Tìm hiểu hộp số tự động trên xe Volvo A40D (link bản vẽ: https://bit.ly/37Y4944)

Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

MỤC LỤC

Lời nói đầu……………………………………………………………………….…3
Chương 1: Tổng quan về hệ thống truyền lực trên ôtô và xe Volvo..............…..4
1.1.

1.2.

Hệ thống truyền lực và hộp số trên ôtô……………………………….4
1.1.1.

Nhiệm vụ và phân loại hệ thống truyền lực…………………...4

1.1.2.

Kết cấu hệ thống truyền lực…………………………………...5

1.1.3.

Hộp số trong hệ thống truyền lực.....…………….……………6

Hệ thống truyền lực trên xe Volvo A40D……………………………6
1.2.1.

Đặc điểm xe Volvo A40D…………………………………….6

1.2.2.

Hệ thống truyền lực trên xe Volvo A40D…………………….8
1.2.2.1.

Hộp số thủy cơ………………………………...…...8
1.2.2.1.1. Biến mô thủy lực………………………...8
1.2.2.1.2. Hộp số hành tinh……………………….11
1.2.2.1.3. Hệ thống điều khiển hộp số…………….14

1.2.2.2.

Hộp phân phối………………………………….....17

Chương 2: Kết cấu hộp số chính và sơ đồ đi số…………………………………19
2.1. Kết cấu hộp số chính…………………………………………………...19
2.2. Sơ đồ đi số và tỉ số truyền của hộp số………………………………….22
2.3. Đánh giá hộp số xe Volvo A40D………………………………………33
Chương 3: Xây dựng đặc tính kéo của xe Volvo A40D………………………...34
3.1. Nhiệm vụ………………………………………………………………34
3.2. Các thông số……………………………………………………………34
3.3. Các công thức tính……………………………………………………..40
Nguyễn Đình Chính

1

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

3.4. Các đồ thị………………………………………………………………40
3.4.1. Chương trình Matlab………………………………………….40
3.4.2. Các đồ thị……………………………………………………..45
3.4.3. Nhận xét………………………………………………………50
Chương 4: Hoạt động điều khiển hộp số………………………………………...52
4.1. Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển hộp số………………………….….52
4.2. Các loại van thủy lực trong hệ thống điều khiển hộp số………………52
4.2.1. Sự tích tạo áp suất trong hệ thống thủy lực…………………..53
4.2.2. Mô tả các van trong điều khiển thủy lực số…………………..55
4.3. Hoạt động điều khiển hộp số…………………………………………..56
4.3.1.Điều khiển chuyển số………………………………………....59
4.3.1.1. Điều khiển hộp số chính…………………………….57
4.3.1.2.Điều khiển hộp số phụ………………………………59
4.3.2. Các chức năng khác…………………………………………..61
4.3.2.1.Chế độ khóa biến mô………………………………..61
4.3.2.2. Điều khiển phanh dừng……………………………..62
Kết luận……………………………………………………………………………63
Tài liệu tham khảo………………………………………………………………..64

Nguyễn Đình Chính

2

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ ôtô tuy xuất hiện từ lâu nhưng trong những năm gần đây có
những bước phát triển mạnh mẽ, các công nghệ mới đã được bổ sung nhằm hoàn
thiện hơn nữa chất lượng chuyển động của ôtô. Ngoài ra, người ta còn phát minh ra
những công nghệ mới nhằm thay đổi cấu trúc như: nghiên cứu ôtô dùng động cơ
Hybryd, động cơ dùng nhiên liệu Hydro, ôtô có hệ thống lái tự động,…
Hiện nay, để tối ưu việc sử dụng công suất động cơ người ta sử dụng hộp số
tự động thay cho hộp số cơ khí thông thường. Đặc biệt trong vận tải mỏ cần sử dụng
tối đa công suất động cơ để tăng khả năng tải cho xe. Do đó em đã được giao đề tài
đồ án tốt nghiệp “Tìm hiểu hộp số tự động trên xe Volvo A40D”, loại xe được sử
dụng rộng dãi trong vận tải mỏ.
Trong thời gian cho phép với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy Võ
Văn Hường và các thầy trong bộ môn, em đã hoàn thành đồ án của mình. Mặc dù
bản thân đã có cố gắng và được sự giúp đỡ tận tình của các thầy xong do kiến thức,
kinh nghiệm và thời gian hạn chế nên đồ án của em không thể tránh khỏi thiếu sót.
Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đánh giá của các thầy trong bộ môn.

Nguyễn Đình Chính

3

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC TRÊN ÔTÔ
VÀ XE VOLVO A40D

1.1.

Hệ thống truyền lực (HTTL) và hộp số trên ôtô
Từ đặc tính của động cơ đốt trong ta thấy, đặc tính công suất – mômen động

cơ không hoàn toàn cho đặc tính kéo của xe vì vậy một hệ truyền lực là cần thiết để
tạo ra đặc tính lực kéo – tốc độ thỏa mãn các yêu cầu vận hành.
1.1.1.

