Nghiên cứu hộp số tự động 5 cấp trên xe MERCEDES

1

MỤC LỤC.............................................................................................................1
Danh mục hình ảnh, đồ thị....................................................................................3
MỞ ĐẦU...............................................................................................................4
CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ......................................5
1.1. Khái quát chung:.......................................................................................5
1.2. Công dụng.................................................................................................7
1.3. Yêu cầu.....................................................................................................7
1.4. Phân loại...................................................................................................8
CHƯƠNG 2- CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA HỘP SỐ TỰ
ĐỘNG NĂM CẤP MERCEDES 722.6..............................................................10
2.1. Giới thiệu chung về hộp số........................................................................11
2.2. Nguyên lí cơ bản của hộp số tự động có cấp............................................14
2.2.1. Bộ biến đổi momen bằng thủy lực ( Biến mô)....................................15
2.2.2. Hộp số cơ khí có cấp ( Cơ cấu hành tinh)...........................................22
2.2.3. Hệ thống điều khiển thủy lực điên tử..................................................26
2.3. Phân tích cấu tạo các chi tiết và nguyên lí điều khiển của hộp số tự động
năm cấp Mercedes 722.6..................................................................................28
2.3.1. Cấu tạo các chi tiết của hộp số và những đặc điểm làm việc của hộp số
|Mercedes 722.6............................................................................................28
2.3.2. Ưu và nhược điểm hộp số tự động có cấp........................................76
CHƯƠNG 3- NHỮNG LƯU Ý TRONG SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG HỘP SỐ
TỰ ĐỘNG ..........................................................................................................76
3.1. Một số hiện tượng hư hỏng thường gặp của hộp số tự động.....................76
3.2. Kiểm tra và điều chỉnh sơ bộ..................................................................77
3.3. Các phép thử khác...................................................................................79
3.4. Quy trình tháo, lắp kiểm tra hộp số tự động...........................................83
KẾT LUẬN.........................................................................................................84
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................85

2

Danh mục hình ảnh
Hình 1.1: Hộp số vô cấp..................................................................................................8
Hình 1.2: Hộp số có cấp..................................................................................................9
Hình 1.3: Biểu đồ quan hệ giữa lực kéo và tốc độ..........................................................9
Hình 2.1: Hình ảnh hộp số Mercedes-benz
722.6...........................................................10
Hình 2.2: Hộp số ngang(trái) và dọc (phải)..................................................................14
Hình 2.3: Sơ đồ khối cấu tạo các cụm hộp số tự động..................................................15
Hình 2.4: Biến mô thủy lực ...........................................................................................15
Hình 2.5: Vị trí bánh bơm trog biến mô........................................................................16
Hình 2.6: Vị trí bánh tua bin trong biến mô..................................................................17
Hình 2.7b: Bánh phản ứng trong biến mô .....................................................................18
Hình 0.9: Cơ cấu bánh răng hành tinh...........................................................................21
Hình 0.10: Cơ cấu bánh răng giảm tốc..........................................................................23
Hình 0.11: Cơ cấu bánh răng đảo chiểu........................................................................24
Hình 0.11: Cơ cấu bánh răng đảo chiểu........................................................................25
Hình 0.12: Cơ cấu bánh răng truyền trực tiếp...............................................................26
Hình 0.13: Cơ cấu bánh răng tăng tốc...........................................................................27
Hình 0.14: Hệ thống điều khiển hộp số thuần cơ khí....................................................28
Hình 0.15: Cơ cấu điều khiển hộp số thủy lực điện tử..................................................28
Hình 0.16: Vỉ điều khiển chuyển số..............................................................................28
Hình 0.17: Mặt cắt biến mô thủy lực.............................................................................29
Hình 0.19: Sơ đồ đường dầu điều khiển biến mô nhả khớp..........................................32
Hình 0.20: Sơ đồ đường dầu điều khiể biến mô ăn khớp..............................................33
Hình 0.21: Sơ đồ dầu thủy lực trong biến mô...............................................................33

