Xây dựng mô hình nghiên cứu quá trình chuyển số và động lực học của ô tô sử dụng hộp số tự động u 340

3.2 Mẫu trang 1

bộ giáo dục và đào tạo
trờng đại học bách khoa hà nội
---------------------------------------

luận văn thạc sĩ khoa học

Nghiên cứu quá trình chuyển số trong hộp số tự
động của xe ôtô du lịch

ngành : cơ khí động lực
m số:23.04.3898

Phạm việt thành

Ngời hớng dẫn khoa học : PGS. TS. Phạm hữu nam


Môc lôc
Néi dung

Trang

Trang 1
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ đồ thị
Tổng quan

Lời mở đầu

1

CHƯƠNG 1. ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
ÔTÔ SỬ DỤNG HỘP SỐ TỰ ĐỘNG

2

1.1.Ưu nhược điểm của hộp số tự động

2

1.2.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hộp số tự động

2

1.2.1. Bộ biến mô thủy lực

3

1.2.2. Bộ bánh răng hành tinh

3

1.2.3. Hệ thống thủy lực

6

1.2.4. Hệ thống điều khiển

1.3. Phân tích động học và động lực học của cơ cấu hành tinh sử dụng

10
10

trong hộp số tự động.
1.3.1. CCHT kiểu Wilson độc lập

10

1.3.2. Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson

11

1.3.3. Cơ cấu hành tinh Ravigneaux

12

1.4 . Sơ đồ hộp số tự động U -340

13

1.4.1. Dãy D số 1 hoặc “2” số 1

15

1.4.2. Dãy D số 2

16

1.4.3. Dóy D s 3

16

1.4.4. Dóy D s 4 ( s truyn tng OD)

17

1.4.5. Dóy 2 s 2

18

1.4.6. Dóy L s 1

18

1.4.7. Dóy R s lựi

18

1.5. Xỏc nh t s truyn ca hp s

19

1.5.1. Xỏc nh t s truyn ca s truyn 1

19

1.5. 2. Xỏc nh t s truyn ca s truyn 2

20

1.5.3. Xỏc nh t s truyn ca s truyn 3

20

1.5.4. Xỏc nh t s truyn ca s truyn 4 ( s truyn tng OD)

21

1.5.5. Xỏc nh t s truyn ca s truyn lựi

21

1.6. Tớnh toỏn chn bin mụ thy lc

22

1.6.1. Xõy dng ng c tớnh trờn trc vo ca bin mụ

23

1.6.2. Xõy dng ng c tớnh trờn trc ra ca bin mụ

26

CHNG 2 : QU TRèNH CHUYN S TRONG HP S T NG 28
2.1.Phõn tớch quỏ trỡnh chuyn s

28

2.2. Cỏc yờu cu i vi vic chuyn s trong hp s

32

2.3. Xõy dng qui lut chuyn s

34

2.4. Thut toỏn tớnh thi im chuyn s cho hp s AT

41

2.5. Cỏc bin phỏp nhm gim va p v rung ng trong h thng
truyn lc thi im chuyn s

42

CHNG 3 : Xây dựng mô hình hệ thống truyền lực
ôtô dùng hộp số tự động

51

3.1. Sơ đồ hệ thống truyền lực

51

3.2. Phân tích các quan hệ động học

51

3.3. Mô hình động học của biến mô.

55


3.4. Các đặc tính cơ bản của biến mô, hiệu suất và mô men

60

3.5. Mô hình động học của hộp số hành tinh

63

3.6. Mô hình ly hợp và phanh

78

3.7. Mô hình ôtô và hệ truyền lực

81

3. 8. Mô hình tính toán động lực học của ôtô dùng hộp số tự động

82

CHNG 4. XY DNG H THNG IN T IU
KHIN QU TRèNH SANG S T NG

84

4.1. Nhim v ca hờ thng iu khin in t

84

4.2. S nguyờn lý ca h thng iu khin in t

84

4.2.1. Khi tớn hiu vo

85

4.2.2. Cm bin v trớ bm ga

85

4.2.3. Cm bin nhit nc lm mỏt

85

4.2.4. Cm bin tc xe

86

4.2.5. Cụng tc chớnh OD

87

4.2.6. Cụng tc khi ng s trung gian

87

4.2.7. Cụng tc phanh

87

4.3. C cu chp hnh van in t

87

4.4. B vi s lý trung tõm

88

4.5. S thut toỏn h thng iu khin hp s t ng

89

4.6. Xõy dng mch iu khin tng hp

90

4.6.1. B vi x lý trung tõm

92

4.6.2. Mch np (cỏp ISP).

93

4.6.3. Mch truyn nhn

95

4.6.4. Mch to dao ng.

96


4.6.5. Mạch khởi động lại

96

4.6.6. Mạch biến đổi tín hiệu

97

4.6.7. Mạch ổn áp

98

KẾT LUẬN

100

TÀI LIỆU THAM KHẢO

102

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Các ký hiệu dùng chung
Ký hiệu