Nhiệm vụ và phân loại HTTL
HTTL của ôtô là tập hợp tất cả các cơ cấu nối từ động cơ tới bánh xe chủ

động, bao gồm các cơ cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị mômen
truyền.
Nhiệm vụ cơ bản của HTTL là:
-

Truyền, biến đổi mômen quay và số vòng quay từ động cơ tới
bánh xe chủ động sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động
cơ và mômen cản sinh ra trong quá trình ôtô chuyển động.

-

Cắt dòng truyền trong thời gian ngắn hoặc dài.

-

Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi
cho ôtô.

-

Tạo khả năng chuyển động ‘mềm mại” và tính năng việt dã cần
thiết trên đường.

Phân loại HTTL:
-

Phân loại theo hình thức truyền năng lượng:

Nguyễn Đình Chính

4

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

- HTTL cơ khí.
- HTTL cơ khí - thủy lực.
- HTTL điện từ.
- HTTL thủy lực.

- HTTL liên hợp.
-

Phân loại theo đặc điểm biến đổi các số truyền:
- Truyền lực có cấp.
- Truyền lực vô cấp.

-

Phân loại theo phương pháp điều khiển thay đổi tốc độ:
- Điều khiển bằng cần số
- Điều khiển bán tự động
- Điều khiển tự động

Hiện nay chúng ta thường gặp:
-

HTTL cơ khí có cấp điều khiển bằng cần số (Manual
Transmissions: MT)

-

HTTL cơ khí thủy lực điều khiển tự động (Automatic
Transmissons: AT)

1.1.2.

Kết cấu HTTL
HTTL có thể tập hợp nhiều cụm chức năng khác nhau thông thường bao
gồm:

-

Ly hợp, hộp số chính, cầu chủ động, trục các đăng, bánh xe

Nguyễn Đình Chính

5

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

-

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Ly hợp, hộp số chính, hộp phân phối, cầu chủ động, trục các đăng,
khớp nối, bánh xe

-

Hộp số cơ khí thủy lực (hộp số thủy cơ), hộp phân phối, cầu chủ
động, trục các đăng, khớp nối, bánh xe.

1.1.3.

Hộp số trong hệ thống truyền lực
Nhiệm vụ của hộp số trong hệ thống truyền lực là:
-

Thay đổi lực kéo tiếp tuyến và số vòng quay của bánh xe chủ động
để phù hợp với lực cản của mặt đường và vận tốc của ôtô.

-

Thực hiện chuyển động lùi cho ôtô.

-

Ngắt dòng truyền lực trong thời gian dài khi động cơ vẫn làm việc.

Phân loại hộp số:
-

Theo kết cấu hộp số:
o

o

-

Hộp số có cấp


Hộp số có trục cố định



Hộp số có trục di động (hộp số hành tinh)

Hộp số vô cấp


Hộp số vô cấp sử dụng bộ truyền ma sát



Hộp số vô cấp sử dụng biến mô thủy lực

Theo phương pháp điều khiển
o

Điều khiển bằng cần số (MT: Manual Transmissions)

o

Điều khiển tự động (AT: Automatic Transmissions)

Nguyễn Đình Chính

6

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

o

Điều

khiển

điện

tử

(EAT:

Electronic

Automatic

Transmissions)
1.2.

HTTL và hộp số trên xe Volvo A40D

1.2.1.

Đặc điểm xe Volvo A40D
XeVolvo A40D là loại xe chuyên dụng được sử dụng trong vận tải mỏ.

Nhiệm vụ của nó là chuyên trở đất đá từ tầng khai thác ra bãi thải; đưa đất đá đào lò
lên mặt mỏ; chuyên trở khoáng sản từ nơi khai thác đến nơi tập trung; đóng vai trò
là cầu nối giữa sản xuất, chế biến và tiêu thụ.

Hình 1.1: Bố trí chung
1 Động cơ

7 Cầu trước

2 Bánh đà và bộ xuất động lực

8 Trục các đăng (khớp nối lái)

3 Hộp số chính

9 Trục các đăng (nối khung)

4 Trục các đăng

10 Trục các đăng

5 Hộp số phụ

11 Cầu giữa với bộ chia lực 6

6 Trục các đăng

12 Trục các đăng

6

13 Cầu sau
Volvo A40 gồm hai phần chính: phần đầu kéo và phần mang tải. Hai phần
được liên kết với nhau bằng bộ nối khung, nó cho phép đầu xe có thể chuyển động

quanh một gối đỡ thẳng đứng để lái được. Bộ nối khung cũng cho phép hai phần có
Nguyễn Đình Chính

7

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

chuyển động xoắn tương đối với nhau theo phương ngang. Phần đầu kéo bao gồm
động cơ Điezen 6 xylanh, hộp số chính, hộp số phụ và cầu chủ động. Phần mang tải
bao gồm khung, thùng cùng với hai cầu chủ động nối nhau qua giá treo cân bằng.
Xe có thể chạy ở chế độ bốn bánh chủ động hoặc sáu bánh chủ động. Nó có một
khóa vi sai dọc ở hộp số phụ và các khóa vi sai trong từng cầu chủ động.
1.2.2.