3

Hình 0.22: Sơ đồ hoạt động của biến mô khi động cơ chạy không tải..........................33
Hình 0.23: Sơ đồ hoạt động biến mô khi xe bắt đầu chuyển động................................27
Hình 0.24: Mặt cắt hộp số Mercedes-benz 722.6..........................................................36
Hình 0.25: Một bộ li hợp thay đổi cơ cấu truyền cảu bánh răng...................................43
Hình 0.26: Hình ảnh thực tế các cụm bánh răng hộp số Mercedes-benz 722.6............43
Hình 0.27: Cơ cấu bánh răng vị trí P và cần chuyển số................................................47
Hình 0.28: Các bộ li hợp khóa bánh răng......................................................................48
Hình 2.28: Các bộ li hợp khóa bánh răng .....................................................................52
Hình 0.29: Sơ đồ điều khiển thủy lực hộp số................................................................52
Hình 0.30: Vị trí các cảm biến điều khiển hộp số.........................................................52
Hình 0.31: Sơ đồ điểu khiển..........................................................................................52
Hình 0.32: Sơ đồ điều khiển khóa biến mô...................................................................54
Hình 0.33: Sơ đồ điều khiển khóa biến mô linh hoạt....................................................54
Hình 3.1: Que thăm dầu.................................................................................................77
Hình 3.2: Hộp số 722.6.................................................................................................78

Danh mục đồ thị
Đồ thị 2.1: Hiệu suất truyền động.................................................................................20
Đồ thị 2.2: Đồ thị hiệu suất truyền ................................................................................21
Đồ thị 2.3: Đồ thị vùng hoạt động của biến mô............................................................31
Đồ thị 2.4: Đồ thị xung điều khiển................................................................................74


4

MỞ ĐẦU
Hộp số là một cụm quan trọng của hệ thống truyền lực, cho phép thay đổi và
phân chia tốc độ, mô men xoắn từ động cơ đến các cầu chủ động của động cơ.

Trong suốt quá trình hình thành và phát triển của ô tô thì việc nghiên cứu chế tạo
và cải tạo hộp số cũng luôn song hành cùng với các hệ thống khác trên ô tô. Và
việc cải tạo nâng cấp hộp số cũng góp phần rất lớn trong việc tối ưu hóa một
chiếc xe ô tô hướng đến một sự tối ưu trong điều khiển, vận hành.
Tuy nhiên trong giới hạn của đề tài nghiên cứu em xin tập chung phân tích ưu
điểm về cấu tạo và sử dụng của hộp số tự động có cấp.


5

CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TRÊN Ô TÔ
1.1. Khái quát chung:
Trên xe sử dụng hộp số thường thì lái xe phải thường xuyên nhận biết tải và
tốc độ động cơ để chuyển số một cách phù hợp.
Khi sử dụng hộp số tự động những sự nhận biết trên của người lái xe là không
cần thiết. Việc chuyển đền một số cần thiết được thực hiện tự động dựa vào tốc
độ động cơ và tải của xe.
Với những xe có hộp số tự động người lái xe không cần phải suy tính khi nào
cần lên số hoặc xuống số, tất cả phụ thuộc vào sự điều khiển chân ga của người
lái xe.
Một hộp số mà trong đó việc điều khiển bánh răng nhờ sự tính toán của ECU
được gọi là ECT- Hộp số điều khiển điện tử. Hộp số không sử dụng ECU để
điều khiển là hộp số tự động thuần thủy lực. Đa phần các xe ngày nay đều trang
bị hộp số ECT, thậm chí sự tính toán của chuyển số ngày nay của hộp số ECT
còn liên quan đến các thông số về đặc điểm mặt đường.
Lịch sử phát triển của hộp số tự động:
Ngay từ những năm 1900 ý tưởng về một loại hộp số tự động chuyển số đã
được các kĩ sư hàng hải đức nghiên cứu và chế tạo. Đến năm 1938, hộp số tự
động đầu tiên ra đời khi hãng GM giới thiệu chiếc Oldsmobile được trang bị hộp
số tự động. Việc điều khiển ô tô được đơn giản hóa bởi không còn bàn đạp li

hợp. Tuy nhiên do cấu tạo phức tạp và khó sửa chữa nên nó ít được đưa vào sử
dụng.
Đến những năm 70 của thế kỉ trước hộp số tự động thực sự hồi sinh khi hàng
loạt các hãng xe ô tô cho ra đời những chiếc xe với hộp số tự động đi kèm. Từ
đó đến nay hộp số tự động phát triển không ngừng và dần thay thế hộp số thông
thường. Khi mới ra đời hộp số tự động là loại có cấp và được điều khiển hoàn