Ý nghĩa

Đơn vị tính

η bm

Hiệu suất của biến mô

%

ηt

Hiệu suất của hệ truyền lực cơ khí

%

Ne

Công suất của động cơ

KW

Nt

Công suất phát ra trên trục bánh tuabin

KW

Nb

Công suất trên trục bánh bơm của biến mô

KW

rb

Bánh kính bánh xe chủ động

J

Gia tốc của xe

Pi

Lực cản chuyển động khi xe lên dốc

N

Lực cản không khí

N

Pf

Lực cản lăn khi xe lên dốc

N

Pϕ

Lực cản tổng cộng của đường

N

Pj

Lực quán tính khi xe tăng tốc

N

Pk

Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động

N

Me

Mô men động cơ

Nm

Mb

Mô men trên bánh bơm

Nm

MD

Mô men trên bánh dẫn hướng

Nm

Mt

Mô men trên bánh tuabin

Nm

ϕ bm

Hệ số độ nhạy biến mô

ibn

Tỷ số truyền mô men biến mô

f

Hệ số cản lăn

K

Hệ số dự trữ mô men

Pω

Kbm

Tỷ số truyền tốc độ biến mô

m
m/s2


ih

Tỷ số truyền hộp số

i0

Tỷ số truyền của truyền lực chính

ω

Vận tốc góc

Các chữ viết tắt
AT

Hộp số tự động

MT

Hộp số cơ khí thường

CR

Carrier

C1

Ly hợp gài số thấp

C2

Ly hợp gài số cao

C3

Ly hợp gài số truyền thẳng

TCC

Ly hợp khóa biến mô

B1,2,3

Các cơ cấu phanh

F1,2

Khớp một chiều

ECU

Hệ thống điều khiển điện tử

ECT

Hộp số điều khiển điện tử


DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng
Bảng 3.1

Nội dung
Trạng thái các ly hợp và phanh tương ứng


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Tên hình

Nội dung

Hình 1.1

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo biến mô

Hình 1.2

Bộ truyền bánh răng hành tinh

Hình 1.3

Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson

Hình 1.4

Cơ cấu hành tinh kiểu Simson

Hình 1.5

Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux

Hình 1.6

Cấu tạo bơm dầu

Hình 1.7

Van điều áp sơ cấp

Hình 1.8

Van điều khiển chọn tay số

Hình 1.9

Van chuyển số

Hình 1.10

Các loại van điện từ

Hình 1.11

Van bướm ga

Hình 1.12

Chức năng điều khiển khóa biến mô

Hình 1.13

Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson

Hình 1.14

Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson

Hình 1.15

Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux

Hình 1.16

đồ của hộp số tự động U – 340

Hình 1.17

Sơ đồ đi số 1

Hình 1.18

Sơ đồ đi số 2

Hình 1.19

Sơ đồ đi số 3

Hình 1.20

Sơ đồ đi số 4

Hình 1.21

Sơ đồ đi số lùi

Hình 1.22

Đồ thi đặc tính không thứ nguyên của biến mô

Hình 1.23

Đồ thị đặc tính trên trục vào của biến mô

Hình 2.1