Hệ thống truyền lực trên xe Volvo A40D
HTTL trên xe Volvo A40D là loại cơ khí thủy lực điện từ gồm hộp số thủy

cơ, hộp phân phối, cầu chủ động, trục các đăng, khớp nối, bánh xe.
1.2.2.1. Hộp số thủy cơ

Xe Volvo A40D được trang bị hộp số tự động với sáu số tiến và hai số lùi.
Việc điều khiển hộp số là hoàn toàn tự động thông qua bộ điều khiển điện tử TECU. Kết cấu hộp số thủy lực bao gồm hai phần là biến mô thủy lực và các bộ
truyền hành tinh.
1.2.2.1.1.

Biến mô thủy lực

Biến mô thủy lực trong hộp số tự động thực hiện các chức năng sau:
-

Tăng mômen do động cơ tạo ra.

-

Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền mômen từ động cơ
đến hộp số.

-

Hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và HTTL.

-

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 thủy lực.

Nguyễn Đình Chính

8

Lớp Ôtô A – K49

Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Kết cấu của biến mô thủy lực bao gồm: phần chủ động được gọi là bánh bơm
(B), phần bị động được gọi là bánh tuabin (T), phần phản ứng được gọi là bánh dẫn
hướng (D), ly hợp khóa biến mô.
Nếu ghép đầy đủ cả ba phần B, T, D chúng có cấu trúc ở dạng hình xuyến.
Toàn bộ xuyến quay quanh một đường tâm cố định, và nằm trong một vỏ kín có
chứa dầu ở áp suất lớn hơn áp suất khí quyển.
Bánh B được nối với bánh đà thông qua trục bánh bơm, Bánh T được nối với
trục của hộp số hành tinh thông qua trục của nó. Bánh D nối với vỏ của cụm thông
qua khớp một chiều.

Hình 1.2: Biến mô thủy lực
Cấu tạo bên trong của bánh B, bánh T, bánh D đều có cánh, các cánh này
được xắp xếp sao cho ở trạng thái làm việc, chất lỏng được chuyển động theo hình
xuyến xoắn ốc tạo nên bởi các cánh. Cánh của các bánh B, T, D cấu tạo theo quy
luật tạo nên không gian dòng chảy của chất lỏng ở gần tâm lớn, càng ra ngoài càng
thu nhỏ, tạo điều kiện nâng cao tốc độ dòng chảy khi chất lỏng đi ra xa tâm quay
với động năng lớn.
Quá trình truyền mômen trong biến mô được thực hiên thông qua dòng dầu
có áp suất. Khi bánh B quay cùng bánh đà động cơ làm cho dầu chuyển động, dưới
tác dụng của lực ly tâm dầu chảy ra phía ngoài và tăng tốc độ. Ở tại mép biên ngoài
dầu đạt tốc độ cao nhất và hướng theo các cánh trong bánh B đập vào cánh của
bánh T, tại bánh T dầu truyền năng lượng và giảm dần tốc độ theo các cánh dẫn của
bánh T chạy vào trong. Khi dầu tới mép trong của bánh T, bị rơi vào cánh của bánh
D và theo các cánh dẫn chuyển vào bánh B. Cứ như vậy chất lỏng chuyển động tuần

hoàn theo đường xoắn ốc trong giới hạn của hình xuyến. Người ta gọi quá trình dầu
di chuyển trong bánh B là quá trình tích năng, quá trình dầu di chuyển trong bánh T
là quá trình truyền năng lượng, còn ở trong bánh D là đổi hướng chuyển động.
Nguyễn Đình Chính

9

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Đa số thời gian làm việc của biến mô mômen bánh T lớn hơn mômen bánh B
(MT >MB), bánh D bị khóa bởi khớp một chiều, làm thành điểm tựa cứng cho dòng
chất lỏng và tạo điều kiện tăng phản lực của dòng chảy. Gía trị của khả năng tăng
mômen lớn nhất có thể lên đến 2,1 lần ứng với lúc xe khởi hành.
Mômen bánh B và bánh T bằng nhau lúc D quay tự do, dòng chất lỏng luồn
qua các khe cánh và tạo trạng thái làm việc mới, tỷ số M T/MB tiến về 1, tức là giảm
khả năng biến đổi mômen của hai trục, khi này n T = nB dầu không có khả năng
truyền năng lượng, hiệu suất truyền năng lượng của biến mô tụt xuống bằng không.
Để khắc phục hiện tượng này trên biến mô có bố trí thêm ly hợp khóa biến mô đặt
giữa B và T, và được tự động đóng lại tại thời điểm n T ≈ nB. Khóa biến mô được
nhập khi bộ vi xử lí cảm nhận được tương quan tốc độ giữa cảm biến tốc độ tuabin
và cảm biến tốc độ vào là bằng nhau.
Ly hợp khóa là ly hợp ma sát nhiều đĩa làm việc trong dầu, thời gian làm
việc ngắn. Phần chủ động của ly hợp là vỏ của biến mô, gắn liền với bánh B trên bề
mặt trong của vỏ biến mô có một mặt phẳng dạng vành khăn tạo nên mặt phẳng tựa
của ly hợp. Phần bị động của ly hợp gắn với trục bánh T. Trên bề mặt đĩa bị động có