6

toàn bằng thủy lực. Để chính xác hóa thời điểm chuyển số và tăng tính an toàn
khi sử dụng, hộp số tự động có cấp điều khiển bằng điện tử (ECT) ra đời.
Vẫn chưa hài lòng với các cấp tỉ số truyền của ECT, các nhà nghiên cứu đã
nghiên cứu, chế tạo thành công một loại hộp số tự động với vô số cấp tỉ số
truyền ( hộp số tự động vô cấp) vào cuối thế kỉ XX cụ thể như sau.
-Hộp số tự động, theo công bố của tài liệu công nghiệp ô tô CHLB Đức ra
đời vào năm 1934 tại hãng Chrysler. Ban đầu hộp số tự động sử dụng ly hợp
thủy lực và hộp số hành tinh, điều khiển hoàn toàn bằng van con trượt thủy lực,
sau đó sử dụng biến mô men thủy lực cho đến ngày nay.Tên gọi ngày nay dùng
là AT.
- Tiếp sau đó là hãng Zil ( liên xô cũ 1949) và các hãng Tây Âu khác ( Đức,
Pháp, Thụy Sĩ). Phần lớn hộp số tự động trong thời kì này dùng hộp số hành tinh
3,4 cấp trên cơ sở của bộ truyền hành tinh hai bậc tự do kiểu Wilson, kết cấu AT.
- Sau những năm 1960, hộp số tự động dùng trên ô tô tải và ô tô buýt với biến
mô men thủy lực và hộp số cơ khí có bánh răng ăn khớp ngoài, kết cấu AT.
- Sau năm 1978 chuyển sang hộp số tự động điều khiển kiểu EAT ( điều khiển
chuyển số bằng thủy lực điện tử), loại này ngày nay đang sử dụng.
- Một loại hộp số khác là hộp số vô cấp sử dụng đai truyền kim loại ( CVT) với
các cơ cấu chuyển số bằng thủy lực điện tử.
- Ngay nay bắt đầu nghiên cứu chế tạo các loại truyền động thông minh, cho

phép chuyển sô theo thói quen lái xe ( phụ thuộc vào chân ga) và điều kiện mặt
đường.
Hiện nay để áp ứng nhu cầu của khách hàng và để tăng tính an toàn khi sử dụng,
các nhà nghiên cứu đã cho ra đời loai hộp số điều khiển bằng điện từ có thêm
chức năng sang số bằng cần số như hộp số thông thường.


7

Ngày nay hộp sô tự động được sử dụng khá rộng rãi trên các xe du lịch,
thậm chí xe 4WD và xe tải nhỏ. Ở nước ta hộp số tự động đã xuất hiện từ những
năm 1990 trên những xe nhập khẩu từ Mỹ và châu Âu. Tuy nhiên do công nghệ
còn hạn chế, việc bảo dưỡng, sửa chữa còn khó khăn đối với người sử dụng
cũng như các đơn vị sửa chữa. Hiện nay cùng với những tiến bộ về khoa học kĩ
thuật, công nghệ chế tạo hộp số tự động cũng được hoàn chỉnh, hộp số tự động
đã khẳng định được tính ưu việt của nó và dần thay thế cho hộp số thường.
1.2.

Công dụng

Hộp số dùng để:
- Thay đổi tốc độ và momen truyền (hay lực kéo) đến các bánh xe cho phù
hợp với điều kiện cản của mặt đường
- Thay đổi chiều chuyển động ( tiến hay lùi)
- Ngắt động cơ lâu dài khỏi hệ thống truyền lực
- Dẫn động lực ra ngoài cho các bộ phận công tác đối với xe chuyên dùng
1.3.