Các bánh răng gài số trong hộp số MT bình thường không ăn

Hỡnh 2.2

khp vi nhau
Cỏc bỏnh rng trong hp s AT

Hỡnh 2.3

H thng KT

Hỡnh 2.4

Mụ t thi im chuyn sụ khi thay i tc ca xe

Hỡnh 2.5

Mụ t thi im chuyn s khi thay i m bm ga
trong khi tc xe khụng i

Hỡnh 2.6

c tớnh kinh t nhiờn liu ca ng c xng

Hỡnh 2.7

Thi im chuyn s ng vi cỏc phng thc lỏi khỏc nhau

Hỡnh 2.8

Nguyờn lý iu khin quỏ trỡnh chuyn s trong hp s AT

Hỡnh 2.9

Chức năng điều khiển khoá biến mô

Hỡnh 2.10

Van SLT điều khiển áp suất cơ bản

Hỡnh 2.11

Van điều khiển tối u áp suất ly hợp

Hỡnh 2.12

điều khiển mô men động cơ

Hỡnh 2.13

Chống chúi xe khi chuyển số

Hỡnh 2.14

Điều khiển

Hỡnh 3.1

Sơ đồ động học các thành phần của hệ thống truyền lực

Hỡnh 3.2

Sơ đồ biến mô thủy lực

Hỡnh 3.3

Sơ đồ biến mô và dòng dầu qua các cánh

Hỡnh 3.4

Sơ đồ biến mô thủy lực và vận tốc của phần tử chất lỏng

Hỡnh 3.5

Đặc tính ngoài của biến m

Hỡnh 3.6

Đồ thị đặc tính làm việc của biến mô

Hỡnh 3.7

Sơ đồ hộp số hành tinh F4A42-2

Hỡnh 3.8

Sơ đồ các mô men và mô men quán tính tính toán

Hỡnh 3.9

Sơ đồ tính các mô men trong khi chuyển số 1-2

Hỡnh 3.10

Các mô men tác dụng trong khi chuyển số 2 lên số 3

Hỡnh 3.11

Sơ đồ tính các mô men trong khi chuyển số 3- 4

Hỡnh 3.12

Hệ số ma sát của ly hợp phụ thuộc và vận tốc trợt


Hỡnh 3.13

Qui luật biến đổi áp suất khi ngắt ly hợp và đóng ly hợp

Hỡnh 3.14

Mô hình tính toán động lực học ôtô

Hỡnh 4.1

S nguyờn lý ca h thng iu khin

Hỡnh 4.2

S mch in v c tớnh ca cm bin v trớ bm ga

Hỡnh 4.3

Cm bin nhit nc v c tớnh lm vic

Hỡnh 4.4

Cm bin tc xe v dng xung ra ca cm bin

Hỡnh 4.5

Cụng tc khi ng s trung gian

Hỡnh 4.6

S v mch in ca van in t

Hỡnh 4.7

S thut toỏn iu khin hp s t ng

Hỡnh 4.8

S ISP s dng cỏc b m ba trng thỏi trờn 74LS245

Hỡnh 4.9

Mch kt ni vi cỏp np ISP

Hỡnh 4.10

S mch truyn nhn

Hỡnh 4.11

Mch to dao ng s dng thch anh 4 MHz

Hỡnh 4.12

Mch khi ng li

Hỡnh 4.13

Mch bin i tớn hiu cm bin

Hỡnh 4.14

S mch n ỏp

Hỡnh 4.15

S mch tng hp


LI M U
Trong quỏ trỡnh phỏt trin ca ngnh cụng nghip ụtụ, xu hng phỏt
trin v mt hỡnh thc, an ton, tớnh tin dng v tớnh kinh t nhiờn liu
ngy cng c chỳ trng hn ỏp ng nhu cu s dng ca con ngi.
ễtụ ngy cng c s dng rng rói v cú xu hng ngy cng gia tng, vỡ
vy ũi hi cỏc nh sn xut phi nghiờn cu, ch to, ci tin cỏc h thng
sao cho ỏp ng c tiờu chớ phỏt trin. Vi mong mun nghiờn cu nm bt
c s khỏc bit gia hp s c khớ v hp s t ng, nhm nõng cao cht

