịch sang bên phải và xuống
dới hơn ở chế độ bình thờng

19


Hp s t ng
H thng iu khin chuyn s thy lc thun tỳy
Các bộ phận chính của hệ thống điều khiển bng thy lc gồm:
- nguồn năng lợng (bơm dầu và van điều chỉnh hạn chế áp suất),
- bộ xác định trạng thái làm việc của ô tô và phát tín hiệu chuyển số (các
van điều biến áp suất theo tải và theo tốc độ ô tô)
- bộ các van điều khiển chuyển số
- các cơ cấu chấp hành (ly hợp, phanh của cơ cấu hành tinh).
Ngoài ra còn có các bộ tích năng kiểu lò xo để quá trình chuyển số đợc êm dịu

Hp s t ng
H thng iu khin chuyn s thy lc thun tỳy
Bơm dầu
Bộ điều
khiển
áp suất

BMM
Các cơ
cấu điều HSHT
khiển
HSHT

Hệ van điều
khiển thủy lực

Lới lọc

Vị trí bớm ga
Tốc độ ôtô
Vị trí cần chọn
số

Đáy chứa dầu

20


Hộp số tự động
Hệ thống
điều khiển
chuyển số

Hộp số tự động
Hệ thống điều khiển chuyển số

21


Hộp số tự động
Hệ thống điều khiển chuyển số:

Hộp số tự động
Hệ thống điều khiển chuyển số

22


Hộp số tự động
Hệ thống điều khiển chuyển số

Hộp số tự động
Hệ thống điều khiển chuyển số

23


Hộp số tự động
Hệ thống điều khiển chuyển số

Hộp số tự động
Hệ thống điều khiển chuyển số

24

Hộp số tự động
Hệ thống điều khiển chuyển số

Hộp số tự động
Hệ thống điều khiển chuyển số

25