Yêu cầu

Hộp số cần đáp ứng các yêu cầu cơ bản sau:
- Có dãy tỉ số truyền hợp lí, phân bố các khoảng thay đổi tỉ số truyền tối ưu,
phù hợp với tính năng động lực học yêu cầu và tính kinh tế vận tải
- Phải có hiệu suất truyền lực cao
- Khi làm việc không gây tiếng ồn, chuyển số nhẹ nhàng, không phát sinh
các tải trọng động khi làm việc.
Đối với các hộp số sử dụng các bộ truyền có cấp ( các tỉ số truyền cố định), khi
chuyển số thường xảy ra thay đổi giá trị tốc độ và momen và gây nên tải trọng
động. Hạn chế các xung lực và momen biến động cần có các bộ phận ma sát
( đồng tốc, khớp ma sát, bộ truyền thủy lực … ) cho phép làm đều tốc độ của các
phần tử truyền và nâng cao độ bền, độ tin cậy trong làm việc của hộp số.
- Đảm bảo tại một thời điểm làm việc chỉ gài vào một số truyền nhất định
một cách chắc chắn ( cơ cấu định vị, khóa hãm, bảo vệ, …)
- Kết cấu nhỏ gọn, dễ điều khiển, bảo dưỡng , sửa chữa.
- Có khả năng bố trị cụm trích công suất để dẫn động các thiết bị phụ khác


8

1.4.

Phân loại
Hộp số trên ô tô được phân loại theo các đặc điểm sau:

 Theo đặc điểm thay đổi tỉ số truyền: hộp số có cấp và hộp số vô cấp.
- Hộp số vô cấp được dung để tạo thành HTTL vô cấp, trong đó hộp số có tỉ
số truyền biến đổi liên tục, trong khoảng tỉ số truyền (R) định sẵn, từ thấp
đến cao và ngược lại. Trên ô tô bộ truyền vô cấp thường gặp: biến momen
thủy lực, bộ truyền đai đặc biệt,… Nếu momen động cơ làm việc ở giá trị
nhất định, sự biến đổi momen sau hộp số vô cấp là đường liên tục, do vậy

các bộ phận truyền này còn được gọi là “ bộ truyền liên tục” trong khoảng
tỉ số truyền R cho trước. Ví dụ trên biến momen thủy lực, khoảng R có thể
đạt tới 2.7, trên bộ truyền đai đặc biệt có thể R=4.5.

Hình 1.1: Hộp số vô cấp

-

Hộp số có cấp, tạo thành HTTL có cấp, được dùng phổ biến trên ô tô. Tỉ
số truyền trong hộp số thay đổi với các giá trị cố định khác nhau, do vậy


9

còn được gọi là “ bộ truyền gián đoạn” Mức độ gián đoạn phụ thược vào
số lượng tỉ số truyền bên trong hộp số.

Hình 1.2: Hộp số có cấp

Quan hệ lực kéo (Pk) với vận tốc ô tô (v) khi sử dụng hộp số 5 cấp và bộ
truyền vô cấp được trình bày trên dưới, tương ứng với đường đặc tính của
động cơ

Hình 1.3: Biểu đồ quan hệ giữa lực kéo và tốc độ


10

Ở bộ truyền cơ khí có cấp các số truyền thực hiện không liên tục, còn ở bộ
truyền vô cấp, dạng đặc tính biến đổi liên tục, do vậy cho phép quá trình thay

đổi momen và tốc độ đều đặn, cho phép tận dụng tốt công suất động cơ.
 Theo cấu trúc truyền lực giữa các bánh răng: các bánh răng ăn khớp ngoài
với các trục cố định ( hộp số thông thường), kết hợp các bánh răng ăn
khớp trong và ăn khớp ngoài có trục di động ( hộp số hành tinh). Trong
hộp số thường gặp bộ truyền ăn khớp ngoài và bộ truyền hành tinh.
 Theo phương pháp điều khiển chuyển số của hôp số: điều khiển bằng tay,
điều khiển tự động, và điều khiển bán tự động. Trong thời gian gần đây đã
xuất hiện các hộp số cho phép làm việc theo phương pháp điều khiển
bằng tay và điều khiển tự động tùy chọn bằng các nút chọn trên bảng điều
khiển ( hộp số hai li hợp trên một số ô tô con)