lng nghiờn cu, ging dy, hc tp cỏc trng i hc, cao ng, cỏc
trung tõm nghiờn cu, ti Xây dựng mô hình nghiên cứu quá trình
chuyển số và động lực học của ôtô sử dụng hộp số tự động U 340 c
thc hin. ti c thc hin B mụn ễtụ v Xe mỏy chuyờn dựngVin C khớ ng Lc- Trng i hc Bỏch Khoa H Ni di s hng
dn ca cỏc Thy, cụ chuyờn ngnh, n nay ó hon thnh. Nhng kt qu
t c giỳp cho tỏc gi hiu thờm cỏc vn liờn quan n hp s t ng
ca ụtụ v quỏ trỡnh chuyn s trong hp s trong hp s t ng v nh
hng cho nhng nghiờn cu tip sau. Song vỡ thi gian cú hn nờn khụng th
trỏnh khi nhng thiu sút cn c b sung v hon thin hn.
Tỏc gi xin chõn thnh cm n Thy hng dn PGS. TS. Phm Hu
Nam ó tn tỡnh giỳp , nh hng nghiờn cu cho ti. Xin chõn thnh
cm n Thy, cụ, trong B mụn, Trung tõm o to sau i hc ó to mi
iu kin cho tỏc gi trong quỏ trỡnh hc tp v thc hin ti. Xin kớnh
chỳc Thy cụ luụn mnh khe v cú nhiu cng hin hn na cho s phỏt
trin ca ngnh Giao thụng Vn ti núi chung v ngnh Cụng nghip ễtụ núi
riờng ca Vit Nam.
H Ni, thỏng 11 nm 2009
Tỏc gi


Nội dung và mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Cùng với việc nâng cao chất lượng an toàn kỹ thuật của xe ôtô thì việc
tăng tính tiện nghi sử dụng cũng không ngừng được cải tiến. Các cụm, các hệ
thống trên xe được thiết kế tối ưu hơn. Hệ thống truyền lực trang bị hộp số tự
động ngày càng được ứng dụng rộng rãi vì nó nâng cao được chất lượng động
lực học của xe hơn so với hộp số cơ khí thường, đồng thời người sử dụng dễ
dàng hơn.
Như hộp số thường, chức năng của hộp số tự động là thay đổi tỷ số
truyền của hệ thống truyền lực để tạo ra lực kéo tiếp tuyến tại các bánh xe chủ
động, sao cho phù hợp giữa chế độ làm việc của động cơ với lực cản tổng

cộng của đường, cắt dòng truyền mô men từ động cơ đến hệ thống truyền lực
và thay đổi chiều chuyển động để tạo chuyển động lùi cho xe. Hộp số tự động
lựa chọn số một cách tự động và thích hợp nhất với chế độ vận hành của xe
thông qua sự can thiệp của hệ thống điều khiển thủy lực và các thiết bị cơ khí
phức tạp bên trong hộp số. Ngày nay các nhà sản xuất khi đưa ra một dòng
sản phẩm cùng chủng loại, mẫu mã thì thường có 2 loại hộp số trang bị ở hệ
thống truyền lực là hộp số cơ khí ( MT – Manual transmission) và hộp số tự
động ( AT - Auto transmission), với những xe trang bị AT thì thường có giá
thành cao hơn xe trang bị MT, điều này chứng tỏ giá trị về mặt kỹ thuật và
tiện nghi sử dụng đánh giá cao hơn.
Các công trình nghiên cứu trên thế giới về hộp số tự động như :
- A Study of powertrain simulator for automobile control, JSME paper
for lecture, No 940-10, 1994, của tác giả H.Minowa, đã có những mô
phỏng về hệ thống truyền lực.
- Automobile transmission của tác giả Gisbert Lechner và Hard
Naunheimer, xuất bản năm 1999 tại Đức, đã phân tích đặc điểm truyền
lực của ôtô sử dụng hộp số tự động và xây dựng sơ đồ động học cũng


nh cỏc phng trỡnh vi phõn liờn tc h ng hc v mụ men trong cỏc
c cu hnh tinh n gin.
trong nc cú cụng trỡnh nghiờn cu lun ỏn Tin s ti Hc Vin K
thut quõn s ca tỏc gi Nguyn Anh Tun : Xỏc nh thi im sang s ti
u ca h thng truyn lc thy c trờn xe xớch quõn s ó tng hp quy lut
sang s chuyn ng ca xe t ti u theo ch tiờu nh trc.
- ti : Xây dựng mô hình nghiên cứu quá trình chuyển số và động lực học
của ôtô sử dụng hộp số tự động U 340 t ra nhng mc tiờu nghiờn cu
sau :
+ Nghiờn cu thi im v quỏ trỡnh chuyn s, cỏc thụng s nh hng
n quỏ trỡnh chuyn s trong hp s t ng.