gắn tấm ma sát bằng vật liệu ma sát. Ly hợp khóa được ép bởi đĩa ép dạng piston
thủy lực. Khi áp suất chất lỏng vào biến mô tạo áp lực đẩy piston thủy lực dịch
chuyển ép đĩa bị động, nối giữa hai phần chủ động và bị động của biến mô. Đề
phòng dao động mômen động cơ không truyền sang mạch truyền động khi khóa
biến mô đóng, trục tuabin được trang bị một giảm chấn xoắn.

1.2.2.1.2.

Hộp số hành tinh

Xe Volvo A40D được trang bị hộp số hành tinh với sáu số tiến và hai số lùi.
Tổ hợp số của ôtô có được là do sự làm việc kết hợp của năm bộ hành tinh.

Nguyễn Đình Chính

10

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Hình 1.3: Sơ đồ hộp số
Mỗi bộ truyền hành tinh là một cơ cấu hành tinh (CCHT) kiểu Wilson, bộ
truyền có các bánh răng ăn khớp trong và ngoài, có ba trục. Các chi tiết bao gồm:
một bánh răng mặt trời có vành răng ngoài M đặt trên một trục quay, một bánh răng
ngoại luân có vành răng trong N đặt trên một trục quay khác cùng đường tâm với
trục của M, các bánh răng hành tinh H nằm giữa M và N và đồng thời ăn khớp với

M và N, trục của các bánh răng H nối cứng với nhau trên giá hành tinh G và chuyển
động xung quanh đường tâm trục của M, N, trục của G là trục thứ ba của CCHT.

Hình 1.4: Sơ đồ động học hộp số

Nguyễn Đình Chính

11

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Mỗi CCHT như vậy có ba trục và ba trục có cùng đường tâm quay ở dạng
trục lồng và được gọi là đường tâm của CCHT, các trục đều có thể quay tương đối
với nhau. Các bánh răng hành tinh H vừa có khả năng quay xung quanh trục của nó
và vừa có khả năng quay xung quanh trục của CCHT. Bánh răng hành tinh H được
coi là khâu liên kết giữa M và N.

Hình 1.5: Sơ đồ của cơ cấu hành tinh Wilson
Theo phân tích động học của hộp số chúng cần có một khâu chủ động và một
khâu bị động. Để xác lập tỉ số truyền của cơ cấu có hai khả năng xảy ra: khóa một
cơ cấu với vỏ hộp số và khóa hai phần tử với nhau, hai khă năng này được thực hiện
nhờ các bộ phanh bố trí trong hộp số.

Nguyễn Đình Chính

12

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Hình 1.6: Cấu tạo bộ truyền bánh răng hành tinh
Động học của CCHT: gọi ω m là vận tốc góc của bánh răng mặt trời, ω n vận
tốc góc của bánh răng ngoại luân, ω g vận tốc góc của giá hành tinh. Xét chuyển
động tương đối của cơ cấu với giá G. Trong chuyển động tương đối này trục của
bánh răng mặt trời là cố định. Vận tốc tương đối của bánh răng măt trời và bánh
răng ngoại luân đối với giá hành tinh G:

uur uur uur
ωmg = ωm − ωg

và

uur uur uur
ωng = ωn − ω g

uur uur uur
ω
ω
Vì CCHT là cơ cấu bánh răng phẳng, nên các vecto m , ωn , g cùng

phương với nhau nên ta có thể thay thế các vecto bằng các giá trị đại số:

ωmg = ωm − ωg

và

ωng = ωn − ω g

g
imn
=

răng ngoại luân là:

ωmg
ωng

=

khi đó tỉ số truyền từ bánh răng mặt trời đến bánh
ωm − ω g
ωn − ω g

(1)

 z z
z
g
imn
= − h ÷ n = − n
zm
 zm  z h

Mặt khác ta lại có:

(2)

 z 

z 
ω m = ω n  − n ÷+ ω g  1 + n ÷
 zm 
 zm 
Kết hợp (1) và (2) ta được:

Khi

ωg = 0

ta có:

imn =

ta có

ωm
z
=− n
zm
ωn

ωm = ωn . p + ω g . ( 1 − p )

đặt

p=−

zn
zm : thông số động học của CCHT khi đó

(3)

1.2.2.1.3 . Hệ thống điều khiển hộp số tự động
Hệ thống điều khiển hộp số gồm: nguồn năng lượng, bộ chuyển đổi và truyền
tín hiệu chuyển số, bộ van thủy lực chuyển số, bộ tích năng giảm chấn.