CHƯƠNG 2- CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÍ LÀM VIỆC CỦA HỘP SỐ TỰ
ĐỘNG NĂM CẤP MERCEDES 722.6

Hình 2.4: Hình ảnh hộp số Mercedes-benz 722.6


11

2.1. Giới thiệu chung về hộp số
Hộp số tự động Mercedes 722.6 lần đầu được đưa vào sử dụng ở thị trường Mỹ
năm 1996. Đây là hộp số điều khiển điện tử hoàn toàn đầu tiên và được trang bị
li hợp khóa biến mô. Cơ cấu chấp hành của hộp số gồm: ba bộ bánh răng hành
tinh, ba bộ li hợp đa đĩa, ba phanh đa đĩa điều khiển thủy lực, hai khớp một
chiều tất cả tạo nên năm cấp số truyền. Tỉ số truyền nhỏ nhất thực hiện được là
0.83. Việc thay đổi các cấp số tương ứng với các tỉ số truyền khác nhau được
diễn ra hoàn toàn tự động và được điều khiển bới hộp điều khiển ETC
(Electronic Transmission Controller) của Mercedes hay còn được gọi là TCM
(Transmission controller module).
Trên các dòng xe của Mercedes sử dụng hộp số 722.6, người lái có thể chọn hai

chương trình lái: “S” cho chương trình lái tiêu chuẩn và “W” cho chương trình
lái mùa đông. Chương trình lái W sẽ cung cấp bộ truyền khởi động thứ hai và
khi cài số lùi có một tỉ số truyền cao hơn.
Những cải thiện hộp số mang lại:
- Hiệu quả chuyển số được cải thiện
- Nhiều số truyền hơn, tối ưu công suất
- Độ tin cậy và tuổi thọ hộp số tăng
- Tiết kiệm nhiên liệu
Một số chức năng của hộp số Mercedes 722.6:
Những chức năng Nguyên lí
Tác dụng
Nhận diện quãng Nhận diện dựa vào tốc độ động Hãm việc lên số cao
đường dốc
Giới hạn

cơ và vị trí bàn đạp chân ga
vòng Khi thốc ga ở số 1 hoặc số lùi

Tránh cho hộp số nóng

quay động cơ
Giảm vòng quay Tạo độ trễ ở thời điểm đánh lửa

lên
Cải thiện chất lượng

động cơ

chuyển số

12

Giới hạn tốc độ Giới hạn tốc độ động cơ cho đến Tránh bị kẹt số
động cơ

khi các cơ cấu ăn khớp trong quá
trình chuyển số từ “P” hoặc “N”

Hoạt động ESP

sang “D”
Khi ESP kiểm soát vòng quay Kiểm soát tốc độ
của động cơ, không thể chuyển

Hoạt động ABS

số và xe duy trì ở số 2.
Không ảnh hưởng trong quá

trình phanh
Chức năng hãm Không chuyển số khi ga đột ngột
tốc
Áp suất dầu thủy Chỉ đề nổ khi ở số P

Đảm bảo an toàn khi

lực được sinh ra ở

khởi động.

chế độ lái khẩn
cấp
Bảng 2.1: Một số chức năng hộp số 722.6

Thông số cơ bản của hộp số:
Thông số
Momen xoắn đầu vào
Khối lượng ( tính cả dầu số)
Đường kính ( Biến mô)
Gear ratios 1st
2nd
3rd
4th
5th
Reverse: S mode/

580 Nm
78 kg
270 mm
3.595
2.186
1.405
1.000
0.831
3.167/ 1.926

W mode
Driving type
Dầu số

Thể tích dầu
Selector
level P.R.N.D
D+/ Dposition
Hệ thống khóa đỗ

2WD (4WD)
Fuch ATF 3353/ Shell ATF 3533
app 8l
Cơ /Mechanical
Điện/Electrical
Có


13

Hệ thống khóa lùi
Cảm biến nhiệt Điện trở: R, D
Điện trở: P, N
độ dầu
Hộp điều khiển hộp số
Van
điện
từ Điện trở
Khoảng công tác
chuyển số (25o C) Cường độ
Van điện tư M/P, Điện trở
Khoảng công tác
S/P (23 o C)
Cường độ

Van điện từ khóa Điện trở
Khoảng công tác
li hợp (25o C)
Cường độ
Dải số
Cảm biến tốc độ
Điện trở
Điện áp
Chế độ khóa khởi ON: D, R
OFF: P,N
động