+ Xõy dng mụ hỡnh toỏn hc ca quỏ trỡnh chuyn s.
+ Kho sỏt nh hng cỏc thụng s n cht lng ng lc ca xe trong
quỏ trỡnh chuyn s bng mụ hỡnh lý thuyt v thc t.
+ S dng cụng c Matlab Simulink Stateflow mụ phng s lm
vic ca hp s t ng, trờn c s ú kho sỏt ng lc hc mt xe c th.
Ngoi phn li núi u v t vn nghiờn cu, ti c phõn thnh 4
chng :
- Chng 1 : c im ca h thng truyn lc s dng trờn xe ụtụ
- Chng 2 : Quỏ trỡnh chuyn s trong hp s t ng
- Chng 3 : Xõy dng mụ hỡnh h thng truyn lc.
- Chng 4 : Xõy dng h thng in t iu khin quỏ trỡnh sang s
t ng.
- Kt lun v nhng kin ngh


CHƯƠNG I
ĐẶC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC SỬ DỤNG TRÊN XE ÔTÔ
1.1.Ưu nhược điểm của hộp số tự động
1.1.1.Ưu điểm
- Quá trình chuyển số liên tục mà không cắt dòng lực từ động cơ.
- Mô men được truyền đến các bánh xe chủ động một cách êm dịu và gần như
liên tục, tương ứng với lực cản chuyển động và tốc độ chuyển động của ôtô.
- Tăng được khả năng động lực học của ôtô.
- Giảm được tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hệ thống truyền lực, tránh
được quá tải cho động cơ và hệ thống truyền lực vì giữa chúng được nối với
nhau bằng biến mô thủy lực.
- Cho tỉ số truyền phù hợp nhưng kích thước không lớn.
- Giảm được thao tác điều khiển cần số và ly hợp, tạo sự tiện nghi với người
lái, nâng cao an toàn cho xe.
1.1.2. Nhược điểm

- Kết cấu phức tạp, giá thành cao.
- Công nghệ chế tạo đòi hỏi chính xác cao do các trục được sử dụng nhiều là
trục lồng, nhiều bánh răng cùng ăn khớp với một bánh răng, cơ cấu điều khiển
đòi hỏi sự chính xác cao.
1.2.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hộp số tự động
Hộp số tự động bao gồm các bộ phận chính sau :
- Bộ biến mô.
- Bộ bánh răng hành tinh .
- Hệ thống điều khiển thuỷ lực.


- Hệ thống điều khiển.
Chúng thực hiện phần lớn các chức năng của hộp số tự động, các bộ phận
này phải vận hành chính xác cũng như phải kết hợp chặt chẽ với nhau
1.2.1. Bộ biến mô thủy lực
Chức năng cơ bản của biến mô thủy lực :
- Tăng mô men xoắn.
- Tự động điều chỉnh mô men xoắn do động cơ tạo ra.
- Đóng vai trò như một ly hợp thủy lực để truyền hay không truyền đến
hộp số.
- Hấp thụ dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực.
- Đóng vai trò như là bánh đà để cân bằng động cơ.
- Dẫn động bơm dầu của hệ thống thủy lực.

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo biến mô

1.2.2. Bộ bánh răng hành tinh
Trong hệ thống truyền lực, hộp số hành tinh được đặt sau biến mô. Khác với
hộp số cơ khí đơn giản, hộp số hành tinh có trục di động nhằm thực hiện các

chuyển động theo các bộ truyền bánh răng. Hộp số hành tinh làm nhiệm vụ biến
đổi mô men, thay đổi tốc độ ( điều khiển giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp và
tăng tốc). Bộ truyền hành tinh bao gồm các cụm chi tiết như cơ cấu bánh răng
hành tinh, cơ cấu ly hợp C, cơ cấu phanh B và khớp một chiều F.

Hình 1.2 : Bộ truyền bánh răng hành tinh
Cấu tạo của HSHT trên ôtô và các phương tiện giao thông khá phức tạp
HSHT được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hoặc các cơ cấu hành tinh
tổng hợp. Trên ôtô dùng ba loại cơ bản sau CCHT kiểu Wilson độc lập CCHT
theo sơ đồ Simpson CCHT theo sơ đồ Ravigneaux.
1.2.2.1. CCHT kiểu Wilson độc lập
Là bộ truyền bánh răng ăn khớp trong và ngoài ba trục các chi tiết bao gồm
một bánh răng mặt trời có vành răng ngoài S đặt trên một trục quay, một bánh
răng bao có vành răng ngoài R đặt trên một trục quay khác cùng đường tâm với
trục của S, các bánh răng hành tinh C nằm giũa S và R và đồng thời ăn khớp với
S và R, trục của bánh răng C ăn khớp với nhau trên giá hành tinh Cd và chuyển
động quay xung quanh đường tâm trục của S và R, trục của Cd là trục thứ ba của
cơ cấu hành tinh.