Nguyễn Đình Chính

13

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống điều khiển thủy lực hộp số
Nguồn cung cấp năng lượng gồm: bơm dầu, van điều tiết áp suất. Nó đảm
nhận chức năng: cung cấp dầu cho biến mô, cung cấp dầu cho điều khiển ly hợp
khóa và các phanh dừng, tạo nên áp lực bôi trơn cho toàn bộ hộp số tự động, cung
cấp dầu cho các van trượt thủy lực thực hiện đóng mở các đường dầu, dẫn nhiệt ra
ngoài đảm bảo làm mát cho hộp số tự động đồng thời đưa các tạp chất bị mài về đáy

dầu thực hiện làm sạch dầu. Hộp số tự động được trang bị hai bơm dầu. Bơm dầu
được đặt trên vách ngăn giữa biến mô và hộp số tự động, được dẫn động bởi trục
của bánh bơm. Bơm dầu sử dụng trên xe Volvo A40D là loại bơm bánh răng. Bánh
chủ động của bơm được dẫn động từ bánh bơm của biến mô, bánh chủ động quay sẽ
dẫn động bánh bị động của bơm, ở phía mép ngoài của bánh răng tiếp xúc với vỏ
bơm tạo ra các khoang dầu, như vậy dầu được đưa từ khoang này sang khoang kia
khi các bánh răng bơm dầu quay trong vỏ bơm, tạo ra sự chênh lệch áp suất kết quả
dầu được đẩy ra ngoài qua lỗ trên nắp chia. Phía bên kia thông với đường dầu đến
có áp suất nhỏ nên hút dầu vào bơm. Quá trình bơm cứ tiếp diễn và tạo áp suất ra
trên cửa ra lớn. Van điều tiết áp suất có nhiệm vụ hạn chế áp suất, khi áp suất đạt giá
trị định mức nhằm đảm bảo ổn định hệ thống điều khiển hộp số tự động. Cụm van
điều tiết áp suất đặt sau bơm dầu trên mạch phân nhánh của đường dầu chính. Van
có cấu trúc kiểu con trượt, một đầu tựa vào lò xo, đầu kia chịu áp suất của dầu trên

Nguyễn Đình Chính

14

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

mạch chính, sự cân bằng của lực lò xo và áp lực dầu quyết định sự di chuyển của
con trượt.
Trong hộp số tự động việc chuyển số truyền được quyết định bởi: trạng thái
tải của động cơ và tốc độ của ôtô, sự đặt trước ngưỡng tay số của người lái. Các
thông số trên được thực hiện thông qua các cơ cấu gọi là các bộ chuyển đổi và

truyền tín hiệu chuyển số.

Hình 1.8: Bơm dầu hộp số
Bộ van thủy lực chuyển số là van thủy lực dạng con trượt. Các van con trượt
có dạng nhiều bậc để có thể đóng mở nhiều đường dầu đưa tới các phần tử điều
khiển.
Bộ tích năng giảm chấn có tác dụng giảm các xung lực sinh ra khi bắt đầu
cấp dầu cho các xylanh thủy lực điều khiển ly hợp khóa và phanh dừng hay khi thay
đổi điều khiển. Trong các trường hợp này thường xảy ra các xung áp lực thủy lực.
Các bộ tích năng tạo điều kiện làm êm quá trình điều khiển và nâng cao chất lượng
chuyển động của ôtô.
Bộ điều khiển điện tử hộp số T- ECU
Bộ điều khiển điều chỉnh và kiểm soát hộp số chính cũng như hộp số phụ.
Thông tin được gửi ra và đọc trên bus dữ liệu trong sự phối hợp với các bộ điều
khiển khác. Một chức năng quan trọng là kiểm soát việc đổi số tùy theo mômen và
tốc độ động cơ.
Nguyễn Đình Chính

15

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Chức năng của T – ECU là:
+ Kiểm soát hiện tượng trượt trong hộp số.
+ Kiểm soát hiện tượng vượt tốc ứng với mỗi vị trí số.

+ Kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn hộp số.
+ Kiểm soát mức dầu bôi trơn.
+ Kiểm soát áp suất dầu bôi trơn.
+ Kiểm soát nhiệt độ dầu phanh.
+ Kiểm soát nhiệt độ dầu bôi trơn hộp số phụ.
+ Điều khiển áp suất chính trong hộp số.
+ Điều khiển áp suất bộ phanh và áp suất ly hợp trong hộp số.
+ Điều khiển áp suất chế độ khóa biến mô.
+ Kiểm soát khóa vi sai dọc.
+ Kiểm soát hoạt động khóa biến mô.
+ Kiểm soát hộp số phụ.
+ Kiểm soát việc đổi số.
+ Kiểm soát phanh rà.
+ Kiểm soát chức năng khóa số.
1.2.2.2. Hộp phân phối
Hộp phân phối có công dụng phân phối mômen đến các cầu chủ động. Hộp
phân phối trên xe Volvo A40D có bốn trục bảy bánh răng và khóa vi sai dọc. Trục
chủ động của hộp phân phối được gối lên vỏ hộp số bằng các ổ bi côn. Trên trục có
Nguyễn Đình Chính

16

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

hai bánh răng quay trơn trên trục và luôn ăn khớp với hai bánh răng trên trục trung

gian. Trên trục trung gian có hai bánh răng, một bánh răng luôn ăn khớp với đồng
thời hai bánh răng trên trục chủ động và trục ra cầu giữa, một bánh răng luôn ăn
khớp với bánh răng trên trục chủ động. Trục ra cầu giữa được gối trên vỏ hộp số
nhờ các ổ bi côn, trên trục có khóa vi sai dọc để điều khiển chế độ 4 WD hoặc
6WD, một bánh răng luôn ăn khớp với bánh răng trên trục trung gian và cố định
trên trục, một bánh răng luôn ăn khớp với bánh răng trên trục ra cầu trước. Trục ra
cầu sau được gối trên vỏ bằng hai ổ đỡ, trên trục có một bánh răng liền trục.
Nguyên lí hoạt động của hộp phân phối:
Cấp nhanh: Khi này nạng gạt trên trục chủ động được gạt sang phải khóa
bánh răng cấp nhanh với trục chủ động, bánh răng này ăn khớp với bánh răng lắp
chặt trên trục trung gian. Khi đó mômen được truyền từ trục chủ động qua nạng gạt
sang bánh răng trên trục và sang trục trung gian rồi truyền sang bánh răng trên trục
ra cầu trước và cầu giữa.
Cấp chậm: Nạng gạt trên trục chủ động được gạt sang trái ăn khớp với bánh
răng cấp chậm, bánh răng này ăn khớp với bánh răng liền trục của trục trung gian.
Khi đó mômen được truyền từ trục chủ động qua trục trung gian đến cầu trước và
cầu giữa.
Bộ vi sai: Là vi sai bánh răng côn đối xứng. Vỏ vi sai được bắt chặt với bánh
răng quay lồng không trên trục rỗng, trên vỏ có bố trí trục bánh răng hành tinh. Hai
bánh răng côn ăn khớp với hai trục khác nhau, trục rỗng phía ngoài truyền động ra
cầu trước, trục bên trong được dẫn động ra cầu giữa. Bánh răng gài luôn quay cùng
trục rỗng nhờ ghép then hoa. Khi di trượt thì bánh răng gài ăn khớp với bánh răng
chủ động tức vỏ vi sai sẽ xảy ra trường hợp: trục rỗng và vỏ vi sai quay cùng tốc độ.
Khi đó các bánh răng hành tinh trong bộ vi sai bị khóa cứng trong trục của nó dẫn
đến hai trục bị động quay cùng tốc độ.

Nguyễn Đình Chính

17

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Hình 1.11 Hộp phân phối
CHƯƠNG 2 KẾT CẤU HỘP SỐ CHÍNH VÀ SƠ ĐỒ ĐI SỐ
2.1. Kết cấu hộp số chính
Hộp số chính trên xe Volvo A40D có tên gọi là PT1861 là hộp số hành tinh
hoàn toàn tự động với kết cấu liền với một bộ phanh giảm tốc thủy lực. Việc đổi số

Nguyễn Đình Chính

18

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

được điều khiển bởi vị trí của cần số và một bộ vi xử lý điện tử. Việc nhập số được
điều khiển bởi hệ thống điện thủy lực.
Mômen động cơ được truyền và được tăng bởi biến mô tới hộp số. Việc
truyền mômen được tự động ngắt bởi ly hợp khóa biến mô để trở thành truyền
mômen cơ khí. Các số được lựa chọn bằng cần số. Việc nhập số được kiểm soát bởi
bộ vi xử lý căn cứ theo xung từ các cảm biến tốc độ động cơ và vận tốc xe. Các ly