CAN -> TGS level
0.5 – 2.5 kΩ
20 kΩ
EGS 52
0.2 mm
1.5-2 A
5.0 0.2 Ω
0.6 mm
0–1A
2.50.2 Ω
0.2 mm
1.5- 2.0 A
3rd – 5th
HALL
6V

Bảng 2.2: Thông số của hộp số Mercedes 722.6

Một số đời xe sử dụng hộp số Mercedes 722.6, sản xuất những năm 2002-2004 :
S430 Sedan- 4.3L, 24 Valve, V-8 Engine.
S500 Sedan- 5.0L, 24 Valve, V-8 Engine
S600 Sedan- 5.5L, 24 Valve, V-12 Engine
S600 Sedan- 5.8L, 36 Valve, V-12 Engine
S55 AMG Sedan- 5.5L, 24 Valve, V-8 Engine

2.2. Nguyên lí cơ bản của hộp số tự động có cấp


14

Hình 2.5: Hộp số ngang(trái) và dọc (phải)

Hộp số tự đông có cấp gồm ba phần chính: Bộ biến đổi momen bằng thủy lực
(Biến mô), hộp số cơ khí có cấp ( Hộp số hành tinh) và hệ thống điều khiển thủy
lực điện tử. Hộp số có thể bố trí nằm dọc hoặc nằm ngang theo bố trí của hệ
thống truyền lực.

Hình 2.6: Sơ đồ khối cấu tạo các cụm hộp số tự động


15

2.2.1. Bộ biến đổi momen bằng thủy lực ( Biến mô)

Hình 2.7: Biến mô thủy lực

Biến mô được bố trí sát với động cơ, nhận momen động cơ và biến đổi momen
tùy theo tốc độ trục ra trước khi đưa vào hộp số hành tinh phía sau, có công

dụng:
- Nối mềm và truyền êm dòng công suất từ động cơ đến hệ thống truyền
lực, góp phần dập tắt dao động xoắn phát sinh trong hệ thống truyền lực.
- Momen của động cơ truyền qua biến mô được biến đổi một cách tự động
và liên tục ( không bước nhảy) tùy theo sự chênh lệch giữa trục vào và
trục ra của biến mô, giúp khếch đại momen truyền qua biến mô ở chế độ
nặng nề của xe.


16

2.2.1.1. Cấu tạo chung của biến mô:
Biến mô gồm bánh bơm, bánh tua bin và bánh phản ứng. Bánh bơm và bánh tua
bin xếp với nhau tạo thành hình xuyến và đặt trong vỏ kín chứa đầy dầu. Các
bánh của biến mô đều có cánh nghiêng (để dẫn hướng dòng dầu) và được quay
trên trục của nó.
a. Bánh bơm được nối cứng với bánh đà động cơ thông qua giá bắt là phần chủ
động của biến mô. Nhiều cánh cong lắp bên trong bánh bơm. Một vòng dẫn
hướng được lắp trên mép trong của các cánh để đường dẫn dòng dầu được êm.
(Hình 2.5).

Hình 2.8: Vị trí bánh bơm trog biến mô

b. Bánh tua bin nối với trục ra của biến mô hay trục sơ cấp của hộp số hành tinh
là phần bị động của biến mô. Các cánh bên trong bánh tua bin có hướng cong
ngược chiều với bánh bơm. (Hình 2.6)


17

Hình 2.9: Vị trí bánh tua bin trong biến mô

c. Bánh phản ứng ( Bánh Stator) đặt nằm giữa bánh bơm và bánh tua bin. Qua
khớp một chiều nó được lắp trên trục phản ứng và trục này cố định trên vỏ hộp
số. (Hình 2.7a,b)