Hình 1.3 : Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson
Cơ cấu hành tinh có ba phần tử S,R,Cd, bánh răng hành tinh C được coi là
khâu liên kết giữa S và R. Để có thể xác lập một tỉ số truyền thì phải có một phần
tử chủ động và một phần tử bị động do đó để xác lập tỉ số truyền có hai khả năng
-Khoá một phần tử với vỏ hôp số.
-Khoá hai phần tử với nhau.
Trong hộp số ôtô mặc dù đã sử dụng kết cấu lồng trục nhưng không thể
thường xuyên thay đổi trục bị động, do đó để đáp ứng số lượng số truyền cần
thiết từ 3 đến 5 số trên hộp số tự động của ôtô thường dùng từ 2 đến 3 cơ cấu

Wilson.
1.2.2.2..Cơ cấu hành tinh kiểu Simson
CCHT kiểu Simson gồm 2 cơ cấu hành tinh Wilson các phần tử S1,
C1,R1,Cd1 thuộc dẫy hành tinh thứ nhất; S2,C2,R2,Cd2 thuộc dẫy hành tinh thứ
hai, chúng được ghép nối như sau : Hai bánh răng mặt trời S1, S2 đặt trên cùng
một trục quay liên kết cứng với nhau.
Giá hành tinh Cd2 liên kết với bánh răng bao R1.


Hình 1.4 : Cơ cấu hành tinh kiểu Simson
1.2.2.3..Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux
Cấu tạo của CCHT kiểu Ravigneaux gồm 2 bánh răng mặt trời S1, S2 nối
với 2 trục khác nhau, hai nhóm bánh răng hành tinh C1, C2 ăn khớp với nhau
và nằm trên một giá hành tinh Cd, một bánh răng bao R ăn khớp với C2, còn C1
ăn khớp với S2.

Hình 1.5 : Cơ cấu hành tinh kiểu Ravigneaux
1.2.3. Hệ thống thủy lực
Bộ điều khiển thủy lực có các chức năng sau :
- Tạo ra áp suất thủy lực : Bơm dầu tạo ra áp suất thủy lực, qua vỏ biến
mô cấp dầu cho các bộ phận.


- Điều chỉnh áp suất thủy lực bằng các van.
- Điều khiển các ly hợp và phanh để thực hiện chuyển số.
1.2.3.1. Bơm dầu
Bơm dầu của hộp số tự động thường đặt trên vách ngăn giữa biến mô và hộp
số hành tinh, được dẫn động bởi trục của bánh bơm. Các loại bơm dầu thường
dùng là : bơm bánh răng ăn khớp trong (a) hoặc bơm rôto phiến gạt (b)

(a)

(b)
Hình 1.6 : Cấu tạo bơm dầu

1.2.3.2. Van điều áp sơ cấp
Van điều áp sơ cấp 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.
Khi áp suất từ bơm tăng thì lò xo van
nén, đường dầu ra cửa xả mở, áp suất
dầu cơ bản không đổi. Khi góc mở
bướm ga tăng lên thì áp suất cơ bản


tăng để ngăn không cho lu hợp và phanh bị trượt
Hình 1.7 : Van điều áp sơ cấp
1.2.3.3. Van điều khiển chọn tay số
Được nối với cần chuyển số và thanh nối hoặc dây cáp. Khi thay đổi vị trí
cần chuyển số sẽ chuyển mạch đường dẫn dầu của van điều khiển, cho dầu hoạt
động trong từng vị trí chuyển số.

Hình 1.8 : Van điều khiển chọn tay số
1.2.3.4. Van chuyển số
Van chuyển số làm chuyển mạch đường dầu tới các phanh và ly hợp. Có
các van chuyển số 1-2, 2-3, 3-4. Khi áp suất thủy lực tác dụng lên phía trên van
chuyển số, thắng lực lò xo, van ở vị trí dưới, các đường dầu tới ly hợp và phanh
bị ngắt, lúc này ở số 1. Khi có tín hiệu điều khiển van điện từ mở, áp suất dầu tác
dụng lên trên mặt van mất đi, lò xo đẩy van lên mở các đường dầu có áp tới

phanh B và hộp số chuyển số 2.