hợp và phanh được kích hoạt bởi các van điện từ qua các van rơle trong hệ thống
điều khiển hộp số.
Khi đổi số, một ly hợp/phanh được kích hoạt đồng thời như một bộ hãm của
số vừa được ngắt trước đó. Khi một số nào đó được chọn, một sự kết hợp của ly hợp
và phanh được áp dụng theo bảng chỉ dẫn.
Tỷ số giảm tốc khác nhau có được qua hai bộ ly hợp quay trong hộp số và
năm bộ phanh để khóa những phần khác nhau của bánh răng hành tinh trong vỏ hộp
số. Chức năng của ly hợp tiến K1là nối trục tuabin với trục chính. Ly hợp lùi K2 nối
trục tuabin với trục ống. Các bộ ly hợp bao gồm một vỏ, trong đó có một số đĩa làm
bằng thép và một số khác được phủ một lớp ma sát. Mỗi vỏ ly hợp có một đĩa ép.
Chức năng của các bộ phanh là hãm các bánh răng ngoại luân của các cơ cấu hành
tinh, giá hành tinh hoặc các bánh răng mặt trời. Các bộ phanh có cùng cấu tạo như
các bộ ly hợp, đó là một vỏ chứa một số đĩa thép và một số đĩa có phủ vật liệu ma
sát. Chức năng hãm có được nhờ sức ép của piston thủy lực.
Hộp số có năm CCHT, mỗi một CCHT có ba bậc tự do để tạo được một số
truyền cần hãm một bậc tự do của CCHT, việc hạn chế một bậc tự do của một
CCHT được thực hiện thông qua các bộ phanh và ly hợp.
Ly hợp

Phanh

Van điện từ

K1 K2 B1 B2 B3 B4 B5
R1

(a)

R2

(a)

N (L)

Nguyễn Đình Chính

(a)

MA

MA

MA

MA

MA

MA

MA PWM PWM PWM

4201 4202 4203 4204 4205 4206 4207 4201 4202 4203
(a)
(a)
(a)
(c)
(c)

(a)

(a)

(a)

(b)

(a)

(a)

19

(a)

(c)
(c)

Lớp Ôtô A – K49

(c)
(c)


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

N (H)
F1

(a)

F2

(a)

F3

(a)

F4

(a)

F5

(a)

F6

(a) (a)

(b)

(a)

(a)

(a)

(a)

(a)

(a)
(a)

(a)
(a)

(a)

(a)
(a)

(a)
(a)

(a)

(c)

(c)

(a)

(c)

(c)

(c)

(a)

(c)

(c)

(c)

(a)

(c)

(c)

(c)

(a)

(c)

(c)

(c)

(a)

(c)

(c)

(c)

(c)

(c)

(c)

(a)

(a)

(a) Kích hoạt (có đầy đủ áp suất)
(b) Kích hoạt với áp suất thấp
(c) Cho một áp suất điều biến thay đổi
Bảng chỉ dẫn: Phối hợp hoạt động của các phanh và ly hợp
Phanh B1 phanh giá hành tinh của bộ hành tinh thứ nhất với bánh răng mặt
trời của bộ hành tinh thứ hai.
Phanh B2 phanh bánh răng mặt trời của bộ hành tinh thứ nhất.
Phanh B3 phanh bánh răng ngoại luân bộ hành tinh 1, 3 và giá hành tinh của
bộ hành tinh thứ hai.
Phanh B4 phanh bánh răng ngoại luân của bộ hành tinh 2, 4, 5 và giá hành
tinh của bộ hành tinh thứ 3.
Phanh B5 phanh giá hành tinh của bộ hành tinh thứ năm.

Nguyễn Đình Chính

20

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Hình 2.1: Kết cấu hộp số chính
Nguyễn Đình Chính

21

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

2.2. Sơ đồ đi số và tỉ số truyền của hộp số chính
Các thông số cho trước:
Các bán kính vòng lăn:
Bộ 1: Bánh răng ngoại luân: rn1 = 120

Bánh răng mặt trời: rm1 = 52

Bộ 2: Bánh răng ngoại luân: rn2 = 108

Bánh răng mặt trời: rm2 = 55

Bộ 3: Bánh răng ngoại luân: rn3 = 106

Bánh răng mặt trời: rm3 = 34

Bộ 4: Bánh răng ngoại luân: rn4 = 117

Bánh răng mặt trời: rm4 = 35

Bộ 5: Bánh răng ngoại luân: rn5 = 117

Bánh răng mặt trời: rm5 = 68

Thông số động học của các bộ hành tinh:

Từ sơ đồ động học hộp số ta có:

p1 = −

rn1
120
=−
rm1
52 = - 2,308

p2 = −

rn 2
108

=−
rm 2
55 = -1,964

p3 = −

rn 3
106
=−
rm3
34 = -3,118

p4 = −

rn 4
117
=−
rm 4
35 = -3.343

p5 = −

rn 5
117
=−
rm5
68 = -1,721

ωr = ωm5 = ωg 4
ω g 1 = ωm 2

ωn1 = ω g 2 = ωn3

ω n 2 = ω g 3 = ωn 4 = ωn 5

Số tiến F1
Ly hợp K1 được kích hoạt khóa trục tuabin vào với trục chính. Phanh B5
kích hoạt khóa giá hành tinh của bộ hành tinh thứ năm với vỏ hộp số. Việc truyền
công suất được thực hiện thông qua hai bộ hành tinh số 4 và số 5. Ở bộ hành tinh số
5 phần tử chủ động là bánh răng ngoại luân, phần tử bị động là bánh răng mặt trời,