Hình 2.7a: Vị trí bánh phản ứng ( stator) trong biến mô


18

Hình 2.10b: Bánh phản ứng trong biến mô

- Hoạt động của bánh phản ứng: Dòng dầu trở về từ bánh tua bin vào bánh bơm
theo hướng cản sự chuyển động của bánh bơm.
Do đó bánh phản ứng đổi chiểu dòng dầu sao cho nó tác động lên phía sau của
các cánh trên bánh bơm và bổ sung thêm lực đẩy cho bánh bơm do đó làm tăng
momen.
- Hoạt động của khớp một chiều: cho phép bánh bơm quay theo chiều quay của
trục khuỷu động cơ. Tuy nhiên nếu nó quay theo chiều ngược lại thì khớp một
chiều sẽ ngăn cản việc đảo chiều này.
Dầu được bơm vào biến mô thông qua bơm dầu tích hợp trong hộp số hành tinh.
2.2.1.2. Nguyên lí hoạt động của biến mô:
Khi động cơ hoạt động, bánh B và bơm dầu quay cùng với tốc độ động cơ. Dầu
có áp suất nằm trong không gian bánh bơm cũng chuyển động theo. Dưới tác
dụng của lực ly tâm, dầu chuyển động từ phía tâm ra mép ngoài của bánh bơm,
tích lũy động lượng và chảy sang không gian giữa các cánh của bánh tua bin T.
Sự kết hợp giữa bánh bơm và bánh tua bin và đường dầu di chuyển:
Trong bánh tua bin , dầu có động lượng lớn đập vào các cánh của bánh tua bin,
truyền năng lượng cho bánh tua bin và có xu hướng đẩy bánh tua bin chuyển

19

động theo bánh bơm. Khi momen quay trên bánh tua bin lớn hơn momen cản
chuyển động trên trục ra của biến mô ( trục sơ cấp của hộp số) , bánh tua bin bắt
đầu quay. Sau khi truyền năng lượng, dầu trong bánh tua bin chuyển động từ
ngoài vào trong bánh tua bin với tốc độ chậm dần và chảy sang không gian giữa
các cánh của bánh phản ứng . Khớp một chiều không cho bánh phản ứng quay
ngược, nên dầu luồn trong bánh phản ứng, đổi phương chuyển động và luồn về
bánh bơm, thực hiện chu trình hoạt động tiếp theo.
Bánh tua bin sẽ quay cùng với trục sơ cấp của hộp số khi ở các số tiến hoặc số
lùi nhưng sẽ không quay khi xe dừng và quay tự do khi xe ở số P hoặc N.
Dòng dầu hoạt động trong biến mô:
Có hai loại của dầu số trong biến mô: quỹ đạo tròn và quỹ đạo xoáy lốc: (Hình
2.8)
- Quỹ đạo tròn là khi dòng dầu chảy xung quanh mép ngoài của biến mô do lực
ly tâm khi biến mô quay quanh trục của nó.
- Quỹ đạo xoáy lốc do bánh bơm hướng dòng dầu đến tua bin và ngược lại tới
bánh bơm

Hình 2.8: Quỹ đạo của đường dầu trong biến mô

Tính năng của biến mô:


20

Đồ thị 2.1: Hiệu suất truyền động
Công thức:

Tỷ số truyền momen =
Hiệu suất truyền động = x 100%

= x Tỷ số truyền tôc độ x 100%
Tỷ số truyền tốc độ =

Độ khuếch đại của momen do bộ biến mô sẽ tăng theo tỉ lệ với dòng xoáy. Có
nghĩa momen sẽ trở nên cực đại nếu bánh tua bin dừng:
Hoạt đông của biến mô được chia thành hai dải hoạt động:
- Dải biến mô trong đó có sự khuếch đại momen
- Dải khớp nối, không có sự khếch đại momen, chỉ thuần túy là truyền momen
Điểm li hợp là đường phân chia giữa hai phạm vi đó. Hiệu suất truyền động của
bộ biến mô cho thấy năng lượng truyền cho bánh bơm được truyền cho bánh tua
bin với hiệu quả ra sao.


21

Năng lượng ở đây là công suất của bản thân động cơ, tỉ lệ với tốc độ động cơ
(vòng/ phút) và momen động cơ. Do momen được truyền với tỉ số gần 1:1 trong
khớp thủy lực nên hiệu suất truyền động trong dải khớp nối sẽ tăng tuyến tính và
tỉ lệ với tỉ số tốc độ.
Tuy nhiên, hiệu suất truyền động của bộ biến mô không đạt được 100%
( khoảng 95%). Sự tổn hao năng lượng là do nhiệt sinh ra trong dầu và do ma
sát. Khi dầu tuần hoàn nó được bộ làm mát dầu làm mát.

Đồ thị 2.2: Đồ thị hiệu suất truyền

- Điểm dừng: là điểm chỉ tình trạng ở đó bánh tua bin không chuyển động. Sự
chênh lệch giữa bánh tua bin và bánh bơm là lớn nhất.