Hình 1.9 : Van chuyển số
1.2.3.5. Van điện từ
Van điện từ sử dụng để điều khiển sự làm việc của các van chuyển số. Có 2
loại van điện từ : van điện từ điều khiển chuyển sô và van điện từ tuyến tính để
điều khiển tăng giảm áp suất dầu theo dòng điện điều khiển ECU.

Hình 1.10: Các loại van điện từ
1.2.3.6. Van bướm ga
Van bướm ga tạo ra áp suất bướm ga tùy theo góc độ của bàn đạp ga
thông qua cánh bướm ga và cam bướm ga. Áp suất bướm ga tác động lên van sơ
cấp sẽ điều chỉnh áp suất cơ bản theo độ mở của van bướm ga. Van bướm ga cơ


khí được nối cáp với bàn đạp ga. Van bướm ga điện từ làm việc theo tín hiệu
ECU.

Hình 1.11 : Van bướm ga
1.2.4. Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển nhận tín hiệu từ các cảm biến và có nhiệm vụ điều
khiển các trạng thái làm việc của hộp số hành tinh như :
- Điều khiển thời điểm chuyển số.
- Điều khiển khóa biến mô.
- Điều khiển tối ưu áp suất cơ bản.
- Các điều khiển khác.
1.3. Phân tích động học và động lực học của cơ cấu hành tinh sử dụng trong
hộp số tự động.
1.3.1. CCHT kiểu Wilson độc lập

Hình 1.12: Cơ cấu hành tinh kiểu Wilson
S : Bánh răng mặt trời.
C : Bánh răng hành tinh ; Cd : Cần dẫn.
R : Bánh răng bao.
Theo sơ đồ trên thì tỷ số truyền viết được khi dừng cần dẫn như sau :
i TMN =

ω − ω Cd
n S − nCd
= S
n R − nCd
ω R − ω Cd

(1.1)

Trong đó :
nR, nS, nCd : Số vòng quay của các bánh răng bao, bánh mặt trời và cần dẫn.
ωR, ωS,ωCd :Vận tốc góc của các bánh răng bao, bánh răng mặt trời và cần dẫn.
K : Được gọi là tỷ số truyền trong i HBM hay đặc tính của dãy hành tinh.
Giá trị của K được xác định qua số răng Z :
K= -

ZR
ZS

(1.2)

Với : ZR ,ZS là Số răng của bánh răng bao, số răng của bánh răng mặt trời.

( Dấu “-“ phía trước K xác định chiều quay của bánh răng R và S khi dừng
cần dẫn là ngược chiều nhau.
Qua đó ta có thể rút ra phương trình động học của dãy hành tinh như sau :
ωS – K. ωR = ( 1 - K ).ωCd

(1.3)

Như vậy với công thức (1.3) ta có thể xác định được vận tốc góc của khâu S,
R, Cd khi đã biết khâu nào là chủ động, khâu nào là bị động và các liên kết trong
các phần tử của dãy.
1.3.2. Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson
Rút ra được các ràng buộc về động học và hình học của các phần tử trong
CCHT Simpson :


rCd1 ω Cd1 = rS1 ω S1 + rC1 ω C1, rCd1 = rS1 + rC1
rR1 ω R1 = rCd1 ω Cd1 + rC1 ω C1, rR1 = rCd1 + rC1
rCd2 ω R1 = rS2 ω S2 + rC2 ω C2, rCd2 = rS2 + rC2
rR2 ω R2 = rCd2 ω R1 + rC2 ω C2, rR2 = rCd2 + rC2

Hình 1.13: Cơ cấu hành tinh kiểu Simpson
Từ đặc tính của hai dãy hành tinh Willson trong CCHT Simpson là Z1 =
- rR1/rS1 và Z2 = - rR2/rS2 có thể rút ra được phương trình liên kết các phần tử cơ
bản của bộ truyền Simpson :
⎧ω S1 − K 1ω R1 = (1 − K 1 )ω C1
(1.4)
⎨
⎩ω S 2 − K 2ω R 2 = (1 − K 2 )ω R1

Từ hệ phương trình liên kết trên, chỉ cần xác định được chuyển động của 2

phần tử trong cả CCHT là có thể xác định được chuyển động của cả cơ cấu. Do
đó cơ cấu Willson gồm 2 bậc tự do.
1.3.3. Cơ cấu hành tinh Ravigneaux