Nguyễn Đình Chính

22

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

còn phần tử khóa là giá hành tinh. Ở bộ hành tinh số 4 phần tử chủ động là bánh
răng mặt trời, phần tử bị động là bánh răng ngoại luân.
Dòng truyền công suất: Trục vào – K1 – Trục chính – M4 – N4 – N5 – M5 –
Trục ra
Khi đóng K1 và B5 ta có: ωv = ωm3 = ωm 4
ωg 5 = 0

Hình 2.2: Sơ đồ đi số 1

Khi đó phương trình động học các CCHT:

Từ (8) ta có:

ωn 2 =

ωm1 − p1ωn1 = ( 1 − p1 ) ωm 2

ωm 2 − p2ωn 2 = ( 1 − p2 ) ωn1

(5)

ωv − p3ωn3 = ( 1 − p3 ) ωn 2

(6)

ωv − p4ωn 2 = ( 1 − p4 ) ωr

(7)

ωr − p5ωn 2 = ( 1 − p1 ) .0

(8)

ωr
ω
ω v − p 4 r = ( 1 − p4 ) ω r
p5 thay vào (7) ta được:
p5

ωv
1
− p4
= ( 1 − p4 ) 1
ω
ω
p
r
r
5
Chia cả hai vế của (9) cho được:
⇒

iF 1 =

Nguyễn Đình Chính

(4)

ωv
p
−3,343
= 1 − p4 + 4
1 − ( −3,343) +
= 6, 286
ωr
p5 =
−1, 721

23

Lớp Ôtô A – K49

(9)


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Số tiến F2:
Ly hợp K1 được kích hoạt khóa trục tuabin vào với trục chính, phanh B4
kích hoạt khóa bánh răng ngoại luân của bộ hành tinh 5, 4, 2 và giá hành tinh của bộ
hành tinh 3 vào vỏ hộp số. Việc truyền công suất được thực hiện thông qua bộ hành
tinh số 4, với phần tử chủ động là bánh răng mặt trời, phần tử bị động là giá hành
tinh, còn phần tử khóa là bánh răng ngoại luân.
Dòng truyền công suất: Trục vào – K1 – Trục chính – M4 – G4 – Trục ra
Khi K1 và B4 kích hoạt có: ωv = ωm3 = ωm 4
ωn 2 = ωg 3 = ωn 4 = ωn5 = 0

Hình 2.3: Sơ đồ đi số 2
Phương trình động học các CCHT:

Chia hai vế của (13) cho ωr được:
Nguyễn Đình Chính

ωm1 − p1ωn1 = ( 1 − p1 ) ω g1

(10)

ωm 2 − p2ω n 2 = ( 1 − p2 ) ωn1

(11)

ωv − p3ω n1 = ( 1 − p3 ) ω n 3

(12)

ωv − p4 .0 = ( 1 − p4 ) ωr

(13)

ωr − p5 .0 = ( 1 − p5 ) ωg 5

(14)

iF 2 =

ωv
= 1 − p4 = 1 − ( −3,343)
ωr
= 4,343

24

Lớp Ôtô A – K49


Đồ án tốt nghiệp

Tìm hiểu hộp số xe Volvo A40D

Số tiến F3:
Ly hợp K1 kích hoạt khóa trục tuabin vào với trục chính, phanh B3 kích hoạt
khóa bánh răng ngoại luân của bộ hành tinh 1, 3 và giá hành tinh của bộ hành tinh 2
với vỏ hộp số.
Dòng truyền công suất: Trục vào – K1 – Trục chính – M3 – G3 – G4 – Trục ra
Trục vào – K1 – Trục chính – M4 – G4 – Trục ra
Việc truyền công suất được thực hiện thông qua hai bộ hành tinh số 3 và số 4.
Ở bộ hành tinh số 3 phần tử chủ động là bánh răng mặt trời, phần tử bị động là giá
hành tinh, phần tử khóa là bánh răng ngoại luân. Ở bộ hành tinh số 4 phần tử chủ
động là bánh răng mặt trời, phần tử bị động là giá hành tinh.
Khi K1 và B3 kích hoạt có: ωv = ωm3 = ωm 4
ωn1 = ωg 2 = ωn3

Hình 2.4: Sơ đồ đi số 3
Phương trình động học các CCHT:

Nguyễn Đình Chính

ωm1 − p1.0 = ( 1 − p1 ) ωg1

(15)

ωm 2 − p2ωn 2 = ( 1 − p2 ) .0

(16)

ωv − p3 .0 = ( 1 − p3 ) ω g 3

(17)

25

Lớp Ôtô A – K49