Tỉ số truyền momen của bộ biến mô là lớn nhất tại điểm dừng (1.7- 2.5) . Hiệu
suất truyền động bằng 0.
- Điểm li hợp: là điểm khi bánh tua bin bắt đầu quay và tỉ số truyền tốc độ tăng
lên, sự chênh lệch tốc độ quay giữa bánh tua bin và bánh bơm bắt đầu giảm
xuống.


22

Ở thời điểm này hiệu suất truyền động tăng. Hiệu suất truyền động lớn nhất
ngay trước thời điểm li hợp. Khi tỉ số tốc độ đạt tới một giá trị nào đó thì tỉ số
truyền momen gần bằng 1:1. Nói cách khác bánh phản ứng bắt đầu quay ở điểm
li hợp và biến mô sẽ như một khớp nối thủy lực để ngăn không cho tỉ số truyền
momen tụt xuống dưới 1.
2.2.2. Hộp số cơ khí có cấp ( Cơ cấu hành tinh)
Hộp số hành tinh bố trí phía sau biến mô, có chức năng nhận momen từ biến mô
để truyền và biến đổi momen theo các tỉ số truyền khác nhau của hộp số. Hộp số
hành tinh là hộp số cơ khí có cấp bao gồm các cơ cấu bánh răng hành tinh, các
phần tử điều khiển để thiết lập chuyển số của cơ cấu hành tinh. Một bộ bánh
răng hành tinh cơ bản trong hộp số tự động gồm: ( Hình 2.9)
-

Bánh răng bao
Bánh răng hành tinh
Bánh răng mặt trời
Cần dẫn (Cần dẫn được gắn với bánh răng hành tinh)

Hình 2.9: Cơ cấu bánh răng hành tinh
1. Bánh răng bao 2. Bánh răng mặt trời 3. Cần dẫn 4. Bánh răng hành tinh

Bằng việc thay đổi vị trí đầu vào, đầu ra, các phần tử cố định trên bộ bánh răng
hành tinh mà hộp số có thể giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp cơ cấu truyền và


23

tăng tốc cùng với tháy đổi các tỉ số truyền phù hợp với điều kiện vận hành trên
đường di chuyển.
2.2.2.1. Giảm tốc ( tỉ số truyền >1)
Đầu vào: bánh răng bao
Đầu ra: cần dẫn
Cố định: Bánh răng mặt trời

Hình 2.10: Cơ cấu bánh răng giảm tốc

2.2.2.2. Đảo chiều:
Đầu vào: bánh răng mặt trời
Đầu ra: bánh răng bao
Cố định: cần dẫn


24

Hình 2.11: Cơ cấu bánh răng đảo chiểu

2.2.2.3. Nối trực tiếp ( tỉ số truyền =1)
Đầu vào: Bánh răng mặt trời, bánh răng bao
Đầu ra: Cần dẫn

Hình 2.12: Cơ cấu bánh răng truyền trực tiếp

25

2.2.2.4. Tăng tốc ( tỉ số truyền <1)
Đầu vào: Cần dẫn
Đầu ra: Bánh răng bao
Cố định: Bánh răng mặt trời

Hình 2.13: Cơ cấu bánh răng tăng tốc

Hộp số hành tinh thường được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh đơn khác nhau tạo
nên số lượng tỉ số truyền từ 4 đến 7 ( hoặc nhiều hơn), trong đó có một trục đầu
vào (chủ động) nhận công suất từ biến mô và trục đầu ra ( bị động) dẫn công
suất ra các cầu.
So với hộp số có trục cố định ( hộp số sàn), hộp số hành tinh phức tạp đòi hỏi
công nghệ cao, nên giá thành đắt hơn. Tuy nhiên nó có các ưu điểm nổi bật như:
kích thước nhỏ gọn, dễ tự động khóa, truyền công suất liên tục.
Phần lớn các hộp số hành tinh được tổ hợp từ các cơ cấu hành tinh cơ bản hay
các cơ cấu hành tinh tô hợp săn như: cơ cấu hành tinh Wilson, cơ cấu hành tinh
Simpson, cơ cấu hành tinh Ravigneaux.